EP1809464A1 - Verfahren zur herstellung eines elastomeren lagers, danach hergestelltes buchsenlager und vorrichtung zur herstellung - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elastomeren lagers, danach hergestelltes buchsenlager und vorrichtung zur herstellung

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EP1809464A1
EP1809464A1 EP05811219A EP05811219A EP1809464A1 EP 1809464 A1 EP1809464 A1 EP 1809464A1 EP 05811219 A EP05811219 A EP 05811219A EP 05811219 A EP05811219 A EP 05811219A EP 1809464 A1 EP1809464 A1 EP 1809464A1
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EP
European Patent Office
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bearing
elastomeric
plastic
bearing body
elastomer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05811219A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Loheide
Ulrich Bladt
Günter LOHFINK
Eckhard Jantzen
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP1809464A1 publication Critical patent/EP1809464A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
    • F16F1/38—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with a sleeve of elastic material between a rigid outer sleeve and a rigid inner sleeve or pin, i.e. bushing-type
    • F16F1/3842—Method of assembly, production or treatment; Mounting thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1418—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/1459—Coating annular articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14778—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the article consisting of a material with particular properties, e.g. porous, brittle
    • B29C45/14811—Multilayered articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2621/00—Use of unspecified rubbers for preformed parts, e.g. for inserts

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an elastomeric bearing, preferably a rubber bearing, and a bushing bearing made thereafter.
  • the invention further relates to a device for producing a corresponding bushing or sleeve bearing.
  • Elastomeric bearings especially rubber bearings
  • suspension components such as the suspension link.
  • the aim is to design bearings with a compact design in such a way that, in addition to low rigidity with cardanic and torsional loads, they have a high radial rigidity.
  • bushings which are generally constructed concentrically and consist of an inner part, an outer part surrounding the inner part and an interposed elastomeric bearing body.
  • said bearing parts are adhesively bonded together by vulcanization.
  • the radial stiffness often required by the bearings is achieved by radially compressing the elastomeric bearing body or rubber body, that is to say creating a radial prestress in the bearing body.
  • the diameter of the cylindrical outer sleeve and so exerted to generate the bias by the outer sleeve a radial pressure on the bearing body.
  • the bearing mounted or calibrated in this way is pressed into a bearing eye of the respective chassis component consisting of steel or aluminum by means of an interference fit.
  • the object of the invention is to provide a solution by which elastomeric bearings are obtained compact design, in which during the manufacturing process in a simple manner, a bias voltage of predetermined size in the elastomeric bearing body can be generated.
  • elastomer bushings or bushings to be created solution to enable the production of bearings with a high radial stiffness, which at the same time have a favorable behavior against gimbal and torsional loads.
  • the latter should preferably satisfy high demands on the Auspresskraft after pressing into a receiving eye and be reliably sealed against the ingress of dirt and oil.
  • a manufacturing method, a corresponding designed bush bearing and a device suitable for its manufacture are to be specified.
  • a task-solving bearing is characterized by the features of the first device-related claim.
  • the device serving to solve the problem namely a device for producing a corresponding bearing, is characterized by the single claim relating to this device.
  • Advantageous embodiments or developments of the invention are given by the respective subclaims.
  • a cylindrical or similarly formed inner part is first provided with an elastomeric bearing body surrounding the inner part, wherein the inner part and the bearing body are preferably adhesively bonded together by vulcanization.
  • These bearing parts are then, in a known manner, encapsulated in an injection mold to form an outer sleeve with a plastic.
  • the inner surfaces of the injection mold and the outer surface of the elastomeric bearing body are contoured so that between them after closing the injection mold with the inserted, not yet encapsulated bearing at least one chamber-like free space remains.
  • the plastic is introduced according to the invention in the injection molding in the mold and at least one filling space formed therein at a pressure through which the elastomer of the bearing body, generating a bias in the elastomer, is displaced in the above-mentioned space or the chamber.
  • the chamber is separated from the KunststoffyogUraum throughout the injection molding process by the portions of the elastomer of the bearing body, which are displaced in the injection molding in the chamber and filled after completion of the injection molding, but before demolding of the bearing, completely filled with the prestressed elastomer ,
  • a particular advantage is that the dynamic behavior of a bearing produced by the method according to the invention is determined not by the pressure during injection of the plastic, but by the shape of the chamber or chambers formed due to the contouring of the injection mold and the bearing body. Due to the shape of the chambers and the choice of material, the dynamic behavior can be adjusted flexibly according to different requirements. It is possible to manufacture several bearings with different dynamic design simultaneously in an injection molding process.
  • the plastic is preferably injected into a filling space arranged inside the mold in an axially middle region of the bearing and the elastomer of the bearing body is displaced into two chambers arranged axially on both sides of the filling space.
  • An elastomeric bush bearing manufactured according to the above-described method consists of a cylindrical inner part and a surrounding elastomeric bearing body, which is encapsulated in an axially central region with a plastic material forming an outer sleeve.
  • the bearing body has a waist in the area overmolded by the plastic.
  • the waist and the plastic surrounding the bearing body in this area are axially bounded on both sides by bulges of the elastomeric bearing body.
  • the plastic sleeve is particularly advantageously formed integrally with the suspension arm. That is, the bearing sleeve is an integral part of the suspension arm and is manufactured together with this in an injection molding process.
  • the waist based on the projection of its axial cross-section, before the encapsulation with the plastic has a shape approximately corresponding to a peripheral portion of a circle.
  • the waist has a trapezoidal shape before encapsulation with the plastic and thereby displacing the bulges they limit - also based on the projection of its axial cross-section.
  • a further advantageous embodiment is given by the fact that the waist has a radial undercut at at least one of its axial ends. In particular, the latter embodiment is particularly well suited to increase the Auspresskraft of the camp.
  • the mold suitable for carrying out the proposed method and designed to produce the elastomeric bush bearing according to the invention comprises first, in a conventional manner, means for fixing the bearing during Umspritzungsvorgang and at least one Kunststoffyogllraum, in which the plastic under pressure to form an outer sleeve for the there from a cylindrical inner part and an inner part surrounding the elastomeric bearing body existing bearing is introduced.
  • the mold has at least one insert whose inner contour, together with the outer contour of the elastomeric bearing body of the bearing inserted in the mold, forms a chamber which is circulating in the bearing circumferential direction and free before the encapsulation process, into which the elastomer of the bearing body is pressurized into the plastic filling space introduced plastic is displaced.
  • the inner contour of said insert of the mold and the outer contour of the bearing body are designed so that the elastomer completely fills the chamber after Umspritzungsvorgang, under bias. That is, the volume of the chamber or chambers kept free of the encapsulation is smaller than the volume of the elastomeric regions of the bearing body displaced by the injection pressure.
  • Fig. Ia The essential part of the device for the production of the bearing in a sectional and schematic representation
  • Fig. Ib The apparatus of Fig. Ia with inserted bearing
  • Fig. 2a A detail of the elastomeric bearing before encapsulation
  • FIG. 2b shows the detail according to FIG. 2a after encapsulation of the bearing
  • Fig. 3 a An embodiment of the bearing according to the invention in an axially sectioned view before encapsulation with the plastic
  • FIG. 3b The bearing of FIG. 3a after encapsulation
  • FIGS. 4 and 5 Details further mögh 'cher embodiments of the bearing
  • Figures Ia and Ib show the essential part of an embodiment of the device according to the invention for producing an elastomeric bearing 1 in a sectional view.
  • the mold 7 used for encapsulating the bearing 1 with the plastic which are shown schematically.
  • 1 a shows the empty mold 7
  • FIG. 1 b the same mold 7 with a bearing 1 inserted therein Umspritzungsvorgang fixed in position.
  • the mold 7, following the basic idea of the solution according to the invention comprises specially contoured inserts 8, 8 'which, in connection with the injection of the plastic under pressure, lead to the design of the bearing 1 according to the invention. As can be seen in FIG.
  • the bearing 1 is inserted into the mold 7 and, after the mold 7 has been closed, is encapsulated with the plastic in the region of the plastic filling space 11 which is schematically symbolized in the figure. Due to the pressure during the injection of the plastic into the Kunststoffyoglhaum 11, the elastomer or the rubber of the bearing body 3 from its original form in the due to the contouring of the inserts 8, 8 'and the bearing body 3 formed chambers 10, 10' displaced. In this case, the elastomer moving into the chambers 10, 10 'has to have one on the inner contour 9, 9'. overcome the inserts 8, 8 'trained paragraph 13, 13' overcome. These paragraphs 13, 13 'fulfill a dual function.
  • FIGS. 2 a and 2 b show a detail of the bearing 1 according to the invention, which illustrates the processes during encapsulation of the bearing.
  • Fig. 2a shows the corresponding detail - an axial end of the bearing 1 with a region of the inner part 2 and a section of the inner part surrounding the bearing body 3 - inserted into the injection mold 7, but not yet encapsulated by the plastic.
  • FIG. 2b shows again in FIG. 2b after the encapsulation.
  • the elastomer or the rubber has been displaced by the pressure exerted during injection into the chamber 10 which is still free in FIG. 2a.
  • the elastomer has overcome the formed on the inner contour 9 of the insert 8 paragraph 13 and adapted to this inner contour 9.
  • the volume of the area of the elastomeric bearing body 3 displaced into the chamber 10 is actually somewhat larger than the chamber volume, the elastomer within the chamber 10 displaced into the chamber 10 due to the pressure during the injection of the plastic is under a desired pretension.
  • Fig. 3a shows the bearing 1 before encapsulation with the plastic.
  • the elastomeric bearing body 3 of the bearing 1 according to the invention shows a special contour, namely a specific shape of its outer contour.
  • the bearing body has in an axially central region on a sidecut 5, which in the embodiment shown by way of example, at least before the encapsulation of the bearing 1 with plastic, approximately corresponds to the peripheral portion of a circle.
  • the waist 5 is bounded axially by radially upstanding bulges 6, 6 '.
  • paragraphs 13, 13 'on the inserts 8, 8' of the mold 7 and the bulges 6, 6 'of the bearing body 3 are formed so that the elastomer only at a very specific, exerted on the bearing body 3 during encapsulation with the plastic pressure the paragraphs 13, 13 'overcome and in the chambers 10, 10' can be displaced. This then also registered in the bearing body 3 bias and thus ultimately the radial stiffness of the bearing 1 is set.
  • Fig. 3b shows the bearing 1 after encapsulation with the plastic.
  • different materials for the bearing body 3 can be used, also with regard to the bearing geometry, and different configurations of the waist 5 of the bearing body 3 with respect to the bearing geometry, the waist 5 axially delimiting the bulges 6, 6 'and the inner contour 9 , 9 'of the inserts 8, 8' of the injection mold 7 conceivable.
  • the basic idea remains to waist the bearing body 3 in a central region and the bulges 6, 6 'delimiting the waisted region or the waist 5 during injection molding with the plastic into corresponding chambers 10, 10' in the injection mold 7 displace.
  • the preload or the axial stiffness for the bearing 1 is set.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate further possibilities for profiling the outer contour of the bearing body 3 and the inner contour 9, 9 'of the inserts 8, 8' of the injection mold 7.
  • the bearing body 3 has a radial undercut 14 in the region of the waist 5.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elastomeren Lagers, ein Buchsenlager sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines entsprechenden Buchsenlagers. Aufgabe ist es, eine Lösung anzugeben, durch welche elastomere Lager kompakter Bauform erhalten werden, bei denen während des Fertigungsprozesses auf einfache Weise eine Vorspannung vorgegebener Größe in dem elastomeren Lagerkörper erzeugt werden kann. Insbesondere soll die Fertigung von Buchsenlagern mit hoher radialer Steifigkeit ermöglicht werden, welche ein günstiges Verhalten gegenüber kardanischen und torsionalen Belastungen aufweisen und vorzugsweise hohen Anforderungen an die Auspresskraft genügen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Innenflächen einer Spritzgussform zur Erzeugung einer Kunststoffhülse für das Lager und die Außenfläche des elastomeren Lagerkörpers so konturiert werden, dass zwischen ihnen nach dem Schließen der Spritzgussform mit dem eingelegten, noch nicht umspritzten Lager mindestens ein kammerartiger Freiraum verbleibt, in den das Elastomer des Lagerkörpers beim Umspritzungsvorgang durch den unter Druck, eingebrachten Kunststoff, bei gleichzeitiger Erzeugung einer Vorspannung im Elastomer, verdrängt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines elastomeren Lagers, danach hergestelltes Buchsenlager und
Vorrichtung zur Herstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elastomeren Lagers, vorzugsweise eines Gummilagers, und ein danach hergestelltes Buchsenlager. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines entsprechenden Buchsen- beziehungsweise Hülsenlagers.
Elastomere Lager, insbesondere Gummilager, werden im großen Umfang in der Fahrzeugindustrie zur Lagerung von Fahrwerkskomponenten, wie des Fahrwerkslenkers, eingesetzt. Hier werden an die Lager sehr hohe dynamische Anforderungen gestellt, wobei diese Anforderungen im Hinblick auf eine ständige Verbesserung des Fahrverhaltens und des Komforts fortwährend steigen. Dabei besteht das Bestreben darin, Lager mit einer kompakten Bauform so auszulegen, dass sie neben einer geringen Steifigkeit bei kardanischen und torsionalen Belastungen eine hohe radiale Steifigkeit aufweisen.
Insbesondere für die Fahrwerkslenker werden verbreitet Buchsenlager eingesetzt, welche im Allgemeinen konzentrisch aufgebaut sind und aus einem Innenteil, einem das Innenteil umgebenden Außenteil und einem dazwischen eingeordneten elastomeren Lagerkörper bestehen. Zumeist sind die genannten Lagerteile durch Vulkanisation haftend miteinander verbunden. Die von den Lagern häufig geforderte radiale Steifigkeit wird erreicht, indem der elastomere Lagerkörper beziehungsweise Gummikörper radial gestaucht wird, das heißt eine radiale Vorspannung im Lagerkörper erzeugt wird. Hierzu wird nach der Vulkanisation des Lagerkörpers zwischen Innenteil und Außenteil beziehungsweise Außenhülse in einem Umformungsprozess der Durchmesser der zylindrischen Außenhülse verringert und so zur Erzeugung der Vorspannung durch die Außenhülse ein radialer Druck auf den Lagerkörper ausgeübt. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Kalibrierung des Lagers. Das in dieser Weise montierte beziehungsweise kalibrierte Lager wird schließlich, mittels einer Presspassung in ein Lagerauge der jeweiligen, aus Stahl oder Aluminium bestehenden Fahrwerkskomponente eingedrückt.
Neben der Frage eines möglichst kompakten Aufbaus zur Reduzierung des erforderlichen Bauraums kommt auch der Gewichtsreduktion durch entsprechende konstruktive Gestaltung der Lager und Auswahl in dieser Hinsicht günstiger Materialien eine große Bedeutung zu. Unter anderem werden auch aus diesem Grund für spezielle Einsatzzwecke Lager ohne Außenhülse verbaut. Eine derartige Auslegung kommt jedoch nur dann in Betracht, wenn an den Grad der Kalibrierung, also an den Grad der Erhöhung der radialen Steifigkeit, nicht zu hohe Anforderungen gestellt werden und auf das in das Lagerauge eingepresste Lager bei seiner zweckentsprechenden Verwendung nicht übermäßig hohe Auspresskräfte wirken. Insoweit kommt insbesondere in der Fahrwerkstechnik der Einsatz von Lagern ohne Außenhülse zumeist nicht in Betracht.
Eine weitere, in der Praxis genutzte Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung besteht darin, einzelne Fahrwerkskomponenten aus Kunststoff herzustellen. Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass ein gewisses Kriechverhalten des Kunststoffs beobachtet wird, wodurch ein dauerhafter Festsitz des in das Aufnahmeauge eingedrückten Lagers mit Außenhülse nicht gewährleistet ist. Um das genannte Problem zu vermeiden und sowohl eine Gewichtsreduzierung als auch einen sicheren Festsitz des Lagers zu erreichen, wurden Lösungen entwickelt, bei denen ein zunächst ohne Außenhülse ausgebildetes Lager nachträglich mit einem Kunststoff umspritzt wird. Über den beim Umspritzen mit dem Kunststoff ausgeübten Spritzdruck werden dabei die zur Erreichung der erforderlichen radialen Steifigkeit notwendigen Druckspannungen im Elastomer beziehungsweise im Gummi erzeugt. Entsprechende Lösungen werden beispielsweise durch die JP 63034111A und die JP 62101411A beschrieben. Den in den genannten Druckschriften beschriebenen Lösungen haftet jedoch der Nachteil an, dass an den Lagern keine Dichtlippen, zur Verhinderung des Eindringens von Öl und Schmutz aus axialer Richtung, vorgesehen sind. Auch axial wirkende Anschläge sind so nicht realisierbar. Die Möglichkeit einer Ausbildung entsprechender Dichtungen beziehungsweise Dichtlippen ist aufgrund der konstruktiven Gestaltung der Lager und der zu ihrer Herstellung erforderlichen Verfahrensabläufe auch nicht ohne weiteres gegeben. Zudem sind durch die Gestaltung der Lager auch die Möglichkeiten einer variablen Auslegung im Hinblick auf eine flexible Anpassung an unterschiedliche dynamische Anforderungen eher beschränkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung anzugeben, durch welche elastomere Lager kompakter Bauform erhalten werden, bei denen wahrend des Fertigungsprozesses auf einfache Weise eine Vorspannung vorgegebener Größe in dem elastomeren Lagerkörper erzeugt werden kann. Im Hinblick auf elastomere Buchsenlager beziehungsweise Hülsenlager soll die zu schaffende Lösung die Fertigung von Lagern mit einer hohen radialen Steifigkeit ermöglichen, welche gleichzeitig ein günstiges Verhalten gegenüber kardanischen und torsionalen Belastungen aufweisen. Letztere sollen vorzugsweise nach dem Einpressen in ein Aufnahmeauge hohen Anforderungen an die Auspresskraft genügen und zuverlässig gegen das Eindringen von Schmutz und Öl abgedichtet sein. Hierzu sollen ein Herstellungsverfahren, ein entsprechendes gestaltetes Buchsenlager und eine zu dessen Herstellung geeignete Vorrichtung angegeben werden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein die Aufgabe lösendes Lager wird durch die Merkmale des ersten vorrichtungsbezogenen Anspruchs charakterisiert. Die zur Lösung der Aufgabe dienende Vorrichtung, nämlich eine Vorrichtung zur Herstellung eines entsprechenden Lagers, ist durch den einzigen sich auf diese Vorrichtung beziehenden Anspruch charakterisiert. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind durch die jeweiligen Unter anspräche gegeben.
Auch bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung eines elastomeren Lagers wird zunächst ein zylinderförmig oder ähnlich ausgebildetes Innenteil mit einem das Innenteil umgebenden elastomeren Lagerkörper versehen, wobei das Innenteil und der Lagerkörper vorzugsweise durch Vulkanisation haftend miteinander verbunden werden. Diese Lagerteile werden dann, in bekannter Weise, in einer Spritzgussform unter Bildung einer Außenhülse mit einem Kunststoff umspritzt. Entsprechend der Erfindung werden aber die Innenflächen der Spritzgussform und die Außenfläche des elastomeren Lagerkörpers so konturiert, dass zwischen ihnen nach dem Schließen der Spritzgussform mit dem eingelegten, noch nicht umspritzten Lager mindestens ein kammerartiger Freixaum verbleibt. Der Kunststoff wird erfindungsgemäß beim Spritzgießvorgang in die Form und mindestens einen darin ausgebildeten Füllraum mit einem Druck eingebracht, durch welchen das Elastomer des Lagerkörpers, unter Erzeugung einer Vorspannung in dem Elastomer, in den zuvor genannten Freiraum beziehungsweise die Kammer verdrängt wird. Die Kammer ist während des gesamten Spritzgießvorgangs durch die Abschnitte des Elastomers des Lagerkörpers, welche beim Spritzgießvorgang in die Kammer verdrängt werden, von dem KunststofffüUraum getrennt und nach der Beendigung des Spritzgießvorgangs, aber vor dem Entformen des Lagers, vollständig mit dem unter Vorspannung stehenden Elastomer gefüllt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Lager kompakter Bauform und geringer Masse gefertigt werden, welche den dynamischen Anforderungen vieler Einsatzzwecke gerecht werden und insbesondere trotz hoher radialer Steifigkeit eine geringe Steifigkeit bei kardanischer und torsionaler Belastung aufweisen.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass das dynamische Verhalten eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten Lagers nicht durch den Druck beim Einspritzen des Kunststoffs, sondern durch die Form der aufgrund der Konturierung der Spritzgussform und des Lagerkörpers gebildeten Kammer beziehungsweise Kammern bestimmt wird. Durch die Formgebung der Kammern und die Wahl des Materials kann das dynamische Verhalten flexibel, entsprechend unterschiedlichen Anforderungen eingestellt werden. Dabei ist es möglich, mehrere Lager mit unterschiedlicher dynamischer Auslegung gleichzeitig in einem Spritzgießvorgang zu fertigen.
Bei einer praxisgerechten Umsetzung des Verfahrens zur Herstellung eines elastomeren Buchsenlagers wird der Kunststoff, bezogen auf das in die Spritzgussform eingelegte Lager, aus radialer Richtung in die Form eingebracht. Das Elastomer des Lagerkörpers wird dabei im Wesentlichen in axialer Richtung verdrängt und in die mindestens eine, vor dem Spritzgießvorgang zwischen dem Lagerkörper und der Innenkontur der Spritzgussform bestehende Kammer gedrückt. Bei der Herstellung von Buchsenlagern mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kunststoff vorzugsweise in einen, innerhalb der Form in einem axial mittleren Bereich des Lagers angeordneten Füllraum eingespritzt und das Elastomer des Lagerkörpers in zwei, axial beiderseits des Füllraums angeordnete Kammern verdrängt.
Ein nach dem zuvor dargestellten Verfahren hergestelltes elastomeres Buchsenlager besteht aus einem zylindrischen Innenteil und einem dieses umgebenden elastomeren Lagerkörper, welcher in einem axial mittleren Bereich mit einem eine Außenhülse bildenden Kunststoff umspritzt ist. Erfindungsgemäß weist dabei der Lagerkörper in dem von dem Kunststoff umspritzten Bereich eine Taille auf. Die Taille sowie die den Lagerkörper in diesem Bereich umgebende Kunststoffhülse sind axial beidseitig durch Aufwölbungen des elastomeren Lagerkörpers begrenzt. Diese Aufwölbungen greifen hinter die axialen Enden der nach dem Umspritzungsvorgang gebildeten Kunststoffhülse und bilden je eine axiale Dichtung für das Lager aus, welche zuverlässig das Eindringen von Öl oder Schmutz in das Lager verhindert. Gleichzeitig können die hinter die axialen Enden der Kunststoffhülse greifenden Aufwölbungen, je nach der Auslegung des Lagers, insbesondere der Dimensionierung des Volumens der Kammer und des in die Kammer verdrängten Elastomers, außerdem als Axialanschlag wirken.
Entsprechend einer speziellen, zur Lagerung der Fahrwerkslenker eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Ausgestaltungsform des Buchsenlagers ist die Kunststoffhülse mit besonderem Vorteil einstückig mit dem Fahrwerkslenker ausgebildet. Das heißt, die Lagerhülse ist ein integraler Bestandteil des Fahrwerkslenkers und wird mit diesem gemeinsam in einem Spritzgießvorgang hergestellt.
Im Hinblick auf die Herstellung des elastomeren Buchsenlagers nach dem eingangs erläuterten Verfahren kommen unterschiedliche Möglichkeiten der Konturierung seines Lagerkörpers, insbesondere aber auch für die Formgebung der darin ausgebildeten Taille in Betracht. Gemäß einer vorgesehenen Ausbildungsform weist die Taille, bezogen auf die Projektion ihres axialen Querschnitts, vor dem Umspritzen mit dem Kunststoff eine annähernd einem Umfangsabschnitt eines Kreises entsprechende Form aufweist. Entsprechend einer anderen möglichen Ausbildungsform besitzt die Taille vor dem Umspritzen mit dem Kunststoff und dem dabei erfolgenden Verdrängen der sie begrenzen Aufwölbungen - ebenfalls bezogen auf die Projektion ihres axialen Querschnitts - eine trapezähnliche Form. Eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform ist dadurch gegeben, dass die Taille an mindestens einem ihrer axialen Enden einen radialen Hinterschnitt aufweist. Insbesondere die letztgenannte Ausbildungsform ist besonders gut geeignet um die Auspresskraft des Lagers zu erhöhen.
Die zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens geeignete und zur Fertigung des erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlagers ausgebildete Spritzgussform umfasst zunächst, in an sich bekannter Weise, Mittel zur Fixierung des Lagers beim Umspritzungsvorgang und mindestens einen Kunststofffüllraum, in welchen der Kunststoff unter Druck zur Ausbildung einer Außenhülse für das bis dahin aus einem zylindrischen Innenteil und einem das Innenteil umgebenden elastomeren Lagerkörper bestehende Lager eingebracht wird. Erfindungsgemäß weist die Form mindestens einen Einsatz auf, dessen Innenkontur gemeinsam mit der Außenkontur des elastomeren Lagerkörpers des in die Form eingelegten Lagers eine in der Lagerumfangsrichtung umlaufende, vor dem Umspritzungsvorgang freigehaltene Kammer ausbildet, in welche das Elastomer des Lagerkörpers durch den unter Druck in den Kunststofffüllraum eingebrachten Kunststoff verdrängt wird. Die Innenkontur des genannten Einsatzes der Form und die Außenkontur des Lagerkörpers sind dabei so beschaffen, das das Elastomer die Kammer nach dem Umspritzungsvorgang, unter Vorspannung stehend, vollständig ausfüllt. Das heißt, das Volumen, der vor dem Umspritzen freigehaltenen Kammer beziehungsweise Kammern, ist kleiner als das Volumen der durch den Spritzdruck verdrängten elastomeren Bereiche des Lagerkörpers. Eingangs der Kammer oder Kammern, ist an der Innenkontur des Einsatzes der Form außerdem ein den Kunststofffüllraum von der oder den Kammern trennender Absatz ausgebildet, der während des Umspritzungsvorgangs durch das in die Kammer(n) verdrängte Elastomer des Lagerkörpers überwunden wird. Auf diese Weise ist sicher gestellt, dass der Kunststoff beim Umspritzen des Lagerkörpers nicht in die zwischen ihm und dem Einsatz der Form gebildeten Kammern eindringt. Sowohl die verfahrensbezogenen als aucb die vorrichtungsbezogenen Aspekte der Erfindung sollen nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen nochmals näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. Ia: Den wesentlichen Teil der Vorrichtung zur Herstellung des Lagers in einer geschnittenen und schematischen Darstellung
Fig. Ib: Die Vorrichtung nach Fig. Ia mit eingesetztem Lager
Fig. 2a: Ein Detail des elastomeren Lagers vor dem Umspritzen
Fig. 2b Das Detail gemäß Fig. 2a nach dem Umspritzen des Lagers
Fig. 3 a: Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers in axial geschnittener Darstellung vor dem Umspritzen mit dem Kunststoff
Fig. 3b: Das Lager gemäß Fig. 3a nach dem Umspritzen
Fig. 4 und 5: Details weiter mögh'cher Ausbildungsformen des Lagers
Die Figuren Ia und Ib zeigen den wesentlichen Teil einer Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines elastomeren Lagers 1 in einer geschnittenen Darstellung. Es handelt sich hierbei um Teile der zum Umspritzen des Lagers 1 mit dem Kunststoff verwendeten Form 7, welche schematisch dargestellt sind. Dabei zeigt Fig. Ia die leere Form 7 und Fig. Ib dieselbe Form 7 mit einem darin eingelegten Lager 1. Mittels in der Form 7 angeordneter Einsatzteile 12, insbesondere einem das hohlzylindrische Innenteil 2 des Lagers 1 durchragenden Dorn, wird das Lager 1 für den Umspritzungsvorgang lagefixiert. Weiterhin umfasst die Form 7, dem Grundgedanken der erfindungsgemäßen Lösung folgend, speziell konturierte Einsätze 8, 8', welche im Zusammenhang mit der unter Druck erfolgenden Einspritzung des Kunststoffs zu der erfindungsgemäßen Ausbildung des Lagers 1 führen. Das Lager 1 wird, wie in der Fig. Ib erkennbar, in die Form 7 eingelegt und nach dem Schließen der Form 7 im Bereich des in der Figur schematisch symbolisierten Kunststofffüllraums 11 mit dem Kunststoff umspritzt. Durch den Druck beim Einspritzen des Kunststoffs in den Kunststofffülhaum 11 wird das Elastomer beziehungsweise der Gummi des Lagerkörpers 3 aus seiner Ursprungsform in die aufgrund der Konturierung der Einsätze 8, 8' und des Lagerkörpers 3 gebildeten Kammern 10, 10' verdrängt. Dabei muss das sich in die Kammern 10, 10' bewegende Elastomer jeweils einen auf der Innenkontur 9, 9' der Einsätze 8, 8' ausgebildeten Absatz 13, 13' überwinden. Diese Absätze 13, 13' erfüllen eine Doppelfunktion. Zum einen wird durch sie, wie später noch zu erläutern sein wird, an dem Lager 1 im Bereich des Übergangs zwischen der den Lagerkörper 3 nach dem Umspritzen umfassenden Kunststoffhülse beziehungsweise Außenhülse 4 und dem Lagerkörper 3 eine Hinterschneidung ausgebildet und zum anderen verhindern sie, abgestimmt auf die Außenkontur des Lagerkörpers 3 und die sonstige Konturierung der Einsätze 8, 8', dass während des Umspritzungsvorgangs Kunststoff in die gebildeten Kammern 10, 10' gelangt. Durch den Druck beim Einspritzen und die damit verbundenen Verdrängung des Elastomers wird in dem Lagerkörper 3 die gewünschte radiale Druckspannung aufgebaut. Diese Druckspannung führt zu der angestrebten hohen radialen Steifigkeit des Lagers 1.
In den Figuren 2 a und 2b ist ein Detail des erfindungsgemäßen Lagers 1 dargestellt, welches die Vorgänge beim Umspritzen des Lagers verdeutlicht. Die Fig. 2a zeigt das entsprechende Detail - ein axiales Ende des Lagers 1 mit einem Bereich des Innenteils 2 und einem Ausschnitt des das Innenteil umgebenden Lagerkörpers 3 - eingelegt in die Spritzgussform 7, aber noch nicht vom Kunststoff umspritzt. Das gleiche Detail ist in der Fig. 2b nochmals nach dem Umspritzen dargestellt. Hier ist gut erkennbar, dass das Elastomer beziehungsweise der Gummi durch den beim Einspritzen ausgeübten Druck in die, in der Fig. 2a noch freie Kammer 10, verdrängt worden ist. Hierbei hat das Elastomer den an der Innenkontur 9 des Einsatzes 8 ausgebildeten Absatz 13 überwunden und sich dieser Innenkontur 9 angepasst. Dadurch, dass das Volumen des in die Kammer 10 verdrängten Bereichs des elastomeren Lagerkörpers 3 eigentlich etwas größer ist als das Kammervolumen, steht das durch den Druck beim Einspritzen des Kunststoffs dennoch in die Kammer 10 verdrängte Elastomer innerhalb der Kammer 10 unter einer erwünschten Vorspannung.
In den Figuren 3a und 3b ist nochmals das Lager 1 insgesamt in einer axial geschnittenen Darstellung wiedergegeben. Dabei zeigt die Fig. 3a das Lager 1 vor dem Umspritzen mit dem Kunststoff. Wie zu erkennen ist, zeigt der elastomere Lagerkörper 3 des erfindungsgemäßen Lagers 1 eine spezielle Konturierung, und zwar eine bestimmte Ausformung seiner Außenkontur. Der Lagerkörper weist in einem axial mittleren Bereich eine Taillierung 5 auf, welche in der beispielhaft dargestellten Ausbildungsform, zumindest vor dem Umspritzen des Lagers 1 mit Kunststoff, annähernd dem Umfangsabschnitt eines Kreises entspricht. In jedem Falle wird die Taille 5 axial durch radial aufragende Aufwölbungen 6, 6' begrenzt. Die Absätze 13, 13' an den Einsätzen 8, 8' der Form 7 und die Aufwölbungen 6, 6' des Lagerkörpers 3 sind so ausgebildet, dass das Elastomer erst bei einem ganz bestimmten, beim Umspritzen mit dem Kunststoff auf den Lagerkörper 3 ausgeübten Druck die Absätze 13, 13' überwinden und in die Kammern 10, 10' verdrängt werden kann. Hierüber wird dann auch die in den Lagerkörper 3 eingetragene Vorspannung und somit letztlich auch die radiale Steifigkeit des Lagers 1 eingestellt. Die Fig. 3b zeigt das Lager 1 nach dem Umspritzen mit dem Kunststoff. Dabei ist zu erkennen, dass die genannten Aufwölbungen 6, 6' des elastomeren Lagerkörpers 3 beidseitig axial nach außen gewandert sind und hier, aufgrund der entstandenen Hinterschneidung, eine axiale, die Außenhülse 4 aus Kunststoff hintergreifende Dichtung sowie einen Axialanschlag ausbilden.
Unter Beibehaltung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens sind, auch im Hinblick auf die gewünschte Vorspannung, verschiedene Materialien für den Lagerkörper 3 verwendbar und bezüglich der Lagergeometrie unterschiedliche Gestaltungen der Taille 5 des Lagerkörpers 3, der die Taille 5 axial begrenzenden Aufwölbungen 6, 6' und der Innenkontur 9, 9' der Einsätze 8, 8' der Spritzgussform 7 denkbar. In jedem Falle bleibt aber die Grundüberlegung erhalten, den Lagerkörper 3 in einem mittleren Bereich zu taillieren und die den taillierten Bereich beziehungsweise die Taille 5 begrenzenden Aufwölbungen 6, 6' beim Umspritzen mit dem Kunststoff in entsprechende Kammern 10, 10' in der Spritzgussform 7 zu verdrängen. Hierdurch wird einerseits die Vorspannung beziehungsweise die axiale Steifigkeit für das Lager 1 eingestellt. Andererseits wird durch den Hinterschnitt, welcher nach dem Umspritzen im Bereich des die beiden axialen Enden der Außenhülse 4 hintergreifenden Elastomers ausgebildet ist, eine Dichtlippe realisiert, welche ein Eindringen von Schmutz und Öl in das Lager zuverlässig verhindert. Durch die Figuren 4 und 5 sind beispielhaft weitere Möglichkeiten der Profilierung der äußeren Kontur des Lagerkörpers 3 sowie der Innenkontur 9, 9' der Einsätze 8, 8' der Spritzgussform 7 verdeutlicht. Bei der in der Fig. 4 dargestellten Ausbildungsform weist der Lagerkörper 3 im Bereich der Taille 5 einen radialen Hinterschnitt 14 auf. Bezugszeichenliste
1 Lager
2 Innenteil
3 Lagerkörper
4 Außenhülse
5 Taille, Taillierung
6, 6' Aufwölbung
7 Form bzw. Spritzgussform
8, 8' Einsatz
9, 9' Innenkontur
10, 10' Kammer
11 Füllraum bzw. Kunststofffüllraum
12 Mittel bzw. Einsatzteile zur Fixierung
13, 13' Absatz
14 radialer Hinterschnitt

Claims

Verfahren zur Herstellung eines elastomeren Lagers, danach hergestelltes Buchsenlager undVorrichtung zur HerstellungPatentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines elastomeren Lagers (1), bei dem das zunächst aus einem Innenteil (2) und einem das Innenteil (2) umgebenden elastomeren Lagerkörper (3) bestehende Lager (1) in einer Spritzgussform (7) unter Bildung einer Außenhülse (4) mit einem Kunststoff umspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen der Spritzgussform (7) und die Außenfläche des Lagerkörpers 03) so konturiert werden, dass zwischen ihnen nach dem Schließen der Spritzgussform (7) mit dem eingelegten, noch nicht umspritzten Lager (l) mindestens ein kammerartiger Freiraum (10, 10') verbleibt und der Kunststoff bei dem sich anschließenden Spritzgießvorgang mit einem Druck in die Form (7) und mindestens einen darin ausgebildeten Füllraum (11) eingebracht wird, durch welchen der Lagerkörper (3), unter Erzeugung einer Vorspannung in dem Elastomer, in die mindestens eine Kammer (10, 10') verdrängt wird, welche während des gesamten Spritzgießvorgangs durch das Elastomer des Lagerkörpers (3) von dem Kunststofffüllraum (11) getrennt und nach dessen Beendigung sowie vor dem Entformen des Lagers (1) vollständig mit dem unter Vorspannung stehenden Elastomer gefüllt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung eines elastomeren Buchsenlagers (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff bezogen auf das in die Spritzgussform (7) eingelegte Lager (l) aus radialer Richtung (r) in die Form (7) eingebracht und das Elastomer des Lagerkörpers (3) im Wesentlichen in axialer Richtung (a] verdrängt und dabei in mindestens eine Kammer (10, 10') gedrückt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff in einen, innerhalb der Form (7) in einem axial mittleren Bereich des Lagers angeordneten Füllraum (11) eingespritzt und das Elastomer des Lagerkörpers (3) in zwei, axial beiderseits des Füllraums angeordnete Kammern (10, 10') verdrängt wird.
4. Elastomeres Buchsenlager (l), bestehend aus einem zylindrischen Innenteil (2) und einem dieses umgebenden elastomeren Lagerkörper (3), welcher in einem axial mittleren Bereich mit einem eine Außenhülse (4) bildenden Kunststoff umspritzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (3) in dem von dem Kunststoff umspritzen Bereich tailliert ist und die Taille (5) sowie die den Lagerkörper (3) in diesem Bereich umgebende Kunststoffhülse (4) axial beidseitig durch Aufwölbungen (6, 6') des elastomeren Lagerkörpers begrenzt sind, welche die axialen Enden der Hülse (4) hintergreifen und je eine axiale Dichtung für das Lager (l) ausbilden.
5. Elastomeres Buchsenlager (l) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die axialen Enden der Hülse (4) hintergreifenden Aufwölbungen (6, 6') gleichzeitig einen Axialanschlag ausbilden.
6. Elastomeres Buchsenlager (l) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (4) einstückig mit einem Fahrwerkslenker ausgebildet ist.
7. Elastomeres Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion des axialen Querschnitts der in dem elastomeren Lagerkörper (3) ausgebildeten Taille (5) vor dem Umspritzen mit dem Kunststoff eine annähernd einem Umfangsabschnitt eines Kreises entsprechende Form aufweist.
8. Elastomeres Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion des axialen Querschnitts der in dem elastomeren Lagerkörper (3) ausgebildeten Taille (5) vor dem Umspritzen mit dem Kunststoff eine trapezähnliche Form aufweist.
9. Elastomeres Buchsenlager (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem elastomeren Lagerkörper (3) ausgebildete Taille (5) an mindestens einem ihrer axialen Enden einen radialen Hinterschnitt (14) aufweist.
0. Spritzgussform (7) zur Herstellung eines elastomeren Buchsenlagers (l), mit Mitteln (12) zur Fixierung des Lagers beim Umspritzungsvorgang und mindestens einem Kunststofffüllraum (11), in welchen der Kunststoff unter Druck zur Ausbildung einer Außenhülse (4) für das bis dahin aus einem zylindrischen Innenteil (2) und einem das Innenteil (2) umgebenden elastomeren Lagerkörper (3) bestehende Lager (l) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (7) mindestens einen Einsatz (8, 8') aufweist, dessen Innenkontur (9, 9') gemeinsam mit der Außenkontur des elastomeren Lagerkörpers (3) des in die Form (7) eingelegten Lagers (1) eine in der Lagerumfangsrichtung umlaufende, vor dem Umspritzungsvorgang freigehaltene Kammer (10, 10') ausbildet, in welche das Elastomer des Lagerkörpers (3) durch den unter Druck in den KunststofffüUraum (11) eingebrachten Kunststoff, unter Vorspannung stehend und die Kammer (10, 10') vollständig ausfüllend verdrängt wird, wobei an der Innenkontur (9, 9') des Einsatzes (8, 8'), eingangs der Kammer (10, 10'), ein den Kunststofffüllraum (11) von der Kammer (10, 10') trennender Absatz (13, 13') ausgebildet ist, der während des Umspritzungsvorgangs durch das in die Kammer (10, 10') verdrängte Elastomer des Lagerkörpers (3) überwunden wird.
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