DE102021118414B3 - Elastomeric bush bearing with reduced torsional and cardanic stiffness - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein elastomeres Buchsenlager, umfassend eine Innenhülse, die an einer radialen Außenfläche einen sphärischen Abschnitt aufweist, der sich zur Einrichtung eines gegenseitigen Gleitkontaktes an einer, eine Gleitfläche bereitstellende radiale Innenfläche eines Lagerschalenelements abstützt, sowie eine Außenhülse und einen radial zwischen Lagerschale und Außenhülse angeordneten Dämpfungskörper, wobei der Dämpfungskörper an die Außenhülse anvulkanisiert ist. Das erfindungsgemäße Buchsenlager zeichnet sich dadurch aus, dass der Dämpfungskörper mit einer radialen Innenfläche an einer Außenfläche des Lagerschalenelements anvulkanisiert ist zur direkten Abstützung des Dämpfungskörpers an dem Lagerschalenelement. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Buchsenlagers. The invention relates to an elastomeric bush bearing, comprising an inner sleeve, which has a spherical section on a radial outer surface, which is supported on a radial inner surface of a bearing shell element providing a sliding surface to set up mutual sliding contact, as well as an outer sleeve and a radial between bearing shell and outer sleeve arranged damping body, wherein the damping body is vulcanized to the outer sleeve. The bush bearing according to the invention is characterized in that the damping body is vulcanized with a radial inner surface on an outer surface of the bearing shell element for direct support of the damping body on the bearing shell element. The invention also relates to a method for producing such a bush bearing.
Description
Die Erfindung betrifft ein elastomeres Buchsenlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to an elastomeric bush bearing according to the preamble of
Derartige elastomere Buchsenlager zur Bereitstellung einer verminderten torsionalen und kardanischen Steifigkeit sind auf dem Gebiet bekannt und werden insbesondere als Dämpfungsbuchse im Bereich der Radaufhängung von Kraftfahrzeugen, beispielsweise zur Ausgestaltung einer Verbundlenkerhinterachse und/oder einer Mehrlenkerachse eines Kraftfahrzeuges, eingesetzt. So beschreibt beispielsweise das Dokument
Ein gattungsbildendes elastomeres Buchsenlager ist in der Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsbildendes elastomeres Buchsenlager in Bezug auf die Gleitreibungseigenschaften zwischen Lagerschalenelement und sphärischem Abschnitt der radialen Außenfläche der Innenhülse zu verbessern.The object of the invention is to improve an elastomeric bush bearing of the generic type with regard to the sliding friction properties between the bearing shell element and the spherical section of the radial outer surface of the inner sleeve.
Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung schon mit einem elastomeren Buchsenlager, umfassend die Merkmale von Anspruch 1. Das erfindungsgemäße elastomere Buchsenlager weist eine Innenhülse auf, die an einer radialen Außenfläche einen sphärischen Abschnitt umfasst, der sich zur Einrichtung eines gegenseitigen Gleitkontaktes an einer, eine Gleitfläche bereitstellende radialen Innenfläche eines Lagerschalenelementes abstützt, zur Gestaltung eines Kugelhülsengelenks, sowie eine Außenhülse und ein radial zwischen Lagerschale und Außenhülse angeordneten Dämpfungskörper, der als Elastomerkörper ausgebildet sein kann, wobei der Dämpfungskörper stoffschlüssig mit der Außenhülse verbunden ist, insbesondere an die Außenhülse anvulkanisiert sein kann. Der Dämpfungskörper ist mit einer radialen Innenfläche an einer Außenfläche des Lagerschalenelementes stoffschlüssig verbunden, insbesondere anvulkanisiert, zur direkten Abstützung des Dämpfungskörpers an dem Lagerschalenelement. Das erfindungsgemäße elastomere Buchsenlager zeichnet sich dadurch aus, dass das Lagerschalenelement an den sphärischen Abschnitt der radialen Außenfläche der Innenhülse angespritzt ist.This object is already achieved by the present invention with an elastomeric bush bearing comprising the features of
Dadurch, dass das Lagerschalenelement, welches die Gleitfläche für den sphärischen Abschnitt der Innenhülse bereitstellt, gleichzeitig als Anlage- bzw. Abstützelement für den radial außenliegenden Dämpfungskörper ausgebildet ist, kann der Aufbau des Buchsenlagers wesentlich vereinfacht und damit eine kostengünstigere Herstellung bereitgestellt werden. Dadurch, dass das Lagerschalenelement an den sphärischen Abschnitt der radialen Außenfläche der Innenhülse angespritzt ist, ist die dem sphärischen Abschnitt der Innenhülse zugeordnete Gleitfläche des Lagerschalenelementes grundsätzlich und ohne einen eventuellen Kalibrierungsschritt umfänglich geschlossen. Hierdurch kann zum einen ein eventueller Schmiermittelverlust im Bereich der Lagerung des sphärischen Abschnitts der Innenhülse im Lagerschalenelement vermieden bzw. ausgeschlossen und darüber hinaus die Reibung in dieser Anordnung mit Kugelhülsengelenkfunktionalität weiter vermindert werden.Because the bearing shell element, which provides the sliding surface for the spherical section of the inner sleeve, is also designed as an abutment or support element for the radially outer damping body, the structure of the bush bearing can be significantly simplified and thus more cost-effective production can be provided. Because the bearing shell element is molded onto the spherical section of the radial outer surface of the inner sleeve, the sliding surface of the bearing shell element associated with the spherical section of the inner sleeve is basically closed circumferentially without any calibration step. In this way, on the one hand, a possible loss of lubricant in the area of the bearing of the spherical section of the inner sleeve in the bearing shell element can be avoided or ruled out and, moreover, the friction in this arrangement with ball sleeve joint functionality can be further reduced.
Dem erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlager liegt die Idee zugrunde, die Gleitschale für das im Buchsenlager integrierte Kugelhülsengelenk gleichzeitig als Bauteil des Buchsenlagers auszubilden, an welchem der Dämpfungskörper stoffschlüssig verbunden bzw. anvulkanisiert ist, sodass eine bei herkömmlichen Buchsenlagern mit verminderter torsionaler und kardanischer Steifigkeit vorgesehene Gestaltung, beispielsweise in Form eines an die Lagerschale angespritzten Kunststoffgehäuses oder eines zwischen Lagerschale und Dämpfungskörper angeordneten Fixierrings, entfallen kann, wodurch sich der Aufbau des erfindungsgemäßen Buchsenlagers gegenüber den herkömmlichen Buchsenlagern vereinfacht. Insofern kann erfindungsgemäß eine derartige Zwischenschicht zwischen Lagerschalenelement und Dämpfungskörper entfallen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung stellt das Lagerschalenmaterial insofern zum einen die Gleitfläche für den sphärischen Abschnitt der Innenhülse zur Gestaltung eines Kugelhülsengelenks und zum anderen eine Fläche bereit, mit welcher der Dämpfungskörper stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere, an welcher der Dämpfungskörper anvulkanisiert sein kann.The idea underlying the elastomeric bush bearing according to the invention is to design the sliding shell for the ball sleeve joint integrated in the bush bearing at the same time as a component of the bush bearing, to which the damping body is materially connected or vulcanized, so that a design provided for conventional bush bearings with reduced torsional and cardanic rigidity, for example in the form of a plastic housing molded onto the bearing shell or a fixing ring arranged between the bearing shell and the damping body, can be omitted, which simplifies the structure of the bush bearing according to the invention compared to conventional bush bearings. In this respect, according to the invention, such an intermediate layer between the bearing shell element and the damping body can be omitted. In terms of the present invention, the bearing shell material provides the sliding surface for the spherical section of the inner sleeve to form a ball sleeve joint and a surface to which the damping body is materially connected, in particular to which the damping body can be vulcanized.
Es sei bemerkt, dass die Angabe „sphärischen Abschnitt“ nicht nur auf Abschnitte mit einem rein kugelförmigen Oberflächenbereich beschränkt ist, sondern ganz allgemein Abschnitte mit gekrümmter Oberfläche, insbesondere konvex gekrümmter Oberfläche meinen kann. In gleicher Weise kann die, die korrespondierende Gleitfläche bereitzustellende Innenfläche des Lagerschalenelements eine zugeordnet bzw. komplementär gekrümmte Oberfläche sein, insbesondere eine konkav gekrümmte Oberfläche, die an die beispielhaft angegebene konvex gekrümmte Oberfläche des sphärischen Abschnitts der Innenhülse angepasst sein kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass der sphärische Abschnitt an der radialen Außenfläche der Innenhülse konkav gekrümmt ist, und in entsprechender Weise die korrespondierende Gleitfläche des Lagerschalenelements konvex gekrümmt ist. In beiden Ausführungen kann die angegebene Kugelhülsenggelenk-Funktionalität des erfindungsgemäßen Buchsenlagers bereitgestellt werden.It should be noted that the term "spherical section" is not only limited to sections with a purely spherical surface area, but can mean very generally sections with a curved surface, in particular a convexly curved surface. In the same way, the inner surface of the bearing shell element to provide the corresponding sliding surface can be an associated or complementary curved surface, in particular a concavely curved surface that can be adapted to the convexly curved surface of the spherical section of the inner sleeve given as an example. It it can also be provided that the spherical section is concavely curved on the radial outer surface of the inner sleeve, and in a corresponding manner the corresponding sliding surface of the bearing shell element is convexly curved. In both versions, the specified ball sleeve hinge functionality of the bush bearing according to the invention can be provided.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung sind in der nachfolgenden allgemeinen Beschreibung, den Figuren, der Figurenbeschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben.Further features according to the invention and developments of the invention are given in the following general description, the figures, the description of the figures and the dependent claims.
Das Lagerschalenelement, das insbesondere zylinderartig ausgebildet sein kann, umfassend einem an den sphärischen Abschnitt der Innenhülse angepassten Innenmantelabschnitt, kann je nach Ausführungsform umfänglich geschlossen, jedoch auch über seine gesamte Längserstreckung geschlitzt ausgebildet sein. In der letztbeschriebenen Ausführungsform ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes elastomeres Buchsenlager, das in Einbaulage eine radiale Vorspannung des Dämpfungskörpers bzw. Elastomerkörpers aufweisen kann, dadurch gestaltbar, dass der an das Lagerschalenelement anvulkanisierte Dämpfungskörper komplementär geschlitzt bzw. mit einem längs verlaufenden Spalt in Form eines Keils ausgebildet ist, wobei die Außenhülse, an welcher der Dämpfungskörper wiederum anvulkanisiert ist, umfänglich geschlossen ausgebildet sein kann. Nach der Zusammenführung der Innenhülse mit dem beschriebenen Halbfabrikat, das aus dem geschlitzten Lagerschalenelement und der umfänglich geschlossenen Außenhülse sowie dem zwischen beiden Bauteilen angeordneten und an diesen anvulkanisierten Dämpfungskörper besteht, kann die beschriebene radiale Vorspannung im erfindungsgemäßen Buchsenlager bzw. im Dämpfungskörper durch eine Kalibrierung des zusammengesetzten Lagers erzeugt werden. Bei dieser Kalibrierung erfolgt eine plastische Verformung der umfänglich geschlossenen Außenhülse zur Einstellung eines geringeren Durchmessers der Außenhülse, derart, dass der Längsschlitz des Lagerschalenelementes sowie der hierzu ausgerichtete Spalt im Dämpfungskörper geschlossen wird. Mit der Schließung des Längsschlitzes des Lagerschalenelementes kann eine umfänglich nicht unterbrochene Gleitfläche für den zugeordneten sphärischen Abschnitt der Innenhülse bereitgestellt werden.The bearing shell element, which can be configured in particular in the manner of a cylinder, comprising an inner jacket section adapted to the spherical section of the inner sleeve, can be closed circumferentially depending on the embodiment, but also slotted over its entire length. In the last-described embodiment, an elastomeric bush bearing designed according to the invention, which in the installed position can have a radial prestressing of the damping body or elastomer body, can be designed in that the damping body vulcanized onto the bearing shell element has complementary slots or is designed with a longitudinal gap in the form of a wedge , In which case the outer sleeve, to which the damping body is in turn vulcanized, can be designed to be closed around the circumference. After the inner sleeve has been combined with the semi-finished product described, which consists of the slotted bearing shell element and the peripherally closed outer sleeve as well as the damping body arranged between the two components and vulcanized onto them, the radial prestress described in the bush bearing according to the invention or in the damping body can be reduced by calibrating the composite camp are generated. During this calibration, the peripherally closed outer sleeve is plastically deformed to set a smaller diameter of the outer sleeve, such that the longitudinal slot of the bearing shell element and the gap aligned therewith in the damping body are closed. With the closure of the longitudinal slot of the bearing shell element, a peripherally uninterrupted sliding surface can be provided for the associated spherical section of the inner sleeve.
Um zum einen die beschriebene Kugelhülsengelenkfunktionalität des erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlagers über eine große kardanische Auslenkung des Lagers und zum anderen eine Gestaltungsmöglichkeit zur Befestigung eines Dichtelements am Lagerschalenelement bereitzustellen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass sich das Lagerschalenelement in Einbaulage jeweils endstämmig axial, d.h. in Längsrichtung, über den sphärischen Abschnitt der Innenhülse hinaus erstreckt. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei einer koaxialen Ausrichtung von Lagerschalenelement und Innenhülse zueinander die Innenhülse und das Lagerschalenelement über einen vorgegebenen Teil-Axialabschnitt des sphärischen Abschnitts der Innenhülse auf Kontakt aneinanderliegen, während sie außerhalb des vorgegebenen Teil-Axialabschnitts mit vergrößerndem Abstand zum Teil-Axialabschnitt in axialer Richtung einen sich vergrößernden radialen Abstand zueinander aufweisen, der insbesondere kontinuierlich zunehmen kann. Die beschriebene Gestaltung ermöglicht ausgehend von der beschriebenen koaxialen Ruhelage eine relative Verkippung der Innenhülse zum Lagerschalenelement, die auf dem Gebiet als kardanische Auslenkung bezeichnet wird.On the one hand, in order to provide the described ball sleeve joint functionality of the elastomeric bush bearing according to the invention via a large cardanic deflection of the bearing and, on the other hand, a design option for fastening a sealing element to the bearing shell element, it can be provided according to the invention that the bearing shell element in the installed position extends axially at the end stem, i.e. in the longitudinal direction extends beyond the spherical portion of the inner sleeve. It can be provided that when the bearing shell element and inner sleeve are aligned coaxially with one another, the inner sleeve and the bearing shell element are in contact with one another over a predetermined partial axial section of the spherical section of the inner sleeve, while outside of the predetermined partial axial section they are at an increasing distance from the partial axial section have an increasing radial distance from one another in the axial direction, which in particular can increase continuously. Starting from the coaxial rest position described, the design described enables the inner sleeve to be tilted relative to the bearing shell element, which is referred to in the field as cardanic deflection.
Da bei dem erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlager im Vergleich zu den gattungsbildenden Buchsenlagern zwischen Lagerschalenelement und Dämpfungskörper eine weitere Zwischenschicht entfällt, kann insbesondere bei solchen erfindungsgemäßen Ausführungsformen von Buchsenlagern, die zur Anwendung bei hohen Betriebskräften ausgebildet sind, zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass das Lagerschalenelement einen hülsenartigen Einleger aufweist, der im Wesentlichen vollständig, insbesondere vollständig in das Lagerschalenelement eingebettet sein kann. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Material des Einlegers härter als das Lagerschalenmaterial, beispielsweise aus einem Hartkunststoff oder Metall, ausgebildet ist zur Verstärkung des Lagerschalenelements. Es kann vorgesehen sein, dass der Einleger axial im Wesentlichen auf die axiale Erstreckung der Gleitfläche beschränkt ist, um sicherzustellen, dass im Betrieb die Krümmung der vom Lagerschalenelement ausgebildeten Gleitfläche für den sphärischen Abschnitt der Innenhülse im Wesentlichen unverändert bleibt, um unabhängig von auftretenden Betriebskräften die angegebene Kugelhülsengelenkfunktionalität des erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlagers aufrecht zu erhalten.Since there is no further intermediate layer between the bearing shell element and the damping body in the elastomeric bush bearing according to the invention compared to the generic bush bearings, it can be expediently provided that the bearing shell element has a sleeve-like insert, particularly in embodiments of bush bearings according to the invention that are designed for use with high operating forces , Which can be substantially completely, in particular completely embedded in the bearing shell element. Provision can preferably be made for the material of the insert to be made harder than the bearing shell material, for example made of a hard plastic or metal, in order to reinforce the bearing shell element. It can be provided that the insert is axially limited essentially to the axial extent of the sliding surface in order to ensure that during operation the curvature of the sliding surface formed by the bearing shell element for the spherical section of the inner sleeve remains essentially unchanged in order to ensure that the to maintain specified ball sleeve joint functionality of the elastomeric bush bearing according to the invention.
Erfindungsgemäß ist das Lagerschalenelement in einem Herstellungsschritt an den sphärischen Abschnitt der radialen Außenfläche der Innenhülse angespritzt. Dabei kann der Werkstoff der Innenhülse und das Spritzgießmaterial zur Gestaltung des Lagerschalenelementes so ausgewählt und darüber hinaus die Spritzgießparameter eingestellt sein, dass bei dem beschriebenen Spritzgießvorgang kein Stoffschluss zwischen Innenhülse und Lagerschalenelement nach dem Spritzgießvorgang vorliegt. Unter Umständen kann auch vorgesehen sein, die Innenhülse vor dem Spritzgießvorgang bzw. dem Einsetzen in eine zugeordnete Spritzgießform im Bereich des sphärischen Abschnittes vorzubehandeln, beispielsweise zu belegen oder zu beschichten, um einen Stoffschluss zwischen dem Lagerschalenmaterial und der Innenhülse beim Spritzgießvorgang zu verhindern.According to the invention, the bearing shell element is molded onto the spherical section of the radial outer surface of the inner sleeve in one manufacturing step. The material of the inner sleeve and the injection molding material for designing the bearing shell element can be selected and the injection molding parameters can also be set such that there is no material connection between the inner sleeve and bearing shell element after the injection molding process in the described injection molding process. Under certain circumstances can also be provided be to pretreat the inner sleeve before the injection molding process or the insertion into an associated injection mold in the region of the spherical section, for example to occupy or coat it, in order to prevent a material connection between the bearing shell material and the inner sleeve during the injection molding process.
Bei der Auswahl des Materials zur Herstellung des Lagerschalenelementes des erfindungsgemäß ausgebildeten elastomeren Buchsenlagers, ist ein Kompromiss zu finden zwischen einem möglichst geringen Gleitreibungswert und einer notwendigen Stabilität des Materials zur Aufnahme bzw. Ableitung der auftretenden Betriebskräfte. Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung eines Polyamid-Werkstoffs oder eines Polyimid-Werkstoffs zur Herstellung des Lagerschalenelementes, insbesondere mittels eines Spritzgießvorgangs, herausgestellt, unter Umständen unter Beimischung eines verstärkenden Werkstoffes, beispielsweise eines Glasfaseranteils. Je nach Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, einen PTFE-Werkstoff oder einen Polyoxymethylen-Werkstoff zur Herstellung des Lagerschalenelements zu verwenden. Es ist auch möglich, zur Herstellung des Lagerschalenelements einen Verbundwerkstoff umfassend mehrere derartige Werkstoffe zu verwenden. Ferner kann vorgesehen sein, das aus einem Material mit geringem Gleitreibungswert hergestellte Lagerschalenelement zur weiteren Verminderung der Reibung zwischen Lagerschalenelement und Innenhülse zumindest an seiner radialen Innenfläche, an welcher die Innenhülse anliegt, mit einem Material zu beschichten, das einen noch geringeren Gleitreibungswert zum Material der Innenhülse aufweist. Ein solches Material kann beispielsweise ein PTFE-Material sein.When selecting the material for manufacturing the bearing shell element of the elastomeric bush bearing designed according to the invention, a compromise must be found between the lowest possible sliding friction value and the necessary stability of the material to absorb or dissipate the operating forces that occur. The use of a polyamide material or a polyimide material for the production of the bearing shell element, in particular by means of an injection molding process, has proven to be particularly expedient, possibly with the admixture of a reinforcing material, for example a glass fiber content. Depending on the embodiment, it can also be provided that a PTFE material or a polyoxymethylene material is used to produce the bearing shell element. It is also possible to use a composite material comprising a plurality of such materials to produce the bearing shell element. Furthermore, it can be provided that the bearing shell element made of a material with a low sliding friction value is coated with a material that has an even lower sliding friction value than the material of the inner sleeve, at least on its radial inner surface on which the inner sleeve rests, in order to further reduce the friction between the bearing shell element and the inner sleeve having. Such a material can be a PTFE material, for example.
Als Werkstoff zur Gestaltung der Innenhülse kann insbesondere ein Aluminium- Werkstoff oder Stahl-Werkstoff Anwendung finden. Dies gilt auch für die Außenhülse. Als Material für den Dämpfungskörper sind insbesondere Elastomere einsetzbar, beispielsweise Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk.In particular, an aluminum material or steel material can be used as the material for forming the inner sleeve. This also applies to the outer sleeve. In particular, elastomers can be used as the material for the damping body, for example vulcanizates of natural rubber and silicone rubber.
Der Dämpfungskörper des erfindungsgemäß ausgebildeten elastomeren Buchsenlagers kann zur Erhöhung der radialen Steifigkeit des Buchsenlagers einen Einleger, insbesondere einen hülsenförmigen Einleger aufweisen, wobei der Einleger aus einem zum eigentlichen Material des Dämpfungskörpers harten Material, beispielsweise Hartkunststoff oder Metall, hergestellt sein kann. Es ist jedoch auch möglich, den Dämpfungskörper einspurig auszubilden, d.h. ohne einen solchen Einleger, was die Gestaltung vereinfacht und damit die Herstellungskosten vermindert. In dieser Ausführungsform kann der Dämpfungskörper vollständig aus Dämpfungsmaterial, z.B. aus Elastomer bestehen.The damping body of the elastomeric bush bearing designed according to the invention can have an insert, in particular a sleeve-shaped insert, to increase the radial rigidity of the bush bearing, wherein the insert can be made of a material that is harder than the actual material of the damping body, for example hard plastic or metal. However, it is also possible to design the damping body in a single track, i.e. without such an insert, which simplifies the design and thus reduces the manufacturing costs. In this embodiment, the damping body can consist entirely of damping material, e.g.
Der direkt am Lagerschalenelement anliegende Elastomerkörper kann erfindungsgemäß an diesem anvulkanisiert und damit stoffschlüssig mit diesem verbunden sein. Hierzu kann vor einem Angieß- bzw. Anspritzvorgang des Elastomerkörpers an das Lagerschalenelement ein sogenannter Primer bei der Herstellung auf die radiale Außenfläche des Lagerschalenelementes aufgebracht werden. Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass Lagerschalenelement und Dämpfungs- bzw. Elastomerkörper komplementär ausgebildete Formschlusseinrichtungen, insbesondere in der Art von sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprünge und den Vorsprüngen zugeordneten Ausnehmungen, aufweisen, sodass in dieser Ausführungsform Lagerschalenelement und Elastomerkörper sowohl stoffschlüssig als auch formschlüssig miteinander verbunden sind.According to the invention, the elastomer body lying directly on the bearing shell element can be vulcanized onto it and thus connected to it in a materially bonded manner. For this purpose, a so-called primer can be applied to the radial outer surface of the bearing shell element during production before the elastomer body is cast or sprayed on to the bearing shell element. It can also be provided that the bearing shell element and the damping or elastomer body have complementary form-fitting devices, in particular in the form of projections extending in the radial direction and recesses assigned to the projections, so that in this embodiment the bearing shell element and elastomer body are both materially bonded and form-fitted to one another are connected.
In der Regel kann das erfindungsgemäße elastomere Buchsenlager Dichtmittel zur Abdichtung der einander zugeordneten Abschnitte von Lagerschalenelement und sphärischem Abschnitt der Innenhülse, welche eine Art Kugelhülsengelenkfunktionalität des erfindungsgemäßen Buchsenlagers bereitstellen, aufweisen.As a rule, the elastomeric bush bearing according to the invention can have sealing means for sealing the mutually associated sections of the bearing shell element and the spherical section of the inner sleeve, which provide a type of ball-socket joint functionality of the bush bearing according to the invention.
Um den diesbezüglichen Gestaltungsaufwand für das Dichtmittel beim erfindungsgemäßen Buchsenlager gering zu halten, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass das Lagerschalenelement und die Innenhülse an ihren Längsendabschnitten jeweils zugeordnete Befestigungseinrichtungen aufweisen zur jeweiligen Befestigung eines Dichtelementes, insbesondere einer Dichtmanschette. Diese Befestigungseinrichtungen können jeweils eine umlaufende Nut, d.h. eine radiale Nut am Lagerschalenelement bzw. an der Innenhülse, zur Aufnahme eines Befestigungsrings aufweisen, der einen Endabschnitt des jeweiligen Dichtelementes am Lagerschalenelement bzw. an der Innenhülse anpresst. Die beschriebene Abdichtung ermöglicht darüber hinaus die Bereitstellung eines geschlossenen, zwischen Außenmantelfläche der Innenhülse und Innenmantelfläche des Lagerschalenelements angeordneten Schmiermittelreservoirs zur Verminderung der Reibung im Bereich der aneinanderliegenden Flächen von Lagerschalenelement und Innenhülse und zur Vermeidung eines Staubeintrages für die Gestaltung des beschriebenen Kugelhülsengelenks in dem erfindungsgemäßen Buchsenlager.In order to keep the relevant design effort for the sealing means low in the bush bearing according to the invention, it can expediently be provided that the bearing shell element and the inner sleeve each have associated fastening devices on their longitudinal end sections for fastening a sealing element, in particular a sealing collar. These fastening devices can each have a circumferential groove, i.e. a radial groove on the bearing shell element or on the inner sleeve, for receiving a fastening ring which presses an end section of the respective sealing element on the bearing shell element or on the inner sleeve. The seal described also makes it possible to provide a closed lubricant reservoir arranged between the outer lateral surface of the inner sleeve and the inner lateral surface of the bearing shell element in order to reduce friction in the area of the surfaces of the bearing shell element and inner shell that lie against one another and to prevent dust from entering the design of the described ball sleeve joint in the bush bearing according to the invention.
In einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Befestigung des Dichtelements, insbesondere einer Dichtmanschette, an der Innenhülse wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen mittels eines in einer umlaufenden Nut der Innenhülse angeordneten Befestigungsrings gestaltet ist, wobei der Befestigungsring einen axialen Endabschnitt des jeweiligen Dichtelementes an die Innenhülse anpresst. Dagegen kann die Befestigung des Dichtelements am Lagerschalenelement hierzu unterschiedlich gestaltet sein. Dabei kann die Dichtmanschette auch hier zur Ausbildung eines zwischen Außenmantelfläche der Innenhülse und Innenmantelfläche des Lagerschalenelements angeordneten Schmiermittelreservoirs ausgebildet sein, wobei der andere axiale Endabschnitte der Dichtmanschette zwischen Lagerschalenelement und Außenhülse verklemmt ist. Hierzu kann sich der andere axiale Endabschnitt der Dichtmanschette axial in einen Zwischenraum zwischen Außenhülse und Lagerschalenelement hinein erstrecken. Eine solche Verklemmung des axialen Endabschnitts der Dichtmanschette zwischen Außenhülse und Lagerschalenelement kann insbesondere gleichzeitig bei der Durchführung einer Kalibrierung des erfindungsgemäßen Buchsenlagers erzielt werden. Wie obenstehend erläutert, kann eine Vorspannung auf das Lager bzw. den Dämpfungskörper bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Buchsenlagers, bei welcher die Außenhülse vollumfänglich geschlossen ist und keinen Schlitz aufweist, dadurch erzielt werden, dass eine radiale Kraft zum Vermindern des Durchmessers der Außenhülse aufgebracht wird. Durch die Komprimierung wird eine Vorspannung in das Lager eingebracht und gleichzeitig der in den Zwischenraum zwischen Außenhülse und Lagerschalenelement eingebrachte axiale Endabschnitt des Dichtelements zwischen Außenhülse und Lagerschalenelement eingeklemmt.In another embodiment, it can be provided that the sealing element, in particular a sealing sleeve, is fastened to the inner sleeve as in the above-described embodiments by means of a fastening ring arranged in a circumferential groove of the inner sleeve, the fastening ring having an axial end section of the respective sealing element pressed against the inner sleeve. On the other hand, the attachment of the sealing element to the bearing shell element can be designed differently. The sealing sleeve can also be designed here to form a lubricant reservoir arranged between the outer lateral surface of the inner sleeve and the inner lateral surface of the bearing shell element, with the other axial end section of the sealing sleeve being clamped between the bearing shell element and the outer sleeve. For this purpose, the other axial end section of the sealing collar can extend axially into an intermediate space between the outer sleeve and the bearing shell element. Such a jamming of the axial end section of the sealing collar between the outer sleeve and the bearing shell element can be achieved in particular at the same time as the bush bearing according to the invention is being calibrated. As explained above, in an embodiment of a bush bearing according to the invention in which the outer sleeve is completely closed and has no slot, a preload on the bearing or the damping body can be achieved by applying a radial force to reduce the diameter of the outer sleeve. Due to the compression, a preload is introduced into the bearing and at the same time the axial end section of the sealing element introduced into the intermediate space between the outer sleeve and the bearing shell element is clamped between the outer sleeve and the bearing shell element.
Je nach Ausführung kann die Außenhülse des erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlagers als geschlossene, insbesondere geschlossene zylinderförmige, Außenhülse ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform kann eine vorteilhafte radiale Vorspannung auf das Lager bzw. den Dämpfungskörper durch eine entsprechende Kalibrierung des zusammengesetzten erfindungsgemäßen Buchsenlagers erzeugt werden, bei welcher die Außenhülse in eine Hülse mit niedrigerem Durchmesser umgeformt wird. Dies betrifft beispielsweise die obenstehend schon erläuterte Ausführungsform, bei welcher das Lagerschalenelement längsgeschlitzt und der daran anhaftend ausgebildete Dämpfungskörper mit einem zum Schlitzverlauf des Lagerschalenelementes ausgerichteten Schlitz bzw. Keilspalt ausgebildet ist, sodass bei einer Kalibrierung des Lagers durch die plastische Verformung der Außenhülse die Schlitze geschlossen und damit eine radiale Vorspannung auf den Dämpfungskörper aufgebracht ist. Eine solche Kalibrierung des erfindungsgemäßen elastomeren Buchsenlagers kann auch bei einer Ausführungsform ausgeführt werden, bei welcher das Lagerschalenelement umfänglich geschlossen durch einen Spritzgießvorgang an die Innenhülse angespritzt wird und danach in einem Gießvorgang, bei welchem die Innenhülse mit angespritztem Lagerschalenelement und die Außenhülse in eine Gieß- bzw. Spritzgießform eingesetzt und nachfolgend der Elastomerkörper zwischen Lagerschalenelement und Außenhülse angegossen wird unter Anvulkanisieren des Dämpfungskörpers an das Lagerschalenelement und an die Außenhülse. Auch bei dieser Ausführungsform kann durch eine Kalibrierung mittels plastischer Verformung der Außenhülse eine radiale Vorspannung im Dämpfungskörper erzeugt werden.Depending on the design, the outer sleeve of the elastomeric bush bearing according to the invention can be designed as a closed, in particular closed, cylindrical outer sleeve. In this embodiment, an advantageous radial preload on the bearing or the damping body can be generated by a corresponding calibration of the assembled bush bearing according to the invention, in which the outer sleeve is formed into a sleeve with a smaller diameter. This applies, for example, to the embodiment already explained above, in which the bearing shell element is slotted longitudinally and the damping body attached to it is designed with a slot or wedge gap aligned with the slot path of the bearing shell element, so that when the bearing is calibrated by the plastic deformation of the outer sleeve, the slots are closed and so that a radial preload is applied to the damping body. Such a calibration of the elastomeric bush bearing according to the invention can also be carried out in an embodiment in which the bearing shell element is molded onto the inner sleeve in a closed manner by means of an injection molding process and then in a casting process in which the inner sleeve with the molded bearing shell element and the outer sleeve are cast in a mold or mold An injection mold is used and the elastomer body is then cast on between the bearing shell element and the outer sleeve, with the damping body being vulcanized onto the bearing shell element and the outer sleeve. In this embodiment, too, a radial preload can be generated in the damping body by means of a calibration by means of plastic deformation of the outer sleeve.
In einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, die Außenhülse über ihre gesamte Längserstreckung geschlitzt auszubilden, wobei auch in dieser Ausführungsform der Elastomerkörper einen komplementär verlaufenden Schlitz bzw. Keil aufweisen kann. Bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Buchsenlager beim Einpressen in ein zugeordnetes Lagerauge soweit komprimiert wird, dass der jeweilige Schlitz an der Außenhülse und am Dämpfungskörper geschlossen wird, sodass auch in dieser Ausführungsform der Dämpfungskörper unter radialer Vorspannung gesetzt sein kann. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere in solchen Ausgestaltungen der Erfindung, bei welchen das umfänglich geschlossene Lagerschalenelement an die Innenhülse angespritzt ist.In a further embodiment, provision can also be made for the outer sleeve to be slit over its entire longitudinal extent, with the elastomer body also being able to have a complementary slot or wedge in this embodiment. In this embodiment, it can be provided that the bush bearing according to the invention is compressed when it is pressed into an associated bearing eye to such an extent that the respective slot on the outer sleeve and on the damping body is closed, so that the damping body can also be placed under radial prestress in this embodiment. This embodiment is suitable in particular in those configurations of the invention in which the bearing shell element, which is closed on the circumference, is injection-molded onto the inner sleeve.
Die obige Aufgabe löst die vorliegende Erfindung verfahrensseitig mit einem Verfahren zur Herstellung eines Buchsenlagers, umfassend eine Innenhülse, die an einer radialen Außenfläche einen sphärischen Abschnitt aufweist, der sich unter Bereitstellung eines gegenseitigen Gleitkontaktes an einer, eine Gleitfläche bereitstellende radiale Innenfläche eines Lagerschalenelementes abstützt, sowie eine Außenhülse und einen radial zwischen Lagerschalenelement und Außenhülse angeordneten Dämpfungskörper, wobei der Dämpfungskörper stoffschlüssig mit der Außenhülse verbunden ist. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Schritte auf:
- - Bereitstellen einer Innenhülse des Buchsenlagers, die an einer radialen Außenfläche einen sphärischen Abschnitt aufweist,
- - Anspritzen eines Lagerschalenelementes an die Innenhülse zur Herstellung eines Halbfabrikats;
- - Bereitstellen einer Außenhülse;
- - Einsetzen des Halbfabrikats und der Außenhülse in eine Spritzgießform;
- - Anspritzen bzw. Angießen des Dämpfungskörpers an die radial beabstandet zueinander in der Spritzgießform angeordneten Außenhülse und Lagerschalenelement.
- - providing an inner sleeve of the bush bearing, which has a spherical section on a radial outer surface,
- - Injecting a bearing shell element onto the inner sleeve to produce a semi-finished product;
- - providing an outer sleeve;
- - Insertion of the semi-finished product and the outer sleeve in an injection mold;
- Injection molding or casting of the damping body onto the outer sleeve and bearing shell element arranged at a radial distance from one another in the injection mold.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen erläutert, wobei
-
1a ein erfindungsgemäß gestaltetes elastomeres Buchsenlagers in einer frontalen Stirnseitenansicht, -
1b das in1a gezeigte erfindungsgemäße Buchsenlager in einem Längsschnitt mit der in1a angegebenen Schnittebene A-A, -
2a ein Vorfabrikat einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Buchsenlagers in einer frontalen Stirnseitenansicht, -
2b das in2a angegebene Halbfabrikat einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Buchsenlagers in einer Schnittdarstellung in der in2a angegebenen Schnittebene B-B, -
2c das in2a angegebene Halbfabrikat einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Buchsenlagers mit eingesetzter Innenhülse, -
2d die in2c dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Buchsenlagers in einer Schnittdarstellung in der in2c angegebenen Schnittebene C-C, -
3a eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten Buchsenlagers in einer Stirnseitenansicht, -
3b das in3a gezeigte erfindungsgemäße Buchsenlager in einer Längsschnittdarstellung in der in3a angegebenen Ebene D-D, -
4a eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten Buchsenlagers in einer Stirnseitenansicht, -
4b das in4a gezeigte erfindungsgemäße Buchsenlager in einer Längsschnittdarstellung in der in4a angegebenen Ebene E-E, -
5 eine Explosionsdarstellung zur Angabe der einzelnen Bauelemente der dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäß gestalteten Buchsenlagers, und -
6 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Buchsenlagers in einem Längsschnitt
-
1a an elastomeric bush bearing designed according to the invention in a front end view, -
1b this in1a bush bearing according to the invention shown in a longitudinal section with the in1a specified cutting plane AA, -
2a a preliminary product of an embodiment of a bush bearing according to the invention in a front end view, -
2 B this in2a Specified semi-finished product of an embodiment of the bush bearing according to the invention in a sectional view in FIG2a specified cutting plane BB, -
2c this in2a specified semi-finished product of an embodiment of a bush bearing according to the invention with an inserted inner sleeve, -
2d in the2c illustrated embodiment of a bush bearing according to the invention in a sectional view in2c specified cutting plane CC, -
3a a second embodiment of a bush bearing designed according to the invention in an end view, -
3b this in3a shown bush bearing according to the invention in a longitudinal section in the in3a specified level DD, -
4a a third embodiment of a bush bearing designed according to the invention in an end view, -
4b this in4a shown bush bearing according to the invention in a longitudinal section in the in4a specified level EE, -
5 an exploded view showing the individual components of the third embodiment of a bush bearing designed according to the invention, and -
6 another embodiment of a bush bearing according to the invention in a longitudinal section
In den
Die Innenhülse kann im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sein und in der beschriebenen Ausführungsform etwa axial mittig einen sphärischen Abschnitt im axialen Bereich B1 aufweisen mit einer konvexen Außenmantelfläche 21. In der beschriebenen Ausführungsform kann die angegebene, an ihrer Außenmantelfläche im axialen Bereich B1 ballige Innenhülse aus einem Vollmaterial hergestellt sein. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, den balligen Abschnitt im Bereich B1 an eine rein zylinderförmige Innenhülse anzuformen, beispielsweise mittels Spritzgießen.The inner sleeve can be essentially cylindrical and, in the embodiment described, have a spherical section approximately axially centrally in the axial area B1 with a convex outer
Zur Abstützung der Innenhülse 2 weist das erfindungsgemäß gestaltete Buchsenlager 1 ein Lagerschalenelement 3 auf, das wiederum hülsenförmig ausgebildet sein kann und bei einer koaxialen Ausrichtung von Innenhülse 2 und Lagerschalenelement 3 eine an die konvexe Fläche 21 der Innenhülse angepasste Gleitfläche 30 bereitstellt innerhalb eines Mittenbereichs B2, derart dass die zur Anlage gebrachten Bauteile Innenhülse und Lagerschalenelement eine Kugelhülsengelenkfunktionalität bereitstellen, sodass das Lager 1 mit sehr geringer kardanischer Steifigkeit kardanisch ausgelenkt werden kann. Hierzu kann das Material des Lagerschalenelementes ein Material mit geringem Reibwert bezüglich des Materials der Innenhülse ausgewählt sein. Zur Gestaltung des erfindungsgemäßen Buchsenlagers eignen sich beispielsweise Polyamid-Werkstoffe oder Polyimid-Werkstoffe.To support the
Die Lagerschale 3 kann in der beschriebenen Ausführungsform eine vorgegebene Mindestdicke in radialer Richtung aufweisen zur Abstützung des Kugelhülsengelenks zur Außenhülse 7. Dabei kann radial zwischen der Außenhülse 7 und dem Lagerschalenelement 3 eine hier einspurige Elastomerlage zur Bereitstellung eines Elastomerkörpers 8 angeordnet sein. Insofern wird bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Buchsenlager eine auf die Innenhülse 2 wirkende Betriebskraft über das Lagerschalenelement 3 direkt auf den Elastomerkörper 8 und von diesem auf die Außenhülse 7 abgeleitet.In the embodiment described, the bearing
Um auch bei hohen Betriebskräften die Funktionalität des beschriebenen Kugelhülsengelenks aufrechtzuerhalten, kann in der in
Wie insbesondere aus
Zur Befestigung der Dichtmanschette kann sowohl außenseitig zum Lagerschalenelement 3 als auch außenseitig zur Innenhülse 2 eine jeweilige Nut 23, 33 vorgesehen sein zur Aufnahme eines jeweiligen Spannrings 60, mit welchem ein jeweils zugeordneter Endabschnitt der Dichtmanschette 50 an das jeweilige Bauteil angepresst sein kann.To fasten the sealing sleeve, a
Zur Befestigung des erfindungsgemäßen Buchsenlagers kann vorgesehen sein, die Innenhülse mittels einer Bolzenverbindung an einem ersten KFZ-Bauteil zu verbinden, während das Buchsenlager selbst in ein Lagerauge eingesetzt wird, sodass die Außenfläche der Außenhülse 7 in Kraftschluss mit einem zweiten Kfz-Bauteil angeordnet sein kann.To fasten the bush bearing according to the invention, it can be provided that the inner sleeve is connected to a first motor vehicle component by means of a bolt connection, while the bush bearing itself is inserted into a bearing eye, so that the outer surface of the
Das mit Bezug auf die
Die
Wie aus
Die
Die Anspritzung des Lagerschalenelementes 3 an die Innenhülse 2 kann derart erfolgen, dass keine feste Stoffschlussverbindung zwischen Lagerschalenelement und Innenhülse vorliegt, sondern stattdessen durch Aufbringen einer vorgegebenen Drehmomentschwelle beide Teile nach der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Buchsenlagers zueinander kardanisch auslenkbar sind zur Gestaltung des beschriebenen Kugelhülsengelenks. Bei der beschriebenen Anspritzung des Lagerschalenelementes 3 an die Innenhülse 2 kann auch vorgesehen sein, einen Einleger 10, insbesondere in Form einer Metallhülse, die zur Bereitstellung eines Formschlusses zwischen dem Einleger und dem Grundwerkstoff des Lagerschalenelementes gelocht oder geschlitzt sein kann, in der Spritzgießform beabstandet zur Innenhülse anzuordnen und damit in den Werkstoff des hergestellten Lagerschalenelements einzubetten. The injection molding of the bearing
Bei der in
Die mit Bezug auf die
Die erläuterten Ausführungsformen eines erfindungsgemäß gestalteten Buchsenlagers führen letztlich alle zu der mit Bezug auf die
Beispielhaft zeigt
In der Ausführungsform der
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Buchsenlagerbush bearing
- 22
- Innenhülseinner sleeve
- 33
- Lagerschalenelementbearing shell element
- 55
- Zwischenraumspace
- 77
- Außenhülseouter sleeve
- 88th
- Elastomerkörper, DämpfungskörperElastomer body, damping body
- 1010
- Einleger, MetallhülseInsert, metal sleeve
- 2020
- Durchführungexecution
- 2121
- konvexe Flächeconvex surface
- 2323
- Nutgroove
- 3030
- Gleitflächesliding surface
- 3333
- Nutgroove
- 3535
- Längsschlitzlongitudinal slit
- 3636
- radiale Durchführung, Ausnehmungenradial passage, recesses
- 4040
- Hohlraum, SchmiermittelreservoirCavity, lubricant reservoir
- 5050
- Dichtmanschette, DichtelementSealing sleeve, sealing element
- 50'50'
- Dichtmanschette, DichtelementSealing sleeve, sealing element
- 51'a51'a
- axialer Endabschnitt der Dichtmanschetteaxial end section of the sealing sleeve
- 51'b51'b
- axialer Endabschnitt der Dichtmanschetteaxial end section of the sealing sleeve
- 5252
- Einlegerdepositor
- 6060
- Spannringclamping ring
- 7070
- Längsschlitzlongitudinal slit
- 8282
- Keilspaltwedge gap
- 8383
- Freiflächeopen space
- 8484
- Keilspaltwedge gap
- 8585
- Vorsprung head Start
- RR
- Achseaxis
Claims (11)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE102021118414.2A DE102021118414B3 (en) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | Elastomeric bush bearing with reduced torsional and cardanic stiffness |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021118414.2A DE102021118414B3 (en) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | Elastomeric bush bearing with reduced torsional and cardanic stiffness |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE102021118414.2A Active DE102021118414B3 (en) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | Elastomeric bush bearing with reduced torsional and cardanic stiffness |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115972837A (en) * | 2022-11-03 | 2023-04-18 | 博戈橡胶塑料(株洲)有限公司 | Control arm bush |
| DE102023135920A1 (en) | 2023-12-20 | 2025-06-26 | Mahle International Gmbh | Damping element for an electric bicycle and an electric bicycle |
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- 2021-07-16 DE DE102021118414.2A patent/DE102021118414B3/en active Active
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