Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenklagers, mit einem ei- ne konvex gewölbte sphärische Gleitfläche aufweisenden Innenring und einem den Innenring umgebenden Außenring.

Gelenklager werden eingesetzt, wenn ein Lager Schwenkbewegungen ausführen muss, oder wenn zwei mittels des Gelenklagers gekoppelte Komponenten nicht exakt fluchten. Ein herkömmliches Gelenklager besteht zumeist aus einem Innenring und einem Außenring, die aus einer Stahllegierung hergestellt sind. Alternativ können die Lagerringe z. B. auch aus Bronze oder Sinterbronze hergestellt sein. Die zwischen dem Innenring und dem Außenring ausgebildete sphärische Gleitkontaktfläche kann einen Gleitbelag aufweisen oder durch eine Oberflächenbehandlung hergestellt sein. Der Außenring und der Innenring werden in Abhängigkeit des Durchmessers entwe- der aus einem rohrförmigen Halbzeug gedreht oder durch ein Schmiedeverfahren hergestellt.

Aufgrund des komplexen Herstellungsverfahrens, das eine ganze Reihe von Einzel- schritten umfasst, lassen sich die Herstellungskosten auch bei kleinen Nenndurch- messern nicht wesentlich reduzieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Gelenklagers anzugeben, bei dem die Herstellungskosten verringert sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den fol- genden Schritten vorgesehen:

- Herstellen des Innenrings aus einem metallischen Werkstoff;

- Herstellen eines einteiligen oder zweiteiligen Gleitkörpers aus einem Polymer- Verbundwerkstoff;

- Herstellen eines zylindrischen Außenrings aus einem metallischen Werkstoff; und - Einsetzen des Innenrings und des Gleitkörpers in den Außenring und Verstemmen oder Umbördeln des Außenrings.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Gelenklager zu geringeren Kosten hergestellt werden kann, indem anstelle eines konventionellen Außenrings, der übli- cherweise durch Drehen hergestellt ist, ein einteiliger oder zweiteiliger Gleitkörper verwendet wird, der aus einem Polymer-Verbundwerkstoff hergestellt ist und der in ei- nen einfach herzustellenden zylindrischen Außenring eingesetzt wird. Dadurch entfällt die aufwändige Herstellung eines metallischen Außenrings durch Drehen oder

Schmieden. Erfindungsgemäß können Komponenten des Gelenklagers baukastenar- tig zusammengesetzt werden, um verschiedene Varianten eines Gelenklagers effizi- ent herzustellen. Der Außenring kann einen Bord aufweisen, insbesondere wenn es sich um einen dünnen, tiefgezogenen Außenring handelt. Der Bord wird dann unmit- telbar beim Tiefziehprozess erzeugt. Alternativ kann ein dickerer Außenring in Form eines aufgestauchten Rohrs verwendet werden, das nach dem Einsetzen der Kompo- nenten an einem Ende verstemmt wird.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eignet sich besonders gut für hohe Stückzahlen, da die für das Gelenklager erforderlichen Komponenten einfach und kos- tengünstig herstellbar sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es besonders bevorzugt, dass ein radial oder axial geteilter Gleitkörper verwendet wird. Die Teilung des Gleitkörpers ermög- licht eine einfache Montage der Komponenten, insbesondere des konvex gewölbten Innenrings mit dem Außenring. Der geteilte Gleitkörper umfasst vorzugsweise zwei gleich große Teile, grundsätzlich kann er jedoch auch unsymmetrisch geteilt sein. Al- ternativ kann ein einteiliger geschlitzter Gleitkörper verwendet werden, der zur Monta- ge, d.h. zum Einsetzen des Innenrings, elastisch verformt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es bevorzugt, dass der Gleitkörper mit dem Außenring verklebt wird. Bei der Montage der Komponenten werden die beiden Teile des Gleitkörpers mit dem Außenring verklebt, wodurch ein Außenring gebildet wird, der mit einem herkömmlichen, durch Drehen oder Schmieden hergestellten Au- ßenring vergleichbar ist. Vorzugsweise wird der Gleitkörper bei dem erfindungsgemä- ßen Verfahren durch Spritzgießen hergestellt. Auf diese Weise ist eine besonders kostengünstige und für große Stückzahlen geeignete Herstellung möglich. Im Rahmen der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass der Außenring an sei- ner Innenseite gerändelt oder mit einem Strahlmittel gestrahlt wird. Auf diese Weise wird die als Klebefläche dienende Oberfläche vergrößert und das Haftvermögen ver- bessert. Die Innenseite des Außenrings kann beispielsweise sandgestrahlt werden, auf die sandgestrahlte Fläche kann anschließend ein Klebstoff aufgebracht werden, um den zweiteiligen Gleitkörper mit dem Außenring zu verkleben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Polymermaterial oder ein

Polymerverbundmaterial angespritzt werden, um eine Dichtwirkung gegenüber Schmutz und Feuchtigkeit zu erzielen. Vorzugsweise kann bei dem Gleitkörper we- nigstens eine Nut für einen Schmierstoff erzeugt werden, vorzugsweise beim Spritz- gießen. Der Außendurchmesser des zweiteiligen Gleitkörpers wird vorzugsweise so gewählt, dass er eine Oberflächenstruktur aufweist, durch die Maßtoleranzen ausge- glichen werden können und die eine Verklebung mit dem Außenring ermöglicht. Beim Verkleben des zweiteiligen Gleitkörpers mit dem Außenring auf oder mittels einer ent- sprechenden Vorrichtung, die die zu verklebenden Komponenten zueinander positio- niert, können somit Toleranzen des Außenrings und des zweiteiligen Gleitkörpers ausgeglichen werden.

Daneben betrifft die Erfindung ein Gelenklager, mit einem eine konvex gewölbte sphä- rische Gleitfläche aufweisenden Innenring und einem den Innenring umgebenden Au- ßenring. Das erfindungsgemäße Gelenklager zeichnet sich dadurch aus, dass es ei- nen zweiteiligen Gleitkörper aus einem Polymer-Verbundwerkstoff aufweist, der in den zylindrischen Außenring eingesetzt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Gelenklager kann der zweiteilige Gleitkörper axial oder radial geteilt sein. Vorzugsweise weist der Polymer-Verbundwerkstoff des erfindungsgemäßen Gelenk- lagers wenigstens einen Füllstoff aus der folgenden Gruppe auf: Glasfasern, Kohlen- stofffasem (Carbonfasern), Aramidfasern, Hanffasern, Flachsfasern, Baumwollfasern. Durch den wenigstens einen Füllstoff wird die Festigkeit des Polymer- Verbund- Werkstoffs erhöht. Die Länge und der Anteil der jeweils verwendeten Fasern werden so gewählt, dass die Herstellung des Gleitkörpers aus dem Polymer-Verbundwerkstoff im Spritzgießverfahren möglich ist.

Mit besonderem Vorteil kann es bei dem erfindungsgemäßen Gelenklager vorgesehen sein, dass der Polymer-Verbundwerkstoff wenigstens einen Füllstoff aus der folgen- den Gruppe aufweist: MoS ₂ , Talkum, Ti0 ₂ , Graphit, PTFE (Polytetrafluorethylen), Kie- selsäure, Silikonöl, Keramik. Der oder die gewählten Füllstoffe bewirken die Verringe- rung von Reibung und Verschleiß und schaffen eine aktive Oberfläche, die sich auch auf den Innenring des Gelenklagers übertragen kann. Vorzugsweise kann der Poly- mer- Verbund Werkstoff eine Gradientenstruktur aufweisen.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass der zweiteilige Gleitkörper des erfin- dungsgemäßen Gelenklagers wenigstens eine Nut für einen Schmierstoff aufweist. Die mit dem Schmierstoff gefüllte Nut stellt eine Verteilung des Schmierstoffs bei einer Bewegung des Gelenklagers sicher. Allerdings stellt die Nut ein optionales Merkmal dar, die vorzugsweise bei sogenannten Wartungspflichtigen Gelenkfagern vorgesehen wird. Bei wartungsfreien Gelenklagern kann auf eine Nut verzichtet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Gelenklager wird es bevorzugt, dass der Außenring durch Tiefziehen oder Stauchen eines Rohrs hergestellt und an seiner Innenseite ge- rändelt ist oder eine mit einem Strahlmittel gestrahlte Oberfläche aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnah- me auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

Figur 1 die Komponenten eines erfindungsgemäßen Gelenklagers vor der Mon- tage; Figur 2 eine geschnittene Ansicht des montierten Gelenkiagers;

Figur 3 die einzelnen Komponenten eines erfindungsgemäßen Gelenklagers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vor der Montage;

Figur 4 das Gelenklager nach der Montage in einer geschnittenen Ansicht;

Figur 5 die Komponenten eines erfindungsgemäßen Gelenklagers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vor der Montage; und

Figur 6 das in Figur 5 gezeigte Gelenklager nach der Montage.

Figur 1 zeigt die einzelnen Komponenten eines Gelenklagers 10, das einen Innenring 1 , einen zweiteiligen Gleitkörper 2, 3 und einen Außenring 4 umfasst. Der Innenring 1 weist eine konvex gewölbte sphärische Gleitfläche 5 auf, innenseitig ist er mit einer zylindrischen Bohrung 6 versehen. Der Innenring 1 ist gemäß einem herkömmlichen Herstellungsverfahren durch Drehen hergestellt. Der Außenring 4 ist als zylindrische Hülse ausgebildet und aus einem dünnwandigen Stahlrohr durch Tiefziehen hergestellt. An einer Seite weist der Außenring 4 einen Bord 7 auf, der beim Tiefziehen gebildet wird. Die beiden Teile des zweiteiligen Gleit- körpers 2, 3 sind aus einem Polymer-Verbundwerkstoff hergestellt. In dem dargestell- ten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um Polyamid (PA66), das zur Erhöhung der Festigkeit mit Glasfasern verstärkt ist. Der zweiteilige Gleitkörper 2, 3 ist im

Spritzgussverfahren hergestellt. Zusätzlich umfasst er PTFE (Polytetrafluorehtylen) als Füllstoff, wodurch die Reibung verringert wird. Der zweiteilige Gleitkörper 2, 3 weist Innenflächen 8, 9 auf, die gegengleich zu der konvex gewölbten sphärischen Gleitflä- che 5 geformt sind. Die Montage des in Figur 2 in einer geschnittenen Ansicht gezeig- ten Gelenklagers 10 erfolgt, indem der radial geteilte Gleitkörper 2, 3 und der Innen- ring 1 in der in Figur 1 gezeigten Reihenfolge in den als Hülse ausgebildeten Außen- ring 4 eingesetzt werden. Anschließend wird das freie Ende 1 1 des Außenrings umgebördelt, wodurch sich der in Figur 2 gezeigte Bord 15 ergibt. Vor der Montage wird der zweiteilige Gleitkörper 2, 3 mit einem Schmierstoff versehen. Vor dem Ein- setzen der Gleitkörper 2, 3 in den Außenring 4 wird die gerändelte Innenfläche 8, 9 des Außenrings in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Klebstoff versehen, so dass der zweiteilige Gleitkörper 2, 3 bei der Montage mit dem Außenring 4 verklebt wird. Die Montage erfolgt mittels einer geeigneten Vorrichtung, so dass sämtliche Kompo- nenten zueinander ausgerichtet werden.

Durch eine elastische Verformung des Außenrings 4 oder des Gleitkörpers 2, 3 kann das effektive Lagerspiel des Gelenklagers 10 gezielt eingestellt werden. Durch eine der Montage nachgeschaltete thermische Behandlung des Gelenklagers 10 kann ein gegebenenfalls vorhandenes negatives Lagerspiel durch plastische Verformung des Gleitkörpers 2, 3 in ein definiertes positives Lagerspiel geändert werden.

Die Figuren 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gelenklagers 12, das ähnlich wie das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Gelenklager 10 aufgebaut ist. In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel weist das Gelenklager 12 den Innenring 1 und den Außenring 4 auf. Abweichend davon weist das Gelenklager 12 einen zweiteiligen, axial geteilten Gleitkörper 13, 14 auf. Die beiden Gleitkörper 13, 14 sind somit als Halbringe ausgebildet, die sich jeweils über einen Halbkreis erstrecken. Die beiden Gleitkörper 13, 14 bestehen aus einem Polymer-Verbundwerkstoff, in die- sem Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um Polyamid, das mit Glasfasern ver- stärkt ist. Zusätzlich umfasst der Polymer-Verbundwerkstoff PTFE als reibungsver- mindernden und oberflächenaktiven Füllstoff. Zur Montage wird der Innenring 1 außenseitig mit den beiden Teilen des zweiteiligen, axial geteilten Gleitkörpers 13, 14 umgeben, diese vormontierte Anordnung wird dann in den als Hülse ausgebildeten Außenring 4 eingesetzt. Analog zu dem ersten Ausfüh- rungsbeispiel wird der Außenring 4 nach dem Einsetzen des Innenrings 1

umgebördelt, so dass sich der Bord 15 ergibt.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Gelenklagers 16, wobei Figur 5 die einzelnen Komponenten in einer geschnittenen Ansicht vor der Mon- tage und Figur 6 das Gelenklager 16 nach der Montage zeigt. Das Gelenklager 16 umfasst den Innenring 1 , den Außenring 4 und - abweichend zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen - einen einteiligen, geschlitzten Gleitkör- per 17. Der Gleitkörper 17 ist somit als geschlitzter Ring ausgebildet, in den Zeich- nungen wird der Schlitz durch die nicht schraffierte untere Hälfte schematisch darge- stellt. Die Erstreckung des Schlitzes in Umfangsrichtung (Tangentialrichtung) wird so gewählt, dass der Gleitkörper 17 zum Einsetzen des Innenrings 1 elastisch verformbar ist, nach dem Einsetzen des Innenrings 1 nimmt der einteilige Gleitkörper 17 wieder seine Ursprungsform ein. Anschließend wird die aus dem Innenring 1 und dem eintei- ligen Gleitkörper 17 bestehende vormontierte Baugruppe in den Außenring 4 einge- setzt. Anschließend erfolgt das Umbördeln des äußeren Endes des Außenrings 4, so dass der Bord 15 entsteht. Bei anderen Ausführungsbeispielen, bei denen anstelle des in den Figuren 5 und 6 gezeigten dünnen Außenrings 4 ein aufgestauchtes Rohr verwendet wird, wird nach dem Einsetzen des Innenrings und des Gleitkörpers das freie Ende des Rohrs verstemmt.

Das in den Figuren 5 und 6 gezeigte Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, dass die Anzahl der benötigten Teile reduziert ist. Der geschlitzte Gleitkörper 17 kann kos- tengünstig durch Spritzgießen hergestellt werden. Da es sich um ein wartungsfreies Gelenklager handelt, weist der Gleitkörper 17 keine Nut für ein Schmiermittel auf.

Mit dem beschriebenen Verfahren zur Herstellung der Gelenklager 10, 12, 16 können große Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden.

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Bezuaszeichenliste

1 Innenring

2, 3 Gleitkörper

4 Außenring

5 Gleitfläche

6 Bohrung

7 Bord

8, 9 Innenfläche

10 Gelenklager

1 1 Ende

12 Gelenklager

13, 14 Gleitkörper

15 Bord

16 Gelenklager

17 Gleitkörper