Radial und axial belastbares Rotationsgleitläger

Die Erfindung betrifft ein radial und axial belastbares Rotationsgleitlager gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Gleitlager ist aus der DE 41 20 772 Al bekannt . Dort ist eine Innenbuchse von einer Gleitbuchse umschlossen, die wiederum von einer Außenbuchse umgeben ist. Ein Ringraum zwischen der Oberfläche der Außenbuchse und einer Aufnahmebuchse ist mit einem Elastomerkörper gefüllt. Die Außenbuchse steht in axialer Richtung über einen Klemmring und einen elastomeren Stützring mit einer Gleitscheibe in Verbindung, die sich an einem an der Innenbuchse ausgeformten Flanschvorsprung abstützt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Rotationsgleitlager anzugeben, welches weniger Bauraum beansprucht .

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst .

Grundlage der Erfindung ist, in einem eine innere und eine äußere Buchse aufweisenden Gleitlager elastomeres Material zwischen den beiden Buchsen vorzusehen, welches mit der einen Buchse kraft- bzw. formschlüssig, beispielsweise durch Vulkanisation oder in einem Spritzgussverfahren, und mit der anderen Buchse gleitbeweglich verbunden ist.

Als elastomeres Material kann dabei ein thermoplastisches Polyurethan (TPU) verwendet werden, welches eine auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogene ausreichende Tragkraft aufweist, z.B. größer 50N/mm2 , wasser- ,öl- und UV- lichtbeständig ist, sowie hohe Dämpfungs- und gute Rückstelleigenschaften aufweist.

Vorteilhafter weise ist das elastomere Material auf der radialen Umfangsflache der inneren Buchse kraft- bzw. formschlüssig z.B. durch Vulkanisation oder durch Spritzguss aufgebracht. Eine Vulkanisation am Außenumfang ist fertigungstechnisch mit geringem Aufwand zu betreiben als eine Vulkanisation am Innenumfang der äußeren Buchse.

Die Oberfläche des elastomeren Materials ist konturiert ausgeführt. Dadurch wird erreicht, dass im zusammengebauten, unbelasteten Lagerzustand nur eine definierte relativ geringe Fläche an der anderen Buchse zur Anlage gelangt . Zur Reduzierung der Haft- und Gleitreibung kann die konturierte Oberfläche des elastomeren Materials eingefettet oder mit reibwertvermindernden Zusätzen, beispielsweise Teflon, beschichtet werden.

Mit zunehmender radialer Belastung des Lagers gelangt aufgrund der Oberflächenkontur mehr elastomeres Material zur Anlage. Dadurch wird eine punktuelle Überbelastung des elastomeren Materials vermieden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das elastomere Material zwischen den Buchsen jeweils an deren axialen Enden eine Dichtlippe auf. Dadurch kann eine Verschmutzung des Lagerinneren bzw. ein Austritt von Schmiermittel aus dem Lager verhindert werden.

Zur Abstützung von axial über das erfindungsgemäße Lager übertragenen Kräften zwischen innerer und äußerer Buchse weist die innere Buchse einen als radialen Flansch ausgebildeten Axialanschlag auf oder ist mit einem derart ausgebildeten radialen Flansch wirkverbunden. Diesem Flansch zugeordnet ist eine Stirnfläche der äußeren Buchse. Zwischen beiden Bauteilen ist wiederum elastomeres Material als Gleitfläche angeordnet. Dieses ist vorteilhaft mit dem Flansch kraftschlüssig, beispielsweise durch Vulkanisation, oder formschlüssig durch Ausfüllen von Bohrungen im Flansch bzw. anderen Unstetigkeiten in der Flanschoberfläche verbunden. Das elastomere Material ist an der freien Oberfläche ebenfalls konturiert ausgebildet, so dass auch hier die Größe der Kontaktfläche von der übertragenen Kraft abhängt .

Eine weitere Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, am radialen Umfang des Flansches eine Dichteinheit anzuordnen und damit die Laufflächen zwischen elastomerem Material und Buchse zu schützen.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt : Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gleitlager, Fig. 2 einen Ausschnitt gemäß Fig. 1 mit einer geteilten äußeren Buchse, Fig. 3 einen Detailausschnitt aus Fig. 2 mit einer vergrößerten Darstellung einer Ausführungsform der Dichteinheit . Von dem erfindungsgemäßen Rotationsgleitlager 1 ist in den Fig. 1 bis 3 nur jeweils die eine Seite dargestellt, da ein derartiges Lager 1 prinzipiell spiegelbildlich zu einer senkrecht zur Lagerlängssachse 2 verlaufenden Lagermittenebene aufgebaut ist.

Eine innere Buchse 5 wird koaxial von einer äußeren Buchse 20 umschlossen. Der Ringspalt 28 zwischen den beiden Buchsen 5,-20 ist zumindest teilweise mit einem elastomeren Material 30 ausgefüllt. Dabei ist das elastomere Material 30 kraft- bzw. formschlüssig auf der äußeren Umfangsflache 7 der inneren Buchse 5 aufgebracht .

Die radial äußere Oberfläche 31 des elastomeren Materials 30 ist strukturiert in Form von kreisförmigen Wölbungen und Einkerbungen ausgebildet, so dass im montierten aber radial lastfreien Lagerzustand ringförmige Wülste an der Innenwand 21 der äußeren Buchse 20 anliegen. Die strukturierte Oberfläche 31 des elastomeren Materials 30 ist eingefettet, um die Haft- und Gleitreibung zwischen elastomerem Material 30 und der Innenwand 21 der vorzugsweise aus stranggegossenem Aluminium oder geschmiedetem Stahl hergestellten äußeren Buchse 20 gering zu halten.

Am axialen Ende ist das elastomere Material 30 zu zwei Dichtlippen 32 ausgebildet, die sich vornehmlich in radialer Richtung erstrecken und an der Innenwand 21 der äußeren Buchse 20 dichtend anliegen. Dadurch wird der Lagerinnenraum 28 wirksam gegen Fettaus- und Schmutzeintritt geschützt.

Am axialen Ende weist die innere Buchse 5 einen im Außendurchmesser reduzierten stutzenförmigen Abschnitt 8 auf. Auf diesen Abschnitt 8 ist, bündig mit der Stirnseite 6 der inneren Buchse 5 abschließend, ein ringförmiges Anschlagelement 10 aufgepresst . Dieses weist einen Außendurchmesser 11 auf, der größer ist als der Innendurchmesser 22 der äußeren Buchse 20. Auf einer Lagerseite können Anschlagelement 10 und innere Buchse 5 auch einstückig gefertigt sein. Aus Montagegründen muss in diesem Fall jedoch auf der zweiten Lagerseite das Anschlagelement 10 nach Einbringen der inneren Buchse 5 in die äußere Buchse 20 montiert werden.

Auf der der Stirnseite 25 der äußeren Buchse 20 zugewandten Stirnseite 14 des Anschlagelements 10 ist elastomeres Material 35 kraft- bzw. formschlüssig, beispielsweise durch Vulkanisation in Form einer ringförmigen Laufschicht aufgebracht. Diese LaufSchicht weist ebenfalls eine konturierte, der Stirnseite 25 der äußeren Buchse 20 zugewandte Oberfläche auf.

In das Anschlagelement 10 sind senkrecht zur Stirnseite 25 Öffnungen 15 in Form von Bohrungen eingebracht, von denen jedoch in den Figuren nur eine im Schnitt dargestellt ist. Diese Bohrungen 15 sind mit dem elastomeren Material 35 ausgefüllt, das auch auf der der äußeren Buchse 20 zugewandten Stirnseite 14 des Anschlagelements 10 aufgebracht ist. Dadurch besteht zwischen elastomerem Material 35 und Anschlagelement 10 auch eine formschlüssige Verbindung.

Am radialen Umfang 12 weist das Anschlagelement 10 eine stufenförmige Ausbildung 13 auf, an der, wie auch an der Umfangsflache 12, eine ringförmige Dichteinheit 40 kraftschlüssig befestigt ist. Die Dichteinheit 40 wird anhand der Fig. 3 näher erläutert. In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform des Rotationsgleitlagers 1 dargestellt, bei der die äußere Buchse 20 mehrteilig ausgeführt ist. An den Grundkörper 23 schließt sich am axialen Ende ein darauf aufgepresster Stützring 24 an. Vorteile bietet diese Ausführungsform hinsichtlich der Herstellung der äußeren Buchse 20. Dadurch dass der Grundkörper 23 einen geringeren Außendurchmesser als der Stützring 24 aufweist, muss die äußere Buchse 20 nicht aus einem Ausgangskörper mit Wandstärke in der Größenordnung der des Stützrings 24 hergestellt werden z.B. durch Drehen oder Fräsen. Vielmehr ist lediglich der Stützring 24 entsprechend herzustellen. Bei der Herstellung des Grundkörpers 23 hingegen, beispielsweise aus einem Strangpressrohprofil, muss nur verhältnismäßig wenig Material entfernt werden. Dadurch ergibt sich insgesamt eine Materialeinsparung der Ausgangsmaterialien.

In Fig. 3 ist ein Dateilausschnitt aus Fig. 2 dargestellt. Die Dichteinheit 40 weist sowohl eine äußere statische Lippendichtung 41, als auch eine innere dynamische Lippendichtung 45 auf.

Die statische Lippendichtung 41 wird durch eine umlaufende Dichtlippe 42 verwirklicht, die im nicht verbauten Lagerzustand von der senkrecht zur Lagerlängsachse 2 verlaufenden Lagerstirnfläche 3 abragt. Im verbauten Lagerzustand ist das Lager 1 über die innere Buchse 5 mit einem an der Lagerstirnfläche 3 anliegenden Bauteil verbunden. Dabei liegt die Dichtlippe 42 der statischen Lippendichtung 41 an diesem Bauteil an und wird nötigenfalls in ein unmittelbar an die Dichtlippe 42 angrenzende, ebenfalls umlaufende Ausnehmung 43 der Dichteinheit 40 gedrückt . Die dynamische Lippendichtung 45 erfolgt durch eine an der Stirnfläche 25 des Stützrings 24 gleitbeweglich anliegende Dichtlippe 46. Diese im wesentlichen nach schräg außen gerichtete Dichtlippe 46 wird beim Zusammenbau des Lagers 1 infolge der Anlage an die Stirnfläche 25 des Stützrings 24 leicht gestaucht und dadurch vorgespannt. Dadurch wird die Dichtfunktion der Dichtlippe 46 erhöht.

Zum Schutz der dynamischen Lippendichtung 45 weist die Dichteinheit 40 eine Abschirmung 47 auf, die einen axialen Abschnitt des Stützrings 24 unter Ausbildung eines geringen, umlaufenden Spaltes 48 überdeckt. Um das Eindringen von dennoch eventuell in den Bereich der dynamischen Lippendichtung 45 gelangendes Spritzwasser in das Lager 1 wirksam zu vermeiden, weist die Dichteinheit 40 einen Abfluss in Form von Bohrungen 49 auf, von denen eine in Fig. 3 im Schnitt dargestellt ist. Spritzwasser kann sich somit nicht in der vor der dynamischen Lippendichtung befindlichen Kammer 50 sammeln, sondern fließt entweder durch eine der Bohrungen 49 oder den Spalt 48 ab.

Verwendet wird ein derartiges Rotationsgleitlager 1 beispielsweise bei der Anbindung einer Fahrzeugkoppellenkerachse an einen Fahrzeugaufbau. Dort ist im eingebauten Zustand des Lagers 1 die innere Buchse 5 mittels eines in den Figuren nicht dargestellten Bolzens mit dem ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeugaufbau kraftschlüssig verbunden.

Die äußere Buchse 20 ist ihrerseits kraftschlüssig mit der ebenfalls nicht dargestellten Koppellenkerachse verbunden. Es ist leicht nachvollziehbar, dass die Anbindung der Buchsen 5,20 auch an das jeweils andere Bauteil erfolgen kann. Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Rotationsgleitlagers 1 erfolgt wie folgt:

In getrennten parallelen oder nacheinander behandelten Arbeitsschritten wird einerseits auf die äußere Umfangsflache 7 der inneren Buchse 5 elastomeres Material 30 aufgespritzt, wobei dem elastomeren Material 30 die bereits erwähnte konturierte Oberfläche 31 gegeben wird. Andererseits wird elastomeres Material 35 auf dem Anschlagelement 10 und in dessen Bohrungen 15 aufvulkanisiert, ebenfalls mit konturierter Oberfläche der LaufSchicht.

Danach wird in einem Vulkanisationsverfahren die ringförmige Dichteinheit 40 am Umfang des Anschlagelements 10 hergestellt. Abschließend wird das Anschlagelement 10 auf den Stutzen 13 am axialen Ende der inneren Buchse 5 gepresst . Dabei dichtet das elastomere Material 30 zwischen Anschlagelement 10 und innerer Buchse 5, um evtl. Feuchtigkeits- oder Schmutzeintritt in den Lagerinnenraum 28 bzw. Schmiermittelaustritt aus dem Lagerinnenraum 28 durch die Presspassung auf dem stutzenförmigen Abschnitt 8 zu vermeiden.