Die Erfindung betrifft ein sphärisches Lager, insbesondere zur gelenkigen Verbindung von zwei Fahrzeugen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Lagerelement für ein solches Lager sowie einen Fahrzeugverbund aus zwei Fahrzeugen, die mit einem solchen Lager verbunden sind.

Sphärische Lager zur gelenkigen Verbindung von zwei Fahrzeugen eines Fahrzeugverbunds stellen die nötigen Bewegungsfreiheitsgrade für die Bewegung der beiden Fahrzeuge relativ zueinander bereit. Zu den Bewegungsfreiheitsgraden, die das sphärische Lager bereitstellt, gehört insbesondere eine Schwenk- bzw. Knickbewegung um eine vertikale Achse. Ferner muss ein solches Lager im Regelfall zumindest in einem gewissen Umfang Drehbewegungen um Drehachsen quer zu der vertikalen Achse ermöglichen. Gleichzeitig muss ein solches sphärisches Lager dafür ausgelegt sein, die auftretenden axialen Kräfte abzustützen.

Die sphärischen Lager, die für die gelenkige Verbindung von zwei Fahrzeugen eingesetzt werden, sind auch unter dem Begriff Radialgelenklager bekannt. Diese umfassen als relativ zueinander beweglich gelagerte Lagerelemente, einen Außenring und einem demgegenüber drehbar gelagerten Innenring.

STAND DER TECHNIK

Ein sphärisches Lager als Teil einer Gelenkverbindung zwischen zwei gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugen, zum Beispiel einem Gelenkbus oder einem Schienenfahrzeug, ist z. B. aus dem Dokument EP 3 372 849 A1 bekannt. Hierbei ist ein konvexer Lagerabschnitt eines inneren Lagerelements in einer konkaven Lageraufnahme eines äußeren Lagerelements aufgenommen. Zwischen den beiden Lagerelementen befindet sich eine Gleitfläche, die zu beiden Seiten durch jeweils eine umlaufende Dichtung abgedichtet ist. Um gute Gleiteigenschaften zu erreichen, werden bei derartigen Lagern üblicherweise sogenannte Liner eingesetzt, bei denen es sich um speziell beschichtete Gewebe handelt. Der Liner weist auf seiner einen Oberfläche gute Klebeeigenschaften auf, so dass der Liner fest mit der Lageraufnahme verbunden ist. Die andere Oberfläche ist so ausgelegt, dass diese gute Gleiteigenschaften und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, so dass das innere Lagerelement gut in der Lageraufnahme gleiten kann. Entsprechend der unterschiedlichen Eigenschaften der beiden Oberflächen ist beim Fügeprozess zwingend auf die richtige Einbaulage des Liners zu achten. Ferner ist bei der Herstellung der Lagerelemente darauf zu achten, dass diese genau die richtige Größe, Form und Oberflächenkontur aufweisen, da nach dem Fügen des Liners mit dem äußerem Lagerelement auf die Form und Oberflächenkontur der Lageraufnahme nicht mehr Einfluss genommen werden kann. D. h. etwaige geometrische Fehler der Lageraufnahme bleiben nach dem Fügen erhalten und können nicht nachträglich korrigiert werden. Daneben sind aus dem Stand der Technik sphärische Lager bekannt, bei denen für die Gleitfähigkeit der beiden Lagerelemente relativ zueinander ein Schmiermittel zum Einsatz kommt. Z. B. ist aus dem Dokument DE 10 2017 122 269 A1 ein Radialgelenklager mit einem Außenring und einem Innenring bekannt, wobei ein Schmiermittelraum mit einem flüssigen Schmiermittel vorgesehen ist, welches durch Schmiermittelkanäle in den Zwischenraum zwischen dem Außenring und dem Innenring geführt werden kann.

Aus dem Dokument DE 10 2006 004 759 A1 ist ein Radialgelenklager bekannt, das eine Gleitbeschichtung mit einem Festschmierstoff aufweist. Infolge von Abbrasion bei der Bewegung der beiden Lagerelemente entsteht Verschleiß von der Gleitbeschichtung, welcher für die Schmierung der beiden Lagerelemente sorgt. Um die Verweildauer des Verschleißes zwischen den beiden Lagerelementen zu erhöhen, weist das innere Lagerelement eine mikrostrukturierte äußere Oberfläche auf, wodurch Taschen für den Verschleiß gebildet sind.

Ferner ist aus dem Dokument DE 10 2010 007 791 B4 ein Verfahren zur Herstellung eines Radialgelenklagers bekannt, bei dem die beiden Lagerelemente durch Spritzgießen hergestellt werden. Um ein definiertes radiales Spiel zwischen den Lagerelementen zu schaffen, wird der Innenring mit einem Abstandshalter versehen, bevor dieser in ein Spritzgießwerkzeug eingebracht wird, in dem der Außenring angespritzt wird. Anschließend wird der Abstandshalter aufgelöst oder entfernt, wodurch das gewünschte Spiel geschaffen wird. Die Gleitfläche wird dabei direkt von den aus Kunststoff gefertigten Lagerelementen gebildet. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, ein sphärisches Lager aufzuzeigen, welches hinsichtlich der Lebensdauer und/oder der Belastungsfähigkeit, insbesondere der Aufnahme von radialen und axialen Lasten, verbessert ist, insbesondere ohne einen erhöhten Aufwand zu Herstellung eines solchen Lagers. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein sphärisches Lager mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch ein Lagerelement mit den Merkmalen von Anspruch 14 sowie einen Fahrzeugverbund mit den Merkmalen von Anspruch 15.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten sphärischen Lager jeweils ein Kompromiss gefunden werden muss zwischen einer begrenzten Lebensdauer bzw. einem hohen Wartungsbedarf und dem Fertigungsaufwand bzw. der Belastungsfähigkeit des Lagers. So weisen Lager mit einem Schmiermittel zwar gute Gleiteigenschaften und eine gute Belastungsfähigkeit auf, haben durch den Verschleiß des Schmiermittels jedoch nur eine begrenzte Lebensdauer. Wird hingegen ein Liner verwendet, ist der Fertigungsaufwand vergleichsweise hoch, wenn eine möglichst spielfreie Aufnahme eines ersten Lagerelements gegenüber einem zweiten Lagerelement des Lagers erreicht werden soll, was letztlich erforderlich ist, um den im Betrieb auftretenden Belastungen standzuhalten. Als Lösung für diesen Zielkonflikt wird erfindungsgemäß die Verwendung eines verschleißarmen Gleitelements vorgeschlagen, das sicher im Bereich zwischen den beiden Lagerelementen angeordnet ist und dessen Kontur auf einfache Weise optimal an die Kontur des demgegenüber beweglich gelagerten Lagerelements anpassbar ist für eine möglichst spielfreie Aufnahme. Ein erfindungsgemäßes sphärisches Lager zur gelenkigen Verbindung von zwei Fahrzeugen weist zwei Lagerelemente auf. Das erste Lagerelement weist eine Lageraufnahme auf, welche insbesondere im Wesentlich konvex geformt ist. Das zweite Lagerelement weist einen dazu komplementär ausgebildeten, z. B. konvexen, Lagerabschnitt auf, der beweglich in der Lageraufnahme aufgenommen ist, so dass das zweite Lagerelement gegenüber dem ersten Lagerelement drehbar gelagert ist. Das sphärische Lager kann insbesondere als ein Radialgelenklager ausgebildet sein, wobei das erste Lagerelement als ein Außenring des Radialgelenklagers ausgebildet ist und das zweite Lagerelement als ein demgegenüber drehbar gelagerter Innenring ausgebildet ist.

Zwischen den beiden Lagerelementen ist ein Gleitelement vorgesehen. Das Gleitelement bildet dabei im Bereich der Lageraufnahme eine Gleitfläche, die maßgeblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Lagers hat, z. B. auf sein Losbrechmoment und die Beweglichkeit der beiden Lagerelemente relativ zueinander.

Um die gewünschten Gleiteigenschaften auch auf Dauer zu erhalten, muss gewährleistet sein, dass das Gleitelement im Betrieb in dem Bereich zwischen den beiden Lagerelementen verbleibt. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem das Gleitelement in Bezug auf eine Rotation um mindestens eine Drehachse formschlüssig mit dem ersten bzw. zweiten Lagerelement verbunden ist. D. h. der Formschluss ist zumindest in Bezug auf eine Rotation um eine Drehachse wirksam, während eine Rotation um eine andere Drehachse ermöglicht sein kann. Die formschlüssige Verbindung kann auch so ausgelegt sein, dass eine Rotation um alle Drehachsen des sphärischen Lagers wirksam verhindert ist. Zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung kann das Gleitelement auch auf andere Weise, z. B. stoffschlüssig, mit dem Lagerelement verbunden sein.

Es reicht im Regelfall aus, wenn an einem der Lagerelemente ein Gleitelement vorgesehen ist. Grundsätzlich können jedoch auch an beiden Lagerelementen Gleitelemente vorgesehen sein. Das Gleitelement kann sich im Bereich der Lageraufnahme über den gesamten Bereich erstrecken. Z. B. kann das Gleitelement als eine durchgehende Beschichtung der Lageraufnahme oder des Lagerabschnitts ausgebildet sein. Es kann aber auch ausreichen, wenn es sich lediglich über einen Teilbereich erstreckt, wobei optional auch mehrere voneinander beabstandet angeordnete Gleitelemente vorgesehen sein können.

Das erfindungsgemäße Lager kann insbesondere zur gelenkigen Verbindung von zwei Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Das Lager kann jedoch auch für andere Zwecke eingesetzt werden, z. B. zur gelenkigen Verbindung von Teilen eines Fahrzeugs oder zur drehbaren Lagerung von Maschinenbauteilen.

Bei den Fahrzeugen, die sich durch ein solches sphärische Lager verbinden lassen, kann es sich z. B. um Schienenfahrzeuge wie Straßenbahnen, aber auch um andere gelenkig miteinander verbundene Fahrzeug aus dem Bereich des öffentlichen Personenverkehrs oder aus dem Nutzfahrzeugbereich handeln. Die Fahrzeuge können dabei so ausgelegt sein, dass sie auch im nicht verbundenen Zustand fahrtüchtig sind. Es kann aber auch sein, dass die Fahrzeuge nur im Fahrzeugverbund fahrtüchtig sind, z. B. im Fall eines Zugfahrzeugs mit einem angehängten Wagen oder Anhänger o. ä. Für die Anbindung an die Fahrzeuge kann an jedem Lagerelement ein Verbindungsabschnitt vorgesehen sein, durch den es mittelbar oder unmittelbar mit dem Fahrzeug verbunden werden kann. Die Verbindungsabschnitte können dabei einstückig mit dem jeweiligen Lagerelement ausgebildet sein oder sie können als separate Bauteile mit dem jeweiligen Lagerelement in Verbindung stehen. Um das Gleitelement herzustellen, können verschiedene Verfahren zum Einsatz kommen. Besonders einfach ist dabei die Herstellung des Gleitelements im Spritzgussverfahren. Konkret kann das Gleitelement direkt an das erste oder zweite Lagerelement angespritzt werden, so dass es im Rahmen der Herstellung gleichzeitig an dem jeweiligen Lagerelement angeordnet und an diesem befestigt wird. So lässt sich zudem eine gute formschlüssige Verbindung realisieren, da sich im Rahmen des Spritzgießens automatisch eine zu der Kontur des Lagerelements komplementäre Gegenkontur an dem Gleitelement ausbilden kann. Somit kann ein optimaler Eingriff der Gegenkontur in die Kontur des Lagerelements und somit eine sichere Verankerung des Gleitelements an dem Lagerelement erreicht werden. Für das Gleitelement kann dabei grundsätzlich jeder spritzgussfähige Werkstoff eingesetzt werden, z. B. ein Kunststoff-basierter Werkstoff oder ein metallischer Werkstoff.

Das Gleitelement kann insbesondere auf Basis eines thermoplastischen Kunststoffs hergestellt sein. Ein solches Gleitelement kann entsprechend auf einfache Weise hergestellt und endbearbeitet werden, um z. B. die Kontur der gebildeten Gleitfläche optimal an die Kontur des demgegenüber beweglichen Lagerelements anzupassen. Gleichzeitig zeichnet sich ein solches Gleitelement durch gute Gleiteigenschaften und eine hohe Abriebsfestigkeit aus. Als thermoplastischer Kunststoff für das Gleitelement kann z. B. Polyethetetherketon (PEEK) zum Einsatz kommen, wobei diesem Zuschlagstoffe hinzugefügt sein können. Als Basis für das Gleitelement können aber auch andere thermoplastische Kunststoffe verwendet werden. Diese sollten sich insbesondere durch eine hohe Abriebsfestigkeit und chemische Beständigkeit auszeichnen. Infrage kommen z. B. auch Polyphenylensulfid (PPS), Polyethylen (PE) oder Polyamid (PA). Gemäß einer Ausführungsform ist die Lageraufnahme zu zwei gegenüberliegenden Seiten hin offen, wodurch eine Hauptdrehachse definiert ist. Das zweite Lagerelement kann sich somit durch die zu beiden hin offene Lageraufnahme erstrecken und ist um die Hauptdrehachse drehbar angeordnet. Eine solche Ausgestaltung entspricht im Wesentlichen der eines Radialgelenklagers, bei dem der Außenring zu beiden Seiten hin offen ist und der Innenring im Außenring um die Hauptdrehachse drehbar aufgenommen ist.

Im Regelfall muss das sphärische Lager mehrere Bewegungsfreiheitsgrade bereitstellen, um die auftretenden Relativbewegungen der zu verbindenden Fahrzeuge ermöglichen zu können. Vorzugsweise ist das zweite Lagerelement daher um drei Drehachsen gegenüber dem ersten Lagerelement drehbar gelagert. Eine Rotation um die Hauptdrehachse des Lagers ermöglicht z. B. eine Schwenk- bzw. Knickbewegung der Fahrzeuge um eine vertikale Achse. Ferner ermöglicht das Lager gemäß dieser Ausführungsform zumindest in einem gewissen Umfang Drehbewegungen um Drehachsen quer zu der Hauptdrehachse, womit Nick- bzw. Wankbewegungen der Fahrzeuge relativ zueinander zugelassen werden. Wenn das zweite Lagerelement um drei Drehachsen gegenüber dem ersten Lagerelement drehbar gelagert ist, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Gleitelement in Bezug auf eine Rotation um alle drei Drehachsen formschlüssig mit dem ersten bzw. zweiten Lagerelement verbunden ist. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann es auch ausreichen, wenn das Gleitelement lediglich in Bezug auf eine Rotation um zwei der drei Drehachsen formschlüssig mit dem Lagerelement verbunden ist. Insbesondere sollte eine Rotation um die beiden Drehachsen quer zu der Hauptdrehachse durch die formschlüssige Verbindung des Gleitelements mit dem Lagerelement verhindert werden. Hingegen kann eine Rotation des Gleitelements um die Hauptdrehachse durchaus in Kauf genommen werden. Dies liegt vor allem darin begründet, dass die Lageraufnahme in Richtung der Hauptdrehachse gesehen vollumfänglich geschlossen ist und das Gleitelement somit bei einer Rotation um die Hauptdrehachse weiterhin im Bereich der Lageraufnahme verbleibt. Zur Realisierung der formschlüssigen Verbindung kann die Oberfläche des Lagerabschnitts bzw. der Lageraufnahme mindestens eine Vertiefung aufweisen, in die ein von dem Gleitelement ausgebildeter Vorsprung eingreift. Umgekehrt kann auch das Gleitelement eine Vertiefung aufweisen, in die ein von dem Lagerabschnitt bzw. der Lageraufnahme gebildeter Vorsprung eingreift. Dies kann vor allem fertigungstechnisch einfach realisiert werden, indem im Rahmen oder nach der Herstellung der Lageraufnahme oder des Lagerabschnitts deren/dessen Oberfläche entsprechend konturiert wird, z. B. durch Fräsen oder Laserbearbeitung o. ä. Der in die Vertiefung eingreifende Vorsprung des Gleitelements kann z. B. automatisch beim Anspritzen des Gleitelements an den Lagerabschnitt bzw. die Lageraufnahme ausgebildet werden.

Beispielsweise kann die formschlüssige Verbindung des Gleitelements mit dem Lagerelement durch eine Aufrauhung der Oberfläche des Lagerabschnitts bzw. der Oberfläche der Lageraufnahme realisiert sein. Durch die Aufrauhung werden Vertiefungen gebildet, in die entsprechende Vorsprünge des Gleitelements eingreifen und dieses so mit dem Lagerelement durch Formschluss verankern. Alternativ oder kumulativ kann die Oberfläche eine regelmäßige oder unregelmäßige Strukturierung aufweisen. Beispielsweise können in der Oberfläche in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Rillen eingebracht sein. Dabei kann eine Tiefe der Strukturierung bzw. Aufrauhung im Bereich von 100 pm bereits ausreichen, um eine formschlüssige Verbindung zu realisieren.

Gemäß einer Ausführungsform ist in der Lageraufnahme bzw. dem Lagerabschnitt mindestens eine in Umfangsrichtung der Lageraufnahme oder des Lagerabschnitts durchgehend umlaufende Nut vorgestehen. Wenn eine entsprechende Gegenkontur des Gleitelements in diese Nut eingreift, kann folglich eine formschlüssige Verbindung hergestellt werden. Die Nut ist vorzugsweise quer zu der Hauptdrehachse orientiert, womit eine Rotation des Gleitelements um die beiden Drehachsen quer zu der Hauptdrehachse verhindert werden kann. So kann einem Heraustragen des Gleitelements aus dem Bereich der Lageraufnahme wirksam vorgebeugt werden.

Um auch eine Rotation des Gleitelements relativ zu dem ersten bzw. zweiten Lagerelement um die Hauptdrehachse zu verhindern, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass in der Oberfläche des Lagerabschnitts bzw. der Lageraufnahme mehrere voneinander beabstandet angeordnete und sich lediglich über einen Teilumfang des Lagerabschnitts bzw. der Lageraufnahme erstreckende Vertiefungen, wie z. B. Nuten, vorgesehen sind. Insbesondere sind diese quer zu der Hauptdrehachse umlaufend an der Lageraufnahme bzw. dem Lagerabschnitt angeordnet.

Die Vertiefung und/oder die Nut, die an dem Lagerelement zur Bildung der formschlüssigen Verbindung vorgesehen ist, kann hinterschnittfrei oder mit einem Hinterschnitt ausgebildet sein. Z. B. kann eine Vertiefung in Form einer sich verjüngenden Bohrung oder einer Bohrung mit einer Hinterschnittkontur ausgeführt sein. Durch eine Hinterschnittkontur kann eine besonders gute Verankerung erreicht werden. Bei starken dynamischen Belastungen kann es jedoch von Vorteil sein, auf eine Hinterschnittkontur zu verzichten, da in diesem Bereich hohe Scherkräfte auftreten können, die zu einem Abreißen des in die Vertiefung oder Nut eingreifenden Vorsprungs führen könnte. Gemäß einer Ausführungsform geht die Vertiefung und/oder die Nut stetig, d. h. kantenfrei, in die Oberfläche der Lageraufnahme bzw. des Lagerabschnitts über. So kann zu großen Scherkräften vorgebeugt werden, die im Betrieb auf einen Vorsprung des Gleitelements wirken und ggf. zu einem Abscheren des Vorsprungs führen können. Beispielsweise kann die Lageraufnahme eine oder mehrere Nuten mit einer sinusförmigen oder anderweitig abgerundeten Kontur aufweisen, so dass Kraftspitzen weitgehend vermieden werden. Gleichzeitig wird durch die Nutflanken verhindert, dass sich das Gleitelement in einer Richtung quer zum Nutverlauf wird verdrehen kann.

Das erste Lagerelement kann einstückig ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Lagerelement jedoch geteilt und weist zwei Lagerelementhälften auf, die lösbar miteinander verbunden sind. Das Lager ist dabei vorzugsweise in Richtung der Hauptdrehachse des Lagers geteilt. Wenn das Lagerelement in zwei Lagerelementhälften geteilt ist, lässt sich die Kontur der Lageraufnahme besonders gut und einfach gestalten, da so die im Einbauzustand innenliegende Oberfläche für die Bearbeitung einfach zugänglich ist. Insgesamt lässt sich so ein besonders guter Lagersitz erreichen.

Wenn das erste Lagerelement mit zwei Lagerelementhälften ausgebildet ist, ist insbesondere in jeder Lagerelementhälfte ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Gleitelement angeordnet und mit der jeweiligen Lagerelementhälfte formschlüssig verbunden. Z. B. kann an jede Lagerelementhälfte separat das Gleitelement angespritzt werden. Nach dem Anspritzen kann die Oberflächenkontur des Gleitelements durch Oberflächenbearbeitung korrigiert werden, so dass diese an die Kontur des zweiten Lagerelements optimal angepasst ist. Anschließend kann das zweite Lagerelement zwischen den beiden Lagerelementhälften angeordnet werden, so dass es mit seinem Lagerabschnitt in der Lageraufnahme aufgenommen ist. Im letzten Schritt können die beiden Lagerelementhälften, z. B. mittels

Schrauben, miteinander verbunden werden, womit das sphärische Lager einsatzbereit ist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Lagerelement für ein sphärisches Lager, wobei das Lagerelement eine Lageraufnahme oder einen Lagerabschnitt aufweist, an der/dem mindestens ein Gleitelement angeordnet ist. Das Gleitelement ist dabei erfindungsgemäß in Bezug auf eine Rotation um mindestens eine Drehachse des Lagers formschlüssig mit dem Lagerelement verbunden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Fahrzeugverbund mit mindestens zwei Fahrzeugen, die durch ein erfindungsgemäßes sphärisches Lager miteinander verbunden sind.

Hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lagerelements und des erfindungsgemäßen Fahrzeugverbunds gelten die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen sphärischen Lager entsprechend.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Die in den Ansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Begriffs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Gleitelement die Rede ist, so ist dies so zu verstehen, dass genau ein Gleitelement, zwei Gleitelement oder mehrere Gleitelemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Ansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Ansprüche leichter verständlich zu machen.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 ein sphärisches Lager in einer perspektivischen Ansicht,

Figur 2 das Lager gemäß Figur 1 in einer längs seiner Hauptdrehachse geschnittenen Ansicht, Figur 3 eine Lagerelementhälfte in einer perspektivischen Ansicht, Figur 4 die Lagerelementhälfte gemäß Figur 3 in einer geschnittenen Ansicht, Figur 5 ein Detail der Lagerelementhälfte gemäß Figur 4, Figur 6 die Lagerelementhälfte gemäß Figur 4 mit einem daran angeordnetem Gleitelement.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen sphärischen Lagers 1 gezeigt, welches nach Art eines Radialgelenklagers ausgebildet ist. Das Lager 1 weist ein erstes Lagerelement 2 und ein demgegenüber drehbar gelagertes zweites Lagerelement 3 auf. Das zweite Lagerelement 3 ist dabei um eine Hauptdrehachse 4 drehbar gelagert. Neben der Drehung um die Hauptdrehachse 4 sind aber auch Drehbewegungen um die dazu quer verlaufenden Drehachsen 5, 6 zumindest bis zu einem gewissen Umfang möglich.

Das erste Lagerelement 2 ist als ein in Umfangsrichtung um die Hauptdrehachse 4 umlaufender Außenring ausgebildet. Für die Aufnahme des zweiten Lagerelements 3 weist das erste Lagerelement 2 eine Lageraufnahme 7 auf. Die Lageraufnahme 7 hat eine im Wesentlichen konvexe Form, wobei eine die Lageraufnahme 7 begrenzende Wandung 8 eine Strukturierung 9 aufweist, wie an anderer Stelle weiter erläutert. In Richtung der Hauptdrehachse 4 ist die Lageraufnahme 7 zu beiden Seiten hin offen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Lagerelement 2 nicht einstückig ausgebildet, sondern es weist zwei lösbar miteinander verbundene Lagerelementhälften 10, 11 auf. Konkret ist das erste Lagerelement 2 im Bereich seines Äquators, in dem die Lageraufnahme 7 ihren größten Innendurchmesser aufweist, geteilt. Zur Verbindung der beiden Lagerelementhälften sind diese jeweils mit einem Flansch 12, 13 ausgebildet. In dem Flansch 12 und dem Flansch 13 sind in Umfangsrichtung um die Hauptdrehachse verteilt Bohrungen für Schrauben 14 angeordnet, durch die die beiden Lagerelementhälften 10, 11 letztlich miteinander verbunden werden können. Auf diese Weise kann das zweite Lagerelement 3 im Rahmen der Montage einfach in die Lageraufnahme 7 eigesetzt und durch das Verschrauben der beiden Lagerelementhälften 10, 11 miteinander zwischen den beiden Lagerelementhälften 10, 11 gefangen werden. Es ist somit keine Umformung des ersten Lagerelements 2 erforderlich, nachdem das zweite Lagerelement 3 in die Lageraufnahme 7 eingesetzt ist. Entsprechend kann ein hochfester und/oder schwer umformbarer Werkstoff, wie ein Edelstahl, für das erste Lagerelement 2 verwendet werden, welches den im Betrieb auftretenden Belastungen besonders gut standhält.

Das zweite Lagerelement 3 ist in Form eines Innenrings gestaltet mit einer Durchgangsausnehmung 15. In die Durchgangsausnehmung 15 kann z. B. ein Bolzen eingesteckt sein, um das Lagerelement 3 so mit einem Fahrzeug bzw. einem entsprechenden Verbindungsstück zu verbinden. Das zweite Lagerelement 3 weist einen Lagerabschnitt 16 mit einer kugelförmigen Außenoberfläche 17 auf. Die Außenoberfläche 17 weist dabei eine zu der Lageraufnahme 7 passende Form auf, so dass das zweite Lagerelement 3 mit seinem Lagerabschnitt 16 drehbar, aber insbesondere in Richtung der Hauptdrehachse 4 im Idealfall spielfrei aufgenommen ist. Das zweite Lagerelement 3 liegt mit seiner Außenoberfläche 17 nicht unmittelbar an der die Lageraufnahme 7 begrenzenden Wandung 8 an. Vielmehr ist im Bereich der Lageraufnahme 7 ein Gleitelement 18 vorgesehen, welches eine Gleitfläche 19 für das zweite Lagerelement 3 ausbildet. Das Gleitelement 18 ist dabei als eine Beschichtung ausgebildet, welche auf der die Lageraufnahme 7 begrenzenden Wandung 8 aufgebracht ist. Z. B. kann es sich um eine PEEK-Beschichtung handeln, welche im Spritzgussverfahren auf die Wandung 8 aufgebracht wird. Die Verbindung mit dem ersten Lagerelement 2 wird dabei zum einen durch eine stoffschlüssige Verbindung erreicht. Zum anderen wird durch die in der Wandung 8 vorgesehene Strukturierung 9 aber auch eine formschlüssige Verbindung erreicht. Konkret sind dazu in der Wandung 8 in Richtung der Hauptdrehachse 4 mehrere voneinander beabstandet angeordnete Vertiefungen 20 in Form von Nuten 21 vorgesehen. In die Nuten 21 greifen von dem Gleitelement 18 ausgebildete Vorsprünge 22 ein. Wenn das Gleitelement 18 auf die Wandung 8 aufgespritzt wird, passt sich die Kontur der Vorsprünge 22 automatisch an die Form der Nuten 21 an, so dass die Vorsprünge 22 optimal in die Nuten 21 eingreifen.

Die Nuten 21 sind quer zu der Hauptdrehachse 4 orientiert. So wird eine Verankerung des Gleitelements 18 an der Lageraufnahme 7 erreicht, die insbesondere gegenüber einer Drehung um die Drehachsen 5, 6 quer zu der Hauptdrehachse 4 wirksam ist. Es wird somit verhindert, dass sich das Gleitelement 18 im Betrieb aus dem Bereich der Lageraufnahme 7 herausbewegen kann, was die Gleiteigenschaften beeinträchtigen könnte. Wie insbesondere aus der geschnittenen Ansicht in Figur 2 ersichtlich ist, ist die Kontur der Nuten 21 kantenfrei. D. h. diese gehen stetig in die ansonsten konvex geformte Wandung 8 über. So kann das Risiko eines Abreißens der Vorsprünge 22 infolge einer Kerbwirkung minimiert werden.

Das Lager 1 weist als weiteres Element ein ringförmiges Bauteil 23 auf, welches als Abstreifer und/oder Dichtung dient. Das Bauteil 23 ist im Einbauzustand auf der Oberseite der oben liegenden Lagerelementhälfte 10 angeordnet und liegt mit seinem vorspringenden Rand 24 an der Außenoberfläche 17 des zweiten Lagerelements 3 an. Insbesondere kann so dem Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Fremdkörpern von oben in den Bereich der Lageraufnahme 7 vorgebeugt werden. Anders als in den Figuren 1 und 2 dargestellt, kann auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls ein solches Bauteil angeordnet sein.

In den Figuren 3 bis 6 ist eine Lagerelementhälfte 10 des ersten Lagerelements 2 in verschiedenen Ansichten gezeigt. Insbesondere anhand der Figuren 4 und 5 werden verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Strukturierung 9 der Wandung 8 verdeutlicht. Die Ausgestaltung und Kombination von Nuten 21, wie sie in den Figuren gezeigt ist, ist lediglich beispielhaft. Es sind auch andere

Ausgestaltungen, z. B. in Bezug auf die Abmessungen und genaue Kontur, und andere Kombinationen von Strukturelementen, wie Nuten, Aufrauhungen etc., möglich. Die Lagerelementhälfte 10 weist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Richtung der Hauptdrehachse 4 gesehen drei voneinander beabstandete Reihen von Nuten 21 auf. Die Haupterstreckungsrichtung jeder Nut 21 ist quer zu der Hauptdrehachse 4 orientiert. Dabei sind die beiden außenliegenden Nuten 21 in Umfangsrichtung der Lagerelementhälfte 10 umlaufend ausgebildet. D. h. durch diese Nuten 21 wird in erster Linie eine formschlüssige Verbindung in Bezug auf eine Drehung um die

Drehachsen 5, 6 quer zu der Hauptdrehachse 4 erreicht. Eine Drehung um die Hauptdrehachse 4 selbst kann mit diesen Nuten 21 jedoch u. U. nicht verhindert werden. In der mittleren Reihe sind mehrere Nuten 21 vorgesehen, die sich jeweils lediglich über einen Teilumfang der Lagerelementhälfte 10 erstrecken und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Durch den Eingriff der Vorsprünge 22 des Gleitelements 18 in die Nuten 21 der mittleren Reihe wird somit nicht nur eine formschlüssige Befestigung in Bezug auf eine Drehung um die Drehachsen 5, 6 quer zu der Hauptdrehachse 4 erreicht, sondern auch in Bezug auf eine Drehung um die Hauptdrehachse 4.

Die Nuten 21 weisen jeweils abgerundete Flanken auf und gehen kantenfrei in die Wandung 8 der Lagerelementhälfte 10 über. So kann eine Kerbwirkung, die zum einem Abscheren der Vorsprünge 22 führen könnte, weitgehend vermieden werden.

Anders als in den Figuren dargestellt, können die Vertiefungen 20 jedoch auch Hinterschnittkonturen aufweisen, wodurch eine besonders gute Verankerung des Gleitelements an der Lageraufnahme erreicht werden kann. Beispielsweise können die Vertiefungen dazu als Bohrungen ausgebildet sein mit einem sich in Eindringtiefe vergrößerndem Durchmesser. Ein Querschnitt der Bohrung kann z. B. in etwa pilzförmig sein. Etwaige Kanten sind dabei vorzugsweise abgerundet, so dass Kraftspitzen im Bereich der Kanten im Betrieb weitgehend vermieden werden können. Insbesondere wenn das Gleitelement durch ein Spritzgussverfahren an das Lagerelement angespritzt wird, kann eine Hinterschnittkontur vorteilhaft sein, da in diesem Bereich infolge des Dieseleffekts höhere Temperaturen erreicht werden können, die zu einer besseren Anbindung des thermoplastischen Kunststoffs an die im Regelfall metallische Oberfläche des Lagerelements führen können.

Bezugszeichenliste:

Lager

Lagerelement

Lagerelement

Hauptdrehachse

Drehachse

Drehachse

Lageraufnahme

Wandung

Strukturierung

Lagerelementhälfte

Lagerelementhälfte

Flansch

Flansch

Schrauben

Durchgangsausnehmung

Lagerabschnitt

Außenoberfläche

Gleitelement

Gleitfläche

Vertiefung

Nut

Vorsprung

Bauteil

Rand