DE102014220375A1

DE102014220375A1 - Lagerträger

Info

Publication number: DE102014220375A1
Application number: DE102014220375.9A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Friedrich; Michael Tschirschwitz; Thomas HEEGE; Helmut Hauck; Jürgen Weiglein; Andreas Klopf
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-04-28
Also published as: CN106715937A; WO2016055391A1; US10436246B2; DE112015004623A5; CN106715937B; US20170307008A1

Abstract

Offenbart wird ein Lagerträger (1) mit mindestens einem in dem Lagerträger (1) angeordneten Gleitlager (4) und/oder mindestens einem Wälzlager (6; 8), wobei der Lagerträger (1) aus einem faserverstärkten Kunststoff (10) ausgebildet ist, wobei der Lagerträger (1) integral als Gleitfläche (12) des Gleitlagers (4) und/oder Lauffläche (16) für einen Wälzkörper (18) des Wälzlager (6; 8) ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Lagerträgers (1).

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen Lagerträger mit mindestens einem in dem Lagerträger angeordneten Gleitlager und/oder mindestens einem Wälzlager, wobei der Lagerträger aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.
Lagerträger sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden üblicherweise dazu verwendet, die Welle eines Getriebes und ein zugehöriges Schaltgestänge bei manuellen Schaltgetrieben von Fahrzeugen zu lagern. Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, den Lagerträger aus einem faserverstärkten Kunststoff zu fertigen, wodurch das Gewicht der Lagerträger reduziert werden kann. Um jedoch die Gleitlagerung der Schaltgestänge an dem Lagerträger auszubilden, werden üblicherweise Gleitlagerbuchsen in den Kunststoff eingebunden. Dies gilt gleichermaßen für das Einbringen eines Lagerrings für das Wälzlager. Dieses Einbinden von Gleitlagerbuchsen bzw. Lagerringen ist sehr aufwendig und erfordert eine besondere Geometrie, z.B. einen Hinterschnitt, damit die Gleitlagerbuchsen bzw. Lagerringe in ihrer Lage im Lagerträger gesichert sind.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, einen Lagerträger bereitzustellen, dessen Gleitlager und/oder Wälzlager einfacher hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Lagerträger gemäß Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Lagerträger mit mindestens einem in dem Lagerträger angeordneten Gleitlager und/oder mindestens einem in dem Lagerträger angeordneten Wälzlager bereitgestellt, wobei der Lagerträger aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, den Lagerträger selbst integral als Gleitfläche des Gleitlagers und/oder als Lauffläche für einen Wälzkörper des Wälzlagers auszubilden. Dadurch, dass der Lagerträger selbst als Gleitfläche für das Gleitlager und/oder Lauffläche für das Wälzlager ausgebildet ist, entfällt das aufwendige Einbringen einer Lagerbuchse bzw. eines Lagerrings, so dass der Lagerträger schnell und einfach herstellbar ist.
Um eine besonders glatte Gleitfläche für das Gleitlager bzw. Lauffläche für das Wälzlager bereitzustellen, sind in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform im Bereich der ersten Gleitfläche des Gleitlagers und/oder der Lauffläche des Wälzlagers Gleitfasern vorgesehen, die in den Kunststoff eingebettet sind. Dabei sind insbesondere PTFE Fasern besonders bevorzugt, da diese gute Gleiteigenschaften haben und gleichzeitig eine Schmierung des Gleitlagers bzw. Wälzlagers bereitstellen können. Diese Fasern werden gleichzeitig während des Herstellprozesses des Lagerträgers an der Stelle der Gleitfläche des Gleitlagers und/oder Lauffläche des Wälzlagers eingebracht, so dass ein zusätzlicher Montageprozess der Gleitfläche bzw. Lauffläche entfallen kann.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der faserverstärkte Kunststoff ein Duroplast und/oder Elastomer und/oder Thermoplast. Dieser Kunststoff ist vorzugsweise als Matrix aufgebaut, in die die verstärkenden Fasern in Form eines Gewebes und/oder eines Geleges eingebettet sind.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel können die Fasern hierbei Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern und/oder Keramikfasern und/oder Aramidfasern und/oder Borfasern und/oder Basaltfasern und/oder Stahlfasern und/oder Naturfasern und/oder Polyhexamethylenadipinsäureamid-Fasern und/oder hochfeste Fasern aus hochkristallinem, hochverstrecktem ultrahochmolekularem Polyethylen sein. Insbesondere kann mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung eine hohe Effizienz erreicht werden, so dass ein Lagerträger mit einer hohen Zugfestigkeit und einer geringen Masse auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise unterschiedlich hohen Temperaturen und/oder unterschiedlichen Vibrationen erreicht wird. Zudem kann eine maßgenaue Anordnung des Aufnahmebereichs der vom Lagerträger getragenen Lagers relativ zu einem Randbereich des Lagerträgers erreicht werden, wobei gleichzeitig eine kostengünstige Bauweise ermöglicht wird.
Besonders bevorzugt ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Lagerträger aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist, bei dem Kohlenstofffasern, insbesondere in mehreren Lagen, in eine Kunststoffmatrix aus einem Duromer, insbesondere einem Epoxidharz, eingebettet sind. Hierdurch kann insbesondere eine besonders hohe Zugfestigkeit bei geringer Masse und kostengünstiger Ausbildung erreicht werden. Im Bereich der Gleitfläche des Gleitlagers und/oder Lauffläche des Wälzlagers sind die Fasern vorzugsweise als Gleitfasern, insbesondere als PTFE Fasern, ausgebildet, so dass eine Gleitlagerfläche bzw. Lauffläche geschaffen werden kann, die neben ausgezeichneten Gleiteigenschaften auch eine Eigenschmierung des Gleitlagers bzw. Wälzlagers bereitstellen kann.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerträgers, wobei erfindungsgemäß während des Bereitstellens einer Matrix für den Lagerträger aus einem Kunststoff, in den Fasern zur Verstärkung eingebettet sind, eine Gleitfläche für das Gleitlager und/oder eine Lauffläche für einen Wälzkörper eines Wälzlagers aus dem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet wird. Dabei werden vorzugsweise im Bereich des Gleitlagers und/oder des Wälzlagers Gleitfasern, insbesondere PTFE Fasern, in den Kunststoff eingebettet, während im übrigen Bereich im Wesentlichen Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern und/oder Keramikfasern, in den Kunststoff eingebettet werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
1: eine schematische Draufsicht auf eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lagerträger;
2: eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie B-B des Lagerträgers aus 1; und
3: eine schematische räumliche Ansicht durch den Lagerträger aus 1 mit Schnitt entlang der Linie B-B.
Im Folgenden werden gleiche bzw. funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 bis 3 zeigen unterschiedliche Ansichten eines erfindungsgemäßen Lagerträgers 1, der üblicherweise bei manuellen Schaltgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Dabei zeigt 1 eine schematische Draufsicht auf den Lagerträger 1. Der Lagerträger 1 weist eine Lagerträgerplatte 2 auf, in der ein Gleitlager 4 für eine Führung von einem Schaltgestänge (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Weiterhin sind in dem Lagerträger 1 Wälzlageranordnungen 6, 8 vorgesehen, die für die Lagerung der Getriebewellen dienen.
Der Lagerträger 1 selbst ist, wie schematisch in den Schnittansichten der 2 und 3 dargestellt, aus einem faserverstärkten Kunststoffverbund 10 hergestellt. Bei einem faserverstärkten Kunststoff werden üblicherweise in einer Kunststoffmatrix, die beispielsweise aus einem Duroplast, einem Elastomer und/oder einem Thermoplasten ausgebildet ist, Fasern, beispielsweise in Form eines Gewebes oder Geleges, eingebettet. Diese verstärkenden Fasern können beispielsweise Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern und/oder Keramikfasern sein und dienen dazu, einen Lagerträger 1 mit einer hohen Zugfestigkeit aber einer geringen Masse auszubilden. Wie weiterhin den Schnittansichten der 2 und 3 zu entnehmen, ist eine Gleitfläche 12 des Gleitlagers 4 integral aus dem Faserverbundwerkstoff 10 gefertigt, also integral mit dem Lagerträger ausgebildet. Ebenso kann eine Lauffläche 16 für einen Wälzkörper 18 integral mit dem Lagerträger 1 ausgebildet sein.
Um dabei eine Gleitfläche 12 und/oder die Lauffläche 16 mit besonderes guten Gleiteigenschaften für das zu lagernde Element, insbesondere das zu lagernde Schaltgestänge, bzw. die Wälzkörper 18 auszubilden, sind in den Matrixkunststoff im Bereich des Gleitlagers 4 und/oder der Wälzlager 6 Gleitfasern 14, insbesondere PFTE Fasern, eingebettet, die für eine reibungsarme Lagerung und gleichzeitig für eine Schmierung des Gleitlagers 4 bzw. Wälzlagers 6 sorgen.
Dabei werden die Gleitfasern 14 genauso wie die Verstärkungsfasern im Faserverbundwerkstoff 10 in den Matrixkunststoff bei der Herstellung des Lagerträgers 2 eingebettet.
Dadurch kann auf das Einbetten oder ein nachträgliches Befestigen von Gleitlagerbuchsen oder Kugelhülsen zur Ausbildung des Gleitlagers 4 verzichtet werden, so dass Kosten und zudem Gewicht gespart werden können, und der Montageprozess insgesamt vereinfacht wird. Ebenfalls kann dadurch das Befestigen eines Lagerrings für das Wälzlager 6 entfallen.
Ist jedoch dennoch ein Einbringen ein Wälzlager 8 mit einem separat ausgebildeten Lagerring 20 gewünscht, so ist insbesondere vorteilhaft den Lagerring 20 während des Herstellungsprozesses des Lagerträgers 1 direkt in das faserverstärkte Kunststoffmaterial einzubringen. Dazu ist insbesondere bevorzugt, wenn an dem Lagerring 20 ein Hinterschnitt ausgebildet ist, der eine formschlüssige Befestigung des Lagerrings während des Ausbildens der faserverstärkten Kunststoffmatrix des Lagerträgers 1 ermöglicht.
Insgesamt kann mit der integralen Ausbildung der Gleitlagerfläche und/oder Lauffläche in dem Lagerträger, insbesondere bei der Verwendung von PTFE Fasern im Bereich des Gleitlagers, ein Lagerträger mit einem integralen Gleitlager und/oder integralem Wälzlager geschaffen werden, wobei das integral ausgebildete Gleitlager bzw. das integral ausgebildete Wälzlager für eine stabile Lagerung der zu lagernden Elemente und gleichzeitig für deren Schmierung sorgt.
Bezugszeichenliste

1: Lagerträger
2: Lagerträgerplatte
4: Gleitlager
6, 8: Wälzlager
10: faserverstärkter Kunststoff
12: Gleitlagerfläche
14: Gleitfasern
16: Lauffläche
18: Wälzkörper
20: Lagerring

Claims

Lagerträger (1) mit mindestens einem in dem Lagerträger (1) angeordneten Gleitlager (4) und/oder mindestens einem Wälzlager (6; 8), wobei der Lagerträger (1) aus einem faserverstärkten Kunststoff (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) integral als Gleitfläche (12) des Gleitlagers (4) und/oder als Lauffläche (16) für einen Wälzkörper (18) des Wälzlagers (6; 8) ausgebildet ist.
Lagerträger (1) nach Anspruch 1, wobei im Bereich der Gleitfläche (12) des Gleitlagers (4) und/oder der Lauffläche (16) des Wälzlagers (6; 8) Gleitfasern (14), insbesondere PTFE Fasern, in den Kunststoff eingebettet sind.
Lagerträger (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der faserverstärkte Kunststoff (10) ein Duroplast und/oder Elastomer und/oder Thermoplast ist.
Lagerträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der faserverstärkte Kunststoff (10) eine Matrix aufweist in die Fasern, insbesondere Glasfasern, und/oder Kohlenstofffasern und/oder Keramikfasern und/oder Aramidfasern und/oder Borfasern und/oder Basaltfasern und/oder Stahlfasern und/oder Naturfasern und/oder Polyhexamethylenadipinsäureamid-Fasern und/oder hochfeste Fasern aus hochkristallinem, hochverstrecktem ultrahochmolekularem Polyethylen, und/oder, insbesondere im Bereich der Gleitfläche (12) des Gleitlagers (4) und/oder der Lauffläche (16) des Wälzlagers (6; 8), Gleitfasern (14), insbesondere PTFE, eingebettet sind.
Lagerträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerträger (1) aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (10) ausgebildet ist, wobei der Lagerträger (1) insbesondere als ein Faser-Kunststoff-Verbund ausgebildet ist, bei dem die Kohlenstofffasern in mehreren Lagen in eine Kunststoffmatrix, insbesondere in Epoxidharz, eingebettet sind.
Lagerträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Lauffläche (16) des Wälzlagers (6; 8) mittels eines formschlüssig, insbesondere mittels Hinterschnitts, an dem Lagerträger angeordneten Lagerrings (20) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Lagerträgers (1), der mindestens ein Gleitlager (4) und/oder mindestens ein Wälzlager (6; 8) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass während des Bereitstellen einer Matrix für den Lagerträger (1) aus einem Kunststoff, in den Fasern zur Verstärkung eingebettet sind, eine Gleitfläche (12) für das Gleitlager (4) und/oder eine Lauffläche (16) für das Wälzlager (6; 8) aus dem faserverstärkten Kunststoff (10) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei im Bereich der Gleitfläche (12) des Gleitlagers (4) und/oder der Lauffläche (16) des Wälzlagers (6; 8) Gleitfasern (14), insbesondere PTFE Fasern, in den Kunststoff eingebettet werden und im übrigen Bereich Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern, und/oder Kohlenstofffasern und/oder Keramikfasern und/oder Aramidfasern und/oder Borfasern und/oder Basaltfasern und/oder Stahlfasern und/oder Naturfasern und/oder Polyhexamethylenadipinsäureamid-Fasern und/oder hochfeste Fasern aus hochkristallinem, hochverstrecktem ultrahochmolekularem Polyethylen eingebettet werden.