DE4104949C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehgleitlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das beispielsweise
geeignet ist für die Aufhängung eines Fahrzeugs und
das in der Lage ist, die Übertragung von Vibrationen wirkungsvoll
zu verhindern.
Bekannt ist ein Gummilager zur Verbindung eines Lenkers innerhalb
eines Fahrzeugaufhängungssystems an einem Stützelement, das
an der Fahrzeugkarosserie oder der Radaufhängung befestigt ist
in einer vibrationsdämpfenden Weise derart, daß der Lenker
schwenkbar um die Achse des Stützelements gehalten ist. Das
bekannte Gummilager umfaßt eine innere und eine äußere Metallhülse,
die koaxial zueinander und in einem Radialabstand zueinander
angeordnet sind, wobei sich ein zylindrischer elastischer
Körper zwischen der inneren und der äußeren Hülse befindet, um
eine flexible Verbindung hierzwischen herzustellen. Das Gummilager
vermag Eingangsvibrationen zu absorbieren, die in radialer
Richtung senkrecht zur Achse des Lagers aufgegeben werden, basierend
auf der elastischen Eigenschaft des elastischen Körpers.
Darüber hinaus gestattet das bekannte Lager eine
Drehung der inneren und äußeren Hülse relativ zueinander
um die Achse des Lagers basierend auf der Torsionsdeformation
des elastischen Körpers um die Achse.
Die Steifigkeit des so aufgebauten Lagers, gemessen in Radialrichtung,
und die Torsionssteifigkeit, gemessen in Umfangsrichtung,
werden beide durch die Elastizität und Ausgestaltung
des elastischen Körpers bestimmt. Dementsprechend ist es recht
schwierig, das Ausmaß der Steifigkeit in Radialrichtung und
Umfangsrichtung unabhängig voneinander zu bestimmen, in Abhängigkeit
von der erforderlichen Federcharakteristika des
Lagers. Dementsprechend ist es extrem schwierig, für das bekannte
Lager die beiden unterschiedlichen Charakteristika
darzustellen, die für moderne Kraftfahrzeuge erforderlich
sind, d. h., eine hinreichend reduzierte Steifigkeit in
Umfangsrichtung zur Verfügung zu stellen, um den Fahrkomfort
des Fahrzeugs zu erhöhen, während ein hinreichendes Ausmaß
an Steifigkeit in Radialrichtung zur Verfügung gestellt werden
soll, um eine ausgezeichnete Stabilität und Steuerbarkeit des
Fahrzeugs zu gewährleisten.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen ist ein Gummilager
vorgeschlagen worden, wie es in der japanischen ungeprüften
Gebrauchsmusteranmeldung 60-3335 beschrieben ist. Dieses Gummilager
besitzt eine zylindrische Stützhülse, die an der inneren
oder äußeren Umfangsfläche des elastischen Körpers gehalten ist
und eine separat ausgebildete Harzhülse, die sich zwischen der
Stützhülse und der inneren oder äußeren Hülse derart befindet,
daß die Harzhülse in gleitendem Kontakt mit der Stützhülse und
der benachbarten Hülse gehalten ist.
Bei dem derart ausgebildeten Gummilager wird jedoch die separat
ausgebildete Harzhülse zwischen die Stützhülse und die
innere oder äußere Hülse eingeführt und wird axial ergriffen
an den axial einander gegenüberliegenden Endflächen durch und
zwischen entsprechenden Rückhalteringen, die im Preßsitz an
oder in der inneren oder äußeren Hülse angrenzend an die Harzhülse
gehalten sind. Somit erfordert das Gummilager eine erhöhte
Anzahl von Bestandteilen und Herstellungsschritten, die
unvermeidlich die Kosten des Lagers erhöhen. Zusätzlich leidet
das Gummilager unter einer reduzierten Gleitfähigkeit sowie
nachteiligen Rüttelverschiebungen oder exzessivem Spiel oder
Freiraum der Komponenten, was wiederum zu sich akkumulierenden
Dimensionsfehlern oder Veränderungen bei der Bearbeitungs- oder
Herstellungsgenauigkeit führt, die bei der Herstellung der
Harzhülse sowie der Stützhülse und der inneren oder äußeren
Hülse führen können, die im Gleitkontakt mit der Harzhülse gehalten
sind. Somit vermag das herkömmliche Lager kein zufriedenstellendes
Ausmaß an Gleitfähigkeit zur Verfügung zu stellen.
Bei dem zuvor beschriebenen Gummilager wirken die innere und die
äußere Umfangsfläche der Harzhülse als Gleitflächen für den
Gleitkontakt mit der Stützhülse und der inneren oder äußeren Hülse.
Dementsprechend verschlechtert sich die Gleitfähigkeit des
Lagers, wenn die Harzhülse aus einem faserverstärkten Harzmaterial
ausgebildet ist, das Glasfasern oder andere verstärkende Fasern enthält.
Es ist dementsprechend schwierig, solch ein faserverstärktes
Harz als Material für die Harzhülse zu verwenden, um eine hinreichende
Widerstandsfähigkeit der Hülse gegenüber den Belastungen
sicherzustellen.
Weitere Drehgleitlager bzw. -gelenke sind aus den Druckschriften
GB 10 50 384, DE-GM 75 25 089, US 26 89 755, DE-PS
10 40 394 und US 30 39 831 bekannt.
Dabei zeigt die GB 10 50 384 ein Drehgleitlager mit einer
zylindrischen Innenhülse und einer koaxial auf dieser drehbar
gelagerten Außenhülse, die von radial innen nach radial
außen aus einer Gleitschicht aus Kunststoff, einer an dieser
Gleitschicht gehaltenen Stützhülse und einer auf dieser
gehaltenen Schicht aus elastischem Material aufgebaut ist.
Bei dem in der DE-GM 75 25 089 dargestellten, mit sphärischen
Gleitflächen versehenen Kugelgelenk stellt sich ein
gewünschtes Lagerspiel nach dem Schrumpfen beim Aushärten
der Gelenkteile aus Kunststoff, d. h. beim Aushärten der jeweils
einteilig ausgebildeten Kugel bzw. Kugellagerung über
eine entsprechende Materialwahl der Gelenkteile ein.
Weiterhin zeigt die US 26 89 755 eine zylindrische Gelenkbuchse,
bei der eine radiale Umfangsschicht durch Spritzen
von Kunststoff in einen Ringraum eingebracht wird. Aus den
Druckschriften DE-PS 10 40 394 und US 30 39 831 sind ferner
zylindrische, elastische Drehgleitlager bekannt, bei denen
eine Gleitfläche mittels einer dünnen, folienartigen
Schicht aus Kunststoff gebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Drehgleitlager derart weiterzubilden, daß es insgesamt
eine höhere Funktionalität aufweist und insbesondere
bei guten Lagereigenschaften ein genau definiertes Lagerspiel
aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im
Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale, wobei
hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen auf die Merkmale der
Unteransprüche verwiesen wird.
Das Drehgleitlager gemäß der Erfindung zur Verbindung zweier
Elemente aneinander derart, daß eines der beiden Elemente
gleitend gegenüber dem anderen um eine Achse des Lagers gehalten
ist, umfaßt die folgenden Merkmale, nämlich: (a) eine
innere Hülse mit einem axialen Mittelbereich großen Durchmessers,
dessen Außendurchmesser größer ist als derjenige
der anderen Bereiche der Innenhülse; (b) eine Stützhülse, die
radial außerhalb und koaxial zur Innenhülse angeordnet ist,
wobei die Stützhülse eine Innenfläche besitzt, die einen radialen
Abstand von der äußeren Oberfläche des Teils mit größerem Durchmesser
der Innenhülse unter Bildung eines radialen Freiraums
hierzwischen aufweist; (c) eine Gleitschicht oder -hülse, die aus faserverstärktem
Harzmaterial zwischen dem großen Durchmesserbereich
der Innenhülse und der Stützhülse ausgebildet ist, wobei die
Gleitschicht axial einander gegenüberliegende Endbereiche aufweist,
die axial außerhalb der entsprechenden Endbereiche
des großen Durchmesserbereichs der Hülse angeordnet sind, und
die Gleitschicht mit ihrer äußeren Oberfläche an der Stützhülse
gehalten ist, während ihre innere Oberfläche der äußeren Oberfläche
des großen Durchmesserbereiches in einen vorbestimmten
Abstand derart gegenüberliegt, daß die Gleitschicht und die Innenhülse
frei, relativ zueinander um die Achse des Lagers verschiebbar
sind; (d) eine zylindrische Folie, die an der inneren
Oberfläche der Gleitschicht gehalten und aus einem faserigen
Material mit einem niedrigen Reibkoeffizienten hergestellt
ist; (e) ein Paar axialer Rückhalteelemente, die an den
axial einander gegenüberliegenden Endbereichen der Stützhülse
vorgesehen sind und sich in Radialrichtung des Lagers erstrecken,
zur axialen Halterung der Gleitschicht an ihren axial einander
gegenüberliegenden Endflächen, sowie (f) ein im wesentlichen
zylindrischer, elastischer Körper, der radial außerhalb und
koaxial zur Stützhülse derart angeordnet ist, daß der elastische
Körper an der äußeren Oberfläche der Stützhülse befestigt ist.
Bei dem Drehgleitlager gemäß der Erfindung, das den zuvor genannten
Aufbau besitzt, wird die Gleitschicht ausgebildet, indem im
wesentlichen das gesamte Volumen des radialen Freiraumes
zwischen dem Bereich großen Durchmessers der Innenhülse und
der Stützhülse ausgefüllt wird mit einem geeigneten Harzmaterial,
was beispielsweise durch Spritzformen geschehen kann.
Demgemäß kann die Gleitschicht nach Vollendung des Spritzvorganges
in einer solchen Position angeordnet sein, daß ein vorbestimmtes
Spiel zwischen der Innenfläche der Gleichtschicht und
der äußeren Oberfläche des großen Durchmesserbereiches vorgesehen
ist, basierend auf der Schrumpfung des injizierten Harzmaterials.
Somit besitzt das Lager einen äußerst einfachen
Aufbau und kann leicht mit einem hohen Wirkungsgrad hergestellt
werden. Darüber hinaus ist das vorliegende Lager mit einem
hochakuraten Gleitmechanismus versehen, der die Gleitschicht und
die Innenhülse einschließt und dauerhaft ausgezeichnete Gleitcharakteristika
zur Verfügung stellen kann, in bezug auf eine
eingebrachte Belastung, die in Torsionsrichtung um die Achse
des Lagers einwirkt.
Bei dem Drehgleitlager gemäß der Erfindung ist die Gleitfolie mit
einem relativ niedrigen Reibkoeffizienten integral an der
inneren Umfangsfläche der Gleitschicht gehalten, so daß der große
Durchmesserbereich der Innenhülse gleitend drehbar durch die
Gleitschicht gehalten ist über die Folie. Bei dieser Anordnung
gestattet die Folie einen bemerkenswert glatten
Gleitkontakt zwischen den gegenseitigen Flächen der Innenhülse
und der Gleitschicht. Dementsprechend kann die Gleitschicht aus
einem faserverstärkten Harzmaterial hergestellt werden, das
verstärkende Fasern, wie etwa Glasfasern, enthält, während
gleichzeitig eine ausgezeichnete Gleitfähigkeit des Lagers
sichergestellt ist. Der Einsatz faserverstärkten Harzmaterials
für die Gleitschicht führt zu Verbesserungen der mechanischen
Festigkeit wie auch der Belastungsfestigkeiteigenschaften des
Lagers.
Der oben erwähnte große Durchmesserbereich der Innenhülse kann
axial einander gegenüberliegende Endbereiche besitzen, die jeweils
eine gekrümmte äußere Oberfläche aufweisen, so daß der
Außendurchmesser der axial einander gegenüberliegenden Endteile
abnimmt in Richtung auf die jeweiligen axialen Enden des großen
Durchmesserbereichs.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht das Paar axialer
Rückhalteelemente aus einem Paar von Radial- oder Ringflanschen, die materialeinheitlich
mit der Stützhülse ausgebildet sind an deren einander
gegenüberliegenden axialen Enden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht die
axialen Rückhalteelemente aus einem Paar von Rückhalteringen,
die im Preßsitz an jeweils axial einander gegenüberliegenden
Endbereichen der Stützhülse gehalten sind.
Das faserverstärkte Harzmaterial der Gleitschicht kann prinzipiell
aus thermoplastischem oder thermisch aushärtendem Harz bestehen,
das verstärkende Fasern enthält.
Weiterhin kann die Gleitschicht durch Spritzguß des faserverstärkten
Harzmaterials hergestellt werden.
Das Drehgleitlager kann darüber hinaus ein zylindrisches, starres
Verstärkungselement enthalten, das in einem radialen Zwischenbereich
des elastischen Körpers angeordnet ist, und zwar koaxial
zum elastischen Körper. Dieses starre Verstärkungselement
erstreckt sich in axialer Richtung des Lagers über die gesamte
axiale Länge des elastischen Körpers.
Darüber hinaus kann das Lager außerdem ein Paar von Dichtungselementen
umfassen, die für eine Abdichtung zwischen den axialen
Endbereichen der Innenhülse und der Stützhülse sorgen. Jedes
der Dichtelemente besitzt ein radiales inneres Rückhalteelement,
das auf der äußeren Oberfläche des axialen Endbereiches der
Innenhülse sitzt, sowie ein radial äußeres Rückhalteelement, das
auf der äußeren Oberfläche des radialen Endbereiches der Stützhülse
sitzt.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform
des Drehgleitlagers gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Erläuterung der Herstellung des
Drehgleitlagers gemäß Fig. 1, wobei sich eine Innenhülse,
eine Stützhülse sowie eine Gleitfolie in ihrer
Position innerhalb einer Form befinden,
Fig. 3 die schematische Erläuterung eines weiteren Herstellungsschritts
des Drehgleitlagers gemäß Fig. 1,
wobei ein faserverstärktes Harzmaterial in die
Form eingespritzt wird, zur Herstellung der Gleitschicht,
Fig. 4 einen Teilschnitt durch das Drehgleitlager gemäß
Fig. 1, wobei in vergrößerter Darstellung ein
Paar Dichtelemente des Drehgleitlagers gemäß Fig. 1
gezeigt ist, und
Fig. 5 einen Schnitt in größerem Maßstab durch eine
andere Ausführungsform der Erfindung, unter Darstellung
eines axialen Rückhaltelementes, das
an einem axialen Ende der Stützhülse angeordnet
ist und sich hinsichtlich seines Aufbaus von dem
Lager gemäß Fig. 1 unterscheidet.
In Fig. 1, die einen Vertikalschnitt einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Lagers zeigt, bezeichnet die Bezugsziffer 10
eine metallische innere Hülse, die eine im wesentlichen zylindrische
Form besitzt. Die Innenhülse 10 besteht aus axial
einander gegenüberliegenden Endbereichen 12 kleinen Durchmessers
sowie einem axial mittleren Bereich 14 großen Durchmessers, der
zwischen den beiden Endbereichen 12 liegt. Der Bereich 14
großen Durchmessers besitzt eine vergleichsweise große Wanddicke,
wobei die äußere Umfangsoberfläche einen größeren Durchmesser
besitzt als die Endbereiche 12 und erstreckt sich über
etwa zwei Drittel der axialen Länge der Hülse 10. Die äußere Umfangsfläche
des Bereiches 14 großen Durchmessers umfaßt einen
axial inneren Abschnitt 16 mit konstantem Durchmesser über die
gesamte axiale Länge und axial äußere Abschnitte 18, die auf
einander gegenüberliegenden Seiten des axial inneren Abschnittes
16 liegen, wobei jeder äußere Abschnitt 18 ein gekrümmtes Oberflächenprofil
besitzt, dessen Durchmesser allmählich in Richtung
auf das axiale Ende des Bereiches 14 abnimmt.
Radial außerhalb der Innenhülse 10 ist eine Stützhülse 20 vorgesehen,
die eine im wesentlichen zylindrische Form besitzt, derart,
daß die Stützhülse 20 koaxial und in einem radialen Abstand
zur Innenhülse 10 angeordnet ist. Die Stützhülse 20 besteht aus
einem metallischen Material und besitzt einen Innendurchmesser,
der größer ist als der Außendurchmesser des Bereiches 14 großen
Durchmessers der Hülse 10 und eine axiale Länge, die größer ist
als diejenige des Bereiches 14. Somit sind die Stützhülse 20
und die Innenhülse 10 koaxial derart zueinander angeordnet,
daß die innere Umfangsfläche 24 der Stützhülse 20 einen vorbestimmten
radialen Abstand von dem axial inneren Abschnitt
16 der äußeren Oberfläche des Bereiches 14 großen Durchmessers
besitzt, wobei sich die Flächen radial einander gegenüberliegen.
Die Stützhülse 20 ist mit einer Mehrzahl von Einspritzlöchern 32
versehen, die im axial mittleren Bereich in radialer Richtung
eingebracht sind.
Die axial einander gegenüberliegenden Endbereiche der Stützhülse
20 sind radial nach innen gebogen und bilden ein Paar axialer
Rückhalteelemente in der Form eines Paares von Radialflanschen 22.
Diese Flansche 22 befinden sich axial außerhalb der jeweiligen
axialen Enden des großen Durchmesserbereiches 14 der Innenhülse
10, so daß die innere Oberfläche 26 eines jeden Flansches 22
dem entsprechenden äußeren Abschnitt 18 der äußeren Oberfläche
des großen Durchmesserbereiches 14 gegenüberliegt, mit einem
geeigneten Axialabstand hierzwischen.
Zwischen der äußeren Umfangsfläche 16, 18 des großen Durchmesserbereiches
14 der Innenhülse 10 und der inneren Umfangsfläche 24
und den inneren Oberflächen 26 der Stützhülse 20, d. h.,
zwischen den radial und axial einander gegenüberliegenden Oberflächen
der Innenhülse 10 und der Stützhülse 20 befindet sich
eine Gleitschicht 28, die aus einem geeigneten Harzmaterial hergestellt
ist. Die Gleitschicht 28 besitzt einander axial gegenüberliegende
Endbereiche, die axial nach außen um eine entsprechende
Länge vorragen von dem entsprechenden Axialende des großen Durchmesserbereiches
14. Die Gleitschicht 28 ist aus einem faserverstärkten
Harz hergestellt, wobei es sich grundsätzlich um ein
thermoplastisches Harz oder ein in Wärme aushärtendes Harz
handeln kann, wie etwa Nylon, Acetal oder Phenol, das mit geeigneten
verstärkenden Fasern vermischt ist, wie etwa Glasfasern,
Kohlefasern oder aromatischen Polyamid-(Kevlar)-Fasern.
Die Gleitschicht 28 ist an ihrer äußeren Umfangsoberfläche
mit der inneren Umfangsoberfläche 24 der Stützhülse 20
verbunden. Die axial einander gegenüberliegenden Endflächen
der Gleitschicht 28 werden in Kontakt mit den inneren Oberflächen
26 der Radialflansche 22 der Stützhülse 20 gehalten,
so daß die Gleitschicht 28 axial gehalten oder ergriffen ist
durch und zwischen diesen Radialflanschen 22. Somit ist die
Gleitschicht 28 fest an der Stützhülse 20 gehalten oder befestigt.
Auf der anderen Seite besitzt die innere Umfangsfläche
der Gleitschicht 28 einen radialen Abstand von der
äußeren Umfangsfläche 16, 18 des großen Durchmesserbereiches
14 der Innenhülse 10 mit einem bemerkenswert kleinen Zwischenraum
hierzwischen. Somit wird der große Durchmesserbereich 14
der Innenhülse 10 durch die Gleitschicht 28 in einer solchen
Weise abgestützt, daß der Bereich 14 freigleitend drehbar
ist um die Achse in bezug auf die Gleitschicht 28.
Die Gleitschicht 28 ist mit einer zylindrischen Folie 30
versehen, die an ihrer inneren Umfangsfläche befestigt ist
und den gesamten Bereich dieser Oberfläche abdeckt. Bei der
Folie 30 handelt es sich um ein Gewebe aus einem Garn mit
einem Titer von 100 bis 10 000 Denier und sie ist aus Polytetrafluoräthylen
(PTFE) oder einem anderen Material mit einem
niedrigen Reibungskoeffizienten hergestellt. Die Folie 30
liegt beispielsweise in Form eines glatten Gewebes, eines
Twill-Gewebes oder eines Satin-Gewebes vor, wobei die erhaltene
Folie 30 acht bis 80 Ketten und Schüsse pro cm (20 bis
200 pro Zoll) umfaßt. Um eine erhöhte Bindefestigkeit zwischen
der Folie 30 und der Gleitschicht 28 sicherzustellen, ist
die Folie 30 vorzugsweise mit einem geeigneten ausgewählten
Harz imprägniert, wie etwa einem Expoxy-Harz, einem
Urethan-Harz, einem Phenol-Harz oder einem Acryl-Harz. Um
weiterhin die Bindung an der Gleitschicht 28 zu verbessern,
kann die Folie 30 hergestellt sein durch die Verwebung
eines Baumwollgarnes in einen äußeren peripheren Bereich einer
Folie hinein, die aus dem reibarmen Material, wie oben ausgeführt,
hergestellt ist, worauf man dann die erhaltene Folie
mit einem geeigneten Harz imprägniert.
Die Gleitschicht 28 wird aus dem oben erläuterten faserverstärkten
Harzmaterial durch Spritzguß hergestellt, wie
dies in den Fig. 2 und 3 erläutert ist. Zunächst wird die
Innenhülse 10 innerhalb des Hohlraumes einer Form 34 angeordnet,
zur Ausbildung der Gleitschicht 28, worauf die Folie
30 und die Stützhülse 20 auf die oder um die innere Hülse
10 herum angeordnet werden, innerhalb der Form 34, gemäß der
Darstellung in Fig. 2. Hieraus ergibt sich, daß ein Ringraum
36 ausgebildet wird zwischen der Innenhülse 10 und der Stützhülse
20 innerhalb der Form. Die Innenfläche der Stützhülse
20 kann, falls erforderlich, einer geeigneten Bindungsbehandlung
unterworfen werden.
In dem vorbeschriebenen Zustand wird ein geeignetes faserverstärktes
Harzmaterial 38, aus welchem die Gleitschicht 28 werden
soll, durch Gießkanäle 40 in die Form 34 eingebracht und in
den Ringraum 36 durch die Injektionslöcher 32, die in der Stützhülse
20 ausgebildet sind, eingespritzt, so daß der Ringraum
36 mit dem Harzmaterial 38 gefüllt wird, zur Bildung der Gleitschicht
28. Nach der Beendigung des Spritzgusses ist die Folie
30 integral mit der inneren Oberfläche der Gleitschicht 28
verbunden.
Wenn das Harzmaterial in die Gleitschicht 28 innerhalb der Form 34
eingegossen wird, wird die Gleitschicht 28 mit ihrer äußeren Umfangsoberfläche
mit der Stützhülse 20 verbunden während des
Anfüllens der Injektionslöcher 32, die in der Stützhülse 20
ausgebildet sind, wodurch die Gleitschicht 28 integral mit der
Stützhülse 20 verbunden wird, nach der Beendigung der Ausbildung
der Schicht 28. Wenn die äußere Oberfläche der Gleitschicht 28
an der Stützhülse 20 anhaftet, steht ein beachtenswert kleines
Ausmaß an Spiel zur Verfügung zwischen der Innenoberfläche
der Gleitschicht 28 und den äußeren Oberflächen 16, 18 des
Bereiches 14 mit großem Durchmesser der Innenhülse 10, basierend
auf der Schrumpfung des Harzmaterials nach dem Einspritzvorgang.
Dementsprechend ist die innere Oberfläche der
Gleitschicht 28, mit welcher die Folie 30 verbunden ist,
gekrümmt und folgt der äußeren Oberfläche 16, 18 des großen
Durchmesserbereiches 14 der Innenhülse 10.
Anschließend wird die so gebildete Gleitschicht 28, die Innenhülse
10 und die Stützhülse 20 aus der Form 34 herausgenommen, und die
axial einander gegenüberliegenden Endbereiche der Stützhülse
20 werden gebogen, so daß sie danach die Radialflansche 22 bilden,
die an den einander gegenüberliegenden axialen Endflächen der
Gleitschicht 28 anliegen. Somit wird die Gleitschicht 28 in axialer
Richtung an ihrem Platz gehalten mit Hilfe der Flansche 22 der
Stützhülse 20.
Auf der äußeren Umfangsoberfläche der Stützhülse 20, die
entsprechend der obigen Beschreibung, die Gleitschicht 28 abstützt,
ist ein relativ dickwandiger, im wesentlichen zylindrischer,
elastischer Körper 42 aus Gummimaterial ausgebildet, wie dies
in Fig. 1 dargestellt ist, wobei der elastische Körper 42
an der äußeren Oberfläche der Stützhülse 20 über eine Vulkanisation
gehalten ist. Der elastische Körper 42 ist in seinem
radialen Zwischenbereich mit einem zylindrischen Metallverstärkungselement
44 versehen. Dieses Verstärkungselement 44
ist durch Vulkanisation mit dem elastischen Körper 42 verbunden,
so daß das Verstärkungselement 44 sich in einer koaxialen Anordnung
zum elastischen Körper 42 befindet und sich in axiale
Richtung über den Körper 42 hin erstreckt. In Anwesenheit des
Verstärkungselements 44 zeigt der elastische Körper 42 vergleichsweise
harte Federcharakteristika, in bezug auf eine
aufgebrachte Last in Radialrichtung, senkrecht zur Achse des
Lagers.
Die Innenhülse 10 und die Stützhülse 20 werden derart
montiert, daß die Innenhülse 10 relativ zur Stützhülse
20 zu gleiten vermag, über die dazwischenliegende Gleitschicht
28. Zwischen den entsprechenden axialen Endbereichen
der Innenhülse 10 und der Stützhülse 20 sind ringförmige
Gummidichtelemente 50 vorgesehen, von denen jedes einen
Rückhaltering 46 bzw. ein Halteelement 48 an den radial
inneren bzw. äußeren Enden trägt, gemäß der Darstellung
in Fig. 4. Der radial innere Endbereich der Gummidichtelemente
50 paßt auf die äußere Oberfläche des entsprechenden
kleinen Durchmesserbereiches 12 der Innenhülse 10 und
wird dort mit Hilfe des Halterings 46 gehalten, während der
äußere Endbereich des Gummidichtelementes 50 auf der äußeren
Oberfläche des entsprechenden axialen Endbereiches der Stützhülse
20 mit Hilfe des Rückhalteelements 48 gehalten ist.
Somit bildet das Gummidichtelement 50 eine Dichtung zwischen
den entsprechenden axialen Endbereichen der Innenhülse 10
und der Stützhülse 20, so daß damit die Gleitschicht 28 und
die Folie 30 sowie die äußeren Oberflächen 16, 18 der
Innenhülse 10 von dem äußeren Raum des Lagers abgedichtet
sind.
Das Lager mit dem oben beschriebenen Aufbau vermag flexibel
zwei (nicht dargestellte) Elemente miteinander verbinden, von
denen eines beispielsweise eine sich drehende Welle ist,
während das andere ein Lenker sein kann, der eine Montageöffnung
an seinem Ende trägt. Das Lager wird in einer solchen
Weise installiert, daß die sich drehende Welle durch die innere
Bohrung 52 der Innenhülse 10 greift, während der elastische
Körper 42 in die Montageöffnung des Lenkers eingebracht wird.
Somit werden die Welle und der Lenker durch das hierzwischen
angeordnete Lager flexibel miteinander verbunden, so daß der
Lenker um die Welle schwenkbar ist und der Lenker zu schwingen
vermag, in bezug auf die Achse der Welle in radialer Richtung.
Bei dem derart ausgebildeten Drehgleitlager wird der große Durchmesserbereich
14 der Innenhülse 10 gehalten oder gestützt von
der Gleitschicht 28 in der Weise, daß die äußere Oberfläche des
großen Durchmesserbereiches 14 in Kontakt gehalten wird mit
der Folie 30, die integral mit der Innenoberfläche der
Gleitschicht 28 verbunden ist. Dementsprechend kann die Gleitschicht
28 aus einem faserverstärkten Harz hergestellt werden, das
ein relativ geringes Ausmaß an Gleitfähigkeit besitzt, da die
Folie 30, die an der Schicht 28 befestigt ist, eine hinreichende
Gleitfähigkeit der Gleitschicht 28 in bezug auf den
großen Durchmesserbereich 14 um die Achse des Lagers sicherstellt.
Die Gleitschicht 28, die aus dem faserverstärkten Harz hergestellt
ist, stellt eine hinreichende Festigkeit gegenüber der
aufgebrachten Belastung zur Verfügung.
Darüber hinaus wird bei dem Drehgleitlager die Gleitschicht 28 hergestellt,
indem man den entsprechenden Raum innerhalb des Lagers
(d. h., den Ringraum 36 in der Form 34) mit einem geeigneten
Harzmaterial derart ausfüllt, daß die Gleitschicht 28 mit der Stützhülse
20 verbunden wird während der Ausbildung der Gleitschicht 28. Dementsprechend
ist das Drehgleitlager hinsichtlich seines Aufbaus
in einem starken Maße vereinfacht und kann mit wesentlich
verbessertem Wirkungsgrad hergestellt werden, verglichen mit
dem herkömmlichen Gegenstück.
Da die Gleitschicht 28 hergestellt wird durch das direkte Einspritzen
des Harzmaterials in den Ringraum 36, der durch die
Stützhülse 20 und den großen Durchmesserbereich 14 der Innenhülse
10 definiert wird, läßt sich ein Dimensionsirrtum oder eine
Veränderung der dimensionalen Genauigkeit der Stützhülse 20
und des großen Durchmesserbereichs 14 absorbieren bzw. wird
durch die so gebildete Gleitschicht 28 ausgeglichen. Dementsprechend
wird ein gleichmäßiges und geeignet kleines Spiel zur Verfügung
gestellt zwischen der Innenfläche der Gleitschicht 28
und der äußeren Oberfläche des großen Durchmesserbereichs
14, basierend auf der Schrumpfung der Harzmaterialfüllung
in dem Ringraum 36. Somit ist das Lager mit einem hochgenauen
Gleitmechanismus versehen, der aus der Gleitschicht 28, der Stützhülse
20 und der Innenhülse 10 besteht, der frei ist von radialen
Rüttelbewegungen der Stützhülse 20 und der Gleitschicht
28 relativ zur Innenhülse 10.
Die Gleitschicht 28 wird an ihren axial einander gegenüberliegenden
Enden durch die Radialflansche 22 gehalten, die als integraler Bestandteil
der Stützhülse 20 ausgebildet sind, wobei das Lager
der aufgebrachten Belastung einen hinreichend großen Widerstand
entgegenzusetzen vermag, wie auch einer Kraft, die in
Axialrichtung einwirkt.
Einige der Drehleitlager gemäß dieser Ausführungsform und ein
Vergleichsbeispiel eines herkömmlichen Lagers, wie es in der
vorerwähnten Veröffentlichung Nr. 60-3335 beschrieben ist,
wurden durch die Erfinder getestet hinsichtlich (1) der Beständigkeit
gegenüber einer aufgebrachten Belastung in Radialrichtung
des Lagers, wobei die Beständigkeit ausgedrückt wird
als zulässige maximale Flächenpressung, (2) der radialen Verschiebung
des Lagers und (3) dem Gleitwiderstand der Innenhülse
10 und der Gleitschicht 28, wobei der Widerstand ausgedrückt wird
als Drehmoment, das erforderlich ist für die Rotation der beiden
Elemente relativ zueinander. Der Test (1) zeigte, daß das
herkömmliche Lager eine zulässige maximale Flächenpressung von
200 kg/cm² oder weniger besaß, während alle Lager der obigen
Ausführungsform eine Pressung von 200 kg/cm² oder mehr aufwiesen.
Der Test (2) zeigte an, daß das Ausmaß der Radialverschiebung
des herkömmlichen Lagers in einem Bereich zwischen
0,2 mm und 0,3 mm lag, während alle Lager der vorliegenden
Ausführungsform bei nicht mehr als 0,05 mm lagen. Der Test (3)
zeigte an, daß das Gleitdrehmoment des herkömmlichen Lagers in
einem Bereich von 3 bis 30 kg · cm lag, während dasjenige des
vorliegenden Lagers im Bereich von 3 bis 10 kg · cm lag.
Aus diesen Ergebnissen folgt, daß das Drehgleitlager gemäß
dieser Ausführungsform wesentlich höhere Qualitäten besaß
als das herkömmliche Gegenstück, im Hinblick auf Dauerhaftigkeit,
dimensionale Genauigkeit und Gleitfähigkeit.
Bei dem Drehgleitlager gemäß der beschriebenen Ausführungsform
schließt die Gleitfläche des größeren Durchmesserbereichs 14
der Innenhülse 10 die axial äußeren Abschnitte 18 ein, die den
axial gegenüberliegenden Endbereichen der inneren Oberfläche
der Gleitschicht 28 im wesentlichen in Axialrichtung gegenüberliegen.
Das bedeutet, daß diese axial äußeren Abschnitte 18
abgerundet sind, so daß die Außendurchmesser der Abschnitte 18
allmählich abnehmen, in Richtung auf die axial einander gegenüberliegenden
Enden, um damit eine rapide Änderung in der Wandstärke
der Gleitschicht 28 zu vermeiden. Dementsprechend kann
ein konstantes Ringspiel gebildet werden zwischen den Gleitflächen
der inneren Hülse 10 und der Gleitschicht 28, basierend
auf der Schrumpfung des Harzmaterials der Gleitschicht 28, wodurch
eine merkliche Verbesserung der Gleitfähigkeit des
Lagers sichergestellt ist.
Obwohl die Erfindung nur zur Erläuterung anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, leuchtet
ein, daß die Erfindung nicht auf die Details der dargestellten
Ausführungsform beschränkt ist, sondern auch verschiedene Abänderungen
umfaßt.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Endbereiche
des Teils großen Durchmessers der Innenhülse jeweils gekrümmt
oder mit abgerundeten äußeren Oberflächen versehen, die mehr
oder weniger der Gleitschicht axial gegenüberliegen, so daß der
Außendurchmesser der großen Durchmesserbereiche abnimmt in
Richtung auf die axial einander gegenüberliegenden Enden. Das
Profil der axial einander gegenüberliegenden Endbereiche
des großen Durchmesserbereiches ist jedoch nicht auf
eine solche gekrümmte Ausgestaltung beschränkt, sondern
kann in einer gewünschten Weise verändert werden. So kann
beispielsweise jeder axiale Endbereich der äußeren Oberfläche
des großen Durchmesserbereichs die Form einer Endfläche
aufweisen, die senkrecht auf der Achse des Lagers
steht, oder abgeschrägt oder in einer anderen Weise geneigt
sein.
Während die Gleitschicht durch die Stützhülse in einer solchen
Weise gehalten ist, daß die äußere Oberfläche der Schicht mit
der inneren Oberfläche der Stützhülse bei der erläuterten
Ausführungsform in Verbindung steht, kann die Gleitschicht auch
in einer anderen Weise durch die Stützhülse gehalten werden.
So kann beispielsweise die innere Oberfläche der Stützhülse
mit Vorsprüngen oder Ausnehmungen versehen sein zum Eingriff
mit entsprechenden Ausnehmungen und Vorsprüngen, die in oder
an der äußeren Oberfläche der Gleitschicht ausgebildet sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird das Harzmaterial für
die Gleitschicht in den Ringraum 36 durch die Einspritzlöcher 22
injiziert, die in der Stützhülse 20 ausgebildet sind. Das Harzmaterial
kann jedoch auch durch eine oder mehrere ringförmige
Öffnungen eingespritzt werden, die zwischen den entsprechenden
axialen Endbereichen der Stützhülse 20 und der Innenhülse 10
ausgebildet sind.
Während die Radialflansche 22 der Stützhülse als ein Paar axialer
Rückhalteelemente dienen, die an den axialen Endbereichen der
Stützhülse 20 bei der erläuterten Ausführungsform vorgesehen
sind, können die axialen Rückhalteelemente auch die Form eines
Paares von ringförmigen Halteringen 56 einnehmen, die im
Preßsitz in entsprechend axial einander gegenüberliegenden
Endbereichen einer zylindrischen Stützhülse 54 gehalten sind,
gemäß der Darstellung in Fig. 5.
Zusammenfassend umfaßt das Drehgleitlager eine Innenhülse 10
mit einem axialen Zwischenbereich großen Durchmessers 14,
eine Stützhülse 20, die radial außerhalb der Innenhülse angeordnet
ist und einen radialen Abstand von dem Bereich
großen Durchmessers besitzt, sowie eine Gleitschicht 28, die
aus einem faserverstärkten Harzmaterial zwischen dem großen
Durchmesserbereich und der Stützhülse ausgebildet ist. Die
Gleitschicht ist mit ihrer äußeren Oberfläche an der Stützhülse
befestigt, während die innere Oberfläche, die der Außenfläche
des großen Durchmesserbereichs gegenüberliegt, ein vorbestimmtes
Spiel hierzwischen freiläßt, so daß die Gleitschicht
und die innere Hülse frei relativ zueinander um die Achse
des Lagers zu gleiten vermögen. Das Drehgleitlager umfaßt außerdem
eine zylindrische Folie 30, die mit der inneren
Fläche der Gleitschicht verbunden ist und aus einem fasrigen
Material mit niedrigem Reibkoeffizienten hergestellt ist,
sowie ein Paar axialer Rückhalteelemente 22, 56 zur axialen
Halterung der Gleitschicht an ihren axial einander gegenüberliegenden
Endflächen, während ein im wesentlichen zylindrischer
axialer Körper 42 radial außerhalb der Stützhülse vorgesehen
ist, wobei der elastische Körper an der äußeren Oberfläche
der Stützhülse befestigt ist.
Claims (11)
1. Elastisches Drehgleitlager, mit einer starren, zylindrischen
Innenhülse und einer darauf drehbar gelagerten
Außenhülse, wobei die Drehachse die gemeinsame Achse der
Innen- und der Außenhülse ist und wobei die Außenhülse von
radial innen nach radial außen aus einer eine Gleitfläche
bildenden Gleitschicht aus Kunststoff, einer fest auf dieser
Gleitschicht gehaltenen, insbesondere metallischen
Stützhülse und einer fest auf dieser Stützhülse gehaltenen
Schicht aus elastischem Material aufgebaut ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenhülse (10) in ihrem axialen Mittelbereich (14) mitt einem gegenüber ihren an diesen Mittelbereich (14) beidseitig axial anschließenden Endbereichen (12) größeren Durchmesser ausgebildet ist,
die Stützhülse (20) sich axial über den Mittelbereich (14) hinaus bis zu den Endbereichen (12) der Innenhülse (10) erstreckt und an ihren Enden mit nach innen gerichteten Radialflanschen (22, 56) versehen ist,
die Gleitschicht (28, 30) aus einer die Gleitfläche bildenden, den axialen Mittelbereich (14) und die axial beiderseits daran anschließenden Übergangsbereiche (18) an den Endbereichen (12) der Innenhülse (10) überdeckenden dünnen Folie (30) und einer in den Ringraum zwischen dieser Folie (30) und der Stützhülse (20) mit den Radialflanschen (22, 56) durch Spritzgießen eingebrachten, fest mit der Folie (30) und der Stützhülse (20) verbundenen weiteren Schicht (28) aus thermoplastischem oder wärmeaushärtbarem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist.
die Innenhülse (10) in ihrem axialen Mittelbereich (14) mitt einem gegenüber ihren an diesen Mittelbereich (14) beidseitig axial anschließenden Endbereichen (12) größeren Durchmesser ausgebildet ist,
die Stützhülse (20) sich axial über den Mittelbereich (14) hinaus bis zu den Endbereichen (12) der Innenhülse (10) erstreckt und an ihren Enden mit nach innen gerichteten Radialflanschen (22, 56) versehen ist,
die Gleitschicht (28, 30) aus einer die Gleitfläche bildenden, den axialen Mittelbereich (14) und die axial beiderseits daran anschließenden Übergangsbereiche (18) an den Endbereichen (12) der Innenhülse (10) überdeckenden dünnen Folie (30) und einer in den Ringraum zwischen dieser Folie (30) und der Stützhülse (20) mit den Radialflanschen (22, 56) durch Spritzgießen eingebrachten, fest mit der Folie (30) und der Stützhülse (20) verbundenen weiteren Schicht (28) aus thermoplastischem oder wärmeaushärtbarem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
an den Mittelbereich (14) der Innenhülse (10) anschließenden
Übergangsbereiche (18) zu den Endbereichen (12) eine
gekrümmte Oberfläche besitzen.
3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Radialflansche (22) einstückig mit der Stützhülse (20) ausgebildet
sind.
4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Radialflansche mit einem Paar von Rückhalteringen (56) gebildet
sind, die mit Preßsitz in der Stützhülse (20) gehalten
sind.
5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kunststoff der weiteren Schicht (28) Nylon, Acetal oder
Phenol ist.
6. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
verstärkten Fasern der weiteren Schicht (28) Glasfasern,
Kohlefasern oder aromatische Polyamid-Fasern sind.
7. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Folie (30) aus Polytetrafluoräthylen hergestellt ist.
8. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Folie (30) mit Epoxy-Harz, Urethan-Harz, Phenol-Harz oder
Acryl-Harz imprägniert ist.
9. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stützhülse (20) eine Mehrzahl von Löchern (32) zum Einspritzen
des Materials der weiteren Schicht (28) aufweist.
10. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schicht aus elastischem Material (42) in ihrem radialen
Mittelbereich ein starres, sich in Axialrichtung des Lagers
über die gesamte Länge dieser Schicht erstreckendes Verstärkungselement
(44) aufweist.
11. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Dichtelemente (46, 48, 50) zwischen den axialen Endbereichen
der Innenhülse (10) und den axialen Enden der
Stützhülse (20) vorgesehen sind, wobei jedes der Dichtelemente
ein radial inneres Halteelement (46) umfaßt, das
auf der äußeren Oberfläche des axialen Endbereichs (12) der
Innenhülse (10) angeordnet ist sowie ein radial äußeres
Halteelement (48), das auf der radial äußeren Oberfläche
des axialen Endbereichs der Stützhülse (20) gehalten ist.
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