DE102008005372A1

DE102008005372A1 - Zweiteilige Lagerbuchse, insbesondere zur Verwendung in einer Zentriervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer solchen Lagerbuchse

Info

Publication number: DE102008005372A1
Application number: DE200810005372
Authority: DE
Inventors: Andreas Hermann; Achim Rothe; Steffen Jerye
Original assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zweiteilige Lagerbuchse (10), insbesondere zur Verwendung in einer Zentriervorrichtung zum gegenseitigen Zentrieren zweier Wellenenden, mit einer Innenbuchse (12) zum Aufnehmen eines zylinderförmigen Wellenendes und einer Außenbuchse (14), in der die Innenbuchse (12) relativbeweglich zur Außenbuchse (14) aufnehmbar ist, wobei die Lagerbuchse (10) in einem Kontaktbereich von Innenbuchse (12) und Außenbuchse (14) wenigstens eine Teiloberfläche (18) aufweist, die geeignet ist, eine in dem Kontaktbereich auftretende Reibung zwischen Innenbuchse (12) und Außenbuchse (14) zu verringern. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lagerbuchse.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweiteilige Lagerbuchse, insbesondere zur Verwendung in einer Zentriervorrichtung, die zwei Wellenenden gegenseitig zentriert, wobei diese zur Übertragung von Drehmomenten gegeneinander begrenzt axial verschiebbar, verdrehbar und beugbar miteinander verbunden sind. Hierzu weist die zweiteilige Lagerbuchse eine Innenbuchse zum Aufnehmen eines zylinderförmigen Wellenendes auf, beispielsweise in Form eines Zapfens, sowie eine Außenbuchse, in der die Innenbuchse relativ beweglich zur Außenbuchse aufnehmbar ist. Die Außenbuchse kann weiterhin in einem Hohlraum des zweiten Wellenendes aufgenommen werden.
Derartige zweiteilige Lagerbuchsen und Zentriervorrichtungen mit einer solchen Lagerbuchse können insbesondere im Antriebstrang von Kraftfahrzeugen vorgesehen sein. Dabei sind sie mit sich drehenden und kraftübertragenden Teilen, wie beispielsweise mit einer Gelenkscheibe gekoppelt, welche die Übertragung von Drehmomenten über die verbundenen Wellen ermöglicht.
Die Zentriervorrichtung dient dabei der Zentrierung der verbundenen Wellenenden. Um überdies Torsionsschwingungen wie auch Stöße in Wellenrichtung dämpfen zu können, sind derartige Lagerbuchsen meist aus elastischem Material, wie elastischen Kunststoffen, hergestellt. Daraus ergibt sich jedoch im Betrieb der Lagerbuchse ein erheblicher Nachteil, da insbesondere elastische Kunststoffe hohe Reibungsbeiwerte aufweisen. Sind sowohl die Innenbuchse als auch die Außenbuchse aus einem derartigen Material mit einem hohen Reibungsbeiwert hergestellt, so kommt es zu einem hohen Reibverschleiß im Bereich der Kontaktstellen dieser beiden Bauteile.
Es ist demgegenüber eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zweiteilige Lagerbuchse der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die bei einfachem Aufbau einen gegenüber dem Stand der Technik verringerten Reibungsverschleiß an den Kontaktflächen der Innen- und Außenbuchse aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Lagerbuchse der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei der vorgesehen ist, dass die Lagerbuchse in einem Kontaktbereich von Innen buchse und Außenbuchse wenigstens eine Teiloberfläche aufweist, die geeignet ist, eine in dem Kontaktbereich auftretende Reibung zwischen Innenbuchse und Außenbuchse zu verringern. Auf diese Weise wird im Bereich der Teiloberfläche die Reibung und somit der entsprechende Verschleiß von Innenbuchse und Außenbuchse reduziert. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Innenbuchse und die Außenbuchse aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt sind. Gerade bei solchen Materialien sind die Reibungskennwerte besonders hoch, d. h. die Reibung und damit der Reibungsverschleiß sind besonders ausgeprägt. Ein elastisch verformbares Material der Innenbuchse und der Außenbuchse stellt jedoch zugleich sicher, dass beispielsweise auftretende Torsionsschwingungen oder dergleichen besser gedämpft werden können und – bei Verwendung in einer Zentriervorrichtung – nicht von einem Wellenende auf das andere Wellenende übertragen werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Teiloberfläche an der Innenbuchse oder/und der Außenbuchse angebracht ist. Dabei kann die Teiloberfläche eine Metallisierung an einer Oberfläche der Innenbuchse oder/und der Außenbuchse umfassen. Alternativ ist möglich, dass ein weiteres Element, wie beispielsweise eine Zwischenbuchse die Teiloberfläche aufweist, die geeignet ist, eine in dem Kontaktbereich auftretende Reibung zwischen Innenbuchse und Außenbuchse zu verringern.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Metallisierung in Form eines Galvanisierungsprozesses mit einem flüssigen Metallbad erfolgt. Dabei kann das Metallbad ferner flüssige Bronze umfassen. Dies ist insbesondere von Vorteil, da Bronze aufgrund ihrer Legierungshauptanteile Kupfer und Zinn einerseits besonders gute reibungsvermindernde Eigenschaften aufweist und andererseits eine gegenüber anderen Metalllegierungen verbesserte Elastizität aufweist. So ist es möglich, die Elastizität der Innen- und Außenbuchse weitestgehend zu erhalten und zugleich einen verringerten Reibungsverschleiß zwischen ihnen bereitzustellen.
Der Galvanisierungsprozess stellt eine besonders einfache und bewährte Methode dar, auf einem Bauteil eine dünne Metallschicht zu applizieren. Alternative Verfahren sind jedoch ebenso denkbar, wie beispielsweise Direktmetallisierungsverfahren unter Vakuum oder definierter Gasatmosphäre, insbesondere ein PVD-Verfahren (PVD = physical vapour deposition) bzw. ein CVD-Verfahren (CVD = chemical vapour deposition). Hierbei werden die Beschichtungsmaterialien in die Gasphase überführt und auf die zu beschichtenden Bauteile „aufgedampft" bzw. „aufgestäubt".
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Zentriervorrichtung zum gegenseitigen Zentrieren zweier Wellenenden, die eine Lagerbuchse nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen umfasst.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer zweiteiligen Lagerbuchse, das sich durch die nachfolgenden Schritte auszeichnet: Herstellen einer Kunststoff-Innenbuchse, Metallisieren der Oberfläche der Innenbuchse durch Galvanisieren, und Umspritzen der metallisierten Innenbuchse mit Kunststoff zur Erzeugung einer Kunststoff-Außenbuchse um die Innenbuchse.
Dabei kann die Innenbuchse in aus dem Stand der Technik bekannter Weise aus Kunststoff hergestellt werden. Diese wird dann durch einen Galvanisierungsprozess an ihrer Oberfläche mit einer dünnen Metallschicht überzogen. Andere Verfahren zur Aufbringung einer dünnen Metallschicht an der Oberfläche der Innenbuchse sind jedoch, wie vorstehend ausgeführt, ebenfalls denkbar, wie beispielsweise Flammspritzen, Lackieren oder Bedampfen der Innenbuchse mit einem gasförmigen Beschichtungsmaterial. Es ist dabei möglich, dass die Innenbuchse an ihrer gesamten Oberfläche mit einer Metallschicht überzogen wird oder alternativ dass nur in dem Bereich der benötigten Teiloberfläche eine entsprechende Metallschicht auf die Innenbuchse aufgebracht wird. Zuletzt wird die mit einer metallischen Oberfläche versehene Innenbuchse mit Kunststoff umspritzt, um eine entsprechende Kunststoff-Außenbuchse um die Innenbuchse herum zu erzeugen.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:
1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen zweiteiligen Lagerbuchse mit teilgeschnittener Außenbuchse, und
2 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen zweiteiligen Lagerbuchse entlang der Linie II-II in 1.
In 1 ist eine erfindungsgemäße zweiteilige Lagerbuchse dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die Lagerbuchse 10 umfasst eine Innenbuchse 12, die zur Aufnahme eines zylinderförmigen Wellenendes ausgebildet ist, sowie eine Außenbuchse 14. Die Innenbuchse 12 und die Außenbuchse 14 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei die Innenbuchse 12 mit ihrer Außenumfangsfläche 16 in der Außenbuchse 14 aufgenommen ist.
Auf der Außenumfangsfläche 16 der Innenbuchse 12 ist zudem eine metallische Teiloberfläche 18 aufgebracht. Hierbei kann, wie bei der gezeigten Ausführungsform, die metallische Teiloberfläche 18 auf den Kontaktbereich von Innenbuchse 12 und Außenbuchse 14 beschränkt sein. Alternativ kann die Innenbuchse 12 an ihrer gesamten Oberfläche von einer dünnen Metallschicht überzogen sein. Diese Metallschicht ist im Regelfall nur wenige um dick ausgebildet und kann beispielsweise aus Bronze bestehen. Alternativ sind andere Metalle und Metalllegierungen zur Ummantelung der Innenbuchse 12 mit einer Metallschicht denkbar.
Die Metallschicht 18 kann, wie bereits vorstehend ausgeführt, auf unterschiedliche Weise auf die Innenbuchse aufgetragen werden, so ist es beispielsweise möglich, mittels Galvanisierens die metallische Teiloberfläche 18 an der Innenbuchse 12 auszubilden. Alternativ können jedoch auch andere Verfahren zur Anwendung kommen, wie beispielsweise die Beschichtung unter Vakuum oder definierter Gasatmosphäre als physikalisches Abscheideverfahren (PVD) wie auch als chemisches Abscheideverfahren (CVD).
Wie 2 zeigt, ist die Außenumfangsfläche 16 der Innenbuchse 12 kalottenförmig ausgebildet und in die kalottenförmigen Innenoberfläche der Außenbuchse 14 aufgenommen. Dieses ist nur eine mögliche Ausführungsform der Geometrie der Innen- und Außenbuchse 12, 14. Alternativ können diese beispielsweise auch eine zylindrische Außenumfangsfläche 16 und eine korrespondierende Innenoberfläche haben. Bei der gezeigten Ausführungsform der 1 und 2 ermöglicht die kalottenförmige Ausbildung eine kugelgelenkartige Relativbewegung der Innenbuchse 12 gegenüber der Außenbuchse 14. Auf diese Weise können Ungleichförmigkeiten der Laufbewegung eines in der Innenbuchse 12 aufgenommenen Wellenendes (nicht dargestellt) ausgeglichen werden, ohne diese an die Außenbuchse 14 und ein gegebenenfalls damit verbundenes Bauteil bzw. Wellenende abzugeben.
Die in den 1 und 2 gezeigten Vorsprünge 20, die an der Außenumfangsfläche 16 der Innenbuchse 12 ausgebildet sind, stellen wiederum nur ein mögliches Beispiel für eine spezielle Geometrie einer Innenbuchse 12 dar. Andere Geometrien und vielfältige Ausgestaltungen der Innen- und Außenbuchse 12, 14 sind jedoch ebenfalls denkbar.
Bei der gezeigten Ausführungsform dienen die Vorsprünge 20 einer Montageerleichterung. Um die Bewegungsmöglichkeiten der Innenbuchse 12 gegenüber der den Vorsprung 20 aufnehmenden Außenbuchse 14 im Betrieb nicht einzuschränken, weist jeder Vorsprung 20 einen schwalbenschwanzartigen Querschnitt auf. Dabei erfolgt die Anbindung an die Innenbuchse 12 über einen schmalen Steg 22, der bei geringer Belastung der Lagerbuchse 10 bricht, so dass bei der weiteren Nutzung der Lagerbuchse 10 keinerlei Einschränkung der Relativbewegung zwischen Innenbuchse 12 und Außenbuchse 14 durch die Vorsprünge 20 mehr vorliegt. Andere Ausführungsvarianten eines Vorsprungs sind jedoch ebenfalls denkbar, beispielsweise ein dreieckförmiger Querschnitt, ein halbrunder Querschnitt oder dergleichen. Zudem versteht es sich, dass die Anzahl der vorhandenen Vorsprünge variiert werden kann. So können nur ein oder zwei, mehr als drei Vorsprünge sowie kein einziger Vorsprung an der Außenumfangsfläche 16 der Innenbuchse 12 vorgesehen sein.
Die Innenbuchse 12 wird in einem ersten Verfahrensschritt beispielsweise aus Kunststoff hergestellt. Hierbei wird insbesondere ein elastischer Kunststoff verwendet, wie beispielsweise PA 6.6 Frianyl A63 TF 20. Der Einsatz alternativer Materialien ist jedoch ebenfalls denkbar.
In einem zweiten Schritt wird die Innenbuchse 12 wenigstens teilweise mit einer metallischen Teiloberfläche 18 versehen. Diese Teiloberfläche 18 befindet sich in dem Kontaktbereich von Innenbuchse 12 mit einer später damit verbundenen Außenbuchse 14. Es ist ebenso denkbar die gesamte Innenbuchse 12 beispielsweise im Rahmen eines Galvanisierungsprozesses mit einer dünnen Metallschicht zu überziehen. Alternative Beschichtungsverfahren zur Metallisierung der Oberfläche der Innenbuchse 12 wären ebenfalls denkbar. Vorzugsweise besteht diese Metallschicht aus Bronze, der Einsatz alternativer Materialien ist jedoch ebenso denkbar, sofern sie die Reibung zwischen Innenbuchse 12 und Außenbuchse 14 herabsetzen können. Hierfür kommen beispielsweise auch Metallbeschichtungen aus Legierungen in Frage, die beispielsweise Nickelanteile, Kupferanteile und/oder auch Chromanteile und Zinnanteile aufweisen.
In einem letzten Verfahrensschritt wird die metallisierte Innenbuchse 12 mit einem Kunststoff umspritzt, um auf diese Weise eine die Innenbuchse 12 umgebende Außenbuchse 14 auszubilden. Die Außenbuchse 14 kann beispielsweise aus dem selben Material (beispielsweise PA 6.6 Frionyl A63 TF20) hergestellt sein wie die Innenbuchse 12. Aufgrund der im Kontaktbereich zwischen Innenbuchse 12 und Außenbuchse 14 befindlichen metallischen Teiloberfläche 18 ist die Reibung bei einer Relativbewegung der Innenbuchse 12 gegenüber der Außenbuchse 14 verringert.

Claims

Zweiteilige Lagerbuchse (10), insbesondere zur Verwendung in einer Zentriervorrichtung zum gegenseitigen Zentrieren zweier Wellenenden, mit: – einer Innenbuchse (12) zum Aufnehmen eines zylinderförmigen Wellenendes, und – einer Außenbuchse (14), in der die Innenbuchse (12) relativbeweglich zur Außenbuchse (14) aufnehmbar ist, wobei die Lagerbuchse (10) in einem Kontaktbereich von Innenbuchse (12) und Außenbuchse (14) wenigstens eine Teiloberfläche (18) aufweist, die geeignet ist, eine in dem Kontaktbereich auftretende Reibung zwischen Innenbuchse (12) und Außenbuchse (14) zu verringern.
Zweiteilige Lagerbuchse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (12) und die Außenbuchse (14) aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt sind.
Zweiteilige Lagerbuchse (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teiloberfläche (18) an der Innenbuchse (12) oder/und der Außenbuchse (14) angebracht ist.
Zweiteilige Lagerbuchse (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teiloberfläche (18) eine Metallisierung einer Oberfläche der Innenbuchse (12) oder/und der Außenbuchse (14) umfasst.
Zweiteilige Lagerbuchse (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung in Form eines Galvanisierungsprozess mit einem flüssigen Metallbad erfolgt.
Zweiteilige Lagerbuchse (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallbad flüssige Bronze umfasst.
Zentriervorrichtung zum gegenseitigen Zentrieren zweier Wellenenden, die eine Lagerbuchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer zweiteiligen Lagerbuchse, insbesondere nach eindem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte: – Herstellen einer Kunststoff-Innenbuchse (12); – Metallisieren der Oberfläche der Innenbuchse (12) durch Galvanisieren; – Umspritzen der metallisierten Innenbuchse (12) mit Kunststoff zur Erzeugung einer Kunststoff-Außenbuchse (14) um die Innenbuchse (12).