DE10303981A1

DE10303981A1 - Gleitlageranordnung

Info

Publication number: DE10303981A1
Application number: DE10303981A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Langhans
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-02-01
Filing date: 2003-02-01
Publication date: 2004-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gleitlageranordnung mit zumindest einer Lagerbuchse (5), einer ersten Gleitfläche (4), welche zumindest bereichsweise die Lagerbuchse (5) umgibt und einer zweiten Gleitfläche (6), welche zumindest bereichsweise die erste Gleitfläche (4) umgibt. Ein ringförmiges Elastomerelement (3) umgibt die zweite Gleitfläche (6). Die erste und zweite Gleitfläche (4, 6) sind durch das Elastomerelement (3) gegeneinander vorspannbar, so dass diese sich im montierten Zustand nicht voneinander lösen kölnnen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitlageranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zwischen Achsen und Karosserie werden üblicherweise Gummibuchsen als Verbindungselemente und Lager eingesetzt, um Fahrwerkgeräusche und Schwingungen eines Fahrzeugs zu dämpfen, sowie die bei Feder- und Lenkbewegungen auftretenden Bewegungen der Achslenker zu ermöglichen.
Ein Nachteil derartiger Lager ist deren Torsionssteifigkeit, die bei Federbewegungen eine zusätzliche Federrate erzeugt, ohne dass diese Lager zum Tragen des Fahrzeugs beitragen wie dies bei einer Fahrzeugfeder der Fall wäre. Dies führt entweder zu einer deutlichen Verhärtung der Fahrzeugfederung oder zu einer erheblichen Vergrößerung der Federelemente, wenn man diese zur Kompensation der Verhärtung entsprechend weicher auslegen würde. Daraus resultieren erhöhte Bauraumanforderungen in Bereichen, bei denen das sogenannte Packaging kritisch ist, wie etwa bei einer Motorhaubenhöhe, Längsträgereinschnürungen, Längsträgerkröpfungen etc.
Außerdem wird die Federrate von Gummilagern bei kleinen hochfrequenten Schwingungen erheblich größer, was sich beim Abtasten von kleinen Bodenunebenheiten negativ auf den Fahrkomfort auswirkt. Es ist bekannt, Gummigleitlager zu verwenden, um diese Probleme zu verringern. Bei derartigen Gleitlagern wird eine Gummibuchse mit einer zylindrischen Gleitbahn kombiniert, um die Gummibuchse von einer Drehbewegung zu entkoppeln. Ein solches Lager ist aus der Offenlegungsschrift DE 37 22 997 A1 bekannt.
Nachteilig ist hier allerdings, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen und Verschleiß solche Gleitlager zum Klappern neigen, was als störend empfunden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitlageranordnung zu schaffen, welche dieses Problem vermeidet.

Die Aufgabe wird mit einer Gleitlageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch eine definierte Vorspannung einer Gleitfläche des Gleitlagers wird ein Klappern verhindert. Insgesamt ergibt sich ein klapperfreies, prozesssicher zu fertigendes und zu montierendes Gleitlager, insbesondere ein Fahrwerklager, bei den im wesentlichen eine unerwünschte Torsionssteifigkeit vermieden wird. Weiterhin entstehen Packagingvorteile für Federelemente, da die Anordnung klein baut und die Federungseigenschaften werden verbessert.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen. Die Erfindung ist anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Dabei zeigen:
1 schematisch einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Gleitlageranordnung vor der Montage,
2 schematisch einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Gleitlageranordnung nach der Montage in einem Lenker und
3 schematisch einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Gleitlageranordnung nach der Montage in einem Dreieckslenker mit 2 Lageraugen.
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleitlageranordnung dargestellt. Die Gleitlageranordnung 10 ist im Längsschnitt entlang einer axialen Richtung S dargestellt. Die Anordnung und deren Elemente sind rotationssymmetrisch zur Richtung S. Der Übersichtlichkeit wegen sind die beidseits der Richtung S auftretenden Elemente nur einmal mit Bezugszeichen versehen. Die Gleitlageranordnung 10 weist eine Lagerbuchse 5 auf, die von einer ersten Gleitfläche 4 umgeben ist. Die erste Gleitfläche 4 ist wiederum von einer zweiten Gleitfläche 6, entsprechend einer bevorzugten Gleithülse, umgeben. Die zweite Gleitfläche 6 und eine Außenhülse 2 schließen ein ringförmiges Elastomerelement 3, vorzugsweise ein Gummielement, ein.
Eine Seitenflanke 8 des Elastomerelements 3 bildet einen Abschluss A mit dem inneren Rand des Elastomerelements 3. Im Abschluss A endet auch die zweite Gleitfläche 6. Die Seitenflanke 8 bildet einen zweiten Abschluss B mit dem äußeren Rand des Elastomerelements 3, an dem auch die Außenhülse 2 endet. Auf der entgegengesetzten Seite des Elastomerelements 3 kann die der Flanke 8 gegenüberliegende Flanke 13 ebenso den Abschluss der zweiten Gleitfläche 6 im Abschluss C und der Außenhülse 2 im Abschluss D bilden.
Das Elastomerelement 3 muss jedoch nicht zwingend mit der Gleithülse bzw. Gleitfläche 6 und der Außenhülse 2 enden, falls konstruktive und/oder fertigungstechnische Belange dies zweckmäßig erscheinen lassen.
Vorzugsweise ist die zweite Gleitfläche 4 und/oder die Außenhülse 2 mit dem Elastomerelement 3 fest verbunden, vorzugsweise aufvulkanisiert.
Besonders bevorzugt ist die Lagerbuchse 5 konusförmig, d.h. sie weist axial einen konischen Querschnitt auf. Ein Außenmantel 7 der Lagerbuchse 5 bildet mit der axialen Richtung S der Lagerbuchse 5 einen Winkel, den Konuswinkel α.
Daher verläuft die erste Gleitfläche 4 im wesentlichen parallel zu dem Außenmantel 7 der Lagerbuchse 5.
Besonders zweckmäßig ist, die zweite Gleitfläche 6 in etwa mittig auf der ersten Gleitfläche 4 anzuordnen. Dazu kann das Elastomerelement 3 so gefertigt werden, dass es auf der Innenseite 14 denselben Winkel α aufweist wie die Lagerbuchse 5. Dann werden die zweite Gleitfläche 6 und/oder die Außenhülse 2 aufvulkanisiert. Innendurchmesser und Breite des Elastomerelements 3 werden so ausgelegt, dass dieses beim Aufschieben auf die mit der ersten Gleitfläche 6 umgebene Lagerbuchse 5 in etwa mittig angeordnet ist. Dadurch entstehen beidseits des Elastomerelements 3 auf der Lagerbuchse 5 Überstände. Die Überstände dienen als Laufflächen für eventuell notwendige Dichtungen 9, hier am schmalen Ende 15 der Lagerbuchse 5 dargestellt, die vorzugsweise zusammen mit dem Elastomerelement 3 vulkanisiert werden. Eine Dichtung kann zusätzlich oder alternativ auch am breiten Ende 16 vorgesehen sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Elastomerelement 3 im unmontierten Zustand in etwa Trapezform oder auch Keilform auf.
Im unmontierten Zustand hat die zweite Gleitfläche 6 eine auf die Richtung S bezogene geringere axiale Höhe als die Außenhülse 2, so dass der erste Abschluss A axial näher zum Konusstumpf 16 der Lagerbuchse 5 liegt als der zweite Abschluss B.
In 2 ist eine Gleitlageranordnung gemäß der Erfindung im montierten Zustand als Längsschnitt durch ein montiertes Gleitlager dargestellt. Gleiche Elemente wie in 1 sind mit denselben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, ebenso sind der Übersichtlichkeit wegen die beidseits der Richtung S auftretenden Elemente nur einmal mit einem Bezugszeichen versehen.
Zur Montage, z.B. in ein Lagerauge, sind zumindest zwei Lagerteile 11, 12 vorgesehen, die symmetrisch, vorzugsweise spiegelsymmetrisch, aufgebaut sind. Es können auch mehr als zwei Lagerteile 11, 12 vorgesehen sein. Bei der Montage der Gleitlageranordnung z.B. in das Auge eines Lenkers 1 werden beide Lagerteile 11, 12 von je einer Außenseite des Auges eingepresst, so dass im montierten Zustand die beiden Lagerbuchsen 5 der beiden Lagerteile 11, 12 mit ihrem Konusstumpf 16 formschlüssig aneinander stoßen. Ein Außendurchmesser der Gleitlageranordnung oder die Breite des Auges des Lenkers 1 ist dabei so angepasst, dass sich jedes Elastomerelement 3 der beiden Lagerteile 11, 12 axial mit einem definierten Weg in Richtung S verspannt. Es ist erkennbar, dass beide Flanken 8, 13 der Elastomerelemente 3 im Vergleich zur 1 nunmehr wesentlich steiler aufgestellt sind. Der definierte Weg, der die axiale Verspannung der Elastomerelemente 3 beschreibt, entspricht der Änderung der Flankensteilheit der Flanken 13 zwischen dem unmontierten und dem montierten Zustand der Elastomerelemente 3. Die Verspannung der Elastomerelemente 3 führt dazu, dass die Gleitflächen 4, 6 der Lagerbuchsen 5 und der Elastomerelemente 3 gegeneinander gedrückt und so diese Gleitflächen 4, 6 gegeneinander vorgespannt werden, wobei sie am konusförmigen Außenmantel 7 der Lagerbuchsen 5 entlang gleiten können. Im montierten Zustand sind die Elastomerelemente 3 beider Lagerteile 11, 12 so gegeneinander verschoben, dass durch die Elastomerelemente 3 eine jeweils entgegengesetzt wirkende axiale Vorspannkraft entsteht.
Zweckmäßigerweise wird der Konuswinkel α und die axiale Lagersteifigkeit des Elastomerelements 3 so abgestimmt, dass der Druck der Gleitflächen 4, 6 gegeneinander so groß ist, dass sie unter keiner Bedingung, vorzugsweise bei bestimmungsgemäßer Belastung, wie etwa Axialbewegung der Gleitlageranordnung, Toleranzen, Verschleiß, abheben kann. Dadurch kann ist ein Klappern der Anordnung zuverlässig verhindert werden.
Während die Lagerbuchsen 5 der beiden Lagerteile 11, 12 sich im montierten Zustand im wesentlichen formschlüssig berühren, sind die Elastomerelemente 3 mit den inneren Flanken 8 der beiden Lagerteile 11, 12 voneinander beabstandet, so dass ein Überstand auch auf der Seite der Konusstümpfe 16 entsteht.
Der Überstand auf der schmalen Seite der Lagerbuchse 5 dient als Lauffläche der Dichtung 9, welche das Elastomerelement 3 auf der Außenseite fixiert. Der Überstand auf der Seite des Konusstumpfs 16 ist dafür vorgesehen, dass bei Verschleiß der Gleitflächen 4, 6 die zweite Gleitfläche 6 des Elastomerelements 3 an der ersten Gleitfläche 4 der Lagerbuchse 5 durch die Axialkraft des Gleitlagers nachgeführt werden und so weiterhin ein Klappern der Anordnung zuverlässig vermieden werden kann.
Prinzipiell ist es auch denkbar, die beiden Lagerteile 11, 12 so zu montieren, dass die dünnen Enden 15 der Lagebuchsen 5 formschlüssig aneinander stoßen. In diesem Falle würden die Flanken 13 die inneren, sich direkt gegenüberliegenden Flanken bilden, die ebenso beabstandet sein können. In diesem Fall muss die Verspannung der Elastomerelemente 3 so gewählt werden, dass auch wenn die Elastomerelemente 3 mit zunehmendem Verschleiß nach außen wandern, die Vorspannung zwischen den Gleitflächen 4, 6 ausreichend ist, um ein Lösen der Gleitflächen 4, 6 voneinander zu unterbinden.
In 3 ist eine weitere bevorzugte Anordnung dargestellt, bei dem die beiden Lagerteile 11, 12 in zwei getrennten Lageraugen, beispielsweise eines üblichen Dreieckslenkers 20, eingebaut werden. Der innere Aufbau der beiden Lagerteile 11, 12 entspricht den Anordnungen wie in den 1 und 2 gezeigt und ist nicht weiter im Detail bezeichnet. In diesem Fall stoßen die beiden Lagerteile 11, 12 nicht aneinander, sondern sind auch im montierten Zustand entfernt zueinander angeordnet.

Claims

Gleitlageranordnung mit zumindest einer Lagerbuchse (5), einer ersten Gleitfläche (4), welche zumindest bereichsweise die Lagerbuchse (5) umgibt und einer zweiten Gleitfläche (6), welche zumindest bereichsweise die erste Gleitfläche (4) umgibt, sowie einem ringförmigen Elastomerelement (3), welches die zweite Gleitfläche (6) umgibt, dadurch gekennzeichnet , dass die erste und zweite Gleitfläche (4, 6) durch das Elastomerelement (3) gegeneinander vorspannbar sind.
Gleitlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (5) axial an einem Außenmantel (7) einen konischen Verlauf aufweist.
Gleitlageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitfläche (4) im wesentlichen parallel zu einem Außenmantel (7) der Lagerbuchse (5) angeordnet ist.
Gleitlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerelement (3) zwischen der zweiten Gleitfläche (6) und einer Außenhülse (2) eingeschlossen ist.
Gleitlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gleitfläche (6) in etwa mittig auf der ersten Gleitfläche (4) angeordnet ist.
Gleitlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerelement (3) im unmontierten Zustand in etwa Trapezform aufweist.
Gleitlageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem ersten Abschluss (A) an eine Seitenflanke (8) des Elastomerelements (3) anstoßender innerer Rand des Elastomerelements (3) mit der zweiten Gleitfläche (6) und ein in einem zweiten Abschluss (B) an die Seitenflanke (8) anstoßender äußerer Rand mit der Außenhülse (2) abschließt.
Gleitlageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschluss (A) axial näher zum breiten Ende der konusförmigen Lagerbuchse (5) liegt als der zweite Abschluss (B).
Gleitlageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überstand an einem Ende (15, 16) der Lagerbuchse (5) als Lauffläche für eine Dichtung vorgesehen ist.
Gleitlageranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überstand am breiten Ende der Lagerbuchse (5) zum Nachführen des Elastomerelements (3) vorgesehen ist
Gleitlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlageranordnung (10) in axialer Richtung in mindestens zwei Lagerteile (11, 12) geteilt ist, wobei jedes Lagerteil (11, 12) eine Anordnung aus Lagerbuchse (5), erster und zweiter Gleitfläche (4, 6) und ringförmigem Elastomerelement (3) aufweist.
Gleitlageranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand zumindest zwei Lagerteile (11, 12) so axial gegeneinander verschoben sind, dass durch die Elastomerlager (3) eine jeweils entgegengesetzt wirkende axiale Vorspannkraft entsteht.
Gleitlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand die Elastomerelemente (4) der beiden Lagerteile (11, 12) voneinander beabstandet sind.