DE102006033608B3

DE102006033608B3 - Lagervorrichtung

Info

Publication number: DE102006033608B3
Application number: DE102006033608A
Authority: DE
Inventors: Manfred Weiss; Walter Schiffler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Edscha Cabrio Verdecksysteme GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Webasto Edscha Cabrio GmbH
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: US20080047095A1; US8091175B2

Abstract

Lagervorrichtung (1), umfassend
ein zumindest teilweise hohles Bauelement (2), das einen mit einer Öffnung (6) versehenen ersten Wandbereich (3) und einen zweiten Wandbereich (4) aufweist, welche Wandbereiche (3, 4) einander gegenüberliegen, und
eine zur Lagerung zumindest eines separaten Bauteils (11) vorgesehene Stanzbuchse (8), die eine Stanzklinge (9) aufweist, welche sich in Klemmkontakt mit einer ausgestanzten Öffnung des zweiten Wandbereichs (4) befindet, so dass die Stanzbuchse (8) den ersten und zweiten Wandbereich (3, 4) verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung, insbesondere bei einem teilweise hohlen Bauelement.
Lagervorrichtungen, insbesondere Drehlagervorrichtungen, sind im Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Herkömmliche Drehlager und dafür bestimmte Einlegeteile sind zum Beispiel aus der DE 197 17 114 A1 und EP 1 315 911 B1 bekannt.
Es ist bekannt, in rohrförmige Bauteilen an den gegenüberliegenden Wandbereichen jeweils eine Lagerbuchse zu befestigen, um damit eine Lagerstelle auszubilden. Für ein klemmfreies Verschwenken eines Lagerbolzens oder dergleichen, der zur Lagerung eines separaten Bauteils in den Lagerbuchsen drehbar aufgenommen ist, ist eine exakte Koaxialität der beiden Lagerbuchsen unabdingbar, was jedoch einen aufwendigen und somit kostspieligen Herstellungsvorgang erforderlich macht.
Bei rohrförmigen Bauteilen sind Drehlagervorrichtungen bekannt, bei denen Lagerbuchsen oder dergleichen in bzw. an den rohrförmigen Bauteilen durch Schweißen befestigt werden. Schweißverbindungen sind in der Regel kostspielige Arbeitsvorgänge, und führen auf Grund der eingebrachten Wärme zu einem nachteiligen Verzug und zu einer Schwächung des rohrförmigen Bauelements.
Des Weiteren können Schweißverbindungen insbesondere beim Innenhochdruckumformen zum Abbau von durch den Umformvorgang eingebrachten Kaltverfestigen führen. Bei Auftreten eines Verzugs in Folge der eingebrachten Wärmemenge sind zumeist kostspielige Richtvorgänge erforderlich, um den Verzug auszugleichen. Ferner ist das Einbringen von zwei Öffnungen bzw. Durchbrüchen, die für eine durchgehende Lagerstelle erforderlich sind, in dem rohrförmigen Bauteil mit der geforderten Koaxialität fertigungstechnisch sehr aufwendig und damit kostspielig.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Lagervorrichtung anzugeben, die sich mit geringem Fertigungsaufwand einfach herstellen lässt und eine hohe Lagergenauigkeit gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lenkerordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1, und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 25 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung umfasst ein zumindest teilweise hohles Bauelement, das einen mit einer Öffnung versehenen Wandbereich und einen zweiten Wandbereich ausweist, welche Wandbereiche einander gegenüberliegen. Des Weiteren umfasst die Lagervorrichtung eine zur Lagerung zumindest eines separaten Bauteils vorgesehene Stanzbuchse, die eine Stanzklinge aufweist, welche sich in Klemmkontakt mit einer ausgestanzten Öffnung des zweiten Wandbereichs befindet, so dass die Stanzbuchse den ersten und zweiten Wandbereich miteinander verbindet.
Unter einem teilweise hohlen Bauelement wird erfindungsgemäß ein solches verstanden, das zwei gegenüberliegende Wandbereiche aufweist, die voneinander beabstandet sind und zwischen sich einen Hohlraum einschließen. Ein solches hohles Bauelement kann z.B. ein rohrförmiges Teil sein, dass als Strangpressbauteil oder als Hydroforming (IHU-)Formteil hergestellt wird. Jedoch kann das teilweise hohle Bauelement auch durch eine Trägerplatte gebildet sein, an deren Randseiten jeweils ein Schenkel verschweißt oder andersartig geeignet befestigt ist. Falls die beiden Schenkel an der Trägerplatte im Wesentlichen rechtwinklig zu deren Oberfläche und im Wesentlichen parallel zueinander angebracht sind, so dass die Trägerplatte und die beiden Schenkel ein U-Profil darstellen, bilden die beiden Schenkel die genannten ersten und zweiten Wandbereiche. Es ist nicht erforderlich, dass das teilweise hohle Bauelement in seinem Querschnitt entlang seiner Längsachse geschlossen ausgeführt ist.
Das Verbinden der beiden Wandbereiche des Bauelements erfolgt durch ein Längsverschieben der Stanzbuchse in Richtung des zweiten Wandbereichs, und durch das nachfolgende Ausstanzen eines Teils des zweiten Wandbereichs koaxial zur Öffnung des ersten Wandbereichs mittels einer Stanzklinge, die an der vorderen Stirnseite der Stanzbuchse ausgebildet ist. Nach dem Ausstanzen ist die Stirnseite der Stanzbuchse in Folge einer Flächenpressung in festem Kontakt mit dem verbleibenden Teil des zweiten Wandbereichs. Die Stanzbuchse kann angrenzend zu ihrer Stanzklinge eine Vertiefung mit einer Hinterschneidung aufweisen, vorzugsweise entlang ihres Umfangs. Wenn die Stanzbuchse mittels ihrer Stanzklinge mit dem zweiten Wandbereich verbunden ist, dringt ein Material des zweiten Wandbereichs in die Vertiefung entlang des Umfangs der Stanzbuchse ein und greift in die Hinterschneidung ein. Hieraus resultiert zusätzlich zu der genannten Flächenpressung ein Formschluss der Stanzklinge mit dem zweiten Wandbrereich, wodurch eine Sicherung gegen ein Lösen der Stanzbuchse gegen ein Herausziehen aus dem zweiten Wandbereich bzw. aus dem Bauelement heraus gewährleistet ist.
Die Stanzbuchse bildet eine Drehlagereinrichtung, die fest mit dem Bauelement der Lagervorrichtung verbunden ist. Durch die Verbindung der beiden Wandbereiche mittels der Stanzbuchse wird vorteilhaft eine Aussteifung des Bauelements im Bereich seines Hohlraums erzielt. Des Weiteren ist durch das Ausstanzen des zweiten Wandbereichs durch die Stanzbuchse ein Schweißvorgang nicht erforderlich, wodurch ein Einbringen von Wärme in das Bauelement vermieden wird. Somit tritt kein Verzug oder dergleichen in Folge der Wärmeeinbringung auf. Wegen des Auslassens von Schweißvorgängen können auch zusätzliche Korrosionsschutzmaßnahmen für den kompletten Zusammenbau, d.h. die Lagervorrichtung mit an dem Bauelement befestiger Stanzbuchse entfallen. Hiervon unberührt ist selbstverständlich, dass die Einzelteile der Lagervorrichtung vor dem Zusammenfügen einer separaten Korrosionsschutzbehandlung unterzogen werden können.
Die Öffnung, die durch das Ausstanzen mittels der Stanzbuchse in dem zweiten Wandbereich erzeugt wird, ist vorteilhaft exakt koaxial zur Öffnung, die im ersten Wandbereich ausgebildet ist. Hierdurch ist die Bauteilgenauigkeit erhöht, was zu Funktionsverbesserungen bei Kinematikbauteilen führt, mit zeitgleicher Vereinfachung des Fertigungsablaufs. Zudem sind die Öffnungen, die in dem Bauelement, als Ausgangsteil für die erfindungsgemäße Lagervorrichtung, vorzusehen sind, auf ein Minimum reduziert, womit eine unnötige Schwächung des Bauelements verhindert wird.
Die Öffnung des ersten Wandbereichs kann vorteilhaft entlang ihres Umfangs einen Bund aufweisen, durch den die Längsverschieblichkeit der Stanzbuchse entlang ihrer Längsachse verbessert ist. Ein Verkanten oder dergleichen der Stanzbuchse beim Verschieben in Richtung des zweiten Wandbereichs wird hierdurch verhindert. Des Weiteren resultiert hieraus, dass eine Stirnseite der Stanzbuchse exakt koaxial zur Öffnung des ersten Wandbereichs auf dem zweiten Wandbereich aufsetzt, um den Teil des zweiten Wandbereichs auszustanzen und dadurch die Stanzbuchse auch mit dem zweiten Wandbereich zu verbinden. Eine weitere Funktion des Bundes ist, dass bei montierter Stanzbuchse sich die radial darauf einwirkenden Kräfte auf eine größere Fläche verteilen. Dies ist insbesondere bei Verwendung von Materialien mit einer kleinen Druckfestigkeit von Vorteil. Durch das Vorsehen des genannten Bundes ist die Stanzbuchse in entsprechenden Öffnungen in dem ersten Wandbereich bzw. in dem zweiten Wandbereich gehalten, welche Öffnungen exakt koaxial zueinander angeordnet sind. Diese Genauigkeit lässt sich sehr einfach durch den vorstehend genannten Stanzvorgang erzielen, ohne auf aufwändige und kostspielige Messlehren oder dergleichen benutzen zu müssen.
Die Öffnung in dem ersten Wandbereich dient als Führung bzw. Zentrierung für das Verschieben der Stanzbuchse in Richtung des zweiten Wandbereichs, um die genannte exakte Koaxialität zu erzielen.
Durch die erfindungsgemäße Lagervorrichtung ist die Möglichkeit einer zweiseitigen Lagerung in einem rohrförmigen Bauelement, das zumindest teilweise hohl ausgeführt ist, über beide Rohrwandungen hinweg gegeben, wobei eine erhöhte Genauigkeit der beiden erforderlichen Durchbrüche in den Wandbereichen des Bauelements erzielt wird. Die erfindungsgemäße Lagervorrichtungen eignet sich insbesondere bei Rohrelementen mit vergleichsweise dünnem Wandquerschnitt, da durch die Verbindung der beiden Wandbereiche durch die Stanzbuchse die Flächenpressung bezüglich der Wandbereiche des Bauelements vorteilhaft reduziert ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der an der Öffnung des ersten Wandbereichs vorgesehene Bund an deren Innenseite ausgebildet sein. Hierdurch ist die Gefahr von Verletzungen bei der Handhabung des Bauelements herabgesetzt bzw. ausgeschlossen, da der nach innen vorstehende Bund von aussen nicht zugänglich ist. Des Weiteren kann ein Rand der Stanzbuchse, dessen Durchmesser größer als der Nenndurchmesser der Stanzbuchse ist, auf einer Randfläche des ersten Wandbereichs bündig aufliegen, ohne von dem Bauelement nach aussen vorzustehen. Auch dies setzt die Verletzungsgefahr beträchtlich herab. Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Stanzbuchse in ihrer Länge im Wesentlichen auf die Breite des Hohlraums zwischen dem ersten und dem zweiten Wandbereich des Bauelements abgestimmt ist. Hierdurch ist ein nachteiliges Hervorstehen der Stanzbuchse aus dem Bauelement heraus ausgeschlossen.
Die Stanzbuchse kann vorteilhaft als Drehteil hergestellt werden, wenn nur kleine Stückzahlen erforderlich sind. Hierbei wird der Rand der Stanzbuchse mit größerem Durchmesser spanend ausgebildet. Alternativ lässt sich die Stanzbuchse für hohe Stückzahlen auch als Fliesspressteil herstellen.
In vorteilhalfter Weiterbildung der Erfindung kann das separate Bauteil mittels eines Befestigungselements an der Stanzbuchse drehbar gelagert gehalten sein, so dass im Ergebnis das separate Bauteil und das Befestigungselement relativ zueinander verschwenkbar sind. Durch die Lagerung des separaten Bauteils an der Stanzbuchse mittels des Befestigungselements können sowohl das Bauteil als auch das Bauelement konstruktiv einfach ausgeführt werden. Vorteilhaft hierbei ist, wenn eine Längsachse des Befestigungselements und/oder eine Längsachse der Stanzbuchse eine Schwenkachse für das Bauteil definieren.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Stanzbuchse entlang ihrer Längsachse hohl ausgeführt sein. Dies ermöglicht ein einfaches Befestigen des Befestigungselements an der Stanzbuchse. Immer dann, wenn es zu einer Relativbewegung zwischen dem Befestigungselement und der Stanzbuchse kommt, kann vorteilhaft in die Stanzbuchse hinein eine Gleitlagerbuchse eingebracht werden, die eine im Wesentlichen zylindrische Innenfläche aufweist. Hierbei ist dann das an dem Bauteil befestigte Befestigungselement innerhalb der Gleitlagerbuchse drehbar gelagert, woraus ein reibungsarmes Verschwenken des separaten Bauteils bezüglich des Bauelements der Lagervorrichtung resultiert. Die Gleitlagerbuchse kann zum Beispiel aus einem Metallkörper hergestellt sein, der mit einem Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten beschichtet ist. Alternativ kann die Gleitlagerbuchse auch vollständig aus einem speziellen Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten hergestellt sein.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Gleitlagerbuchse einen ersten Randbereich aufweisen, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Stanzbuchse ist. Somit lässt sich die Gleitlagerbuchse von außen in den Hohlraum der Stanzbuchse einbringen, bis sich der erste Randbereich der Gleitbuchse an den Rand der Stanzbuchse anlegt. Dadurch stellt sich automatisch eine exakte Positionierung der Gleitlagerbuchse innerhalb der Stanzbuchse ein.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Gleitlagerbuchse entgegengesetzt zum ersten Randbereich einen zweiten Randbereich aufweisen, dessen Außendurchmesser an den Innendurchmesser der Stanzbuchse bzw. ihres Hohlraums so angepasst ist, dass sich die Gleitlagerbuchse mit dem zweiten Randbereich voran in die Stanzbuchse einsetzen lässt. Die Länge der Stanzbuchse kann dabei so bemessen sein, dass nach einem Einsetzen der Gleitlagerbuchse in die Stanzbuchse der zweite Randbereich der Gleitlagerbuchse aus dem entgegengesetzten Ende der Stanzbuchse herausragt, so dass der zweite Randbereich aufbördelbar ist. Nach einem Aufbördeln des zweiten Randbereichs ist die Gleitlagerbuchse gegen ein Herausgleiten aus der Stanzbuchse gesichert.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Gleitlagerbuchse dreiteilig ausgebildet sein. Ein mittlerer Teil der Gleitlagerbuchse ist in Form einer zylindrischen Hülse ausgebildet, vorzugsweise aus Kunststoff, wobei die beiden Randteile angrenzend zur Hülse jeweils als sogenannte Anlaufscheibe ausgebildet sind. Insbesondere die Anlaufscheiben, die einen größeren Durchmesser als der Nenndurchmesser der Hülse aufweisen, sind zweckmäßig aus einem reibungsarmen Kunststoff hergestellt. Es sind auch Anlaufscheiben aus Metall möglich, die an zumindest der Fläche, die in Kontakt mit der angrenzenden Stanzbuchse ist, mit einer Material mit geringem Reibungskoeffizienten beschichtet sind.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann alternativ zu einer Gleitlagerbuchse auch die Innenumfangsläche der Stanzbuchse mit einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten beschichtet sein. Hierdurch wird die gleiche Wirkung wie durch eine Gleitlagerbuchse erzielt, nämlich dass das Befestigungselement, das durch die Stanzbuchse der Länge nach hindurch geführt ist, mit möglichst wenig Reibung relativ zu der Stanzbuchse verdrehbar ist, wenn das separate Bauteil bezüglich des Bauelements verschwenkt. Alternativ und/oder ergänzend kann auch eine Aussenumfangsfläche des Befestigungselements mit einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten beschichtet sein, mit der Wirkung wie vorstehend bereits erläutert.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Befestigungselement aus einem Niet, einer Schraube, einem Bolzen oder dergleichen gebildet sein. Das Befestigungselement lässt sich hierbei vollständig durch den Hohlraum der Stanzbuchse bzw. der Gleitlagerbuchse hindurchführen, und dient zur Lagerung des separaten Bauteils bezüglich des Bauelements.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann zumindest an einer Seite der Stanzbuchse ein Innengewinde ausgebildet sein, in das von einer Außenseite des Bauelements das Befestigungselement insbesondere in Form einer Schraube oder dergleichen eingeschraubt werden kann. In diesem Fall ist das separate Bauteil auf der Schraube drehbar gelagert. Hierzu kann in dem Bauteil ein Durchgangsloch ausgebildet sein, welches die Schraube durchsetzt. Somit ist das Bauteil drehbar auf der Schraube gelagert. Ein Außenumfangsbereich der Schraube und/oder zumindest ein Teil der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs des Bauteils kann mit einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten beschichtet sein, um ein klemm- und störungsfreies Verschwenken des Bauteils auf der Schraube sicherzustellen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das separate Bauteil an einer Außenfläche des ersten Wandbereichs und/oder des zweiten Wandbereichs drehbar gelagert gehalten. Besonders zweckmäßig ist es, wenn das separate Bauteil als sogenanntes Lenkerbauteil mit zwei Lenkerarmen ausgebildet ist, die zwischen sich das Bauelement aufnehmen. Somit sind die Lenkerarme jeweils an einer Außenseite des ersten bzw. des zweiten Wandbereichs drehbar gelagert gehalten, so dass das Bauelement zwischen dem ersten und dem zweiten Wandbereich aufgenommen ist. Das separate Bauteil in Form eines Lenkerbauteils lässt sich mittels des Befestigungselements in Form eines Niets oder dergleichen, der sich durch den Hohlraum der Stanzbuchse bzw. der Gleitlagerbuchse hindurch erstreckt, sehr einfach und effizient und mit großer Betriebssicherheit an dem Bauelement anbringen.
Alternativ zu einem Lenkerbauteil mit zwei Lenkerarmen können an dem Bauelement auch zwei voneinander getrennte separate Bauteil gelagert gehalten sein.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Lagervorrichtung kann auf einem Außenumfang der Stanzbuchse eine Gleitlagerbuchse aufgebracht sein, wobei das separate Bauteil zwischen dem ersten und dem zweiten Wandbereich gelagert gehalten ist. Hierbei ist eine Stirnfläche des Bauelements offen ausgebildet. Bei einem Verschwenken bezüglich des Bauelements steht dann das separate Bauteil in Gleitkontakt mit der Gleitlagerbuchse, woraus ein klemmfreies Verschwenken und eine geringe Abnutzung der jeweiligen Reibflächen resultiert. Alternativ zu einer separaten Gleitlagerbuchse kann die Stanzbuchse selbst an ihrer Aussenumfangsfläche mit einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten beschichtet sein, wobei das separate Bauteil, wenn es an der Stanzbuchse gelagert gehalten ist, mit dieser Beschichtung in Gleitkontakt ist
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung umfasst die Schritte: Bereitstellen eines zumindest teilweisen hohlen Bauelements, das einen mit einer Öffnung versehenen ersten Wandbereich und einen zweiten Wandbereich aufweist, welches Wandbereiche einander gegenüberliegen, Einbringen einer zur Lagerung eines separaten Bauteils vorgesehenen Stanzbuchse in die Öffnung des ersten Wandbereichs, und Verschieben der Stanzbuchse in Richtung des zweiten Wandbereichs, um einen Teil des ersten Wandbereichs koaxial zur Öffnung des ersten Wandbereichs auszustanzen, so dass der erste und der zweite Wandbereich durch die Stanzbuchse verbunden werden.
Durch das Ausstanzen eines Teils des zweiten Wandbereichs durch die Stanzbuchse lassen sich die beiden Wandbereiche des Bauelements vorteilhaft miteinander verbinden, was zur Aussteifung des Querschnitts des Bauelements und zu einer erhöhten Bauteilgenauigkeit führt. Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Stanzbuchse, die als Lagerstelle bzw. Dreh lager für ein separates Bauteil dient, nicht mittels eines Schweißvorgangs an dem Bauelement befestigt wird, so dass ein Einbringen von Wärme in das Bauelement vermieden wird. Im Übrigen entsprechen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens denen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie vorstehend bereits erläutert.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines Teils eines zumindest teilweise hohlen Bauelements,
2 ein Einbringen einer Stanzbuchse in eine seitliche Öffnung des Bauelements von 1,
3 eine Perspektivansicht des Bauelements mit darin eingebrachter Stanzbuchse,
4 eine Perspektivansicht einer Gleitlagerbuchse,
5 eine Perspektivansicht des Bauelements gemäß 3, wobei in die Stanzbuchse die Gleitlagerbuchse von 4 eingebracht ist,
6 das Bauelement von 5 in einer aufgeschnittenen Perspektivansicht, wobei die Stanzbuchse geschlossen gezeigt ist,
7 eine Perspektivansicht eines separaten Bauteils, das an dem Bauelement von 5 drehbar gelagert gehalten ist, und
8 eine perspektivische Schnittansicht durch die einzelnen Elemente der Lagervorrichtung, wenn daran das Bauteil gemäß 7 gelagert gehalten ist.
In den 1 bis 4 sind Einzelteile einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung 1 (3) gezeigt.
In der Perspektivansicht von 1 ist ein Bauelement 2 gezeigt, das einen ersten Wandbereich 3 und einen zweiten Wandbereich 4 aufweist. Das Bauelement 2 ist ein rohrförmiges Bauteil, und demnach zumindest teilweise hohl ausgebildet. Ein Hohlraum 5 des Bauelements 2 ist durch den ersten Wandbereich 3 und den zweiten Wandbereich 4 begrenzt.
Das rohrförmige Bauelement 2 lässt sich z.B. als Strangpressbauteil oder als Hydroforming (IHU)-Formteil mit beliebigem Querschnitt herstellen. Insbesondere das IHU-Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sich damit sehr leichte und exakte Metall-Bauteile mit hoher Festigkeit herstellen lassen.
In das Bauelement 2 lässt sich ein Drehlager zur Lagerung eines separaten Bauteils einbringen, wie nachstehend erläutert.
In dem ersten Wandbereich 3 des Bauelements 2 ist eine Öffnung 6 in Form eines runden Durchgangsloches ausgebildet. Im Ausgangszustands des Bauelements ist in dem zweiten Wandbereich 4 gegenüberliegend zur Öffnung 6 zunächst keine Öffnung ausgebildet. Entlang eines Umfangs der Öffnung 6 ist ein Bund 7 ausgebildet, der sich nach innen, d.h. in den Hohlraum 5, hinein erstreckt (6).
Die Lagervorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Stanzbuchse 8 (2), die als zylindrischer Hohlkörper ausgeführt ist. An ihrem vorderen Ende 8a weist die Stanzbuchse 8 eine Stanzklinge 9 auf. An ihrem hinteren Ende 8b ist die Stanzbuchse 8 mit einem Rand 10 versehen, der einen größeren Durchmesser als der Nenndurchmesser der Stanzbuchse aufweist. Der Rand 10 erfüllt im Wesentlichen zwei Funktionen. Zum einen bildet er eine definierte Anlagefläche für die Stanzbuchse an einer Aussenfläche des ersten Wandbereichs 3 und auch für den Rand einer Gleitlagerbuchse 12 (4), die innerhalb der Stanzbuchse 8 aufgenommen ist. Des Weiteren ist durch den Rand 10 eine genaue Breite der Lagerstelle gewährleistet, da sich die Stanzbuchse 8 durch ein Anliegen des Rands 10 an der Aussenfläche des ersten Wandbereichs 3 exakt bezüglich der Breite des Bauelements 2, d.h. zwischen dem ersten und dem zweiten Wandbereich 3, 4 positionieren lässt.
Das erfindungsgemäße Verbinden der Stanzbuchse 8 mit dem Bauelement 2 funktioniert nun wie folgt:
Die Stanzbuchse 8 wird mit ihrem vorderen Ende 8a, d.h. mit der Stanzklinge 9 voran in die Öffnung 6 eingeführt. Hiernach wird die Stanzbuchse 8 entlang ihrer Längsachse 1 (2) innerhalb der Öffnung 6 in Richtung des zweiten Wandbereichs 4 verschoben. Der Bund 7 entlang des Umfangs der Öffnung 6 unterstützt dabei die Längsverschiebung der Stanzbuchse 8 entlang ihrer Längsachse I, um ein Verkanten, Verklemmen oder dergleichen zu verhindern. Anders ausgedrückt, dienen die Öffnung 6 bzw. ihr Bund 7 als Führung bzw. Zentrierung für das Verschieben der Stanzbuchse 8 in Richtung des zweiten Wandbereichs 4.
Sobald die Stanzbuchse 8 mit ihrer Stanzklinge 9 den zweiten Wandbereich 4 kontaktiert, wird die Stanzbuchse 8 mit einer genügend großen Kraft weiter durch die Öffnung 6 gedrückt, um einen Teil des zweiten Wandbereichs 4 koaxial zur Öffnung 6 des ersten Wandbereichs 3 auszustanzen. Wenn dieser Teil des zweiten Wandbereichs ausgestanzt ist, befindet sich die Stanzklinge 9 in Klemmkontakt mit dem verbleibenden Teil des zweiten Wandbereichs 4, so dass der erste und der zweite Wandbereich 3, 4 durch die Stanzbuchse 8 verbunden sind. Der ausgestanzte Teil des zweiten Wandbereichs 4 lässt sich dann ohne Weiteres aus der Stanzbuchse 8 heraus entfernen.
Eine Aussenumfangsfläche der Stanzbuchse 8 kann mit einer Rändelung versehen sein, die beim Einführen in die Öffnung des ersten Wandbereichs in Kontakt mit einer Innenfläche des Bundes kommt. Unter einer Rändelung ist eine Profilierung an der Aussenumfangsfläche der Stanzbuchse zu verstehen, die einen Durchmesser größer als der Nenndurchmesser der Stanzbuchse einnimmt. Durch die Rändelung wird die Verbindung bzw. die Befestigung der Stanzbuchse 8 mit dem ersten Wandbereich 3 verbessert.
Durch das Ausstanzen eines Teils des zweiten Wandbereichs 4 lässt sich die Stanzbuchse 8 fest mit dem zweiten Wandbereich 4 verbinden, ohne dass dabei ein Schweißvorgang oder dergleichen erforderlich ist. Somit kommt es bezüglich des Bauelements auch nicht zu einem Verzug, der bei Schweißvorgängen wegen der eingebrachten Wärme in der Regel auftritt. Indem die Öffnung 6 bei einem Verschieben der Stanzbuchse entlang ihrer Längsachse I als Führung dient, lässt sich die Stanzbuchse 8 exakt koaxial zur Öffnung 6 in Kontakt mit dem zweiten Wandbereich 4 bringen und durch den Stanzvorgang damit verbinden. Somit entfällt die Notwendigkeit, bereits im voraus in den beiden Wandbereichen 3, 4 jeweils Öffnungen für eine durchgehende Lagerstelle vorzusehen, welche Öffnungen exakt zueinander koaxial sind. Durch das Einstanzen der Stanzbuchse 8 in den zweiten Wandbereich 4 und den Verbleib der Stanzbuchse 8 in dem Bauelement 2, um daran ein separates Bauteil zu lagern, wird der Fertigungsablauf für die erfindungsgemäße Lagervorrichtung 1 erheblich vereinfacht und preiswerter gestaltet. Angrenzend an die Stanzklinge 9 kann an der Aussenumfangsfläche der Stanzbuchse 8 eine (nicht gezeigte) Vertiefung mit einer Hinterschneidung ausgebildet sein, so dass ein Material des zweiten Wandbereichs 4 nach dem erläuterten Stanzvorgang in diese Hinterschneidung eindringt. Hierdurch ist ein unbeabsichtigtes Lösen der Stanzbuchse 8 aus dem zweiten Wandbereich 4 ausgeschlossen.
In 3 ist das Bauelement 2 mit darin eingebrachter Stanzbuchse 8 in einer Perspektivansicht gezeigt, nach Beendigung des Stanzvorgangs. Hierbei ist der Rand 10 an dem hinteren Ende 8b der Stanzbuchse 8 in Kontakt mit einer Außenfläche des ersten Wandbereichs 3. Auch hierdurch ist ein definierter Sitz der Stanzbuchse innerhalb des Bauelements 2 definiert. Des Weiteren ist eine Länge der Stanzbuchse auf die Breite des Hohlraums 5, bzw. auf den Abstand der beiden Wandbereiche 3, 4 zueinander abgestimmt, was ein nachteiliges Herausragen der Stanzbuchse aus dem Bauelement heraus verhindert.
Wie vorstehend erläutert, ist die Stanzbuchse 8 als Hohlkörper ausgebildet. Somit kann ein separates Bauteil 11 (7) einfach an der Stanzbuchse gelagert gehalten werden, indem ein Befestigungsmittel zum Beispiel in Form eines Niets an dem separaten Bauteil befestigt und durch den Hohlraum der Stanzbuchse 8 hindurchgeführt ist. Falls es dabei zu einer Relativbewegung zwischen dem Niet und der Stanzbuchse kommt, empfiehlt sich die Verwendung einer Gleitlagerbuchse, in der der Niet gelagert aufgenommen ist.
In 4 ist eine solche Gleitlagerbuchse 12 in einer Perspektivansicht gezeigt. Die Gleitlagerbuchse 12 ist, angepasst an die Stanzbuchse 8, ebenfalls als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet, wobei ein Außendurchmesser der Gleitlagerbuchse 12 auf den Innendurchmesser der Stanzbuchse 8 angepasst ist. Somit lässt sich die Gleitlagerbuchse 12 in die Stanzbuchse 8 hineinstecken. Die Gleitlagerbuchse 12 weist einen ersten Randbereich 12a auf, der einen größeren Durchmesser als der Nenndurchmesser der Gleitlagerbuchse aufweist. Anders ausgedrückt, ist der Durchmesser des Rands 12a größer als der Innendurchmesser der Stanzbuchse 8. In einem in 4 gezeigten Ausgangszustand der Gleitlagerbuchse 12 ist ihr zweiter Randbereich 12b, der den ersten Randbereich 12a entgegen gesetzt ist, zunächst nicht aufgebördelt, somit entspricht der Durchmesser des zweiten Randbereichs 12b dem Außendurchmesser des Hauptkörpers der Gleitlagerbuchse.
Nachstehend ist anhand der 5 und 6 erläutert, wie sich die Gleitlagerbuchse 12 mit der Stanzbuchse 8 verbinden lässt.
Die Gleitlagerbuchse 12 wird mit ihrem zweiten Randbereich 12b voran in die Stanzbuchse 8 eingebracht. Anders ausgedrückt, wird die Gleitlagerbuchse 12 mit ihrem zweiten Randbereich 12b voran entlang der Längsachse I der Stanzbuchse 8 durch letztere hindurch gesteckt, bis der erste Randbereich 12a gegen einen Rand der Stanzbuchse 8 stösst. Die Gleitlagerbuchse 12 weist eine größere Länge als die Stanzbuchse 8 auf, so dass, wenn der aufgebördelte erste Randbereich 12a gegen die Stanzbuchse 8 stösst, der zweite Randbereich 12b an der entgegen gesetzten Seite aus der Stanzbuchse 8 herausragt. Wie in der Perspektivansicht von 6 gezeigt, lässt sich der zweite Randbereich 12b der Gleitlagerbuchse 12 nach einem Eindringen in die Stanzbuchse 8 aufbördeln, so dass die Gleitlagerbuchse 12 verliersicher in der Stanzbuchse 8 gehalten ist.
Die Gleitlagerbuchse 12 ist aus einem Grundkörper aus Stahl hergestellt, wobei eine Innenfläche der Gleitlagerbuchse mit einem Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten beschichtet ist. Alternativ kann die Gleitlagerbuchse auch vollständig aus einem Spezial-Kunststoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten hergestellt sein, zum Beispiel PTFE. Zusätzlich oder alternativ zum Aufbördeln des zweiten Randbereichs 12b können der Außendurchmesser der Gleitlagerbuchse 12 und der Innendurchmesser der Stanzbuchse 8 mit einem Passmaß aufeinander abgestimmt sein, so dass nach einem Hineinstecken der Gleitlagerbuchse 12 in die Stanzbuchse 8 ein Verdrehen der Gleitlagerbuchse 12 innerhalb der Stanzbuchse 8 um dessen Längsachse I nicht möglich ist.
In der Perspektivansicht von 6 ist deutlich der Bund 7 zu erkennen, der am Rand der Öffnung 6 ausgebildet ist und sich in den Hohlraum 5 hinein erstreckt. Der Bund 7 unterstützt ein geführtes Längsverschieben der Stanzbuchse 8 innerhalb der Öffnung 6.
In den 7 und 8 ist die Lagervorrichtung 1 jeweils in einem Zustand gezeigt, wenn das separate Bauteil 11 an der Stanzbuchse 8 bzw. an dem Bauelement 2 gelagert gehalten ist. Das separate Bauteil 11 ist als Lenker bauteil ausgebildet und weist einen ersten Lenkerarm 13 und einen zweiten Lenkerarm 14 auf. An den freien Enden der Lenkerarme 13, 14 ist jeweils ein Durchgangsloch 15 ausgebildet. Ein Befestigungselement 16 in Form eines Niets ist durch die Durchgangslöcher 15 hindurch gesteckt und durchsetzt dabei die Gleitlagerbuchse 12. In der teilweise aufgebrochenen Perspektivansicht von 8 ist zu erkennen, dass ein Außendurchmesser des Niets 16 in seinem mittigen Bereich auf den Innendurchmesser der Gleitlagerbuchse 12 angepasst ist. Somit ist der Niet 16, der an den beiden Lenkerarmen 13, 14 jeweils fest befestigt ist, radial spielfrei in der Gleitlagerbuchse 12 gelagert. Entsprechend lassen sich das Bauteil 11, das mit seinen beiden Lenkerarmen 13, 14 das Bauelement 2 beidseits einschließt, und das Bauelement 2 verschleißarm und leichtgängig relativ zueinander verschwenken. Die Längsachse I der Stanzbuchse 8 bzw. eine Längsachse des Niets 16 definieren hierbei eine Schwenkachse für das Bauteil 11.
Anstatt des gezeigten Niets 16 kann das Befestigungselement, mit dem das separate Bauteil 11 an der Stanzbuchse 8 bzw. an dem Bauelement 2 gelagert gehalten ist, auch in Form einer Schraube, eines Bolzens oder dergleichen ausgebildet sein, die durch die hohle Gleitlagerbuchse 12 gesteckt ist und die jeweiligen Durchgangslöcher 15 in den Lenkerarmen 13, 14 durchgreift. Im Bereich der Gleitlagerbuchse 12 weist die Schraube vorzugsweise einen glatten Außenumfang auf, um ein reibungsarmes Verdrehen relativ zur Gleitlagerbuchse 12 Gewähr zu leisten.
In einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform kann die Stanzbuchse an ihren Stirnseiten mit einem Innengewinde versehen sein. In die Innengewinde lassen sich von außerhalb des Bauelements 2 jeweils eine Schraube einschrauben, die die Durchgangslöcher 15 in dem ersten bzw. zweiten Lenkerarm 13, 14 durchsetzen. Somit ist das separate Bauteil 11 dann direkt auf dem Schaft der jeweiligen Schraube gelagert. Eine zusätzliche Gleitlagerbuchse ist für diesen Fall nicht erforderlich. Stattdessen ist auf dem Schaft der jeweiligen Schraube und/oder an der Innenfläche der Durchgangslöcher 15 eine Beschichtung mit niedrigem Reibungskoeffizienten vorgesehen, um ein verschleißarmes und klemmfreies Verschwenken des Bauteils 11 bzgl. der Schrauben bzw. des Bauelements 2 sicherzustellen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung kann ein separates Bauteil zwischen dem ersten und dem zweiten Wandbereich gelagert gehalten sein. Hierbei ist eine Gleitlagerbuchse in Form einer Hülse auf der Stanzbuchse vorgesehen, so dass das separate Bauteil in Gleitkontakt mit der Gleitlagerbuchse steht und dadurch ein reibungsarmes Verschwenken bezüglich des Bauelements möglich ist.
Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung 1 bildet ein Drehlager für zumindest ein separates Bauteil, z.B. in Form eines Lenkerbauteils mit zwei gegenüberliegenden Lenkerarmen 13, 14. Durch die Lagerstelle in Form der Stanzbuchse 8 ist das Bauelement 2 bzgl. seines Querschnitts vorteilhaft ausgesteift. Zusätzlich ist dabei die Flächenpressung bzgl. des ersten und zweiten Wandbereichs 3, 4 insbesondere bei dünnwandigen Querschnitten vorteilhaft minimiert, was den Einsatz von Materialien mit geringerer Druckfestigkeit möglich macht. Durch das Einstanzen der Stanzbuchse 8 in den zweiten Wandbereich 4 lässt sich die Stanzbuchse 8 mit dem Bauelement 2 mit sehr hoher Genauigkeit und sehr geringem Fertigungsaufwand verbinden. Da es hierbei keine Schweißvorgänge oder dergleichen gibt, können auch zusätzliche Korrosionsschutzmaßnahmen im Anschluss an den Stanzvorgang für die montierte Lagervorrichtung entfallen.

Claims

Lagervorrichtung (1), umfassend ein zumindest teilweise hohles Bauelement (2), das einen mit einer Öffnung (6) versehenen ersten Wandbereich (3) und einen zweiten Wandbereich (4) aufweist, welche Wandbereiche (3, 4) einander gegenüberliegen, und eine zur Lagerung zumindest eines separaten Bauteils (11) vorgesehene Stanzbuchse (8), die eine Stanzklinge (9) aufweist, welche sich in Klemmkontakt mit einer ausgestanzten Öffnung des zweiten Wandbereichs (4) befindet, so dass die Stanzbuchse (8) den ersten und zweiten Wandbereich (3, 4) verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Öffnung (6) des ersten Wandbereichs (3) einen Bund (7) aufweist, der die Stanzbuchse entlang ihrer Längsachse (I) führt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Bund (7) an der Innenseite des ersten Wandbereichs ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der eine Länge der Stanzbuchse (8) im Wesentlichen auf die Breite des Hohlraums (6) zwischen dem ersten und zweiten Wandbereich (3, 4) abgestimmt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das separate Bauteil (11) mittels eines Befestigungselements (16) an der Stanzbuchse (8) drehbar gelagert gehalten ist, so dass das Bauteil (11) bezüglich des Bauelements (2) verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der eine Längsachse (I) des Befestigungselements (16) und/oder der Stanzbuchse (8) eine Schwenkachse für das Bauteil definiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Stanzbuchse (8) entlang ihrer Längsachse (I) hohl ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Stanzbuchse (8) im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der in den Hohlraum der Stanzbuchse (8) zumindest eine Gleitlagerbuchse (12) einbringbar ist, die eine im Wesentlichen zylindrische Innenfläche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das Befestigungselement (16) an dem Bauteil befestigt und in der Gleitlagerbuchse (12) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Gleitlagerbuchse (12) einen ersten Randbereich (12a) aufweist, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Stanzbuchse (8) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der von beiden Seiten der Stanzbuchse (8) darin jeweils eine Gleitlagerbuchse einbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Gleitlagerbuchse (12) einen dem ersten Randbereich (12a) entgegengesetzten zweiten Randbereich (12b) aufweist, dessen Außendurchmesser an den Innendurchmesser der Stanzbuchse angepasst ist, so dass die Gleitlagerbuchse mit dem zweiten Randbereich (12b) in die Stanzbuchse (8) einsetzbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der zweite Randbereich (12b), nachdem die Gleitlagerbuchse (12) in die Stanzbuchse (8) eingebracht ist, aus der Stanzbuchse (8) herausragt und aufbördelbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der eine Innenumfangsfläche der Stanzbuchse (8) mit einer Beschichtung mit geringem Reibungskoeffizienten versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, bei der das Befestigungselement (16) ein Niet, eine Schraube, ein Bolzen oder dergleichen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Befestigungselement (16) an seiner Aussenumfangsfläche mit einer Beschichtung mit geringem Reibungskoeffizienten versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der an zumindest einer Seite der Stanzbuchse (8) ein Innengewinde ausgebildet ist, in das von einer Außenseite des Bauelements (2) das Befestigungselement (16) insbesondere in Form einer Schraube oder dergleichen einschraubbar ist, wobei das Bauteil (11) an dem Befestigungselement (16) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der das Bauteil (11) ein Durchgangsloch (15) aufweist, das von der Schraube (16) durchsetzt ist, wobei ein Außenumfangsbereich der Schraube und/oder zumindest ein Teil der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs mit einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten beschichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der das separate Bauteil (11) an einer Außenseite des ersten und/oder des zweiten Wandbereichs (3, 4) drehbar gelagert gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der das Bauteil ein Lenkerbauteil (11) mit zwei Lenkerarmen (13, 14) ist, die jeweils an einer Außenseite des ersten bzw. des zweiten Wandbereichs drehbar gelagert gehalten sind, so dass das Bauelement (2) zwischen dem ersten Wandbereich und dem zweiten Wandbereich aufgenommen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der an einer Aussenseite des ersten und des zweiten Wandbereichs (3, 4) jeweils ein separates Bauteil drehbar gelagert gehalten sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das separate Bauteil (11) an der Stanzbuchse (8) zwischen dem ersten und dem zweiten Wandbereich (3, 4) gelagert gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der auf einen Außenumfang der Stanzbuchse (8) eine Gleitlagerbuchse aufgebracht ist, wobei das separate Bauteil (11) bei einem Verschwenken bezüglich des Bauelements (2) in Gleitkontakt mit der Gleitlagerbuchse steht.
Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung, mit den Schritten: Bereitstellen eines zumindest teilweise hohlen Bauelements (2), das einen mit einer Öffnung (6) versehenen ersten Wandbereich (3) und einen zweiten Wandbereich (4) aufweist, welche Wandbereiche einander gegenüberliegen, Einbringen einer zur Lagerung eines separaten Bauteils (11) vorgesehenen Stanzbuchse (8) in die Öffnung (6) des ersten Wandbereichs (3), und Verschieben der Stanzbuchse (8) in Richtung des zweiten Wandbereichs (4), um einen Teil des zweiten Wandbereichs (4) koaxial zur Öffnung (6) des ersten Wandbereichs (3) auszustanzen, so dass der erste und zweite Wandbereich (3, 4) durch die Stanzbuchse (8) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem das separate Bauteil (11) durch ein Befestigungselement (16) mit der Stanzbuchse (8) verbunden wird, so dass das Bauteil (11) an der Stanzbuchse (8) gelagert gehalten ist.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, bei dem die Stanzbuchse (8) hohl ausgeführt ist und eine Gleitlagerbuchse (12) in den Hohlraum der Stanzbuchse eingebracht wird, wobei das Befestigungselement (11) an dem Bauteil befestigt und in der Gleitlagerbuchse (12) drehbar gelagert ist.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, bei dem das Befestigungselement (16) insbesondere in Form einer Schraube von außen in die Stanzbuchse (8) eingeschraubt wird, wobei das separate Bauteil (11) auf dem Befestigungselement (16) drehbar gelagert ist.
Verfahren nach Anspruch 25, bei dem vor dem Ausstanzen eines Teils des zweiten Wandbereichs (4) eine Gleitlagerbuchse auf eine Außenfläche der Stanzbuchse (8) aufgebracht wird, wobei das separate Bauteil (11) zwischen dem ersten und dem zweiten Wandbereich (3, 4) drehbar gelagert gehalten ist und in Gleitkontakt mit der Gleitlagerbuchse steht.