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Dokumentenidentifikation DE102007003207A1 30.08.2007
Titel Dämpferlager
Anmelder BASF AG, 67063 Ludwigshafen, DE
Erfinder Frank, Friedrich, 49448 Lemförde, DE;
Lasai, Sven, 49448 Stemshorn, DE
DE-Anmeldedatum 22.01.2007
DE-Aktenzeichen 102007003207
Offenlegungstag 30.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.08.2007
IPC-Hauptklasse F16F 9/54(2006.01)A, F, I, 20070122, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16F 1/38(2006.01)A, L, I, 20070122, B, H, DE   
Zusammenfassung Dämpferlager enthaltend mindestens einen Einleger (i), der in einem Gehäuse (ii) positioniert ist, mindestens ein Lagerelement (iii), das zwischen Einleger (i) und Gehäuse (ii) positioniert, sowie einen Deckel (iv), der das Lagerelement (iii) in dem Gehäuse (ii) fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (iv) mit dem Gehäuse (ii) verschweißt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Dämpferlager, insbesondere Axiallager enthaltend mindestens einen bevorzugt hohlen, bevorzugt zylindrischen Einleger (i), der in einem bevorzugt zylindrischen Gehäuse (ii) positioniert ist, mindestens ein bevorzugt zylindrisches Lagerelement (iii), das zwischen Einleger (i) und Gehäuse (ii) positioniert ist und bevorzugt eine axiale und/oder radiale Bewegung von Einleger (i) relativ zum Gehäuse (ii) dämpft, sowie einen Deckel (iv), der das Lagerelement (iii) in dem Gehäuse (ii) fixiert, wobei der Deckel (iv) mit dem Gehäuse (ii) verschweißt ist. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Herstellung eines Dämpferlagers, bevorzugt den eingangs beschrieben Dämpferlagern, enthaltend mindestens einen Einleger (i), der in einem Gehäuse (ii) positioniert ist, mindestens ein Lagerelement (iii), das zwischen Einleger (i) und Gehäuse (ii) positioniert, sowie einen Deckel (iv), der das Lagerelement (iii) in dem Gehäuse (ii) fixiert, wobei man den Deckel (iv) mit dem Gehäuse (ii) verschweißt. Außerdem betrifft die Erfindung Automobile oder Lastkraftwagen enthaltend die erfindungsgemäßen Dämpferlager, insbesondere Rundlager, insbesondere Automobile oder Lastkraftwagen, die zwischen Fahrzeugstoßdämpfer und Fahrzeugaufbau das erfindungsgemäße Dämpferlager enthalten.

Dämpferlager werden in Automobilen innerhalb des Fahrwerks und bei der Lagerung von Aggregaten verwendet und sind allgemein bekannt. Mit Hilfe von Dämpferlagern werden im Automobil Aggregate, beispielsweise Motor, Getriebe, Luftpresser, Kompressor, oder Fahrwerksbauteile, z.B. Hilfsrahmenlager, Blattfederlager, Lenker, u.a. untereinander oder mit der Karosserie verbunden. Dabei erfüllen sie durch die Verwendung von Elastomerwerkstoffen die Funktion einer elastischen Lagerung; andererseits sind sie auf Grund ihrer viskosen Eigenschaften in der Lage, Energie zu dissipieren und damit Schwingungen zu dämpfen. Dabei wird ein hohes Maß an Dämpfung besonders für die Bedämpfung großer Amplituden von niederfrequenten Schwingungen benötigt, die z.B. die Anbindung der Stossdämpfers an die Karosserie beeinflussen. Andererseits ist bei kleinen Amplituden und höheren Frequenzen eine hohe Dämpfung aus Gründen der Fahrzeugakustik unerwünscht. Das Dämpfungsverhalten derzeitiger, konventioneller Rundlager ist abhängig vom materialimmanenten Dämpfungsvermögen des eingesetzten Elastomerwerkstoffes.

Die Herstellung der Axiallager erfolgt bislang üblicherweise derart, dass in ein Gehäuse aus Aluminium-Druckguss ein Lagerelement aus einem mikrozelligen Polyurethan-Elastomer eingelegt wird. Das Elastomerbauteil ist üblicherweise höher als der Bauraum im Gehäuse. Während der Montage wird das Elastomerteil komprimiert, so dass es in das Gehäuse passt. Um das Elastomerteil zu komprimieren, wird ein Deckel oben auf das Teil gelegt und heruntergedrückt. Das Gehäuse weist einen Kragen auf, in dessen Innendurchmesser der Deckel hineingedrückt wird. Dabei ist der Kragen des Gehäuses höher als der Deckel. Der überstehende Bereich des Kragens wird nach dem Aufdrücken des Deckels durch Verrollen umgelegt. Hierdurch wird der Deckel fest in seiner Position fixiert. Nachteilig an diesem bekannten Verfahren ist, dass durch das Verrollen der Kante des Gehäuses die Kraefte, die im Fahrbetrieb auftreten koennen begrenzt sind, d.h. die Festigkeit des Lagers ist durch die Festigkeit des verrollten Randes limitiert. Zudem kann ein „Aufrollen" des Randes im Dauerbetrieb die Haltbarkeit des Lagers einschränken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, Dämpferlager und Verfahren zu ihrer Herstellung zu entwickeln, die wirtschaftlich sind und zu Produkten mit einer hohen Haltbarkeit führen.

Diese Aufgabe konnte durch die eingangs dargestellten Dämpferlager gelöst werden.

Die erfindungsgemäßen Produkte weisen die folgenden Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf:

  • • durch Stoffschluss kann mögliches Klappern des Deckels nach dem Verrollen verhindert werden
  • • der Kragen des Gehäuses kann kürzer ausfallen
  • • Deckelauspresskräfte sind höher als beim Verrollen, d.h. das Lagerelement kann stärker belastet werden

Das Verschweißen des Deckels mit dem Gehäuse kann bevorzugt mittels allgemein bekanntem Laserstrahlschweißens erfolgen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass beispielsweise ein mikrozelliges Polyurethan-Elastomer mit begrenzter Temperaturbeständigkeit nicht angegriffen wird. Das Laserstrahlschweißen findet bei Temperaturen unterhalb der Grenztemperatur für diese Elastomere statt und beeinflusst daher das Elastomerbauteil nicht negativ.

Dämpferlager sind beispielhaft in den 1 und 2 dargestellt. In den 3 und 4 ist das bekannte Verfahren dargestellt, bei dem die Kante des Gehäuses (ii) über den Deckel (iv) verrollt wird. In der 5 ist ein erfindungsgemäßes Dämpferlager abgebildet, bei dem die Kante des Gehäuses (ii) eine deutlich geringere Höhe aufweist und mit dem Deckel (iv) verschweißt ist. Die Kante des Gehäuses (ii) ist mit (v) gekennzeichnet.

Das Lagerelement (iii) ist bevorzugt in radialer und axialer Richtung zwischen Einleger (i) und Gehäuse (ii) sowie zwischen Einleger (i) und Deckel (iv) positioniert. Dabei kann das Lagerelement (iii) komprimiert zwischen Gehäuse (ii) und Deckel (iv) vorliegen. Wie eingangs bereits geschildert kann es sich bei den erfindungsgemäßen Dämpferlagern bevorzugt um Axiallager handeln, die innerhalb des Fahrwerks eines Automobils zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist somit an dem Einleger (i) die Kolbenstange eines Stoßdämpfers befestigt.

Bevorzugt wird man somit im erfindungsgemäßen Verfahren das Lagerelement (iii), das einen Einleger (i) umfasst, in dem Gehäuse (ii) platzieren und anschließend den Deckel (iv) auf dem Lagerelement (iii) mit dem Gehäuse (ii) verschweißen. Dabei kann man bevorzugt den Deckel (iv) in einer Stellung mit dem Gehäuse verschweißen, in der der Deckel (iv) das Lagerelement (iii) in dem Gehäuse (ii) komprimiert.

Zu den einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Dämpferlager ist folgendes auszuführen:

Der bevorzugt zylindrische Einleger (i) kann einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein und auf üblichen Materialien basieren, beispielsweise Metallen, z.B. Stahl, Eisen und/oder Aluminium oder harten Kunststoffen, z.B. thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyoxymethylen und/oder Polyamid. Der Einleger (i) verfügt bevorzugt über eine Innenbohrung üblicherweise zur Aufnahme eines Befestigungsbolzen. Der Außendurchmesser ergibt sich aus konstruktiven Gründen.

Das Gehäuse (ii) kann ein- oder mehrteilig aufgebaut sein und auf üblichen Materialien basieren, beispielsweise Metallen, z.B. Stahl, Eisen und/oder Aluminium oder harten Kunststoffen, z.B. TPU, Polyoxymethylen und/oder Polyamid. Bevorzugt ist das Gehäuse (ii) aus Aluminium-Druckguss gefertigt. Das Gehäuse (ii) verfügt über einen Außendurchmesser und einen Innendurchmesser, die in den Abmessungen und Ausführungen variieren können. Die Erfindung umfasst sowohl kalibrierte und unkalibrierte Gehäuse (i). Eine Fixierung der Einzelteile, d.h. Einleger (i) und Lagerelemente) (iii) und Gehäuse (ii) kann beispielsweise durch eine Kalibrierung erreicht werden. Die Elastomerteile der Lagerelemente können einen größeren Außendurchmesser haben als der Innendurchmesser der Gehäuses. Dadurch wird eine Vorspannung des Elastomerbauteils erzielt. Bei dieser Bauweise kann auf einen anschließenden Kalibrierprozess verzichtet werden. Diese Vorteile gelten auch, wenn der Innendurchmesser des Elastomerbauteils kleiner ist als der Außendurchmesser des Einlegers (i).

Der Deckel (iv) kann ein- oder mehrteilig aufgebaut sein und auf üblichen Materialien basieren, beispielsweise Metallen, z.B. Stahl, Eisen und/oder Aluminium oder harten Kunststoffen, z.B. TPU, Polyoxymethylen und/oder Polyamid. Bevorzugt ist der Deckel (iv) aus Aluminium-Druckguss gefertigt. Der Durchmesser des Deckels (iv) wird bevorzugt derart gewählt, dass der Deckel (iv) auf dem Lagerelement (iii) in dem Gehäuse (ii) platziert und mit dem Gehäuse verschweißt werden kann.

Das Lagerelement (iii) kann aus einem oder mehreren Einzelteilen, die elastische Eigenschaften aufweisen, bestehen. Werden mindestens zwei Lagerelemente pro Lagerelement (iii) verwendet, so können diese je nach Anforderung quasi in einem Stecksystem zum vollständigen Lagerelement zusammengefügt werden, wobei allgemein bekannten "Steck"-Verfahren gewählt werden können, z.B. Nut-Feder. Erfindungsgemäß ist auch das Verkleben einzelner zelliger Polyurethanelastomere, insbesondere den bevorzugten zelligen Polurethanelastomeren, mit Schmelzklebstoffen, bevorzugt den reaktiven Schmelzklebstoffen. Dabei können die zelligen Polyurethanelastomeren mit sich selbst oder anderen Werkstoffen verklebt werden. Durch die Verwendung mehrerer Einzelteile im Lagerelement können Lagerelemente mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden, die je nach ihrer Anordnung im Rundlager spezifische Anforderungen übernehmen können. Werden mindestens zwei Einzelteile eingesetzt, weisen diese bevorzugt unterschiedliche Dichten und somit unterschiedliche mechanische und dynamische Eigenschaften auf. Während beispielsweise ein Teil des Lagerelementes (iii) aus einem mikrozelligen PUR mit geringer Dichte bestehen kann um im Einsatzfall durch die Relativbewegung zur Innen- und Außenbuchse viel Dämpfung zu erzeugen, kann ein weiteren Teil des Lagerelementes (iii) im Rundlager aus einem mikrozelligen Pur mit hoher Dichte gefertigt sein, um dynamische Steifigkeiten zu gewährleisten und um die max. Verformung zu reduzieren. Erfindungsgemäß kann somit auf speziellen Anforderungen eingegangen werden. Das Lagerelement (iii) ist bevorzugt zylindrisch oder ringförmig ausgestaltet. Das Lagerelement (iii) basiert bevorzugt auf zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren, die ggf. Polyharnstoffstrukturen enthalten können, besonders bevorzugt auf der Basis von zelligen Polyurethanelastomeren bevorzugt mit einer Dichte nach DIN 53 420 von 200 bis 1100, bevorzugt 300 bis 800 kg/m3, einer Zugfestigkeit nach DIN 53571 von ≥ 2, bevorzugt 2 bis 8 N/mm2, einer Dehnung nach DIN 53571 von ≥ 300, bevorzugt 300 bis 700 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN 53515 von ≥ 8, bevorzugt 8 bis 25 N/mm. Bevorzugt handelt es sich bei den Elastomeren um mikrozellige Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten, bevorzugt mit Zellen mit einem Durchmesser von 0,01 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,15 mm. Besonders bevorzugt besitzen die Elastomere die eingangs dargestellten physikalischen Eigenschaften. Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten und ihre Herstellung sind allgemein bekannt und vielfältig beschreiben, beispielsweise in EP-A 62 835, EP-A 36 994, EP-A 250 969, DE-A 195 48 770 und DE-A 195 48 771. Elastomere von zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte werden üblicherweise in einer Form hergestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form des Federelements gewährleisten. Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann nach allgemein bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangsstoffe einsetzt:

  • (a) Isocyanat,
  • (b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen,
  • (c) Wasser und gegebenenfalls
  • (d) Katalysatoren,
  • (e) Treibmittel und/oder
  • (f) Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, beispielsweise Polysiloxane und/oder Fettsäuresul fonate.

Bevorzugt weisen die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten einen Druckverformungsrest kleiner 25 % nach DIN 53572, wobei als Prüfkörper Würfel der Abmessung 40 mm × 40 mm × 30 mm ohne Silikonanstrich verwendet werden, die Prüfung bei konstanter Verformung erfolgt, wobei die Prüfkörper um 40 % zusammengedrückt und 22 Stunden bei 80°C im Umluftschrank gehalten werden, die Prüfeinrichtung nach der Entnahe aus dem Wärmeschrank 2 Stunden im zusammengedrückten Zustand auf Raumtemperatur abgekühlt wird, anschließend der Prüfkörper aus der Prüfeinrichtung entnommen wird und 10 min ± 30 s nach der Entnahme der Prüfkörper aus der Prüfeinrichtung die Höhe der Prüfkörper auf 0,1 mm genau gemessen wird.


Anspruch[de]
Dämpferlager enthaltend mindestens einen Einleger (i), der in einem Gehäuse (ii) positioniert ist, mindestens ein Lagerelement (iii), das zwischen Einleger (i) und Gehäuse (ii) positioniert, sowie einen Deckel (iv), der das Lagerelement (iii) in dem Gehäuse (ii) fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (iv) mit dem Gehäuse (ii) verschweißt ist. Dämpferlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (iii) in radialer und axialer Richtung zwischen Einleger (i) und Gehäuse (ii) sowie zwischen Einleger (i) und Deckel (iv) positioniert ist. Dämpferlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (iii) komprimiert zwischen Gehäuse (ii) und Deckel (iv) vorliegt. Dämpferlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einleger (i) die Kolbenstange eines Stoßdämpfers befestigt ist. Dämpferlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (ii) und der Deckel (iv) aus Aluminium-Druckguss gefertigt sind. Dämpferlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (iii) aus zelligem Polyurethanelastomer gefertigt ist. Verfahren zur Herstellung eines Dämpferlagers enthaltend mindestens einen Einleger (i), der in einem Gehäuse (ii) positioniert ist, mindestens ein Lagerelement (iii), das zwischen Einleger (i) und Gehäuse (ii) positioniert, sowie einen Deckel (iv), der das Lagerelement (iii) in dem Gehäuse (ii) fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass man den Deckel (iv) mit dem Gehäuse (ii) verschweißt. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man den Deckel (iv) mittels Laserstrahlschweißen mit dem Gehäuse verschweißt. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das Lagerelement (iii), das einen Einleger (i) umfasst, in dem Gehäuse (ii) platziert und anschließend den Deckel (iv) auf dem Lagerelement (iii) mit dem Gehäuse (ii) verschweißt. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man den Deckel (iv) in einer Stellung mit dem Gehäuse verschweißt, in der der Deckel (iv) das Lagerelement (iii) in dem Gehäuse (ii) komprimiert. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (iii) in radialer und axialer Richtung zwischen Einleger (i) und Gehäuse (ii) sowie zwischen Einleger (i) und Deckel (iv) positioniert ist. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (ii) und der Deckel (iv) aus Aluminium-Druckguss gefertigt sind. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (iii) aus zelligem Polyurethanelastomer gefertigt ist. Automobile oder Lastkraftwagen enthaltend Dämpferlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6. Automobile oder Lastkraftwagen gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen Fahrzeugstoßdämpfer und Fahrzeugaufbau ein Dämpferlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 enthalten.






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