CN108027001A - 包括壳体和盖的阻尼器轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻尼器轴承，包括用于接收阻尼元件(5)的中空壳体(1)和用于将该阻尼元件(5)固定在该壳体(1)内的盖(3)，其中该壳体(1)和该盖(3)由塑料制造，且该壳体(1)和该盖(3)之间的连接通过焊接过程材料锁合地产生，该焊接过程是基于该壳体(1)和该盖(3)之间的相对移动。此外，本发明涉及一种用于生产根据本发明的阻尼器轴承的方法，其中使该壳体和该盖在为此设置的接触表面处接触，且然后生成该壳体和该盖之间的相对移动，该相对移动由于到所述接触表面内的能量输入而导致将该壳体和该盖材料锁合地焊接。

Description

包括壳体和盖的阻尼器轴承
本发明涉及一种阻尼器轴承，该阻尼器轴承包括用于接收阻尼元件的中空壳体和用于将该阻尼元件固定在该壳体内的盖，其中该壳体和该盖由塑料制造。
阻尼器轴承在汽车的走行装置内使用并且是众所周知的。特别是在机动车辆中，它们被用作振动阻尼部件。在此背景下，它们被用来将震动阻尼器附接到车身和/或走行装置部件。通过此种类的柔性联轴器，由道路表面导致并且经由车轮和震动阻尼器传递的振动被隔离，由震动阻尼器导致的振动也一样。该联轴器被设计成使得震动阻尼器的万向移动变得可能且满足对轴向方向、径向方向和万向方向上的力-位移特性的要求。根据走行装置设计，轴向特性和径向特性对行驶性能有重大影响且必须被精确调整。震动阻尼器和阻尼器轴承之间的相互作用对乘坐舒适性、驾驶安全性、侧倾支撑和俯仰支撑以及对减少车轮反弹和车身抖动的影响具有决定性作用。
就使用的材料和生产方法二者而言，存在多种已知类型的阻尼器轴承。广泛使用的是基于铸模铝的阻尼器轴承，其中插入有弹性体阻尼元件。为了生产，阻尼元件通常被插入到中空圆柱形壳体内，然后用盖封闭该壳体。通常，壳体具有一个轴环(Kragen)，盖被按压到该轴环的内径内。在此，壳体的轴环高于盖。在盖已经被按压上之后，通过轧制或卷边使轴环的重叠区域折叠。从而盖被牢固地固定就位。此已知方法的缺点在于，轧制壳体的边缘限制了可能在驾驶期间发生的力。换言之，轴承的强度受限于轧制轮缘(Rand)的强度。此外，在连续操作中轮缘的“卷起”可限制轴承的耐久性。
作为通过轧制或卷边来固定盖的一个替代方案，存在已知的阻尼器轴承，其中以某种其他方式(例如，以插销接合形式或通过螺钉紧固)将盖形锁合(formschlüssig)地连接到壳体。作为另一个替代方案，材料锁合(stoffschlüssig)连接是已知的，例如，通过将盖焊接到壳体。因此，例如公开申请DE102007003207A1描述了一种阻尼器轴承，该阻尼器轴承具有壳体、轴承元件和盖，其中通过盖将轴承元件固定在壳体内。通常通过激光焊接将盖焊接到壳体。DE 103 35 956、DE 10 2007 003 207 A1、DE 102012 001 299 A1和DE 4321874 A1指出了用于连接弹簧结构的元件的不同焊接技术。
常常需要将阻尼器轴承内的阻尼元件布置在预压缩下，以确保某些阻尼属性。尽管原则上可以通过所有已知方法实现阻尼元件的预压缩，但由于制造公差和与方法相关的限制等因素，对预压缩的限定调节仍然是困难的并且几乎不可能以精确且可再现的方式实现。
本发明的目的是提供可以设定阻尼元件的限定预压缩，并且仍制造简单且生产经济的阻尼器轴承。
此目的通过权利要求1中指定的根据本发明的阻尼器轴承来实现。从属权利要求2至7涉及本发明的又一些有利实施方案。此目的还通过如权利要求8至10中所指示的方法来实现。
根据本发明的阻尼器轴承包括用于接收阻尼元件的中空壳体和适合于将该阻尼元件固定在该壳体内的盖。该壳体和该盖由塑料制造。根据本发明，该壳体和该盖之间的连接通过焊接过程材料锁合地产生，该焊接过程是基于该壳体和该盖之间的相对移动。
将该壳体和该盖在为此目的设置的接触表面处焊接。在本发明的一个优选的实施方案中，为材料锁合连接设置的该壳体的接触表面和该盖的接触表面被旋转对称地设计。该旋转对称性由旋转轴线限定。在下文中参考此旋转轴线来使用术语“径向”和“轴向”。
该壳体的接触表面和该盖的接触表面优选地与该阻尼元件的外表面在相对于该旋转轴线的径向方向上间隔开。这确保在焊接期间形成的焊缝的塑性体(Kunststoffmasse)不直接接触阻尼元件，直接接触阻尼元件可能对阻尼属性具有负面影响。在此优选的实施方案的发展中，所述接触表面还通过分离元件与阻尼元件的外表面分离。在此，该分离元件可以完全地或部分地填充该阻尼元件和所述接触表面之间的间隔。
特别优选地，该分离元件被设计为凹槽或腹板，特别是被设计为环形凹槽或环形腹板。该凹槽或腹板可以被设计为连续的或间断的。在此方面，术语“环形”不应被解释为限制性的。以单数形式使用的术语“分离元件”也不应被理解为在此方面是限制性的。在此实施方案中，该凹槽的或该腹板的径向和轴向范围应优选地尺寸被设为使得可以将在焊接期间形成的焊缝的塑性体至少部分地但尤其完全地容纳在由接触表面和该凹槽或腹板限定的体积内。
该分离元件优选地被整体连接到该壳体和/或该盖。例如，它可以是生产该壳体或盖的注塑模具的一部分。
在根据本发明的阻尼器轴承的另一个优选变体中，该壳体的接触表面和该盖的接触表面是圆锥形的。在此变体中也可以设置如上文所描述的间隔和/或分离元件。
该壳体和该盖可以由相同塑料或不同塑料制造。唯一的先决条件是相应的接触表面应能够通过相对移动进入材料锁合连接，例如热塑性塑料情况就是这样。在材料属性(诸如，强度和刚度)方面，纤维增强塑料材料是优选的。特别优选的是，该壳体和该盖是基于相同的塑料基体生产的，其中该壳体内的纤维含量和该盖中的纤维含量可以相同或不同。
在一个有利的实施方案中，该壳体和该盖是基于纤维含量大于20％、优选地大于30％、特别优选地大于40％的纤维增强聚酰胺制造的。应理解，纤维含量是基于体积。
根据本发明的阻尼器轴承适合于在其壳体内接收至少一个阻尼元件，可以通过盖将该阻尼元件固定在壳体内。该阻尼元件可以是单部分或多部分设计，且可以是基于已知材料，诸如，橡胶或聚异氰酸酯加聚产物(Polyisocyanat-polyadditionsprodukten)。
在一个优选的实施方案中，该阻尼元件基于的是基于多孔聚异氰酸酯加聚产物的弹性体，特别优选地基于可以含有聚脲结构的多孔聚氨酯弹性体。多孔意味着孔优选地具有0.01mm至0.5mm的直径，特别优选地0.01mm至0.15mm的直径。
特别优选的是，所述聚异氰酸酯加聚产物具有以下材料属性中的至少一个：根据DIN EN ISO 845，密度在270-900kg/m3之间；根据DIN EN ISO 1798，抗拉强度≥2.0N/mm2；根据DIN EN ISO 1798，断裂伸长率≥200％；或根据DIN ISO 34-1 B(b)，撕裂强度(Weiterreiβfestigkeit)≥8N/mm。在更优选的实施方案中，聚异氰酸酯加聚产物具有这些材料属性中的两个，进一步优选的是，具有这些材料属性中的三个，且特别优选的实施方案具有全部四个所提到的材料属性。
基于聚异氰酸酯加聚产物的弹性体以及其生产是众所周知的，且被描述在许多文献(例如，EP 62 835 A1、EP 36 994 A2、EP 250 969 A1、EP 1 171 515 A1、DE 195 48 770A1和DE 195 48771 A1)中。
在本发明的一个优选的实施方案中，壳体被设计成使得在焊接到盖之后，壳体的腔的轴向范围总计为阻尼元件的高度的50％到95％，因此确保阻尼元件被预压缩。优选地，所选择的预压缩的量越大，在车辆中使用期间该阻尼元件的轴向方向上的加载越大且因此移动越大。这确保即使在高负载的情况下阻尼元件也能够保持与壳体的内部和/或盖的内部接触。
在另一个优选的实施方案中，阻尼元件包括一个插入件，该插入件适合于将震动阻尼器的活塞杆固定在其上。有利的是该插入件由金属(例如，钢或铝)制造。它也可以由硬塑料(例如，纤维增强聚酰胺)制造。
根据本发明的阻尼器轴承被有利地用作机动车辆的走行装置内的轴向轴承。在此情况下，该震动阻尼器的活塞杆优选地固定在该插入件上。
本发明的另一主题是一种用于生产阻尼器轴承的方法，该阻尼器轴承包括用于接收阻尼元件的中空壳体和用于将该阻尼元件固定在该壳体内的盖，其中该壳体和该盖由塑料制成。在根据本发明的方法中，首先使该壳体和该盖在为此设置的接触表面处接触。然后产生该壳体和该盖之间的相对移动，所述相对移动由于到所述接触表面内的能量输入而导致将该壳体和该盖材料锁合地焊接。
根据部件几何结构，特别是待要接触的接触表面的部件几何结构，不同的焊接方法是优选的，特别是摩擦焊接方法。然而，在平坦接触表面的情况下，也可以考虑线性摩擦焊接，在旋转对称接触表面的情况下，旋转摩擦焊接的方法、旋转振荡的摩擦焊接的方法或轨道焊接的方法是优选的。
在另一个优选的实施方案中，采用振荡摩擦焊接，优选地采用线性振荡的摩擦焊接或采用轨道焊接。在此，这些焊接方法具有的优点是，即使在待被焊接的表面是非旋转对称的几何结构的情况下也可以使用。
如在ISO 15620中实施的轨道焊接方法是优选的。根据部件的实施方案，采用单轨道焊接(其中仅一个部件振荡)或多轨道摩擦焊接(其中待被焊接的两个部件都振荡)。轨道焊接具有的优点是，待被连接的部件不必是旋转对称的。在轨道焊接的情况下，待被焊接的表面的轴线在相同平面内移动。
在旋转对称接触表面的情况下，特别优选的是采用旋转振荡的摩擦焊接或轨道焊接，非常特别优选的是采用旋转振荡的摩擦焊接。
在另一个特别优选的实施方案中，采用上文所描述的轨道焊接。特别地，在纤维增强部件的情况下，这具有的优点是，纤维具有相对低的纤维定向程度，且这导致焊接更好。
由于该阻尼元件正常应被预先加载，因此在焊接期间在盖和阻尼元件之间也形成接触。为了降低在焊接期间对阻尼元件的可能的热损坏或机械损坏的可能性，仅对阻尼元件造成很小影响的焊接方法(例如，旋转振荡的摩擦焊接或轨道焊接)是特别优选的。
在此情况下，待被焊接的部件的相对移动被设定成使得尽管它们被彼此焊接在一起，但是阻尼元件基于它的弹性仅经历如此小的移动以至于热塑性部件仅被加热到不发生接合的这样小的程度。在此情况下，减少且理想地完全防止对阻尼元件的热损坏和机械损坏。
在根据本发明的方法的一个优选的实施方案中，在相对移动期间在计量学上检测盖到壳体的腔内的穿透深度。在将壳体和盖保持在分立的工具中以执行相对移动的焊接设备中，例如可以通过检测所述工具之间的间隔的改变(行程改变)或必须施加的力的改变来进行计量学检测。
特别优选的是，在计量学上确定的改变被用来设定阻尼元件的预定压缩。这可以被实现，例如检测两个工具之间的间隔的改变并且调整在相对移动期间必须施加的工具接触力以使得在焊接过程结束时实现盖到壳体的腔内的预定穿透深度。对于软件技术的实施和/或硬件技术的实施，可以使用已知方法。
与现有技术中已知种类的阻尼器轴承相比，根据本发明的阻尼器轴承具有如下优点，具体地，盖的可变焊接深度使得能够将阻尼元件的预压缩设定到限定值。此外，所选择的方法确保阻尼元件和附接的部件不接合在一起，即使在相对高的预加载的情况下。根据本发明的方法也适合于批量生产，因此可以以可再现的高质量简单、经济地制造阻尼器轴承。
实施例1
在图1中以平面视图例示了处于完全组装状态的根据本发明的阻尼器轴承。该阻尼器轴承包括壳体1，该壳体1被设置成用于通过三个具有通孔的凸缘安装在机动车辆的车身上。在壳体1的中心，存在一个容纳阻尼元件5的腔。阻尼元件5通过盖3固定在该壳体的该腔内。在所例示的实施例中，该盖的上侧与该壳体的上侧齐平。然而，此实施方案不是强制性的。根据与其内将安装阻尼器轴承的安装空间相关的规范，该盖的上侧可以突出超过该壳体或可以以凹入方式插入到该腔内。
壳体1和盖3由塑料制造，在所例示的实施例中由具有50％的基于体积的玻璃纤维含量的聚酰胺(PA6.6)制造。该壳体和该盖之间的连接通过焊接过程材料锁合地产生，该焊接过程是基于该壳体和该盖之间的相对移动。
图2示出了穿过图1中示出的阻尼器轴承的纵向截面。阻尼元件5被夹紧在壳体基底和盖3之间。在所例示的实施例中，阻尼元件5被设计为中空圆柱体，该中空圆柱体具有在轴向方向上居中的环形凹槽，在该环形凹槽内布置有插入件15。此插入件15被用来将震动阻尼器的活塞杆固定在其上。
图3示出了图2中的例示的放大断面。在此实施例中，在设置成接收盖3的区域中，盖3的外直径小于壳体1的内直径。因此，在组装状态，在盖3和壳体1之间形成环形间隙11。在盖3面向阻尼元件5的下侧上，盖3具有一个环形凹槽。
盖的在该凹槽与其外轮缘之间的区域比该盖的内区域具有更大的厚度。因此，盖的轮缘在轴向方向上向下突出超过盖的内部区域。此轮缘的下环形表面形成盖侧的接触表面，该接触表面被设置用于焊接到壳体。
在径向方向上从其内布置有阻尼元件5的腔向外继续，壳体1首先具有环形腹板7，该环形腹板7后面是环形凹槽。此凹槽的基底形成壳体侧的接触表面9，该接触表面9被设置用于焊接到盖。
图1至图3示出了处于组装状态的阻尼器轴承。为了产生焊接接合，已经使壳体1和盖3在所提到的接触表面处接触，然后已经生成了壳体和盖之间的相对移动。该相对移动导致以摩擦形式的能量输入到所述接触表面内，这具有使所述接触表面处的塑料材料熔化并且材料锁合地焊接的效果。通过在凹槽的区域中使盖和壳体成形，由熔化过程形成的塑料材料保持在壳体内并且通过充当分离元件的腹板7来防止接触阻尼元件5。这最小化并且理想地完全防止了焊接过程对阻尼元件5的损害。
在焊接过程期间，在壳体基底的方向上挤压盖3。在此过程期间，在计量学上检测盖穿透到壳体的腔内的程度。继续该焊接过程，直到已经实现了阻尼元件5的预先确定的预压缩为止。
实施例2在图4中例示了穿过根据本发明的阻尼器轴承的另一个实施例的壳体1的纵向截面。此阻尼器轴承与根据实施例1的阻尼器轴承的区别主要在于为焊接而设置的接触表面9的成形。在图4中未示出的壳体和盖的接触表面是圆锥形的。如同在实施例1中，壳体的接触表面9通过环形腹板7与设置用于接收阻尼元件的壳体的腔13分离。
为了焊接，使壳体和盖在所述接触表面处接触，然后产生壳体和盖之间的相对移动。圆锥形接触表面处的塑料材料由于能量输入而熔化并且材料锁合地接合在一起。与实施例1相比，由于圆锥形配置，设置用于熔化的表面较大。如同在实施例1中，该阻尼元件被保护而不受熔化材料的影响，这是因为它保持在形成在腹板7和所述接触表面之间的环形凹槽内。

Claims (12)

1.一种阻尼器轴承，包括用于接收阻尼元件(5)的中空壳体(1)和用于将该阻尼元件(5)固定在该壳体(1)内的盖(3)，其中该壳体(1)和该盖(3)由塑料制造，其特征在于，该壳体(1)和该盖(3)之间的连接通过焊接过程材料锁合地产生，该焊接过程是基于该壳体(1)和该盖(3)之间的相对移动，其中使用轨道焊接或振荡的摩擦焊接。
2.根据权利要求1所述的阻尼器轴承，其中为材料锁合的连接设置的该壳体(1)的接触表面和该盖(3)的接触表面被旋转对称地设计。
3.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼器轴承，其中使用轨道焊接方法。
4.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼器轴承，其中使用旋转振荡的摩擦焊接方法。
5.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼器轴承，其中该壳体(1)的接触表面和该盖(3)的接触表面与该阻尼元件(5)的外表面在相对于旋转轴线的径向方向上间隔开并且通过分离元件(7)分离。
6.根据权利要求5所述的阻尼器轴承，其中该分离元件(7)被设计为凹槽或腹板。
7.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼器轴承，其中该壳体(1)的接触表面和该盖(3)的接触表面是圆锥形的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼器轴承，其中该壳体(1)和该盖(3)是基于纤维含量大于20％、优选地大于30％、特别优选地大于40％的纤维增强聚酰胺制造的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的阻尼器轴承，其中该阻尼元件是基于多孔聚异氰酸酯加聚产物。
10.一种用于制造阻尼器轴承的方法，该阻尼器轴承包括用于接收阻尼元件(5)的中空壳体(1)和用于将该阻尼元件(5)固定在该壳体(1)内的盖(3)，其中该壳体(1)和该盖(3)由塑料制造，其特征在于，使该壳体和该盖在为此设置的接触表面上接触，然后产生该壳体和该盖之间的相对移动，该相对移动由于到所述接触表面内的能量输入而导致将该壳体和该盖材料锁合地焊接。
11.根据权利要求8所述的方法，其中在该相对移动期间，在计量学上检测该盖(3)到该壳体(1)的腔内的穿透深度。
12.根据权利要求9所述的方法，其中在计量学上确定的改变被用来设定该阻尼元件(5)的预定压缩。
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