DE102004002369A1

DE102004002369A1 - Rundlager und Federkonstruktion, insbesondere für Automobilfahrwerk

Info

Publication number: DE102004002369A1
Application number: DE102004002369A
Authority: DE
Inventors: Frank Thye-Moormann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: DE102004002369B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Rundlager, enthaltend mindestens ein hohles, elastisches Lagerelement (iii), das einen Einleger (iv) umfasst, der eine Bohrung (vi) aufweist, wobei das Rundlager auf seinem äußeren Rand mindestens eine Aussparung (ii) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Rundlager enthaltend mindestens ein hohles, elastisches bevorzugt zylindrisches Lagerelement (iii), das bevorzugt oberhalb, unterhalb und seitlich vom Einleger (iv) einen Einleger (iv) umfasst, der eine bevorzugt mittige, bevorzugt parallel zur axialen Richtung des Rundlagers verlaufende Bohrung (vi) aufweist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf Federkonstruktionen enthaltend (xx) Kolbenstange eines Stoßdämpfers, die in der Bohrung (vi) des erfindungsgemäßen Rundlagers platziert und bevorzugt befestigt, besonders bevorzugt verschraubt ist bzw. wird und wobei das Rundlager sich bevorzugt formschlüssig oder gestaucht in einem Lagertopf (xxx) befindet und gegebenenfalls durch einen mit dem Lagertopf (xxx) befestigten Deckel (xxi) zumindest teilweise umschlossen wird. Des weiteren betrifft die Erfindung Automobile, beispielsweise Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, bevorzugt Automobilfahrwerke enthaltend die erfindungsgemäße Federkonstruktion.

Aus Polyurethanelastomeren hergestellte Federungselemente werden in Automobilen beispielsweise innerhalb des Fahrwerks verwendet und sind allgemein bekannt. Sie werden insbesondere in Kraftfahrzeugen als schwingungsdämpfende Federelemente eingesetzt. Dabei übernehmen die Federelemente eine Endanschlagfunktion, beeinflussen die Kraft-Weg-Kennung des Rades durch das Ausbilden oder Verstärken einer progressiven Charakteristik der Fahrzeugfederung. Die Nickeffekte des Fahrzeuges können reduziert werden und die Wankabstützung wird verstärkt. Insbesondere durch die geometrische Gestaltung wird die Anlaufsteifigkeit optimiert, dies hat maßgeblichen Einfluss auf den Federungskomfort des Fahrzeuges. Durch die gezielte Auslegung der Geometrie ergeben sich über der Lebensdauer nahezu konstante Bauteileigenschaften. Durch diese Funktion wird der Fahrkomfort erhöht und ein Höchstmaß an Fahrsicherheit gewährleistet.

Häufig werden zusätzlich zu sogenannten Zusatzfedern, die üblicherweise auf der Kolbenstange des Stoßdämpfers platziert werden, Dämpferlager, auch als Rundlager bezeichnet, zum Einsatz, die die Kolbenstange elastisch mit der Karosserie verbinden. Aufgrund des elastischen und damit empfindlichen Materials des Lagerelementes des Rundlagers stellt die Montage dieses Dämpferlagers einen kritischen Schritt für die anschließende Funktionsfähigkeit der gesamten Federkonstruktion dar. Zudem wird die Funktionalität der Federkonstruktion entscheidend vom Aufbau, d.h. der Fixierung des Rundlagers und der Anordnung von den Bauteilen zueinander geprägt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, ein Rundlager enthaltend mindestens ein hohles, elastisches bevorzugt zylindrisches Lagerelement (iii), das bevorzugt oberhalb, unterhalb und seitlich einen Einleger (iv) umfasst, der eine bevorzugt mittige, bevorzugt parallel zur axialen Richtung des Rundlagers verlaufende Bohrung (vi) aufweist, zu entwickeln, bei dem insbesondere die Anordnung und die Montage des Lagerelementes (iii) und damit des Rundlagers (ii) in dem Gehäuse einer Federkonstruktion verbessert ist. Außerdem sollten Beschädigung des Lagerelementes (iii) in der neuen Federkonstruktion sowohl bei der Montage als auch beim Einsatz möglichst verringert werden.

Diese Aufgaben konnten dadurch gelöst werden, dass das Rundlager auf seinem äußeren Rand, d.h. auf der Mantelfläche der zylindrischen Form, mindestens eine, bevorzugt zwei bis sechs, besonders bevorzugt zwei, Aussparungen) (ii), z.B. parallel zur axialen Ausrichtung verlaufende Kerbe(n), die bevorzugt über die gesamte Höhe des Rundlagers (i) verlaufen, aufweist.

Die Aussparung (ii) weist bevorzugt eine Breite (v) zwischen 5 mm und 10 mm, besonders bevorzugt 7 mm auf. Die Tiefe der Aussparung (ii) beträgt bevorzugt zwischen 5 mm und 10 mm.

Bevorzugt weist der Einleger (iv) in der Bohrung (vi) eine Nase (vii), d.h. auf der zur Bohrung (vi) gerichteten Oberfläche eine Erhebung auf. „Bohrung" bedeutet in dieser Schrift jede Art einer durchgehenden Öffnung, die nicht notwendigerweise durch Bohren hergestellt wird. Möglich sind auch Einleger, deren Bohrung beispielsweise im Spritzguss oder Metallguss in einer Form erreicht wird. Bevorzugt weist die Nase (vii) eine Höhe, d.h. eine Ausdehnung in die Bohrung (vi), zwischen 1 mm und 3 mm, besonders bevorzugt 1,7 mm auf und verengt die Bohrung auf einen Durchmesser (xv) zwischen 7 mm und 14 mm, besonders bevorzugt 10,4 mm. Die Nase (vii) kann sich dabei über die gesamte Länge der Bohrung erstrecken oder, die in den Figuren dargestellt, lediglich einen Teil der Länge der Bohrung abdecken.

Der Einleger (iv) weist bevorzugt einen flachen äußeren Rand auf, während der innere Abschnitt, in dem sich die Bohrung befindet, eine größere Höhe aufweist. Dabei wird der seitliche Rand des Einlegers (iv) bevorzugt von 3 mm bis 10 mm, bevorzugt 4 mm bis 7 mm des Lagerelementes (iii) umfasst, d.h. unterhalb, oberhalb und seitlich des flachen Randes des Einlegers (iv) befindet sich formschlüssig, bevorzugt haftend mit dem Einleger verbunden das Lagerelement (iii).

Das Rundlager weist bevorzugt eine Höhe (viii) zwischen 20 mm und 40 mm, besonders bevorzugt zwischen 20 mm und 30 mm, insbesondere 24 mm, und einen äußeren Durchmesser (ix) zwischen 50 mm und 100 mm, besonders bevorzugt zwischen 60 mm und 80 mm, insbesondere 68 mm, auf. Dabei weist der Einleger bevorzugt eine Gesamthöhe (x) zwischen 10 mm und 20 mm, besonders bevorzugt zwischen 13 mm und 17 mm, insbesondere 15,5 mm, einen äußeren Durchmesser (xi) zwischen 40 mm und 80 mm, besonders bevorzugt zwischen 50 mm und 70 mm, ins besondere 59 mm, einen Durchmesser (xiii) des Hohlraums zwischen 10 mm und 15 mm, besonders bevorzugt zwischen 11 mm und 13 mm, insbesondere 12,1 mm, und eine Höhe (xii) des äußeren Randes zwischen 5 mm und 9 mm, besonders bevorzugt zwischen 6 mm und 8 mm, insbesondere 7 mm auf. Bei dem Lagerelement handelt es sich bevorzugt um ein zelliges Polyurethanelastomer, dass in Gegenwart des Einlegers (iv) verschäumt wurde und haftend mit dem Einleger (iv) verbunden ist.

Eine weitere Aufgabe bestand in der Entwicklung einer Federkonstruktion enthaltend (xx) Kolbenstange eines Stoßdämpfers, die in der Bohrung (vi) des erfindungsgemäßen Rundlagers platziert und bevorzugt befestigt, besonders bevorzugt verschraubt ist bzw. wird und wobei das Rundlager sich bevorzugt formschlüssig oder gestaucht in einem Lagertopf (xxx) befindet und gegebenenfalls durch einen mit dem Lagertopf (xxx) befestigten Deckel (xxi) zumindest teilweise umschlossen wird.

Diese Aufgabe konnte dadurch gelöst werden, dass der Lagertopf (xxx) bevorzugt parallel zur Längsachse des Rundlagers, d.h. parallel zu den Aussparungen (ii) Rippen, bevorzugt zwei bis sechs Rippen, besonders bevorzugt zwei Rippen aufweist, die in der oder bevorzugt den Aussparungen (ii) bevorzugt formschlüssig platziert werden und bevorzugt ein Verdrehen des Rundlagers in dem Lagertopf verhindern und wobei die Federkonstruktion bevorzugt auf der Kolbenstange (xx) eine zylindrische hohle Zusatzfeder (xxxv) aufweist, die bevorzugt aus zelligen Polyurethanelastomeren besteht.

Das Rundlager, d.h. das Lagerelement (iii) und bevorzugt der Einleger (iv) haben erfindungsgemäß Aussparungen (ii), die in Verbindung mit den Rippen im Lagertopf eine Verdrehsicherung sicherstellen. Somit können Torsionsmomente, die Probleme bereitet, aufgefangen und beseitigt werden.

Zusätzlich bestand das Problem, dass die Schlüsselweite auf der Kolbenstange, die zum Gegenhalten der Kolbenstange beim Anziehen der Mutter bei der Befestigung des Rundlager mit der kolbenstange benötigt wurde, nicht dem Anzugsmoment standgehalten hat und beschädigt wurde bzw. das Anzugsmoment erst gar nicht aufgebracht werden konnte.

Vorliegend wurde durch die Nut auf der Kolbenstange sowie die Nase im Metalleinleger ein Formschluss hergestellt, durch den jetzt die Kolbenstange gehalten (Gehäuse (Rippen) – Rundlager(Aussparungen) – Nase in Bohrung – Kolbenstange mit Nut) und die Mutter angezogen werden kann. Die Schlüsselweite an der Kolbenstange ist wird dadurch überflüssig.

Bevorzugt weist die Kolbenstange (xx) somit mindestens eine bevorzugt parallel zur Längsachse der Kolbenstange verlaufende Nut auf, in der die Nase (vii) des Einlegers (iv) platziert wird und bevorzugt somit den Einleger (iv) auf der Kolbenstange gegen ein Verdrehen fixiert.

Bevorzugt weist die Kolbenstange (xx) unterhalb des Rundlagers einen Durchmesser (xxv) zwischen 14 mm und 20 mm, besonders bevorzugt 16 mm auf und in dem Abschnitt, der von dem Einleger (iv) umfasst wird sowie oberhalb des Einlegers (iv) einen Durchmesser (xxvi) zwischen 10 mm und 13,5 mm, besonders bevorzugt 12 mm. „Oberhalb des Einlegers" bedeutet hierbei die Seite des Einlegers, die vom Rad und vom Gasstoßdämpfer abgewandt ist.

Beispielhafte, bevorzugte erfindungsgemäße Rundlager sind in den 1 und 2 dargestellt. Eine erfindungsgemäße beispielhafte bevorzugte Federkonstruktion ist im Detail in der 3 abgebildet. Die Maße in den Figuren haben die Einheit [mm].
Bevorzugt wird das Rundlager von dem seitlich und von unten von dem Lagertopf formschlüssig umschlossen, während die Oberseite des Rundlagers bevorzugt von dem Deckel (xxi), der bevorzugt an dem Lagertopf befestigt werden kann, abgedeckt wird. Der Lagertopf kann bevorzugt wiederum mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs verbunden, z.B. verschraubt, vernietet oder verschweißt werden. Das elastische Lagerelement (iii) kann in dem Lagertopf und/oder zwischen Lagertopf (xxx) und Deckel (xxi) gestaucht, d.h. gepresst vorliegen.
Zu den einzelnen Elementen der erfindungsgemäßen Federkonstruktion ist ansonsten Folgendes auszuführen:
Der Einleger (iv), der Lagertopf (xxx) und der Deckel (xxi) können auf allgemein bekannten bevorzugt harten Materialien basieren, beispielsweise Metallen oder harten Kunststoffen, z.B. thermoplastischem Polyurethan, Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol oder bevorzugt Polyoxymethylen, besonders bevorzugt Metallen, insbesondere Stahl oder Aluminium, ganz besonders bevorzugt Aluminium.
Die erfindungsgemäßen Lagerelemente (iii) und gegebenenfalls die Zusatzfeder (xxxv) sind bevorzugt auf der Basis allgemein bekannter elastischer Materialien, z.B. auf der Basis von Gummi oder besonders bevorzugt 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, bevorzugt mit 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 gefertigt. Das Lagerelement (iii) und die Zusatzfeder (xxxv) basieren somit bevorzugt auf Elastomeren auf der Basis von Polyisocyanat- Polyadditionsprodukten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispielsweise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harnstoffstrukturen enthalten können. 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. Die Herstellung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von Isocyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen. Die Elastomere auf der Basis 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 Fettsäuresulfonate.

Die Oberflächentemperatur der Forminnenwand beträgt üblicherweise 40 bis 95°C, bevorzugt 50 bis 90°C. Die Herstellung der Formteile wird bevorzugt bei einem NCO/OH-Verhältnis von 0,85 bis 1,20 durchgeführt, wobei die erwärmten Ausgangskomponenten gemischt und in einer der gewünschten Formteildichte entsprechenden Menge in ein beheiztes, bevorzugt dichtschließendes Formwerkzeug gebracht werden. Die Formteile sind nach 5 bis 60 Minuten ausgehärtet und damit entformbar. Die Menge des in das Formwerkzeug eingebrachten Reaktionsgemisches wird üblicherweise so bemessen, dass die erhaltenen Formkörper die bereits dargestellte Dichte aufweisen. Die Ausgangskomponenten werden üblicherweise mit einer Temperatur von 15 bis 120°C, vorzugsweise von 30 bis 110°C, in das Formwerkzeug eingebracht. Die Verdichtungsgrade zur Herstellung der Formkörper liegen zwischen 1,1 und 8, vorzugsweise zwischen 2 und 6.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Lagerelement um ein einteiliges Produkt, das in Gegenwart des Einlegers in einer Form gefertigt, bevorzugt verschäumt wird und haftend den Einleger umschließt.

Claims

Rundlager enthaltend mindestens ein hohles, elastisches Lagerelement (iii), das einen Einleger (iv) umfasst, der eine Bohrung (vi) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rundlager auf seinem äußeren Rand mindestens eine Aussparung (ii) aufweist.
Rundlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (ii) eine Breite (v) zwischen 5 mm und 10 mm aufweist.
Rundlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (ii) eine Tiefe zwischen 5 mm und 10 mm aufweist.
Rundlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Einleger (iv) in der Bohrung eine Nase (vii) aufweist.
Rundlager gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase eine Höhe zwischen 1 mm und 3 mm aufweist und die Bohrung auf einen Durchmesser (xv) zwischen 7 mm und 14 mm verengt.
Rundlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche Rand des Einlegers (iv) von 3 mm bis 10 mm des Lagerelementes (iii) umfasst wird.
Rundlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rundlager eine Höhe (viii) zwischen 20 mm und 40 mm und einen äußeren Durchmesser (ix) zwischen 50 mm und 100 mm aufweist.
Rundlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleger eine Gesamthöhe (x) zwischen 10 mm und 20 mm, einen äußeren Durchmesser (xi) zwischen 40 mm und 80 mm, einen Durchmesser (xiii) des Hohlraums zwischen 10 mm und 15 mm und eine Höhe (xii) des äußeren Randes zwischen 5 mm und 9 mm aufweist.
Rundlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lagerelement und zelliges Polyurethanelastomer handelt, dass in Gegenwart des Einlegers (iv) verschäumt wurde und haftend mit dem Einleger (iv) verbunden ist.
Federkonstruktion enthaltend (xx) Kolbenstange eines Stoßdämpfers, die in der Bohrung (vi) eines Rundlagers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 platziert ist und wobei das Rundlager sich in einem Lagertopf (xxx) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagertopf (xxx) Rippen aufweist, die in der oder den Aussparungen (ii) platziert werden.
Federkonstruktion gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (xx) mindestens eine Nut aufweist, in der die Nase (vii) des Einlegers (iv) platziert ist.
Federkonstruktion gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (xx) unterhalb des Rundlagers einen Durchmesser (xxv) zwischen 14 mm und 20 mm aufweist und in dem Abschnitt, der von dem Einleger (iv) umfasst wird sowie oberhalb des Einlegers (iv) einen Durchmesser (xxvi) zwischen 10 mm und 13,5 mm.