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Die
Erfindung betrifft eine Stoßdämpferanordnung
gemäß den Merkmalen
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In
Kraftfahrzeugen kommen überwiegend hydraulische
Teleskopstoßdämpfer zum
Einsatz, die zum einen an der Karosserie des Kraftfahrzeugs und zum
anderen über
so genannte fliegende Anbindungen mittels hochfester Schrauben an
einer Komponente des Fahrwerks befestigt werden. Die Befestigung
erfolgt unter Eingliederung eines endseitig des Stoßfängers angeordneten
Gummilagers, wobei in dem Gummi Gummilagerhülsen angeordnet sind, die gemäß der maximalen
Klemmkraft der durch die Gummilagerhülsen gesteckten Schrauben dimensioniert
werden müssen.
Die Kraftübertragung
von dem Fahrwerk auf den Stoßdämpfer erfolgt über die
reibschlüssige
Verbindung der Gummilagerhülse
mit der Fahrwerkskomponente und setzt hohe axiale Klemmkräfte voraus.
Oftmals sind die Gummilagerhülsen
gemäß der maximalen
Klemmkraft der Schrauben überdimensioniert,
was zu einer unnötigen
Gewichtserhöhung
der Stoßdämpferanordnung und
damit auch zu einer unerwünschten
Gewichtserhöhung
der schwingenden Massen führt.
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Aus
der gattungsbildenden
DE
601 07 178 T2 geht eine Stoßdämpferanordnung hervor, bei
welcher der Stoßdämpfer ein
endseitiges Gummilager aufweist und wobei in dem Gummilager ein
anvulkanisierter Gummilagerkern angeordnet ist, der einen Zapfen
besitzt. Der Zapfen dient als Befestigungsvorsprung und ist insbesondere
als Gewindezapfen ausgebildet.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Stoßdämpferanordnungen
mit einer neuartigen Befestigung des Stoßdämpfers an der Fahrwerkskomponente
aufzuzeigen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Durch
das Einpressen ist der Zapfen formschlüssig in der Kunststoffaufnahme
gehalten. Der Vorteil dieser Art der Befestigung des Stoßdämpfers ist
darin zu sehen, dass die verwendeten Bauteile ausschließlich in
Abhängigkeit
von den eingeleiteten Kräften,
das heißt
insbesondere der eingeleiteten Radlasten, dimensioniert werden können. Dadurch ist
eine Gewichtsersparnis möglich.
Des Weiteren entfallen separate Verbindungselemente wie Schrauben
und Muttern. Ein Korrosionsschutz erübrigt sich. Darüber hinaus
wird die Lastübertragung
verbessert, da die Kraftübertragung
formschlüssig
durch den Eingriff des Zapfens in die Kunststoffaufnahme erfolgt
und nicht mehr kraftschlüssig über die
aufgebrachte Klemmkraft einer Schraube. Ein weiterer Vorteil ist,
dass die Kraftübertragung
anders als bei klemmenden Verbindungen unabhängig von etwaigen Reibwertschwankungen
ist.
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Wesentlich
bei der erfindungsgemäßen Stoßdämpferanordnung
ist der feste Verbund des Zapfens mit dem Kunststoff der Kunststoffaufnahme. Der
Formschluss zwischen diesen beiden Bauteilen muss sicherstellen,
dass der Zapfen nicht in radialer Richtung verlagert werden kann.
Zudem muss auch gewährleistet
sein, dass eine axiale Verlagerung des Zapfens in Einpressrichtung
nicht möglich
ist. Dann ist die Verbindung spielfrei.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein
besonders fester Verbund zwischen der Kunststoffaufnahme und dem
Zapfen kann dadurch gewährleistet
werden, dass ein Kunststoff zum Einsatz kommt, in welchen ein Härter eingebettet
ist, der beim Einbetten des Zapfens freisetzbar ist. Insbesondere
handelt es sich um einen mikroverkapselten Härter, der durch Verformung
des Kunststoffes freigesetzt wird und nach Abschluss des Verformungsvorgangs
eine Aushärtung
des Kunststoffs bewirkt, so dass der Zapfen nicht mehr zerstörungsfrei
aus dem Kunststoff herausgezogen werden kann. Beispielsweise kann
es sich bei dem Kunststoff um Polyester handeln.
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Die
Kunststoffaufnahme sollte einen möglichst intensiven Formschluss
mit dem Zapfen eingehen. Vorzugsweise ist die Kunststoffaufnahme
daher ringförmig
konfiguriert und umgibt den Zapfen vollständig. Zusätzlich kann der Zapfen an seinem
Außenumfang
zumindest bereichsweise eine Profilierung aufweisen, so dass sich
beim Einpressen des Zapfens der Kunststoff mit dem Zapfen gewissermaßen verkrallt
und im Ergebnis jegliche Relativbewegung des Zapfens in der Kunststoffaufnahme
verhindert. Der Zapfen kann zu diesem Zweck auf seinem Außenumfang
mehrere sich in Längsrichtung
des Zapfens erstreckende Zähne
aufweisen. Der Zapfen kann beispielsweise eine Kontur besitzen,
die ähnlich einer
Keilwelle oder ähnlich
einem Zahnrad ist, wobei die einzelnen Zähne jede beliebige Flankenform
aufweisen können.
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Es
wird als zweckmäßig angesehen,
wenn der Zapfen an seinem der Fahrwerkskomponente zugewandten Ende
einen Zentrierabsatz aufweist. Der Zentrierabsatz ist dafür vorgesehen,
mit einer gegengleich konfigurierten Zentrierung, insbesondere einer Zentrieraufnahme
an der Fahrwerkskomponente in Eingriff zu gelangen, damit der Stoßdämpfer exakt
in der ihm zugedachten Position montiert werden kann. Die Zentrierung
vereinfacht die Montage und gewährleistet,
dass bei einem Austausch des Stoßdämpfers auch der neue Stoßdämpfer ebenfalls
exakt positioniert ist.
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Die
Demontage kann nur durch Zerstörung der
verformten Kunststoffaufnahme erfolgen. Hierzu wird die Kunststoffaufnahme
erwärmt,
so dass ihre Festigkeit abnimmt. Vorzugsweise kommt ein Kunststoff
zum Einsatz, dessen Festigkeit erst bei Temperaturen über 100 °C signifikant
abfällt,
so dass der Zapfen erst bei Temperaturen über 100 °C aus der Kunststoffaufnahme
herausgezogen werden kann. Zur Wiedermontage wird die zerstörte Kunststoffaufnahme
entfernt, um eine neue Kunststoffaufnahme an der Fahrwerkskomponente
anzuordnen, die dann durch Einpressen des Zapfens wiederum formschlüssig mit
dem Zapfen bzw. dem Gummilagerkern verbunden wird.
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Die
Kunststoffaufnahme kann in einem an der Fahrwerkskomponente befestigten
Käfig gehalten
sein. Der Käfig
kann beispielsweise mit der Fahrwerkskomponente verschweißt sein
und besitzt vorzugsweise wenigstens eine Hinterschneidung im Bereich
der Kunststoffaufnahme, damit diese formschlüssig mit dem sie halternden
Käfig gekoppelt werden
kann. Auch der Zapfen weist wenigstens eine zumindest teilweise
umlaufende Einkerbung auf, in welche der verpresste Kunststoff der
Kunststoffaufnahme greift. Die wenigstens eine Einkerbung dient gewissermaßen als
Ausziehsicherung und gewährleistet
die spielfreie Zentrierung des Zapfens mittels des Zentrierabsatzes.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den 1 bis 3 darstellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 den
unmontierten Anbindungsbereich einer Stoßfängeranordnung in einer Schnittdarstellung;
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2 die
Stoßfängeranordnung
der 1 im montierten Zustand und
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3 einen
Schnitt entlang der Linie A-A der 1 durch
den Gummilagerkern.
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In 1 ist
eine Stoßdämpferanordnung 1 dargestellt
mit einem Stoßdämpfer 2 und
einer rein schematisch angedeuteten Fahrwerkskomponente 3.
Der Stoßdämpfer 2 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
nur mit seinem unteren Ende dargestellt. Bei dem Stoßdämpfer 2 handelt
es sich z.B. um einen hydraulischen Teleskopdämpfer mit einem endseitigen Gummilager 4.
Das Gummilager 4 setzt sich aus einer Gummilagerschale 5,
einem Gummilagerkern 6 und einer Gummierung 7 zusammen, über welche der
Gummilagerkern 6 an der Gummilagerschale 5 abgestützt ist.
Die Gummierung 7 ist durch Vulkanisierung mit dem Gummilagerkern 6 verbunden.
Der Gummilagerkern 6 ist rotationssymmetrisch ausgebildet
und durchsetzt die Gummilagerschale 5 entlang ihrer Mittelachse
MA zentrisch. Dabei erstreckt sich der Gummilagerkern 6 beidseitig über die
Gummilagerschale 5 hinaus. Der in Richtung zur Fahrwerkskomponente 3 vorstehende
Bereich wird als Zapfen 8 bezeichnet, der dafür vorgesehen
ist, in eine austauschbare Kunststoffaufnahme 9 an der Fahrwerkskomponente 3 einzugreifen.
Der Außendurchmesser
des Zapfens 8 ist im Bereich einer durch sich in Längsrichtung
des Zapfens 8 erstreckenden und von Zähnen 10 gebildeten
Profilierung 11 größer als
in dem sich in Richtung zur Gummilagerschale 5 anschließenden mittleren
Bereich des Gummilagerkerns 6. Gegenüber der Profilierung 10 des
Zapfens 8 kann der mittlere Bereich der Gummilagerschale 5 als
umlaufende Einkerbung 12 bezeichnet werden, deren Durchmesser über einen
Konusbereich 13 bis auf den Außendurchmesser der Profilierung 11 zunimmt.
In diesem Ausführungsbeispiel
erstreckt sich die Profilierung 11 bis in den Konusbereich 13 hinein.
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Auf
dem dem Zapfen 8 abgewandten Ende 14 des Gummilagerkerns 6 ist
ein umlaufender Kragen 15 ausgebildet, der einen wesentlich
größeren Durchmesser
besitzt als die Einkerbung 12. Durch den umlaufenden Kragen 15 wird
eine Werkzeugangriffsfläche
geschaffen, die eine spätere
Demontage der in 2 dargestellten Stoßdämpferanordnung 1 ermöglicht.
Gleichzeitig wird über
den Kragen 15 eine vergrößerte Angriffsfläche für die erforderlichen
Einpresswerkzeuge bereitgestellt, die in Richtung des Pfeils P angreifen,
der die Einpressrichtung zeigt.
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Der
Kragen 15 dient insbesondere als Barriere für das Gummilager 4,
damit im Versagensfall des Gummilagers 4 der Stoßdämpfer 2 nicht
von dem Gummilagerkern 6 abrutschen kann.
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Die
Montage der Stoßdämpferanordnung
erfolgt durch Einpressen des Zapfens 8 in die bereits erwähnte Kunststoffaufnahme 9.
Die Kunststoffaufnahme 9 ist als Ring konfiguriert, der
in einen ebenso ringförmigen
Käfig 16 eingesetzt
ist. Der Käfig 16 besteht
aus Metall und ist in diesem Ausführungsbeispiel über einen
nach außen
ausgestellten Kragen 17 mit der Fahrwerkskomponente 3 verschweißt. Der Kragen 17 ist
so konfiguriert, dass sich im Übergangsbereich
zur Fahrwerkskomponente 3 ein innen umlaufender Ringraum 18 ergibt,
der gerade so groß ist,
dass beim Verpressen der Kunststoffaufnahme 9 Kunststoffmaterial
eindringen kann, so dass die Kunststoffaufnahme 9 nicht
in Axialrichtung, das heißt
in Richtung der Mittelachse MA des Gummilagers 4 zerstörungsfrei
aus dem Käfig 16 herausgezogen
werden kann. 2 zeigt, wie der Kunststoff
in den Ringraum 18 eingedrungen ist. Beim Einpressen des
Zapfens 8 wird Kunststoff nicht nur in die Zwischenräume zwischen
die Zähne 10 gepresst,
sondern fließt
auch in gewissem Umfang quasi vor die Stirnseite 19 des
Zapfens 8 und ist in der in 2 dargestellten
Einbaulage folglich zwischen der Stirnseite 19 und der
Fahrwerkskomponente 3 eingeklemmt. Allerdings ist dieser
Spaltbereich nicht vollständig
mit Kunststoff ausgefüllt,
da ein an der Stirnseite 19 des Zapfens 8 angeordneter
kegelstumpfförmiger
Zentrierabsatz 20 zuvor die Eindringtiefe durch Anlage
an einer gegengleich ausgebildeten Zentrieraufnahme 21 in
der Fahrwerkskomponente 3 begrenzt. Der Zentrierabsatz 20 hat
zusammen mit der Zentrieraufnahme 21 die Funktion, etwaige
laterale Verlagerungen des Zapfens 8, die durch außermittig angreifende
Einpresskräfte
oder durch Winkelfehler entstehen können, auszugleichen und eine
exakte Lageorientierung des Stoßdämpfers 2 an
der Fahrwerkskomponente 3 sicherzustellen.
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Die
Kunststoffmenge bzw. das Volumen der Kunststoffaufnahme 9 ist
so groß,
dass Kunststoff entgegen der Einpressrichtung des Zapfens in Richtung
zum Gummilager 4 bzw. Stoßdämpfer 2 hin verlagert
wird, jedoch noch nicht aus dem Käfig 16 austritt. Allerdings
fließt
der Kunststoff bis in den Konusbereich 13 und damit in
die Einkerbung 12 hinein, so dass die Zähne 10 der Profilierung 11 von
allen drei Seiten von Kunststoff umschlossen sind. Die nicht näher dargestellte
mikroverkapselte Härterkomponente,
die in dem verpressten Kunststoff freigesetzt wird, führt zu einer
raschen Aushärtung
des Kunststoffs, so dass dieser nicht ohne thermische Einwirkung
zerstörungsfrei
aus dem Käfig 16 entfernt
werden kann.
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Im
Ergebnis ist der Gummilagerkern 6 mit seinem Zapfen 8 sicher
in der Kunststoffaufnahme 9 bzw. dem Käfig 16 an der Fahrwerkskomponente 3 gehalten
und zentriert. Zusätzliche
Verbindungselemente entfallen. Ein bislang etwaig erforderlicher Korrosionsschutz
ist bei dieser spielfreien Bauteilpositionierung überflüssig.
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- 1
- Stoßdämpferanordnung
- 2
- Stoßdämpfer
- 3
- Fahrwerkskomponente
- 4
- Gummilager
- 5
- Gummilagerschale
- 6
- Gummilagerkern
- 7
- Gummierung
- 8
- Zapfen
v. 6
- 9
- Kunststoffaufnahme
- 10
- Zahn
- 11
- Profilierung
- 12
- Einkerbung
- 13
- Konusbereich
zw. 11 u. 12
- 14
- Ende
v. 6
- 15
- Kragen
- 16
- Käfig
- 17
- Kragen
an 16
- 18
- Ringraum
- 19
- Stirnseite
- 20
- Zentrierabsatz
- 21
- Zentrieraufnahme
- MA
- Mittelachse
v. 5
- P
- Pfeil