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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe konnte durch die eingangs dargestellten Dämpferlager
gelöst
werden.
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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
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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.
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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.
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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 Dämpfer lagern
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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.