DE102016122155A1

DE102016122155A1 - Dämpferlager und Verfahren zum Herstellen eines Dämpferlagers

Info

Publication number: DE102016122155A1
Application number: DE102016122155.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Meß; Jérôme Kieffer
Original assignee: Vibracoustic SE
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2016-11-17
Publication date: 2018-05-17
Also published as: WO2018091345A1; CN109952214A; EP3541643A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dämpferlager (10) zur Lagerung eines Stoßdämpfers oder eines Federbeins an einer Fahrzeugkarosserie, mit einem Gehäuse (11), das zwischen einem ersten Gehäuseteil (12) und einem zweiten Gehäuseteil (13) eine Aussparung (14) aufweist, und mit einem in der Aussparung (14) aufgenommenen elastischen Lager (15) zur Lagerung einer Dämpferstange (22). Die Gehäuseteile (12, 13) sind aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Das Gehäuse (11) ist geteilt, und die Gehäuseteile (12, 13) sind stoffschlüssig miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpferlager zur Lagerung eines Stoßdämpfers oder eines Federbeins an einer Fahrzeugkarosserie, mit einem Gehäuse, das zwischen einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil eine Aussparung aufweist, und mit einem in der Aussparung aufgenommenen elastischen Lager zur Lagerung einer Dämpferstange. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Dämpferlagers.
Dämpferlager, die auch als Federbeinstützlager bezeichnet werden, binden den Stoßdämpfer oder das Federbein an die Karosserie eines Fahrzeugs an. Diese Dämpferlager weisen ein elastisches Lager auf, das für die elastische Anbindung der Stoßdämpferkolbenstange an die Karosserie sorgt. Das Gehäuse des Dämpferlagers wird kraft- oder formschlüssig mit der Karosserie verbunden und dient als Aufnahme weiterer Bauteile. Dazu gehören insbesondere ein Endanschlag oder eine Zusatzfeder, eine Auflage für die Tragfeder, möglicherweise eine Staubschutzmanschette sowie bei McPherson-Achsen ein Drehlager. Bei der Ausführung als Federbein für eine McPherson-Achse ist ein Kugel- oder Gleitlager notwendig, das eine Verdrehung der Tragfeder um die Stoßdämpferachse gegenüber dem Gehäuse des Dämpferlagers oder der Karosserie ermöglicht, um Lenkbewegungen der Achse zu erlauben.
Das Gehäuse des Dämpferlagers soll möglichst leicht und preisgünstig, gleichzeitig aber steif in der Fahrzeughochrichtung, klein in der Bauhöhe und korrosionsbeständig ausgeführt werden. Die Steifigkeit des Gehäuses beeinflusst maßgeblich die Fahreigenschaften des Fahrzeugs. Gehäuse heute üblicher Dämpferlager bestehen aus Blechbiegeteilen, Aluminium-Druckguss- oder Aluminium-Schmiedeteilen. Das elastische Lagerelement wird typischerweise in das Gehäuse eingelegt und entweder durch das Verschrauben des Gehäuses mit der Karosserie, durch Einrollieren eines Deckels oder durch Einlegen eines Deckels und eines Sicherungsringes im Gehäuse fixiert. Alternativ wird das elastische Lager teilweise stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden, zum Beispiel durch Vulkanisation.
Aus DE 10 2015 114 768 A1 ist ein Radaufhängungssystem mit einem Federbeinisolator aus einem Polymerverbundwerkstoff bekannt. Der Federbeinisolator weist einen Werkstoffhalter und eine elastische Masse auf, die mit dem Werkstoffhalter vernetzt ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dämpferlager vorzuschlagen, das ein niedriges Bauteilgewicht und eine hohe Steifigkeit aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Dämpferlager nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Dämpferlager sind die Gehäuseteile aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt, wobei das Gehäuse geteilt ist und die Gehäuseteile stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch kann ein geringes Bauteilgewicht bei hoher Steifigkeit in Fahrzeughochrichtung erzielt werden. Durch die stoffschlüssige Verbindung der Gehäuseteile kann ein hohes Flächenträgheitsmoment gegen Biegung erzielt werden.
Das Gehäuse kann vorteilhaft in Horizontalrichtung geteilt sein. Der Begriff „Horizontalrichtung“ bezieht sich dabei auf den Zustand, in dem das Dämpferlager im Kraftfahrzeug eingebaut ist. In diesem Zustand ist die Dämpferstange in der Regel vertikal in das Dämpferlager eingeführt. Die Horizontalrichtung verläuft demnach quer zu der Richtung, in der sich im eingebauten Zustand die Dämpferstange erstreckt. Die Teilung des Gehäuses in die Gehäuseteile kann auch einen oder mehrere Absätze aufweisen oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein.
Vorteilhaft weist wenigstens eines der Gehäuseteile auf seiner dem elastischen Lager abgewandten Seite eine geschlossene Oberfläche auf. Zusätzlich dazu oder alternativ kann das Gehäuse ferner in seinem Inneren mit Rippen versehen sein.
Vorteilhaft weist das elastische Lager einen Elastomerkörper und ein Anschlagelement zur Aufnahme der Dämpferstange auf.
Das Anschlagelement kann aus Metall, insbesondere aus Stahl, hergestellt sein. Dabei kann das Anschlagelement mit Kunststoff umspritzt sein. Stahl zeichnet sich für diese Anwendung durch seine besonders hohe Festigkeit aus.
Vorteilhaft sind die Gehäuseteile als Spritzgussteile, insbesondere aus Polyamid, ausgebildet. Mittels Spritzguss lassen sich die Gehäuseteile schnell und präzise herstellen. Zudem eignet sich das Spritzgussverfahren gut für die Serienfertigung. Polyamid hat gegenüber konventionell verwendeten Werkstoffen eine weitaus geringere Dichte, sodass eine Gewichtseinsparung möglich ist.
Vorteilhaft sind die Gehäuseteile mittels Heißgasschweißen oder Verkleben miteinander verbunden. Beim Heißgasschweißen werden die zu fügenden Bauteile, insbesondere deren Fügebereiche, durch Heißgas erwärmt und angeschmolzen oder plastifiziert und anschließend unter Druck miteinander gefügt. Die Plastifizierung erfolgt dabei kontaktlos über Heißgas.
Vorteilhaft umfasst das Dämpferlager ein Kugellager oder ein Gleitlager, wobei eines der Gehäuseteile mit einer ersten Gehäusehälfte des Kugellagers oder des Gleitlagers einstückig ausgebildet ist. Durch die Verwendung des Kugel- oder des Gleitlagers ist eine Verdrehung der Tragfeder um die Stoßdämpferachse gegenüber dem Gehäuse des Dämpferlagers und der Karosserie möglich, um Lenkbewegungen der Achse zu ermöglichen. Dadurch kann das Dämpferlager bei McPherson-Achsen angewandt werden. Die einstückige Ausbildung des einen Gehäuseteils mit der ersten Gehäusehälfte des Kugel- oder des Gleitlager stellt eine geschickte Kombination von Funktionen in einem Bauteil dar. Dadurch kann ein weiteres Bauteil eingespart werden, nämlich eine separate Gehäusehälfte des Kugel- oder des Gleitlagers.
Vorteilhaft kann eines der Gehäuseteile mit einer zweiten Gehäusehälfte des Kugellagers oder des Gleitlagers formschlüssig verbunden sein. Vorteilhaft ist eines der Gehäuseteile mit der zweiten Gehäusehälfte des Kugellagers oder des Gleitlagers durch eine Klipsverbindung verbunden. Die Klipsverbindung ermöglicht eine einfache, schnelle und sichere Montage des Kugel- oder des Gleitlager an dem Gehäuseteil.
Das Verfahren zum Herstellen eines Dämpferlagers umfasst die folgenden Schritte:

a) Herstellen des ersten und des zweiten Gehäuseteils des Dämpferlagers mittels Spritzgießen aus einem thermoplastischen Kunststoff;
b) Einlegen des elastischen Lagers in die von den Gehäuseteilen begrenzte Aussparung;
c) stoffschlüssiges Verbinden der Gehäuseteile miteinander derart, dass das elastische Lager in der Aussparung zwischen den Gehäuseteilen festgelegt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das elastische Lager somit durch die Verbindung der Gehäuseteile festgelegt. Ein Anvulkanisieren des elastischen Lagers an die Gehäuseteile ist dadurch grundsätzlich nicht erforderlich.
Vorteilhaft wird vor dem Verbinden der Gehäuseteile das elastische Lager an einem der Gehäuseteile angebracht. Beispielsweise kann das elastische Lager in eines der Gehäuseteile eingelegt werden, bevor die Gehäuseteile stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
In Schritt c) können die Gehäuseteile mittels Heißgasschweißen oder Verkleben stoffschlüssig verbunden werden. Beide Verfahren ermöglichen ein einfaches, kostengünstiges und sicheres Verbinden der Gehäuseteile miteinander.
Vorteilhaft umfasst das Herstellungsverfahren einen weiteren Schritt d), in dem ein Kugellager oder ein Gleitlager an einem der Gehäuseteile festgelegt wird. Insbesondere kann eines der Gehäuseteile mit einer ersten Gehäusehälfte des Kugel- oder des Gleitlagers einstückig ausgebildet sein. Die einstückige Ausbildung des einen Gehäuseteils mit der ersten Gehäusehälfte des Kugel- oder des Gleitlager stellt eine vorteilhafte Kombination von Funktionen in einem Bauteil dar.
Vorteilhaft wird in Schritt d) das eine der Gehäuseteile mit einer zweiten Gehäusehälfte des Kugellagers oder des Gleitlagers formschlüssig verbunden. Dabei kann das eine der Gehäuseteile mit der zweiten Gehäusehälfte durch eine Klipsverbindung verbunden sein. Die Klipsverbindung ist eine einfache, zeitsparende und sichere Montageform des Kugel- oder des Gleitlager an dem Gehäuseteil.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Hierbei zeigt:

1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dämpferlagers;
2 einen Vertikalschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dämpferlagers; und
3 das Dämpferlager aus 1 in Explosionsdarstellung.

In 1 und 2 ist jeweils ein Dämpferlager 10 gezeigt, mit dem ein Stoßdämpfer oder ein Federbein mit der Karosserie eines Fahrzeugs verbunden wird. Das Dämpferlager 10 umfasst ein Gehäuse 11, das zwischen einem ersten Gehäuseteil 12 und einem zweiten Gehäuseteil 13 eine Aussparung 14 aufweist. In der Aussparung 14 ist ein elastisches Lager 15 aufgenommen. Das Gehäuse 11 ist horizontal längs der Linie A-A in 1 geteilt. Die Gehäuseteile 12, 13 sind aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt. Die Teilung des Gehäuses 11 kann alternativ mit einem oder mehreren Absätzen oder kegelstumpfförmig ausgeführt sein.
Das erste Gehäuseteil 12 kann jeweils auf seiner dem elastischen Lager 15 abgewandten Seite eine im Wesentlichen geschlossene Oberfläche 23 aufweisen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann ferner das zweite Gehäuseteil 13 auf seiner dem elastischen Lager 15 abgewandten Seite eine geschlossene Oberfläche aufweisen, und/oder das Gehäuse 11 kann in seinem Inneren mit Rippen 26 versehen sein, die Ausnehmungen 27 begrenzen. Durch diese Maßnahmen wird das Flächenträgheitsmoment des Gehäuses gegen Biegung erhöht.
Das elastische Lager 15 kann einen Elastomerkörper 16 und ein Anschlagelement 17 zur Aufnahme einer Dämpferstange 22 aufweisen. Das Anschlagelement 17 kann aus Metall, insbesondere aus Stahl, hergestellt sein, wodurch eine hohe Festigkeit des Anschlagelements 17 erzielt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Anschlagelement 17 mit Kunststoff umspritzt sein.
Die Gehäuseteile 12, 13 können als Spritzgussteile, insbesondere aus Polyamid, ausgebildet sein. Polyamid hat gegenüber konventionell verwendeten Werkstoffen eine geringere Dichte, sodass das Gehäuse 11 leichter wird. Zudem kann bei Polyamid gegenüber metallischen Werkstoffen auf einen zusätzlichen Korrosionsschutz verzichtet werden.
Die Gehäuseteile 12, 13 können zum Beispiel mittels Heißgasschweißen miteinander verbunden sein. Beim Heißgasschweißen werden die zu fügenden Bauteile, insbesondere deren Fügebereiche, durch Heißgas erwärmt und/oder ausgeschmolzen, plastifiziert und anschließend unter Druck miteinander gefügt. Die Erwärmung oder Plastifizierung erfolgt dabei kontaktlos über Heißgas. Durch diese Bauweise kann ein geringes Bauteilgewicht und ein hohes Flächenträgheitsmoment gegen Biegung erzielt werden.
Das in 1 gezeigte Dämpferlager 10 weist ein Gleitlager 19 auf. Das in 2 gezeigte Dämpferlager 10 weist anstelle dessen ein Kugellager 18 auf. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist jeweils das zweite Gehäuseteil 13 mit einer ersten Gehäusehälfte 20 des Kugellagers 18 oder des Gleitlagers 19 einstückig ausgebildet. In 1 und 2 ist ferner gezeigt, dass das zweite Gehäuseteil 13 mit einer zweiten Gehäusehälfte 21 des Kugellagers 18 oder des Gleitlagers 19 formschlüssig durch eine Klipsverbindung verbunden ist. Dazu weist das zweite Gehäuseteil Klipshaken 24, 25 auf. Die Explosionsdarstellung in 3 zeigt die Klipshaken 24, 25 anschaulich vor dem Herstellen der Klispverbindung.
Durch die Verwendung des Kugel- oder des Gleitlagers 18, 19 ist eine Verdrehung der Tragfeder um die Stoßdämpferachse gegenüber dem Gehäuse 11 des Dämpferlagers 10 und der Karosserie möglich, um Lenkbewegungen der Achse zu ermöglichen. Dadurch kann das Dämpferlager bei McPherson-Achsen angewandt werden.
Die in den 1 und 2 gezeigten Dämpferlager 10 können mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das die folgenden Schritte umfasst:

a) Herstellen des ersten und des zweiten Gehäuseteils 12, 13 des Dämpferlagers 10 mittels Spritzgießen aus einem thermoplastischen Kunststoff;
b) Einlegen des elastischen Lagers 15 in die von den Gehäuseteilen 12, 13 begrenzte Aussparung 14;
c) stoffschlüssiges Verbinden der Gehäuseteile 12, 13 miteinander derart, dass das elastische Lager 15 in der Aussparung 14 zwischen den Gehäuseteilen 12, 13 festgelegt ist.

Bei dem Verfahren wird das elastische Lager 15 durch die Verbindung der Gehäuseteile 12, 13 festgelegt. Vor dem Verbinden der Gehäuseteile 12, 13 wird das elastische Lager 15 in die Aussparung 14 eingelegt, bevor die Gehäuseteile 12, 13 stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Schritt b) des Verfahrens kann beispielsweise mittels Heißgasschweißen oder Verkleben der Gehäuseteile 12, 13 miteinander erfolgen. Beim Heißgasschweißen werden die Gehäuseteile 12, 13, insbesondere deren Fügebereiche, durch Heißgas erwärmt, ausgeschmolzen und plastifiziert und anschließend unter Druck miteinander gefügt. Die Erwärmung oder Plastifizierung erfolgt dabei kontaktlos über Heißgas.
Das Herstellungsverfahren kann ferner einen weiteren Schritt d) aufweisen, in dem ein Kugellager 18 oder ein Gleitlager 19 an einem der Gehäuseteile 12, 13 festgelegt wird. In den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen ist jeweils das zweite Gehäuseteil 13 mit der ersten Gehäusehälfte 20 des Kugellagers 18 oder des Gleitlagers 19 einstückig ausgebildet.
In Schritt d) kann ferner das eine der Gehäuseteile 12, 13 mit einer zweiten Gehäusehälfte 21 des Kugellagers 18 oder des Gleitlagers 19 formschlüssig verbunden werden. Die formschlüssige Verbindung kann insbesondere eine Klipsverbindung sein. In 1 bis 3 sind anschaulich die dafür an der zweiten Gehäusehälfte 21 vorgesehenen Klipshaken 24, 25 gezeigt.
Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele des Dämpferlagers 10 haben gemein, dass sie ein Dämpferlager 10 mit geringer Dichte bei verbesserter Steifigkeit darstellen. Bei den Gehäuseteilen 12, 13 handelt es sich um leichte Kunststoffteile, die aufgrund ihrer Gestaltung eine hohe Axialsteifigkeit und ein hohes Flächenträgheitsmoment gegen Biegung aufweisen. Zudem weisen die Dämpferlager 10 eine besonders kompakte Gestaltung auf.
Bezugszeichenliste

10: Dämpferlager
11: Gehäuse
12: erstes Gehäuseteil
13: zweites Gehäuseteil
14: Aussparung
15: elastisches Lager
16: Elastomerkörper
17: Anschlagelement
18: Kugellager
19: Gleitlager
20: erste Gehäusehälfte
21: zweite Gehäusehälfte
22: Dämpferstange
23: geschlossene Oberfläche
24: Klipshaken
25: Klipshaken
26: Rippen
27: Ausnehmungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015114768 A1 [0004]

Claims

Dämpferlager (10) zur Lagerung eines Stoßdämpfers oder eines Federbeins an einer Fahrzeugkarosserie, mit einem Gehäuse (11), das zwischen einem ersten Gehäuseteil (12) und einem zweiten Gehäuseteil (13) eine Aussparung (14) aufweist, und mit einem in der Aussparung (14) aufgenommenen elastischen Lager (15) zur Lagerung einer Dämpferstange (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (12, 13) aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sind, dass das Gehäuse (11) geteilt ist und dass die Gehäuseteile (12, 13) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Dämpferlager (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) in Horizontalrichtung (A-A) geteilt ist oder die Teilung des Gehäuses (11) in die Gehäuseteile (12, 13) einen oder mehrere Absätze aufweist oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
Dämpferlager (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Gehäuseteile (12, 13) auf seiner dem elastischen Lager (15) abgewandten Seite eine im Wesentlichen geschlossene Oberfläche (23) aufweist.
Dämpferlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Lager (15) einen Elastomerkörper (16) und ein Anschlagelement (17) zur Aufnahme der Dämpferstange (22) aufweist.
Dämpferlager (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (17) aus Metall, insbesondere aus Stahl, hergestellt ist.
Dämpferlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (12, 13) als Spritzgussteile, insbesondere aus Polyamid, ausgebildet sind.
Dämpferlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (12, 13) mittels Heißgasschweißen oder Verkleben miteinander verbunden sind.
Dämpferlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Kugellager (18) oder ein Gleitlager (19), wobei eines der Gehäuseteile (12, 13) mit einer ersten Gehäusehälfte (20) des Kugellagers (18) oder des Gleitlagers (19) einstückig ausgebildet ist.
Dämpferlager (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Gehäuseteile (12, 13) mit einer zweiten Gehäusehälfte (21) des Kugellagers (18) oder des Gleitlagers (19) formschlüssig verbunden ist.
Dämpferlager (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Gehäuseteile (12, 13) mit der zweiten Gehäusehälfte (21) des Kugellagers (18) oder des Gleitlagers (19) durch eine Klipsverbindung (24, 25) verbunden ist.
Verfahren zum Herstellen eines Dämpferlagers (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte: a) Herstellen des ersten und des zweiten Gehäuseteils (12, 13) des Dämpferlagers (10) mittels Spritzgießen aus einem thermoplastischen Kunststoff; b) Einlegen des elastischen Lagers (15) in die von den Gehäuseteilen (12, 13) begrenzte Aussparung (14); c) stoffschlüssiges Verbinden der Gehäuseteile (12, 13) miteinander derart, dass das elastische Lager (15) in der Aussparung (14) zwischen den Gehäuseteilen (12, 13) festgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verbinden der Gehäuseteile (12, 13) das elastische Lager (15) an einem der Gehäuseteile (12, 13) angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c) mittels Heißgasschweißen oder Verkleben der Gehäuseteile (12, 13) miteinander erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch Schritt d), in dem ein Kugellager (18) oder ein Gleitlager (19) an einem der Gehäuseteile (12, 13) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) das eine der Gehäuseteile (12, 13) mit einer zweiten Gehäusehälfte (21) des Kugellagers (18) oder des Gleitlagers (19) formschlüssig verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der Gehäuseteile (12, 13) mit der zweiten Gehäusehälfte (21) durch eine Klipsverbindung (24, 25) verbunden wird.