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Die Erfindung betrifft einen Gummiträger zum Verbinden zweier Bauteile, mit einem Kern zum Verbinden mit einem ersten Bauteil, einer den Kern umgebenden Hülse aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff, und einem die Hülse umgebenden Hülsenmantel zum Verbinden mit einem zweiten Bauteil. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gummiträgers.
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Gummiträger sind in unterschiedlicher Ausgestaltung aus dem Stand der Technik bekannt. Sie bestehen zumeist aus einem festen Kern und einer den Kern umgebenden gummiartigen Hülse, wobei die Hülse regelmäßig von einem festen Hülsenmantel umgeben ist. Die gummiartige Hülse verhindert bzw. dämpft relative Bewegungen zwischen dem Kern und dem Hülsenmantel. Während die Hülse aus Gummi gebildet ist, sind der Kern sowie der Hülsenmantel im Stand der Technik aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Nachteilig an diesen herkömmlichen Gummiträgern ist, dass die Gummiträger durch den metallhaltigen Kern ein relativ hohes Eigengewicht haben und sich diese auch nicht zum Verbund von kohlenstofffaserhaltigen Kunststoffen eignen, da die Kohlenstofffasern eine Korrosion des metallischen Werkstoffes hervorrufen. Zudem ist die Herstellung der Kerne für die Gummiträger aufwendig, da die Kerne abhängig von der gewünschten Federkennlinie zwischen dem Kern und dem Hülsenmantel unterschiedliche Konturen aufweisen können und diese Konturen regelmäßig aus einem vollen Metallwerkstück herausgefräst oder gedreht werden müssen. Dies führt zu erheblichen Materialverbräuchen und hohen Herstellungskosten.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gummiträger anzugeben, der die beschriebenen Nachteile behebt und eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1.
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Dadurch, dass der Kern aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, kann das Gewicht des Gummiträgers unter Beibehaltung einer ausreichenden Stabilität deutlich reduziert werden. Außerdem ist durch die Verwendung eines solchen Kunststoffes eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie eine hervorragende geräuschs- und vibrationsarme Lagerung, insbesondere von kohlenstofffaserhaltigen Kunststoffbauteilen möglich. Die Verwendung eines Kunststoffes ermöglicht eine durch die hiermit möglichen Fertigungsverfahren bedingte Geometriefreiheit bei der Ausformung des Kerns. Die einfache Formgebung eines faserverstärkten Kunststoffes beispielsweise im Spritzguss ermöglicht die einfache und schnelle Herstellung von Konturen zur Einstellung von gewünschten Federkennlinien zwischen Kern und Hülsenmantel. Ein solcher Gummiträger zeichnet sich vor allem durch eine gute Stabilität, geringe Stückzahlkosten ein reduziertes Gewicht und einen schallisolierenden Aufbau aus. Die Verwendung eines faserverstärkten Kunststoffes ermöglicht eine besonders stabile und sehr temperaturbeständige Verbindung mit dem Gummi oder gummiartigen Material der Hülse. Insbesondere gegenüber der üblichen Ausführung des Kerns aus Aluminium hat die Verwendung eines Kunststoffes große Vorteile, da dieser eine geringere Dichte aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kunststoff ein duroplastischer Kunststoff ist, vorzugsweise auf Phenolharz-Basis. Durch die Verwendung eines duroplastischen Kunststoffes kann ein leichter und stabiler Kern bereitgestellt werden, der zudem korrosionsfrei ist. Außerdem ist der duroplastische Kunststoff elektrisch und thermisch isolierend. Zudem wird die Übertragung von Körperschall deutlich reduziert.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Kunststoff Kohlenstoff, Sauerstoff, Silizium, Calcium und Aluminium enthält. Der Werkstoff zeichnet sich durch eine hohe Wärmebeständigkeit, geringe Form- und Nachschwindung sowie eine gute Chemikalienbeständigkeit aus. Zudem zeichnen einen solchen Werkstoff insbesondere die sehr guten mechanischen Eigenschaften aus, nämlich eine hohe Druckfestigkeit und Dimensionsstabilität. Außerdem lässt sich ein Werkstoff mit diesen Bestandteilen sehr leicht im Spritzguss verarbeiten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kern zu 50 bis 80 Prozent, vorzugsweise zu 65 Prozent, seiner Masse aus Glaspartikeln besteht. Diese Glaspartikel zeichnen sich dadurch aus, dass sie annähernd isotrop sind und die Formstabilität des Kernes, insbesondere dessen Druckfestigkeit erhöhen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Glaspartikel als Glasperlen und / oder Glassteine ausgebildet sind. Die Ausformung der Glaspartikel als Glasperlen oder Glassteine ermöglicht eine gute Verarbeitung der Glaspartikel bei der Herstellung des Kernes im Spritzguss.
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Von besonderem Vorteil ist gemäß einer Ausgestaltung, dass zwischen dem Kern und der Hülse und / oder zwischen der Hülse und dem Hülsenmantel ein Haftvermittler vorgesehen ist. Ein solcher Haftvermittler verbessert die Haftung zwischen dem Kern und der Hülse und auch zwischen der Hülse und dem Hülsenmantel. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Hülse zwischen dem Kern und dem Hülsenmantel durch Vulkanisieren eines Kautschuk hergestellt wird.
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Eine vorteilhafte Ausführung ist, dass der Haftvermittler eingefärbt ist. Mit der Einfärbung des Haftvermittlers kann einfach überprüft werden, ob der Haftvermittler gleichmäßig und vollständig auf den Kern und/oder den Hülsenmantel aufgetragen worden ist.
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Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass der Haftvermittler Phenolharz enthält. Die Verwendung eines Phenolharz-basierten Haftvermittlers erleichtert das Auftragen und den Halt des Haftvermittlers auf dem phenolharzhaltigen Kern oder einem phenolharzhaltigen Hülsenmantel. Der Hülsenmantel kann aus demselben Material bestehen wie der Kern oder abhängig vom Anwendungsfall auch aus einem Metall.
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Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor und im Folgenden näher beschriebenen Gummiträgers, das sich durch die folgenden Verfahrensschritte auszeichnet:
- a) Spritzgießen eines Kerns aus einem duroplastischen Kunststoff in einer Gussform,
- b) Entformung des Kerns vor der vollständigen Vernetzung des Kunststoffs,
- c) Einsetzen des Kerns und eines vorgefertigten Hülsenmantels in ein Vulkanisierwerkzeug,
- d) Herstellung der den Kern umgebenden Hülse durch Eingeben von Kautschuk in das Vulkanisierwerkzeug und Vulkanisation des Kautschuks, wobei die vollständige Vernetzung des Kerns während der Vulkanisation erfolgt. Die Entformung des nur teilweise vernetzten aber bereits formstabilen Kerns aus der Gussform spart Fertigungszeit bei der Herstellung des Gummiträgers ein. Da im Rahmen der Vulkanisation der Hülse auch Wärme auf den Kern übertragen wird, kann sich das unter Wärmezufuhr aushärtende Material des Kerns während der Herstellung der Hülse vollständig vernetzen. Die Parallelisierung dieser beiden Vorgänge spart Fertigungszeit und somit Fertigungskosten ein und ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung des Gummiträgers. Bei dem sich vernetzenden Kunststoff des Kerns kann es sich um ein faserverstärkten Kunststoff, insbesondere einen duroplastischen, vorzugsweise phenolharzhaltigen Kunststoff, wie oben und im Folgenden beschrieben, handeln. Der vorgefertigte Hülsenmantel kann aus dem gleichen Material bestehen oder aus einem Metall. Bei dem vulkanisierten Kautschuk kann es sich um einen thermoplastischen Naturkautschuk oder einen Synthesekautschuk handeln.
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Weiter vorteilhaft ist die Ausgestaltung des Verfahrens, dass nach der Entnahme des Kerns aus der Gussform und vor der Vulkanisation des Hülsenmantels ein Haftvermittler auf den Kern und / oder den Hülsenmantel aufgetragen wird. Dieser Haftvermittler kann eingefärbt sein, um ein gleichmäßiges und vollständiges Auftragen des Haftvermittlers auf dem Kern oder dem Hülsenmantel sicherzustellen. Bei Verwendung eines phenolharzhaltigen Kernes bietet sich das Auftragen eines phenolharzhaltigen Haftvermittlers an, da dieser auf einem solchen Kern einen besonders guten Halt hat.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Einander entsprechende Gegenstände sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
- 1 erfindungsgemäßer Gummiträger in Schnittdarstellung,
- 2 perspektivische Darstellung von Kern eines Gummiträgers.
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In den Figuren mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist ein erfindungsgemäßer Gummiträger 1 rein schematisch dargestellt. Die Darstellung gemäß 1 zeigt ein Gummiträger 1 zum Verbinden und gedämpften Lagern zweier Bauteile 2, 3 zueinander. Bei der Darstellung handelt es sich um eine Schnittdarstellung durch einen Gummiträger 1 im Bereich der Lagerachse 7. Der Gummiträger umfasst einen Kern 4 zum Verbinden mit einem ersten Bauteil 2, wobei der Kern 4 die Lagerachse 7 kreisförmig umgibt. Der im hier gezeigten Ausführungsbeispiel abgebildete Kern 4 weist eine um die Lagerachse 7 kreisrund verlaufende Lageröffnung 8 auf, durch die das zweite Bauteil 2 zum Verbinden mit dem Kern 4 aufgenommen werden kann. Der Kern 4 wird von einer Hülse 5 aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff umgeben. Auf der Hülse 5 wiederum ist ein Hülsenmantel 6 angeordnet, der die Lagerachse 7 ebenfalls kreisförmig umgibt. Der Hülsenmantel 6 ist dazu ausgebildet, mit einem zweiten Bauteil 3 verbunden zu werden. Die zwei mit dem Gummiträger 1 verbunden Bauteile 2, 3 lassen sich durch die vom Gummiträger 1 gebildete Lagerachse 7 zueinander dämpfend lagern und sicher miteinander verbinden. Der Kern 4 des Gummiträgers 1 besteht erfindungsgemäß aus einem faserverstärkten Kunststoff. Wie in 1 zu erkennen ist, weist der Kern 4 eine speziell geformte Außenkontur 9 auf. Die Ausgestaltung dieser Außenkontur 9 hat großen Einfluss auf die Federkennlinie des Gummiträgers 1, was bei einer Belastung der mit dem Gummiträger 1 verbunden Bauteile 2, 3 zu einer von der Form der Außenkontur 9 abhängigen Dämpfung führt. Die Herstellung der Außenkontur 9 des Kerns 4 ist durch die Verwendung eines faserverstärkten Kunststoffes deutlich vereinfacht, so lässt sich die Kontur 9 einfach im Spritzguss herstellen. Bei bisher bekannten Herstellungsverfahren wird die Kontur 9 des Kerns 4 regelmäßig aus einem Vollmaterial-Werkstück im Rahmen der spanenden Bearbeitung hergestellt. Hierdurch sind die Fertigungskosten und Herstellungszeiten gegenüber einem im Spritzguss hergestellten Kern 4 deutlich höher. Besonders geeignet für die Herstellung eines solchen Kerns 4 ist ein duroplastischer Kunststoff, der vorzugsweise Phenolharz enthält und unter Wärmezufuhr aushärtet. Zwischen 50 und 80 % der Masse des Kerns 4 kann zudem aus Glaspartikeln als Füllstoff bestehen, die in die Kunststoffmatrix eingemischt sind. Bei den Glaspartikeln kann es sich um Glassteine oder Glasperlen handeln, die sich untergemischt besonders gut im Spritzguss verarbeiten lassen und für eine hohe Formstabilität und Druckfestigkeit des Kerns 4 sorgen. Zwischen dem Kern 4 und der Hülse 5 und zwischen der Hülse 5 und dem Hülsenmantel 6 ist ein Haftvermittler vorgesehen, der auf der Außenkontur 9 des Kerns 4 und auf der Innenseite des Hülsenmantels 6 aufgetragen wird. Bei Einfärbung des Haftvermittlers lässt sich sehr gut erkennen, ob dieser gleichmäßig und vollständig auf die Bauteile 4, 6 des Gummiträgers 1 aufgetragen wurde. Enthält dieser Haftvermittler Phenolharz, so lässt sich dieser besonders gut auf einem phenolharzhaltigen Kern 4 auftragen, da hier ein besonders guter Halt erreicht wird.
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Die 2 zeigt einen Kern 4 eines erfindungsgemäßen Gummiträgers 1 ( 1) in einer perspektivischen Darstellung. Zu erkennen ist, wie die kreisrunde Lageröffnung 8 die durch den Gummiträger 1 gebildete Lagerachse 7 umgibt. Die Außenkontur 9 des Kerns 4 ist auf die für den Anwendungsfall erforderliche Federkennlinie des Gummiträgers 1 angepasst und weist in dem Ausführungsbeispiel zwei Täler und eine mittige sowie zwei seitliche Erhebungen entlang der Lagerachse 7 auf, wie auch aus 1 ersichtlich ist. Mit dieser speziellen Kontur 9 lässt sich die gewünschte Dämpfung der zwei mit dem Gummiträger 1 verbundenen Bauteile 2, 3 sehr genau einstellen. Die Verwendung eines faserverstärkten Kunststoffes bei der Herstellung des Kernes 4 macht die Ausformung dieser Außenkontur 9 durch die Nutzung des Spritzgussverfahrens bei großen Stückzahlen sehr günstig.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gummiträger
- 2
- erstes Bauteil
- 3
- zweites Bauteil
- 4
- Kern
- 5
- Hülse
- 6
- Hülsenmantel
- 7
- Lagerachse
- 8
- Lageröffnung
- 9
- Außenkontur
