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Deutschsprachige Übersetzung
der Beschreibung der Europäischen
Patentanmeldung Nr. 01 122 394.8 des Europäischen Patents Nr. 1 193 418
Deutsches Aktenzeichen Nr. 601 15 362.6-08
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Schwingungsdämpfer und
ein Verfahren zur Herstellung desselben. Insbesondere bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf Verbesserungen der Wetterbeständigkeit
und anderer Eigenschaften eines Schwingungsdämpfers eines Komposittyps,
welcher einen vulkanisierten Kautschukkörper und ein Polyamidharz-Element einschließt, die
integral miteinander verbunden sind. Weiter Insbesondere bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren, das zur Herstellung
eines solchen verbesserten Schwingungsdämpfers eines Komposittyps geeignet
ist.
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Diskussion des Standes
der Technik
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Verschiedene
Arten von Schwingungsdämpfern
wurden für
Automobilfahrzeuge, Schienenfahrzeuge oder andere Fahrzeuge für den Zweck
des Verhinderns oder Verringerns von Schwingungen und Stößen, welche
durch starre Komponenten der Fahrzeuge übertragen wurden, angewendet.
Es gab Forschungen, Entwicklungen und Anwendungen einer Vielzahl
von solchen Schwingungsdämpfern
des Metall-Kautschuk-Komposittyps,
welche jeweils ein Befestigungselement, das aus einem metallischen
Material hergestellt wurde, und einen elastischen Körper, das
aus einem Kautschukmaterial gebildet wurde, welches mit dem Befestigungselement
in dem Verfahren der Vulkanisation des Kautschukmaterials verbunden
wurde einschließen.
In jüngster Zeit
jedoch wurden verschiedene Schwingungsdämpfer des Harz-Kautschuk-Komposittyps
angewendet, welche jeweils ein Befestigungselement, das aus einem
Harzmaterial anstatt eines metallischen Materials hergestellt wurde,
insbesondere für
Automobilfahrzeuge zum Zweck des Verringerns des Gewichtes und der
Kosten der Herstellung des Schwingungsdämpfers einschließen.
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In
dem vorstehend beschriebenen Schwingungsdämpfer des Harz-Kautschuk-Komposittyps
wird das Befestigungselement aus einem Harzmaterial gebildet, das
unter Harzmaterialien ausgewählt
wurde, die insbesondere hohe Grade von Wärmebeständigkeit und Haltbarkeit zeigen.
Derzeit wird die Verwendung eines Polyamidharzes für das Befestigungselement
als vorteilhaft für
eine verbesserte Wirkung der Verstärkung des Befestigungselements
durch Glasfaser, für
gesteigerte Grade der Formbarkeit durch Spritzgießen und
des chemischen Widerstands des Befestigungselements, und für verringerte
Kosten zur Herstellung des Befestigungselements angesehen.
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Das
Polyamidharz weist jedoch ein Problem auf, dass seine mechanischen
Eigenschaften dazu neigen, aufgrund von Wasserabsorption in einer
nassen oder feuchten Atmosphäre,
und durch das Aussetzen gegenüber
Kalziumchlorid, welches als Schneeschmelzmittel oder als Antifrostmittel
verwendet wird und in der Winterzeit auf Straßenoberflächen gesprüht wird beeinträchtigt zu
werden. Das Polyamidharz weist ferner Probleme wie Beeinträchtigung
aufgrund von Oxidation während
des Aussetzens gegenüber
Hitze und Verringerung der mechanischen Festigkeit unter Aussetzen
gegenüber
ultravioletten Strahlen auf.
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Angesichts
der vorstehend angezeigten Probleme des Polyamidharzes, wenn es
für das
Befestigungselement in dem Schwingungsdämpfer des Harz-Kautschuk-Komposittyps
verwendet wird, wird es generell als wirkungsvoll angesehen, einen
geeigneten Füller
wie Ruß zu
dem Polyamidharz zur Verbesserung der Wetterbeständigkeit des Schwingungsdämpfers zuzugeben.
Die Verwendung eines solchen Füllers
jedoch ermöglicht
keine zufriedenstellenden Verbesserungen der Eigenschaften des Befestigungselements
wie Wasserbeständigkeit
und Beständigkeit
gegenüber
einem Schneeschmelzmittel (Kalziumchlorid). Demzufolge ist die Anwendung
des Schwingungsdämpfers,
welcher das Befestigungselement, das aus einem Polyamidharz hergestellt
wurde, und den elastischen Körper,
der aus einem Kautschukmaterial hergestellt wurde, einschließt, beträchtlich
begrenzt. Der Schwingungsdämpfer
dieses Harz-Kautschuk-Komposittyps kann nämlich nur in einer Umgebung
verwendet werden, in der es für
das Befestigungselement vergleichsweise unwahrscheinlich ist, gegenüber einer
nassen oder feuchten Atmosphäre
und Kalziumchlorid ausgesetzt zu werden.
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Ferner
zeigt das Dokument D-A-42 41 474 eine hydraulische Dämpfervorrichtung,
welche zwei Aluminiumträgerelemente
umfasst, die über
einen elastischen Kautschukkörper
verbunden sind, der zwei Flüssigkeitskammern
einschließt.
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Darüber hinaus
zeigt das Dokument
EP
0 896 168 A1 einen Schwingungsdämpfer gemäß der Präambel des Anspruchs 1.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
gegenwärtigen
Erfinder haben intensive Studien und Forschung in dem Bestreben
durchgeführt, die
Probleme der herkömmlichen
Schwingungsdämpfer
des Harz-Kautschuk-Komposittyps,
welcher einen vulkanisierten Kautschukkörper und ein Polyamidharzelement
einschließt,
die integral miteinander verbunden sind, zu lösen. Als Ergebnis der Studien
und Forschungen haben die Erfinder es für möglich gefunden, die Wasserbeständigkeit,
die Wetterbeständigkeit
und die Beständigkeit
gegenüber
Schneeschmelzmitteln des Polyamidharzelements durch Bedecken einer
freiliegenden Oberfläche
von mindestens dem Polyamidharzelement mit einer Schicht eines elastischen
Materials signifikant zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage der vorstehend angezeigten
Befunde gemacht. Es ist folglich ein Ziel der Erfindung, einen Schwingungsdämpfer zur
Verfügung
zu stellen, bei dem ein synthetisches Harzelement seine mechanische
Festigkeit während
der Verwendung aufrechterhält.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Schwingungsdämpfers zur Verfügung zu
stellen.
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Diese
Ziele werden durch einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 oder ein Verfahren zur Herstellung eines Schwingungsdämpfers nach
Patentanspruch 9 erreicht.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Gemäß der Merkmale
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schließt ein Schwingungsdämpfer des
Komposittyps einen vulkanisierten Kautschukkörper, welcher aus einem vulkanisierten
Kautschukmaterial gebildet wurde, und ein Polyamidharzelement, das
aus einem Polyamidharzmaterial gebildet wurde, ein, wobei der vulkanisierte
Kautschukkörper
und das Polyamidharzelement integral miteinander verbunden sind,
und wobei eine Überzugsschicht
aus einem elastischen Material mit einer vorbestimmten Dicke gebildet
wird, so dass sie eine freiliegende Oberfläche von mindestens dem Polyamidharzelement
bedeckt.
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Gemäß weiterer
Merkmale bedeckt die Überzugsschicht,
die aus einem geeigneten elastischen Material mit einer geeigneten
Dicke gebildet wurde, die freiliegende Oberfläche des Schwingungsdämpfers,
welche mindestens die freiliegende Oberfläche des Polyamidharzelements
einschließt,
das als ein Befestigungselement dienen kann, an dem der Schwingungsdämpfer befestigt
wird. Demzufolge wird das Polyamidharzelement wirkungsvoll gegenüber einer
direkten Aussetzung oder Kontakt desselben mit Regentropfen, Wasser, in
der Atmosphäre
enthaltener Feuchtigkeit oder Kalziumchlorid, welches als Schneeschmelzmittel
oder Antifrostmittel verwendet wird, geschützt, so dass das Polyamidharzelement
von einem Problem der Beeinträchtigung
seiner dynamischen Eigenschaften frei ist, welche aufgrund des Aussetzens
gegenüber
solchen wässrigen
Komponenten (Regentropfen, Wasser, Feuchtigkeit), Schneeschmelzmitteln
etc. eintreten würde.
Zusätzlich
ist die Überzugsschicht
wirkungsvoll, um Beeinträchtigungen
des Polyamidharzelements aufgrund von Oxidation sowie Hitze und
ungewünschte
Verringerungen der metallischen Festigkeit aufgrund des Aussetzens
gegenüber
ultravioletten Strahlen zu verhindern.
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Daher
kann der Schwingungsdämpfer
gemäß der vorliegenden
Erfindung für
eine lange Zeit selbst in der Anwesenheit von wässrigen Komponenten, Schneeschmelzmitteln
(Kalziumchlorid) etc. verwendet werden, während er einen ausreichend
hohen Grad von gesamter mechanischer Festigkeit aufrecht erhält, was der Überzugsschicht
zuzuschreiben ist, welche signifikant zum Schutz des Polyamidharzelements,
das als Befestigungselement für
den Schwingungsdämpfer
dient, gegen die Beeinträchtigung
der mechanischen Eigenschaften wirkungsvoll ist.
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In
dem vorliegenden Schwingungsdämpfer
wird die Überzugsschicht
aus einem elastischen Material gebildet, so dass selbst dort, wo
die freiliegende innere Oberfläche
des vulkanisierten Kautschukkörpers
sowie die freiliegende äußere Oberfläche des
Polyamidharzelements durch die Überzugsschicht
beschichtet ist, die Überzugsschicht
die gewünschte
Wirkung der Schwingungsdämpfung
des vulkanisierten Harzkörpers
und die schwingungsdämpfenden
Eigenschaften des Schwingungsdämpfers
nicht stören
wird, da die Überzugsschicht,
die aus einem elastischen Material gebildet wurde, dazu fähig ist,
sich elastisch in Folge der elastischen Deformation des vulkanisierten
Kautschukkörpers
unter Anwendung von Schwingungslast auf den Schwingungsdämpfer zu
deformieren. Ferner verhindert die elastische Natur der Überzugsschicht
wirkungsvoll sein Reißen
oder sein Abtrennen von dem Polyamidharz oder dem vulkanisierten
Kautschukkörper,
wobei es möglich
gemacht wird, hohe Grade von Wasserbeständigkeit, Wetterbeständigkeit
und Beständigkeit
gegenüber Schneeschmelzmitteln
des Polyamidharzelements aufrecht zu erhalten.
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Darüber hinaus
verbessert die Überzugsschicht,
welche die freiliegende Oberfläche
von mindestens dem Polyamidharzelement bedeckt, wirkungsvoll die
Schlagzähigkeit,
die Stoßfestigkeit
und den Abplatzwiderstand des Polyamidharzelements.
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Das
elastische Material der Überzugsschicht
ist ein Kautschukmaterial oder ein thermoplastisches Elastomer.
Die Wetterbeständigkeit
und Wärmebeständigkeit
(das heißt
Beständigkeit
gegenüber
Alterung aufgrund von Wärme)
der Überzugsschicht
per se kann in vorteilhafter Weise durch Zugeben eines Rußes und/oder
eins Antialterungsmittels zu dem Kautschukmaterial oder dem thermoplastischen
Elastomer verbessert werden, aus welchem die Überzugsschicht auf mindestens
dem Polyamidharz gebildet wird.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Form des vorliegenden Schwingungsdämpfers wird
die vorbestimmte Dicke der Überzugsschicht
aus einem Bereich von 10 bis 3000 μm ausgewählt. Wenn die Dicke der Überzugsschicht
kleiner als 10 μm
ist, ermöglicht
die Überzugsschicht
keine gewünschte
Verbesserung der Wasserbeständigkeit,
Wetterbeständigkeit
und Beständigkeit
gegenüber
Schneeschmelzmitteln des Polyamidharzelements, und es wäre außerordentlich
schwierig, die Überzugsschicht
mit einer einheitlichen Dicke auf dem Polyamidharzelement zu bilden.
Wenn die Dicke der Überzugsschicht
größer als
3000 μm
ist, würde die Überzugsschicht
die Wirkung der Schwingungsdämpfung
des Schwingungsdämpfers
stören,
was zu einem Fehler des Schwingungsdämpfers führen würde, die gewünschten
schwingungsdämpfenden
Eigenschaften zu zeigen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Form des Schwingungsdämpfers der vorliegenden Erfindung
wird das elastische Material der Überzugsschicht unter Kautschukmaterialien
und thermoplastischen Elastomeren ausgewählt, welche eine Eigenschaft
zur niedrigen Wasserabsorption aufweisen. In diesem Beispiel kann
die Beeinträchtigung
der mechanischen Eigenschaften des Schwingungsdämpfers aufgrund der Wasserabsorption
des Polyamidharzelements wirkungsvoll verhindert werden.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Form des vorliegenden Schwingungsdämpfers wird
das elastische Material unter Kautschukmaterial und thermoplastischen
Elastomeren ausgewählt,
welche eine niedrige Permeabilität
für Sauerstoff
aufweisen. In diesem Fall kann die Wärmebeständigkeit und die Haltbarkeit
des Polyamidharzelements wirkungsvoll verbessert werden.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts dieser Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung
eines Schwingungsdämpfers
des Komposittyps wie vorstehend beschrieben die Schritte: Herstellen
einer integralen Anordnung, welche aus dem vulkanisierten Kautschukkörper und
dem Polyamidharzelement besteht, die integral miteinander verbunden
sind, und entweder
- a) Auftragen einer Lösung eines
unvulkanisierten Kautschukmaterials auf die freiliegende Oberfläche von mindestens
dem Polyamidharzelements, so dass eine Schicht des unvulkanisierten
Kautschukmaterials auf der freiliegenden Oberfläche gebildet wird; und Vulkanisieren
der Schicht des unvulkanisierten Kautschukmaterials, um die Überzugsschicht
auf der freiliegenden Oberfläche
von mindestens dem Polyamidharzelement zu bilden, oder
- b) Auftragen einer Lösung
eines thermoplastischen Elastomers auf die freiliegende Oberfläche von
mindestens dem Polyamidharzelement, und Unterziehen der Lösung des
thermoplastischen Elastomers unter einen Trocknungsvorgang, um die Überzugsschicht
auf der freiliegenden Oberfläche
von mindestens dem Polyamidharzelement zu bilden.
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Das
vorliegende Verfahren in Alternative a) erleichtert die Bildung
der Überzugsschicht
des Kautschukmaterials, so dass die freiliegende Oberfläche von
mindestens dem Polyamidharzelement zum wirkungsvollen Verbessern
der Wasserbeständigkeit,
Wetterbeständigkeit
und Beständigkeit
gegenüber
Kalziumchlorid des Polyamidharzelements bedeckt wird.
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Das
vorliegende Verfahren in Alternative b) erleichtert die Bildung
der Überzugsschicht
des thermoplastischen Elastomers, so dass die freiliegende Oberfläche von
mindestens dem Polyamidharzelement bedeckt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehenden und anderen Ziele, Merkmale, Vorteile und technischen
und industriellen Bedeutungen der vorliegenden Erfindung werden
besser verstanden werden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung
der derzeit bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen
wird, in welchen:
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1 eine
Aufrissansicht im Querschnitt eines Schwingungsdämpfers in der Form einer Motoraufhängung ist,
die gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde; und
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts A der in 1 angezeigten
Motoraufhängung
ist, welche ein Beispiel gemäß den Prinzipien
dieser Erfindung gebildeten Überzugsschicht
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zunächst Bezug
nehmend auf die Aufrissansicht aus 1 wird schematisch
ein transversaler Querschnitt einer Motoraufhängung für ein Automobilfahrzeug gezeigt,
welches eine Form eines Schwingungsdämpfers ist, der gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert wurde. Die Motoraufhängung, welche allgemein als
Bezugszeichen 2 in 1 angezeigt
wird, schließt
ein Polyamidharzelement in der Form eines Befestigungsbügels 4,
eine Befestigungshülse
in der Form einer inneren Hülse 6 und
einen vulkanisierten Kautschukkörper
in der Form eines elastischen Körpers 8 ein,
welcher den äußeren Befestigungsbügel 4 und
die innere Befestigungshülse 6 elastisch
miteinander verbindet. Der Befestigungsbügel 4 ist aus einem
Polyamidharzmaterial gebildet und mit einer Glasfaser verstärkt. Die
Befestigungshülse 6 ist
aus einem metallischen Material gebildet, während der elastische Körper 8 aus
einem Kautschukmaterial gebildet ist. Die Motoraufhängung 2 wird
in einem Automobilfahrzeug eingebaut, um eine Antriebseinheit des
Fahrzeugs an den Körper
des Fahrzeugs in einer schwingungsdämpfenden Art und Weise zu befestigen,
so dass die Motoraufhängung 2 an ihrem
Befestigungsbügel 4 mit
dem Fahrzeugkörper
und an ihrer Befestigungshülse 6 mit
der Antriebseinheit befestigt ist. Die Antriebseinheit schließt einen
Motor eines Automobilfahrzeugs ein.
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Das
für den
Befestigungsbügel 4 der
Motoraufhängung 2 verwendete
Polyamidharzmaterial ist geeignet unter verschiedenen bekannten
Polymeren mit einer Amidbindung (-CONH-) als wiederholende Einheit ausgewählt, abhängig von
den benötigten
Eigenschaften des Befestigungsbügels 4.
Das Polyamidharzmaterial des Befestigungsbügels 4 besteht aus
einem dieser Polymere oder einer Kombination von einer Vielzahl von
Polymeren, die unter jenen Polymeren ausgewählt wurden. Zum Beispiel schließen Polymere,
die Polyamidharzmaterial verwendet werden können Polymere ein, die durch
Polykondensation von (a) aliphatischen, cycloaliphatischen oder
aromatischen Diaminen wie Hexamethylendiamin, Decamethylendiamin,
Dodecamethylendiamin, 2,2,4-Trimethylhexamethylendiamin, 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin,
1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexan,
1,4-Bis(aminomethyl)cyclohexan,
Bis(p-aminozyklohexylmethan), m-Xylylendiamin und p-Xylylendiamin
und (b) dibasischer Säure,
typischerweise aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Dicarbonylsäure wie
Adipinsäure,
Suberinsäure,
Sebakinsäure,
Cyclohexandicarbonylsäure,
Therephtalsäure und
Isophtalsäure;
kristalline oder nichtkristalline Polymere, welche durch Polykondensation
von Aminocarbonylsäure
wie 6-Aminocapronsäure,
11-Aminoundecansäure, und
12-Aminodecansäure
erhalten wurde, Polymere, welche durch Ringöffnungspolymerisation von Lactam
wie ε-Caprolactam
und ω-Dodecalactam
erhalten wurde, und Copolyamide erhalten wurde. Bevorzugt wird das
Polyamidharzmaterial zum Beispiel aus Nylon 6, Nylon 66, Nylon 610,
Nylon 612, Nylon 11, Nylon 12, aromatischem Nylon und nicht kristallinem
Nylon ausgewählt.
Das vorstehend angegebene Polyamidharzmaterial kann mit geeigneten
anderen bekannten Harzmaterialien und mit Glasfasern und anderen
Materialien gemischt werden, welche als Additive zum Zugeben zu einem
Polyamidharz bekannt sind.
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Das
für den
vulkanisierten Kautschukkörper
in der Form des elastischen Körpers 8 verwendete
Kautschukmaterial wird geeignet aus einer Vielzahl von Kautschukmaterialien
ausgewählt.
Zum Beispiel kann das Kautschukmaterial für den elastischen Körper 8 aus
einem oder einer Vielzahl von Materialien bestehen, die ausgewählt wurden
aus: natürlichem
Kautschuk (NR), Butadienkautschuk (BR), Styren-Butadien-Kautschuk (SBR),
Isoprenkautschuk (IR), Acrylnitril-ButadienKautschuk (NBR), Carbonyl
modifizierter NBR, Chloroprenkautschuk (CR), Ethylen-Propylen-Kautschuk
(EPM, EPCM), Maleinsäure
modifizierter EPM und EPDM, Butylkautschuk (IIR), halogenierter
IIR, chlorosulfoniertes Polyethylen (CSM), Fluorkautschuk (FR),
Acrylkautschuk und Epichlorhydrinkautschuk. Ein Vulkanisationsmittel
zum Vulkanisieren des Kautschukmaterials wird abhängig von
dem verwendeten spezifischen Kautschukmaterial ausgewählt aus:
Schwefel; Harze wie Alkylphenolharz; Metalloxide wie Zinkoxid; Polyamine
wie Hexamethylendiamincarbamat. Ferner kann das Kautschukmaterial
mit jeden anderen geeigneten Materialien wie einem die Vulkanisation
unterstützenden
Mittel, einem Vulkanisationshilfsmittel und einem Antialterungsmittel,
wenn benötigt,
wie im Stand der Technik bekannt, gemischt werden.
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In
der Motoraufhängung 2,
welche den Bügel 4 und
den elastischen Körper 8 einschließt, die
integral miteinander verbunden sind, werden Überzugschichten 20 eines
geeigneten elastischen Materials mit einer geeigneten Dicke gebildet,
um die freiliegende Oberfläche
von mindestens dem Bügel 4 gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung zu bedecken. In der vorliegenden Ausführungsform
werden die Überzugsschichten 20 gebildet,
so dass die gesamte freiliegende Oberfläche der Motoraufhängung 2,
präzise
die freiliegende äußere Oberfläche des
Bügels 4 und
die freiliegende innere Oberfläche
des elastischen Körpers 8,
wie in der Vergrößerung in 2 gezeigt,
bedeckt werden. Die freiliegende innere Oberfläche des elastischen Körpers 8,
begrenzt Hohlräume 9,
die in axialer Richtung dadurch gebildet sind.
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Um
die Motoraufhängung 2 gemäß der derzeit
bevorzugten Ausführungsform
herzustellen, wird zunächst
ein integraler Kompositkörper 10 gebildet,
der aus dem aus dem Polyamidharzmaterial gebildeten Bügel 4 und
der inneren Hülse 6 besteht,
und der durch den vulkanisierten Kautschuk gebildete Körper 8,
so dass der Bügel 4 und
die innere Hülse 6 elastisch
verbunden werden. Dieser integrale Kompositkörper 10 kann wie gewünscht gemäß einer
bekannten Methode geformt werden. Zum Beispiel wird der Bügel 4 mit
einem zum Aufnehmen des elastischen Körpers 8 und der inneren
Hülse 6 fähigen Innenraum
zum Beispiel durch Spritzguss gebildet. Dann wird die innere Oberfläche des
Bügels 4,
welche den oben angezeigten Innenraum begrenzt, mit einem Haftmittel
beschichtet. Die innere Hülse 6,
deren äußere Umfangsfläche ebenso
mit einem Haftmittel beschichtet wurde, wird in dem Bügel 4 in
einer gewünschten
positionellen Beziehung miteinander angeordnet. Eine unvulkanisierte
Masse einer geeigneten Kautschukzusammensetzung, welche den elastischen
Körper 8 ergibt,
wird in einem Raum zwischen dem Bügel 4 und der inneren
Hülse 6 eingeführt. Die
unvulkanisierte Masse wird vulkanisiert, so dass der elastische
Körper 8 so
gebildet wird, dass der Bügel 4 und die
innere Hülse 6 über den
elastischen Körper 8 in
dem Verfahren der Vulkanisation verbunden werden, wobei der integrale
Kompositkörper 10 gebildet
wird. Gemäß eines
alternativen Verfahrens wird der elastische Körper 8 integral auf
der inneren Hülse 6 durch
Vulkanisieren der unvulkanisierten Masse der Kautschukzusammensetzung
gebildet, so dass eine integrale Anordnung der inneren Hülse 6 und
des elastischen Körpers 8 gebildet wird.
Dann wird die äußere Oberfläche dieser
integralen Anordnung, welche die innere Oberfläche des zu bildenden Bügels 4 kontaktiert,
mit einem Haftmittel beschichtet. Nachfolgend wird der Bügel 4 aus
dem ausgewählten
Polyamidharz so gebildet, dass er die integrale Anordnung der inneren
Hülse 6 und
des elastischen Körpers 8 einschließt, an der äußeren Umfangsfläche beschichtet
mit einem Haftmittel, so dass der gebildete Bügel 4 integral mit
der integralen Anordnung 6, 8 mit dem Haftmittel
verbunden wird.
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Im
nächsten
Schritt wird die freiliegende äußere Oberfläche von
mindestens dem Bügel 4 mit
der Überzugsschicht 20 bedeckt,
welche aus einem geeigneten elastischen Material mit einer geeigneten
Dicke gebildet wird. In dieser Art und Weise wird die gewünschte Motoraufhängung hergestellt.
Die Überzugsschicht 20 kann
in jeder geeigneten Art und Weise gebildet werden, die im Stand
der Technik bekannt ist. Für
eine verbesserte Effizienz der Herstellung wird die Überzugsschicht 20 bevorzugt
durch zunächst
Aufbringen einer Lösung
eines ausgewählten
unvulkanisierten Kautschukmaterials auf die freiliegende äußere Oberfläche des
Bügels 4,
und dann Vulkanisieren des unvulkanisierten Kautschukmaterials gebildet,
das zum Bedecken der freiliegenden äußeren Oberfläche des
Bügels 4 aufgetragen
wurde. Alternativ kann die Überzugsschicht 20 ebenso
bevorzugt durch zunächst
Auftragen einer Lösung
eines thermoplastischen Elastomers auf die freiliegende äußere Oberfläche des
Bügels 4 und
dann Unterziehen der Lösung
der thermoplastischen Elastomers unter einen Trocknungsvorgang gebildet
werden. Die Lösung
des unvulkanisierten Kautschukmaterials oder des thermoplastischen
Elastomers kann durch ein geeignetes bekanntes Verfahren aufgetragen
werden, zum Beispiel durch Eintauchen des integralen Kompositkörpers 10 in
eine Masse der Lösung,
durch Auftragen der Lösung
mit einem Pinsel auf die freiliegende äußere Oberfläche des Bügels 4 oder durch
Sprühen
der Lösung über die
freiliegende äußere Oberfläche des
Bügels 4.
Insbesondere kann die Überzugsschicht 20 mit
vergleichsweise hoher Effizienz durch Eintauchen des integralen
Kompositkörpers 10 in
die Masse der Lösung des
unvulkanisierten Kautschukmaterials oder des thermoplastischen Elastomers
gebildet werden, wobei die gegenüberliegenden
offenen Enden der inneren Hülse 6 durch
Stopfen oder Kappen verschlossen wurden. Nachdem der integrale Kompositkörper 10 in
der Masse der Lösung
eingetaucht gehalten wurde, wird der Kompositkörper 10 aus der Lösungsmasse
herausgenommen und das unvulkanisierte Kautschukmaterial oder thermoplastische
Elastomer, das auf die freiliegende Oberfläche des Kompositkörpers 10 aufgetragen
wurde, zu Überzugsschicht
oder Schichten 20 vulkanisiert oder getrocknet. In diesem
Fall kann die freiliegende innere Oberfläche des elastischen Körpers 8,
welche die Hohlräume 9 begrenzt,
mit den Überzugsschichten 20 gleichzeitig
mit der freiliegenden äußeren Oberfläche des
Bügels 4 beschichtet
werden.
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Die
Dicke der auf der freiliegenden äußeren Oberfläche des
Bügels 4 gebildeten Überzugsschicht 20 ist
nicht besonders begrenzt. Die Dicke der Überzugsschicht 20 wird
jedoch bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 3000 μm und insbesondere
bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 1000 μm ausgewählt. Wenn die Dicke der Überzugsschicht 20 kleiner
als 10 μm
ist, wird die Wetterbeständigkeit,
Wasserbeständigkeit
und Beständigkeit
gegenüber
Schneeschmelzmitteln wahrscheinlich durch die Bereitstellung der Überzugsschicht 20 weniger
effektiv zu verbessern sein. Es ist schwierig, die Überzugsschicht 20 auf
dem Bügel 4 mit
hoher Gleichmäßigkeit
ihres Dickenwertes zu bilden. Wenn andererseits die Dicke der Überzugsschicht 20 größer als
3000 μm
ist, beeinflusst die Überzugsschicht 20 die
schwingungsdämpfenden
Eigenschaften der Motoraufhängung 2 als
Vibrationsdämpfer
nachteilig, insbesondere dort, wo die Überzugsschicht 20 auf
der freiliegenden inneren Oberfläche
des elastischen Körpers 8 wie
auch auf der freiliegenden Oberfläche des Bügels 4 gebildet ist.
In diesem Fall weist die Überzugsschicht 20 ein
Risiko des Unterdrückens
der gewünschten
schwingungsdämpfenden
Kennzeichen oder Eigenschaften der Motoraufhängung 2 auf.
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Das
elastische Material, aus welchem die Überzugsschicht 20 gebildet
wird, wird unter bekannten Kautschukmaterialien oder thermoplastische
Elastomeren ausgewählt.
Bevorzugte Beispiele der Kautschukmaterialien schließen natürlichen
Kautschuk (NR), Butadienkautschuk (BR), Styren-Butadien-Kautschuk (SBR),
Isoprenkautschuk (IR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Carbonyl
modifizierter NBR, Chloroprenkautschuk (CR), Ethyle-Propylen-Kautschuk
(EPM, EPDM), Maleinsäure
modifizierten EPM und EPDM, Butylkautschuk (IIR), halogenierten
IIR, chloriertes Polyethylen (CPE), chlorsulfoniertes Polyethlyen
(CSN), Fluorkautschuk (FR), Acrylkautschuk (ACN, ANN) und Epichlorhydrinkautschuk
(CO, ECO) ein. Eines oder eine Vielzahl dieser Materialien wird
bevorzugt für
die Überzugsschicht 20 verwendet.
Bevorzugte Beispiele der thermoplastischen Elastomere (CPE) schließen ein:
Polyethylen-basiertes TPE wie Styren-Butadien-Copolymere (SBS) und
SEBS, welches SBS ist, zu welchem Wasserstoff zugegeben wurde; Polyolefin
basierte TPE; Polydien basierte TPE; Vinylchlorid basierte TPE;
Polyester-basierte TPE; Polyurethan basierte TPE; Polyamid-basierte
TPE; Fluor basierte TPE; chloriertes Polyethylen und Transpolyisopren.
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Die
Verwendung des Kautschukmaterials oder des thermoplastischen Elastomers,
das eine vergleichsweise niedrige Wasserabsorptions-Eigenschaft
aufweist, ist signifikant wirksam, um die Beeinträchtigung
der dynamischen Eigenschaften des Bügels 4, welche aus
dem Polyamidharz gebildet wurde, zu verhindern, wobei die Beeinträchtigung
aufgrund der Wasserabsorption in dem Bügel 4 stattfindet
würde.
Die Verwendung des Kautschukmaterials oder thermoplastischen Elastomers,
das einen relativ niedrigen Grad an Sauerstoffpermeabilität aufweist,
ist signifikant wirksam, um die Wärmebeständigkeit und Haltbarkeit des
Bügels 4 zu
verbessern.
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Wo
die Überzugsschicht 20 durch
Auftragen einer Lösung
des ausgewählten
unvulkanisierten Kautschukmaterials oder des thermoplastischen Elastomers
auf den integralen Kompositkörper 10 gebildet
wurde, wird das ausgewählte
unvulkanisierte Kautschukmaterial oder thermoplastische Elastomer
in einem geeigneten Lösungsmittel
gelöst,
um die Lösung
des unvulkanisierten Kautschukmaterials oder thermoplastischen Elastomers
herzustellen. Das in diesem Fall verwendete Lösungsmittel wird unter bekannten
Lösungsmitteln ausgewählt, die leicht
das ausgewählte
vulkanisierte Kautschukmaterial oder thermoplastische Elastomer
lösen.
Bevorzugte Beispiele des Lösungsmittels
schließen
Toluen, Methylethylketon, Hexan und Xylen ein.
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Wo
die Überzugsschicht 20 aus
einem Kautschukmaterial gebildet ist, wird eine Lösung des
unvulkanisierten Kautschukmaterials auf den integralen Kompositkörper 10 aufgetragen
und eine Schicht des aufgetragenen unvulkanisierten Kautschukmaterials
vulkanisiert. Um die Effizienz der Bildung der Überzugsschicht 20 zu
verbessern, wird ein Vulkanisiermittel bevorzugt zu der Lösung des
unvulkanisierten Kautschukmaterials oder zu einer Lösung zu
einer Mischung des unvulkanisierten Kautschukmaterials und eines
gewünschten
Additivs oder gewünschter
Additive zugegeben, das heißt,
zu einer Lösung
einer Verbindung, welche aus dem unvulkanisierten Kautschukmaterial
und dem oder den Additiven besteht. Bevorzugte Beispiele des Vulkanisiermittels
schließen
ein: Phenolharz wie Phenolformaldehydharz, Phenolfurfuralharz und
Resorcinol-Formaldehydharz;
Schwefel; Amin; Polyol; Thioharnstoff; Triazin; Metalloxid und Peroxid.
Das Vulkanisiermittel kann mit einem geeigneten bekannten Mittel
zum Vorantreiben der Vulkanisation oder einem Vulkanisationshilfsmittel
gemischt werden. Ferner ist die Zugabe eines geeigneten Antialterungsmittels
zu der Lösung
des unvulkanisierten Kautschukmaterials wirkungsvoll, um die Wetterbeständigkeit
und andere Eigenschaften der Überzugsschicht 20,
welche aus dem vulkanisierten Kautschukmaterial gebildet wurde,
zu verbessern.
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In
dem Schwingungsdämpfer
in der Form der Motoraufhängung 2,
wie er vorstehend hergestellt wurde, wird die freiliegende äußere Oberfläche des
Polyamidharzelements in der Form des Befestigungsbügels 4 durch
die Überzugsschicht 20 bedeckt,
welche aus einem geeignet ausgewählten
elastischen Material mit einer geeigneten Dicke gebildet wurde.
Demzufolge wird das Polyamidharzmaterial des Bügels 4 vor einem direkten
Aussetzen oder Kontakt mit Regentropfen, Wasser oder in der Atmosphäre enthaltener
Feuchtigkeit, Schneeschmelzmitteln oder anderen Substanzen in der
Umgebung der Motoraufhängung 2 geschützt, so
dass der Bügel 4 von
schädlichen
Einflüssen
frei gehalten wird, welche durch den direkten Kontakt oder die Aussetzung
hervorgerufen würden.
Diese Anordnung ist wirkungsvoll, um die Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften
des Bügels 4 zu
verhindern, und ermöglicht
der Motoraufhängung 2 als
Ganzes einen ausreichend hohen Grad an mechanischer Festigkeit zu
zeigen, selbst nachdem die Motoraufhängung 2 gegenüber Nässe oder
feuchter Atmosphäre
für eine
lange Zeit ausgesetzt wurde.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Überzugsschicht 20 nicht
auf der freiliegenden äußeren Oberfläche des
Bügels 4,
sondern auch auf der freiliegenden inneren Oberfläche des
elastischen Körpers 8 gebildet,
so dass die Wetterbeständigkeit
und Wärmebeständigkeit
(Beständigkeit
gegenüber
Alterung aufgrund von Wärme)
des elastischen Körpers 8 aufgrund
des Rußes,
Antialterungsmittels oder anderer Additive, welche in der Überzugsschicht 20 enthalten
sind, verbessert wird. Demzufolge können die benötigten Mengen des
Antialterungsmittels, des Wachses oder anderer Additive, welche
in dem elastischen Körper 8 eingeschlossen
sind, verringert werden, was zu verbesserten schwingungsdämpfenden
Eigenschaften und verringerten Kosten der Herstellung des elastischen
Körpers 8 führt, was
einen höheren
Grad an Freiheit in der Abmessung der Komponenten der Kautschukzusammensetzung
des elastischen Körpers 8 ermöglicht.
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Der
Schwingungsdämpfer
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf die Motoraufhängung 2, welche in 1 auf
dem Wege von Beispielen gezeigt wird, begrenzt, sondern kann jede
andere Form annehmen, oder kann für andere Anwendungen verwendet
werden, zum Beispiel als Schwingungsdämpfer des Harz-Kautschuk-Komposittyps für Automobilfahrzeuge,
insbesondere als Körperbefestigungen,
Kabinenbefestigungen, Elementbefestigungen, Strebebalkendämpfer, Mittellagerträger, Torsionsdämpfer, Kautschuk-Steuerkupplungen,
Zugstangenführungsbuchsen,
Aufhängungsführungsbuchsen
oder andere Buchsen, Begrenzungsanschläge, FF-Maschinenwalzenanschläge, Schalldämpfer etc.
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BEISPIELE
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Es
werden einige Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben,
um die vorliegende Erfindung weiter klarzulegen. Es ist jedoch zu
verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Details
der vorliegenden Beispiele und die derzeit bevorzugten Ausführungsformen,
wie sie vorstehend beschrieben wurde, begrenzt ist, sondern mit
verschiedenen Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, welche dem
Fachmann naheliegen, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Schwingungsdämpfer (in
der Form der Motoraufhängung 2)
des Komposittyps, welche den vulkanisierten Kautschukkörper (in
der Form des elastischen Körpers 8)
und das Polyamidharzelement (in der Form des Bügels 4) einschließen, und
welche eine wie in 1 gezeigte Konfiguration aufweisen,
wurden unter Verwendung von zwei Arten Polyamidharzmaterialien für das Polyamidharzelement
hergestellt, nämlich
Polyamidharz I („CM
3001G-45" erhältlich von
Toray Industries Inc., Japan) welches aus Nylon 66 als Polyamidharzmaterial
besteht, und 45 Gewichtsprozent Glasfaser enthält, und Polyamidharz II, welches
aus dem zuvor angezeigten Polyamidharz 1 und 0, 2 Gewichtsprozent
Ruß besteht.
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In
der Zwischenzeit wurden 11 Arten von Lösungen eines unvulkanisierten
Kautschuks (und eines Vulkanisiermittels) oder eines thermoplastischen
Elastomers unter Verwendung eines ausgewählten Lösungsmittels wie in Tabelle
1 nachstehend angezeigt hergestellt. Der unvulkanisierte Kautschuk
und das thermoplastische Elastomer wurden in die Lösung in
einer Menge eingebracht, welche aus einem Bereich von 20 bis 40 Gewichtsprozent
ausgewählt
wurde, abhängig
von der spezifischen Art des Materials (Kautschuk oder Elastomer).
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Integrale
Kompositkörper,
welche jeweils das Polyamidharzelement, gebildet durch das Polyamidharz I
einschlossen, wurden in Massen von verschiedenen Lösungen des
unvulkanisierten Kautschuks oder des thermoplastischen Elastomers
eingetaucht, wobei die offenen Enden der inneren Hülse 6 mit
Kappen aus Polyethylentherephtalat verschlossen wurden, so dass
die freiliegenden Oberflächen
jedes Kompositkörpers
mit Schichten des unvulkanisierten Kautschuks oder des thermoplastischen
Elastomers bedeckt wurden. Dann wurde jeder Kompositkörper aus
der Masse der Lösung herausgenommen.
Die Kompositkörper,
deren freiliegende Oberflächen
mit den Schichten aus dem unvulkanisierten Kautschuk bedeckt wurden
waren, wurden getrocknet und bei 160 °C für 30 Minuten wärmebehandelt,
um den unvulkanisierten Kautschuk der Überzugsschichten zu vulkanisieren.
Die Kompositkörper,
deren freiliegende Oberflächen
mit den Schichten aus dem thermoplastischen Elastomer bedeckt wurden,
wurden getrocknet und bei 90 °C
für 30
Minuten wärmebehandelt,
um das Entfernen des Lösungsmittels
abzuschließen.
Auf diese Weise wurden die freiliegenden Oberflächen jedes Kompositkörpers 10 durch
die daran gebundenen Überzugsschichten 20 bedeckt.
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Mit
dem vorstehend beschriebenen Vorgehen wurden 10 Arten von Schwingungsdämpfern hergestellt, deren
freiliegende Oberflächen
durch die Überzugsschichten 20 aus
dem vulkanisierten Kautschuk bedeckt waren, jeweils gemäß der Beispiele
1 bis 10 hergestellt, während
eine Art von Schwingungsdämpfer,
dessen freiliegende Oberflächen
durch die Überzugsschichten 20 aus
dem thermoplastischen Elastomer bedeckt waren, gemäß Beispiel
11 hergestellt. Drei Proben wurden für jede der 11 Arten von Schwingungsdämpfern hergestellt.
Die für
die Schwingungsdämpfer
der Beispiele 1 bis 11 verwendeten Materialien werden in Tabelle
1 nachstehend angezeigt, zusammen mit der Dicke der Überzugsschichten 20.
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Jede
Art der Schwingungsdämpfer,
die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurden, wurde einer Prüfung der
Bruchfestigkeit (Ermüdungsfestigkeit)
und einer Antiermüdungsprüfung unterzogen.
Die Ergebnisse der Prüfungen
werden in Tabelle 2 nachstehend angezeigt.
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Prüfung der Bruchfestigkeit nach
dem Eintauchen in Wasser
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Vor
der Bruch- oder Reißfestigkeitsprüfung wurde
der Schwingungsdämpfer
jeder Probe in einer Masse von heißem Wasser von 40 °C für 1000 Stunden
eingetaucht gehalten. Dann wurde der Schwingungsdämpfer aus
dem heißen
Wasser herausgenommen und durch Luft auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Der Schwingungsdämpfer, welcher
dieser vorangehenden Behandlung unterzogen worden war, wurde dann
auf einem geeigneten Gestell befestigt und ein runder Balken durch
die innere Bohrung der inneren Hülse 6 des Schwingungsdämpfers eingesetzt.
In diesem Zustand wurde der runde Balken, wie in 1 zu
sehen ist, an seinen gegenüberliegenden
Endabschnitten mit einer Rate von 20 mm/min aufwärts gezogen, um die innere Hülse 6 aufwärts zu verschieben,
bis der Schwingungsdämpfer
eventuell gebrochen oder gerissen war. Die Zugkraft, welche auf
den runden Stab wirkte, wenn der Schwingungsdämpfer gebrochen wurde, das
heißt,
die Spannung, welche beim Bruch auf den Schwingungsdämpfer wirkte,
wurde bei Umgebungstemperatur als Bruchfestigkeit gemessen.
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Prüfung der Bruchfestigkeit nach
der Sonnenschein-Wetter-Messgerät-Prüfung (Sunshine-Weather-O-Meter)
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Vor
der Prüfung
der Bruchfestigkeit wurde der Schwingungsdämpfer jeder Probe einer Sonnenschein-Wetter-Messgerätprüfung gemäß ASTM-D2565
unter den folgenden Bedingungen unterzogen: Intensität der Kohlenstoff-Lichtbogen-Bestrahlung
von 0,35 mW/m2; Temperatur des schwarzen
Panels von 63 °C, Regenfallzykluszeit
von 18 min/120 min; und gesamte Testzeit von 1000 Stunden. Der Schwingungsdämpfer, welcher
dieser vorausgehenden Behandlung unterzogen worden war, wurde der
Prüfung
der Bruchfestigkeit unterzogen, um die Bruchfestigkeit in der gleichen
Art und Weise wie in der Prüfung
der Bruchfestigkeit nach dem Eintauchen in Wasser zu messen.
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Prüfung der Ermüdungsfestigkeit
nach der Wärmebehandlung
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Vor
der Prüfung
der Ermüdungsfestigkeit
wurde der Schwingungsdämpfer
jeder Probe in einem Ofen bei 100 °C für 250 Stunden wärmebehandelt.
Der Schwingungsdämpfer
wurde dann aus dem Ofen genommen und mit Luft bei Umgebungstemperatur
abgekühlt.
Der Schwingungsdämpfer,
welcher dieser vorhergehenden Behandlung unterzogen worden war,
wurde auf einem Gestell befestigt und ein runder Balken durch die
innere Hülse 6 des
Schwingungsdämpfers
eingesetzt. In diesem Zustand wurde der runde Balken in der vertikalen Richtung
wie in 1 gezeigt, mit einer Frequenz von 2 Hz durch Aufbringen
einer bidirektionalen Last von ±10 kN oszilliert, bis der
Bügel 4,
welcher aus dem Polyamidharz gebildet wurde, eventuell gebrochen
oder gerissen war. Die Anzahl der Last aufbringenden Zyklen, welche
durchgeführt
wurden, bis der Bügel 4 gebrochen
war, wurden als ein Index aufgenommen, der die Ermüdungsfestigkeit
darstellt.
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Es
wird aus den Ergebnissen der Prüfungen
für die
Bruchfestigkeit und die Ermüdungsfestigkeit,
welche in Tabelle 2 angezeigt werden, verstanden werden, dass die
Schwingungsdämpfer
gemäß der Beispiele 1
bis 11, bei denen die freiliegenden Oberflächen durch die Überzugsschichten 20,
welche aus dem Kautschuk oder thermoplastischen Elastomer gebildet
wurden, bedeckt wurden, signifikant erhöhte Werte der Bruchfestigkeit
in der Prüfung
der Bruchfestigkeit nach dem Eintauchen in Wasser und in der Bruchfestigkeitsprüfung nach
der Sonnenschein-Wetter-Messgerät-Prüfung, und
einen höheren
Wert der Ermüdungsfestigkeit
zeigten, als die Schwingungsdämpfer
gemäß der Vergleichsbeispiele
1 und 2, bei denen die freiliegenden Oberflächen nicht durch die Überzugsschichten 20 bedeckt
wurden.
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Wie
aus der vorangegangenen Beschreibung deutlich wird, wird der Schwingungsdämpfer des
Komposittyps gemäß der vorliegenden
Erfindung gegen ein Aussetzen des Polyamidharzelements gegenüber wässrigen
Komponenten oder anderen Substanzen aufgrund der Bereitstellung
der Überzugsschichten
geschützt,
welche aus einem geeigneten elastischen Material mit einer geeigneten
Dicke gebildet wurden, und welche mindestens die freiliegenden Oberflächen des
Polyamidharzelementes bedecken. Demzufolge wird der vorliegende
Schwingungsdämpfer
bemerkenswert in seiner Wasserbeständigkeit, Wetterbeständigkeit, Beständigkeit
gegenüber
einem Schneeschmelzmittel oder anderen Eigenschaften gegenüber den
herkömmlichen
Schwingungsdämpfern
des Komposittyps verbessert.
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Es
ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen
anderen Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen als jene ausgeführt werden
kann, welche in der Zusammenfassung der Erfindung beschrieben wurden,
die einem Fachmann klar werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen, der
in den folgenden Ansprüchen
definiert wird.
