DE102009000566A1

DE102009000566A1 - Schwingungsdämpfendes Lager

Info

Publication number: DE102009000566A1
Application number: DE102009000566A
Authority: DE
Inventors: Martin Hiller; Gerd Speidel
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein schwingungsdämpfendes Lager (1) für technische Verschraubungen, insbesondere zur Festlegung eines Gehäuses (2) eines Lenksystems an einem fahrzeugfesten Bauteil (3) eines Fahrzeugs, mit einer ersten Lagerschale (4) zur Anlage an das Gehäuse (2) und mit einer zweiten Lagerschale (5) zur Anlage an das fahrzeugfeste Bauteil (3) und mit einem Dämmelement (6) zwischen der ersten Lagerschale (4) und der zweiten Lagerschale (5), das einen Impedanzsprung ermöglicht.
Um ein schwingungsdämpfendes Lager für eine technische Verschraubung, insbesondere für ein Gehäuse eines Lenksystems vorzuschlagen, das Bewegungen nur in diskreten Raumrichtungen erlaubt und kein Setzverhalten seines Dämmelements aufweist, ist vorgesehen, dass das Dämmelement (6) aus ein- oder mehrlagigen, maschenbildenden Metallgewirken gebildet ist, die aufeinandergelegt und ineinander verwalzt sind und eine mechanisch feste, blechartige Oberfläche haben.

Description

Die Erfindung betrifft ein schwingungsdämpfendes Lager für technische Verschraubungen, insbesondere zur Festlegung eines Gehäuses eines Lenksystems an einem fahrzeugfesten Bauteil eines Fahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Servolenkungen in Form von hydraulischen, elektrohydraulischen oder elektrischen Hilfskraft- oder Fremdkraftlenkungen oder Überlagerungslenkungen sind bekannt. Insbesondere bei Servolenkungen mit Lenksäulenantrieb oder bei Überlagerungslenkungen mit einem elektrischen Servomotor kann Körperschall durch Servomotoren, durch Trägheitskräfte oder magnetische Kräfte erzeugt werden oder Körperschall durch, den Servomotoren nachgelagerten Getrieben, durch Zahnkräfte oder Stützkräfte in Wälzlagern etc. erzeugt werden. Diese Betriebsgeräusche von technischen Einrichtungen und beispielsweise von Servolenkungen können insbesondere an den Befestigungspunkten einer Servolenkung an einem Fahrzeug zu Fußpunkterregungen von Fahrzeugteilen führen, die ins Innere eines Fahrzeugs dann den Körperschall als Luftschall abstrahlen, was für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs unangenehm sein kann.
Die DE-AS 1 037 211 offenbart einen schwingungsdämpfenden Lagerring mit eine innere und eine äußere Lagerschale bildende Ringe mit radialem Abstand zueinander. In einem Zwischenraum zwischen der inneren und äußeren Lagerschale ist ein, die beiden Lagerschalen drehfest verbindendes Element in Form einer elastischen Zwischenlage aus einer einvulkanisierten Gummischicht angeordnet. Damit sollen Fluchtungsfehler ausgeglichen werden und eine Geräuschdämpfung erreicht werden.
Die DE-OS 1625569 zeigt ein elastisches Lager, mit die Last aufnehmenden Elementen aus nachgiebigem Metalldrahtgewebe. Das Metalldrahtgewebe wird zu scheibenförmigen Formkörpern zusammengepresst und zwischen die gegeneinander abzustützenden Bauteile eingebaut. Damit wird ein Federelement innerhalb der Verbindungskette geschaffen, wobei das Gewebe eine Vielzahl von Berührungs- und Kreuzungspunkten aufweist. In der verpressten Form sind die Drähte des Gewebes über ihre Fließgrenze hinaus beansprucht, wobei die Federeigenschaften von dem Grad der Verpressung abhängt. Die Verpressung erfolgt in Form eines Blocks, der im Wesentlichen gleichförmig über sein Volumen verfüllte Hohlräume aufweist, um eine stabile Federkonstante zu erzielen. Ein solches elastisches Lager ist bauartbedingt nicht für verschiedenste Einsatzorte und Dämpfungsrichtungen geeignet.
Die DE-AS 1575536 offenbart ein Metallgewebe-Element für ein elastische Lager, welches in axialer wie auch in radialer Richtung in etwa ähnlicher Weise belastet werden kann. Es wird ein Gewebe aus Metalldraht eingesetzt, welches sowohl in axialer als auch in radialer Richtung komprimiert wurde, um die gleiche Lastaufnahmefähigkeit in radialer und in axialer Richtung zu erzielen.
Die beschriebenen Möglichkeiten der Schwingungsentkoppelung von Bauteilen mit Dämmelementen haben den Nachteil dass die Elastizität Bewegungen in alle Raumrichtungen ermöglicht und zudem Setzprozesse in dem Dämmelement die Vorspannung der gegeneinander zu dämpfenden Bauteile verändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schwingungsdämpfendes Lager für eine technische Verschraubung, insbesondere für ein Gehäuse eines Lenksystems vorzuschlagen, das Bewegungen nur in diskreten Raumrichtungen erlaubt und kein Setzverhalten seines Dämmelements aufweist.
Die Aufgabe wird mit einem schwingungsdämpfenden Lager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch dass ein Dämmelement zwischen zwei Lagerschalen des schwingungsdämpfenden Lagers gewählt ist, das aus ein – oder mehrlagigen, maschenbildenden Gewirken gebildet ist, die aufeinandergelegt und ineinander verwalzt sind, wobei eine mechanisch feste, blechartige Oberfläche entsteht, ist ein Lager geschaffen, das kein Setzverhalten zeigt und dessen schwingungsdämpfende Eigenschaften in Abhängigkeit von dem Grad an Porosität des Dämmelements eingestellt ist und über die Lebensdauer verbleibt.
Ein Gehäuse eines Getriebes oder eines Servomotors eines Lenksystems kann damit an einem fahrzeugfesten Bauteil eines Fahrzeugs so verbunden werden, dass die Ausbreitung von Körperschall behindert wird und ein Impedanzsprung durch diese Entkoppelungsmaßnahme bewirkt wird. Auch eine Ausbreitung von Luftschall im Inneren eines Fahrzeugs ist dadurch wirkungsvoll vermieden.
Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Dämmelement in der Art von Poroblech mit einer glatten, metallischen Oberfläche gebildet. Die Porosität von Poroblech lässt sich zwischen etwa 5% und 60% einstellen, d. h. es lassen sich mit ein und derselben Bauform des Dämmelementes unterschiedlichste Frequenzbereiche abdämmen. Durch sein blechartiges Verhalten ist das Dämmelement-Material auch leicht zu montieren und zu bearbeiten. Das in der Art eines verpressten, verwalzten Drahtgestricks in Form eines maschenbildenden Gewirks gebildete Dämmelement ist alterungsbeständig und stellt einen Schwingungstilger mit innerer Reibung dar. Bei dem Dämmelement in der Art eines Drahtgestricks ergeben sich viele Reibungspunkte, die die Eigenschaft haben, Schwingungsenergie in Reibung zu verwandeln. Es läßt sich elastisch vorspannen und zwischen einem Gehäuse eines Servomotors und/oder einem Gehäuse eines Getriebes und einem karosseriefesten Bauteil des Fahrzeugs einsetzen, sodaß eine dauerhafte, definierte Schwingungsabsorption durch Tilgung unter Ausnutzung der erhöhten Elastizität des Gestricks eintritt.
Das Poroblech kann in Lagerschalen untergebracht sein, oder die Gehäuseteile und das karosseriefeste Bauteil des Fahrzeugs bilden die Lagerschalen selbst. Es ist zweckmäßig, das Dämmelement oder die Dämmelemente in einem Auge an dem Gehäuse oder des Servomotors und/oder dem Getriebe anzuordnen, wobei das Dämmelement in dem Auge radial und auch axial mit definierter Vorspannung gehalten wird. Ein Befestigungselement, wie etwa eine Schaftschraube, eine Mittelbundschraube oder eine Schraube mit Bundhülse durchragt dabei das karosseriefeste Bauteil, das Dämmelement und das Auge und stützt sich an dem karosseriefesten Bauteil ab. Das maschenbildende Gewirk oder Gestrick kann aus einem Eisen- oder Nichteisenmetall oder aus einem Gemisch derer gebildet sein. Es eignet sich insbesondere Aluminium, Kupfer oder Stahl.
Das Drahtgeflecht kann auch vor dem Verwalzen verzinkt, verzinnt oder aluminiert werden.
Das Dämmelement hat blechartige Eigenschaften und lässt sich beispielweise durch Biegen oder Tiefziehen oder Bördeln oder Stanzen und durch andere geeignete Verfahren herstellen.
Es kann einstückig oder mehrstückig, beispielsweise aus einer Hülse und zwei Scheiben an deren axialen Enden gebildet sein. Besonders sinnvoll lässt sich das erfindungsgemäße schwingungsdämpfende Lager zur Geräuschdämmung bei einem Lenkwellenantrieb einer Hilfskraftlenkung oder bei einem Aktuator für eine Überlagerungslenkung an der Lenkwelle anwenden, wobei ein die Lenkwelle führender Lenksäulenkörper mit Hilfe von ein oder mehreren erfindungsgemäßen schwingungsdämpfenden Lager an einem karosseriefesten Bauteil festlegbar ist.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiel beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.
In der Zeichnung zeigt:
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes schwingungsgedämpftes Lager.
In 1 ist in einem Längsschnitt ein schwingungsdämpfendes Lager 1 für eine technische Verschraubung gezeigt. Es dient zur Festlegung eines Gehäuses 2 eines Lenksystems, wie etwa eines Gehäuses eines elektromechanischen Aktuators an einem fahrzeugfesten Bauteil 3.
Zur Unterbrechung eines Schallpfades von dem Gehäuse 2 des Servomotors auf das Innere der Karosserie, dargestellt durch das fahrzeugfeste Bauteil 3, sind, wie 1 zeigt, zu beiden Seiten des Gehäuses 2 je ein scheiben-ringförmiges Dämmelement 6 aus Poroblech vorgesehen, die in von Augen 8 gebildeten Zwischenräumen an dem Gehäuse 2 eingespannt sind. Ein als Zylinderhülse 10 gebildetes, weiteres Dämmelement 6 aus Poroblech ist zwischen den beiden scheiben-ringförmigen Dämmelementen 6 eingespannt und von einem als Schaftschraube gebildeten Befestigungselement 9, das Befestigungslaschen 11 aufweist, als fahrzeugfestes Bauteil durchragt. Die Schaftschraube spannt die beiden scheiben-ringförmigen Dämmelemente 6 in definierte Weise vor.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bildet das Gehäuse 2 und die Befestigungslaschen 11 eine erste, bzw. zweite Lagerschale 4, 5 für die ringförmigen Dämmelemente 6. Das Gehäuse 2 und die Schaftschraube bilden ferner eine erste Lagerschale 4 und eine zweite Lagerschale 5 für das hülsenförmige Dämmelement 6.
Die gezeigten Dämmelemente 6 sind aus Poroblech mit gleicher Porosität. Der Drahtgewebewerkstoff Poroblech besteht aus ein- oder mehrlagigen Geflechten, die aufeinandergelegt und ineinander verwalzt werden. So entsteht ein mechanisch stabil gefügter Verbund mit einer blechartigen, mechanisch festen, glatten Oberfläche 7. Durch den Walzvorgang wird der Abstand zwischen den Drähten verringert. Je nach Walzgrad lässt sich so die Porosität zwischen 5% und 60% einstellen.
Schwingungen oder Schallwellen, die in das Dämmelement 6 eindringen, werden durch den auftretenden Reibungswiderstand in Wärme umgewandelt. Für die Schwingungsabsorption ist es erforderlich, dass das Blech im Mikrometerbereich beweglich sein muß. Das Poroblech besitzt hohe Festigkeit und hat sehr gute Umformeigenschaften. Es lässt sich tiefziehen, biegen, stanzen, bördeln, Laserschneiden und schweißen.

1: Lager
2: Gehäuse
3: Bauteil, fahrzeugfest
4: Lagerschale, erste
5: Lagerschale, zweite
6: Dämmelement
7: Oberfläche, v. 6
8: Auge
9: Befestigungselement
10: Zylinderhülse
11: Befestigungslasche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 1037211 [0003]
- DE 1625569 A [0004]
- DE 1575536 [0005]

Claims

Schwingungsdämpfendes Lager für technische Verschraubungen, insbesondere zur Festlegung eines Gehäuses (2) eines Lenksystems an einem fahrzeugfesten Bauteil (3) eines Fahrzeugs, mit einer ersten Lagerschale (4) zur Anlage an das Gehäuse (2) und mit einer zweiten Lagerschale (5) zur Anlage an das fahrzeugfeste Bauteil (3) und mit einem Dämmelement (6) zwischen der ersten Lagerschale (4) und der zweiten Lagerschale (5) das einen Impedanzsprung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (6) aus ein- oder mehrlagigen maschenbildenden Metallgewirken, die aufeinandergelegt und ineinander vewalzt sind und eine mechanisch feste, blechartige Oberfläche haben, gebildet ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (7) des Dämmelements (6) glatt ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität des Dämmelements (6) etwa 5 bis 60 Prozent beträgt.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (6) in einem Auge (8) an dem Gehäuse (2) mit definierter Vorspannung radial und/oder axial gehalten ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schwingungsdämpfende Lager (1) von einem Befestigungselement (9), das karosseriefest angebunden ist, durchragt wird.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (9) eine Schaftschraube oder eine Mittelbundschraube oder eine Schraube mit Bundhülse ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das maschenbildende Gewirk des Dämmelements (6) aus Aluminium, Kupfer oder Stahl besteht.
Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das maschenbildende Gewirk aus Stahl verzinkt, verzinnt oder aluminiert ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (6) durch Biegen und/oder Tiefziehen und/oder Bördeln und/oder Stanzen oder mit Hilfe anderer Umformverfahren gebildet ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämmelement (6) ein – oder mehrteilig ist.
Schwingungsdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das karosseriefest Bauteil (3) ein eine Lenkwelle führender Lenksäulenkörper ist und das schwingungsdämpfende Lager (1) mit einem Dämmelement (6) axial und radial zwischen dem Lenksäulenkörper und dem Gehäuse (2) eine zusätzliche Zentrierfunktion ausübend, angeordnet ist.