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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung zur Anbindung eines Dämpfers an eine Karosserie eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung für die Anbindung eines Dämpfers an eine Karosserie eines Fahrzeuges.
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Stoßdämpfer für Fahrzeuge sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wirken derartige Stoßdämpfer normalerweise zusammen mit einer Feder, um das Fahrzeug in Bezug auf Schwingungen und Kräfte vom Fahrwerk zu entkoppeln. Insbesondere der Stoßdämpfer trägt dabei dazu bei, ein Schwingungsverhalten des Fahrzeuges zu beeinflussen und dabei den Komfort eines Fahrers zu erhöhen. Der Stoßdämpfer ist dazu an die Karosserie angebunden. Je nach Dämpfer und/oder Fahrwerk können bei bestimmten Belastungen Schwingungen in Form von Schall vom Dämpfer an die Karosserie übertragen werden, so dass dies als Poltern im Innenraum des Fahrzeuges wahrgenommen wird.
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Um den Dämpfer auch akustisch von der Karosserie zu entkoppeln ist es ferner bekannt, Dämpferlager vorzusehen, welche eine akustische Dämpfungswirkung aufweisen. Dabei sind häufig Einleger auf Basis von Naturkautschuk vorgesehen, um die akustische Entkopplung zu bewirken. Nachteilhaft bei derartigen Systemen ist jedoch, dass Naturkautschuk für gewöhnlich eine dynamische Verhärtung aufweist, welche mit der Frequenz der übertragenen Schwingungen ansteigt. Dadurch sinkt entsprechend mit steigender Verhärtung des Materials die akustische Entkopplungsfähigkeit.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voranstehende aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Fertigungskosten für eine Lagervorrichtung für einen Dämpfer zu senken und/oder Dämpfungseigenschaften einer Lagervorrichtung für einen Dämpfer für eine akustische Entkopplung zu verbessern.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Lagervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 8.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß weist die Lagervorrichtung zur Anbindung eines Dämpfers an eine Karosserie eines Fahrzeuges ein Befestigungselement auf, welches an die Karosserie anbindbar ist.
Ferner weist die Lagervorrichtung ein erstes Gehäuseelement auf, das durch ein Dämpfungsmittel zumindest teilweise von dem Befestigungselement entkoppelt ist. Dabei weist das Dämpfungsmittel ein Gießelastomer auf.
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Durch die Lagervorrichtung kann somit durch die zumindest teilweise Entkopplung des ersten Gehäuseelementes vom Befestigungselement zumindest teilweise verhindert werden, dass Schall in einer kritischen Frequenz vom Dämpfer an die Karosserie übertragen wird. Das erste Gehäuseelement ist vorzugsweise mit dem Dämpfer verbunden oder mit dem Dämpfer verbindbar. Das Befestigungselement ist vorzugsweise an die Karosserie direkt oder indirekt anbindbar oder angebunden. Zur Anbindung der Lagervorrichtung an die Karosserie kann das Befestigungselement Befestigungsschnittstellen, vorzugsweise Bohrungen, aufweisen, welche beispielsweise symmetrisch zu einer Mittelebene der Lagervorrichtung am Befestigungselement angeordnet sind, sodass ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine Schraube oder eine Niete hindurchgeführt werden kann, um die Lagervorrichtung bzw. den Dämpfer an die Karosserie anzubinden, d.h. beispielsweise mit der Karosserie zu verschrauben. Um die zumindest teilweise Entkopplung des ersten Gehäuseelementes vom Befestigungselement zu realisieren kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Dämpfungsmittel zumindest teilweise oder vollständig zwischen dem Befestigungselement und dem ersten Gehäuseelement angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine Art schwimmende Lagerung der beiden Bauteile relativ zueinander und dementsprechend eine Entkopplung von Schwingungen und damit auch von Schall. Das Dämpfungsmittel kann insbesondere nur ein Dämpfungselement oder mehrere Dämpfungselemente aufweisen. Vorzugsweise ist das Dämpfungsmittel rotationssymmetrisch ausgebildet, um über verschiedene Richtungen homogene Dämpfungseigenschaften zu realisieren. Insbesondere kann das Dämpfungsmittel dabei mehrere Dämpfungselemente aufweisen, die gemeinsam oder baulich getrennt angeordnet sind. Vorzugsweise kann das Gießelastomer ein Elastomer sein, welches bei der Herstellung des Dämpfungsmittels gießfähig ist. Vorzugsweise kann das Gießelastomer in einem Montagezustand der Lagervorrichtung in einem zumindest teilweise oder vollständig ausgehärteten Zustand vorliegen. Insbesondere kann das Gießelastomer ein Silikon, ein Kaltgießelastomer, ein thermoplastisches Polyurethan und/oder ein insbesondere inkompressibles Gießelastomer aufweisend DiphenylmethanDiisocyanat (MDI) umfassen. Dadurch kann eine Kompression des Dämpfungsmittels insbesondere direkt eine Formänderung des Dämpfungsmittels bewirken, so dass die Dämpfungseigenschaften z.B. über geometrische Ausprägungen steuerbar sind. Insbesondere sind derartige, gegossene Elastomere weiterhin zur Dämpfung akustischer Schwingungen besonders geeignet. So weisen Gießelastomere insbesondere einen zur akustischen Entkopplung günstigen, dynamischen Verlauf einer Dämpfungseigenschaft auf. Dabei kann das Gießelastomer vorgegossen sein und entsprechend manuell mit dem ersten Gehäuseelement und dem Befestigungselement angeordnet werden, wenn die Lagervorrichtung zu montiert wird. Aufgrund der Viskosität von Gießelastomeren, insbesondere von thermoplastischem Polyurethan, kann insbesondere eine Formgebung auch ohne Formwerkzeug beim Gießen erfolgen. Darüber hinaus kann das Gießelastomer z.B. eine verbesserte Mikrobenbeständigkeit aufweisen, so dass die Lebensdauer der Lagervorrichtung verlängert sein kann.
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Somit ergibt sich eine zuverlässige Entkopplung in Bezug auf Schall, welche in einfacher Art und Weise herstellbar ist. Darüber hinaus kann durch das Gießelastomer individuell eine auf die Einsatzbedingungen abgestimmte Form des Dämpfungsmittel kostengünstig hergestellt werden. So können beispielsweise unterschiedliche Dicken des Dämpfungsmittels gegossen werden, um die Lagervorrichtung den Einsatzbedingungen bzw. dem Modelltyp anzupassen, ohne dass es beispielsweise notwendig ist eine neue, individuelle Form zum Schäumen eines entsprechenden Einlegerteils zu erstellen. Darüber hinaus kann auch ein Vulkanisieren, wie es beispielsweise bei Naturkautschuk häufig vorgesehen wird, entfallen.
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Es ist bei einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ferner denkbar, dass das Dämpfungsmittel mit dem Befestigungselement zumindest teilweise vergossen ist, so dass das Dämpfungsmittel mit dem Befestigungselement stoffschlüssig verbunden ist. Somit kann vorzugsweise ein erstes Dämpfungselement des Dämpfungsmittels auf das Befestigungselement gegossen sein, um im Montagezustand der Lagervorrichtung eine akustische Entkopplung bewirken zu können. Durch ein direktes Vergießen des Dämpfungsmittels mit dem Befestigungselement, kann das Befestigungselement als individualisierbares Bauteil ausgestaltet sein, welches je nach Modelltyp entsprechend angepasst wird. So können sowohl Befestigungsschnittstellen zur Anbindung des Dämpfers an eine Karosserie im Rahmen der Ausgestaltung des Befestigungselementes angepasst werden, als auch das Dämpfungsmittel. Ferner können mechanische Bearbeitungsschritte zur Befestigung des Dämpfungsmittels, wie z.B. eine Verbördelung zumindest eines der Gehäuseelemente, entfallen. Wie bereits zuvor beschrieben, kann das Dämpfungsmittel dazu beispielsweise in seiner Form und/oder Ausbreitung angepasst sein, um entsprechende Dämpfungseigenschaften bereitzustellen. Eine stoffschlüssige Verbindung kann vorteilhafterweise dadurch zustande kommen, dass das Gießelastomer des Dämpfungsmittels auf dem Befestigungselement aushärtet, sodass das Dämpfungsmittel am Befestigungselement haftet. Vorzugsweise kann das Befestigungselement dazu flach ausgebildet sein, wobei das Dämpfungsmittel bzw. das Gießelastomer des Dämpfungsmittels auf zumindest eine Seite, vorzugsweise auf zwei Seiten des Befestigungselementes aufgebracht wird. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Gießelastomer mit dem ersten Gehäuseelement vergossen ist, sodass das Dämpfungsmittel mit dem ersten Gehäuseelement stoffschlüssig verbunden ist. Somit kann das Gießelastomer beispielsweise bei der Montage der Lagervorrichtung zunächst auf das Befestigungselement aufgegossen werden, und das erste Gehäuseelement noch vor dem Aushärten des Gießelastomers mit dem Dämpfungsmittel in Kontakt gebracht werden, sodass sich eine stoffschlüssige Verbindung sowohl mit dem Befestigungselement, als auch mit dem ersten Gehäuseelement ergibt und damit ein sicherer Sitz des Dämpfungsmittels gewährleistet ist. Wird das Dämpfungsmittel jedoch unabhängig vom ersten Gehäuseelement auf das Befestigungselement aufgebracht, ergibt sich der Vorteil, dass eine Fertigung des Befestigungselementes mit dem Dämpfungsmittel zeitlich und örtlich unabhängig vom ersten Gehäuseelement vorgesehen sein kann. Ferner kann sich dadurch ergeben, dass im Betrieb der Lagervorrichtung das Dämpfungsmittel unabhängig vom ersten Gehäuseelement bewegbar ist, um beispielsweise bei Expansion in einer bestimmten Richtung aufgrund einer Kompression des Dämpfungsmittels am ersten Gehäuseelement entlanggleiten zu können. Dadurch können die dynamischen Eigenschaften der Lagervorrichtung insgesamt verbessert sein. Zum Vergießen des Dämpfungsmittels kann das Dämpfungsmittels insbesondere ein thermoplastisches Polyurethan aufweisen, durch welches eine Formgebung in einfacher Art und Weise realisierbar ist.
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Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das Befestigungselement durch das Dämpfungsmittel von einem zweiten Gehäuseelement zumindest teilweise entkoppelt ist, wobei das Befestigungselement mit dem Dämpfungsmittel zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement angeordnet ist. Durch das Vorsehen eines zweiten Gehäuseelementes, welches insbesondere als Deckel wirkt, kann beispielsweise gewährleistet werden, dass das Befestigungselement und das Dämpfungsmittel in zumindest zwei Richtungen gesichert angeordnet ist, sodass sich eine sichere Befestigung der gesamten Lagervorrichtung ergibt. Vorzugsweise kann das Dämpfungsmittel dabei zumindest ein erstes Dämpfungsmittel umfassen, welches zwischen dem Befestigungselement und dem ersten Gehäuseelement angeordnet ist und ein zweites Dämpfungselement, welches zwischen dem zweiten Gehäuseelement und dem Befestigungselement angeordnet ist. Dadurch kann sich in beide Richtungen eine zuverlässige Entkopplung zwischen Befestigungselement und Gehäuse bzw. Dämpfer ergeben. Insbesondere können das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement dabei zumindest bereichsweise zu einer Mittelebene des Befestigungselementes symmetrisch ausgebildet sein, sodass die Entkopplungseigenschaften des Dämpfungsmittels in beide Richtungen zumindest im Wesentlichen gleich sind. Darüber hinaus kann durch das Vorsehen des zweiten Gehäuseelementes beispielsweise die Einbaulage des Dämpfungsmittels und des Befestigungselementes insbesondere bei der Montage definiert werden, sodass z.B. auch eine Kompression des Dämpfungsmittels bei der Montage vorgegeben werden kann. Vorzugsweise sind dabei das erste und das zweite Gehäuseelement zumindest in einer Richtung beweglich zueinander ausgebildet.
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Vorteilhafterweise kann bei einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung das erste Gehäuseelement einen Führungsabschnitt aufweisen, welcher mit einem Gegenführungsabschnitt des zweiten Gehäuseelementes eine axiale Ausrichtung des ersten und zweiten Gehäuseelementes zueinander bewirkt. Die axiale Ausrichtung kann dabei vorzugsweise eine Ausrichtung an einer Führungsachse des Führungsabschnittes und/oder des Gegenführungsabschnittes umfassen. Durch den Führungsabschnitt bzw. den Gegenführungsabschnitt kann somit gewährleistet sein, dass sich im Betrieb der Lagervorrichtung das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement lediglich linear entlang einer Achse bewegen und somit eine definierte Entkopplung gewährleistet ist. Dadurch können insbesondere die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmittels reproduzierbarer sein, da die Freiheitsgrade der Lagervorrichtung eingeschränkt sind. Darüber hinaus wird durch den Führungsabschnitt bzw. den Gegenführungsabschnitt sichergestellt, dass das erste Gehäuseelement zum zweiten Gehäuseelement in korrekter Art und Weise montiert wird und damit eine Qualitätssicherung gewährleistet ist.
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Es ist ferner denkbar, dass bei einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung ein Vorspannmittel vorgesehen ist, durch welches das Dämpfungsmittel komprimierbar ist. Vorzugsweise kann dabei das erste Gehäuseelement und das Befestigungselement und/oder das zweite Gehäuseelement gegeneinander verspannbar sein. So kann insbesondere entlang des Führungsabschnittes bzw. des Gegenführungsabschnittes das Vorspannmittel geführt sein, sodass in axialer Richtung eine Vorspannung in die Lagervorrichtung eingebracht werden kann, um dem Dämpfungsmittel eine vordefinierte Kompression bei der Montage aufzuprägen. Durch das Vorspannmittel können die Dämpfungseigenschaften entsprechend einer Kompression des Dämpfungsmittels beeinflusst werden. Die Kompression dann dabei vorzugsweise in eine Richtung erfolgen, wobei das Dämpfungsmittel seine Form verändert und zumindest teilweise in eine andere Richtung ausweicht. Insbesondere können somit die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmittels bei der Montage individuell eingestellt werden und/oder justiert werden. Das Vorspannmittel kann eine Mutter umfassen, welche mit einem Gewinde des Dämpfers zusammenwirkt. So kann eine Gewindestange des Dämpfers beispielsweise durch das erste und das zweite Gehäuseelement hindurchgesteckt werden und dementsprechend der Dämpfer als Gegenanschlagmittel für das erste Gehäuseelement dienen, während die Mutter auf das zweite Gehäuseelement wirkt und damit beide Gehäuseelemente gegeneinander verspannt werden. Ist das Dämpfungsmittel mit dem Befestigungselement zwischen beiden Gehäuseelementen angeordnet, wird dieses entsprechend der zuvor genannten Konstellation mitverspannt und damit das Dämpfungsmittel komprimiert.
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Bei einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung kann vorteilhafterweise das erste und/oder das zweite Gehäuseelement einer Anlaufkontur aufweisen, durch welche zumindest eine Dämpfungseigenschaft des Dämpfungsmittels bei einer Verformung des Dämpfungsmittels beeinflussbar ist. Vorzugsweise kann dabei die Anlaufkontur eine Kurvenform und/oder einen Absatz aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann das Befestigungselement eine Anlaufkontur aufweisen. Dazu kann z.B. ein abgesenkt ausgebildeter Befestigungsabschnitt vorgesehen sein, an welchem das Dämpfungsmittel angeordnet ist, wobei sich die Anlaufkontur, z.B. als Absatz, am Rand des Befestigungsabschnittes erstrecken kann. Wird das Dämpfungsmittel aufgrund einer Vorspannung und/oder im Betrieb aufgrund von insbesondere akustischen Schwingungen komprimiert, verformt sich dieses, indem es in einer von der Kompressionsrichtung verschiedenen Richtung ausweicht. Durch die Anlaufkontur kann dabei vorgesehen sein, dass das Dämpfungsmittel bei der Verformung gegen die Anlaufkontur läuft und damit die Anlaufkontur dem Dämpfungsmittel einen weiteren Widerstand bietet, welcher die Dämpfungseigenschaften beeinflussen kann. Dadurch kann beispielsweise eine Bewegung bzw. Expansion des Dämpfungsmittels in Richtung der Anlaufkontur unterbunden werden und sich damit eine reduzierte Dämpfung und somit ein härterer Dämpfungsverlauf ergeben. Während durch eine Kurvenform der Anlaufkontur beispielsweise ein progressiver Verlauf der Dämpfungseigenschaft hergestellt werden kann, kann durch einen Absatz eine sprunghafte Veränderung, insbesondere ein sprunghafter Anstieg, der Dämpfungseigenschaft erzielt werden. Bei der Dämpfungseigenschaft kann es sich vorzugsweise um eine Steifigkeit des Dämpfungsmittels handeln, welche sich wiederum auf die Entkopplung der Lagervorrichtung auswirken kann. Dabei kann sich auch eine reduzierte Entkopplung positiv auf die Schwingungseigenschaften der Lagervorrichtung auswirken, in dem z. B. dadurch Eigenfrequenzen verschoben werden und somit kritische Eigenfrequenzen im Betrieb des Fahrzeuges zu Gunsten unkritischer Eigenfrequenzen der Schwingungen, d. h. Frequenzen, die beispielsweise im Betrieb des Fahrzeuges selten oder gar nicht vorkommen, vermieden oder reduziert werden. Insbesondere kann durch die Anlaufkontur ferner eine Elastokinematik der Lagervorrichtung verbessert sein. So ist es insbesondere bei einem schrägen Einbau des Dämpfers in das Fahrzeug denkbar, dass Quer- bzw. Scherkräfte auftreten, welche durch einen Kontakt des Dämpfungsmittels mit der Anlaufkontur zumindest teilweise aufnehmbar sind.
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Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass zur Anbindung des Dämpfungsmittels an das Befestigungselement und/oder an das erste und/oder zweite Gehäuseelement ein Haftvermittler vorgesehen ist. Vorzugsweise kann der Haftvermittler auf das Befestigungselement aufgetragen werden, bevor das Dämpfungsmittel aufgebracht wird bzw. mit dem Befestigungselement vergossen wird, sodass durch den Haftvermittler ein Stoffschluss zwischen Dämpfungsmittel und Befestigungselement, insbesondere durch thermische Aktivierung, unterstützt wird. Unter einem Haftvermittler kann dabei eine vorzugsweise flüssige Substanz verstanden werden, welche die physikalische und/oder chemische Bindung zwischen dem Dämpfungsmittel und dem Befestigungselement bzw. dem erstem und/oder zweiten Gehäuseelement unterstützt. Vorzugsweise können das Befestigungselement und/oder das erste und/oder das zweite Gehäuseelement ein Metall, vorzugsweise Aluminium, aufweisen, sodass die Festigkeit der Lagervorrichtung gesteigert ist. Durch den Haftvermittler kann somit auch bei zwei unterschiedlich ausgebildeten Fügepartnern eine sichere Verbindung gewährleistet werden.
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Es ist ferner denkbar, dass bei einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung zumindest eine Dämpfungseigenschaft des Dämpfungsmittels durch ein magnetisches Feld beeinflussbar ist. So ist es denkbar, dass das Dämpfungsmittel magnetisierbare Partikel, insbesondere Metallpartikel, aufweist, welche durch das magnetische Feld magnetisierbar sind. Wird nun im Betrieb der Lagervorrichtung das magnetische Feld erzeugt, können sich die Partikel auf die Dämpfungseigenschaft des Dämpfungsmittels auswirken, sodass sich das Entkopplungsverhalten des Dämpfungsmittels ändert. Insbesondere kann die Dämpfungseigenschaft eine Steifigkeit des Dämpfungsmittels sein. Das magnetische Feld kann vorzugsweise durch elektromagnetische Spulen hergestellt werden. Die elektromagnetischen Spulen können vorzugsweise innerhalb des ersten Gehäuseelementes und/oder des zweiten Gehäuseelementes angeordnet, insbesondere eingespritzt, sein, um das magnetische Feld zu erzeugen. Vorzugsweise kann eine Magnetisierung eine Erhöhung einer Steifigkeit des Dämpfungsmittels bewirken. Darüber hinaus können die elektromagnetischen Spulen mit einer Spannungsquelle des Fahrzeuges verbunden sein oder verbindbar sein, um entsprechend ansteuerbar zu sein. Dadurch kann gezielt die Fahrdynamik des Fahrzeuges beeinflusst werden. Insbesondere können die elektromagnetischen Spulen mit einer aktiven Sensorik, wie z. B. einen Beschleunigungsaufnehmer des Fahrzeuges, verbindbar sein, um die Dämpfungseigenschaft adaptiv anpassen zu können. Dadurch kann die Lagervorrichtung beispielsweise auch an einen adaptiven Dämpfer anbindbar sein und mit einer adaptiven Anpassung einer Hauptdämpfungseigenschaft des Dämpfers selbst auch in Bezug auf eine akustische Dämpfungseigenschaft angepasst werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein piezoelektrisches Aktuatorelement vorgesehen sein, durch welches eine Dämpfungseigenschaft des Dämpfungsmittels beeinflussbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Lagervorrichtung für die Anbindung eines Dämpfers an eine Karosserie eines Fahrzeuges beansprucht. Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:
- - Bereitstellen eines Befestigungselementes welches an die Karosserie anbindbar ist und eines ersten Gehäuseelementes,
- - Gießen eines Gießelastomers, so dass ein Dämpfungsmittel zumindest teilweise durch das Gießelastomer gebildet wird,
- - Anordnen des Befestigungselementes und des ersten Gehäuseelementes, so dass das Befestigungselement von dem ersten Gehäuseelement zumindest teilweise durch das Dämpfungsmittel entkoppelt ist.
Vorzugsweise kann es sich bei der Lagervorrichtung um eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung handeln. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf eine Lagervorrichtung beschrieben worden sind. Insbesondere ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache, kostengünstige Fertigungsmöglichkeit. So kann das Gießen des Gießelastomers bzw. des Dämpfungsmittels z.B. automatisiert durchführbar sein, so dass eine Reproduzierbarkeit einer hohen Qualität gesteigert sein kann und gleichzeitig Kosten eingespart werden können. Vorzugsweise kann das Gießelastomer dabei bei Raumtemperatur oder bei niedriger Erwärmung gießbar sein. So ist es denkbar, dass beim Gießen mehrere Komponenten des Gießelastomers zusammengegossen werden. Insbesondere kann das Gießelastomer ein Polyester und ein Polyether aufweisen, welche beim Gießen vereinigt werden. Vorzugsweise kann im Rahmen des Verfahrens ein Schritt eines Aushärtens des Gießelastomers vorgesehen sein. Das Aushärten kann dabei eine Beschleunigung einer chemischen Reaktion, beispielsweise durch Rühren, umfassen. Nach dem Gießen kann vorzugsweise eine bestimmte Aushärtezeit vorgesehen sein, bevor das Befestigungselement mit dem ersten Gehäuseelement und dem Dämpfungsmittel angeordnet wird oder nach dem das Anordnen durchgeführt worden ist. Durch das Verfahren kann das Gießelastomer in eine beliebige Form individuell gegossen werden, sodass eine Einstellung und/oder Justierung der Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmittels vorzugsweise montagenah durchführbar ist. Das Befestigungselement und das Gehäuseelement können vorzugsweise einzeln gefertigt werden und beispielsweise als Frästeil, Drehteil oder dergleichen ausgebildet sein.
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Insbesondere können das Befestigungselement und/oder das erste Gehäuseelement aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt sein.
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Im Rahmen der Erfindung ist ferner denkbar, dass das Gießelastomer beim Gießen direkt auf das Befestigungselement und/oder das erste Gehäuseelement gegossen wird, sodass eine stoffschlüssige Verbindung entsteht. Dadurch kann das Befestigungselement mit dem Dämpfungsmittel vormontiert werden, wobei vorzugsweise ein erstes Dämpfungselement auf eine erste Seite des Befestigungselementes gegossen wird und ein zweites Dämpfungselement auf eine zweite Seite des Befestigungselementes. Um einen Stoffschluss zu verbessern, kann dabei vorgesehen sein, dass ein Haftvermittler auf das Befestigungselement aufgetragen wird, bevor das Gießen des Gießelastomer durchgeführt wird. Durch das Gießen auf das Befestigungselement und/oder das erste Gehäuseelement kann somit eine besonders einfache Herstellung der Lagervorrichtung gewährleistet werden, da ein Vorformen des Dämpfungsmittels nicht notwendig ist und gleichzeitig eine Befestigungsmöglichkeit des Dämpfungsmittels in der Lagervorrichtung gegeben ist. Darüber hinaus verlagert sich die Anpassungsmöglichkeit insbesondere weiter zur Montage der Lagervorrichtung, sodass Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können und/oder Vorplanungsmaßnahmen reduziert werden können. Insbesondere ist durch das direkte Gießen auf das Befestigungselement eine Bereitstellung eines Formwerkzeuges des Dämpfungsmittels nicht notwendig, sodass hier weitere Investitionskosten eingespart werden können.
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Die Verfahrensschritte bei einem erfindungsgemäßen Verfahren können vorzugsweise einzeln in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden oder in einer anderen Reihenfolge. Insbesondere können einzelne und/oder alle Schritte parallel ausgeführt werden und/oder wiederholt werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernden Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in schematischer Schnittdarstellung in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in explodierter, schematischer Schnittdarstellung in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 3 ein Diagramm einer schematisch dargestellten Dämpfungseigenschaft eines Dämpfungsmittels,
- 4a bis 4d unterschiedliche geometrische Formen eines Dämpfungsmittels in weiteren Ausführungsbeispielen,
- 5 eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in schematischer Schnittansicht in einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 6 ein Fahrzeug mit zumindest einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung in einem weiteren Ausführungsbeispiel und
- 7 ein erfindungsgemäßes Verfahren in schematischer Darstellung der Verfahrensschritte in einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung 10 in geschnittener Teilansicht in schematischer Darstellung in einem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei weist die Lagervorrichtung 10 ein erstes Gehäuseelement 11 und ein zweites Gehäuseelement 12 auf, zwischen denen ein Befestigungselement 13 angeordnet ist, auf welches ein ein Gießelastomer umfassendes Dämpfungsmittel 14 gegossen ist, so dass eine flache Bauweise der Lagervorrichtung 10 erzielt werden kann. Vorzugsweise ist das Dämpfungsmittel 14 ferner rotationssymmetrisch ausgebildet, sodass sich eine homogene Dämpfungseigenschaft des Dämpfungsmittels 14 zumindest in einer Ebene ergibt. Das Dämpfungsmittel 14 weist ein erstes Dämpfungselement 15 und ein zweites Dämpfungselement 16 auf, welche jeweils an einer Seite des Befestigungselementes 13 angeordnet sind. Das Befestigungselement 13 steht an zumindest zwei Seiten gegenüber dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement 11, 12 hervor, so dass Befestigungsschnittstellen 13.1 freiliegen. Über die Befestigungsschnittstellen 13.1 ist das Befestigungselement 13 durch Verschraubung an eine Karosserie 3 eines Fahrzeuges 1 anbindbar. Das erste und zweite Gehäuseelement 11, 12 sind über ein Vorspannmittel 22 gegeneinander verschraubt, wobei das Vorspannmittel 22 eine Mutter aufweist, die mit einem Gewinde des Dämpfers 2 wirkt. Dazu weist das erste Gehäuseelement 11 eine Dämpferschnittstelle 24 auf, durch welche die Lagervorrichtung 10 am Dämpfer 2 anordbar ist.
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Um das Gewinde durch das erste und zweite Gehäuseelement 11, 12 führen zu können, weisen der Führungsabschnitt 20 und der Gegenführungsabschnitt 21 eine Durchgangsöffnung 25 auf. Um eine axiale Sicherung zu gewährleisten weist das erste Gehäuseelement 11 einen Führungsabschnitt 20 auf, der mit einem Gegenführungsabschnitt 21 des zweiten Gehäuseelementes 12 eine axiale Ausrichtung des ersten und zweiten Gehäuseelementes 11, 12 zueinander bewirkt. Dadurch sind zumindest zwei Freiheitsgrade, nämlich eine Bewegung parallel zur Hauptebene des Befestigungselementes 13 zumindest teilweise blockiert, sodass eine Relativverschiebung des ersten Gehäuseelementes 11 zum zweiten Gehäuseelement 12 lediglich in axialer Richtung möglich ist. Dadurch ist ein sicherer Sitz der Lagervorrichtung 10 bzw. der Einzelteile der Lagervorrichtung 10 gegeben. Durch die Vorspannung des Vorspannmittels 22 und/oder durch Schwingungen im Betrieb der Lagervorrichtung 10 wird das Dämpfungsmittel 14 zumindest teilweise komprimiert bzw. seitlich expandiert. Dadurch dass das erste Dämpfungselement 15 gegenüber einem ersten zweiten Dämpfungselement 16 wirkt, wird ein Gleichgewicht erzeugt, welches dafür sorgt, dass das Befestigungselement 13 insbesondere mittig zwischen den Dämpfungselementen 15, 16 angeordnet ist. Bei einer Kompression durch das Vorspannmittel 22 werden, wenn beide Dämpfungselemente 15, 16 gleichartig geformt sind, beide Dämpfungselemente 15, 16 im Wesentlichen symmetrisch belastet. Im Betrieb wiederum wird je nach Richtung der Schwingungsamplitude eines der Dämpfungselemente 15, 16 belastet während das andere der Dämpfungselemente 15, 16 sich entspannt. Das Dämpfungsmittel 14 kann somit durch eine Verformung der Dämpfungselemente 15, 16 Schwingungsenergie absorbieren bzw. in Wärme umwandeln. Dadurch sind das erste und zweite Gehäuseelement 11, 12 vom Befestigungselement 13 zumindest teilweise insbesondere akustisch entkoppelt, sodass Schwingungen, insbesondere Schall, vom Dämpfer 2 an das Befestigungselement und über das Befestigungselement 13 an die Karosserie 3 reduziert übertragen werden. Das Gießelastomer des Dämpfungsmittels 14 kann dabei vorzugsweise ein thermoplastisches Polyurethan umfassen. Dadurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Fertigung der Lagervorrichtung 10, wobei gleichzeitig eine Individualisierung der Lagervorrichtung 10 auf den jeweiligen Anwendungsbereich einfach durchführbar ist. Beim Vergießen des Dämpfungsmittels 14 mit dem Befestigungselement 13 ist vorzugsweise ein Haftvermittler 17 vorgesehen, sodass ein Stoffschluss zwischen dem Befestigungselement 13 und dem Dämpfungsmittel 14 auch bei unterschiedlichen Materialien begünstigt wird. Neben der Menge an Gießelastomer kann eine Dämpfungseigenschaft 41 des Dämpfungsmittels 14 auch über weitere Parameter gesteuert werden. Zusätzlich oder alternativ zur Voreinstellung über das Vorspannmittel 22 ist ferner vorgesehen, dass das erste und zweite Gehäuseelement 11, 12 eine Anlaufkontur 23 aufweisen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Anlaufkontur 23 eine Kurvenform 23.1 im inneren Bereich der Gehäuseelemente 11, 12 welche im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist. Wird das Dämpfungsmittel 14 in Form der Dämpfungselemente 15, 16 komprimiert, weicht das Material insbesondere seitlich aus, sodass sich im inneren Bereich der Lagervorrichtung 10 das Dämpfungsmittel 14 an die Gehäuseelemente 11, 12 anlegt. Dadurch erfährt das Dämpfungsmittel 14 im Bereich der Anlaufkontur 23 einen Widerstand, welcher aufgrund der Kurvenform 23.1 mit steigender Kompression ebenfalls progressiv ansteigt. Darüber hinaus weist das Befestigungselement 13 einen Aufnahmeabschnitt 13.2 auf, in welchem das Dämpfungsmittel 14 mit dem Befestigungselement 13 vergossen ist. Ferner ist eine Anlaufkontur 13.3 des Befestigungselementes 13 vorgesehen, welche als Absatz zwischen den Befestigungsschnittstellen 13.1 und dem Aufnahmeabschnitt 13.2 ausgebildet ist. Analog zur Anlaufkontur 23 der Gehäuseelemente 11, 12 kann sich das Dämpfungsmittel 14 auch an die Anlaufkontur 13.3 des Befestigungselementes 13 anlegen. Aufgrund der plötzlichen geometrischen Veränderung kann dadurch ein sprunghafter Anstieg bzw. eine sprunghafte Reduktion der Dämpfungseigenschaft 41 erfolgen.
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2 zeigt eine Lagervorrichtung 10 zur Anbindung eines Dämpfers 2 an eine Karosserie 3 eines Fahrzeuges 1 in geschnittener Teilansicht in einem weiteren Ausführungsbeispiel in explodierter Darstellung. Dabei ist die Lagervorrichtung 10 im Wesentlichen wie die Lagervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das Ausführungsbeispiel der 2 ferner eine Anlaufkontur 23 auf, welche zum einen eine Kurvenform 23.1 aufweist und zum anderen einen Absatz 23.2. Durch den Absatz 23.2 kann eine Dämpfungseigenschaft 41 des Dämpfungsmittels 14 weiter beeinflusst werden, da beispielsweise bei bestimmten Belastungszuständen das zweite Dämpfungselement 16 gegen den Absatz 23.2 läuft, wenn sich das Dämpfungselement 16 in Richtung des Absatzes 23.2 ausbreitet. Dadurch wird die Dämpfungseigenschaft 41 des zweiten Dämpfungselementes 16 schlagartig erhöht. Vorzugsweise kann es sich bei der Dämpfungseigenschaft 41 um eine insbesondere dynamische Steifigkeit handeln. So kann ein Anlaufen des Dämpfungsmittels 14 gegen die Anlaufkontur 23 eine Erhöhung der Steifigkeit im Betrieb der Lagervorrichtung hervorrufen. Darüber hinaus wird aus dem zweiten Ausführungsbeispiel deutlich, dass die Lagervorrichtung 10, wie auch im ersten Ausführungsbeispiel, vormontierbar ist, und beispielsweise durch ein Vorspannmittel 22, wie in 1 dargestellt, eingestellt wird. Zur weiteren Verbesserung der dynamischen Eigenschaften kann ferner eine Zusatzfeder vorgesehen sein, welche z.B. am ersten Gehäuseelement 11 angeordnet sein kann.
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3 zeigt schematisch mögliche, beispielhafte Verläufe einer Dämpfungseigenschaft 41 gegenüber einem Verformungsweg 40. Insbesondere ist die Dämpfungseigenschaft 41 eine Steifigkeit eines Dämpfungsmittels 14, vorzugsweise gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei ist zum einen ein erster Verlauf 41.1 dargestellt, welcher einen härteren Verlauf der Dämpfungseigenschaft 41 zeigt. So steigt die Dämpfungseigenschaft 41 des Dämpfungsmittels 14 zunächst nahezu linear an, bevor ein abrupter Anstieg beginnt. Dies kann beispielsweise durch einen harten Anlauf, z. B. gegen einen Absatz 23.2 einer Anlaufkontur 23 geprägt sein. Weiterhin ist ein zweiter, weicherer Anlauf 41.2 dargestellt, welcher beispielsweise aufgrund einer weicheren Anlaufkontur in Form einer Kurvenform 23.1 hervorgerufen wird.
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Die 4a bis 4d zeigen Dämpfungsmittel 14, welche mit einem Befestigungselement 13 vergossen sind, in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen. So zeigt 1 ein Dämpfungsmittel 14, welches ein erstes Dämpfungselement 15 und ein zweites Dämpfungselement 16 aufweist, wobei die Dämpfungselemente 15, 16 eine abgerundete Oberfläche aufweisen. Dadurch steigt beispielsweise der Widerstand, welchen das Dämpfungsmittel 14 einer Kompression entgegenbringt zunächst nur leicht an, bevor der Widerstand durch einen breiteren Abschnitt der Dämpfungselemente 15, 16 stärker ansteigt. 4b zeigt ferner ein Dämpfungsmittel 14 mit einem ersten und einem zweiten Dämpfungselement 15, 16, deren Querschnitte im Wesentlichen rechteckartig ausgebildet sind, sodass der Widerstand bei der Kompression des Dämpfungsmittels 14 im Wesentlichen linear ansteigt. 4c zeigt ferner ein Dämpfungsmittel 14 in einer weiteren Ausführungsform, wobei das Dämpfungsmittel 14 ein erstes Dämpfungselement 15 aufweist, welches mit zwei Seiten eines Aufnahmeabschnittes 13.2 des Befestigungselementes 13 vergossen ist. Dazu weist das Befestigungselement 13 eine Öffnung auf, durch welche das Dämpfungsmittel 14 hindurchgeführt ist. Ferner weist das erste Dämpfungselement 15 des Dämpfungsmittels 14 eine erste Gehäuseseite 15.1 zur Anlage mit einem ersten Gehäuseelement 11 und eine zweite Gehäuseseite 15.2 zur Anlage mit einem zweiten Gehäuseelement 12 auf. Vorzugsweise kann die erste Gehäuseseite 15.1 dabei unterschiedlich zur zweiten Gehäuseseite 15.2 ausgebildet sein, um die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmittels 14 zu beeinflussen. So kann beispielsweise die erste Gehäuseseite 15.1 wie dargestellt gerade ausgebildet sein, während die zweite Gehäuseseite 15.2 eine Wellenform aufweist. Auch hier wirkt sich dies auf die Kompression des Dämpfungsmittels 14 aus. Darüber hinaus zeigt 4d ein Dämpfungsmittel 14, welches ein erstes und ein zweites Dämpfungselement 15, 16 aufweist, wobei der jeweilige Querschnitt der Dämpfungselemente 15, 16 in einer Richtung zum Inneren der Lagervorrichtung 10 parabelförmig ausgebildet ist, sodass sich beispielsweise bei Scherkräften eine Veränderung der Dämpfungseigenschaften ergibt. Zusätzlich oder alternativ zu den dargestellten Formen sind weitere Ausgestaltungen des Dämpfungsmittels, wie z.B. eine im Wesentlichen pyramidenartige Form, eine Ausbildung weiterer Dämpfungselemente oder dergleichen, denkbar.
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5 zeigt ferner eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung 10 in einem weiteren Ausführungsbeispiel in geschnittener schematischer Ansicht. Dabei ist die Lagervorrichtung 10 im Wesentlichen ausgebildet, wie die Lagervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels, wobei ein Dämpfungsmittel 14 mit einem ersten und einem zweiten Dämpfungselement 15, 16 zwischen einem ersten Gehäuseelement 11 und einem zweiten Gehäuseelement 12 angeordnet ist. Die Gehäuseelemente sind aneinander geführt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungsmittel 14 jedoch dazu ausgebildet durch ein magnetisches Feld 30 in seinen Dämpfungseigenschaften beeinflusst zu werden. So kann das Dämpfungsmittel insbesondere metallische Partikel 33 aufweisen, welche magnetisierbar sind. Um das magnetische Feld 30 zu erzeugen ist ferner vorgesehen, dass eine oder mehrere Spulen 31 an den Gehäuseelementen 11, 12 angeordnet ist, wobei die Spule 31 jeweils mit einer Spannungsquelle 32 verbunden ist, sodass das magnetische Feld 30 erzeugbar ist. Je nach Einstellung des Fahrwerkes kann dadurch eine Dämpfungseigenschaft 41 des Dämpfungsmittels 14 eingestellt werden, indem das magnetische Feld 30 verändert wird. Zusätzlich oder alternativ zu den Spulen 31 kann ein Permanentmagnet vorgesehen sein, um permanent eine bestimmte Magnetisierung in das Dämpfungsmittel 14 einzubringen.
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6 zeigt ferner ein Fahrzeug 1 mit Dämpfern 2, welche eine Entkopplung des Fahrwerks von einer Karosserie 3 bewirken in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Um dabei auch eine akustische Entkopplung zu begünstigen sind ferner an den Dämpfern 2 erfindungsgemäße Lagervorrichtungen 10 zur Anbindung der Dämpfer 2 an die Karosserie 3 angeordnet. Dabei kann an jedem der Dämpfer 2 eine Lagervorrichtung 10 angeordnet sein oder lediglich an den Vorderrädern oder an den Hinterrädern. Insbesondere können die Lagervorrichtungen 10 gemäß einem der vorangegangenen Ausführungsbeispiele ausgebildet sein.
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7 zeigt ferner ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zur Herstellung einer Lagervorrichtung 10 für die Anbindung eines Dämpfers 2 an eine Karosserie 3 eines Fahrzeuges 1 in schematischer Darstellung der Verfahrensschritte in einem weiteren Ausführungsbeispiel. Dabei ist zunächst ein Bereitstellen 101 eines Befestigungselementes 13 und eines ersten Gehäuseelementes 11 vorgesehen. Das Bereitstellen 101 kann beispielsweise durch eine spanende Fertigung des ersten Gehäuseelementes und/oder des Befestigungselementes 13 durchgeführt werden. Ferner ist ein Gießen 102 eines Gießelastomer vorgesehen, sodass ein Dämpfungsmittel 14 zumindest teilweise durch das Gießelastomer gebildet wird. Das Gießelastomer kann vorzugsweise ein thermoplastisches Polyurethan umfassen. Vorzugsweise kann das Gießen 102 dabei direkt auf das Befestigungselement 13 erfolgen, sodass eine stoffschlüssige Verbindung entsteht. Insbesondere können ein erstes und ein zweites Dämpfungselement 15, 16 auf das Befestigungselement 13 gegossen werden bzw. mit dem Befestigungselement 13 vergossen werden. Vorzugsweise kann zuvor ein Haftvermittler 17 auf das Befestigungselement 13 aufgetragen werden. Dadurch kann eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Dämpfungsmittel 14 und dem Befestigungselement 13 verbessert sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Dämpfungsmittel 14 mit dem ersten Gehäuseelement 11 vergossen werden. Ferner ist ein Anordnen 103 des Befestigungselementes 13 mit dem ersten Gehäuseelement 11 vorgesehen, sodass das Befestigungselement 13 von dem ersten Gehäuseelement 11 zumindest teilweise durch das Dämpfungsmittel 14 entkoppelt ist. Insbesondere kann das Befestigungselement 13 mit dem vorzugsweise bereits vorgegossenen Dämpfungsmittel 14 zwischen dem ersten Gehäuseelement 11 und einem zweiten Gehäuseelement 12 angeordnet werden, um eine akustische Entkopplung zu gewährleisten. Nach dem Gießen 102 und vor und/oder nach dem Anordnen 103 des Befestigungselementes 13 kann ein Aushärten des Gießelastomers im Rahmen eines Verfahrensschrittes 104 vorgesehen sein, um das Dämpfungselement 14 in den montagefertigen Zustand zu überführen. Insbesondere kann durch das Verfahren 100 eine Lagervorrichtung eines der vorangegangenen Ausführungsbeispiele herstellbar sein.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsform beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsform, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Dämpfer
- 3
- Karosserie
- 10
- Lagervorrichtung
- 11
- erstes Gehäuseelement
- 12
- zweites Gehäuseelement
- 13
- Befestigungselement
- 13.1
- Befestigungsschnittstelle
- 13.2
- Aufnahmeabschnitt
- 13.3
- Anlaufkontur
- 14
- Dämpfungsmittel
- 15
- erstes Dämpfungselement
- 15.1
- erste Gehäuseseite
- 15.2
- zweite Gehäuseseite
- 16
- zweites Dämpfungselement
- 17
- Haftvermittler
- 20
- Führungsabschnitt
- 21
- Gegenführungsabschnitt
- 22
- Vorspannmittel
- 23
- Anlaufkontor
- 23.1
- Kurvenform
- 23.2
- Absatz
- 24
- Dämpferschnittstelle
- 25
- Durchgangsöffnung
- 30
- magnetische Feld
- 31
- Spule
- 32
- Spannungsquelle
- 33
- magnetisierbare Partikel
- 40
- Kompressionsweg
- 41
- Dämpfungseigenschaft, insbesondere Steifigkeit
- 41.1
- erster Eigenschaftsverlauf
- 41.2
- zweiter Eigenschaftsverlauf
- 100
- Verfahren
- 101
- Verfahrensschritt
- 102
- Verfahrensschritt
- 103
- Verfahrensschritt
- 104
- Verfahrensschritt