Rundlager

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von bevorzugt zylindrischen Lagern, bevorzugt Rundlagern enthaltend (i) bevorzugt zylindrische Außenbuchse, (ii) bevorzugt zylindrisches bevorzugt elastisches Lagerelement auf der Basis von zelligen PoIy- isocyanat-Polyadditionsprodukten und (iii) hohle bevorzugt zylindrische Innenbuchse, wobei man die Außenbuchse mittels Angiessen oder Anspritzen eines reaktiven PoIy- urethansystems herstellt und haftend mit dem Lagerelement verbindet. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf derart erhältliche Lager sowie Automobile oder Lastkraftwagen enthaltend die erfindungsgemäßen Rundlager.

Rundlager werden in Automobilen innerhalb des Fahrwerks verwendet und sind allge- mein bekannt. Mit Hilfe von Rundlagern werden im Automobil Aggregate, Fahrwerks- bauteile u. a. untereinander oder mit der Karosserie verbunden. Dabei erfüllen sie durch die Verwendung von Elastomerwerkstoffen die Funktion der elastischen Lagerung; andererseits sind sie auf Grund ihrer viskosen Eigenschaften in der Lage, Energie zu dissipieren und damit Schwingungen zu dämpfen. Dabei wird ein hohes Maß an Dämpfung besonders für die Bedämpfung großer Amplituden von niederfrequenten Schwingungen benötigt, die z. B. die Anbindung der Stossdämpfers an die Karosserie beeinflussen. Andererseits ist bei kleinen Amplituden und höheren Frequenzen eine hohe Dämpfung aus Gründen der Fahrzeugakustik unerwünscht. Das Dämpfungsverhalten derzeitiger, konventioneller Rundlager ist abhängig vom intrinsischen Dämp- fungsvermögen des eingesetzten Elastomerwerkstoffes. Derartige Rundlager sind beschrieben in WO 03/104677, WO 03/104345, WO 03/104326 und WO 03/104676.

Besondere Anforderungen bestehen weiterhin in der Entwicklung eines möglichst wirtschaftlichen Herstellverfahrens, das es ermöglicht, sicher, flexibel und schnell eine möglichst breite Vielfalt unterschiedlicher Rundlager zu fertigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit, ein Verfahren zur Herstellung von bevorzugt zylindrischen Lagern, bevorzugt Rundlagern, enthaltend (i) bevorzugt zylindrische Außenbuchse, (ii) bevorzugt zylindrisches bevorzugt elastisches Lagerelement auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten und (iii) hohle bevorzugt zylindrische Innenbuchse zu entwickeln, mit denen die genannten Probleme und Anforderungen gelöst werden. Insbesondere sollte das Verfahren geeignet sein, losgelöst von der Herstellung des Lagerelementes, Rundlager auf der Basis einer differen- tiellen Bauweise herzustellen.

Diese Aufgaben konnten dadurch gelöst werden, dass man die Außenbuchse mittels Angiessen oder Anspritzen eines reaktiven Polyurethansystems herstellt und haftend mit dem Lagerelement verbindet.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Außenbuchse mittels eines reaktiven Polyurethansystems, das mittels der allgemein bekannten RIM-Technik (Reaction Injection Moulding) oder als klassisches Giessystem verarbeitet werden kann, hergestellt wird. Dies bietet den Vorteil, dass für die Außenbuchse eine große Gestaltungsfreiheit besteht und dass keine Haftvermittler wie für die Verwendung me- tallener Außenbuchsenwerkstoffen verwendet werden müssen. Weiterhin ist durch die differentielle Bauweise eine Qualitätssicherung im frühen Stadium des Montageprozesses möglich. Außerdem ist durch den verhältnismäßig niedrigen Druck beim Befül- len der Form die Verformung des Cellasto sehr gering. Weiterhin kann gleichzeitig die Verklebung mit dem Kern oder einer weiteren Außenschale erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt bevorzugt derart, dass man das Lagerelement (ii) in Kontakt mit der Innenbuchse herstellt, bevorzugt verschäumt und haftend verbindet und anschließend die Außenbuchse (i) mit dem reaktiven Polyurethansystem herstellt. Alternativ ist es in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform möglich, dass man die Innenbuchse (iii) in dem Lagerelement (ii) platziert und haftend verbindet, bevorzugt verklebt, und anschließend die Außenbuchse (i) mit dem reaktiven Polyurethansystem herstellt. Weiterhin können die Verbindung des Kerns mit dem Lagerelement und die Herstellung der Außenbuchse gleichzeitig erfolgen. D. h. bevorzugt ist ferner ein Verfahren, bei dem man durch das Angiessen oder Anspritzen des reaktiven Polyurethansystems die Außenschale (i) herstellt und in dem gleichen Arbeitsgang das Lagerelement (ii) haftend mit der Innenbuchse (iii) verbindet.

Geeignete reaktive Polyurethansysteme, die als Giessysteme oder mittels RIM-Technik zur Außenbuchse verarbeitet werden können, sind allgemein bekannt und kommerziell erhältlich. Bevorzugt wird man die Außenbuchse mittels Reaction Injection Moulding (RIM) herstellen.

Bevorzugt setzt man faserverstärkte reaktive Polyurethansysteme ein, bevorzugt solche, die mit Glasfasern, Kohlefasern oder Aramidfasern, besonders bevorzugt mit Glasfasern verstärkt sind.

Bevorzugt wird man das Lagerelement (ii) in Kontakt mit der Innenbuchse herstellen, bevorzugt verschäumen und haftend verbinden und anschließend die Außenbuchse (i) in Kontakt mit dem Lagerelement (ii) herstellen. Alternativ kann man die Innenbuchse (iii) in dem Lagerelement (ii) platzieren und haftend verbinden, bevorzugt verkleben, und anschließend die Außenbuchse (i) in Kontakt mit dem Lagerelement (ii) herstellen.

Bevorzugt ist die Außenbuchse haftend mit dem Lagerelement (ii) verbunden.

Zusätzlich zum Lagerelement (ii) kann in dem erfindungsgemäßen Lager mindestens ein weiteres Lager zwischen Innenbuchse und Außenbuchse vorliegen. Bei diesem zusätzlichen Lager (vi) handelt es sich bevorzugt um ein elastisches Material. Das zusätzliche Lager dient als zusätzlicher Funktionswerkstoff dazu, die Steifigkeit des Lagers in unterschiedliche radiale Richtungen gezielt einzustellen. Aus diesem Grund kommt das zusätzliche Lager bevorzugt nicht über den gesamten Umfang des Lagers zum Einsatz. Bevorzugt weist das Lagerelement (iv) eine andere Federcharakteristik als das Lagerelement (ii) auf. Dies kann dadurch erreicht werden, das ein grundsätzlich unterschiedliches Material eingesetzt wird oder aber beispielsweise die Dichte im Vergleich zum anderen Lagerelement (ii) variiert wird. Bevorzugt ist das Lagerelement (ii) haftend mit mindestens einem, besonders bevorzugt zwei weiteren elastischen Lagerelementen (iv) verbunden. Bevorzugt ist das Lagerelement (iv) zwischen der Außen- buchse (i) und dem Lagerelement (ii) platziert. Das Lagerelement (iv) reicht axial bevorzugt über die gesamte Länge des Lagerelementes (ii). Bevorzugt wird das Lagerelement (ii) von dem Lagerelement dabei nicht vollständig umfasst.

Alternativ kann das Lagerelement (iv) zwischen der Innenbuchse (iii) und dem Lager- element (ii) platziert sein, axial über die gesamte Länge des Lagerelementes (ii) reichen und die Innenbuchse (iii) nicht vollständig umfassen. Besonders bevorzugt ist das Lagerelement (iv) in mindestens einer, bevorzugt 2 Nut(en), die sich bevorzugt gegenüberliegen, des Lagerelementes (ii) angeordnet.

Das Lagerelement (iv) kann man bevorzugt mittels Spritzguss in Kontakt mit dem Lagerelement (ii) herstellen. Besonders bevorzugt wird man dabei thermoplastisches Polyurethan einsetzen, bevorzugt mit einer Härte zwischen 50 und 70 Shore A. Das Spritzgießen von thermoplastischem Polyurethan sowie das thermoplastische Polyurethan selbst ist allgemein bekannt.

Alternativ kann man das Lagerelement (iv) als Giesselastomer in Kontakt mit dem Lagerelement (ii) herstellen. Als Giesselastomer kommen dabei insbesondere allgemein bekannt Polyurethangiesselastomere in Betracht, die kommerziell erhältlich sind. Diese Giesselastomere weisen bevorzugt eine Härte zwischen 50 und 70 Shore A auf. An- schließend, nach Aushärten des Gießelastomers, kann man mittels Spritzguss die Außenbuchse herstellen.

Die Außenbuchse weist bevorzugt eine Dicke zwischen 1 mm und 10 mm auf.

Die Oberfläche des Lagerelementes (ii) kann man zur Verbesserung der Haftung nach allgemein bekannten Verfahren vorbehandeln. Bevorzugt wird man die Oberfläche plasmabehandeln und anschließend das reaktive Polyurethansystem an die vorbehan-

delte Oberfläche des Lagerelementes angiessen oder anspritzen. Alternativ und ebenfalls bevorzugt ist es möglich, die Oberfläche des Lagerelementes (ii) mechanisch vor- zubehandeln und anschließend das reaktive Polyurethansystem an die vorbehandelte Oberfläche des Lagerelementes anzugiessen oder anzuspritzen.

Die Innenbuchse (iii) kann auf üblichen Materialien basieren, beispielsweise Metallen, z. B. Stahl, Eisen und/oder Aluminium oder harten Kunststoffen, z. B. TPU. Die Innenbuchse (iii) verfügt über eine Innenbohrung üblicherweise zur Aufnahme eines Befestigungsbolzen. Der Außendurchmesser ergibt sich aus Festigkeitsgründen. Bevorzugt basiert die Innenbuchse auf Metall.

Das erfindungsgemäße Lagerelement (ii) basiert bevorzugt auf Polyisocyanat-Poly- additionsprodukten, beispielsweise Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen, beispielsweise Polyurethanelastomeren, die gegebenenfalls Harnstoffstrukturen enthalten kön- nen, bevorzugt zelligen Polyurethanelastomeren, bevorzugt mit einer Dichte nach DIN EN ISO 845 zwischen 200 und 800 kg/m ³ , bevorzugt zwischen 300 und 600 kg/m ³ , einer Zugfestigkeit nach DIN EN ISO 1798 von > 2,0 N/mm ² , bevorzugt > 2,5 N/mm ² , besonders bevorzugt zwischen 2,5 bis 8 N/mm ² , einer Bruchdehnung nach DIN EN ISO 1798 von > 200 %, bevorzugt >350 % und einer Weiterreißfestigkeit nach DIN ISO 34-1 B, b von > 8 N/mm, bevorzugt 8 bis 25 N/mm. Bevorzugt handelt es sich bei den Elastomeren um mikrozellige Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditi- onsprodukten, bevorzugt mit Zellen mit einem Durchmesser von 0,01 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,15 mm. Besonders bevorzugt besitzen die Elastomere die eingangs dargestellten physikalischen Eigenschaften. Elastomere auf der Basis von Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten und ihre Herstellung sind allgemein bekannt und vielfältig beschreiben, beispielsweise in EP-A 062 835, EP-A 036 994, EP-A 250 969, DE-A 195 48 770 und DE-A 195 48 771. Die Herstellung erfolgt üblicherweise durch Umsetzung von Isocyanaten mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen. Die Elastomere auf der Basis von zelligen Polyisocyanat-Polyadditions- produkte werden üblicherweise in einer Form hergestellt, in der man die reaktiven Ausgangskomponenten miteinander umsetzt. Als Formen kommen hierbei allgemein übliche Formen in Frage, beispielsweise Metallformen, die aufgrund ihrer Form die erfindungsgemäße dreidimensionale Form des Federelements gewährleisten. Die Herstellung der Polyisocyanat-Polyadditionsprodukte kann nach allgemein bekannten Verfah- ren erfolgen, beispielsweise indem man in einem ein- oder zweistufigen Prozess die folgenden Ausgangsstoffe einsetzt:

(a) Isocyanat,

(b) gegenüber Isocyanaten reaktiven Verbindungen, (c) Wasser und gegebenenfalls

(d) Katalysatoren,

(e) Treibmittel und/oder

(f) Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, beispielsweise Polysiloxane und/oder Fettsäuresul- fonate.

Bevorzugt weisen die zelligen Polyisocyanat-Polyadditionsprodukten einen Druckver- formungsrest kleiner 25 % nach DIN 53572, wobei als Prüfkörper Würfel der Abmessung 40 mm x 40 mm x 30 mm ohne Silikonanstrich verwendet werden, die Prüfung bei konstanter Verformung erfolgt, wobei die Prüfkörper um 40 % zusammengedrückt und 22 Stunden bei 80 ⁰ C im Umluftschrank gehalten werden, die Prüfeinrichtung nach der Entnahme aus dem Wärmeschrank 2 Stunden im zusammengedrückten Zustand auf Raumtemperatur abgekühlt wird, anschließend der Prüfkörper aus der Prüfeinrichtung entnommen wird und 10 min ± 30 s nach der Entnahme der Prüfkörper aus der Prüfeinrichtung die Höhe der Prüfkörper auf 0,1 mm genau gemessen wird. Das Lagerelement (ii) ist bevorzugt haftend mit der Außenbuchse (i) und/oder der Innenbuchse (iii) verbunden. Unter dem Ausdruck "haftend verbunden" ist insbesondere zu ver- stehen, dass das Lagerelement (ii) mit der Innenbuchse (iii) beispielsweise mit allgemein üblichen Klebstoffen verklebt oder direkt auf der Innenbuchse (iii) aufgeschäumt ist.

Das Lagerelement (ii) sowie gegebenenfalls (iv) sind zwischen Innenbuchse (iii) und Außenbuchse (i) angeordnet. Bevorzugt sind die Einzelelemente Außenbuchse, Lagerelement und Innenbuchse haftend miteinander verbunden.

Die Abmessungen von Innenbuchse, Lagerelementen und Außenbuchse können weitgehend beliebig gewählt werden und sich bevorzugt nach den Abmessungen bekann- ter Rundlager richten. Die Länge des Rundlagers und der Gesamtdurchmesser sowie der Durchmesser des Hohlraums der Innenbuchse (i) können sich nach dem Einsatz und den zu lagernden Objekten richten. Die Wahl geeigneter Abmessungen ist dem Fachmann geläufig. Die bevorzugten Abmessungen der Innenbuchse wurden eingangs dargestellt.

Die Innenbuchse (i) weist bevorzugt eine Höhe zwischen 30 mm und 100 mm, einen äußeren Durchmesser zwischen 20 mm und 80 mm sowie bevorzugt einen Durchmesser des Hohlraums zwischen 8 mm und 20 mm auf.

Als Objekte, die mittels des Rundlagers insbesondere mit der Karosserie eines Automobils oder eines Lastkraftwagens gelagert werden sollen, kommen beispielsweise alle Arten von Aggregaten, Fahrschemeln, Lenkern, Getrieben und/oder Anbauteilen, bevorzugt Aggregate, Lenker und/oder Getriebe, besonders bevorzugt Hinterachsgetriebe in Frage.

Diese mit dem bevorzugt dämpfend wirkenden Rundlager zu lagernden Teile können beispielsweise dadurch mit den Rundlager befestigt werden, dass man sie mit Hilfe

Schrauben-, Bolzen, Stift-, Niet- oder anderen form- oder kraftschlüssigen Verbindungen, bevorzugt Schrauben-, Bolzen, Stift-, Niet-Verbindungen befestigt, bevorzugt mit Hilfe der hohlen Innenbuchse.

Bevorzugt wird man entsprechend an der Innenbuchse (i) Aggregate, Lenker und/oder Getriebe, besonders bevorzugt Hinterachsgetriebe befestigen und somit bevorzugt mit der Karosserie eines Automobils oder eines Lastkraftwagens bevorzugt schwingungs- dämpfend verbinden. Ebenso ist es denkbar, dass diese Lager beispielsweise in die Lagerschilde von Getrieben, Aggregaten eingebracht werden, die dann mit der Karos- serie verbunden werden.

Ein erfindungsgemäßes Rundlager ist in den Figuren 1 bis 6 dargestellt. Dabei ist die Außenbuchse mit (i), die Innenbuchse mit (iii) sowie die Lagerelemente mit (ii) und (iv) gekennzeichnet. Zur besseren übersicht ist das Rundlager teilweise in den Einzeltei- len, d. h. demontiert, dargestellt.