DE102012201400A1 - Verfahren zum Fügen eines Verbundteils - Google Patents

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Torsten BALTES
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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Verbundteils mit wenigstens einem Strukturteil und wenigstens einem Dämpfungsteil, insbesondere in Form von Stabilisatorlagern, Buchsen, Achslagern, insbesondere im Fahrzeugbereich, Anschlägen, Puffern, insbesondere Tragarmen für Aggregatlager oder Hülsenlagern, insbesondere Drehstabschulterlagern, bei dem das Strukturteil und das Dämpfungsteil zunächst als separate Bauteile hergestellt und danach unter Erwärmung einer Fügefläche zwischen dem Strukturteil und dem Dämpfungsteil stoffschlüssig gefügt werden. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Verbundteils angegeben, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Fügefläche mittels Wärmestrahlung erwärmt wird. Dabei wird die Fügefläche insbesondere mittels Infrarotstrahlung erwärmt.

Description

  • Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundteils mit wenigstens einem Strukturteil und wenigstens einem Dämpfungsteil, bei dem das Strukturteil und das Dämpfungsteil zunächst als separate Bauteile hergestellt und danach unter Erwärmung einer Fügefläche zwischen dem Strukturteil und dem Dämpfungsteil stoffschlüssig gefügt werden. Dabei will die vorliegende Erfindung insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von Verbundteilen für Stabilisatorlager, Buchsen bzw. Achslager insbesondere im Fahrzeugbereich angeben. Dabei hat die vorliegende Erfindung speziell die Herstellung von dämpfenden Lagern und Hydrolagern im Blick, bei denen das Dämpfungsteil üblicherweise aus einem Elastomer gebildet ist. Das Strukturteil ist regelmäßig aus Metall hergestellt und dient einerseits der Fassung des elastomeren Teils sowie insbesondere der Übertragung von über das Verbundteil abgefangenen Kräften einerseits von einem üblicherweise schwingenden System und andererseits Vermittlung der Haltekräfte an ein Chassis des Fahrzeugs. Hierzu haben aus dem Stand der Technik bekannte Verbundteile üblicherweise ein Innenteil, welches mit dem Dämpfungsteil verbunden ist, regelmäßig in diesem aufgenommen, und des Weiteren einen Käfig oder ein Außenteil, welches das Dämpfungsteil randseitig und/ oder umfänglich fasst. Ein solches Verbundteil kann wiederum in eine Ausnehmung eines Tragarms für ein Aggregatlager oder ein Hülsenlager, beispielsweise ein Drehstabschulterlager oder dergleichen eingebracht werden.
  • Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren aus, welches aus der EP 1 515 833 B1 bekannt ist. Hiernach werden zunächst das Strukturteil und das Dämpfungsteil als separate Bauteile hergestellt. Diese Bauteile werden danach gefügt. Das Fügen erfolgt mit dem Ziel, die das Verbundteil bildenden, zunächst separat hergestellten Bauteile, insbesondere stoffschlüssig zu verbinden. Hierzu wird üblicherweise die Oberfläche des Strukturteils, welche die Anlagefläche für das Dämpfungsteil bildet, oberflächenmodifiziert. Hierzu mag die Oberfläche nach Entfetten und Reinigen gesandstrahlt werden. Jedenfalls wird üblicherweise ein Primer und ein Cover aufgebracht, die eine dauerhafte Haftvermittlung zwischen der Elastomeroberfläche des Dämpfungsteils und der Oberfläche des Strukturteils vermitteln können. Auch ist es möglich, das Dämpfungsteil bei der Herstellung nicht auszuvulkanisieren, sondern lediglich anzuvulkanisieren und beim Fertigvulkanisieren eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Dämpfungsteil und dem Strukturteil zu bewirken.
  • Mit Blick auf eine dauerhafte Verbindung wird beim Fügen einerseits die Kontaktfläche erwärmt, um die Ausbildung von stabilen Brücken zwischen dem Dämpfungsteil und dem Strukturteil zu bewirken. Zum anderen wird üblicherweise eine normal zu der Anlagefläche wirkende Anpresskraft aufgebracht. Zum Dritten wird dafür Sorge getragen, dass für das Fügen hinreichend Zeit gegeben wird, so dass sich eine stabile Verbindung ausbilden kann.
  • Das vorerwähnte Verfahren wird auch als „Post Bonding-Verfahren“ bezeichnet und ist neben der zuvor bereits erwähnten EP 1 515 833 B1 auch in der DE 199 19 573 A1 beschrieben. Verbundteile der eingangs genannten Art werden mitunter als Massenartikel hergestellt. Sie müssen kostengünstig angeboten werden. Dementsprechend ist man bemüht, die Prozessdauer zu minimieren. Insofern wird auch überlegt, die Erwärmung der Fügefläche zu optimieren.
  • Nach einem Vorschlag der EP 1 515 833 B1 wird diese Fügefläche induktiv erwärmt. Dabei besteht indes das Problem, dass bei gattungsbildenden Verbundteilen häufig mehrere Strukturteile konzentrisch zueinander angeordnet sind unter Einschluss eines oder mehrerer Dämpfungsteile. Wird allerdings das mit zu erwärmende Fügefläche versehene Strukturteil von einem anderen metallischen Bauteil umgeben, so ergibt sich ein Faradayscher Käfig, welcher eine Erwärmung der Fügefläche an dem entsprechenden Strukturteil verhindert.
  • Die vorliegende Erfindung will ein Verfahren zur effektiven Herstellung eines Verbundteils angeben. Dieses Verfahren soll sich insbesondere wirtschaftlich durchfahren lassen. Dabei soll der erfindungsgemäße Vorschlag auch den zu stellenden Sicherheitsanforderungen gerecht werden.
  • Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird die Anlagefläche mittels Wärmestrahlung erwärmt.
  • Dementsprechend wird eine Wärmestrahlquelle regelmäßig vor dem Anlegen der zu fügenden Teile wärmestrahlungsmäßig mit der zu erwärmenden Fügefläche, üblicherweise der durch das Strukturteil bereitgestellten Fügefläche verbunden. Über diesen Wärmestrahler erfolgt eine Erwärmung der Fügefläche derart, dass nach Anlegen des Dämpfungsteils an das Strukturteil thermisch begünstigt eine stoffschlüssige Verbindung zwischen beiden Bauteilen hergestellt wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen insbesondere Dämpfungsteile aus einem Elastomermaterial, d. h. mit einem federelastischem Eigenschaftsprofil, so z. B. thermoplastische Elastomere, elastische Blockcopolymere sowie natürlicher oder synthetischer Kautschuk bzw. an- und ausvulkanisiertes Gummi in Frage. Als Strukturteil kommt jedes Bauteil in Frage, welches geeignet ist, innerhalb des Dämpfungsteils und/ oder an der Außenseite des Dämpfungsteils vorgesehen zu werden, um über das Dämpfungsteil übertragene Stützkräfte in das Verbundteil ab- bzw. einzuleiten und/oder über das Strukturteil Befestigungs- und Anschlusselemente vorzusehen, über welche das Verbundteil fixiert werden kann. So kann das Strukturteil aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sein. Es ist ebenso gut möglich, das Strukturteil aus einem Kunststoff auszuformen, dessen Härte größer als die Härte des Dämpfungsteils ist. Dabei wird insbesondere an einen Thermoplasten gedacht.
  • Vorzugsweise wird die Oberfläche des Strukturteils bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbehandelt, wie dies allgemein bekannt ist, beispielsweise durch Entfetten und Reinigen der durch das Strukturteil vorgegebenen Fügefläche, mit nachfolgendem Aktivieren durch Sandstrahlen. Entsprechend wird auch das Dämpfungsteil an der Fügefläche vorbereitet, insbesondere durch Beschichten mit einem Primer und nachfolgendem Beschichten mit einem Cover. Primer und Cover bilden einen Zweikomponenten-Haftvermittler aus. Auf dem Markt erhältlich sind auch Einkomponenten-Haftvermittler, durch welche die Bearbeitungszeit verkürzt wird.
  • Abhängig von der stofflichen Beschaffenheit und/oder dem Vernetzungsrad des Dämpfungsteils kann auf eine entsprechende Oberflächenmodifikation der durch das Strukturteil gebildeten Fügefläche gegebenenfalls auch ganz verzichtet werden.
  • Bevorzugt kommt als Wärmestrahlquelle eine Infrarotstrahlquelle zum Einsatz. So wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Fügefläche mittels Infrarotstrahlung zu erwärmen. Regelmäßig erfolgt die Erwärmung der Fügefläche vor dem Fügen der Bauteile. Dabei strahlt die Infrarotstrahlquelle unmittelbar auf die durch das Strukturteil gebildete Fügefläche. Ergänzend kann auch die durch das Dämpfungsteil gebildete Fügefläche erwärmt, insbesondere mittels Infrarotstrahlung beaufschlagt werden.
  • Mit Blick auf eine besonders effektive Erwärmung der Fügefläche wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, zum Bestrahlen der Fügefläche diese hinsichtlich ihrer Strahlungsabsorption zu modifizieren. So wird die Fügefläche vorzugsweise mit einer Wärmestrahlung, insbesondere Infrarotstrahlung besonders effektiv absorbierenden Beschichtung versehen. So kann die zu bestrahlende Fügefläche mit einem schwarzen Farbauftrag versehen sein. Ergänzend oder alternativ zu einer Wärmequelle, die Infrarotstrahlung abgibt, kann auch ein elektrischer Heizstrahler als Wärmequelle eingesetzt werden.
  • Vorzugsweise sollte die Strahlungsquelle so ausgebildet sein, dass sie die gesamte Fügefläche bzw. mehrere am Fügen zwischen einem einzigen Strukturteil und einem einzigen Dämpfungsteil wirksame Fügeflächen in Einem beaufschlagt. Alternativ kann auch die Fügefläche relativ zu der Strahlungsquelle bewegt werden. Sofern ein ringförmiges Dämpfungsteil zwischen zwei konzentrisch zueinander angeordneten Strukturteilen gefügt wird, wie dies beispielsweise bei Hydrolagern nicht unüblich ist, wird vorzugsweise die Infrarotstrahlungsquelle in den Ringspalt zwischen den beiden Strukturteilen eingefügt. Die Strahlungsquelle kann in diesem Ringspalt umfänglich bewegt werden. Ebenso gut kann eine ringförmige Strahlungsquelle in dem Ringspalt eingefügt werden, welche zu gegenüber liegenden Flächen abstrahlt und einerseits die Fügefläche des inneren Strukturteils und andererseits die Fügefläche des äußeren Strukturteils zeitgleich erwärmt, so dass beim Einbringen des Dämpfungsteiles in den Ringspalt die zum Fügen bestmögliche Temperatur gegeben ist. Diese Temperatur hängt dabei insbesondere von den Werkstoffeigenschaften des Strukturteils wie auch des Dämpfungsteils ab. Bei einem aus Metall gebildeten Strukturteil wird die Temperatur insbesondere durch die stoffliche Beschaffenheit des Dämpfungsteils vorgegeben. Die Temperatur liegt üblicherweise in einem Bereich von zwischen 170°C und 220°C.
  • 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
    • EP 1515833 B1 [0002, 0004, 0005]
    • DE 19919573 A1 [0004]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Verbundteils mit wenigstens einem Strukturteil und wenigstens einem Dämpfungsteil, insbesondere in Form von Stabilisatorlagern, Buchsen, Achslagern, insbesondere im Fahrzeugbereich, Anschlägen, Puffern, insbesondere Tragarmen für Aggregatlager oder Hülsenlagern, insbesondere Drehstabschulterlagern, bei dem das Strukturteil und das Dämpfungsteil zunächst als separate Bauteile hergestellt und danach unter Erwärmung einer Fügefläche zwischen dem Strukturteil und dem Dämpfungsteil stoffschlüssig gefügt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche mittels Wärmestrahlung erwärmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche mittels Infrarotstrahlung erwärmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche mittels eines elektrischen Heizstrahlers erwärmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche beim Erwärmen relativ zu einer Strahlungsquelle bewegt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügefläche des Strukturteils auf eine Temperatur von zwischen 170°C und 220°C erwärmt wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19919573A1 (de) 1999-04-29 2000-11-02 Wolf Woco & Co Franz J Drehstabschulterlager
EP1515833B1 (de) 2002-05-22 2007-10-31 WOCO AVS GmbH Verfahren zur herstellung von verbundsystemen aus metall- und polymerformteilen

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