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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Federbeinlager, welches ein Karosserieanschlusselement,
einen Federteller, und ein zwischen dem Karosserieanschlusselement und
dem Federteller angeordnetes, um eine Mittenachse drehbares Wälz-
oder Gleitlager umfasst, wobei der Federteller ein axiales Widerlager
für eine Schraubenfeder eines Federbeins bildet.
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Ein
solches Federbeinlager dient der Aufnahme eines Federbeins, mit
dem sich insbesondere ein gelenktes Rad, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs,
gegenüber einer Karosserie abstützt. Das Federbein
als solches umfasst hierbei einen teleskopartigen Stoßdämpfer
mit einer in einem Zylinder beweglich geführten Kolbenstange
und eine den Stoßdämpfer umgebende Schraubenfeder,
die als Fahrzeugtragfeder dient. Die Schraubenfeder ist dabei zwischen
dem Federteller des Federbeinlagers und einem weiteren Federteller,
der mit dem Zylinder des Stoßdämpfers verbunden
ist, eingespannt. Das Federbein, d. h. der Stoßdämpfer
und die Schraubenfeder, sind somit gemeinsam über das Federbeinlager drehbeweglich
gegen die Karosserie abgestützt. Das Federbeinlager ermöglicht
eine gewisse Spielfreiheit des Federbeins einschließlich
der die Schraubenfeder abstützenden Federteller gegenüber
der Karosserie. Je nach Anforderung ist das Drehlager als ein Wälz-
oder ein Gleitlager ausgebildet.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
Federbeinlager der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
der
EP 1 591 691 A1 bekannt.
Dort stützt sich ein um die Kolbenstange zentral angeordneter
Anschlagpuffer über ein zur Mittenachse gezogenes Lagerausgangsteil
an dem dort gezeigten Wälzlager ab. An dem dem Lagerausgangsteil
zugewandten Ende des Anschlagpuffers ist diesem eine Verstärkungshülse
aufgesetzt, die in einem durch den Federteller gebildeten Ringkörper
geführt ist.
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Der
Anschlagpuffer dient dazu, bei einer starken Einfederung einen elastischen
Endanschlag für das Federbein zu bilden, wobei der Zylinder
des Stoßdämpfers an dem Anschlagpuffer anschlägt.
Der Anschlagpuffer ist hierzu aus einem geeigneten Elastomer gefertigt.
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Weiter
ist aus der
DE
20 2004 001 432 U1 ein Federbeinlager der eingangs genannten
Art bekannt, wobei sich ein zentral um die Kolbenstange angeordneter
Anschlagpuffer über einen nach innen gezogenen Federteller
an dem offenbarten Wälzlager abstützt. Hierzu
weist der aus Kunststoff gefertigte Federteller eine eingebettete
metallische Verstärkungseinlage auf. Die Verstärkungseinlage
erstreckt sich von innen bis unter die Lauffläche des Wälzlagers.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
199 60 699 A1 ein eingangs beschriebenes Federbeinlager
bekannt, wobei sich ein aus Kunststoff gefertigtes Gehäuse,
welches den Federteller bildet, an dem Wälzlager abstützt.
Das Gehäuse weist zugleich einen inneren Führungsring
zur Aufnahme eines Anschlagpuffers auf.
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Auch
aus der
DE 44 08859
C1 ist ein Federbeinlager der eingangs genannten Art bekannt,
wobei sich dort ein metallischer Federteller an einem Wälzlager
abstützt, der gleichermaßen ein axiales Widerlager
für eine Schraubenfeder und ein axiales Widerlager für
einen Anschlagpuffer bildet. Das axiale Widerlager der Schraubenfeder
ist dabei gegenüber der Laufbahn des Wälzlagers
radial nach außen und das axiale Widerlager für
den Anschlagpuffer radial nach innen versetzt.
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Schließlich
ist ein Federbeinlager der eingangs genannten Art auch aus der
DE 199 23 847 A1 bekannt.
Auch dort stützt sich ein metallischer Federteller an einem
Wälzlager ab, wobei der Federteller zugleich ein Widerlager
für eine Schraubenfeder und ein Widerlager für
einen zentralen Anschlagpuffer bildet. Das Widerlager für
die Schraubenfeder ist dabei unmittelbar unterhalb der Laufbahn
des Wälzlagers angeordnet.
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Infolge
der aufwendigen Gestaltung der Federteller, die zugleich ein Widerlager
für einen Anschlagpuffer bilden, sind für die
genannten Federbeinlager des Standes der Technik nachteiligerweise die
Fertigungskosten hoch. Zu diesen hohen Kosten tragen in nicht unerheblichem
Umfang die Materialkosten und die zur Herstellung benötigten,
komplexen Werkzeuge bei.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Federbeinlager der eingangs genannten
Art anzugeben, welches sich möglichst kostengünstig
herstellen lässt. Zugleich soll das angegebene Federbeinlager
einen möglichst flexiblen Bauraum für einen Anschlagpuffer bieten.
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Lösung der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird für ein Federbeinlager der eingangs genannten
Art, welches ein Karosserieanschlusselement, einen Federteller und
ein zwischen dem Karosserieanschlusselement und dem Federteller
angeordnetes, um eine Mit tenachse drehbares Wälz- oder
Gleitlager umfasst, und wobei der Federteller ein axiales Widerlager
für eine Schraubenfeder eines Federbeins bildet, erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass ein den Federteller radial innen umlaufender
Abstützring für einen Anschlagpuffer vorgesehen
ist, der freitragend axial an dem Federteller widergelagert ist.
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Gemäß bisheriger Überlegungen
der Fachwelt ist zur Abstützung des zentralen Anschlagpuffers
der Federteller selbst, ein entsprechend gestaltetes Abstützelement
oder eine Einlage in dem Federteller vorzusehen, die sich vom innenliegenden Anschlagpuffer
radial nach außen bis unter die Laufbahn des eingesetzten
Gleit- oder Wälzlagers erstreckt. Auf diese Weise wird
für das den Anschlagpuffer abstützende Element
zugleich eine axiale Abstützung durch die Schraubenfeder
sichergestellt.
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Die
Erfindung löst sich nun in überraschender Weise
von diesem Vorurteil der Fachwelt, indem für das den Anschlagpuffer
abstützende Element die axiale Abstützung durch
die Schraubenfeder aufgegeben wird. Vielmehr ist nun zur Abstützung
des Anschlagpuffers ein den Federteller radial innen umlaufender
Abstützring vorgesehen, der freitragend axial an dem Federteller
widergelagert ist. Mit anderen Worten sind nunmehr der Federteller
und das den Anschlagpuffer abstützende Element unabhängig voneinander
und als separate Bauteile gefertigt. Der Abstützring für
den Anschlagpuffer stützt sich ansonsten freitragend axial
lediglich an dem ihn umlaufenden Federteller ab.
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Die
Erfindung erkennt, dass es nicht notwendig ist, das den Anschlagpuffer
abstützende Element bis unter die Laufbahn des Wälz-
oder Gleitlagers zu ziehen. Durch diesen überraschenden
Schritt kann der Abstützring konstruktiv einfach ausgelegt
werden, wodurch sich zum einen die Herstellkosten senken und zum
anderen der Bauraum zur Aufnahme des Anschlagpuffers flexibel gestaltet
werden kann. Zudem kann durch die angegebene konstruktive Ausgestaltung
des Abstützrings das Gewicht des Federbeinlagers gegenüber
bekannten Lösungen abgesenkt werden. Auch sind zur Herstellung
des Abstützrings und gegebenenfalls zur Herstellung des Federtellers
relativ einfache Werkzeuge erforderlich, so dass sich auch hierdurch
die Herstellkosten senken lassen.
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Im
Unterschied zu den bekannten Lösungen des Standes der Technik
sind bei dem hier angegebenen Federbeinlager die Funktionen einer
Lastaufnahme über die Schraubenfeder und einer Lastaufnahme über
den Anschlagpuffer getrennt. Der Abstützring für
den Anschlagpuffer ist nicht mehr über die Schraubenfeder
axial abgestützt.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sich das den Anschlagpuffer
abstützende Element, d. h. der Abstützring, in
einem geschützten, inneren Bereich angeordnet ist. Es bedarf
somit keiner aufwendigen Maßnahmen, um einen Korrosionsschutz
zu gewährleisten.
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Im
eingebauten Zustand liegt der Abstützring dem Anschlagpuffer
auf, so dass ein axiales Verschieben des Abstützrings gegenüber
dem Federteller nicht möglich ist. Da jedoch der Abstützring
nicht mehr durch die Schraubenfeder axial gehalten ist, empfiehlt
es sich, den Abstützring axial gegenüber dem Federteller
zu sichern. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass sich
der Abstützring an dem Federteller axial gegen ein Verschieben
in beide mögliche Richtungen abstützt.
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Vorteilhafterweise
ist jedoch der Abstützring gegenüber einer Lastaufnahme
durch den Anschlagpuffer an dem Federteller widergelagert und in
der anderen Richtung gegen ein Verschieben lediglich gesichert.
Eine solche Verschiebesicherung kann beispielsweise mittels eines
Reib- oder eines Formschlusses verwirklicht sein. In einer konstruktiv
einfachen Ausgestaltung umfasst hierzu der Abstützring Aussparungen,
in die entsprechende Nasen des Federtellers eingreifen. Insbesondere
können die Nasen und Aussparungen jeweils als Rastmittel
ausgebildet sein, was zudem eine leichte Montage des Abstützrings
innerhalb des umlaufenden Federtellers ermöglicht.
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In
einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Abstützring
eine äußere, radiale, dem Federteller axial anliegende
Lagerfläche, eine dem Federteller innen umlaufende axiale
Mantelfläche und eine innere, radiale Abstützfläche
für den Anschlagpuffer. Mit anderen Worten weist der Abstützring
eine Gestalt in etwa eines Tellers auf. In diesem Bild wird über
den Tellerrand die axiale Abstützung gegenüber
dem umlaufenden Federteller bewirkt, wobei sich die axial ausgerichtete
Mantelfläche gegen den Federteller radial abstützt.
Der Tellergrund dient als Auflagefläche für den
Anschlagpuffer. Durch die mittige Ausnehmung des Abstützrings
tritt die Kolbenstange des Stoßdämpfers hindurch.
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Aufgrund
der einfachen konstruktiven Gestaltung des Abstützrings
wird ein einfaches Herstellungsverfahren ermöglicht. Zweckmäßigerweise
wird der Abstützring dabei als ein gezogener Blechring gefertigt.
Durch das einfache Werkzeug sind auch hier die Herstellkosten zusätzlich
abgesenkt.
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Aufgrund
der bei einer Lastaufnahme über den Anschlagpuffer wirkenden
Kräfte bietet es sich an, den Abstützring aus
Metall zu fertigen. Dabei ermöglicht insbesondere die beschriebene,
tellerartige Ausgestaltung des Abstützrings die Schaffung
eines genügenden Bauraums für den Anschlagpuffer
auch für den Fall, dass für das Federbein insgesamt
nur wenig axialer Bauraum zur Verfügung steht. Die Erfindung
ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, dass der Abstützring
aus einem Metall gefertigt ist. Selbstverständlich ist
es bei entsprechender Auslegung auch möglich, den Abstützring
aus einem geeigneten stabilen Kunststoff herzustellen.
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Da
die Lastaufnahme über den Anschlagpuffer und die Lastaufnahme über
die Schraubenfeder getrennt sind, ist vorteilhafterweise der Federteller aus
einem Kunststoff gefertigt. Alternativ kann der Federteller auch
aus einem Druckguss oder einem Metall hergestellt sein.
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In
einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist das Widerlager des
Federtellers für die Schraubenfeder bezüglich
des Karosserieanschlusselements im We sentlichen unterhalb der Laufbahn
des Wälz- oder Gleitlagers angeordnet. Durch diese Anordnung
wird zum einen der Federteller selbst konstruktiv einfacher gestaltet.
Zum anderen wird für die Aufnahme der Schraubenfeder kein
zusätzlicher radialer Bauraum benötigt. Zudem
befindet sich bei dieser Anordnung der Federteller direkt in der
axialen Kraftwirkungslinie der Feder.
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Zur
Schaffung eines möglichst großen Bauraums für
den Anschlagpuffer ist vorteilhafterweise der Abstützring
im Wesentlichen auf Höhe des Widerlagers des Federtellers
angeordnet. Auf diese Weise wird zwischen dem Abstützring
und dem gegen den Anschlagpuffer wirkenden Zylinder des Stoßdämpfers
ein möglichst großer Abstand geschaffen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur
in einer Teilansicht ein Federbeinlager, wobei ein zentraler Abstützring
für den Anschlagpuffer vorgesehen ist.
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Ausführliche Beschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
in teilweise geschnittener Darstellung eine Teilansicht eines Federbeinlagers 1.
Die Teilansicht umfasst hierbei in etwa einen ¼ Kreis des rotationssymmetrischen
Federbeinlagers 1, wobei die auf den Betrachter zulaufenden
Kanten jeweils geschnitten sind.
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Das
dargestellte Federbeinlager 1 stützt sich gegen
eine Karosserie 2 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs
ab und ist im Wesentlichen zu der Mittenachse 4 rotationssymmetrisch.
Man erkennt das Karosserieanschlusselement 5 sowie den
Federteller 6, wobei der Federteller 6 an dem
Karosserieanschlusselemten 5 mittels eines Wälzlagers 7 drehbar gelagert
ist. Das Wälzlager 7 ist um die Mittenachse 4 drehbar
und umfasst einen oberen Lagerring 8 sowie einen unteren
Lagerring 9. An dem oberen Lagerring 8 ist das
Karossierieanschlusselemt 5 und an dem unteren Lagerring 9 der
Federteller 6 montiert.
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Der
Federteller 6 weist ein Widerlager 11 auf, an
dem sich eine Schraubenfeder 13 des Federbeins axial abstützt.
Zentral um die Mittenachse 4 ist weiter ein Anschlagpuffer 15 aus
einem geeigneten Elastomer angeordnet, der als Endanschlag für
den nicht dargestellten Stoßdämpfer des Federbeins
dient. Bei einem starken Durchfedern des Federbeins schlägt dabei
der Zylinder des Stoßdämpfers von unten gegen
den Anschlagpuffer 15. Die nicht dargestellte Kolbenstange
des Stoßdämpfers verläuft in etwa entlang
der gezeigten Mittenachse 4.
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Zur
Lastaufnahme über den Anschlagpuffer 15 ist in
dem Federbeinlager 1 ein Abstützring 18 vorgesehen,
der radial innen den Federteller 6 umläuft. Der
Federteller 6 ist für den Abstützring 18 als
ein äußerer Führungsring ausgebildet.
Bis auf eine axiale Abstützung gegenüber dem Federteller 6,
die mittels einer radialen Lagerfläche 19 bewirkt
ist, ist der Abstützring 18 freitragend. Der Abstützring 18 umfasst eine
im Wesentlichen axiale Mantelfläche 20 sowie eine
radiale Abstützfläche 21, die das Widerlager
für den Anschlagpuffer 15 bildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der in etwa tellerförmige Abstützring 18 als
ein gezogener Blechring gefertigt. Der Federteller 6 ist
aus einem Kunststoff hergestellt.
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Der
Abstützring 18 ist gegen ein axiales Verschieben
in Richtung auf den Anschlagpuffer 15 durch eine Anzahl
von Rastmitteln 24 gesichert. Die Rastmittel 24 sind
dabei an der Mantelfläche 20 angeordnet, wobei
Nasen des Federtellers 6 jeweils in Aussparungen des Abstützrings 18 einrasten.
Der Abstützring 18 kann somit in einfacher Art
und Weise in den Federteller 6 eingesetzt werden, wobei
er bei entsprechender Lage einrastet.
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Das
Widerlager 11 des Federtellers 6 für
die Schraubenfeder 13 ist in axialer Richtung in etwa unterhalb
des Wälzlagers 7 angeordnet. Hierdurch wird eine
einfache Formgebung für den Federteller 6 ermöglicht.
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Der
Abstützring 18 befindet sich in axialer Richtung
in etwa auf der gleichen Höhe wie das obere Ende der Schraubenfeder 13,
welches sich am Widerlager 11 an dem Federteller 6 abstützt.
Hierdurch wird im Inneren des Federbeinlagers 1 genügend Bauraum
für den Anschlagpuffer 15 geschaffen. Der Abstand
zwischen der radialen Abstützfläche 21 des Abstützrings 18 und
dem Zylinder des Stoßdämpfers, welcher bei einem
starken Einfedern von unten gegen den Anschlagpuffer 15 anschlägt,
wird maximiert. Insofern bietet die gezeigte Ausgestaltung genügend
Bauraum für den Anschlagpuffer 15 trotz beengter
axialer Bau raumverhältnisse.
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Man
erkennt, dass sich der Abstützring 18 ausschließlich über
die radiale Lagerfläche 19 an dem Federelement 6 axial
abstützt. Somit ist eine Trennung der Funktionen Lastaufnahme über
die Schraubenfeder 13 und Lastaufnahme über den
Anschlagpuffer 15 bewirkt. Durch den konstruktiv einfach
ausgestalteten Abstützring 18 und durch den ebenfalls
relativ einfach gestalteten Federteller 6 sind sowohl die
Material- als auch die Herstellkosten gegenüber bekannten
Federbeinlagern erniedrigt. Der Abstützring 18 ist
weiter im Inneren geschützt angeordnet, so dass von aufwendigen
Maßnahmen für einen Korrosionsschutz abgesehen
werden kann.
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- 1
- Federbeinlager
- 2
- Karosserie
- 4
- Mittenachse
- 5
- Karosserieanschlusselemente
- 6
- Federteller
- 7
- Wälzlager
- 8
- oberer
Lagerring
- 9
- unterer
Lagerring
- 11
- Widerlager
- 13
- Schraubenfeder
- 15
- Anschlagpuffer
- 18
- Abstützring
- 19
- radiale
Lagerfläche
- 20
- Mantelfläche
- 21
- radiale
Abstützfläche
- 24
- Rastmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1591691
A1 [0003]
- - DE 202004001432 U1 [0005]
- - DE 19960699 A1 [0006]
- - DE 4408859 C1 [0007]
- - DE 19923847 A1 [0008]