DE102008005031A1

DE102008005031A1 - Federbeinlager

Info

Publication number: DE102008005031A1
Application number: DE102008005031A
Authority: DE
Inventors: Rainer Lutz; Gerhard Meyer; Markus Rost; Ralf Stautner
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-07-23
Also published as: DE112008003617A5; WO2009092501A3; DE112008003617B4; WO2009092501A2

Abstract

Es wird ein Federbeinlager (1) angegeben, welches ein Karosserieanschlusselement (5), einen Federteller (6) und ein zwischen dem Karosserieanschlusselement (5) und dem Federteller (6) angeordnetes, um eine Mittenachse (4) drehbares Wälz- oder Gleitlager (7) umfasst, wobei der Federteller (6) ein axiales Widerlager (11) für eine Schraubenfeder (13) eines Federbeins bildet. Dabei ist ein den Federteller (6) radial innen umlaufender Abstützring (18) für einen Anschlagpuffer (15) vorgesehen, wobei der Abstützring (18) freitragend axial an dem Federteller (6) widergelagert ist. Ein solches Federbeinlager (1) lässt sich kostengünstig herstellen und ermöglicht einen flexiblen Bauraum für den Anschlagpuffer (15).

Description

Gebiet der Erfindung
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.
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.
Hintergrund der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Aufgabe der Erfindung
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.
Lösung der Aufgabe
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1591691 A1 [0003]
- DE 202004001432 U1 [0005]
- DE 19960699 A1 [0006]
- DE 4408859 C1 [0007]
- DE 19923847 A1 [0008]

Claims

Federbeinlager (1), umfassend ein Karosserieanschlusselement (5), einen Federteller (6), und ein zwischen dem Karosserieanschlusselement (5) und dem Federteller (6) angeordnetes, um eine Mittenachse (4) drehbares Wälz- oder Gleitlager (7), wobei der Federteller (6) ein axiales Widerlager (11) für eine Schraubenfeder (13) eines Federbeins bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Federteller (6) radial innen umlaufender Abstützring (18) für einen Anschlagpuffer (15) vorgesehen ist, der freitragend axial an dem Federteller (6) widergelagert ist.
Federbeinlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützring (18) gegenüber dem Federteller (6) über einen Reib- oder einen Formschluss gesichert ist.
Federbeinlager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützring (18) zur Sicherung Aussparungen umfasst, in die Nasen des Federtellers (6) eingreifen.
Federbeinlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützring (18) eine äußere radiale, dem Federteller (6) axial anliegende Lagerfläche (19), eine den Federteller (6) innen umlaufende axiale Mantelfläche (20) und eine innere radiale Abstützfläche (21) für den Anschlagpuffer (15) umfasst.
Federbeinlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützring (18) als ein gezogener Blechring ausgeführt ist.
Federbeinlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (6) aus Kunststoff gefertigt ist.
Federbeinlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (11) des Federtellers (6) für die Schraubenfeder (11) bezüglich des Karosserieanschlusselements (5) im Wesentlichen unterhalb der Laufbahn des Wälz- oder Gleitlagers (7) angeordnet ist.
Federbeinlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützring (18) im Wesentlichen auf Höhe des Widerlagers (11) des Federtellers (6) angeordnet ist.