DE102010026854A1

DE102010026854A1 - Federbeingleitlager und Herstellungsverfahren für einen Führungsring eines Federbeingleitlagers

Info

Publication number: DE102010026854A1
Application number: DE102010026854A
Authority: DE
Inventors: Ralf Stautner; Andreas Wöllner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Es ist ein Federbeingleitlager (1) mit einer Kappe (3) und einem Führungsring (5) offenbart. Zwischen der Kappe (3) und dem Führungsring (5) ist eine Gleitscheibe (9) um eine Mittelachse (7) des Federbeingleitlages (1) angeordnet. Der Führungsring (5) bildet ein axiales und radiales Widerlager (15) für eine Schraubenfeder (17) und ist aus einer Federauflage (13) und einem Reibelement (11) als ein einstückiges Bauteil gebildet. Das Material der Federauflage (13) weist einen größeren Elastizitätsmodul als das Material des Reibelements (11) auf. Des Weiteren ist ein Herstellungsverfahren für einen Führungsring (5) eines Federbeingleitlagers (1) offenbart.

Description

Gebiet der Erfindung
Die gegenwärtige Erfindung betrifft ein Federbeingleitlager mit einer Kappe und einem Führungsring. Zwischen der Kappe und dem Führungsring ist eine Gleitscheibe um eine Mittelachse des Federbeingleitlages angeordnet. Der Führungsring bildet ein axiales und radiales Widerlager für eine Schraubenfeder.
Ferner betrifft die gegenwärtige Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Führungsring eines Federbeingleitlagers.
Üblicherweise dient ein Federbeinlager zur Aufnahme eines Federbeins, mit dem sich insbesondere ein gelenktes Rad, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, gegenüber einer Karosserie abstützt, wie aus der deutschen Patentschrift DE 37 37 770 C2 bekannt. 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.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2004 011 432 U1 beschreibt eine Federbeinlagerung mit einem Wälzlager. Das Wälzlager ist auf einem unteren Stützteller für eine Schraubenfeder angeordnet und bildet ein axiales Widerlager. Der Teller ist in der Lage, seine Rotationsstellung zusammen mit der Schraubenfeder zu ändern. Das Wälzlager enthält einen oberen Lagerring und einen unteren Lagerring, der mit dem unteren Teller in Berührung steht. Das Widerlager ist mit Mitteln ausgestattet, um das Wälzlager mit dem unteren Teller zusammenzuhalten. Zum unteren Teller gehören ein Grundkörper aus verformbarem Kunststoff und eine in den Grundkörper eingebettete metallische Verstärkungseinlage.
Bei derartigen im Stand der Technik bekannten Federbeinlagern ist allerdings die Gesamthöhe aufgrund eines angeordneten Wälzlagers relativ groß, so dass ein Bedarf darin besteht, ein Federbeinlager in der Höhe zu verringern.
Eine Möglichkeit einer Verringerung in der Höhe des Federbeinlagers ist, ein Federbeinlager mit einem Gleitlager aus Kunstharz zu verwenden, wie beispielsweise in den US amerikanischen Patenten US 4,969,752 A , US 5,476,326 A und US 6,918,701 B2 offenbart. Einer der Nachteile dieser Gleitlager aus Kunstharz besteht darin, dass zwischen dem Lager und der Feder ein Metallfedersitz benötig wird.
Dieser Metallfedersitz ist erforderlich, um ein Federbein hinsichtlich der versteifenden Wirkung zu beeinflussen, d. h. um beispielsweise die Federkonstante zu erhöhen. So beschreibt die europäische Patentanmeldung EP 2 128 464 A1 ein Druckgleitlager und einen Kombinationsmechanismus aus dem Druckgleitlager. Das Druckgleitlager umfasst ein synthetisches, aus Kunstharz hergestelltes ringförmiges erstes Lagergehäuseelement mit einer ringförmigen Oberseite, einer ringförmigen Außenumfangsfläche und einer ringförmigen Unterseite. Zudem enthält das Druckgleitlager ein zweites synthetisches, aus Kunstharz hergestelltes Lagergehäuseelement mit einer ringförmigen Unterseite und einer metallischen Platte als Armierungselement, die eine ringförmige untere sowie eine obere Seite aufweist. Ein synthetisches, aus Kunstharz hergestelltes Druckgleitlagerstück ist zwischen der ringförmigen oberen Seite des Armierungselementes und der ringförmigen Unterseite des zweiten Lagergehäuseelementes eingefügt. Zusätzlich ist ein synthetisches, aus Kunstharz hergestelltes radiales Gleitlagerstück angeordnet, das zwischen einer ringförmigen inneren Umfangsfläche eines ersten zylindrischen Ausnehmungsteils vom Armierungselement und einer ringförmigen äußeren Umfangsfläche eines zweiten zylindrischen Ausnehmungsteils vom zweiten Lagergehäuseelement angebracht ist.
Trotz dieser bereits auf die hohen Ansprüche angepassten Bauweisen von Federbeinlagern gewinnt der Kosten-Nutzen-Faktor an zunehmender Bedeutung, wobei insbesondere durch die Mitwirkung verschiedenster Hersteller durch diverse Einzelteilanfertigungen an einem Federbein hohe Kosten verursacht werden. Zudem werden Einzelteile, die ein Federbeinlager, insbesondere ein Federbeingleitlager, hinsichtlich der Einsatzfunktionen unterstützen, oft aufgrund zu hoher Montagekosten weggelassen.
Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein Federbeingleitlager zu schaffen, das kostengünstig und einfach herstellbar ist, wobei zugleich die Anzahl der Bauteile reduziert ist.
Die obige Aufgabe wird durch ein Federbeingleitlager gelöst, das die Merkmale im Anspruch 7 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Herstellungsverfahren für einen Führungsring eines Federbeingleitlagers anzugeben, der kostengünstig und einfach herstellbar ist, wobei zugleich die Anzahl der Bauteile in einem Federbeingleitlager reduziert wird.
Die obige Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren gelöst, das die Merkmale im Anspruch 7 umfasst.
Das Federbeingleitlager der gegenwärtigen Erfindung umfasst eine Kappe und einen Führungsring, der ein axiales und radiales Widerlager für eine Schraubenfeder bildet. Zwischen der Kappe und dem Führungsring ist eine Gleitscheibe um eine Mittelachse des Federbeingleitlagers angeordnet. Solche Gleitscheiben sind hinreichend im Stand der Technik offenbart, so dass das Federbeingleitlager für mittlere bis hohe Belastungen ausgelegt ist.
Erfindungsgemäß ist der Führungsring aus einer Federauflage und einem Reibelement als ein einstückiges Bauteil gebildet, wobei das Material der Federauflage einen größeren Elastizitätsmodul als das Material des Reibelements aufweist. D. h., das Material der Federauflage kann mehr Widerstand bei einer Verformung entgegensetzen als das Material des Reibelements. Die formstabile Struktur der Federauflage beruht darauf, dass sie die beim Einsatz eines Federbeingleitlagers wirkenden Federkräfte aufnimmt und so dem Lager eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber den mechanischen Belastungen gewährleistet.
Vorzugsweise ist das Material der Federauflage ein glasfaserverstärkter Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid 66 mit 25% Glasfaser (PA66-GF25). Hingegen ist das Material des Reibelements Polyoxymethylen (POM), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder ein Material, das einen dem Polyoxymethylen oder dem Polyvinylidenfluorid ähnlichen Elastizitätsmodul besitzt, d. h. der Elastizitätsmodul des Materials des Reibelements liegt zwischen 2.000 MPA und 3.100 MPA.
Aufgrund der Ausgestaltung, wie bereits oben erwähnt, dass der Führungsring aus der Federauflage und dem Reibelement als ein einstückiges Bauteil gebildet ist, sind die Federauflage und das Reibelement untrennbar miteinander verbunden. Die Vorteile der Erfindung treten besonders stark hervor, wenn die Federauflage an dem Reibelement angespritzt ist, wie beispielsweise durch ein Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren.
Derartige Verfahren von Anspritzen von Bau- und Formteilen sind in vielfältiger Form und Ausführung auf dem Markt bekannt und gebräuchlich. Sie werden häufig dann eingesetzt, wenn an die Bau- und Formteile hohe Anforderungen gestellt werden und ein Werkstoff allein diese nicht mehr erfüllen kann.
Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass bei der Erfindung auch andere Komponentenverbindungsverfahren anwendbar sind, da die Kunststoffverarbeitungstechnik weitere für die Erfindung einsetzbare Verfahren zur untrennbaren Verbindung von Bau- und Formteilen im Stand der Technik offenbart.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Federauflage radial und axial zur Mittelachse des Federbeingleitlagers ausgerichtet. Die Federauflage bildet somit das radiale und axiale Widerlager für die Schraubenfeder des Federbeins. Ebenso ist denkbar, dass bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Federauflage radial zur Mittelachse des Federbeingleitlagers ausgerichtet ist. Die Federauflage bildet somit ein radiales Widerlager für die Schraubenfeder.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeingleitlagers ist das Reibelement derart gestaltet, dass es eine schleifende Dichtung mit der Kappe bildet. Vorzugsweise weist das Reibelement dann beispielsweise eine Dichtlippe auf, die mit der Kappe schleifend zusammenwirkt. Die Wirkungsweise der schleifenden Dichtung beruht darauf, dass das Reibelement mit der relativ schmalen Dichtlippe mit einem bestimmten Anpressdruck an der Gegenfläche, d. h. an der Kappe anliegt und so Verunreinigungen oder Feuchtigkeit abhält und/oder den Ausritt von Schmierstoff im Federbeingleitlager verhindert.
Bei dem Federbeingleitlager der gegenwärtigen Erfindung ergibt sich aus diesem Kontext, dass durch die Anordnung eines Zwei-Komponenten-Bauteils als Führungsring, zum einen die Herstellkosten und der Montageaufwand gesenkt werden können. Dies beruht darauf, da die bis dato verwendeten armierten Bleche, die einem Federbeingleitlager die größere Widerstandsfähigkeit gewährleisteten, entfallen können. Zum anderen kann durch die Anordnung als ein Federbeingleitlager an Bauhöhe eingespart werden.
Das Herstellungsverfahren für einen erfindungsgemäßen Führungsring eines Federbeinlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Federauflage als axiales und radiales Widerlager für eine Schraubenfeder an ein Reibelement angespritzt wird. Vorteilhafterweise wird das Anspritzen mit einem Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren in einem Werkzeug durchgeführt. Ferner kann ein weiteres Herstellungsverfahren vorsehen, dass das Reibelement derart gespritzt wird, dass am Reibelement mindestens eine Dichtung ausgebildet wird, die mit der Kappe schleifend zusammenwirkt. Auch dieser Herstellungsprozess kann im gleichen Spritzgießverfahren durchgeführt werden.
Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel die Erfindung und die Vorteile anhand der beigefügten Figur näher erläutern. Die Größenverhältnisse in der Figur entspricht nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigt:
1 ein erfindungsgemäßes Federbeingleitlager in einem Längsschnitt entlang der Mittelachse.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in der Figur dargestellt, die für die Beschreibung der Figur erforderlich sind. Die dargestellte Ausführungsform stellt lediglich ein Beispiel dar, wie das erfindungsgemäße Federbeingleitlager und das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für ein Bauteil eines Federbeingleitlagers ausgestaltet sein kann und stellt somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Federbeingleitlager 1 in einem Längsschnitt entlang der Mittelachse 7, wobei das Federbeingleitlager 1 eine Kappe 3 und einen Führungsring 5 umfasst. Zwischen der Kappe 3 und dem Führungsring 5 ist eine Gleitscheibe 9 um eine Mittelachse 7 des Federbeingleitlages 1 angeordnet. Der Führungsring 5 bildet zum einen ein axiales und radiales Widerlager 15 für eine Schraubenfeder 17 und ist zum anderen aus einer Federauflage 13 und einem Reibelement 11 als ein einstückiges Bauteil gebildet.
Der Führungsring 5 des Federbeingleitlagers 1 ist dabei derart durch ein Herstellungsverfahren als ein einstückiges Bauteil ausgebildet, dass die Federauflage 13, die radial und axial zur Mittelachse 7 des Federbeingleitlagers 1 ausgerichtet ist und ein Widerlager 15 für eine Schraubenfeder 17 bildet, an das Reibelement 11 angespritzt wird, so dass eine untrennbare Verbindung geschaffen ist. Auf der Grundlage, dass das Anspritzen der Federauflage 13 an das Reibelement 11 durch beispielsweise ein Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren durchgeführt wird, ergibt sich ein komplexer und montagefertiger Führungsring 5.
Im Speziellen weist das Material der Federauflage 13, welches beispielsweise Polyamid 66 mit 25% Glasfaser ist, einen größeren Elastizitätsmodul als das Material des Reibelements 11 auf, welches Polyoxymethylen, Polyvinylidenfluorid oder ein Material ist, das einen dem Polyoxymethylen oder dem Polyvinylidenfluorid ähnlichen Elastizitätsmodul besitzt. Demnach kann das Material der Federauflage 13 mehr Widerstand bei einer Verformung entgegensetzen als das Material des Reibelements 11.
Die gegenwärtige Erfindung ist in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Dennoch können Änderungen und Abwandlungen der hier vorgeschlagenen Gestaltungen des Federbeingleitlagers und des Herstellungsverfahrens für ein Bauteil eines Federbeingleitlagers durchgeführt werden, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Federbeingleitlager
3: Kappe
5: Führungsring
7: Mittelachse
9: Gleitscheibe
11: Reibelement
13: Federauflage
15: Widerlager
17: Schraubenfeder

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

DE 3737770 C2 [0003]
DE 202004011432 U1 [0004]
US 4969752 A [0006]
US 5476326 A [0006]
US 6918701 B2 [0006]
EP 2128464 A1 [0007]

Claims

Federbeingleitlager (1), umfassend eine zwischen einer Kappe (3) und einem Führungsring (5), um eine Mittelachse (7) des Federbeingleitlagers (1) angeordnete Gleitscheibe (9), wobei der Führungsring (5) ein axiales und radiales Widerlager (15) für eine Schraubenfeder (17) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (5) aus einer Federauflage (13) und einem Reibelement (11) als ein einstückiges Bauteil gebildet ist, wobei das Material der Federauflage (13) einen größeren Elastizitätsmodul als das Material des Reibelements (11) aufweist.
Federbeingleitlager (1) nach Anspruch 1, wobei die Federauflage (13) und das Reibelement (11) untrennbar miteinander verbunden sind.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Federauflage (13) an dem Reibelement (11) angespritzt ist.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Federauflage (13) radial und axial zur Mittelachse (7) des Federbeingleitlagers (1) ausgerichtet ist und die Federauflage (13) das Widerlager (15) für die Schraubenfeder (17) bildet.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material der Federauflage (13) ein glasfaserverstärkter Kunststoff ist.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Material des Reibelements (11) Polyoxymethylen, Polyvinylidenfluorid oder ein Material ist, das einen dem Polyoxymethylen oder dem Polyvinylidenfluorid ähnlichen Elastizitätsmodul besitzt.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Reibelement (11) derart gestaltet ist, dass es eine schleifende Dichtung mit der Kappe (3) bildet.
Herstellungsverfahren für einen Führungsring (5) eines Federbeingleitlagers (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Federauflage (13) als axiales und radiales Widerlager (15) für eine Schraubenfeder (17) an ein Reibelement (11) angespritzt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, wobei das Anspritzen mit einem Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren in einem Werkzeug durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei das Reibelement (11) derart gespritzt wird, dass am Reibelement (11) mindestens eine Dichtung ausgebildet wird, die mit der Kappe (3) schleifend zusammenwirkt.