DE102010027610A1

DE102010027610A1 - Federbeingleitlager und Herstellungsverfahren für ein reibungsreduzierendes Bauteil eines Federbeingleitlagers

Info

Publication number: DE102010027610A1
Application number: DE102010027610A
Authority: DE
Inventors: Ralf Stautner; Alexander Zernickel; Andreas Wöllner; Dr. Kurzbeck Stefan
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-07-19
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2012-01-19

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 (7) angeordnet. Zudem ist mindestens ein Oberflächenteilbereich (9) der Gleitscheibe (7) mit einem reibungsreduzierenden Element (11) beschichtet, wobei das reibungsreduzierende Element (11) mit der Kappe (3) und/oder dem Führungsring (5) zusammenwirkt. Des Weiteren ist ein Herstellungsverfahren für ein reibungsreduzierendes Bauteil (13) eines Federbeingleitlagers (1) offenbart.

Description

Die gegenwärtige Erfindung betrifft ein Federbeingleitlager mit einer Kappe und einem Führungsring. Im Besonderen ist zwischen der Kappe und dem Führungsring eine Gleitscheibe angeordnet.
Ferner betrifft die gegenwärtige Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein reibungsreduzierendes Bauteil eines Federbeingleitlagers.
Üblicherweise dient ein Federbeinlager zur Aufnahme eines Federbeins, mit dem sich insbesondere ein gelenktes Rad, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, 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.
Ein solches Federbeinlager ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 37 37 770 C2 bekannt.
Bei derartigen, in einer Vielzahl im Stand der Technik bekannten Federbeinen kann es durch kinematische und durch deren elastische Lagerungen bedingte Verzwängungen in der Radaufhängung zu einer verminderten Ansprechempfindlichkeit und gegebenenfalls zu einem sogenannten Stick-Slip-Effekt des Stoßdämpfers kommen, so dass der Fahrkomfort des Kraftfahrzeuges beeinträchtigt sein kann. Hervorgerufen wird dieser Stick-Slip-Effekt im Wesentlichen durch mehr oder minder starke Querkräfte und Biegemomente, die auf die Kolbenstange des Stoßdämpfers wirken und die teils durch einseitig wirkende Federkräfte der Tragfeder und/oder Seitenkräfte und/oder durch Lagerverzwängungskräfte ausgelöst werden, wobei die Dämpferlagerung, d. h. die obere Federbeinstützlagerung entsprechend belastet wird.
Daher sind auch Federbeinlager bekannt, wie in der europäischen Patentanmeldung EP 1 548 303 A1 offenbart, bei denen einem Federbeinlager eine Gleitfolie zugeordnet ist. Hier umfasst ein Gleitlager ein oberes Gehäuse, das aus Polyacetalharz, auch Polyoxymethylen genannt (Kurzzeichen POM), einem Kunstharz, hergestellt ist. Eine ringförmige Fläche des oberen Gehäuses dient als erster Lagerkörper. Ein zweiter Lagerkörper, der auch aus einem Kunstharz besteht, ist auf dem oberen Gehäuse gelagert, so dass dieser um eine Mittelachse drehbar ist, wobei eine synthetische, aus Kunstharz hergestellte, zweite ringförmige Fläche entgegen der ersten ringförmigen Fläche angeordnet ist. Ferner ist eine synthetische, aus Kunstharz hergestellte, ringförmige Gleitfolie zwischen der ersten ringförmigen Fläche und der zweiten ringförmigen Fläche angeordnet, die an das obere Gehäuse und dem zweiten Lagerkörper angrenzt, so dass das Gleitlager reibungsarm und Stick-Slip-frei zuverlässig die im Federbeinlager wirkenden Kräfte überträgt.
Trotz dieser bereits auf die hohen Ansprüche angepassten Bauweisen von Federbeinlagern gewinnt der Kosten-Nutzen-Faktor zunehmend an Bedeutung, wobei insbesondere durch die umständliche Montage des zusätzlichen Bauteils einer Gleitfolie an einem Federbein hohe Kosten verursacht werden.
Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein Federbeingleitlager zu schaffen, das kostengünstig und einfach herstellbar ist.
Die obige Aufgabe wird durch ein Federbeingleitlager gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Herstellungsverfahren für ein reibungsreduzierendes Bauteil eines Federbeingleitlagers anzugeben, das kostengünstig und einfach hergestellt 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, wobei zwischen der Kappe und dem Führungsring eine Gleitscheibe angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist mindestens ein Oberflächenteilbereich der Gleitscheibe mit einem reibungsreduzierenden Element beschichtet, wobei das reibungsreduzierende Element ferner mit der Kappe und/oder dem Führungsring zusammenwirkt.
In einer Ausgestaltung ist das reibungsreduzierende Element formschlüssig mit der Gleitscheibe verbunden, d. h. beide Bauteile sind meistens mit Hilfe eines dritten Teils formschlüssig miteinander verbunden. Beispielsweise können diese speziellen Verbindungselemente Nieten oder Schrauben sein. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass das reibungsreduzierende Element stoffschlüssig mit der Gleitscheibe verbunden ist. Stoffschlüssig miteinander verbunden bedeutet, dass das reibungsreduzierende Element und die Gleitscheibe an deren Grenzschicht über atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. An der Grenzschicht kommt es zu einer teilweisen Durchmischung der Atome oder Moleküle der Gleitscheibe und der des reibungsreduzierenden Elements, was beispielsweise durch einen Vulkanisations- oder Klebvorgang verwirklicht werden kann.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass jedoch auch andere im Stand der Technik offenbarte Verbindungstechniken zum festen Zusammensetzen von technischen Gebilden aus ihren Einzelteilen angewandt werden können, da diese ebenfalls die gewünschte feste Verbindung von dem einen reibungsreduzierenden Element mit der Gleitscheibe realisieren.
Vorteilhafterweise besteht das reibungsreduzierende Element aus einem anderen Material als das der Kappe, des Führungsrings und der Gleitscheibe, wobei im Speziellen die Materialauswahl derart gewählt ist, dass die Reibkraft zwischen dem reibungsreduzierenden Element und der Kappe gering ist.
Von besonderem Interesse ist hier das Material des reibungsreduzierenden Elements. Vorzugsweise besteht das reibungsreduzierende Element aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Denkbar ist aber auch, dass das Material des reibungsreduzierenden Elements ein Polytetrafluorethylen ähnliches Material ist, wie beispielsweise ein bekanntes Material namens „Zymaxx^TM”, welches aus PTFE und eingelagerten Kohlefasern besteht. Dieses Material weist gegenüber reinem PTFE verbesserte Kriecheigenschaften, eine höhere Streckgrenze und geringere Wärmeausdehnung auf, wobei ein Nachteil dieses Material gegenüber reinem PTFE der erhöhte Reibkoeffizient ist. Aus diesem Zusammenhang ergibt sich, dass die geeignete Wahl eines Materials, hauptsächlich die Wahl eines Kunststoffs, von vielen Faktoren abhängig ist, wie auch durch die Verbindung von dem reibungsreduzierenden Element mit der Gleitscheibe, so dass die Materialauswahl stark variieren kann.
Vom besonderen Interesse ist an dieser Stelle insbesondere die Formgebung der Gleitscheibe. Diese ist dabei als Ring ausgebildet, der einen rechteckförmigen Querschnitt hat.
Aufgrund der Formgebung weist die Gleitscheibe bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine der Kappe zugewandte erste Oberfläche und eine dem Führungsring zugewandte zweite Oberfläche auf, wobei zum einen die erste Oberfläche vollflächig mit dem reibungsreduzierenden Element oder zum anderen auch die zweite Oberfläche vollflächig mit dem reibungsreduzierenden Element beschichtet ist. Ferner ist aber auch denkbar, dass sowohl die erste Oberfläche als auch die zweite Oberfläche vollflächig mit dem reibungsreduzierenden Element beschichtet sind.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeinlagers sieht vor, dass das reibungsreduzierende Element die Gleitscheibe vollständig umschließt.
Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass bei der Erfindung auch andere geometrische Ausgestaltungen denkbar sind, da die Materialverarbeitungstechnik weitere, für die Erfindung gemäß der im Stand der Technik offenbarten Materialverarbeitungsverfahren einsetzbare Ausgestaltungen des reibungsreduzierenden Elements an der Gleitscheibe vorsieht. Beispielsweise kann demnach ebenso ein partielles Beschichten des reibungsreduzierenden Elements an der Gleitscheibe möglich sein, was wiederum ein Vorteil ist.
Dies beruht darauf, dass ein partielles Beschichten des reibungsreduzierenden Elements an der Gleitscheibe einer Erhöhung der Kontaktpressung dient, so dass ein auf die Gleitscheibe aufgebrachter Schmierfilm durchgedrückt wird und ein direkter Lauf auf dem reibungsreduzierenden Element ermöglicht ist.
Das Herstellungsverfahren für ein erfindungsgemäßes reibungsreduzierendes Bauteil eines Federbeingleitlagers umfasst den Schritt: Beschichten mindestens eines Oberflächenteilbereichs einer Gleitscheibe mit einem reibungsreduzierenden Element, so dass das reibungsreduzierende Element mit einer Kappe und/oder einem Führungsring eines Federbeingleitlagers zusammenwirkt.
In Bezug auf das Beschichten des mindestens einen Oberflächenteilbereichs können verschiedene Vorgänge zur Herstellung des reibungsreduzierenden Bauteils herangezogen werden. Vorteilhafterweise wird das Beschichten des mindestens einen Oberflächenteilbereichs derart ausgeführt, dass zuerst die Gleitscheibe durch ein Spritzgießverfahren hergestellt wird, wobei anschließend mit einem physikalisch-chemischen Prozess das reibungsreduzierende Element an der Gleitscheibe angebracht wird. Unter physikalisch-chemischen Prozess kann in diesem Sinne beispielsweise ein Emulsionsvorgang verstanden werden oder sonstige Vorgänge, die das reibungsreduzierende Element und die Gleitscheibe an deren Grenzschicht, wie bereits oben beschrieben, über Kräfte auf molekularer Ebene zusammenhalten.
Ein weiteres bevorzugtes Herstellungsverfahren, bei dem das Beschichten des mindestens einen Oberflächenteilbereichs derart ausgeführt wird, ist dadurch gegeben, dass bei einem Spritzgießverfahren zuerst das reibungsreduzierende Element in eine Spritzgießform eingeblasen wird, wobei anschließend das Material der Gleitscheibe eingespritzt wird.
Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figur näher erläutern. Die Größenverhältnisse in der Figur entsprechen nicht 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 einer 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 reibungsreduzierendes 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 19, wobei das Federbeingleitlager 1 eine Kappe 3 und einen Führungsring 5 umfasst. Zwischen der Kappe 3 und dem Führungsring 5 ist eine Gleitscheibe 7 angeordnet, wobei mindestens ein Oberflächenteilbereich 9 der Gleitscheibe 7 mit einem reibungsreduzierenden Element 11 beschichtet ist. Ferner wirkt das reibungsreduzierende Element 11 mit der Kappe 3 und dem Führungsring 5 zusammen. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Zusammenwirkung des reibungsreduzierenden Elements 11 mit der Kappe 3 und dem Führungsring 5 nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll, da das reibungsreduzierenden Elements 11 ebenso nur mit der Kappe 3 oder dem Führungsring 5 zusammenwirken kann.
Das reibungsreduzierende Element 11 ist hier formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Gleitscheibe 7 verbunden, wobei andere Ausgestaltungen auch weitere Verbindungstechniken zum festen Zusammensetzen des reibungsreduzierenden Elements 11 mit der Gleitscheibe 7 vorsehen.
Für die Herstellung des Federbeingleitlagers 1 steht eine Reihe von Werkstoffen zur Verfügung. Vorzugsweise besteht das reibungsreduzierende Element 11 dabei aus einem anderen Material als das der Kappe 3, des Führungsrings 5 und der Gleitscheibe 7. Im Speziellen ist die Materialauswahl derart gewählt, dass die Reibkraft zwischen dem reibungsreduzierenden Element 11 und der Kappe 3 gering ist.
Vorzugsweise besteht das reibungsreduzierende Element 11 aus PTFE. Denkbar ist aber auch, dass das Material ein PTFE ähnliches Material ist, da die geeignete Wahl eines Werkstoffs, im Besonderen eines Kunstoffs, von vielen Faktoren abhängig ist und somit variieren kann.
Insbesondere ist die Formgebung der Gleitscheibe 7 von Relevanz. Diese ist als Ring ausgebildet, der einen rechteckförmigen Querschnitt hat. Die Ausgestaltung des reibungsreduzierenden Elements 11 ist in dieser Ausführungsform dabei der Gleitscheibe 7 angepasst, d. h. das reibungsreduzierende Element 11 umschließt die Gleitscheibe 7 vollständig.
Es sind aber auch andere Ausführungsformen denkbar, wie beispielsweise wenn die Gleitscheibe 7 eine der Kappe 3 zugewandte erste Oberfläche 15 und eine dem Führungsring 5 zugewandte zweite Oberfläche 17 aufweist, wobei zum einen die erste Oberfläche 15 vollflächig mit dem reibungsreduzierenden Element 11 oder zum anderen auch die zweite Oberfläche 17 vollflächig mit dem reibungsreduzierenden Element 11 beschichtet sein kann. Ebenso können aber auch die erste Oberfläche 15 und die zweite Oberfläche 17 vollflächig mit dem reibungsreduzierenden Element 11 beschichtet sein.
Die gegenwärtige Erfindung ist in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden. Dennoch können Änderungen und Abwandlungen der hier vorgeschlagenen Gestaltungen des Federbeingleitlagers und des Herstellungsverfahrens für ein reibungsreduzierendes Bauteil eines Federbeingleitlagers durchgeführt werden, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Federbeingleitlager
3: Kappe
5: Führungsring
7: Gleitscheibe
9: Oberflächenteilbereich
11: reibungsreduzierendes Element
13: reibungsreduzierendes Bauteil
15: erste Oberfläche
17: zweite Oberfläche
19: Mittelachse

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 [0004]
EP 1548303 A1 [0006]

Claims

Federbeingleitlager (1), umfassend eine zwischen einer Kappe (3) und einem Führungsring (5) angeordnete Gleitscheibe (7), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Obeflächenteilbereich (9) der Gleitscheibe (7) mit einem reibungsreduzierenden Element (11) beschichtet ist, wobei das reibungsreduzierende Element (11) mit der Kappe (3) und/oder dem Führungsring (5) zusammenwirkt.
Federbeingleitlager (1) nach Anspruch 1, wobei die Gleitscheibe (7) als Ring ausgebildet ist, der einen rechteckförmigen Querschnitt hat.
Federbeingleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gleitscheibe (7) eine der Kappe (3) zugewandte erste Oberfläche (15) und eine dem Führungsring (5) zugewandte zweite Oberfläche (17) aufweist, wobei die erste und/oder die zweite Oberfläche (15, 17) vollflächig mit dem reibungsreduzierenden Element (11) beschichtet sind.
Federbeingleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das reibungsreduzierende Element (11) die Gleitscheibe (7) vollständig umschließt.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das reibungsreduzierende Element (11) formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Gleitscheibe (7) verbunden ist.
Federbeingleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das reibungsreduzierende Element (11) aus einem anderen Material als das der Kappe (3), des Führungsrings (5) und der Gleitscheibe (7) besteht.
Herstellungsverfahren für ein reibungsreduzierendes Bauteil (13) eines Federbeingleitlagers (1) mit dem Schritt: Beschichten mindestens eines Oberflächenteilbereichs (9) einer Gleitscheibe (7) mit einem reibungsreduzierenden Element (11), so dass das reibungsreduzierende Element (11) mit einer Kappe (3) und/oder einem Führungsring (5) des Federbeingleitlagers (1) zusammenwirkt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei das Beschichten des mindestens einen Oberflächenteilbereichs (9) derart ausgeführt wird, dass zuerst die Gleitscheibe (7) durch ein Spritzgießverfahren hergestellt wird, wobei anschließend mit einem physikalisch-chemischen Prozess das reibungsreduzierende Element (11) an der Gleitscheibe (7) angebracht wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei das Beschichten des mindestens einen Oberflächenteilbereichs (9) derart ausgeführt wird, dass bei einem Spritzgießverfahren zuerst das reibungsreduzierende Element (11) in eine Spritzgießform eingeblasen wird, wobei anschließend das Material der Gleitscheibe (7) eingespritzt wird.