DE102010036242A1

DE102010036242A1 - Federbeingleitlager

Info

Publication number: DE102010036242A1
Application number: DE201010036242
Authority: DE
Inventors: Andreas Wöllner; Ralf Stautner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-08

Abstract

Es ist ein Federbeingleitlager (1) offenbart, das zwischen einem Gleitelement (11) und einer Schraubenfeder (15) mindestens zwei um eine Mittelachse (7) des Federbeingleitlagers (1) konzentrisch angeordnete Elemente (5, 17) aufweist. Mindestens eines der Elemente (5, 17) hat dabei einen Hinterschnitt (19) zur Aufnahme eines freien Endes (9a) eines Faltenbalgs (9) ausgebildet.

Description

Die gegenwärtige Erfindung betrifft ein Federbeingleitlager. Insbesondere betrifft die gegenwärtige Erfindung ein Federbeingleitlager, das zwischen einem Gleitelement und einer Schraubenfeder mindestens zwei um eine Mittelachse des Federbeingleitlagers konzentrisch angeordnete Elemente aufweist.
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 derartiges Federbeinlager ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 37 37 770 C2 bekannt.
Um ein Federbein einerseits vorm Eindringen von Schmutz und andererseits auch den Austritt von Schmiermitteln zu verhindern, werden Faltenbälge eingesetzt. Diese Faltenbälge werden dann mit aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsmitteln, insbesondere Spann- bzw. Klemmelementen sowie Kompressionsringen, wellen- und gelenkseitig befestigt. Der hiermit verbundende Montageaufwand ist relativ hoch und es besteht daher der Wunsch, die Montage einfacher zu gestalten.
So offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2004 021 497 A1 ein Federbeinstützlager mit einem Lageranschluss an einer Fahrzeugkarosserie. Bei dieser Ausgestaltung des Federbeinstützlagers werden eine Kolbenstange und ein Anschlagpuffer von einem rohrförmigen Schutzelement, vorzugsweise ein axial elastischer Balg, eingehüllt. Das Schutzelement stützt sich dabei an einer Haltefläche eines Federtellers einseitig axial ab. Außerdem weist eine Verstärkungshülse zumindest abgewinkelte Randabschnitte auf, ggf. einen vollständig umlaufenden Rand, der sich einseitig am Federteller abstützt, wobei dieser Rand eine weitere Haftfläche für das rohrförmige Schutzelement bereitstellt.
Desgleichen offenbart die deutsche Patentschrift DE 195 11 642 C2 ein Federbeinstützlager für Radaufhängungen in einem Kraftfahrzeug. Vorzugsweise ist ein einem Dämpfer umgebender Balg einstückig mit einem Federpuffer ausgebildet, so dass die Befestigung seines Oberendes durch den Pufferring bewirkt wird. Ebenso kann das obere Ende des Dichtungsbalgs einen nach außen gerichteten Flansch aufweisen, der zwischen dem Puffering und einem Flansch des Gehäuses eingespannt ist.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 025 020 A1 beschreibt ein Federbein für ein Kraftfahrzeug mit einem axial verstellbaren Federteller. Des Weiteren sind vorzugsweise ein erster Faltenbalg über einen ersten Befestigungsabschnitt und ein zweiter Faltenbalg über einen ersten weiteren Befestigungsabschnitt drehbar am Federteller befestigt. Hierzu sind der erste und zweite Faltenbalg jeweils über ihren ersten Befestigungsabschnitt an einem mittels einer Kugellagerung drehbar am Federteller gelagerten Befestigungstopf fest verbunden. Die Festlegung der beiden ersten Befestigungsabschnitte der Faltenbälge über einen gemeinsamen Befestigungstopf hat vorliegend den Effekt, dass weniger Bauteile für die Ausgestaltung der drehbaren Lagerung benötigt werden. Zudem ist der erste Faltenbalg über einen zweiten Befestigungsabschnitt am Federbein, nämlich an einem Zylinder eines Schwingungsdämpfers, drehbar gelagert. Hierzu ist der zweite Befestigungsabschnitt des ersten Faltenbalgs über ein Wälzlager drehbar am Schwingungsdämpfer gelagert.
Bei derartigen im Stand der Technik bekannten Federbeinlagern ist allerdings die Gesamthöhe aufgrund einesangeordneten 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.
Daher beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 057 590 A1 ein Federgleitlager mit zwei starren Körpern, die in einem Kunststoffgehäuse positioniert sind. Ferner ist zwischen den beiden starren Körpern ein positioniertes Gleitlager aus Kunstharz ausgebildet. Die starren Körper bestehen aus Metall und bieten Struktursteifigkeit, wodurch ein Federsitz in das Kunststoffgehäuse eingearbeitet werden kann. Durch diese Anordnung ist zum einen eine Verringerung der Gesamthöhe des Lagers gestattet und zum andern kann auf einen Metallfedersitz verzichtet werden.
Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein Federbeingleitlager zu schaffen, mit dem ein Faltenbalg einfach montierbar und gleichzeitig die Anzahl der Bauteile reduziert ist.
Die obige Aufgabe wird durch ein Federbeingleitlager gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 umfasst.
Das Federbeingleitlager der gegenwärtigen Erfindung umfasst zwischen einem Gleitelement und einer Schraubenfeder mindestens zwei um eine Mittelachse des Federbeingleitlagers konzentrisch angeordnete Elemente. Das Gleitelement ist dabei radial und axial zur Mittelachse angeordnet, so dass das Federbeingleitlager axiale und/oder radiale Kräfte aufnimmt. Solche Gleitelemente sind hinreichend im Stand der Technik offenbart, so dass das Federbeingleitlager für mittlere bis hohe Belastungen ausgelegt ist.
Erfindungsgemäß hat mindestens eines der Elemente einen Hinterschnitt zur Aufnahme eines freien Endes eines Faltenbalgs ausgebildet. Ebenso ist denkbar, dass mehrere Elemente einen Hinterschnitt zur Aufnahme eines freien Endes eines Faltenbalgs aufweisen, so dass mehrere Faltenbälge dem Federbeingleitlager zuordenbar sind.
Faltenbälge sind in vielfältiger Form und Ausführung auf dem Markt bekannt und gebräuchlich und bezeichnen einen elastischen, sich ziehharmonikaartig zusammenfaltenenden Schlauch aus Gummi, Kunststoff oder Leder, der zum Schutz über sich mechanisch ineinanderschiebende Maschinenteile angebracht wird, um sie vor Fremdeinflüssen, insbesondere Verschmutzung, zu schützen, wie hier einem Stoßdämpfer eines Federbeins.
Die Vorteile der Erfindung treten besonders stark hervor, wenn mindestens eines der Elemente in einem Bereich des Hinterschnitts elastisch verformbar ist, wobei vorteilhafterweise hier am Hinterschnitt ein radial umlaufender Vorsprung ausgebildet ist, so dass dann das freie Ende des Faltenbalgs mit dem Vorsprung des Hinterschnitts formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenwirkt.
Elastisch verformbar und dennoch formfest sind Elastomere, so dass eines dieser Elemente in einem Bereich des Hinterschnitts, im Besonderen der radial umlaufende Vorsprung, aus einem Elastomer besteht. Diese Kunststoffe zeichnen sich vor allem durch ihre Wirkung aus, d. h. bei Zug- und Druckbelastung verformen sich diese Materialien elastisch. Sobald sie beanspruchungsfrei vorliegen, kehren sie jedoch in ihre ursprüngliche Gestalt zurück.
Ferner ist die Materialwahl von dem Vorsprung und dem Faltenbalg von besonderem Interesse. Sind die Materialeigenschaften des Vorsprungs und des freien Endes des Faltenbalgs, der vorzugsweise ebenfalls aus einem Elastomer besteht, ähnlich, so ergeben sich für die vorliegende Erfindung folgende Vorteile. Die Haftreibung zwischen dem Vorsprung und dem freien Endes des Faltenbalgs ist erhöht, was eine sichere Befestigung des Faltenbalgs im Federbein ermöglicht. Ebenso wird bei der Verwendung von Elastomeren eine natürliche zusätzliche Dämpfung erlangt, was beim Zusammenspiel von dem Element und dem Faltenbalg zu einer Minimierung der Geräuschentwicklung im Fahrbetrieb führt und zudem den Verschleiß von den Bauteilen reduziert.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass jedes Element und jeder dazugehörige radial umlaufende Vorsprung aus unterschiedlichem Material bestehen kann. Bei einer derartigen Ausgestaltung besteht das Element aus einem härteren Kunststoff, als der aus einem weichen Elastomer bzw. Thermoplast ausgebildete Vorsprung, so dass der Vorsprung an das Element angespritzt bzw. durch einen Vulkanisationsvorgang ein solches Zwei-Komponenten-Bauteil hergestellt wird.
Derartige Verfahren von Anspritzen und sonstigen weiteren chemischtechnischen Verfahren 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.
Der Hinterschnitt und das freie Ende des Faltenbalgs wirken nach dem Schloss-Schlüssel-Prinzip zusammen. Das freie Ende des Faltenbalgs und der Hinterschnitt liegen somit flächig aneinander, so dass eine verlässliche Halterung des freien Endes des Faltenbalgs am Federbein gewährleistet ist.
Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass eine nutähnlichen Aufnahme des freien Endes des Faltenbalgs im Federbeinlager entweder durch eine formschlüssige Verbindung, wie beispielsweise durch eine Schnappverbindung zwischen dem Vorsprung am Hinterschnitt eines Elementes und dem freien Ende des Faltenbalgs, bewirkt wird oder durch eine kraftschlüssige Verbindung.
Eine kraftschlüssige Verbindung kann zum Beispiel dadurch erzeugt werden, dass das freie Ende des Faltenbalgs in die nutähnliche Aufnahme des Vorsprungs eingeklemmt wird. Ferner ist es für einen Fachmann selbstverständlich, dass bei der Erfindung auch andere mechanische Verbindungsarten denkbar sind, da die Verbindungstechnik weitere für die Erfindung einsetzbare formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindungen vorsieht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Element eine Federauflage, die ein axiales und/oder radiales Widerlager für eine Schraubenfeder bildet, wobei in einer alternativen Ausführungsform das Element ein Führungsring ist.
Weitere Ausgestaltungen können vorsehen, dass das Material der Federauflage und/oder des Führungsrings mindestens eine Armierung umschließen. Dabei weist das Material der Armierung einen größeren Elastizitätsmodul auf als das Material der Federauflage und/oder des Führungsrings. Vorzugsweise wird beispielsweise die Armierung mit dem Material der Federauflage und/oder des Führungsrings umspritzt, da die Armierung eine größere Widerstandfähigkeit gegenüber den mechanischen Belastungen beim Einsatz eines Federbeingleitlagers gewährleistet.
Eine Weiterführung der Erfindung kann vorsehen, dass eine dem Federbeingleitlager zugeordnete Zwischenauflage einen Hinterschnitt zur Aufnahme eines freien Endes eines Faltenbalgs ausgebildet hat. Wie die oben bereits beschriebene Federauflage oder der Führungsring ist die Zwischenauflage in einem Bereich des Hinterschnitts, der vorzugsweise einen radial umlaufenden Vorsprung ausgebildet hat, elastisch verformbar, so dass das freie Ende des Faltenbalges mit dem Vorsprung des Hinterschnitts formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenwirkt.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeingleitlagers in einem Längsschnitt entlang der Mittelachse; und
2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeingleitlagers 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 den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Federbeingleitlager ausgestaltet sein kann und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeingleitlagers 1 in einem Längsschnitt entlang der Mittelachse 7, wobei das Federbeingleitlager 1 einen Führungsring 5 und eine Kappe 3 ausgebildet hat. Dem Federbeingleitlager 1 ist ferner ein radial und axial zur Mittelachse 7 angeordnetes Gleitelement 11 zugeordnet, so dass das Federbeingleitlager 1 axiale und/oder radiale Kräfte aufnimmt. Zwischen dem Gleitelement 11 und einer Schraubenfeder 15 ist dabei um die Mittelachse 7 des Federbeingleitlagers 1 eine Federauflage 17 konzentrisch angeordnet, die zum einen ein axiales und/oder radiales Widerlager 13 für eine Schraubenfeder 15 bildet und zum anderen einen Hinterschnitt 19 zur Aufnahme eines freien Endes 9a eines Faltenbalges 9 ausgebildet hat.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Federauflage 17 in einem Bereich des Hinterschnitts 19 elastisch verformbar ist, wobei hier am Hinterschnitt 19 ein radial umlaufender Vorsprung 21 ausgebildet ist, so dass dann das freie Ende 9a des Faltenbalgs 9 mit dem Vorsprung 21 des Hinterschnitts 19 formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenwirkt.
Im Besonderen ist die Materialwahl von dem vorzugsweise aus einem Elastomer gefertigten Vorsprung 21 und dem Faltenbalg 9 von Interesse. Sind die Materialeigenschaften des Vorsprungs 21 und des freien Endes 9a des Faltenbalgs 9 ähnlich, d. h. dieser besteht ebenfalls aus einem Elastomer, so ergeben sich für die vorliegende Erfindung viele Vorteile, wie beispielsweise das beim Zusammenspiel von dem Vorsprung 21 und dem Faltenbalg 9 die Geräuschentwicklung im Fahrbetrieb minimiert und zudem der Verschleiß von dem Vorsprung 21 und dem Faltenbalg 9 reduziert wird.
Ferner kann die Federauflage 17 und der radial umlaufende Vorsprung 21 aus unterschiedlichem Material bestehen. Bei einer derartigen Ausgestaltung besteht die Federauflage 17 aus einem härteren Kunststoff, wie aus einem Elastomer bzw. Thermoplasten als der aus einem weichen Elastomer bzw. Thermoplasten ausgebildete Vorsprung 21, so dass der Vorsprung 21 an die Federauflage 17 angespritzt bzw. durch einen Vulkanisationsvorgang ein solches Zwei-Komponenten-Bauteil hergestellt wird. Es ist ferner vorstellbar, dass das freie Ende 9a des Faltenbalgs 9 mit einer höheren Vernetzungsdichte ausgebildet wird, als der Rest des Faltenbalgs 9. Die unterschiedlichen Vernetzungsdichten führen dazu, dass am freien Ende 9a der Faltenbalg 9 härter ist als der Rest des Faltenbalgs 9.
Der am Hinterschnitt 19 ausgebildete radial umlaufende Vorsprung 21 ist im wesentlichen nach dem Schloss-Schlüssel-Prinzip komplementär der Form des freien Endes 9a des Faltenbalgs 9 geformt, so dass dann das freie Ende 9a des Faltenbalgs 9 über den Vorsprung 21 fluchtend gestülpt werden kann.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federbeingleitlagers 1 in einem Längsschnitt entlang der Mittelachse 7, wobei hier ein Führungsring 5 einen Hinterschnitt 19 zur Aufnahme eines freien Endes 9a eines Faltenbalges 9 ausgebildet hat.
Die in dieser Ausführung zu entnehmenden Merkmale einschließlich ihrer Bezugszeichen sind identisch mit der Ausführungsform nach 1 und sind dieser daher zu entnehmen.
Die gegenwärtige Erfindung ist in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden. Dennoch können Änderungen und Abwandlungen der hier vorgeschlagenen Gestaltungen des Federbeingleitlagers durchgeführt werden, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Federbeingleitlager
3: Kappe
5: Führungsring
7: Mittelachse
9: Faltenbalg
9a: freies Ende
11: Gleitelement
13: Widerlager
15: Schraubenfeder
17: Federauflage
19: Hinterschnitt
21: Vorsprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3737770 C2 [0003]
DE 102004021497 A1 [0005]
DE 19511642 C2 [0006]
DE 102008025020 A1 [0007]
US 4969752 A [0009]
US 5476326 A [0009]
US 6918701 B2 [0009]
DE 102008057590 A1 [0010]

Claims

Federbeingleitlager (1), das zwischen einem Gleitelement (11) und einer Schraubenfeder (15) mindestens zwei um eine Mittelachse (7) des Federbeingleitlagers (1) konzentrisch angeordnete Elemente (5, 17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Elemente (5, 17) einen Hinterschnitt (19) zur Aufnahme eines freien Endes (9a) eines Faltenbalgs (9) ausgebildet hat.
Federbeingleitlager (1) nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der Elemente (5, 17) in einem Bereich des Hinterschnitts (19) elastisch verformbar ist.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei am Hinterschnitt (19) ein radial umlaufender Vorsprung (21) ausgebildet ist.
Federbeingleitlager (1) nach Anspruch 3, wobei das freie Ende (9a) des Faltenbalges (9) mit dem Vorsprung (21) des Hinterschnitts (19) formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenwirkt.
Federbeingleitlager (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Materialeigenschaften des Vorsprungs (21) und des freien Endes (9a) des Faltenbalgs (9) ähnlich sind.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Element eine Federauflage (17) ist.
Federbeingleitlager (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Element ein Führungsring (5) ist.