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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federbeinlager zur oberen Lagerung eines Federbeins, insbesondere eines McPherson-Federbeins, in einer Struktur eines Kraftfahrzeugs sowie ein Federbein und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Federbeinlager.
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Federbeinlager zum oben genannten Zweck sind bekannt. So zeigt beispielsweise die
DE 10 2010 011 423 A1 ein Federbeinlager mit einer Federauflage an einem Gehäuseteil aus Kunststoff und einer napfförmigen Aufnahme für einen Anschlagpuffer. Die napfförmige Aufnahme ist dabei in axialer Richtung zumindest teilweise in das Gehäuseteil hineingesteckt und radial geführt an dem Gehäuseteil gehalten.
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Nachteilig ist der Bedarf an Bauraum im Kraftfahrzeug, der mit bekannten Federbeinlagern einhergeht. Insbesondere im Frontbereich des Kraftfahrzeugs, wo beispielsweise Feder-Dämpferbeine herkömmlicher Feder-Dämpferbein-Vorderachsen bei einer selbsttragenden Karosserie in Federbeindomen montiert sind, die aufgrund der Bauform herkömmlicher Feder-Dämpferbein-Vorderachsen eine relativ große Höhe im Fahrzeug aufweisen müssen, können Probleme hinsichtlich des Raumbedarfs und des Packaging entstehen.
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Aus der
DE 10 2006 013 049 B3 geht eine Lageranordnung für das obere Ende eines Kolben-Zylinder-Aggregats hervor. Dabei weist eine Kolbenstangen beziehungsweise ein gegebenenfalls zwischen ihr und einem Innenteil eines zur Lagerung der Kolbenstange dienenden elastomeren Lagers angeordnetes Distanzelement zumindest in einem von dem Innenteil umgebenen Bereich einen Außendurchmesser auf, welcher größer ist, als der geringste Durchmesser einer in dem Innenteil vorgesehenen Durchtrittsöffnung für die Kolbenstange. Gleichzeitig besteht das Innenteil des elastomeren Lagers bezüglich seiner radialen Erstreckung aus mindestens zwei Segmenten. Diese Segmente sind bei der Montage des Lagers zum Einfügen des gegenüber der Durchtrittsöffnung im Durchmesser erweiterten Bereichs der Kolbenstange oder des Distanzelements auseinander bewegbar.
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Die
DE 103 32 801 A1 offenbart ein Dämpferlager für ein Federbein eines Kraftfahrzeugs mit einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse, das an einer dem Federbein im eingebauten Zustand zugewandten Stirnseite eine Aufnahmeöffnung und an der gegenüberliegenden Stirnseite einen Deckel aufweist. In dem Gehäuse ist ein Gummielement mit einer Lagerbuchse zur Lagerung des Federbeins angeordnet. Der Deckel ist einstückig mit dem Gehäuse zu verbunden und die Aufnahmeöffnung ist mit einer Arretierplatte verschließbar gestaltet. Dabei ist die Arretierplatte in einen unteren Teil der Aufnahmeöffnung einführbar und durch radiale Verdrehung der Arretierplatte in einer Verschlussvorrichtung formschlüssig arretierbar.
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Die
EP 1 316 446 A1 zeigt eine Aufhängungsstützvorrichtung. Diese umfasst einen inneren Zylinder, in dem eine Kolbenstange eines Puffers eingesetzt und befestigt ist, einen äußeren Zylinder, der an der einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist, und einen zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder angeordneten Gummi-Elastomer, um durch axiale Kompression erzeugte Eingangs-Vibrationen zu dämpfen, wobei der äußere Zylinder in einem Stück aus Aluminium geformt ist.
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Aus der
DE 10 2007 024 582 A1 geht ein Federbeinlager zur drehbaren Abstützung eines Federbeins, insbesondere an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, hervor. Zur Drehlagerung ist ein Schrägrollenlager mit einer zentralen Drehachse vorgesehen, welches eine bestimmte Anzahl von jeweils zur Radialrichtung angestellten Rollen umfasst. Dabei sind zusätzlich die Rollen des Schrägrollenlagers jeweils zur Umfangsrichtung angestellt.
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Die
US 5 172 999 A offenbart ein Halteelement zur Befestigung eines Endes eines flexiblen Schlauchs mit einem Element. Das Halteelement umfasst einen feststehenden Ring auf der Seite des Elements, einen Distanzring, der an dem feststehenden Ring montiert und mit einem Befestigungsring versehen ist, um den Distanzring zur Befestigung des Endteils des flexiblen Schlauchs zu befestigen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Federbeinlager sowie ein Kraftfahrzeug mit diesem Federbeinlager bereitzustellen.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Federbeinlager nach Anspruch 1 sowie einem Federbein nach Anspruch 8 und einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Federbeinlager weist ein Deckelelement zur Verbindung des Federbeinlagers mit einer Kraftfahrzeugstruktur, eine Federauflage zur Auflage einer Spiralfeder und ein Wälzlager auf. Eine Kolbenstange eines Stoßdämpfers ist dabei kraftübertragbar in Druckrichtung und Zugrichtung unterhalb des Deckelelements mit dem Federbeinlager verbindbar. Das Deckelelement ist mittels Clipelementen mit der Kraftfahrzeugstruktur verbindbar.
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Vorteilhaft ist damit ein Federbeinlager bereitgestellt, welches sich durch seine besonders flache Bauform auszeichnet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Federbeinlagern wird die Kolbenstange in verbautem Zustand nicht durch das Deckelelement hindurch angeordnet, sondern die Kolbenstange kann unterhalb des Deckelelements fixiert werden.
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Die Möglichkeit, das Deckelelement mittels Clipelementen mit der Kraftfahrzeugstruktur zu verbinden gewährt eine einfache und schnelle Befestigung des Federbeinlagers beziehungsweise des gesamten Federbeins im Kraftfahrzeug.
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Das erfindungsgemäße Federbeinlager weist eine Kammer auf, in der eine Querplatte angeordnet ist. Die Querplatte ist von einer Buchse umgeben. Dabei ist zumindest die Querplatte kraftübertragbar mit der Kolbenstange verbindbar.
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Damit ist in einfacher und kostengünstiger Weise eine formschlüssige Verbindung in Zug- und Druckrichtung des Stoßdämpfers realisiert, die für relativ große Kräfte ausgelegt werden kann.
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Weiterhin ist die Kammer einstückig mit dem Deckelelement ausgebildet.
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Das Federbeinlager weist somit möglichst wenig Einzelteile auf, was sowohl der Fertigung und Logistik als auch der Lebensdauer des Federbeinlagers zugute kommt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federbeinlagers ist vorgesehen, dass die Buchse im Wesentlichen aus Kunststoff besteht, insbesondere aus elastomerem Kunststoff.
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Damit ist gleichzeitig eine bessere akustische Trennung des Fahrwerks von der Karosserie des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Mögliche Geräusche verursachende Schwingungen der Kolbenstange werden von der Buchse absorbiert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federbeinlagers ist unterhalb der Kammer ein Anschlagpuffer angeordnet.
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Dieser nimmt Anschläge eines Zylinders des Stoßdämpfers auf. Durch eine Verformung des Anschlagpuffers bei einem Anschlag werden die Anschläge abgedämpft und das Material wird geschont. Zudem werden damit Poltergeräusche vermieden. Mit der Anordnung des Anschlagpuffers direkt unterhalb der Kammer wird die steife Struktur der Kammer gleichzeitig für die Funktion des Anschlagpuffers ausgenutzt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federbeinlagers ist das Deckelelement im Bereich der Kammer geschlossen. Das Deckelelement weist im Bereich der Kammer keine Öffnung auf.
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Das Deckelelement benötigt im Vergleich zu Ausgestaltungen gemäß dem Stand der Technik keine Montageöffnung. Die geschlossene Struktur verleiht dem Deckelelement mehr Steifigkeit. Das Deckelelement kann aufgrund seiner geschlossenen Form schlanker dimensioniert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federbeinlagers ist vorgesehen, dass das Wälzlager in gleicher Breite angeordnet ist, wie die Federauflage. Das heißt, das Wälzlager und die Federauflage sind konzentrisch angeordnet und weisen gleiche Durchmesser auf.
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Damit ist eine günstige Krafteinleitung der von der Spiralfeder auf das Federbeinlager wirkenden Kräfte ermöglicht. Das Federbeinlager erreicht damit eine hohe Stabilität.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federbeinlagers weist das Wälzlager Wälzkörper auf, die als Walzen ausgeformt sind.
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Damit ist gegenüber kugelförmigen Wälzkörpern eine geringere Bauhöhe des Wälzlagers und damit auch des Federbeinlagers erzielt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federbeinlagers ist das Deckelelement an einer Oberseite plan ausgeführt.
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Das vereinfacht und verbilligt die Herstellung des Federbeinlagers. Mit der planen Fläche kann das Federbeinlager beziehungsweise das gesamte Federbein in einfacher Weise an die Kraftfahrzeugstruktur montiert werden.
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Das erfindungsgemäße Federbeinlager ist in allen Ausgestaltungen bevorzugt in ein Federbein mit einem eine Kolbenstange aufweisenden Stoßdämpfer und einer um den Stoßdämpfer herum angeordneten Spiralfeder integriert. Dabei ist die Kolbenstange kraftübertragbar in Druckrichtung und Zugrichtung des Stoßdämpfers mit dem Federbeinlager verbunden.
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Die genannten Vorteile des Federbeinlagers kommen so dem Federbein als Baugruppe zugute. Die Integration des Federbeinlagers in das Federbein ermöglicht eine schnelle und einfache Montage im Kraftfahrzeug.
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Das erfindungsgemäße Federbein ist in allen Ausgestaltungen bevorzugt in einem Kraftfahrzeug integriert, insbesondere an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs. Dabei ist das Deckelelement des Federbeinlagers an eine Kraftfahrzeugstruktur mittels Clipelementen befestigt. Insbesondere können die Clipelemente Bestandteil des Federbeins als Baugruppe sein und bereits in Durchgangslöchern des Deckelelements angeordnet sein. Zum Einbau des Federbeins werden dann keine zusätzlichen Verbindungselemente benötigt.
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Der kleinere Bauraum des erfindungsgemäßen Federbeins bietet bei der Gestaltung des Kraftfahrzeugs mehr Freiheiten. Vorteilhaft kann das Kraftfahrzeug somit unter Einhaltung des Fußgängerschutzes eine flachere Motorhaube aufweisen als Kraftfahrzeuge mit herkömmlichen Federbeinen. Neben einem strömungsgünstigeren Design und damit einhergehender Energiesparmöglichkeiten kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug auch eine gefälligere Optik aufweisen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Federbeinlager in eingebautem Zustand.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Federbeinlager 10 skizzenhaft dargestellt. Das Federbeinlager 10 ist oben an einem Stoßdämpfer zwischen einer um den Stoßdämpfer herum angeordneten Spiralfeder 11 und einer Kraftfahrzeugstruktur 18 angeordnet. Der Stoßdämpfer und die Spiralfeder 11 sind bevorzugt in der McPherson-Bauweise angeordnet. Vom Stoßdämpfer ist lediglich eine Kolbenstange 15 gezeigt, welche das obere Ende des Stoßdämpfers darstellt. Die Kraftfahrzeugstruktur 18 ist insbesondere ein Federbeindom des Kraftfahrzeugs.
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Das Federbeinlager 10 umfaßt ein Deckelelement 14, welches eine obere Begrenzung des Federbeinlagers 10 bildet. Das Deckelelement 14 mit einer zur Kraftfahrzeugstruktur 18 weisenden Oberseite und einer zum Federbein weisenden Unterseite ist auf der Oberseite im Wesentlichen flach ausgebildet, insbesondere ist die Oberseite eine plane Fläche. Das Deckelelement 14 kann mittels Clipelementen 19 mit der Kraftfahrzeugstruktur 18 verbunden sein. Dazu weist das Deckelelement 14 Durchgangslöcher auf. Die Durchgangslöcher sind insbesondere auf einer Kreisbahn angeordnet. Die Größe und Anordnung der Durchgangslöcher ist dabei korrespondierend zu Durchgangslöchern in der Kraftfahrzeugstruktur 18 ausgebildet.
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Erfindungsgemäß sind Clipelemente 19 einteilige Verbindungselemente zum Fügen zweier Bauteile durch aneinander positionierte Durchgangslöcher der Bauteile hindurch. Das Fügen wird zumindest dadurch erreicht, dass die Clipelemente 19 nach dem Fügen einen Formschluss mit den Bauteilen herstellen. Die Clipelemente 19 können erfindungsgemäß Klipse im Sinne von Federelementen oder Nieten sein. Das Clipelement 19 ist insbesondere ein Klips aus Kunststoff, der sich beim Einfügen in das Durchgangsloch elastisch verformt und seinen Umfang an einem Kopfende verringert. Nach dem Durchdringen des Durchgangslochs federt der Klips in seine ursprüngliche Gestalt zurück und vergrößert seinen Umfang am Kopfende über das Maß des Durchgangslochs hinaus. Auch ein Fußende des Klipses weist ein Maß auf, welches das Maß des Durchgangslochs übertrifft. In dieser Weise ist es in 1 gezeigt.
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Unterhalb des Deckelelements 14 weist das Federbeinlager 10 ein Wälzlager 12 auf. Das Wälzlager 12 ist insbesondere konzentrisch zur Kreisbahn angeordnet, auf der die Durchgangslöcher des Deckelelements 14 liegen. Das Wälzlager 12 umfasst einen oberen Lagerring 24, einen unteren Lagerring 26 und zwischen den Lagerringen 24, 26 angeordnete Wälzkörper 25. Die Wälzkörper 25 können insbesondere als Walzen ausgestaltet sein. Die Walzenform ermöglicht gegenüber einer Kugelform eine flachere Dimensionierung. Das Wälzlager 12 und damit das Federbeinlager 10 können somit flacher ausgeführt werden.
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Unterhalb des Wälzlagers 12 ist eine Federauflage 13 angeordnet. Diese ist für die Spiralfeder 11 im Kraftfahrzeug eine obere Federauflage 13. Die Kreisbahn, auf der die Durchgangsöffnungen des Deckelelements 14 angeordnet sind, weist insbesondere einen größeren Durchmesser als die Federauflage 13 auf. Nach unten wird die Spiralfeder 11 in herkömmlicher Weise durch eine nicht gezeigte untere Federauflage abgestützt.
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Das Wälzlager 12 und die Federauflage 13 können insbesondere genau untereinander angeordnet sein, also zentrisch zu einer Stoßdämpferlängsachse 22 und die gleichen Durchmesser aufweisend. Dies bewirkt eine günstige Krafteinleitung der Federkräfte in das Wälzlager 12.
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Koaxial zum Wälzlager 12 und zur Federauflage 13, auf der Stoßdämpferlängsachse 22, ist eine Kammer 20 angeordnet. Die Kammer 20 ist unterhalb des Deckelelements 14 positioniert. Die Kammer 20 kann insbesondere einteilig mit dem Deckelelement 14 ausgebildet sein.
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Die Kammer 20 beherbergt eine Buchse 16 und eine in der Buchse 16 angeordnete Querplatte 21. Die Kammer 20 mit der Buchse 16 und der Querplatte 21 dienen als Widerlager für die Kolbenstange 15. Damit ist die Kolbenstange 15 in Druckrichtung 27 und in Zugrichtung 28 des Stoßdämpfers kraftübertragbar mit dem Federbeinlager 10 verbunden und seitlich fixiert.
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Die Kolbenstange 15 ist durch eine untere Öffnung 23 der Kammer 20 in die Kammer 20 hineingeführt. Ein oberes Ende der Kolbenstange ist mit der Querplatte 21 fest verbunden. Die Verbindung kann erfindungsgemäß kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig ausgeführt sein. So kann die Kolbenstange 15 mit der Querplatte 21 beispielsweise verschraubt, verklemmt, verklebt, verschweißt oder mittels Schrumpfen aneinander gefügt sein.
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Die Querplatte 21 ist in die Buchse 16 eingepaßt. Die Buchse 16 füllt die Kammer 20 um die Kolbenstange 15 und die Querplatte 21 herum aus. Die Anordnung läßt eine Verschiebung der Querplatte 21 in der Kammer nur durch eine Verformung der Buchse 16 zu. Die Querplatte 21 und die Buchse 16 sind ortsfest zueinander und zur Kammer 20 angeordnet. Die Buchse 16 ist durch eine untere Kammerwand in Zugrichtung 28 formschlüssig in der Kammer fixiert.
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Durch die Fixierung der Kolbenstange 15 in der Kammer 20 unterhalb des Deckelelements 14 wird eine sonst übliche Durchführung der Kolbenstange 15 durch das Deckelelement 14 vermieden. Das Deckelelement 14 ist daher an seiner Oberseite im Bereich der Kammer 20 geschlossen ausgeführt, was Vorteile hinsichtlich der Steifigkeit des Deckelelements 14 bietet.
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Die Buchse 16 kann erfindungsgemäß aus Kunststoff bestehen, insbesondere aus einem Elastomer. Das wirkt sich dämpfend auf die erfindungsgemäße Anordnung aus. Zudem ist die Kolbenstange 15 damit vom Federbeinlager 10 akustisch entkoppelt.
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Unterhalb der Kammer 20, insbesondere direkt an der Kammer 20 ist ein Anschlagpuffer 17 angeordnet. Dieser dient als sogenannter Bump-Stop einer Aufnahme und eines Dämpfens eines Anschlags eines Zylinders des Stoßdämpfers, wenn das Federbein auf minimale Länge zusammengeschoben wird. Der Anschlagpuffer 17 ist insbesondere aus einem Elastomer gefertigt. Die Kammer 20 dient dabei mit ihrer steifen Struktur als Lager für den Anschlagpuffer 17.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Federbeinlager
- 11
- Spiralfeder
- 12
- Wälzlager
- 13
- Federauflage
- 14
- Deckelelement
- 15
- Kolbenstange
- 16
- Buchse
- 17
- Anschlagpuffer
- 18
- Kraftfahrzeugstruktur
- 19
- Clipelement
- 20
- Kammer
- 21
- Querplatte
- 22
- Stoßdämpferlängsachse
- 23
- Öffnung
- 24
- Oberer Lagerring
- 25
- Wälzkörper
- 26
- Unterer Lagerring
- 27
- Druckrichtung
- 28
- Zugrichtung
