DE102015209335B4

DE102015209335B4 - Federbeinstützlageranordnung sowie Federbein einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102015209335B4
Application number: DE102015209335.2A
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: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: DE102015209335A1

Abstract

Federbeinstützlageranordnung (6) eines Kraftfahrzeuges mit einem Führungsring (8) für eine Tragfeder (5), die stirnseitig an einer Unterseite (7) des Führungsrings (8) zur Anlage kommt, und einem den Führungsring (8) an einer Oberseite (9) abdeckenden Kappenring (10) zur Befestigung eines Federbeins an einer Karosserie (2) des Kraftfahrzeuges, wobei zwischen Radialschenkeln (11a, 11b) des Führungsrings (8) und des Kappenrings (10) mindestens ein Axiallagerelement (12) angeordnet ist, und zumindest zwischen Axialschenkeln (13a, 13b) des Führungsrings (8) und des Kappenrings (10) eine Fettfüllung eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettfüllung in mehreren innenseitig des Axialschenkels (13b) des Kappenrings (10) in Axialrichtung verlaufenden Fettnuten (14) bevorratet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federbeinstützlageranordnung eines Kraftfahrzeuge mit einem Führungsring für ein Federelement, das stirnseitig an einer Unterseite des Führungsrings zur Anlage kommt, und einem den Führungsring an einer Oberseite abdeckenden Kappenring zur Befestigung des Federbeins an einer Karosserie des Kraftfahrzeuges, wobei zwischen Radialschenkeln des Führungsrings und des Kappenrings mindestens ein Axiallagerelement angeordnet ist, und zumindest zwischen Axialschenkeln des Führungsrings und des Kappenrings eine Fettfüllung eingebracht ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Federbein einer Radaufhängung bei einem Kraftfahrzeug mit einer Federbeinstützlageranordnung.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Insbesondere Personenkraftwagen sind im Bereich der Radaufhängung mit Federbeinen ausgestattet, welche mit dem einem Ende im Bereich des Fahrzeugrades und mit dem anderen Ende im Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeuges befestigt sind, um eine möglichst komfortable Federung des Kraftfahrzeuges relativ zur Fahrbahn während der Fahrt zu gewährleisten.
Mit dem im Federbein der Radaufhängung integrierten karosserieseitigen Federbeinstützlager werden neben der Dämpferkraft auch die Tragfederkräfte meist über eine Elastomerfeder in die Karosserie eingeleitet. Das Federbeinstützlager ermöglicht die bei einem Lenkausschlag entstehende Drehbewegung der Tragfeder.
Eine aus der DE 10 2013 218 498 A1 bekannte Federbeinstützlageranordnung der hier interessierenden Art besteht im Wesentlichen aus einem Führungsring für das Federelement, das stirnseitig an einer Unterseite des Führungsrings zur Anlage kommt. Der Führungsring bildet daneben auch einen Teil eines Axiallagers, an dem auf der gegenüberliegenden Lagerseite auch ein hiermit zusammenwirkender Kappenring beteiligt ist, der daneben auch der Befestigung des Federbeins an der Karosserie des Fahrzeuges dient. Zwischen dem Führungsring und dem Kappenring ist mindestens ein Axiallagerelement angeordnet, welches die Lagerfunktion durchführt. Das Axiallagerelement ist dabei als eine Gleitscheibe ausgebildet.
Die DE 10 2010 011 816 A1 offenbart eine gattungsgemäße Federbeinstützlageranordnung, bei welcher zwischen einem Kappen- und Führungsring mit jeweils einem Axialschenkel sowie Radialschenkel ein Axiallagerelement angeordnet ist. Das Axiallagerelement ist im Querschnitt gesehen hier ebenfalls zweischenklig ausgebildet, so dass bei dieser Gleitlagerung hier auch eine Radiallagerfunktion mit übernommen wird. Um das Axiallagerelement herum befinden sich Ringspalte und Ringnuten, welche mit Schmierfett befüllt sind. Eine außenradiale Labyrinthdichtung verhindert einerseits das Austreten von Schmierfett aus dem Bereich der Gleitlagerung nach außen und verhindert andererseits ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Innere des Lagerbereichs.
Der begrenzte gleitlagerinterne Bevorratungsraum für eine Schmierfettfüllung kann zu unerwünscht geringen Standzeiten der Federbeinstützlagerung führen. Dies wirkt sich insbesondere auf Federbeinstützlageranordnungen des vorstehend erstgenannten Standes der Technik aus, da hierbei auf eine zusätzliche Radiallagerung zur Aufnahme der auftretenden Radialkräfte verzichtet wird.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Federbeinstützlageranordnung mit geringem fertigungstechnischem Aufwand hinsichtlich der erreichbaren Standzeit zu verbessern.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Federbeinstützlageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein auf die Baueinheit eines Federbeins gerichteter Gegenstand findet sich in Anspruch 10.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Fettfüllung der speziellen Federbeinstützlageranordnung in mehreren innenseitig des Axialschenkels des Kappenrings in axialer Richtung verlaufende Fettnuten bevorratet ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass sich derartige Fettnuten innenseitig des Axialschenkels des Kappenrings werkzeugbedingt sehr präzise - beispielsweise durch Prägen - einbringen lassen. Es kann in diesem speziellen Bereich - anders als seitens des Führungsrings - auch nicht zu einer Überrollung mit dem Radius des Bauteilschenkels kommen, was eine Verschleißursache bei einer Relativbewegung der beiden Lagerhälften darstellen würde. Somit zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung sowohl in fertigungstechnischer Hinsicht als auch im Hinblick auf eine Verschleißminimierung während des Betriebs als vorteilhaft aus.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Fettnuten parallel und in äquidistanten Abständen zueinander im Axialschenkel des Kappenrings eingebracht sind. Hierdurch wird sowohl eine gleichmäßige um den Umfang der Federbeinstützlageranordnung herum verteilte Schmierfettbevorratung, als auch eine Maximierung der in dem speziellen Bereich unterbringbaren Schmierfettmenge erzielt.
Vorzugsweise verlaufen die Fettnuten vom distalen Ende des Axialschenkels des Kappenrings aus in Richtung Radialschenkel. Dies bedeutet, dass die Fettnuten derart ausgeführt werden können, dass diese nicht im Eckbereich zwischen Axial- und Radialschenkel enden, sondern möglichst kurz davor. Hierdurch wird der Eckbereich vor schädigenden Kerbeinwirkungen bewahrt, welche die Dauerfestigkeit des Kappenrings beeinträchtigen könnten. Daher sollten die Fettnuten vorzugsweise nur über eine Teillänge des Axialschenkels hinweg verlaufen.
Hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsform wird ferner vorgeschlagen, dass der den Fettnuten im Axialschenkel des Kappenrings gegenüberliegende Bereich des Axialschenkels des Führungsrings als eine glatte Oberfläche ausgebildet ist. Denn Versuche haben ergeben, dass die zusätzliche Einbringung von Fettnuten auch seitens des Axialschenkels des Führungsrings aus dem vorstehend genannten Grund zu einem nachteilhaften Verschleiß führt und andererseits die mit den Fettnuten im Axialschenkel des Kappenrings erzielte Schmierfettbevorratung für eine Dauerschmierung der Federbeinstützlageranordnung ausreichend ist.
Das mit der Federbeinstützlageranordnung zusammenwirkende Federelement kann als eine Elastomer- und/oder Stahltragfeder ausgebildet sein. Demnach ist es möglich, dass die Stahltragfeder eines Federbeins direkt an der Unterseite des Führungsrings zur Anlage kommt, oder dass dazwischen auch ein Elastomerring oder dergleichen angeordnet sein kann. Dies kann je nach Federabstimmung oder Anwendungsfall variieren.
Zwar bezieht sich die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung auf eine - an sich bekannte - Gleitscheibe als Axiallagerelement; es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch auch denkbar, anstelle einer solchen Gleitscheibe auch Wälzlagerelemente zu verwenden. Somit kann die Federbeinstützlageranordnung mit Wälzlagerelementen gemeinsam mit dem Führungsring und dem Kappenring auch eine Art Wälzlager bilden. Auch die Wahl der Lagerart hängt ab von den äußeren Lastparametern sowie dem spezifischen Anwendungsfall für das Federbein.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Kappenring an der den Fettnuten gegenüberliegenden Seite des Axialschenkels mehrere in Axialrichtung verlaufende und sich nach radial innen erstreckende angeformte Einpressrippen aufweist. Über diese Einpressrippen erfolgt die koaxiale Befestigung der Federbeinstützlageranordnung an einer Karosserie des Kraftfahrzeuges oder einem sogenannten Top-Mount. Ein Top-Mount bildet die Schnittstelle zwischen dem Federbein und der Karosserie des Kraftfahrzeuges. Über die Einpressrippen kommt eine zapfenförmige Anformung seitens der Karosserie in den Kappenring zum Eingriff und die Einpressrippen gewährleisten dabei einen Fertigungstoleranzausgleich der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile sowie eine höhere Überdeckung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind über den Innenumfang des Kappenrings vier bis acht Einpressrippen in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet, so dass stets Material des Kappenrings in radialer Kraftflussrichtung vorhanden ist. Sowohl Kappenring als auch Führungsring können als Kunststoffbauteile - beispielsweise durch Spritzgießen - gefertigt werden.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht auf ein in einem Fahrzeug montiertes Federbein mit Federbeinstützlageranordnung,
2 einen Detailteilquerschnitt einer ersten Ausführungsform der Federbeinstützlageranordnung als Gleitlager,
3 einen Detailteilquerschnitt einer zweiten Ausführungsform der Federbeinstützlageranordnung als Wälzlager.

Gemäß 1 ist im Bereich der Radaufhängung eines - nicht weiter dargestellten - Kraftfahrzeuges zwischen einem Rad 1 und einer Karosserie 2 (schematisch) ein Federbein 3 angeordnet. Das Federbein 3 weist einen Dämpfer 4 sowie eine Tragfeder 5 auf. Seitens der Karosserie 2 stützt sich die Tragfeder 5 axial an einer Federbeinstützlageranordnung ab.
Gemäß 2 kommt die Tragfeder 5 dabei an einer Unterseite 7 der Federbeinstützlageranordnung 6 zur Anlage, welche im Wesentlichen aus einem Führungsring 8 und einem den Führungsring 8 an einer Oberseite 9 abdeckenden Kappenring 10 zur Bildung zweier zueinander korrespondierender Lagerhälften besteht. Der Kappenring 10 dient zudem der Befestigung des - hier nicht weiter dargestellten - Federbeins an der Karosserie des Fahrzeuges. Zwischen den Radialschenkeln 11a und 11b des Führungsrings 8 beziehungsweise des Kappenrings 10 ist ein Axiallagerelement 12 angeordnet, das bei diesem Ausführungsbeispiel als Gleitscheibe zur Ausbildung eines Gleitlagers ausgeführt ist.
Zwischen den miteinander korrespondierenden Axialschenkeln 13a und 13b des Führungsrings 8 beziehungsweise des Kappenrings 10 ist eine Fettfüllung eingebracht, ohne dass hier ein separates Lagerelement vorhanden ist. Die Radialkräfte zwischen Führungsring 8 und Kappenring 10 werden durch die zwischen beiden Bauteilen vorhandene Spielpassung abgefangen. Die Fettfüllung ist in mehreren innenseitig des Axialschenkels 13b des Kappenrings 10 innerhalb von in Axialrichtung verlaufenden Fettnuten 14 bevorratet. Die mehreren Fettnuten 14 (exemplarisch) sind parallel und in äquidistanten Abständen zueinander an dieser speziellen Stelle des Axialschenkels 13b des Kappenrings 10 eingebracht und verlaufen vom distalen Ende des Axialschenkels 13b des Kappenrings 10 aus in Richtung Radialschenkel 11 b. Der den Fettnuten 14 im Axialschenkel 13b des Kappenrings 10 gegenüberliegende Bereich des Axialschenkels 13a des Führungsrings 8 weist eine glatte Oberfläche auf, welche also nicht strukturiert ausgebildet ist.
Die 3 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Federbeinstützlageranordnung 6', bei welchem mehrere Axiallagerelemente 12a und 12b doppelreihig zur Bildung eines Wälzlagers zwischen Führungsring 8' und Kappenring 10' vorgesehen sind.
Wie auch bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel weist dieses Ausführungsbeispiel an der den Fettnuten 14 gegenüberliegenden Seite des Axialschenkels 13b mehrere in Axialrichtung verlaufend angeformte Einpressrippen 15 zur toleranzausgeglichenen Anpassung an karosserieseitige Befestigungsmittel auf.
Die Federbeinstützlageranordnung 6' weist - wie auch das vorstehende Ausführungsbeispiel - im außenradialen Randbereich eine Labyrinthdichtung 16 auf, die hier zwischen dem Führungsring 8' und dem Kappenring 10' gebildet ist und sowohl ein ungewolltes Heraustreten der Fettfüllung aus der Lageranordnung als auch ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit aus der Umgebung in die Lageranordnung vermeidet.
Bezugszeichenliste

1: Rad
2: Karosserie
3: Federbein
4: Dämpfer
5: Tragfeder
6, 6': Federbeinstützlageranordnung
7: Unterseite
8, 8': Führungsring
9: Oberseite
10, 10': Kappenring
11: Radialschenkel
12, 12a, 12b: Axiallagerelement
13, 13a, 13b: Axialschenkel
14: Fettnut
15: Einpressrippe
16: Labyrinthdichtung

Claims

Federbeinstützlageranordnung (6) eines Kraftfahrzeuges mit einem Führungsring (8) für eine Tragfeder (5), die stirnseitig an einer Unterseite (7) des Führungsrings (8) zur Anlage kommt, und einem den Führungsring (8) an einer Oberseite (9) abdeckenden Kappenring (10) zur Befestigung eines Federbeins an einer Karosserie (2) des Kraftfahrzeuges, wobei zwischen Radialschenkeln (11a, 11b) des Führungsrings (8) und des Kappenrings (10) mindestens ein Axiallagerelement (12) angeordnet ist, und zumindest zwischen Axialschenkeln (13a, 13b) des Führungsrings (8) und des Kappenrings (10) eine Fettfüllung eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettfüllung in mehreren innenseitig des Axialschenkels (13b) des Kappenrings (10) in Axialrichtung verlaufenden Fettnuten (14) bevorratet ist.
Federbeinstützlageranordnung (6) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettnuten (14) parallel und in äquidistanten Abständen zueinander im Axialschenkel (13b) des Kappenrings (10) eingebracht sind.
Federbeinstützlageranordnung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettnuten (14) vom distalen Ende des Axialschenkels (13b) des Kappenrings (10) aus in Richtung Radialschenkel (11b) verlaufen.
Federbeinstützlageranordnung (6) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fettnuten (14) nur über eine Teillänge des Axialschenkels (13b) verlaufen.
Federbeinstützlageranordnung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Fettnuten (14) im Axialschenkel (13b) des Kappenrings (10) gegenüberliegende Bereich des Axialschenkels (13a) des Führungsrings (8) als eine glatte Oberfläche ausgebildet ist.
Federbeinstützlageranordnung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragfeder (5) als eine Elastomer- und/oder Stahltragfeder ausgebildet ist.
Federbeinstützlageranordnung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Axiallagerelement (12) als eine Gleitscheibe ausgebildet ist, die gemeinsam mit dem Führungsring (8) und dem Kappenring (10) ein Gleitlager bildet.
Federbeinstützlageranordnung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Axiallagerelement (12a, 12b) mehrere Wälzlagerelemente umfasst, die gemeinsam mit dem Führungsring (8') und dem Kappenring (10') ein Wälzlager bilden.
Federbeinstützlageranordnung (6) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenring (10) an der den Fettnuten (14) gegenüberliegenden Seite des Axialschenkels (13b) mehrere in Axialrichtung verlaufend angeformte Einpressrippen (15) aufweist.
Federbein (3) einer Radaufhängung bei einem Kraftfahrzeug mit einer Federbeinstützlageranordnung (6) nach einem der vorstehenden Ansprüche.