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Die Erfindung betrifft ein Federbeinlager, umfassend eine Kappe und einen gegenüber der Kappe um eine Drehachse drehbar gelagerten Führungsring, wobei zwischen Radialschenkeln des Führungsrings und des Kappenrings mindestens ein Axiallagerelement angeordnet ist.
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Federbeinlager sind Teil der Radaufhängung bei Einzelradaufhängungen. Die Radaufhängung unterstützt eine angestrebte Fahrsicherheit und den Fahrkomfort, sowie ein leichtes und präzises Lenken der Räder. Die Radaufhängung soll Fahrbahngeräusche vom Aufbau fernhalten und möglichst leicht sein. Je nach Ausführung führt das Federbeinlager die Stoßdämpfer-Feder und bildet eine Stützfläche für den Stoßdämpfer-Endanschlag. Das Federbeinlager nimmt die über die Stoßdämpfer-Feder bzw. dem Stoßdämpfer übertragenen Radial- und Axialkräfte auf und sorgt dafür, dass sich die Stoßdämpfer-Feder beim Lenken und Einfedern reibungsarm und verspannungsfrei verdreht und so ohne Rückstellmoment arbeitet.
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Federbeinlager sind oftmals Teil der sogenannten McPherson-Federbeine. Das Federbein besteht im Wesentlichen aus Feder, Stoßdämpfer und Achsschenkel. Das Federbeinlager ist mit einer Kappe versehen, die an dem chassisseitigen Federbeindom befestigt ist, sowie mit einem Führungsring, an dem die Stoßdämpfer-Feder abgestützt ist und durch diesen geführt wird. Der Führungsring ist gegenüber der Kappe drehbar gelagert. Das Lager ermöglicht beim Lenken ein Drehen der Feder gegenüber der Karosserie, da sich bei Lenkbewegungen das gesamte Federbein dreht.
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Aus der
WO 2008 068 179 A2 ist ein Federbeinlager bekannt, das zwei axiale Lagerringe und zwei aus Kunststoff gestaltete Trägerteile aufweist. Das Federbeinlager ist mit wenigstens einer Dichtung versehen und mittels Schnappverbindung zu einer Baueinheit aus zumindest den Lagerringen, den Trägerteilen und der Dichtung gehalten. Ein oberer Lagerring ist mittels eines oberen Trägerteils karosserieseitig abgestützt und ein unterer Lagerring ist mittels eines unteren Trägerteils federseitig abgestützt. Es schließt sich wenigstens ein um die Längsachse umlaufendes sowie axial hervorstehendes Dichtelement der Dichtung quer zur Längsachse zumindest an den oberen Lagerring an und dichtet dabei zum unteren Trägerteil hin ab. Das Dichtelement ist separat zum oberen Trägerteil ausgebildet.
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Es ist die Aufgabe der folgenden Erfindung, ein Federbeinlager weiter zu entwickeln, um ein optimales Verhältnis zwischen Gewicht und Steifigkeit zu realisieren und eine einfache und kostengünstige Herstellung des Federbeinlagers, insbesondere des Führungsrings zu ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße Federbeinlager umfasst eine Kappe und einen gegenüber der Kappe um eine Drehachse drehbar gelagerten Führungsring, wobei zwischen Radialschenkeln des Führungsrings und des Kappenrings mindestens ein Axiallagerelement angeordnet ist, und wobei der Führungsring zumindest eine Bohrung aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Versteifungskörper aufzunehmen. Bevorzugt verläuft die jeweilige Bohrung in Bereiche, in denen die Hauptbelastungszonen des Führungsrings vorherrschen. Der in der jeweiligen Bohrung angeordnete Versteifungskörper erhöht die Versteifung punktuell und trägt zur Erhöhung der Lastfähigkeit des Federbeinlagers bei. Besonders vorteilhaft ist dabei das geringere Gewicht und die geringeren Material- und Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Führungsrings gegenüber einem aus einem Vollmetall hergestellten Führungsring. Ferner ist eine höhere zulässige Belastbarkeit gegenüber einem aus einem Vollkunststoff hergestellten Führungsring zu erreichen.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Bohrung am Innenumfang des Führungsrings angeordnet und verläuft axial. Mit anderen Worten ist die Bohrung parallel zur Drehachse des Federbeinlagers angeordnet. Alternativ kann die jeweilige Bohrung auch radial verlaufen, das heißt senkrecht zur Drehachse des Federbeinlagers. Es ist aber auch denkbar, die jeweilige Bohrung in einem beliebigen Winkel, der zwischen der radialen und axialen Richtung liegt, auszubilden. Maßgebend zur Wahl der Lage und Ausbildung der jeweiligen Bohrung ist die auftretende Belastung im Führungsring.
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Vorzugsweise ist die Bohrung eine Sacklochbohrung, wobei der Versteifungskörper am Grund der Bohrung zur Anlage kommt. Da der Versteifungskörper zur Erhöhung der Steifigkeit des Führungsrings dient, ist dieser vorzugsweise am Grund der Bohrung zu fixieren. Der Außendurchmesser des Versteifungskörpers entspricht dabei zumindest dem Durchmesser der Bohrung.
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Der Einbau des Versteifungskörpers in die Bohrung des Führungsrings erfolgt in einem der Herstellung des Führungsrings nachgelagerten Schritt. Je nach Ausbildung des Versteifungskörpers kann es während des Einschiebens in die Bohrung zu einem Überdruck in dem Raum zwischen der Stirnseite des Versteifungskörpers und dem Grund der als Sacklochbohrung ausgebildeten Bohrung kommen. Deshalb ist es vorteilhaft zumindest eine Entlüftungsbohrung am Grund der Sacklochbohrung vorzusehen, um während des Einschiebens des Versteifungskörpers in die Bohrung für einen Druckausgleich zu sorgen.
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Es sind bevorzugt mehrere Bohrungen über den Umfang verteilt am Führungsring angeordnet. Die Anzahl, Lage und Ausrichtung der jeweiligen Bohrung ist dabei abhängig von dem jeweiligen Einsatzgebiet des Federbeinlagers. Es ist zusätzlich denkbar Bohrungen mit unterschiedlicher Lage und Ausrichtung auszubilden, um eine optimale Versteifung des Federbeinlagers zu gewährleisten. Gleich orientierte und ausgebildete Bohrungen sind dabei gleichmäßig über den Umfang verteilt und mit abweichend dazu orientierten und ausgebildeten Bohrungen abwechselnd angeordnet.
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Es ist für den Fertigungsprozess des erfindungsgemäßen Federbeinlagers eine zusätzliche Kosteneinsparung möglich, indem eine sogenannte Gleichteileverwendung eingesetzt wird. Mit anderen Worten werden gleiche Federbeinlager in verschiedenen Baureihen mit unterschiedlicher Belastung bis zu einem gewissen Anteil mittels Versteifungskörpern versteift. Der Führungsring wird nach einem Baukastenprinzip auf Komponentenebene immer mit den gleichen Versteifungskörpern bestückt. Dies beschleunigt den Einbauvorgang des Federbeinlagers und reduziert dadurch zusätzlich die Kosten. Weitere Versteifungen können durch zusätzliches Bestücken von Bohrungen mit Versteifungskörpern individuell und in Abhängigkeit der Belastung durchgeführt werden.
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Des Weiteren bevorzugt ist der Führungsring spritzgusstechnisch aus einem Kunststoff ausgebildet, wobei der im Führungsring angeordnete Versteifungskörper aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist. Die Bohrungen im Führungsring können dabei über das Spritzgusswerkzeug hergestellt werden, wobei zusätzliche Herstellungsschritte eingespart werden. Für die Versteifungskörper ist es denkbar Zylinderstifte oder nadelförmige Wälzkörper zu verwenden. Derartige Versteifungskörper sind in der Regel Normteile und stellen deshalb keine zusätzlichen Anforderungen an die Genauigkeiten der jeweiligen Bohrung.
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Alternativ kann auf das Herstellen von Entlüftungsbohrungen im Grund der als Sacklochbohrung ausgebildeten Bohrung verzichtet werden, indem der Versteifungskörper als Spannstift mit einer mittigen axialen Bohrung ausgebildet wird. Um die Pressung im Bohrloch zu minimieren, ist die Stiftlänge maximal zu wählen. Vorzugsweise ist es auch denkbar den Versteifungskörper länger als die Bohrlochtiefe zu wählen. Dies hat den Vorteil, dass während des Einbaus des Versteifungskörpers in die Bohrung des Führungsrings eine gleichzeitige visuelle Kontrolle vorgenommen werden kann, ob die erforderlichen Bohrungen mit einem Versteifungskörper bestückt wurden.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Federbeinlagers nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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Das teilweise dargestellte Federbeinlager 1 umfasst eine Kappe 2 und einen gegenüber der Kappe 2 um eine Drehachse A drehbar gelagerten Führungsring 3. Der Führungsring 3 ist spritzgusstechnisch aus einem Kunststoff ausgebildet. Zwischen Radialschenkeln 4a, 4b des Führungsrings 3 und des Kappenrings 2 ist ein Axiallagerelement 5 angeordnet.
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Der Führungsring 3 weist eine Bohrung 6 auf, in der ein Versteifungskörper 7 aufgenommen ist. Die Bohrung 6 ist als Sacklochbohrung und bezogen auf die Drehachse A geneigt ausgebildet. Die Bohrung 6 ist ferner am Innenumfang des Führungsrings 3 angeordnet. Der Versteifungskörper 7 ist in die Bohrung 6 eingeführt und kommt am Grund der Bohrung 6 zur Anlage. Die Verspannung des Versteigungskörpers 7 in der Bohrung 6 führt zu einer punktuellen Versteifung des umliegenden Bereichs. Die Bohrung 6 ist in einen Bereich der Hauptbelastung des Führungsrings 3 ausgebildet. Der im Führungsring 3 angeordnete Versteifungskörper 7 ist ein aus einem metallischen Werkstoff ausgebildeter Zylinderstift.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federbeinlager
- 2
- Kappe
- 3
- Führungsring
- 4a, 4b
- Radialschenkel
- 5
- Axiallagerelement
- 6
- Bohrung
- 7
- Versteifungskörper
- A
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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