DE102017121264A1 - Federbeinlager mit einem abgedichteten Gehäuse - Google Patents

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DE102017121264A1
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Emily Bygrave
Kunal Vidyasagar
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Ein Federbeinlager weist einen oberen Träger mit einem ersten äußeren Bord als auch einem ersten inneren Bord auf, wobei der erste innere Bord ein erstes Umfangsverbindungsglied aufweist und ein unterer Träger einen zweiten äußeren Bord und einen zweiten inneren Bord aufweist, wobei der zweite innere Bord ein zweites Umfangsverbindungsglied aufweist. Der erste innere Bord wird am zweiten inneren Bord durch eine überlappende Verbindung des ersten Umfangsverbindungsglieds mit dem zweiten Umfangsverbindungsglied gehalten. Das Federbeinlager weist weiterhin ein Lager auf, das zwischen dem oberen Träger und dem unteren Träger angeordnet ist, und auch einen zwischen dem ersten Umfangsverbindungsglied und dem zweiten Umfangsverbindungsglied angeordneten und mit diesen in Kontakt stehenden ersten Dichtring. Der Dichtring ist aus einem Werkstoff geformt, der weicher und elastischer ist als ein Werkstoff, aus dem das erste Umfangsverbindungsglied und das zweite Umfangsverbindungsglied geformt sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Federbeinlager insbesondere auf ein Federbeinlager mit einem abgedichteten Gehäuse.
  • Hintergrund
  • Aufhängungssysteme für Kraftfahrzeuge weisen Federbeinlager auf, die radiale und axiale Kräfte aufnehmen, um einen ruhigen Betrieb einer stoßaufnehmenden Feder zu ermöglichen. Typischerweise sind die Federbeinlager oben auf der Feder aufgesetzt und mit einer fahrzeugseitigen Montagevorrichtung verbunden, um den Federn das Tragen des Gewichts des Fahrzeugs zu ermöglichen. Einige Federbeinlager weisen ein zweiteiliges Gehäuse auf, in dem die Lagerteile eingeschlossen sind. Zum Beispiel offenbart U.S. Patent Nr. 8,506,171 ein Federbeinlager, das ein oberes Gehäuseteil und ein unteres Gehäuseteil aufweist, welche Teile über ineinander greifende, an einem inneren und einem äußeren Bord vorgesehene Vorrichtungen miteinander verbunden sind. Die miteinander verbundenen Gehäuseteile begrenzen einen Raum für ein Axialkugellager.
  • Damit Federbeinlager solchen Typs zuverlässig mit einer langen Lebensdauer ihrer Bauteile arbeiten können, müssen die Gehäuseteile mit einer ausreichenden Rückhaltekraft miteinander verbunden sein, um ein Auseinanderfallen der Teile zu verhindern. Gleichzeitig müssen die Gehäuseteile auch eine abgedichtete Verbindung bilden, die ein Eindringen von schädlichen Fremdstoffen und Trümmern in den eingeschlossenen Lagerraum behindert. Die aktuell bekannten Lösungen bieten jedoch höheren Rückhalt nur zu Lasten der Zuverlässigkeit der Dichtung, und umgekehrt. Die vorliegende Lösung ist bestrebt, ein oder mehrere der Probleme des Stand der Technik durch ein effizientes Gleichgewicht zwischen Aspekten der Rückhaltung und der Abdichtung zu überwinden, um somit ein robustes und trotzdem kostengünstiges Federbeinlager vorzuschlagen.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einer Ausführung bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Federbeinlager. Das Federbeinlager weist einen oberen Träger mit einem ersten äußeren Bord als auch einem ersten inneren Bord auf, wobei der erste innere Bord ein erstes Umfangsverbindungsglied aufweist. Das Federbeinlager weist außerdem auch einen unteren Träger mit einem zweiten äußeren Bord und einem zweiten inneren Bord auf, wobei der zweite innere Bord ein zweites Umfangsverbindungsglied aufweist. Der erste innere Bord wird am zweiten inneren Bord durch eine überlappende Verbindung des ersten Umfangsverbindungsglieds mit dem zweiten Umfangsverbindungsglied gehalten. Das Federbeinlager weist weiterhin ein Lager auf, das zwischen dem oberen Träger und dem unteren Träger angeordnet ist, und auch einen zwischen dem ersten Umfangsverbindungsglied und dem zweiten Umfangsverbindungsglied angeordneten und mit diesen in Kontakt stehenden ersten Dichtring. Der Dichtring ist aus einem Werkstoff geformt, der weicher und elastischer ist als ein Werkstoff, aus dem das erste Umfangsverbindungsglied und das zweite Umfangsverbindungsglied geformt sind.
  • Figurenliste
  • Die vorangehende Zusammenfassung und die nachfolgende ausführliche Beschreibung werden besser zu verstehen sein, wenn mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen, in denen eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dargestellt ist. Die Figuren zeigen:
    • 1 eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Federbeinlagers, und
    • 2 eine ausführliche Querschnittsansicht eines Verbindungsabschnitts des Federbeinlagers gemäß 1.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung(en)
  • Bestimmte, in der nun folgenden Beschreibung verwendete Begriffe dienen lediglich der Bequemlichkeit und sind keineswegs als einschränkend zu verstehen. Die Begriffe „vorder...“, „hinter...“, „ober...“ und „unter...“ beziehen sich auf Richtungen in den Zeichnungen, auf welche hierin Bezug genommen wird. Die Begriffe „nach innen“ und „nach außen“ beziehen sich auf Richtungen zu oder weg von den in den Zeichnungen mit Bezugszahlen gekennzeichneten Teilen. „Axial“ bezieht sich auf eine Richtung entlang einer Achse einer Welle oder eines sich drehenden Teils. Ein Bezug auf eine Liste von Posten bzw. Teilen mit der Formulierung „mindestens eines von a, b, oder c“, (worin a, b und c für die aufgezählten Posten stehen), bedeutet irgendeinen der aufgelisteten Posten a, b, oder c oder Kombinationen aus diesen Posten. Die Terminologie schließt die konkret genannten Begriffe, Ableitungen daraus und Begriffe mit ähnlicher Bedeutung ein.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein beispielhaftes Federbeinlager 10. Das Federbeinlager 10 weist einen oberen Träger 12 und einen unteren Träger 14 auf, die miteinander verbunden sind. Das Federbeinlager 10 hat eine ringförmige Ausbildung und begrenzt eine zentrale Öffnung zur Aufnahme von Teilen eines Federbeins (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs durch diese Öffnung hindurch. Der obere Träger 12 bildet eine nach oben gewandte Anlagefläche, auf der eine Montagehilfe seitens des Fahrzeugs oder ein anderes Teil angeordnet ist. Der untere Träger 14 weist nach unten und nach außen gewandte Flächen zur Aufnahme eines Teils einer stoßdämpfenden Feder auf. Im Betrieb ist das Federbeinlager 10 an einem oberen Federwindungsabschnitt der Feder abgestützt (z.B. entweder unmittelbar oder mittelbar an einem anderen Bauteil, das auf dem oberen Federwindungsabschnitt der Feder abgestützt ist).
  • Wie in 1 zu sehen ist, sind der obere Träger 12 und der obere Träger 14 an einer inneren Radialseite 16 und einer äußeren Radialseite 18 miteinander verbunden. Zwischen diesen Verbindungsstellen bilden der obere Träger 12 und der untere Träger 14 einen Raum zur Aufnahme eines Lagers 20. Das Lager 20 kann als ein Schrägkugellager oder ein Axialrillenkugellager oder dergleichen ausgebildet sein.
  • In 2 ist weiterhin ein Verbindungsabschnitt des Federbeinlagers 10 dargestellt. Der obere Träger 12 weist einen äußeren Bord 22 und einen inneren Bord 24 auf. Der untere Träger 14 weist einen äußeren Bord 26 und einen inneren Bord 28 auf. Der äußere Bord 22 und der äußere Bord 26 überlappen einander, um eine äußere Bordverbindung 100 zu bilden. Der innere Bord 24 und der innere Bord 28 überlappen einander, um eine innere Bordverbindung 200 zu bilden.
  • In einer beispielhaften Ausführung weist die äußere Bordverbindung 100 einen Dichtring 30 auf, der an dem oberen Träger 12 befestigt oder mit diesem einstückig geformt ist. In einer Ausführung weist der Dichtring 30 ein Paar von Dichtungslippen 32, 34 auf. In anderen Ausführungen kann der Dichtring 30 nur eine der Dichtungslippen 32, 34 aufweisen. Der Dichtring 30 überlappt einen die Flächen 38 und 40 aufweisenden Dichtungskontaktabschnitt 36 des unteren Trägers 14 und steht mit diesem Abschnitt in Kontakt. In einer bevorzugten Ausführung ist das Dichtungsglied 32 elastisch gegen die Fläche 38 des unteren Trägers 14 zusammengedrückt und die Dichtungslippe 34 bildet mit der Fläche 40 eine Spaltdichtung. In anderen Ausführungen bildet die Dichtungslippe 34 eine Teilspaltdichtung oder eine vollständige Spaltdichtung. Auf diese Weise ist der obere Träger 12 an der äußeren Bordverbindung 100 mit dem unteren Träger 14 verbunden und an diesem abgedichtet.
  • In einer beispielhaften Ausführung weist die innere Bordverbindung 200 eine Schnappverbindung 42 auf. Zum Beispiel weist der obere Träger 12 ein einstückig geformtes inneres Umfangsverbindungsglied 44 auf (d.h. ein erstes Umfangsverbindungsglied), das axial und nach außen vorsteht, um ein äußeres Umfangsverbindungsglied 46 (d.h. ein zweites Umfangsverbindungsglied) mindestens teilweise zu umgeben, welches einstückig am unteren Träger 14 geformt ist. Das äußere Umfangsverbindungsglied 46 steht axial und nach innen von dem unteren Träger 14 vor, um die Schnappverbindung 42 zu bilden. Die Schnappverbindung 42 befestigt den oberen Träger 12 auf dem unteren Träger an der inneren Bordverbindung 200. Insbesondere ist es der innere Bord 24, der durch die Überlappungsverbindung des inneren Umfangsverbindungsglieds 44 mit dem äußeren Umfangsverbindungsglied 46 am inneren Bord 28 gehalten ist. Zum Beispiel können die inneren und äußeren Umfangsverbindungsglieder 44 und 46, wie in 2 gezeigt, hakenförmige Verbindungsglieder sein.
  • Zusätzlich zu der Schnappverbindung 42 weist die innere Bordverbindung 200 einen Dichtring 48 auf, der zwischen dem inneren Umfangsverbindungsglied 44 und dem äußeren Umfangsverbindungsglied 46 angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführung steht der Dichtring 48 sowohl mit einem ringförmigen Teil des inneren Umfangsverbindungsglieds 44 wie auch des äußeren Umfangsverbindungsglieds 46 in Kontakt. Auf diese Weise behindert der Dichtring 48 die Stoffpartikel bei der Durchquerung eines zwischen den Umfangsverbindungsgliedern 44 und 46 gebildeten Spalts.
  • 2 zeigt weiterhin das Lager 20. Das Lager 20 weist einen oberen Ring 50 auf, der eine obere Laufbahn begrenzt, und der obere Ring 50 ist am oberen Träger 12 abgestützt. Ein unterer Ring 52 begrenzt eine untere Laufbahn und der untere Ring 52 ist am unteren Träger 14 abgestützt. Zwischen dem oberen Ring 50 und dem unteren Ring 52 abgestützte Wälzkörper 54 stehen in Kontakt mit der oberen und der unteren Laufbahn. In einigen Ausführungen sind die Wälzkörper 54 in einem Lagerkä56 gehalten. Wie in 2 gezeigt, weist der obere Träger 12 vorzugsweise eine radial innere Anlageschulter 58 zur Abstützung des oberen Rings 50 auf. Ähnlich weist auch der untere Träger 14 auch vorzugsweise eine radial äußere Anlageschulter 60 zur Abstützung des unteren Rings 52 auf. Es ist jedoch zu verstehen, dass es auch möglich ist, andere Montagevorrichtungen für das Lager 20 zwischen dem oberen Träger 12 und dem unteren Träger 14 vorzusehen. Zum Beispiel kann zwischen dem oberen Träger 12 und dem unteren Träger 14 auch ein Gleitlager angeordnet werden.
  • Das offenbarte Federbeinlager 10 weist Merkmale auf, die für bessere Rückhaltung und Dichtungseigenschaften zwischen dem oberen Träger 12 und dem unteren Träger 14 sorgen. Dieses ist teilweise der Wahl der Werkstoffe für die verschiedenen Abschnitte der äußeren und inneren Bordverbindungen 100, 200 zu verdanken. Zum Beispiel ist der Dichtring 30 an der äußeren Bordverbindung 100 aus einem elastischen Werkstoff hergestellt, der für ausreichende Dichtung und Rückhaltung für die Aufrechthaltung der äußeren Bordverbindung 100 zwischen den äußeren Borden 22, 26 während des Betriebs des Federbeinlagers 10 sorgt. Der Dichtungskontaktabschnitt 36 des unteren Trägers 14 ist aus einem steiferen Werkstoff als der Dichtring 30 hergestellt, um auf diese Weise eine harte Fläche für den Kontakt mit dem elastischen Werkstoff des Dichtrings 30 zu bilden. Es ist zu verstehen, dass es möglich ist, alternative Ausbildungen der äußeren Bordverbindung 100 zu wählen wie, zum Beispiel, eine Schnappverbindung, eine Labyrinthverbindung oder dergleichen.
  • An der inneren Bordverbindung 200 sind die inneren und äußeren Umfangsverbindungsglieder 44, 46 aus einem relativ steifen Werkstoff geformt, so dass an der inneren Bordverbindung 200 für eine hohe Rückhaltkraft (z.B. 300 N oder mehr, in einigen Ausführungen annähernd 500 N) zwischen dem oberen Träger 12 und dem unteren Träger 14 gesorgt ist. Zusätzlich ist der Dichtring 48 aus einem weicheren und elastischeren Werkstoff als die inneren und äußeren Umfangsverbindungsglieder 44, 46 geformt, so dass der Dichtring 48 Kontakt mit beiden Umfangsverbindungsglieder 44, 46 aufrechterhält, ohne die dadurch entstehende hohe Rückhaltekraft zu beeinträchtigen.
  • In einer bevorzugten Ausführung sind die inneren und äußeren Umfangsverbindungsglieder 44, 46 aus einem gegossenen Kunststoff wie Nylon geformt. Die Dichtringe 30, 48 sind dagegen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Polyurethane (TPU) oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE) geformt. In der Zeichnung ist der Dichtring 48 als befestigt an einer sich in axiale Richtung erstreckenden Fläche des inneren Umfangsrings 44 gezeigt, aber der Dichtring 48 kann auch an einer anderen Fläche, (z.B. an einer sich nach außen erstreckenden Fläche des inneren Umfangsrings 44, oder an einer Fläche des äußeren Umfangsrings 46) befestigt sein.
  • In einigen Ausführungen kann der obere Träger 12 getrennt von dem Dichtring 30 und/oder dem Dichtring 48 geformt werden, um dann während eines Herstellungsschnitts aneinander befestigt zu werden. In anderen Ausführungen können der oberen Träger 12 und der Dichtring 30 und/oder der Dichtring 48 einstückig miteinander geformt werden. Zum Beispiel kann der obere Träger einschließlich der Dichtringe 30, 48 durch ein Gießverfahren aus zwei verschiedenen Werkstoffen geformt werden. In anderen Ausführungen können der untere Träger 14 und der Dichtring 30 einstückig miteinander geformt werden.
  • Nach der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung der aktuell bevorzugten Ausführungen muss es verstanden werden und für den Fachmann klar und naheliegend sein, dass zahlreiche physische Änderungen, von denen nur einige in der vorhergehenden ausführlichen Beschreibung beispielhaft angeführt sind, vorgenommen werden könnten, ohne die hierin verkörperten erfinderischen Ideen und Prinzipien zu verändern. Es muss auch verstanden werden, dass zahlreiche Ausführungen, welche nur Teile der bevorzugten Ausführung beinhalten, möglich sind, und, mit Bezug auf diese Teile die hierin verkörperten erfinderischen Ideen und Prinzipien der Erfindung nicht verändern. Aus diesem Grund sind die vorliegende Ausführung und optionale Ausbildungen der Erfindung in jeder Hinsicht als beispielhaft und/oder als erklärend und nicht als einschränkend zu verstehen, weil der Schutzbereich der Erfindung durch die angeführten Ansprüche angegeben wird und nicht durch die vorhergehende Beschreibung, so dass alle alternativen Ausführungen und an der vorliegenden Ausführung vorgenommenen Änderungen, welche im Sinne der Ansprüche zu verstehen sind und im Gleichwertigkeitsbereich der Ansprüche liegen, somit durch die Ansprüche abgedeckt sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Federbeinlager
    12
    Oberer Träger
    14
    Unterer Träger
    16
    Innere radiale Seite
    18
    Äußere radiale Seite
    20
    Lager
    22
    Äußerer Bord
    24
    Innerer Bord
    26
    Äußerer Bord
    28
    Innerer Bord
    30
    Dichtring
    32
    Lippe
    34
    Lippe
    36
    Dichtungskontaktabschnitt
    38
    Fläche
    40
    Fläche
    42
    Schnappverbindung
    44
    Inneres Umfangsverbindungsglied
    46
    Äußeres Umfangsverbindungsglied
    48
    Dichtring
    50
    Oberer Ring
    52
    Unterer Ring
    54
    Wälzkörper
    56
    Lagerkäfig
    58
    Radiale innere Anlageschulter
    60
    Radiale äußere Anlageschulter
    100
    Äußere Bordverbindung
    200
    Innere Bordverbindung
  • 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
    • US 8506171 [0002]

Claims (10)

  1. Federbeinlager, aufweisend: einen oberen Träger (12) mit einem ersten äußeren Bord (22) als auch einem ersten inneren Bord (24), wobei der erste innere Bord (24) ein erstes Umfangsverbindungsglied (44) aufweist, einen unteren Träger (14) mit einem zweiten äußeren Bord (26) und einem zweiten inneren Bord (28), wobei der zweite innere Bord (28) ein zweites Umfangsverbindungsglied (46) aufweist, der erste innere Bord (28) am zweiten inneren Bord (28) durch eine überlappende Verbindung des ersten Umfangsverbindungsglieds (44) mit dem zweiten Umfangsverbindungsglied (46) gehalten wird, ein zwischen dem oberen Träger (12) und dem unteren Träger (14) angeordnetes Lager (20), und einen zwischen dem ersten Umfangsverbindungsglied (44) und dem zweiten Umfangsverbindungsglied (46) angeordneten und mit diesen in Kontakt stehenden ersten Dichtring (48), worin der erste Dichtring (48) aus einem Werkstoff geformt ist, der weicher und elastischer ist als ein Werkstoff, aus dem das erste Umfangsverbindungsglied (44) und das zweite Umfangsverbindungsglied (46) geformt sind.
  2. Federbeinlager gemäß Anspruch 1, worin das erste Umfangsverbindungsglied (44) und das zweite Umfangsverbindungsglied (46) aus Nylon geformt sind und der erste Dichtring aus TPU oder TPE geformt ist.
  3. Federbeinlager gemäß Anspruch 1, worin das erste Umfangsverbindungsglied (44) und das zweite Umfangsverbindungsglied (46) eine Rückhaltekraft von mindestens 300 N erzeugen.
  4. Federbeinlager gemäß Anspruch 3, worin die Rückhaltekraft annähernd 500 N beträgt.
  5. Federbeinlager gemäß Anspruch 1, worin der erste Dichtring (48) einstückig mit dem oberen Träger (12) oder mit dem unteren Träger (14) geformt ist.
  6. Federbeinlager gemäß Anspruch 1, worin der erste äußere Bord (22) einen zweiten Dichtring (30) aufweist und der zweite äußere Bord (26) einen Dichtungskontaktabschnitt (36) aufweist, wobei der zweite Dichtring (30) gegen eine Fläche des Dichtungskontaktabschnitts (36) zusammengedrückt ist.
  7. Federbeinlager gemäß Anspruch 6, worin der zweite Dichtring (30) einstückig mit dem oberen Träger (12) oder dem unteren Träger (14) geformt ist.
  8. Federbeinlager gemäß Anspruch 7, worin der erste Dichtring (48) und der zweite Dichtring (30) einstückig mit dem oberen Träger (12) geformt sind.
  9. Federbeinlager gemäß Anspruch 1, worin das erste Umfangsverbindungsglied (44) und das zweite Umfangsverbindungsglied (48) eine Schnappverbindung bilden.
  10. Federbeinlager gemäß Anspruch 9, worin das erste Umfangsverbindungsglied (44) und das zweite Umfangsverbindungsglied (44) hakenförmige Verbindungsglieder sind.
DE102017121264.7A 2016-11-08 2017-09-14 Federbeinlager mit einem abgedichteten Gehäuse Withdrawn DE102017121264A1 (de)

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