DE102018102720B4

DE102018102720B4 - Federbeinlager

Info

Publication number: DE102018102720B4
Application number: DE102018102720.6A
Authority: DE
Inventors: Dmitry Friesen
Original assignee: Rollax GmbH and Co KG
Current assignee: Rollax GmbH and Co KG
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2038-02-08
Also published as: DE102018102720A1; DE202017101865U1

Abstract

Federbeinlager für Kraftfahrzeuge, mit einem ringförmigen Gehäuse (10), das eine drehfest mit einem Fahrzeugaufbau verbindbare obere Halbschale (12) und eine zur Abstützung auf einer Feder (20) des Federbeins ausgebildete untere Halbschale (14) aufweist und ein Wälzlager (22), über das sich die obere Halbschale (12) drehbar auf der unteren Halbschale (14) abstützt sowie mindestens ein Gleitlager (28, 30) aufnimmt, das wirkungsmäßig parallel zu dem Wälzlager (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gleitlager (28) ein Axiallager ist und dass das Wälzlager (22) und das Gleitlager (28) so konfiguriert sind, dass bei normaler Belastung des Federbeinlagers die axialen und radialen Lagerkräfte vorwiegend durch das Wälzlager (22) aufgenommen werden, während bei stärkerer Belastung auch das Gleitlager (28) wirksam wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Federbeinlager für Kraftfahrzeuge, mit einem ringförmigen Gehäuse, das eine drehfest mit einem Fahrzeugaufbau verbindbare obere Halbschale und eine zur Abstützung auf einer Feder des Federbeins ausgebildete untere Halbschale aufweist und ein Wälzlager, über das sich die obere Halbschale drehbar auf der unteren Halbschale abstützt, sowie mindestens ein Gleitlager aufnimmt, das wirkungsmäßig parallel zu dem Wälzlager angeordnet ist.
Über solche Federbeinlager stützt sich der Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs auf Federbeinen ab, an denen die Fahrzeugräder aufgehängt sind. Im eingebauten Zustand ist die obere Halbschale drehfest am Fahrzeugaufbau gehalten, während sich die untere Halbschale mittelbar oder unmittelbar auf dem oberen Ende einer Schraubenfeder des Federbeins abstützt. Durch das Lager soll bei Lenkeinschlägen des Rades eine leichtgängige Drehung des Federbeins um seine Längsachse ermöglicht werden.
Häufig sind solche Federbeinlager als Wälzlager ausgebildet. Aus JP 2007 - 303 643 A ist jedoch ein Federbeinlager bekannt, bei dem die radialen Lagerkräfte und auch die weitaus größeren axialen Lagerkräfte durch ein Gleitlager aufgenommen werden. WO 2010/ 145 977 A1 beschreibt ein Federbeinlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei dem das Gleitlager eine Radiallager ist.
DE 10 2005 032 283 B3 beschreibt ein hydrodynamisches Lager, bei dem ein Axial-Gleitlager mit einem Radial-Wälzlager kombiniert ist.
Aus US 4 497 523 A ist ein Federbeinlager bekannt, bei dem ein Zwischenraum zwischen zwei Laufringen des Wälzlagers durch zwei elastomere Dichtringe abgedichtet ist, die radial innerhalb und radial außerhalb der Wälzkörper angeordnet sind.
Aufgrund der während der Fahrt des Kraftfahrzeugs auftretenden Trägheitskräfte muss das Federbeinlager Axialkräfte und - insbesondere bei Kurvenfahrten - auch radiale Kräfte aufnehmen, die in einem weiten Bereich variieren können, so dass die Komponenten des Federbeinlagers eine hohe mechanische Stabilität aufweisen müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein kleinbauendes und leichtes und dennoch stabiles Federbeinlager schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Da bei dem erfindungsgemäßen Lager zumindest bei hoher Belastung Teile der auftretenden Lagerkräfte von dem Gleitlager aufgenommen werden können, bestehen geringere Anforderungen an die Verformungssteifigkeit des Wälzlagers, so dass dieses Wälzlager und damit das Federbeinlager insgesamt kleinbauender und leichter gestaltet werden kann. Andererseits erlaubt das Wälzlager eine leichtgängige Verdrehung der beiden Halbschalen relativ zueinander.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Gleitflächen des Gleitlagers können unmittelbar an den beiden Halbschalen gebildet sein, die beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein können. In einer anderen Ausführungsform ist zwischen den beiden Halbschalen mindestens ein Gleitring angeordnet, der zusammen mit einer der beiden Halbschalen oder wahlweise auch zusammen mit einem zweiten Gleitring das Gleitlager bildet. Diese Bauweise erlaubt es, das Material der Halbschalen im Hinblick auf eine hohe mechanische Festigkeit auszuwählen, während das Material des oder der Gleitringe im Hinblick auf eine Materialpaarung mit besonders günstigen Reibungseigenschaften ausgewählt werden kann.
In einer Ausführungsform nimmt das Gehäuse mindestens zwei Gleitlager auf, von denen mindestens eines vorwiegend als Axiallager und mindestens ein anderes vorwiegend als Radiallager arbeitet.
Die beiden Halbschalen des Gehäuses können in bekannter Weise miteinander verclipst sein und können Dichtungen, beispielsweise Labyrinthdichtungen aufweisen, die den Innenraum des Gehäuses am inneren Umfangsrand und am äußeren Umfangsrand abdichten, wodurch sowohl das Wälzlager als auch das oder die Gleitlager gegen das Eindringen von Schmutz und das Austreten von Schmiermittel geschützt werden. Das als Radiallager wirkende Gleitlager bietet dabei den Vorteil, dass es die relativ zueinander drehbaren Teile der Dichtungen an den beiden Halbschalen in einer definierten radialen Position relativ zueinander hält, so dass bei radialer Belastung ein Stick-Slip-Effekt vermieden wird, der andernfalls leicht auftreten durch die Eigenschwingungen der Feder des Federbeins verstärkt werden könnte, ein Phänomen, das zu einer unangenehmen Geräuschbildung führt und bei herkömmlichen Lagern als „Federspringen“ bekannt ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 einen axialen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Federbeinlager; und
2 einen vergrößerten Teilschnitt durch das Federbeinlager nach 1.

Das in 1 gezeigte Federbeinlager weist ein Gehäuse 10 mit einer oberen Halbschale 12 und einer unteren Halbschale 14 auf. Die obere Halbschale 12 umgibt das obere Ende eines nicht gezeigten Stoßdämpfers und ist ebenso wie dieses Ende des Stoßdämpfers starr an einem Lagerbock 16 des Fahrzeugaufbaus befestigt, so dass sich der Fahrzeugaufbau beispielsweise über Gummipuffer 18 und den Lagerbock 16 auf der oberen Halbschale 12 abstützt. Die untere Halbschale 14 bildet ein Widerlager für eine Schraubenfeder 20, die den Stoßdämpfer umgibt und zusammen mit diesem Stoßdämpfer das Federbein bildet.
Die oberen und unteren Halbschalen 12, 14 sind um eine im wesentlichen vertikale Achse A relativ zueinander drehbar, so dass sich das Federbein bei Lenkeinschlägen des daran aufgehängten Rades leichtgängig um die Achse A drehen kann, während das Gewicht des Fahrzeugaufbaus über das Federbeinlager auf der Schraubenfeder abgestützt wird.
Das Gehäuse 10 nimmt ein Wälzlager 22 auf, das als Axial- und Radiallager konfiguriert ist und zwei Laufringe 24 aus Metall mit jeweils viertelkreisförmigem Querschnitt aufweist, zwischen denen Wälzkörper 26 (Kugeln) gelagert sind.
Der obere der beiden Laufringe 24 stützt sich an einer daran angepassten Kontur an der oberen Wand und der inneren Umfangswand der oberen Halbschale 12 ab, während sich der andere Laufring 24 an einer entsprechenden Kontur an der äußeren Umfangswand und der unteren Wand der Halbschale 14 abstützt.
Die Halbschalen 12, 14 des Gehäuses 10 sind aus einem verformungssteifen Kunststoffmaterial hergestellt. Die Außenwand der unteren Halbschale 14 ist verdickt, und zwischen der Oberseite dieser Außenwand und der Unterseite der oberen Wand der Halbschale 12 wird ein als Axiallager wirkendes Gleitlager 28 gebildet. In diesem Beispiel ist das Gleitlager 28 symbolisch als Gleitring dargestellt, der aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein kann, das mit dem Material der Halbschale 12 und/oder der Halbschale 14 eine reibungsgünstige Materialpaarung bildet. Wahlweise können die Gleitflächen des Gleitlagers jedoch auch unmittelbar durch die entsprechenden Wände der Halbschalen 12 und 14 gebildet werden.
Die radial inneren Wände der Halbschalen 12 und 14 sind nach unten verlängert und bilden einen Zentrierkörper für die Feder 20. Weiterhin wird zwischen diesen Wänden ein weiteres Gleitlager 30 gebildet, das als Radiallager wirkt und analog zu dem Gleitlager 28 ausgebildet sein kann.
Erfindungsgemäß werden bei normaler Belastung des Federbeinlagers die axialen und radialen Lagerkräfte vorwiegend durch das Wälzlager 22 aufgenommen, während an den Gleitlagern 28 und 30 nur eine sehr geringe Flächenpressung auftritt und somit kaum ein Reibungswiderstand erzeugt wird. Wenn jedoch bei stärkerer Belastung das Wälzlager 22 etwas nachgibt, wird je nach Wirkrichtung der Last auch das Gleitlager 28 und/oder das Gleitlager 30 wirksam.
Die Gleitlager 28 und 30 wirken zugleich als Dichtungen, die den von dem Wälzlager 22 eingenommenen Innenraum des Gehäuses abdichten.
Die äußere Umfangswand der oberen Halbschale 12 bildet am unteren Rand eine Rastnase 34, die die untere Halbschale 14 untergreift, so dass die Halbschalen miteinander verclipst werden können. Zugleich bilden die in geringem Abstand zueinander verlaufenden äußeren Umfangswände der beiden Halbschalen 12, 14 eine Art Labyrinthdichtung, die den von dem Gleitlager 28 eingenommenen Raum nach außen abdichtet. Entsprechend sind auch an den nach unten verlängerten inneren Umfangswänden der Halbschalen 12, 14 ineinandergreifende Labyrinthstrukturen 36 gebildet, die auch den von dem Gleitlager 30 eingenommenen Raum nach außen abdichten.

Claims

Federbeinlager für Kraftfahrzeuge, mit einem ringförmigen Gehäuse (10), das eine drehfest mit einem Fahrzeugaufbau verbindbare obere Halbschale (12) und eine zur Abstützung auf einer Feder (20) des Federbeins ausgebildete untere Halbschale (14) aufweist und ein Wälzlager (22), über das sich die obere Halbschale (12) drehbar auf der unteren Halbschale (14) abstützt sowie mindestens ein Gleitlager (28, 30) aufnimmt, das wirkungsmäßig parallel zu dem Wälzlager (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gleitlager (28) ein Axiallager ist und dass das Wälzlager (22) und das Gleitlager (28) so konfiguriert sind, dass bei normaler Belastung des Federbeinlagers die axialen und radialen Lagerkräfte vorwiegend durch das Wälzlager (22) aufgenommen werden, während bei stärkerer Belastung auch das Gleitlager (28) wirksam wird.
Federbeinlager nach Anspruch 1, bei dem eine Wand einer der Halbschalen (12, 14) einen Teil des Gleitlagers (28, 30) bildet.
Federbeinlager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Halbschalen (12, 14) aus Kunststoff hergestellt sind.
Federbeinlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Wälzlager (22) ein Axial- und Radiallager ist.
Federbeinlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei dem das Axiallager radial außerhalb des Wälzlagers (22) angeordnet ist.
Federbeinlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit mindestens einem Radiallager als Gleitlager (30).
Federbeinlager nach Anspruch 6, bei dem das Radiallager in einem zwischen den Halbschalen (12, 14) gebildeten, axial verlaufenden Spalt angeordnet ist, der sich an den von dem Wälzlager (22) eingenommenen Innenraum des Gehäuses (10) anschließt.
Federbeinlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Halbschalen (12, 14) am inneren und/oder äußeren Umfangsrand eine Labyrinthdichtung (36) miteinander bilden.
Federbeinlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Halbschalen (12, 14) miteinander verclipsbar sind.