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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufhängungsaxiallagervorrichtung, insbesondere vom McPherson Typ („McPherson Aufhängungslagereinheit“ oder MSBU). Die Erfindung betrifft auch ein Federbein für ein Kraftfahrzeug, das einen Dämpfer und eine solche Aufhängungsaxiallagervorrichtung aufweist. Das Gebiet der Erfindung ist das von Aufhängungssystemen, insbesondere Kraftfahrzeugaufhängungssysteme.
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Hintergrund der Erfindung
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Bekannterweise umfassen Kraftfahrzeugaufhängungssysteme ein Aufhängungsfederbein, das eine Achse und ein Fahrzeugrad trägt. Eine Aufhängungsaxiallagervorrichtung ist an einem oberen Abschnitt des Aufhängungsfederbeins gegenüber dem Rad und dem Boden, und zwischen einer Aufhängungsfeder und einem oberen Trägerblock, der an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt ist, angeordnet.
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Die Aufhängungsaxiallagervorrichtung umfasst zumindest ein Lager, beispielsweise ein Wälzlager, das obere und untere ringförmige Lagerelemente in relativer Rotation um eine Hauptachse aufweist.
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Die Aufhängungsaxiallagervorrichtung ermöglicht eine Übertragung von axialen Kräften zwischen der Feder und der Fahrzeugkarosserie und ermöglicht hauptsächlich eine relative winkelförmige Bewegung zwischen der Feder, welche in Rotation beweglich ist, und dem feststehenden Trägerblock, der an der Karosserie befestigt ist.
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Die Dämpffunktion der Aufhängungsaxiallagervorrichtung kann unter Verwendung eines Dämpfungselements verbessert werden, das aus einem federnden Material hergestellt ist, und das zwischen dem unteren ringförmigen Lagerelement und der Aufhängungsfeder befestigt ist. Bekannterweise ist das Dämpfungselement auf das untere Element angeformt.
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In einer bekannten Weise kann die Aufhängungsaxiallagervorrichtung auch zumindest ein Indexierungselement aufweisen. Eine Aufhängungsaxiallagervorrichtung umfasst im Allgemeinen ein erstes Indexierungselement, das sich von dem unteren ringförmigen Lagerelement radial nach außen erstreckt, und ein zweites Indexierungselement, das sich von dem oberen ringförmigen Lagerelement auch radial nach außen erstreckt. Wenn die Vorrichtung montiert wird, werden die zwei radialen Indexierungselemente entsprechend aufeinander ausgerichtet. Solche radialen Indexierungselemente erlauben, die Zusammenbaurichtung der zwei zugehörigen ringförmigen Elemente, und mit Bezug auf die Fahrzeugkarosserie und das Rad zu definieren.
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Es ist ebenfalls bekannt, zumindest ein axiales Indexierungselement vorzusehen, das von der unteren Seite des unteren ringförmigen Elements axial nach unten vorsteht. Ein solches axiales Indexierungselement erlaubt, einen korrekten Zusammenbau einer Staubmuffe auf der unteren Seite des unteren ringförmigen Elements sicherzustellen, und einen Rotationsverhinderungsabschnitt zu bilden.
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Die axialen und radialen Indexierungselemente werden direkt mit einer steifen Kunststoffkappe hergestellt. Jedoch stehen solche steifen, axialen und radialen Indexierungselemente axial und radial nach außen von der Aufhängungsaxiallagervorrichtung vor. Sie können Schlägen während ihres Zusammenbauvorgangs oder ihres Transports unterworfen sein. Dann können die Elemente brechen und die Vorrichtung kann nicht für den Gebrauch an einem Fahrzeug validiert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden, indem eine verbesserte Aufhängungsaxiallagervorrichtung vorgeschlagen wird. Es ist wünschenswert, eine Aufhängungsaxiallagervorrichtung bereitzustellen, die relativ günstig ist, eine gute Arbeitszuverlässigkeit und eine erhöhte Lebensdauer hat.
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Daher betrifft die Erfindung eine Aufhängungsaxiallagervorrichtung für eine Verwendung mit einer Aufhängungsfeder in einem Automobilfederbein eines Fahrzeugs. Die Aufhängungsaxiallagervorrichtung umfasst ein Lager mit oberen und unteren ringförmigen Lagerelementen in relativer Rotation. Das untere Lagerelement umfasst eine untere Kappe, die mit zumindest einem auskragenden Indexierungselement versehen ist.
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Die Aufhängungsaxiallagervorrichtung umfasst ferner ein Dämpfungselement, das aus einem federnden Material hergestellt ist und zwischen der unteren Kappe und der Aufhängungsfeder angebracht ist.
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Gemäß der Erfindung ist das Indexierungselement aus einem unterschiedlichen Material hergestellt als das der unteren Kappe, wobei die untere Kappe aus einem steifen Kunststoffmaterial hergestellt ist und das Indexierungselement aus einem federnden Material hergestellt ist.
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Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung, welche vorteilhaft, aber nicht zwingend sind, kann eine solche Aufhängungsaxiallagervorrichtung ein oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen:
- - Die Aufhängungsaxiallagervorrichtung umfasst ein Lager mit einem ersten Ring, der an einer oberen Kappe fixiert ist, um das obere ringförmige Lagerelement des Aufhängungsaxiallagers zu bilden, und einem zweiten Ring, der an der unteren Kappe fixiert ist, um so das untere ringförmige Lagerelement des Aufhängungsaxiallagers zu bilden.
- - Die ersten und zweiten Ringe sind aus einem geprägten Metallblech hergestellt.
- - Die obere Kappe ist aus einem steifen Kunststoffmaterial hergestellt.
- - Das zumindest eine Indexierungselement ist einstückig mit dem Dämpfungselement gebildet.
- - Die untere Kappe ist mit einer axialen Nabe versehen.
- - Das Dämpfungselement ist mit einem axialen Abschnitt versehen, der an einer Außenfläche der axialen Nabe der unteren Kappe befestigt ist.
- - Zumindest ein Indexierungselement steht axial nach unten von der unteren Seite der axialen Nabe der unteren Kappe vor.
- - Zumindest ein Indexierungselement steht axial nach unten von der unteren Seite des axialen Abschnitts des Dämpfungselements vor.
- - Die untere Kappe umfasst einen nach außen radial erstreckenden Flansch.
- - Das Dämpfungselement ist mit einem radialen Abschnitt versehen, der an einer unteren Fläche des Flansches der unteren Kappe befestigt ist.
- - Zumindest ein Indexierungselement steht radial nach außen von der Außenseite des Flansches der unteren Kappe vor.
- - Zumindest ein Indexierungselement steht radial nach außen von der Außenseite des radialen Abschnitts des Dämpfungselements vor.
- - Die Vorrichtung umfasst zumindest ein Dichtelement, das an einer der unteren und oberen Kappen befestigt ist.
- - Zumindest ein Indexierungselement ist einstückig mit dem Dichtelement gebildet.
- - Zumindest ein Indexierungselement steht radial nach außen von einem äußeren Dichtelement vor.
- - Zumindest ein Indexierungselement steht axial nach unten von einem inneren Dichtelement vor.
- - Das Lager ist ein Wälzlager, wobei die ersten und zweiten Ringe eine ringförmige Wälzkammer zwischen ihnen festlegen, und wobei zumindest eine Reihe von Wälzkörpern innerhalb der Wälzkammer angeordnet ist.
- - Die Wälzkörper sind Kugeln.
- - Das Indexierungselement ist direkt an die untere Kappe geformt.
- - Das Indexierungselement umfasst thermoplastisches Gummielastomer (TPE), insbesondere thermoplastisches Polyurethan (TPU), schmelzverarbeitbares Elastomer (MPE) oder elastomerer Zellschaum.
- - Die untere Kappe ist aus Polyamid hergestellt.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeugfederbein mit einem Dämpfungsstab, einer Aufhängungsfeder und einer Aufhängungsaxiallagervorrichtung wie voranstehend erwähnt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun in Übereinstimmung mit den angehängten Figuren, als ein illustratives Beispiel, erklärt, ohne die Aufgabe der Erfindung zu beschränken. In den angehängten Figuren ist:
- - 1 eine Schnittansicht eines Federbeins gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, das eine Aufhängungsaxiallagereinheit ebenfalls gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und einen Dämpfungsstab und eine Aufhängungsfeder aufweist, entlang der Linie I-I;
- - 2 eine Schnittansicht des Federbeins der 1 entlang der Linie II-II;
- - 3 eine perspektivische Ansicht eines unteren Kappenkörpers, der an dem Federbein der 1 vorgesehen ist; und
- - 4 eine Schnittansicht eines Federbeins gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, das eine Aufhängungsaxiallagervorrichtung ebenfalls gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und einen Dämpfungsstab und eine Aufhängungsfeder aufweist.
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Ausführliche Beschreibung einiger Ausführungsformen
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Ein Federbein 1, das teilweise in 1 gezeigt ist, ist in einem Kraftfahrzeugaufhängungssystem enthalten. Das Federbein 1 trägt eine Fahrzeugachse und ein Rad, die der Einfachheit halber nicht gezeigt sind. Das Federbein 1 erstreckt sich entlang einer Hauptsache XI, und ist im Wesentlichen in der vertikalen Richtung platziert, wenn das Rad des Fahrzeugs auf einem flachen Grund ruht. Das Federbein 1 umfasst einen Dämpfungskolben, der einen Kolbenkörper und einen Dämpfungsstab mit der Achse X2 umfasst, eine Aufhängungsspiralfeder 3 und eine Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10. Der Stab 2 und die Feder 3 sind teilweise in 1 gezeigt, während der Kolbenkörper der Einfachheit halber nicht gezeigt ist.
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Die Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10 mit der Hauptachse X10 ist zwischen der Feder 3 und einem Trägerblock (nicht gezeigt) befestigt, der an der Karosserieeines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Die Achsen X2 und X10 fallen mit der Hauptachse X1 zusammen, wenn das Aufhängungssystem des Fahrzeugs in Ruhe ist, wie in 1 gezeigt ist.
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Nachstehend sind die Adjektive „axial“ und „radial“ relativ zu der Hauptachse X10 der ringförmigen Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10 definiert.
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Die Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10 umfasst eine obere Kappe 20, eine untere Kappe 30 und ein einzelnes Wälzlager 40. In dieser Ausführungsform sind diese drei Komponenten 20, 30 und 40 von globaler kreisförmiger Form um eine Hauptachse X40, die mit der Hauptachse X10 zusammenfällt, wenn das Aufhängungssystem des Fahrzeugs in Ruhe ist.
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Die obere Kappe 20 besteht aus einem einstückigen Teil, das aus einem synthetischen Kunststoffmaterial, beispielsweise aus Polyamid, hergestellt ist, das optional mit Glasfasern verstärkt ist. Die obere Kappe 20 hat einen sich radial erstreckenden Flansch 21, eine innere axial erstreckende Nabe 22 mit einem relativ kleinen Durchmesser, die sich in Richtung der unteren Seite der Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10 erstreckt, und eine äußere axial erstreckende Schürze 23 mit einem relativ großen Durchmesser, die sich in Richtung der unteren Seite der Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10 erstreckt. Die innere Nabe 22 legt eine innere Bohrung 24 für die Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10 fest, worin der Dämpfungsstab 2 befestigt ist.
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Die obere Kappe 20 ist dazu bestimmt, an einem Trägerblock der Automobilfahrzeugkarosserie befestigt zu sein.
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Das Wälzlager 40 umfasst eine Innenlaufbahn 41 aus gepresstem Metallblech, eine Außenlaufbahn 42, die ebenfalls aus einem gepressten Metallblech ist, eine Reihe von Wälzkörpern 43, hier Kugeln, und einen Käfig 44, um eine regelmäßige umfängliche Beabstandung zwischen den Wälzkörpern 43 aufrechtzuerhalten. Die Wälzkörper 43 sind in einer Wälzkammer angeordnet, die zwischen den Laufbahnen definiert ist, die durch torusförmige Abschnitte der inneren Laufbahn 41 und der äußeren Laufbahn 42 gebildet sind.
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Bei einer nicht gezeigten Alternative müssen keine Wälzkörper verwendet werden, sondern die inneren und äußeren Laufbahnen können direkt miteinander in Kontakt sein, wobei ein geeignetes reibarmes Material, Beschichtung oder Schmierung verwendet wird.
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Das Wälzlager 40 befindet sich einstückig radial zwischen der inneren Nabe 22 und der äußeren Schürze 23 der oberen Kappe 20. Die innere Laufbahn 41 ist in einen torusförmigen inneren Abschnitts der unteren Kappe 30 eingepasst. Die innere Laufbahn 41 und die untere Kappe 30 bilden ein unteres ringförmiges Lagerelement. Die äußere Laufbahn 42 ist in einen torusförmigen äußeren Abschnitt eingepasst, der auf der unteren Seite des Flansches 21 der oberen Kappe 20 vorgesehen ist. Die äußere Laufbahn 42 und die obere Kappe 20 bilden ein oberes ringförmiges Lagerelement. Die unteren und oberen ringförmigen Lagerelemente sind in einer relativen Rotation in Bezug auf die Achse X40.
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Die untere Kappe 30 umfasst eine sich axial erstreckende Nabe 31, die eine innere Bohrung 33 festlegt, wobei sich der Stab 2 axial erstreckt. Die untere Kappe 30 umfasst ferner einen radialen Flansch 32, der sich radial von der Nabe 31 nach außen erstreckt. Der torusförmige äußere Abschnitt, der die innere Laufbahn 41 des Wälzlagers 40 trägt, ist an einer oberen Fläche des radialen Flansches 32 vorgesehen.
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Die untere Kappe 30 umfasst einen Versteifungseinsatz 34, der sich entlang der Nabe 31 und des Flansches 32 erstreckt, um die Last und Schläge zu lagern, die durch die Feder 3 ausgeübt werden, und um jegliche Verformung der unteren Kappe 30 zu verhindern. Vorteilhafterweise ist die untere Kappe 30 an den Versteifungseinsatz 34 angeformt.
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Ein inneres Dichtelement 50 ist zwischen einem inneren Umfang des radialen Flansches 32 der unteren Kappe 30 und der inneren Nabe 22 der oberen Kappe 20 vorgesehen. Ein äußeres Dichtelement 60 ist zwischen einem äußeren Umfang des radialen Flansches 32 der unteren Kappe 30 und der äußeren Schürze 23 der oberen Kappe 20 vorgesehen.
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Die untere Kappe 30 ist ferner mit einem Dämpfungselement 70 versehen, das aus einem federnden Material hergestellt ist, um fähig zu sein, Schwingungen zu filtern. Das Dämpfungselement 70 umfasst einen röhrenförmigen Abschnitt 71 und einen radialen Abschnitt 72.
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Der radiale Abschnitt 72 ist fest an einer unteren Fläche des radialen Flansches 32 der unteren Kappe 30 befestigt. Der radiale Abschnitt 72 umfasst eine untere radiale Seite, um eine Schlusswindung der Aufhängungsfeder 3 im Lagerkontakt aufzunehmen. Der radiale Abschnitt 72 des Dämpfungselements 70 trägt axiale Lasten und Schläge von der Aufhängungsfeder 3.
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Der röhrenförmige axiale Abschnitt 71 erstreckt sich axial von dem radialen Abschnitt 72 in Richtung der Unterseite der Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10. Der röhrenförmigen axiale Abschnitt 71 ist fest an einer äußeren zylindrischen Fläche der Nabe 31 der unteren Kappe 30 befestigt. Der röhrenförmigen axiale Abschnitt 71 des Dämpfungselements 80 trägt radiale Lasten und Schläge von der Aufhängungsfeder 2.
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Der röhrenförmigen axiale Abschnitt 71 und der radiale Abschnitt 72 des Dämpfungselements 70 sind miteinander verbunden, um die Außenfläche der axialen Nabe 31 und des radialen Flansches 32 der unteren Kappe 30 abzudecken.
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Vorteilhafterweise ist das Dämpfungselement 70 aus einem federnden Material hergestellt, wie beispielweise thermoplastisches Gummielastomer (TPE), insbesondere thermoplastisches Polyurethan (TPU), schmelzverarbeitbares Elastomer (MPE) oder elastomerer Zellschaum.
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Das Dämpfungselement 70 ist vorteilhafterweise auf die untere Kappe 30 angeformt.
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Gemäß der Erfindung umfasst die Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10 ein unteres radiales Indexierungselement 81, das von der Außenseite des Flansches 32 der unteren Kappe 30 radial nach außen auskragt. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner ein oberes radiales Indexierungselement 82, das von der Außenseite der Schürze 23 der oberen Kappe 20 radial nach außen auskragt. Die radialen Indexierungselemente 81, 82 erlauben, die Zusammenbaurichtung der zwei zugehörigen ringförmigen Elemente, und mit Bezug auf die Fahrzeugkarosserie und das Rad zu definieren.
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Das obere radiale Indexierungsmomente 82 ist einstückig mit der oberen Kappe 20 gebildet und aus dem gleichen Material hergestellt. Das untere radiale Indexierungselement 81 ist einstückig mit dem Dämpfungselement 70 gebildet. Das untere radiale Indexierungselement 81 ist dann aus einem federnden Material hergestellt, das verschieden von dem Material der unteren Kappe 20 ist. Das untere radiale Indexierungselement 81 kragt radial nach außen von der Außenseite des radialen Abschnitts 72 des Dämpfungselements 70 aus. Alternativ kann das untere radiale Indexierungselement 81 ein von dem Dämpfungselement 70 getrenntes Teil sein.
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Dank der Erfindung ist das Indexierungselement 82 unter Schlägen, insbesondere während des Transports, verformbar. Die Kiste für die Aufhängungsaxiallagervorrichtung 1 kann von einer einfachen Ausgestaltung sein.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Aufhängungsaxiallagervorrichtung 10, zwei axiale Indexierungselemente 91, 92, die axial nach unten von der Unterseite der Nabe 31 der unteren Kappe 30 auskragen. Die axialen Indexierungselemente 91, 92 ermöglichen, eine korrekte Montage einer Staubmuffe (nicht dargestellt) auf die Unterseite der unteren Kappe 30 sicherzustellen, und einen Rotationsverhinderungsabschnitt zu bilden.
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Die axialen Indexierungselemente 91, 92 sind beide einstückig mit dem Dämpfungselement 70 gebildet. Die axialen Indexierungselemente 91, 92 werden dann aus einem federnden Material hergestellt, das verschieden vom Material der unteren Kappe 20 ist. Die axialen Indexierungselemente 91, 92 kragen axial nach unten von der Unterseite des axialen Abschnitts 71 des Dämpfungselements 70 aus. Alternativ können die axialen Indexierungselemente 91, 92 von dem Dämpfungselement 70 getrennte Teile sein.
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Bei der Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, umfasst die untere Kappe 30 mehrere umfänglich gleich beabstandete schmale Nuten 35. Alternativ sind die schmalen Nuten ungleichmäßig umfänglich beabstandet. Alternativ umfasst die untere Kappe 30 nur eine schmale Nut 35.
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Das Dämpfungselement 80 umfasst mehrere Abschnitte 83, die in die schmalen Nuten 35 eingepasst sind. Die Kombination des Abschnitts 83 mit den Nuten 85 bilden mechanische Haltemittel für das Dämpfungselement 80 mit der unteren Kappe 30. Genauer gesagt, verhindert die Zusammenwirkung des Abschnitts 83 und der Nuten 35 jegliche relative Rotation zwischen der axialen Nabe 81 des Dämpfungselements und der axialen Nabe 31 der unteren Kappe 30.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in 4 dargestellt, wobei die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen Ausführungsform nur darin, dass die Vorrichtung 10 mit einem radialen Indexierungselement 61 versehen ist, das einstückig mit dem äußeren Dichtelement 60 gebildet ist.
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Das Indexierungselement 61 kragt von dem radialen Flansch 32 der unteren Kappe 30 radial nach außen aus. Das Indexierungselement 61 ist mit dem äußeren Dichtelement 60 durch einen radialen Abschnitt 62 verbunden, der sich über eine radialen Nut 32a erstreckt, die an dem radialen Flansch 32 vorgesehen ist.
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Vorteilhafterweise ist das äußere Dichtelement 60, das durch den Abschnitt 62 erweitert ist, und das Indexierungselement 61 an die untere Kappe 30 angeformt.
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Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das innere Dichtelement 50 ebenfalls mit einem axialen Indexierungselement verbunden sein, das axial nach unten von der axialen Nabe 31 der unteren Kappe 30 auskragt.
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Repräsentative, nicht beschränkende Beispiele der vorliegenden Erfindung sind voranstehend ausführlich mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben. Diese ausführliche Beschreibung ist lediglich dazu gedacht, einem Fachmann weitere Details zum Ausüben von bevorzugten Aspekten der vorliegenden Lehre zu lehren, und ist nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung zu beschränken. Ferner können jedes der zusätzlichen Merkmale und der Lehre, die voranstehend offenbart sind, getrennt oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden, um verbesserte Aufhängungsaxiallagervorrichtungen bereitzustellen.
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Des Weiteren können sowohl verschiedene Merkmale der voranstehend beschriebenen repräsentativen Beispiele als auch die folgenden verschiedenen unabhängigen und abhängigen Ansprüche in Weisen kombiniert werden, die nicht speziell und ausdrücklich aufgezählt sind, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Lehre bereitzustellen.
