DE19516271C2

DE19516271C2 - Bearing with a support made of elastic material for receiving a coil spring from vehicle axle suspensions

Info

Publication number: DE19516271C2
Application number: DE1995116271
Authority: DE
Inventors: Walter Schulz; Matthias Roemer; Hermann Schobbe; Werner Moehrmann; Manfred Hoffmann
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2015-05-10
Also published as: DE19516271A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager mit einer Auflage aus elasti schem Material, insbesondere aus Gummi, zur Aufnahme einer Schraubenfeder von Fahrzeug-Achsfederungen nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a bearing with a pad made of elasti cal material, in particular rubber, for receiving a Coil spring of vehicle axle suspension according to the Oberbe handle of claim 1.

Bei bekannten Lagern dieser Art besitzen die aufzunehmenden Schraubenfedern an dem betreffenden Ende unter anderem eine angelegte, plangeschliffene Endwindung. Als angelegte Endwin dung ist dabei eine solche Endwindung zu verstehen, bei der die Endwindung praktisch an der vorausgehenden Schraubenwin dung anliegt. Eine solche Form einer Endwindung ist bisher notwendig, wenn die Schraubenfeder auf einer Gummiauflage auf liegen soll, um eine ausreichende Betriebsfestigkeit des Gum milagers zu gewährleisten. Gummiauflagen sind für eine gute Isolierung des Fahrzeugaufbaues gegen Abrollgeräusche notwen dig. Durch das Planschleifen der Endwindung gehen für die Wir kung der Schraubenfeder etwa 3/4 Windungen verloren. Hinsicht lich eines geringen Bauraumes ist diese Ausführung von Vor teil. Sie ist jedoch herstellungsmäßig teuer.In known bearings of this type, they have to be accommodated Coil springs at the relevant end, including one created, flat-ground end turn. As a created Endwin such a final turn is to be understood in which the final turn practically on the previous screw application. Such a form of a final turn is so far necessary if the coil spring is on a rubber pad should lie to a sufficient fatigue strength of the gum to ensure milagers. Rubber pads are for good Isolation of the vehicle body against rolling noise is necessary dig. By grinding the final turn, we go The coil spring lost about 3/4 turns. Terms This version of Vor is a small space part. However, it is expensive to manufacture.

Bei einer anderen vorbekannten Lagerausführung wird anstelle der herstellungsmäßig teuren plangeschliffenen Endwindung eine weitgehend an die vorausgehende Windung angelegte Endwindung auf eine spiralförmig angepaßte Gummiauflage aufgelegt. Auch hier sind etwa 3/4 Windungen unwirksam. Diese Ausführung ist preiswert, aber bezüglich Gewicht und Bauraum ungünstig. Zudem drückt das Windungsende stark auf die darüberliegende Windung der Schraubenfeder, wodurch eine Spannungsspitze entsteht. Die se führt - zusammen mit Korrosionseinflüssen - zu erhöhter Bruchgefahr.Another known bearing design is used instead of the end face turn, which is expensive to manufacture largely final turn applied to the previous turn placed on a spirally adapted rubber pad. Also here about 3/4 turns are ineffective. This version is inexpensive, but unfavorable in terms of weight and installation space. In addition presses the end of the turn strongly on the turn above the coil spring, which creates a voltage spike. The Together with the effects of corrosion, this leads to increased Risk of breakage.

Aus US 4,482,135 ist eine Lagerausführung bekannt, bei der eine elastische Auflage eine der auf ihr aufliegenden letzten Win dung der Schraubenfeder angepaßte Steigung aufweist. Hierdurch geht wiederum durch den aufliegenden Bereich der letzten Schraubenfederwindung ein Teil der insgesamt möglichen Feder wirkung verloren. Die Auflage aus elastischem Material besitzt keine diese weitgehend umgebende Umfassung aus unelastischem Material, wodurch die Auflage aus Festigkeitsgründen eine rela tiv hohe Steifigkeit besitzen muß. Eine hohe Steifigkeit ist bei einer elastischen Auflage aus funktionellen Gründen uner wünscht.From US 4,482,135 a bearing design is known in which one elastic pad one of the last win resting on it tion of the helical spring has an adapted pitch. Hereby again goes through the overlying area of the last Coil spring turn a part of the total possible spring effect lost. Has the pad made of elastic material none of these largely surrounding enclosures made of inelastic Material, making the edition a rela tiv must have high rigidity. There is high rigidity with an elastic pad for functional reasons wishes.

Aus DE 29 38 101 B1 ist andererseits eine sogenannte Abwälzfeder- Ausführung bekannt. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß die Schraubenfeder hier mit einer durchgängig bis in das Windungs ende hinein gleichen Steigung ausgeführt ist. Hier ist weder ein Schleifen noch ein Anlegen der Endwindung erforderlich. Das Schraubenfederende bedarf allerdings einer starren metallischen Abstützung wegen der hohen Festigkeitsanforderungen, die diese Ausführung an das Auflager stellt. Die konkrete Ausbildung je ner bekannten Lagerung besteht darin, daß etwa das erste Drit tel der Endwindung zwecks Führung in einer spiralförmigen Rille mit v-förmigem Querschnitt liegt. Der angrenzende Teil der End windung wälzt sich beim Durchfedern auf einer spiralförmigen Rampe ab, die eine mit der v-förmigen Rille gleiche Steigung besitzt. Die Steigung der Rampe ist dabei nur wenig größer als die Drahtstärke der Feder. Der große Vorteil dieser Lageraus führung besteht darin, neben einer denkbar preisgünstigen Fede rendenform nur etwa 20% einer unwirksamen Endwindung vorliegen zu haben. Auch bezüglich Gewicht, Bauraum und Preis ist diese Lagerausführung äußerst vorteilhaft. Insbesondere liegt keine Spannungsüberhöhung zwischen dem Windungsende der Schraubenfe der und der darüberliegenden Windung vor.DE 29 38 101 B1, on the other hand, describes a so-called rolling spring Execution known. This is characterized in that the Coil spring here with a continuous down to the winding the same slope at the end. Here is neither a grinding or an application of the final turn is required. The Coil spring end, however, requires a rigid metallic Support because of the high strength requirements that this Execution on the support. The specific training ever ner known storage is that about the first third of the final turn for guidance in a spiral groove with a V-shaped cross section. The adjacent part of the end the winding rolls on a spiral when it bounces Ramp down, the same slope as the V-shaped groove owns. The slope of the ramp is only slightly larger than the wire gauge of the spring. The big advantage of this warehouse leadership is in addition to a very inexpensive Fede only about 20% of an ineffective final turn to have. This also applies to weight, installation space and price Bearing design extremely advantageous. In particular, there is none Excess voltage between the end of the screw the and the winding above.

Ein Lager mit einer Gummiauflage konnte bisher aus mangelnder Festigkeit der Gummiauflage nicht für eine "Abwälzfeder- Lagerung" eingesetzt werden.A bearing with a rubber pad could not be used Strength of the rubber pad not for a "rolling spring Storage "can be used.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Pro blem, einen Weg zu finden, um mit einem Lager mit Gummiauflage eine Abwälzfeder-Lagerung realisieren zu können. Dabei sollen insbesondere die Probleme überwunden werden, die sich daraus ergeben, daß bei Abwälzfedern die Federkräfte vorwiegend über zwei an dem Federende gegenüberliegende, relativ kleine Berei che auf die Federauflage übertragen werden und in der Regel bei Gummiauflagen nicht beherrschbare spezifische Belastungen bewirken. Darüber hinaus ist dem Umstand zu begegnen, daß Gum miauflager auf die hohen Belastungen durch das Abwälzende ei ner Schraubenfeder in zu hohem Maße elastisch reagieren, um den an sich gewünschten, günstigen Abwälzeffekt zu erhalten.Proceeding from this, the invention deals with the pro blem to find a way to use a bearing with a rubber pad to be able to implement a gear spring bearing. In doing so in particular the problems that arise from it are overcome show that in the case of rolling springs, the spring forces predominantly above two relatively small areas opposite each other at the spring end che are transferred to the spring support and usually specific loads not controllable with rubber pads cause. In addition, the fact that Gum bearing on the high loads caused by the rolling end ner coil spring react too elastic to to obtain the favorable rolling effect desired in itself.

Eine Lösung zur Beherrschung der vorgenannten Probleme zeigt eine gattungsgemäße Lagerausführung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 auf.A solution to mastering the aforementioned problems shows a generic bearing design with the characteristic Features of claim 1.

Diese Lösung beruht auf dem Gedanken, das Lager so zu gestal ten, daß einerseits die hohe spezifische Belastung einer Ab wälzfeder auf ein Gummilager übertragen werden kann und daß andererseits die günstige Wirkungsweise einer Abwälzfeder auf einer starren Unterlage möglichst vollständig erhalten bleibt. Die gefundene Lösung erfordert insbesondere keine vulkanisier te Gummi-Metall- oder Gummi-Kunststoffverbindung, da eine sol che Lösung kostenmäßig nicht ideal wäre. Dennoch eignet sich die erfindungsgemäße Lösung grundsätzlich auch für eine bei spielsweise vulkanisierte Gummiverbindung. Allerdings steht der grundsätzlichen Verbesserung der Belastbarkeit und Stei figkeit des Lagers der Nachteil eines überproportionalen Mehr aufwandes gegenüber.This solution is based on the idea of designing the warehouse in this way ten that on the one hand the high specific load of an Ab Rolling spring can be transferred to a rubber bearing and that on the other hand, the beneficial effect of a gear spring a rigid base is preserved as completely as possible. The solution found, in particular, does not require any vulcanizing te rubber-metal or rubber-plastic connection, because a sol che solution would not be ideal in terms of cost. Nevertheless is suitable the solution according to the invention in principle also for a for example vulcanized rubber compound. However stands the fundamental improvement of resilience and stiffness the disadvantage of a disproportionately large majority expenses compared.

Der Kern der erfinderischen Lösung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 besteht darin, durch einen möglichst vollständigen Einschluß des elastischen Auflagerma terials dessen wirksame Elastizität möglichst weitgehend herab zusetzen. Erreicht wird dies dadurch, daß bei fehlendem Verfor mungsraum das elastische Auflagermaterial, das an sich inkom pressibel ist, bei einer Kammerung seine Elastizität verliert und damit auf das Federabwälzende wie ein starres Material wirkt und auch in gleicher Form belastbar ist. Dennoch bleibt die Geräuschisolierung in vollem Umfang erhalten.The essence of the inventive solution according to the characteristic Features of claim 1 is by a as complete as possible inclusion of the elastic support terials its effective elasticity as much as possible clog. This is achieved by the fact that in the absence of Verfor the elastic support material, which is inherently incom is compressible, loses its elasticity during a chambering and thus on the spring roller end like a rigid material works and is also resilient in the same form. Still remains maintain sound insulation in full.

Die von der Schraubenfeder mit in den Endbereich hineingehender gleicher Steigung auf ein Auflager ausgehende Belastung ist am größten an dem Federende und nimmt mit zunehmender Entfernung von dem Federende ab. Eine möglichst vollständige Kammerung des elastischen Auflagermaterials in dem Endbereich, das heißt ins besondere an dem Ende der Schraubenfeder, ist daher besonders wichtig. Erreicht wird dies nach dem Unteranspruch 3 durch eine zum Federende hin zunehmende Tiefe der die Feder aufnehmenden Rille in der Auflagefläche.The one from the coil spring that goes into the end area same slope on a bearing load is on largest at the spring end and decreases with increasing distance from the spring end. Complete chambering of the elastic support material in the end region, that is ins special at the end of the coil spring is therefore special important. This is achieved according to sub-claim 3 by a depth of the spring receiving the spring increasing Groove in the contact surface.

Um die Auflage an dem Federende bei einer Montage der Schrau benfeder in ein die Schraubenfeder aufnehmendes ortfestes Lager an dem Schraubenfederende in Position halten zu können, ist die Rille in dem Auflagermaterial an dem Federende tiefen- und breitenmäßig derart ausgelegt, daß die elastische Auflage in diesem Bereich auf das Federende aufgeschnappt werden kann.Around the support at the spring end when assembling the screw benfeder in a fixed bearing receiving the coil spring to be able to hold in position at the coil spring end is the Groove in the support material at the spring end deep and designed in terms of width so that the elastic pad in this area can be snapped onto the spring end.

Die Kammerung des elastischen Materials kann dadurch erzielt werden, daß dieses in Form eines Auflageringes in ein Aufnahme lager mit U-förmigem Ringquerschnitt eingeklemmt wird. Ist aus fertigungstechnischen Gründen ein solches einteiliges Aufnahme lager nicht möglich oder erwünscht, kann ein schüsselförmiges Aufnahmelager gewählt werden und die Innenkammerung des Aufla germateriales durch einen in das ringförmige Auflagermaterial einschiebbaren starren Ring gebildet werden. In diesem Fall wird das Auflagermaterial zusammen mit dem eingebrachten starren Ring auf das Federende aufgeschnappt und in diesem Zu stand in das schüsselförmige, ortsfeste Aufnahmelager einge führt.The chambering of the elastic material can be achieved be that this in the form of a support ring in a recording bearing with a U-shaped ring cross-section is clamped. Is out manufacturing reasons such a one-piece recording storage not possible or desirable, can be bowl-shaped Receiving camp can be selected and the inner chamber of the Aufla germateriales by a in the annular support material insertable rigid ring are formed. In this case the support material is brought in together with the rigid ring snapped onto the spring end and in this closed stood in the bowl-shaped, fixed reception center leads.

Durch eine außerhalb des etwa 1/3 der Endwindungslänge messen den Endes der Feder relativ flach in dem Auflagermaterial ver laufende Aufnahmerille für den Federdraht bildet das Auflager material zusammen mit der Feder keine kompakte starre Einheit, die beim Einbringen in das Aufnahmelager montagemäßig Schwie rigkeiten bereitet. Daher ist das erfindungsgemäße Lager in der Regel ohne Gleitmittel montierbar.Measure through one outside of about 1/3 of the end turn length ver the end of the spring relatively flat in the support material Running support groove for the spring wire forms the support material together with the spring not a compact rigid unit, the Schwie assembly-wise when inserted into the reception camp prepares problems. Therefore, the bearing according to the invention is in usually mountable without lubricant.

Um eine Beschädigung des elastischen Auflagers an dem direkten Ende der Schraubenfeder durch z. B. einen dort befindlichen Grat zu vermeiden, ist es zweckmäßig, an der zugehörigen Stel le der Auflage einen Freistich, das heißt eine Zusatzvertie fung, in der Aufnahmerille vorzusehen.In order to damage the elastic support on the direct End of the coil spring by z. B. one located there To avoid burrs, it is advisable to use the appropriate stel le the edition has an undercut, that is an additional recess to be provided in the receiving groove.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar gestellt.Embodiments of the invention are shown in the drawing posed.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Lager mit einer im Quer schnitt U-förmigen Lagerschale, Fig. 1 shows a section through a bearing having a cross-sectional U-shaped bearing shell,

Fig. 2 eine Ansicht auf das Lager nach Fig. 1 von unten ohne Schraubenfeder, Fig. 2 is a view of the bearing of FIG. 1 from below, without the coil spring,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Lager mit einer Lagerschüs sel und einem getrennten Innenversteifungsring für das ringförmige Auflagermaterial, Fig. 3 shows a section through a bearing having a Lagerschüs sel and a separate inner stiffening ring for the annular Auflagermaterial,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Lager nach Linie IV-IV in Fig. 2 bei Darstellung lediglich des elasti schen Aufnahmematerials, Fig. 4 is a section through the bearing according to line IV-IV in Fig. 2 for illustration, only the elasti rule receiving material,

Fig. 5 einen Schnitt durch das Lager nach Linie V-V in der Darstellungsweise nach Fig. 4, Fig. 5 is a section through the bearing according to line VV in the representation according to Fig. 4,

Fig. 6 eine alternative Ausführung der Rille des Aufnahme materials in einem Schnitt wie in der Darstellung nach Fig. 5. Fig. 6 shows an alternative embodiment of the groove of the receiving material in a section as in the illustration in Fig. 5.

In Fig. 1 ist beispielsweise Gummi als elastisches Material 1 in eine Lager-Aufnahme 2 mit U-förmigem Kreisringquerschnitt eingesetzt.In Fig. 1, for example, rubber is used as elastic material 1 in a bearing seat 2 with a U-shaped circular ring cross section.

Die Aufnahmefläche des elastischen Materials 1 verläuft spiral förmig schräg mit einer Steigung, die insgesamt geringer ist als diejenige der auf dem elastischen Material 1 aufliegenden Schraubenfeder 3.The receiving surface of the elastic material 1 extends spirally obliquely with an incline that is overall less than that of the helical spring 3 resting on the elastic material 1 .

Die Rille 4 in dem elastischen Material 1 zur Aufnahme der Schraubenfeder 3 ist über ihre Länge unterschiedlich tief und breit. Die tiefste Stelle liegt an dem Punkt a, wobei der Be reich zwischen a und b als Freistich besonders tief ausgebildet ist. Eine große Tiefe der Rille 4 bedeutet einen sehr geringen Öffnungswinkel α, der in dem Bereich b-c bei etwa 20 Grad liegen kann.The groove 4 in the elastic material 1 for receiving the coil spring 3 is of different depths and widths over its length. The lowest point lies at point a, the area between a and b being particularly deep as a recess. A large depth of the groove 4 means a very small opening angle α, which can be around 20 degrees in the region bc.

In dem Bereich c-d geht der Öffnungswinkel der Rille 4 zu größeren Werten über. In dem Bereich zwischen d und e beträgt der Öffnungswinkel bei der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2 gemäß Fig. 4 etwa 90 Grad. An dem Punkt e läuft die Rille 4 in eine ebene schräge Fläche über. In the area cd, the opening angle of the groove 4 changes to larger values. In the area between d and e, the opening angle at the section line IV-IV in FIG. 2 according to FIG. 4 is approximately 90 degrees. At point e, the groove 4 overflows into a flat, sloping surface.

Der Bereich zwischen b und c mißt etwa ein Drittel der zu la gernden Endwindung der Schraubenfeder 3. Durch die Ausbildung der Rille 4 in dem Bereich zwischen d und e besteht ein gewis ses radiales Spiel der Schraubenfeder in dem dortigen in unge spanntem Zustand nicht direkt anliegenden Federbereich.The area between b and c measures about a third of the end turn of the coil spring 3 to be stored. Due to the formation of the groove 4 in the area between d and e, there is a certain radial play of the helical spring in the spring area which is not directly in contact in the untensioned state.

Bei einer Montage der Schraubenfeder 3 in die Aufnahme 2 des Lagers muß das elastische Material 1 an dem Endbereich der Schraubenfeder 3 fixiert sein. Zu diesem Zweck erhält die Ril le 4 in dem Bereich zwischen b und c eine den Federdraht der Schraubenfeder 3 umschließende Querschnittsform, wodurch der Federdraht in diesem Bereich durch Einschnappen fixierbar ist. Für ein solches Fixieren reicht ein Bereich aus, der sich um fangsmäßig über etwa ein Drittel der Länge der letzten Feder windung erstreckt.When installing the coil spring 3 in the receptacle 2 of the bearing, the elastic material 1 must be fixed to the end region of the coil spring 3 . For this purpose, the Ril le 4 receives in the area between b and c a cross-sectional shape enclosing the spring wire of the coil spring 3 , whereby the spring wire can be fixed in this area by snapping. For such a fixation, an area is sufficient, which extends in turn over about a third of the length of the last spring turn.

In Fällen, in denen sich eine Lager-Aufnahme 2 mit einem U- Ringquerschnitt nicht verwirklichen läßt, ist eine Ausführung nach Fig. 3 äußerst zweckmäßig. Hier erfolgt die Kammerung des elastischen Materials 1 radial innen über einen starren lose eingebrachten Ring 5. Dieser Ring 5 ist lediglich auf Druck beansprucht und kann daher in recht wirtschaftlicher Weise aus Kunststoff bestehen. Die Aufnahme des Lagers ist bei dieser Ausführung eine Schüssel 6. Bei der Montage der Schraubenfeder 3 befindet sich das elastische Material 1 und der Ring 5 bei dieser Ausführungsform in auf das Federende aufgeschnapptem Zustand. Der Ring 5 kann außer aus Kunststoff auch beispiels weise aus Stahl oder Aluminium bestehen.In cases in which a bearing receptacle 2 with a U-ring cross section cannot be realized, an embodiment according to FIG. 3 is extremely useful. Here the elastic material 1 is chambered radially on the inside via a rigid, loose ring 5 . This ring 5 is only subjected to pressure and can therefore be made of plastic in a very economical manner. In this embodiment, the bearing is accommodated in a bowl 6 . When the helical spring 3 is assembled, the elastic material 1 and the ring 5 in this embodiment are in the state snapped onto the spring end. The ring 5 can also consist of plastic or steel or aluminum, for example.

Claims

1. Bearing with a support made of elastic material, in particular rubber, for receiving a coil spring of vehicle axle suspensions with a slope inclined in the direction of the winding of the increasing coil spring and inclined groove in this receiving bevel for receiving the end region of the coil spring , characterized in that the helical spring ( 3 ) has at its end to be supported a ge compared to its adjacent area at least substantially the same slope, that the slope of the support has a smaller slope than the slope of the outgoing winding of the helical spring ( 3 ), to thereby achieve a rolling storage of the coil spring end area and that the support material ( 1 ) with tensioned coil spring ( 3 ) is almost completely enclosed by rigid bearing material on the one hand and the material of the coil spring ( 3 ) on the other hand, the bearing material supporting the support -Material ( 1 ) encloses in the shape of a U and completely encompasses the sides.

2. Bearing according to claim 1, characterized in that the almost completely enclosed area of the elastic material's ( 1 ) is limited by loosely fitting rigid bearing material.

3. Bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the depth of the groove ( 4 ) in the support of the elastic Ma terials ( 1 ) decreases with increasing distance from the end of the coil spring ( 3 ) associated end of this groove ( 4 ) .

4. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the depth and shape of the groove ( 4 ) in a to accommodate the free end of the coil spring ( 3 ) associated limited length range allows the end of the coil spring ( 3 ) to snap.

5. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the support of the elastic material ( 1 ) is releasably mounted on an inner ring ( 5 ) and can be used in this form in a stationary outer shell ( 6 ) of the bearing.

6. Bearing according to one of the preceding claims, characterized in that at the free end of the coil spring ( 3 ) facing the end of the groove ( 4 ) a local additional recess (undercut, in the area a to b) is provided.