-
Die Erfindung betrifft ein Federbeinlager für Kraftfahrzeuge, mit einem karosseriefesten Kopfstück, das sich über ein Wälzlager auf einem Federteller abstützt, und mit einer Dichtung, die den Zwischenraum zwischen dem Kopfstück und dem Federteller abdichtet.
-
Solche Federbeinlager sind beispielsweise aus
EP 1 000 781 B2 bekannt und dienen zur Abstützung der Federbeine für die lenkbaren Räder von Kraftfahrzeugen an der Fahrzeugkarosserie. Das Federbein wird im wesentlichen durch einen Stoßdämpfer und eine diesen umgebende Schraubenfeder gebildet. Der Kopf des Stoßdämpfers ist mit der Fahrzeugkarosserie verbunden und wird von dem Wälzlager umgeben, dessen Gehäuse einen entsprechend großen Innendurchmesser aufweisen muss. Das fest mit der Fahrzeugkarosserie verbundene Kopfstück stützt sich auf einem oberen Laufring des Wälzlagers ab, während ein unterer Laufring sich auf dem Federteller abstützt, der ein Widerlager für das obere Ende der Schraubenfeder bildet. Das Lager muss somit eine hohe Axialkraft aufnehmen, die dem auf das betreffende Rad entfallenden Anteil des Fahrzeuggewichts entspricht. Da das Federbein zumeist schräg zur Vertikalen verläuft, ist das Lager darüber hinaus auch einer relativ hohen Radialkraft ausgesetzt. Die Dichtung soll das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Wälzlager verhindern, soll anderseits jedoch auch eine leichtgängige Drehung des Federbeins um seine Längsachse ermöglichen, wenn beim Lenken das Fahrzeugrad eingeschlagen wird.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federbeinlager zu schaffen, das diesen Anforderungen besser genügt.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Dichtung eine erste Dichtlippe zur Abdichtung an einer ersten, in Axialrichtung des Federbeins orientierten Dichtfläche und eine zweite Dichtlippe zur Abdichtung an einer zweiten, in Querrichtung der Federbeins orientierten Dichtfläche aufweist.
-
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, dass bei einem Federbeinlager eine Korrelation zwischen der im wesentlichen in vertikaler Richtung wirkenden Axialbelastung und der im wesentlichen in horizontaler Richtung wirkenden Radialbelastung besteht. Wenn eine hohe Axialbelastung auftritt, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, so übt die komprimierte Schraubenfeder eine hohe Kraft auf den Federteller aus, und sie ist dann auch in der Lage, hohe radiale Kräfte auf den Federteller auszuüben, beispielsweise weil mit der axialen Stauchung der Schraubenfeder auch eine Scherung oder Durchwölbung verbunden ist. Da die Materialien, die das Federbeinlager bilden, unvermeidlich eine gewisse Nachgiebigkeit haben, führt eine hohe Radialbelastung dazu, dass der Federteller in Bezug auf das Kopfstück eine exzentrische Position annimmt, mit der Folge, dass die erste Dichtlippe auf einer Seite stärker gegen die erste Dichtfläche angedrückt wird, auf der entgegengesetzten Seite jedoch weiter von der Dichtfläche abgerückt wird, so dass sich hier ein Spalt öffnen kann, wenn die Dichtlippe nicht ein ausreichendes Übermaß aufweist. Andererseits führt eine hohe Axialbelastung des Federbeinlagers dazu, dass sich der Zwischenraum zwischen dem Kopfstück und dem Federteller in vertikaler Richtung verringert.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Lager hat dies zur Konsequenz, dass die zweite Dichtlippe mit höherer Anpresskraft gegen die zweite Dichtfläche angedrückt wird oder überhaupt erst mit dieser zweiten Dichtfläche in Berührung kommt. Bei geringer Belastung des Federbeinlagers ist daher der bei einer Drehung des Federbeins zu überwindende Reibungswiderstand gering, da die zweite Dichtlippe nur mit geringer Kraft oder gar nicht an der zweiten Dichtfläche anliegt. Aufgrund der erwähnten Korrelation zwischen der Radialbelastung und der Axialbelastung des Lagers wird die zweite Dichtlippe jedoch immer dann ergänzend wirksam, wenn hohe Radialbelastungen auftreten, die zu einem Versagen der ersten Dichtlippe führen könnten. Da somit durch die zweite Dichtlippe gewissermaßen eine ”Eingreifreserve” geschaffen wird, die dann und nur dann wirksam wird, wenn die erste Dichtlippe besonders beansprucht ist, kann auch die erste Dichtlippe insgesamt schwächer und mit geringerem Übermaß ausgelegt werden, so dass sie ebenfalls nur einen geringen Reibungswiderstand verursacht.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die erste und zweite Dichtlippe können Teil eines gemeinsamen Dichtprofils sein, das beispielsweise am Federteller angeordnet ist. In dem Fall werden die ersten und zweiten Dichtflächen durch das kappenförmige Kopfstück des Federbeinlagers gebildet.
-
Bevorzugt sind die in Umfangsrichtung um das Federbeinlager umlaufenden Dichtlippen so gestaltet, dass das freie Ende der zweiten Dichtlippe einen kleineren Radius hat als das freie Ende der ersten Dichtlippe. Die erste, axial orientierte Dichtfläche wird vorzugsweise im Bereich zwischen den beiden Dichtlippen durch einen nach innen vorspringenden Absatz begrenzt, der als Fetttasche dient und verhindert, dass zur Schmierung aufgetragenes Fett bei der Montage von der ersten Dichtfläche abgestreift wird. Das Fett bleibt so zuverlässig in einer Position, in der es die Dichtlippen schmieren und die Dichtwirkung zusätzlich erhöhen kann.
-
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 einen Halbschnitt durch ein erfindungsgemäßes Federbeinlager; und
-
2 und 3 Detailvergrößerungen zu 1, für unterschiedliche Betriebszustände des Federbeinlagers.
-
Das in 1 gezeigte Federbeinlager weist einen Federteller 10 auf, der das obere Ende eines nicht gezeigten, auf eine Achse A zentrierten Stoßdämpfers umgibt und ein Widerlager für das obere Ende einer hier nur schematisch angedeuteten Schraubenfeder 12 bildet, die ebenfalls den erwähnten Stoßdämpfer umgibt und das auf das Federbein entfallende Gewicht der Fahrzeugkarosserie in den Radträger am unteren Ende des Federbeins einleitet. Der Federteller 10 ist im gezeigten Beispiel aus Kunststoff hergestellt, weist jedoch eine versteifende Einlage 14 aus Metall auf.
-
Ein Kopfstück 16 aus schlagzähem Kunststoff ist starr an einem Teil der Fahrzeugkarosserie befestigt und weist eine Aufnahme 18 für das obere Ende des erwähnten Stoßdämpfers auf. Das Kopfstück 16 hat insgesamt die Form einer ringförmigen Kappe, die den Federteller 10 übergreift und sich über ein Wälzlager 20 auf dem Federteller abstützt. Das Wälzlager weist einen in den Federteller 10 eingebetteten Laufring 22, einen in das Kopfstück 18 eingebetteten Laufring 24 und einen mit Lagerkugeln 26 bestückten Käfig 28 auf und ist so ausgelegt, dass es sowohl axiale wie auch radiale Belastungen aufnehmen kann.
-
Der Zwischenraum zwischen dem Federteller 10 und dem Kopfstück 16 ist am inneren Umfangsrand durch eine Dichtung 30 und am äußeren Umfangsrand durch eine Dichtung 32 abgedichtet, so dass kein Schmutz in das Wälzlager 20 gelangen kann.
-
Die Dichtung 32 wird durch ein umlaufendes Dichtungsprofil gebildet, das am äußeren Umfangsrand des Federtellers 10 gehalten ist und eine erste Dichtlippe 34 und eine zweite Dichtlippe 36 bildet. Im Normalzustand des Federbeinlagers liegt die erste Dichtlippe 34 elastisch an einer ersten Dichtfläche 38 an, die durch die Innenfläche einer Umfangswand 40 eines topfförmigen unteren Bereichs des Kopfstücks 16 gebildet wird. Die zweite Dichtlippe 36 hat einen etwas kleineren Radius und ist aufwärts gerichtet und einer zweiten, radial orientierten Dichtfläche 42 zugewandt, die durch den Boden des topfförmigen Teils des Kopfstücks 16 gebildet wird.
-
2 zeigt den Zustand der Dichtung 32 bei Normalbelastung des Federbeinlagers, beispielsweise im Stand oder bei Geradeausfahrt auf ebener Fahrbahn. In diesem Zustand liegt die erste Dichtlippe 34 unter leichter elastischer Verformung an der ersten Dichtfläche 38 an, während die zweite Dichtlippe 36 einen geringen Abstand zu der zweiten Dichtfläche 42 aufweist. Wenn bei einem Lenkeinschlag des an dem Federbein aufgehängten Rades der Federteller 10 relativ zum Kopfstück 16 gedreht wird, so ergibt sich nur ein geringer Reibungswiderstand, da die erste Dichtlippe 34 nur mit geringer Kraft an der ersten Dichtfläche 38 anliegt und die zweite Dichtlippe 36 die zweite Dichtfläche 42 nicht berührt. Dennoch wird durch die erste Dichtlippe 34 eine zuverlässige Abdichtung des Zwischenraumes zwischen Federteller und Kopfstück gewährleistet.
-
3 zeigt den Zustand der Dichtung 32 bei einer hohen Belastung des Federbeinlagers, wie sie beispielsweise bei einer Kurvenfahrt an dem kurvenäußeren Vorderrad auftritt. In diesem Fall ist der Federteller 10 nicht nur hohen Axialkräften, sondern auch hohen Radialkräften ausgesetzt, die die Tendenz haben, ihn relativ zu dem Kopfstück 16 zu verlagern. In dem hier gezeigten Beispiel haben die Radialkräfte zu einer Verlagerung des Federtellers 10 nach links in 3 geführt, so dass sich der Abstand zwischen der Dichtlippe 34 und der ersten Dichtfläche 38 vergrößert hat. Da die erste Dichtlippe 34 im Normalzustand nur geringfügig verformt war, kann sie sich vollständig entspannen, und es öffnet sich ein Spalt zwischen der Dichtlippe 34 und der Dichtfläche 38.
-
Gleichzeitig haben aber die hohen Axialkräfte dazu geführt, dass sich der Federteller 10 relativ zum Kopfstück 16 angehoben hat, so dass die zweite Dichtlippe 36 in Dichtberührung mit der zweiten Dichtfläche 42 gelangt ist. Selbst wenn durch den Spalt zwischen der ersten Dichtlippe 34 und der ersten Dichtfläche 38 Schmutz oder Feuchtigkeit eindringen sollte, werden diese nun durch die zweite Dichtlippe 36 zurückgehalten.
-
Nur im Ausnahmefall, bei hoher Belastung des Federbeinlagers, verursacht die zweite Dichtlippe 36 bei einer Drehung des Federbeins einen gewissen Reibungswiderstand.
-
Dabei kann die Dichtlippe 36 so ausgelegt sein, dass sie in vertikaler Richtung ausweichen kann, wenn sich der Federteller 10 weiter relativ zu dem Kopfstück anhebt, so dass die an der Dichtlippe 36 auftretenden Reibungskräfte in Grenzen gehalten werden.
-
Wie in 2 und 3 zu erkennen ist, wird die erste Dichtfläche 38 nach oben durch einen Absatz 44 und nach unten durch einen Kragen 46 der Umfangswand 40 begrenzt. Der Absatz 44, der Kragen 46 und die erste Dichtfläche 38 bilden somit zusammen eine Fetttasche, die vor der Montage des Federbeinlagers mit Fett gefüllt werden kann. Wenn der Federteller 10 mit der Dichtung 32 von unten in das Kopfstück 16 eingeführt wird, so verhindert die Fetttasche, dass das Fett durch die Dichtung 32 nach oben abgestreift wird. Das Fett verbleibt somit in einer Position, in der es insbesondere die erste Dichtlippe 34 schmieren kann und eine zusätzliche Barriere gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit bildet. Da der Außenradius der zweiten Dichtlippe 36 (am freien Ende derselben) kleiner ist als der Innenradius der Fetttasche, wird das Fett insbesondere auch nicht durch die zweite Dichtlippe 36 aus der Fetttasche herausgedrückt.
-
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
-
