DE202017100717U1

DE202017100717U1 - Federbeinlager

Info

Publication number: DE202017100717U1
Application number: DE202017100717.0U
Authority: DE
Original assignee: Rollax GmbH and Co KG
Current assignee: Rollax GmbH and Co KG
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2018-05-14
Anticipated expiration: 2027-02-11
Also published as: WO2018146135A1

Abstract

Federbeinlager für Kraftfahrzeuge, mit einem drehfest mit einem Fahrzeugaufbau verbindbaren oberen Lagerring (10), einem relativ zu dem oberen Lagerring drehbaren unteren Lagerring (14), und einem zwischen den Lagerringen (10, 14) gebildeten, als Axiallager ausgebildeten Gleitlager (22), dass zwei miteinander in Berührung stehende Gleitflächen (18, 20) sowie in mindestens einer (18) der Gleitflächen gebildete Schmiermittelnuten (42, 44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelnuten (42, 44) jeweils von einer Napfstruktur (40) ausgehen, die in Radialrichtung gesehen zwischen den inneren und äußeren Rändern des Gleitlagers in der zugehörigen Gleitfläche (18) gebildet ist und einen Schmiermittelvorrat aufnimmt, dass die Schmiermittelnuten (42, 44) in Richtung auf die radial inneren und äußeren Ränder des Gleitlagers verlaufen, wobei ihre Laufrichtung zumindest abschnittsweise auch eine Komponente in Umfangsrichtung aufweist, und dass die Tiefe der Schmiermittelnuten (42, 44) zu den radial inneren und äußeren Enden hin abnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Federbeinlager für Kraftfahrzeuge, mit einem drehfest mit einem Fahrzeugaufbau verbindbaren oberen Lagerring, einem relativ zu dem oberen Lagerring drehbaren unteren Lagerring, und einem zwischen den Lagerringen gebildeten, als Axiallager ausgebildeten Gleitlager, das zwei miteinander in Berührung stehende Gleitflächen sowie in mindestens einer der Gleitflächen gebildete Schmiermittelnuten aufweist.
Über solche Federbeinlager stützt sich der Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs auf Federbeinen ab, an denen die Fahrzeugräder aufgehängt sind. Im eingebauten Zustand ist der obere Lagerring drehfest am Fahrzeugaufbau gehalten, während sich der untere Lagerring 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 2007303643 A ist jedoch ein Federbeinlager der oben genannten Art bekannt, bei dem die radialen Lagerkräfte und auch die weitaus größeren axialen Lagerkräfte durch ein Gleitlager aufgenommen werden.
Da das Federbein während der Fahrt auch Querkräften ausgesetzt ist, die in der Tendenz zu einem Verkanten der Gleitflächen des Gleitlagers führen, erweist sich die Schmierung der Gleitflächen als schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein als Gleitlager ausgebildetes Federbeinlager mit verbesserten Schmierungseigenschaften zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schmiermittelnuten jeweils von einer Napfstruktur ausgehen, die in Radialrichtung gesehen zwischen den inneren und äußeren Rändern des Gleitlagers in der zugehörigen Gleitfläche gebildet ist und einen Schmiermittelvorrat aufnimmt, dass die Schmiermittelnuten in Richtung auf die radial inneren und äußeren Ränder des Gleitlagers verlaufen, wobei ihre Laufrichtung zumindest Abschnittsweise auch eine Komponente in Umfangsrichtung aufweist, und dass die Tiefe der Schmiermittelnuten zu den radial inneren und äußeren Enden hin abnimmt.
Dadurch, dass die Schmiermittelnuten zum Teil auch in Umfangsrichtung verlaufen, wird durch Reibung zwischen den Gleitflächen und dem Schmiermittel in den Schmiermittelnuten eine dynamische Schmierung erreicht, bei der das Schmiermittel in den Nuten in Richtung auf deren freie Enden getrieben wird. Da die Tiefe der Schmiermittelnuten zu den freien Enden hin abnimmt, erhöht sich der hydrodynamische Druck des Schmiermittels in den Endbereichen der Nuten, wodurch eine gute Mitnahme des Schmiermittels und eine wirksamere Schmierung der radial inneren und äußeren Randzonen der Gleitflächen erreicht wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Gleitflächen können unmittelbar an den beiden Lagerringen gebildet sein, die beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein können. In einer anderen Ausführungsform ist zwischen den beiden Lagerringen mindestens ein Gleitring angeordnet, der zusammen mit einem der beiden Lagerringe oder wahlweise auch zusammen mit einem zweiten Gleitring das Gleitlager bildet. Diese Bauweise erlaubt es, das Material der Lagerringe 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. Wahlweise kann durch die Umfangsfläche eines Gleitrings und eine entsprechende Umfangsfläche eines der Lagerringe zugleich auch ein Radiallager gebildet werden.
In einer Ausführungsform sind die Napfstrukturen und die Schmiermittelnuten nur in einer der beiden Gleitflächen ausgebildet, beispielsweise in einer durch den Gleitring gebildeten Gleitflächen, während die andere Gleitfläche eben ist. Die Napfstrukturen können gleichmäßig auf dem Umfang des Gleitlagers verteilt sein.
In einer Ausführungsform gehen von jeder Napfstruktur vier Schmiermittelkanäle aus, die paarweise symmetrisch zu dem durch die Napfstruktur gehenden Radius des Lagers angeordnet sind und von denen zwei zum inneren Rand der Gleitfläche und die beiden anderen zum äußeren Rand der Gleitfläche führen. Vorzugsweise sind die Schmiermittelnuten so gekrümmt, dass sie mit zunehmender Annäherung an den Rand der Gleitfläche zunehmend in Umfangsrichtung verlaufen.
Durch die symmetrische Anordnung der Schmiermittelnuten wird eine gleichermaßen gute Schmierung des Lagers in beiden Drehrichtungen erreicht. Die Enden der von zwei benachbarten Napfstrukturen ausgehenden Schmiermittelnuten können sich dabei an den Rändern der Gleitfläche vereinigen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Federbeinlagers in einem axialen Schnitt;
2 das Federbeinlager nach 1 im zusammengebauten Zustand;
3 einen Gleitring des Federbeinlagers nach 1 und 2 in der Draufsicht;
4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer Gleitfläche des Gleitrings nach 3; und
5 einen Schnitt durch den Gleitring längs der Linie V - V in 4.

Das in 1 gezeigte Federbeinlager weist einen oberen Lagerring 10, einen Gleitring 12 und einen unteren Lagerring 14 auf. Der obere Lagerring 10 umgibt das obere Ende eines nicht gezeigten Stoßdämpfers und ist ebenso wie dieses Ende des Stoßdämpfers starr an einem nicht gezeigten Lagerbock des Fahrzeugaufbaus befestigt, so dass sich der Fahrzeugaufbau beispielsweise über nicht gezeigte Gummipuffer auf dem oberen Lagerring 10 abstützt. Der unter Lagerring 14 bildet ein Widerlager 16 für eine nicht gezeigte Schraubenfeder, die den Stoßdämpfer umgibt und zusammen mit diesem Stoßdämpfer das Federbein bildet.
Die oberen und unteren Lagerringe 10, 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.
Der Gleitring 12 weist in einer Ebene, die rechtwinklig zu der Achse A orientiert ist, eine flache Gleitfläche 18 auf, die im zusammengebauten Zustand des Federbeinlagers (2) an einer zugehörigen Gleitfläche 20 des oberen Lagerringes 10 anliegt. Die beiden Gleitflächen 18, 20 bilden zusammen ein als Axiallager ausgebildetes Gleitlager 22.
Die äußere Umfangsfläche des Gleitrings 12 bildet eine zylindrische, durch axiale Schmiermittelnuten 24 unterbrochene weitere Gleitfläche 26, die mit einer zugehörigen Gleitfläche 28 ein weiteres Gleitlager zur Aufnahme der (geringeren) radialen Lagerkräfte bildet.
Die oberen und unteren Lagerringe 10, 14 können aus demselben Kunststoffmaterial hergestellt sein. Der Gleitring 12 ist aus einen Kunststoff hergestellt, der mit dem Kunststoffmaterial des oberen Lagerrings 10 eine reibungsgünstige Materialpaarung ergibt.
Im zusammengebauten Zustand ist der Gleitring 12 formschlüssig auf einer entsprechenden Stützstruktur des unteren Lagerrings 14 gehalten.
Die oberen und unteren Lagerringe 10 bilden an ihren äußeren Umfangsrändern Flansche 30, 32, die über Rastnasen 34 miteinander verclipst werden können. Außerdem bilden die oberen und unteren Lagerringe zusammen Labyrinthstrukturen 36, 38, durch die der das Gleitlager 22 aufnehmende Raum am äußeren und inneren Umfangsrand abgedichtet wird.
Wie deutlicher in 3 zu erkennen ist, weist der Gleitring 12 in seiner Gleitfläche 18 kreisförmige Napfstrukturen 40 auf, die auf einem Kreis angeordnet sind, der in Radialrichtung gesehen etwa in der Mitte zwischen dem inneren Umfangsrand und den äußeren Umfangsrand der Gleitfläche 18 liegt. Die Napfstrukturen 14 sind auf diesem Kreis in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet und dienen zur Aufnahme eines Vorrats an Schmiermittel zur Schmierung der Gleitflächen 18 und 20.
Von jeder Napfstruktur 40 gehen vier Schmiermittelkanäle 42, 44 aus, die jeweils paarweise symmetrisch zu dem durch die Mitte der Napfstruktur gehenden Radius angeordnet sind. Zwei dieser Schmiermittelkanäle, mit dem Bezugszeichen 42, führen in die Nähe des inneren Umfangsrandes der Gleitfläche 18, während die beiden anderen Schmiermittelkanäle, mit dem Bezugszeichen 44, in die Nähe des äußeren Umfangsrandes der Gleitfläche 18 führen. In der an die Napfstruktur 40 angrenzenden Zone verlaufen diese Schmiermittelkanäle jeweils schräg, unter einem Winkel von etwa 45° in Bezug auf die Umfangsrichtung, während sie zum freien Ende hin stärker in Umfangsrichtung abbiegen und dann an ihrem freien Ende tangential, also in Umfangsrichtung verlaufen. Die Schmiermittelkanäle, die von zwei benachbarten Napfstrukturen 40 ausgehen, schließen mit ihren freien Enden aneinander an.
Wie deutlicher in den 4 und 5 zu erkennen ist, haben die Schmiermittelkanäle 42, 44 jedoch eine ungleichförmige Tiefe. Speziell nimmt die Tiefe von der Napfstruktur 40 zum freiem Ende hin ab, so dass an der Stelle, an der die freien Enden der Schmiermittelkanäle ineinander übergehen, eine Schwelle 46 gebildet wird.
Die Tiefe der Napfstrukturen 40 ist jeweils mindestens so groß wie die Tiefe der Schmiermittelnuten 42, 44 an den an die Napfstruktur angrenzenden Enden, so dass ein großer Vorrat an Schmiermittel aufgenommen werden kann.
Wenn sie die Gleitfläche 18 in irgendeiner Richtung relativ zu der Gleitfläche 20 dreht, so wird durch Reibungskräfte das in den Schmiermittelnuten 42, 44 enthaltene Schmiermittel in Umfangsrichtung mitgenommen und somit in Richtung auf die freien Enden dieser Schmiermittelnuten getrieben. Da die Schmiermittelnuten jedoch zum freien Ende hin flacher werden, erhöht sich der hydrodynamische Druck des Schmiermittels, so dass das Schmiermittel aus den Nuten heraus und in den Zwischenraum zwischen den Gleitflächen 18, 20 gepresst wird. Da die Schmiermittelnuten zu den Randzonen der Gleitfläche 18 verlaufen, werden auf diese Weise eine intensive Schmierung insbesondere die Randzonen der Gleitflächen erreicht, in denen die Flächenpressung besonders hoch ist, wenn das Federbein Querkräften und Verkantungen ausgesetzt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007303643 A [0003]

Claims

Federbeinlager für Kraftfahrzeuge, mit einem drehfest mit einem Fahrzeugaufbau verbindbaren oberen Lagerring (10), einem relativ zu dem oberen Lagerring drehbaren unteren Lagerring (14), und einem zwischen den Lagerringen (10, 14) gebildeten, als Axiallager ausgebildeten Gleitlager (22), dass zwei miteinander in Berührung stehende Gleitflächen (18, 20) sowie in mindestens einer (18) der Gleitflächen gebildete Schmiermittelnuten (42, 44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelnuten (42, 44) jeweils von einer Napfstruktur (40) ausgehen, die in Radialrichtung gesehen zwischen den inneren und äußeren Rändern des Gleitlagers in der zugehörigen Gleitfläche (18) gebildet ist und einen Schmiermittelvorrat aufnimmt, dass die Schmiermittelnuten (42, 44) in Richtung auf die radial inneren und äußeren Ränder des Gleitlagers verlaufen, wobei ihre Laufrichtung zumindest abschnittsweise auch eine Komponente in Umfangsrichtung aufweist, und dass die Tiefe der Schmiermittelnuten (42, 44) zu den radial inneren und äußeren Enden hin abnimmt.
Federbeinlager nach Anspruch 1, bei dem die von jeder Napfstruktur (40) ausgehenden Schmiermittelnuten (42, 44) paarweise symmetrisch in Bezug auf einen durch die Napfstruktur verlaufenden Radius des Gleitlagers angeordnet sind.
Federbeinlager nach Anspruch 1 oder 2, bei dem von jeder Napfstruktur (40) mindestens eine Schmiermittelnut (42) zum inneren Umfangsrand der Gleitfläche (18) und mindestens eine Schmiermittelnut (44) zum äußeren Umfangsrand der Gleitfläche (18) verläuft.
Federbeinlager nach den Ansprüchen 2 und 3, bei dem von jeder Napfstruktur (40) vier Schmiermittelnuten (42, 44) ausgehen.
Federbeinlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Schmiermittelnuten (44, 46) in einer schräg in Bezug auf die Umfangsrichtung verlaufenden Richtung von der Napfstruktur (40) ausgehen und zum freien Ende hin stärker in Umfangsrichtung abbiegen.
Federbeinlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die von benachbarten Napfstrukturen (40) ausgehenden Schmiermittelnuten (42, 44) an ihren freien Enden miteinander in Verbindung stehen.
Federbeinlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Gleitfläche (18), in der sich die Napfstrukturen (40) und die Schmiermittelnuten (42, 44) befinden, an einem Gleitring (12) gebildet ist, der zwischen den oberen und unteren Lagerringen (12, 14) aufgenommen ist.
Federbeinlager nach Anspruch 7, bei dem der Gleitring an seinem äußeren Umfang eine zylindrische Gleitfläche (26) aufweist, die zusammen mit einer zylindrischen Gleitfläche (28) an einem der oberen und unteren Lagerringe (10, 14) ein Gleitlager zur Aufnahme von Radialkräften bildet.