DE19809074A1

DE19809074A1 - Federbeinlagerung

Info

Publication number: DE19809074A1
Application number: DE19809074A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl Ing Zernickel; Herbert Erhardt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-01-07

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für ein einer Radaufhängung eines Fahr zeugs zugeordnetes Federbein, vorzugsweise für Vorräder, versehen mit einem Stoßdämpfer und einer den Stoßdämpfer koaxial umschließenden Schraubenfe der, wobei das Federbein über Anlenkpunkte mit einem Achsschenkel und einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist, und wobei zwischen dem Federbein und der Fahrzeugkarosserie eine Lagerung angeordnet ist, die insbesondere als ein Axialkugellager oder Axial-Schrägkugellager ausgebildet ist und abgedichtet eingebaut und von ringförmig gestalteten Trägerteilen umgeben ist.

Hintergrund der Erfindung

In heutigen Fahrzeugen finden verstärkt sogenannte McPherson-Federbeine Anwendung, die allgemein zwei gegeneinander drehbare Elemente enthalten, welche mit einem dazwischen angebrachten Lager versehen sind, um ein leichtes Drehen bei gleichzeitiger Lastübertragung zwischen den Elementen zu gestatten. Die beiden gegeneinander drehbaren Elemente sind allgemein ein Federsitz oder Federlager bzw. ein elastisches Dämpfungsglied. Für die Funktion des Federlagers, insbesondere des Wälzlagers ist es erforderlich, die Lager elemente von Verunreinigungen wie Straßenstaub und Feuchtigkeit fernzuhal ten.

Aus der DE 690 01 377 T2 ist eine gattungsbildende Lagerung für ein Federbein bekannt. Diese Lagerung umfaßt zwei Lagerringe, in denen kugelförmige Wälz körper geführt sind. Jeder Lagerring ist in einem aus Kunststoff gebildeten Halteelement eingebettet. Beiden Halteelementen gemeinsam ist die zentrierte Anordnung in axial voneinander beabstandet angeordneten, aus Stahl hergestell ten Tragelementen. Diese bekannte Lagerung stellt eine kosten intensive Kon struktion dar, die für ein elastisches Dämpfungselement, beispielsweise für ein gummigepuffertes oberes Aufnahmeelement nicht ausreichend steif ist. Die viele Einzelbauteile umfassende Lagerung beansprucht außerdem einen großen Bau raum.

Aufgabe der Erfindung

Von den zuvor genannten Nachteilen der bekannten Lagerung ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstig konzipierte, steife Lagerung für ein Federbein, mit einem weiterhin bauraum- und bauteilopti mierten Aufbau zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach der erfindungsgemäßen Lösung sind die Laufringe des Wälzlagers un mittelbar an Trägerteilen abgestützt und zentriert. Der erforderliche Bauteileum fang der erfindungsgemäßen Lagerung beschränkt sich auf in Lagerringen geführte Wälzkörper, wobei die Lagerringe außenseitig von Trägerteilen um schlossen ist und dabei jeder Lagerring an axial zueinander ausgerichteten Borden der Trägerteile zentriert ist. Im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik besitzt dieser Lageraufbau eine verbesserte Steifigkeit sowie einen deutlich reduzierten Bauteileumfang, wodurch sich weiterhin der erforderliche Bauraum der Lagerung verringert. Aufgrund der Bauart von Federbeinen stellt sich eine schräggerichtete Krafteinleitung in die Lagerung ein, wodurch die Trägerteile unterschiedlich belastet werden. Erfindungsgemäß sind die Träger teile den auftretenden Beanspruchungen entsprechend ausgebildet, d. h. die Trägerteile besitzen eine voneinander abweichende Ausgestaltung und sind aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt. Ein Trägerteil, das über ein elastisches Dämpfungsglied, insbesondere einen Gummipuffer, an der Karosserie anliegt, ist vorzugsweise aus einem Werkstoff höherer Festigkeit hergestellt. Ein der artiges Trägerteil ermöglicht eine versteifende relativ dünnwandige Konstruktion des Trägerteils. Die gewichts- und bau raumoptimierte erfindungsgemäße Feder bein-Lagerung zeichnet sich außerdem durch geringen Bauteileumfang aus, wodurch sich ein Kostenvorteil einstellt. Die Erfindung schließt Trägerteile ein, die durch ein spanloses Tiefziehverfahren oder ein Spritzgießverfahren herstell bar sind. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil sieht eine Abstützung der Schraubenfeder unmittelbar an dem aus Kunststoff hergestellten Trägerteil vor.

Weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 14.

Erfindungsgemäß ist die Lagerung von Trägerteilen umgeben, deren axial zu gewandte Borde jeweils den Innenseiten der Lagerringe zugeordnet sind. Auf grund dieser Bordgestaltung wird das Lager innenzentriert, wobei zumindest ein Lagerring unmittelbar an einem zugeordneten Bord abgestützt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht eine Lagerung vor, bei der ein Trägerteil aus Stahlblech und das weitere Trägerteil aus Kunststoff hergestellt ist. Weiterhin schließt die Erfindung ein Aluminium-Trägerteil ein, das mit einem Trägerteil aus Kunststoff kombiniert ist. Alternativ dazu kann ein erfin dungsgemäß gestaltetes Federbein ebenfalls mit aus anderen Werkstoffen hergestellten Trägerteilen bestückt werden.

Vorzugsweise ist das der Fahrzeugkarosserie zugeordnete Trägerteil aus Stahl blech hergestellt und das weitere zur Schraubenfeder des Federbeins ausgerich tete Trägerteil aus Kunststoff hergestellt. Eine solche Anordnung der Trägerteile wird der höheren Anforderung an die Verwindungssteifigkeit gerecht, die an das der Fahrzeugkarosserie zugewandte Trägerteil gestellt werden.

Als eine zusätzliche Maßnahme zur Kostensenkung der Lagerung ist erfindungs gemäß vorgesehen, als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Laufringe einen Draht vorzusehen. Dazu ist ein Herstellverfahren vorgesehen, bei dem der zu einem Ring geformte Draht an den Enden verschweißt wird, bevor mittels einer axialen Prägung die Wälzkörper-Laufbahn auf einer Seite des Drahtrings anform bar ist. Ein derartiges spanloses Verfahren zur Herstellung der Laufringe besitzt ein weiteres Einsparpotential, was der Forderung nach einer kostengünstigen Gesamtkonstruktion des Wälzlagers entgegenkommt. Der zur Herstellung des Drahtes vorgesehene Ziehprozeß bewirkt eine Kaltverfestigung des Materials. Diese bleibt auch für die erfindungsgemäß spanlos hergestellte Wälzkörperlaufbahn erhalten, wodurch sich diese hinsichtlich Festigkeit und Lebensdauer nicht von einer üblichen Wälzlagerqualität unterscheidet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das im eingebauten Zu stand von der Schraubenfeder abgewandt weitestgehend topfförmig gestaltete Trägerteil spanlos durch ein Tiefziehverfahren herstellbar. Zur Verbesserung der Eigensteifigkeit des Trägerteils weist dieses eine mehrfache radiale Stufung auf sowie an der Innen- und der Außenseite einen in Richtung der Schraubenfeder gerichteten umlaufenden Bord.

Das weitere zum Federbein gehörige, aus Kunststoff hergestellte Trägerteil stellt vorteilhaft ein Kunststoff-Spritzgußteil dar, das im eingebauten Zustand unter Einhaltung eines Spaltmaßes bis an eine Innenkontur des weiteren Trägerteils herangeführt ist.

Zur Erzielung eines gewichtsoptimierten Kunststoff-Trägerteils ist dieses mit kammerartigen Ausnehmungen versehen, die insbesondere konzentrisch im Trägerteil eingebracht und in Richtung des aus Stahlblech hergestellten weiteren Trägerteils offen gestaltet sind. Zur Erzielung einer ausreichenden Steifigkeit sind die kammerartigen Ausnehmungen von radial angeordneten Stegen bzw. Steg wänden unterbrochen.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Trägerteile sieht weiterhin vor, daß die Trägerelemente im eingebauten Zustand ineinandergreifend angeordnet sind. Dazu bietet es sich an, daß die Borde des aus Stahl hergestellten Trägerteils eine Innen- und Außenwand des aus Kunststoff hergestellten Trägerteils in einem Endbereich außen umschließt. Diese Maßnahme verhindert ein nachteili ges Eintreten von Verunreinigungen oder Feuchtigkeit in das Wälzlager. Als weitere, die Abdichtung unterstützende Maßnahme sieht die Erfindung weiter hin vor, zumindest bereichsweise die Außenwand des aus Kunstoff hergestellten Trägerteils endseitig gestuft zu gestalten, wobei die Stufentiefe, die dem zu gehörigen Bord des aus Stahlblech hergestellten Trägerteils angepaßt ist. Diese Maßnahme im Überdeckungsbereich der Trägerteile bildet einen verlängerten, labyrinthartigen Dichtspalt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung schließt eine formschlüssige Sicherung beider Trägerteile ein, zur Erzielung einer vormontierbaren Einheit, bei der alle Einzelteile der Lagerung zusammengehalten sind. Als einfache, wirkungsvolle Maßnahme bietet sich dazu an, den außenliegenden Bord des aus Stahlblech hergestellten Trägerteils mit einer radial nach innen zeigenden, endseitigen Bund zu versehen, der an einem Ansatz des weiteren Trägerelements form schlüssig verschnappt. Alternativ eignet sich ebenfalls eine an der Innenseite der Trägerteile angeordnete formschlüssige Verschnappung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das aus Kunststoff hergestellte Trägerteil einstückig mit einem axial vorstehenden Ansatz versehen, an dem ein Federende der Schraubenfeder zentriert ist. Diese Konzeption erübrigt ein bislang übliches, eine dämpfende Wirkung ausübendes Zusatzteil, an dem die Schraubenfeder gedämpft abgestützt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhand eines Ausführungsbeispiels, dargestellt in zwei Figuren wird die Erfin dung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Federbein im Bereich des oberen Anlenkpunktes in einem Halbschnitt;

Fig. 2 in einer Einzelteilzeichnung die Federbeinlagerung gemäß Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus der Fig. 1 ist der Aufbau einer Federbeinlagerung zu entnehmen. Das Federbein 1 ist über zwei Anlenkpunkte 2, 3 an einer Fahrzeugkarosserie 4 und einem Achsschenkel 5 befestigt. An dem zum Anlenkpunkt 2 gerichteten Ende ist das Federbein 1 mit einer Lagerung 6 versehen, die aus zwei Lagerringen 7, 8 besteht, zwischen denen Wälzkörper 9 geführt sind. Die Lagerringe 7, 8 der als Axiallagerung gestalteten Lagerung 6 sind dabei unmittelbar an einem der Trägerteile 10, 11 abgestützt und an innen verlaufenden axial zugewandten Borden 29, 30 zentriert. Dabei sind die Trägerteile 10, 11 der Lagerung 6 unter schiedlich gestaltet und aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt. Das dem Lagerring 7 zugeordnete Trägerteil 10 ist aus Stahlblech hergestellt und bildet ein topfartiges Gehäuse, dessen Boden 12 mehrfach radial gestuft gestaltet ist, zur Erzielung einer verbesserten Eigensteifigkeit.

Der gestufte Boden 12 des Trägerteils 10 ermöglicht weiterhin eine Zentrierung des Lagerrings 7 am Trägerteil 10. Innen- und außenseitig ist das Trägerteil 10 mit in einer Richtung übereinstimmend verlaufenden, axialen Borden 13, 14 versehen, die radial versetzt zum Lagerring 8 vorzugsweise umlaufend angeord net sind und einen Endbereich des Trägerteils 11 umschließen. Das weitere, dem Lagerring 8 zugeordnete Trägerteil 11 ist als ein Kunststoff-Spritzgußteil gestaltet und besitzt ebenfalls eine kreisringförmige Kontur, in die der Lagerring 8 eingefügt ist. Zur Vermeidung einer nachteiligen Materialanhäufung und zur Gewichtsoptimierung ist das Trägerteil 11 mit kammerartig gestalteten Aus nehmungen 15 versehen, die ringförmig in verschiedenen Radialebenen an geordnet und durch konzentrische Stegwände 16 und radial verlaufende Stege 17 voneinander getrennt sind. Eine Stirnseite des Trägerteils 11 ist weiterhin unter Einhaltung eines Spaltmaßes 18 bis an das Trägerteil 10 geführt. Die Borde 13, 14 umschließen unter Einhaltung eines kleinen Ringspaltes den Endbereich des Trägerteils 11. Zur Erzielung eines verlängerten, labyrinthartig gestalteten Ringspaltes 19 weist das Trägerteil 11 innenseitig eine radiale Stufe 20 auf, die weitestgehend vom Bord 13 des Trägerteils 10 ausgefüllt wird. Das Trägerteil 11 dient weiterhin zur Abstützung und Zentrierung einer Schraubenfe der 21, die unmittelbar, d. h. ohne die Verwendung eines bislang üblichen elastischen Zwischengliedes am Trägerteil 11 abgestützt ist. Als Zentrierung dient ein einstückig mit dem Trägerteil 11 verbundener axial ausgerichteter Ansatz 22, der außen von einem Federende der Schraubenfeder 31 umschlossen ist.

Im Fahrzustand des Kraftfahrzeugs verursacht die Unebenheit der Straße sowie eine Unwucht des Rades eine Radialbewegung des Federbeins 1, die in Fig. 1 durch den Doppelpfeil gekennzeichnet ist. Eine Verlagerung der Anlenkpunk te 2, 3, die auch bei einer Lenkbewegung auftreten kann, bewirkt aufgrund der schräggerichteten Einbaulage des Federbeins eine Verdrehung des mit der Schraubenfeder 31 verbundenen Trägerteils 11 zum Trägerteil 10, die durch die Lagerung 6 ermöglicht wird. Das Federbein 1 verfügt weiterhin über einen Druckanschlag 23, der einen elastischen Endanschlag bildet für einen mit dem Federbein 1 verbundenen Stoßdämpfer 24. Zur Erreichung einer körperschalliso lierten Anordnung der Lagerung 6 an der Fahrzeugkarosserie 4 ist das Trägerteil 10 über einen Dämpfungsring 25 im Bereich des Anlenkpunktes 2 an der Fahrzeugkarosserie 4 angebunden.

Zur weiteren Verdeutlichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Lagerung 6 dient die Fig. 2, in der die Lagerung 6 im Halbschnitt abgebildet ist und deren Einzelteile mit den in Fig. 1 verwendeten Bezugsziffern übereinstimmen. Zur Erzielung einer vormontierbaren Einheit der in Fig. 2 abgebildeten Lagerung 6 ist eine formschlüssige Verschnappung 26 zwischen den Trägerteilen 10, 11 vorgesehen. Dazu weist der äußere Bord 14 vom Trägerteil 10 endseitig einen radial nach innen gerichteten Bund 27 auf, der in einer Einbaulage formschlüs sig einen nach außen gerichteten Ansatz 28 vom Trägerteil 11 hintergreift.

Bezugszeichenliste

1

Federbein

2

Anlenkpunkt

3

Anlenkpunkt

4

Fahrzeugkarosserie

5

Achsschenkel

6

Lagerung

7

Lagerring

8

Lagerring

9

Wälzkörper

10

Trägerteil

11

Trägerteil

12

Boden

13

Bord

14

Bord

15

Ausnehmung

16

Stegwand

17

Steg

18

Spaltmaß

19

Ringspalt

20

Aussparung

21

Stufe

22

Ansatz

23

Druckanschlag

24

Stoßdämpfer

25

Dämpfungsring

26

Verschnappung

27

Bund

28

Ansatz

29

Bord

30

Bord

31

Schraubenfeder

Claims

1. Lagerung für ein einer Radaufhängung eines Fahrzeugs zugeordnetes Feder bein (1), vorzugsweise für Vorderräder, versehen mit einem Stoßdämpfer (24) und einer den Stoßdämpfer (24) weitestgehend koaxial umschließenden Schrau benfeder (31), wobei das Federbein (1) über Anlenkpunkte (2, 3) mit einem Achsschenkel (5) und einer Fahrzeugkarosserie (4) verbunden ist, und wobei zwischen dem Federbein (1) und der Fahrzeugkarosserie (4) eine Lagerung (6) angeordnet ist, die insbesondere als Axialkugellager oder Axial-Schrägkugellager ausgebildet ist und abgedichtet eingebaut sowie von ringförmig gestalteten Trägerteilen (10,11) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß Lagerringe (7, 8) der Lagerung (6) unmittelbar an den Trägerteilen (10, 11) abgestützt sind und zumindest ein Lagerring (7, 8) an innenseitig verlaufenden, axial zugewandten Borden (29, 30) der Trägerteile (10, 11) zentriert ist, wobei die der Lagerung (6) zugeordneten Trägerteile (10, 11) aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (7, 8) an den Borden (29, 30) innenzentriert sind.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (6) ein Trägerteil aus Stahlblech sowie ein aus Kunststoff hergestelltes Trägerteil umfaßt.

4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere, der Fahrzeugkarosserie (4) zugewandte Trägerteil (10) aus Stahlblech und das weitere Trägerteil (11), an dem die Schraubenfeder (31) unmittelbar anliegt, aus Kunststoff hergestellt ist.

5. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (6) aus Draht hergestellte Lagerringe (7, 8) umfaßt.

6. Verfahren zur Herstellung der Lagerringe (7, 8) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu einem Ring formbare Draht an den Enden ver schweißt wird, bevor eine einseitige axiale Prägung für die Wälzkörper-Lauf bahn erfolgt.

7. Lagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein spanlos aus einem Tiefziehblech hergestelltes Trägerteil (10).

8. Lagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mehrfach radial gestuftes Trägerteil (10), das innen- und außenseitig mit rechtwinkelig in Rich tung der Schraubenfeder (31) ausgerichteten, umlaufenden Borden (13, 14) versehen ist.

9. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnseite des aus Kunststoff hergestellten Trägerteils (11) unter Einhaltung eines Spaltmaßes (18) bis an eine Innenkontur des aus Stahlblech hergestellten Trägerteils (10) herangeführt ist.

10. Lagerung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein mit kammerartigen Ausnehmungen (15) versehenes Trägerteil (11), wobei die in Richtung des gegenüberliegenden Trägerteils (10) offen gestalteten Ausnehmungen (15) konzentrisch angeordnet und von einer Stegwand (16) bzw. Stegen (17) unter brochen sind.

11. Lagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Borde (13, 14) eine Innen- und Außenwand des Trägerteils (11) in einem Endbereich außen umschließen.

12. Lagerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Außenwand des Trägerteils (11) eine radiale Stufe (20) aufweist, die angepaßt ist an die Wandstärke und Ausgestaltung des Bordes (13), zur Erzielung eines verlängerten, labyrinthartig ausgebildeten Ringspaltes (19).

13. Lagerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bord (14) des Trägerteils (10) endseitig einen radial nach innen gerichteten Bund (27) auf weist, der mit einem endseitig am Trägerteil (11) angeordneten Ansatz (28) eine Verschnappung (26) bildet.

14. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federende der Schraubenfeder (31) unmittelbar am Trägerteil (11) abgestützt und an einem axial vorstehenden Ansatz (22) des Trägerteils (11) zentriert ist.