DE60103099T2

DE60103099T2 - Abgedichtetes Axialwälzlager für Fahrzeugaufhängung

Info

Publication number: DE60103099T2
Application number: DE60103099T
Authority: DE
Inventors: Eric Beghini; Christophe Houdayer; Jean-Pierre Collognat
Original assignee: SKF France SAS
Current assignee: SKF France SAS
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: EP1162091B1; FR2809992A1; BR0102312A; US20020009249A1; US6524013B2; EP1162091A1; DE60103099D1; FR2809992B1; BR0102312B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Radaufhängungen, insbesondere wie sie für Kraftfahrzeuge in den Teleskopfederbeinen der lenkbaren Räder verwendet werden.
Ein Radaufhängungslager weist im Allgemeinen einen oberen Ring und einen unteren Ring auf, zwischen denen Wälzelemente in Gestalt von Kugeln oder Rollen angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft insbesondere solche Radaufhängungslager, die wenigstens einen Ring aus Kunststoff aufweisen, der mit dem einen der beiden Laufinge des Wälzlagers in Berührung steht.
Wie allgemein bekannt, ist das Radaufhängungslager in dem oberen Abschnitt der Federbeinaufhängung zwischen einer unteren Metallteller, der auch als Widerlager für eine Radaufhängungsfeder dient, und einem starr mit der Fahrzeugkarosserie verbundenen oberen Element angeordnet. Die Feder der Radaufhängungseinrichtung ist um die Stoßdämpferkolbenstange herum angebracht, deren Ende starr an einem elastischen Blockträger befestigt ist. Das Radaufhängungslager ermöglicht eine Drehbewegung zwischen dem drehend beweglichen Stützteller der Feder und dem elastischen Blockträger, der an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Das Radaufhängungslager ermöglicht ferner ein Übertragen der zwischen der Feder und der Fahrzeugkarosserie auftretenden Axialkräfte. Die Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen dem Stützteller der Feder und dem elastischen Blockträger ist auf ein Einschlagen des lenkbaren Rades und/oder das Zusammendrücken der Radaufhängungsfeder zurückzuführen. Dies ist der französischen Druckschrift 2 779 096 zu entnehmen.
Die Radaufhängungslager sind unter der Fahrzeugkarosserie und in unmittelbarer Nähe der Räder angeordnet, die insbesondere bei Regen Schmutzpartikel von sich schleudern, die in das Lager eindringen können.
Es kann eine an sich bekannte Einrichtung, wie sie in der US 4 995 737 bzw. der EP-A-390 331 beschrieben ist, verwendet werden, die ein oder zwei Ringe aus Kunststoff verwendet, wobei jeder Ring einen Laufring bedeckt und axiale Haltemittel aufweist, die mit dem anderen Ring zusammenwirken. Die Dichtung ist dann durch Lippen gewährleistet, die einstückig mit dem einen der Ringe ausgebildet sind und auf dem anderen Ring gleiten.
Die Ringe sind im Allgemeinen aus einem Kunststoff hergestellt, der glasfaserverstärkt ist, um den Ring in die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen. Dieses Material hat sich als zu starr herausgestellt, um eine hinreichend wirkungsvolle Dichtung zu bilden. Es lässt sich ferner in Betracht ziehen, Dichtungseinrichtungen durch Aufstecken auf die Laufringe des Wälzlagers anzuordnen, allerdings müssen in diesem Falle die Dichtungen verwendet werden, die, wie in der Druckschrift JP 08-219 150 beschrieben, einen Träger aus Metall aufweisen, was verhältnismäßig kostspielig in der Herstellung ist.
Eine Lageranordnung für eine Radaufhängung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der EP 1 000 781 A1 bekannt.
Die Erfindung schlägt eine Lageranordnung mit einem hohen Maß an Dichtheit vor, wobei die gesamte Anordnung kompakt bleibt und während der Handhabung oder des Transportes vor dem endgültigen Einbau in die Federbeinaufhängung gegen ein unbeabsichtigtes Auseinanderfallen geschützt ist.
Die Lageranordnung für eine Radaufhängung gemäß einem Aspekt der Erfindung ist durch den Anspruch 1 umrissen.
Der Sitz kann eine im Wesentlichen radial sich erstreckende Fläche sein.
Vorzugsweise ist die Dichtung mit einem Wulst versehen, der in einer umlaufenden Nut des Rings angeordnet und befestigt ist. Die Nut kann einen Durchmesser aufweisen, der im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Reihe von Wälzelementen ist.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der erste Laufring einen radial sich erstreckenden Abschnitt auf, der den Wulst teilweise überdeckt. Der radiale Abschnitt hält den Wulst in der Nut.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich besagter Abschnitt des umlaufenden Laufrings neben einer konkaven Fläche, die eine Laufbahn für die Wälzelemente bildet.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Ring mit Mitteln für eine axiale Befestigung an dem umlaufenden Laufring versehen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Ring mit Mitteln für eine axiale Befestigung an dem anderen Ring versehen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich die Dichtlippe ausgehend von dem Wulst radial nach außen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich die Dichtlippe im montierten Zustand der Einrichtung ausgehend von dem Wulst nach unten.
Vorteilhafterweise ist die Dichtungseinrichtung in radialer Richtung zwischen den Wälzelementen und einem im Wesentlichen axial verlaufenden Kragen angeordnet. Der Kragen kann einstückig mit dem Ring ausgebildet sein.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Kragen Haltemittel für den zweiten Laufring oder für den mit dem zweiten Laufring starr verbundenen anderen Ring auf.
Es wird ist ein Radaufhängungslager geschaffen, dessen Raumbedarf weder in axialer noch in radialer Richtung gegenüber den bekannten Lagern verändert ist, und das eine ausgezeichnete Dichtung und Haltemittel zur gegenseitigen Befestigung dieser unterschiedlichen Elemente aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird verständlicher, und weitere Vorteile werden nach dem Lesen der detaillierten Beschreibung einiger in keiner Weise beschränkend zu bewertenden Ausführungsbeispiele offensichtlich, die anhand der nachstehenden Zeichnungen veranschaulicht werden:
1 zeigt in einem Längsschnitt ein Radaufhängungslager im zusammengebauten Zustand;
2 zeigt eine detaillierte Ansicht nach 1; und
3 und 4 zeigen Abwandlungen.
Ein Stoßdämpfer weist einen Zylinder auf, in dem ein Kolben gleitend verschiebbar angeordnet ist, dessen Kolbenstange 1 über sein oberes Ende an einem elastischen Blockträger 2 befestigt ist, der in einem Element der Karosserie 3 in Anlage kommt, das einen Sitz bildet und starr an der Karosserie befestigt ist.
Zu dem elastischen Blockträger 2 gehören:

– ein aus zwei Teilen 4a und 4b gefertigtes inneres Verbindungselement 4, an dem mittels einer Mutter 5 das Ende der Kolbenstange 1 des Stoßdämpferkolbens angebracht ist,
– ein äußeres Verbindungselement 6, das zum Befestigen an der Karosserie 3 dient,
– ein oberer Ring 7, der als Widerlager für das Radaufhängungslager 8 dient,
– ein Elastomerblock 9, der an der Fläche diese drei Elemente befestigt ist und eine Verbindung zwischen diesen bildet, die Schwingungen filtert.

Das äußere Verbindungselement 6 ist an einem Ende beispielsweise durch Anschrauben oder Verschraubung an der Karosserie 3 befestigt und an dem anderen Ende in axialer Richtung zwischen den beiden Abschnitten 4a und 4b angeordnet. Der obere Ring 7 ist in axialer Richtung in Höhe des inneren Verbindungselements 4 angeordnet, weist allerdings einen größeren Durchmesser auf. Gezeigt ist ferner die Radaufhängungsfeder 10, deren oberes Ende sich gegen den unteren Ring 11 abstützt, der sich wiederum gegen das Radaufhängungslager 8 abstützt.
Der obere Ring 7 weist einen zylindrischen Abschnitt 7a, der sich entgegengesetzt zu der Karosserie 3 nach unten erstreckt, und einen radialen Abschnitt 7b auf, der sich nach außen erstreckt. Die innere Fläche des zylindrischen Abschnitts 7a und die oberen Stirnfläche des radialen Abschnitts 7b sind mit dem elastischen Werkstoff beschichtet, der in dem elastischen Blockträger 2 verwendet ist.
Das Radaufhängungslager 8 selbst ist besser in 2 zu sehen und weist einen oberen Laufring 12 und einen unteren Laufring 13 auf, die beide aus Blech gefertigt sind und zwischen denen Kugeln 14 angeordnet sind. Die Kugeln 14 werden durch einen Kunststoffkäfig 15 gehalten, der sich auf einer Seite in einer Dichtungslippe 15a fortsetzt, die auf dem unteren Laufring 13 gleitet, und der sich auf der anderen Seite in einer Lippe 15b fortsetzt, die auf einem Sitz des oberen Laufrings 12 gleitet.
Das Radaufhängungslager 8 enthält ferner einen aus einem Kunststoff, beispielsweise einem glasfaserverstärkten Polyamid gefertigten oberen Ring 16, der die Fläche des oberen Laufrings 12 auf der gegenüberliegenden Seite der Wälzelemente 14 bedeckt und zu der Außenfläche des axialen Abschnitts 7a und der unteren Fläche des radialen Abschnitt 7b des oberen Rings 7 passend geformt ist. Der obere Ring 16 ist mit einem im Wesentlichen rohrförmige Kragen 17 ausgebildet, der sich ausgehend von dem Rand seines Außenumfangs nach unten erstreckt und die Wälzelemente 14 in radialer Richtung zumindest teilweise umgibt. Auf der Innenfläche des Kragens 17 sind in der Nähe seines unteren freien Endes radiale Vorsprünge 18 ausgebildet, die nach innen vorspringen und Krallen bilden.
Der untere Laufring 13 weist einen ringförmigen Abschnitt 13a, der mit einer zu den Wälzelementen 14 passenden konkaven Fläche ausgebildet ist, und einen radialen Abschnitt 13b auf, der sich von dem ringförmigen Abschnitt 13a nach außen fortsetzt und im Wesentlichen auf halber Höhe der Wälzelemente angeordnet ist. Das freie Ende des radialen Abschnitts 13b weist gegenüber dem Inkreis entlang der Spitzen der Krallen 18 einen größeren Durchmesser auf. Auf diese Weise sind die Krallen 18 in der Lage, den unteren Laufring 13 gegenüber dem Rest des Radaufhängungslagers vor dem endgültigen Einbau in die Radaufhängungseinheit in axialer Richtung zurückzuhalten.
Es ist selbstverständlich möglich, die Krallen 18 durch eine durchgehende, radial nach innen vorspringenden, ringförmigen Rippe zu ersetzen.
Der obere Ring 16 ist außerdem auf einer gegenüber der Wälzelemente 14 höheren Ebene in der Nähe des freien Endes des Außenumfangs des oberen Laufrings 12 mit einer umlaufenden Nut 19 ausgebildet, deren Boden im Wesentlichen radial verläuft und deren Ränder im Wesentlichen axial verlaufen. Die Nut 19 weist einen größeren Durchmesser auf als der durch die Mittelpunkte der Wälzelemente 14 gebildete fiktive Kreis.
Das Radaufhängungslager 8 wird durch eine beispielsweise aus einem Elastomer erzeugte Dichtungseinrichtung 20 vervollständigt, zu der ein in die Nut 19 eingesetzter Wulst 21 und eine Lippe 22 gehören, die sich ausgehend von dem Wulst 21 gleichzeitig nach unten und in radialer Richtung nach außen erstreckt, und die mit einem durch die obere Stirnfläche 13c des radialen Abschnitts 13b des unteren Laufrings 13 gebildeten Sitz in gleitender Berührung steht. Die Fläche 13c ist ringförmig und im Wesentlichen radial. Es ließe sich allerdings in Betracht ziehen, dass diese geneigt ist.
Auf der äußeren Seite der Wälzelemente 14 ist die Dichtung dementsprechend einerseits durch den zwischen dem Kragen 17 des oberen Rings 16 und dem freien Ende des radialen Abschnitts 13b des unteren Laufrings 13 gebildeten engen Spalt und andererseits durch die Berührung zwischen der Dichtungslippe 22 und dem radialen Abschnitt 13b des unteren Laufrings 13 gesichert. Auf diese Weise ist eine Dichtung von sehr hohe Qualität geschaffen. Auf der inneren Seite der Wälzelemente 14 ist die Dichtung durch die einstückig mit dem Käfig 15 ausgebildeten und mit dem unteren Laufring 13 bzw. dem oberen Laufring 12 in Berührung stehenden Lippen 15a und 15b gesichert. Auch hier ist eine wirkungsvolle Dichtung geschaffen.
Der untere Laufring 13 des Radaufhängungslagers 8 stützt sich auf dem unteren Ring 11 ab, der einen aus Metall geformten Träger oder Kern 23 aufweist, der in einem Abschnitt mit Kunststoff 24 beschichtet ist, der ebenfalls für die Filterung von Schwingungen sorgt, die von den Fahrzeugrädern her zu der Fahrzeugkarosserie aufsteigen können.
In 3 ist eine Abwandlung dargestellt, in der das Lager zwischen einem oberen Ring 16 und einem unteren Ring 25 angeordnet ist. Der untere Ring 25, der dazu vorgesehen ist, an dem Stützteller der Feder 11 in Anlage zu kommen, ist mit einem axialen Vorsprung 26 versehen, der sich zwischen den Wälzelementen 14 und dem Kragen 17 des Rings 16 nach oben erstreckt. Der axiale Vorsprung 26 ist mit einem radial nach außen gerichteten ringförmigen Wulst 27 versehen, der dazu eingerichtet ist, mit dem Wulst oder den Krallen 18 des Kragens 17 zusammenzuwirken und den gegenseitigen axialen Halt des oberen Rings 16 und des unteren Rings 25 zu gewährleisten.
Die obere ringförmige Stirnfläche 28 des Vorsprungs 26 dient als Anlagefläche für die Lippe 22 der Dichtungseinrichtung 20. Die Fläche 28 ist hier radial, könnte allerdings schräg sein. Der untere Laufring 13 ist hier kürzer als derjenige in dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel und ist ohne den zylindrischen Abschnitt ausgebildet, der den konkaven Abschnitt 13a nach außen fortsetzt. Der obere Laufring 12 weist ein freies Ende auf, das auf gleicher Höhe mit dem Innenrand der Nut 19 liegt und folglich mit dem Wulst 21 der Dichtung 20 in Berührung steht.
In dem Ausführungsbeispiel nach 4 setzt sich der obere Laufring 12 in radialer Richtung nach außen fort, überlappt teilweise den Wulst 21 der Dichtungseinrichtung 20 und schließt diese in die Nut 19 ein, wodurch jedes Auseinanderfallen verhindert ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonderes wirkungsvoll mit Blick auf Handhabungen, die dem endgültigen Einbau vorausgehen.
Die Tatsache, dass die Dichtungseinrichtung 20 separat von dem oberen Ring 16 ist, ermöglicht es, den oberen Ring 16 aus einem beispielsweise faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Material hoher Steifigkeit herzustellen, und die Dichtungseinrichtung 20 aus einem Material zu fertigen, das die für eine Dichtung gewünschte wirkungsvolle Nachgiebigkeit aufweist, beispielsweise aus einem Elastomer oder aus einem sehr nachgiebigen und nicht glasfaserverstärkten Kunststoff. Das Einsetzen der Dichtungseinrichtung 20 in die Nut 19 gewährleistet einen zuverlässigen Halt der Dichtungseinrichtung 20.
Als eine Abwandlung der 3 ist ein unterer Ring 25 vorstellbar, der entsprechend konfiguriert ist, um auch als Widerlager der Feder 10 zu dienen, wobei er dementsprechend den Stützteller 11 ersetzen würde.
Als Abwandlung der 4 könnte ein Ausführungsbeispiel in Betracht gezogen werden, bei dem der untere Laufring 13 auch als Widerlager der Feder 10 wirkt, wobei er dementsprechend den Stützteller 11 ersetzen würde.
Zufolge der Erfindung ist eine für ein Radaufhängungslager geeignete Dichtung geschaffen, die weniger Platz benötigt und besonders leistungsfähig sowohl hinsichtlich ihrer Effizienz als auch ihrer Lebensdauer ist.
Mit anderen Worten, die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des Radaufhängungslagers werden aufgrund der Wirksamkeit der Dichtung und deren Verschleißeigenschaften erhöht.

Claims

Lageranordnung (8) für eine Radaufhängung, mit einem ersten Laufring (12), mit einem zweiten Laufring (13), mit einer Reihe von Wälzelementen (14), die zwischen den beiden Laufringen angeordnet sind, mit einem Ring (16), der mit dem ersten Laufring fest verbunden ist und mit wenigstens einem Dichtmittel, das mit einem umlaufenden oder einem stillstehenden Element starr verbunden ist und dazu eingerichtet ist, mit einer entsprechenden stillstehenden oder umlaufenden Fläche zusammen zu wirken, wobei die Dichtmittel eine Dichtung (20) aufweisen, die an dem Ring montiert ist und mit einer Lippe (22) versehen ist, die mit einem Sitz gleitend in Berührung steht, der von einer Fläche des zweiten Laufrings oder einem anderen Ring gebildet ist, der mit dem zweiten Laufring starr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung von dem Ring separat ist und einen Wulst (21) umfasst, der in eine Ringnut (19) des Rings eingesetzt ist, und dass die Dichtung in axialer Richtung zwischen dem Ring und dem zweiten Laufring oder dem anderen Ring eingefügt ist, der mit dem zweiten Laufring starr verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Lippe in Berührung stehende Sitz eine im Wesentlichen radial sich erstreckende Fläche ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Laufring einen radial sich erstrecken den Abschnitt (12a) aufweist, der zum Teil den Wulst überdeckt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des zweiten Laufrings sich neben einer konkaven Fläche befindet, die eine Laufbahn für die Wälzelemente bildet.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring mit Mitteln zur axialen Befestigung an dem zweiten Laufring versehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen weiteren Ring aufweist und dass der weitere Ring mit Mitteln zur axialen Befestigung an dem anderen Ring versehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe sich ausgehend von dem Wulst im Wesentlichen radial nach außen erstreckt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtlippe im montierten Zustand der Einrichtung ausgehend von dem Wulst nach unten erstreckt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe in radialer Richtung zwischen den Wälzelementen und einem Kragen (17) angeordnet ist, der im Wesentlichen axial verläuft.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass der Kragen Haltemittel für den zweiten Laufring oder dem anderen Ring aufweist, der mit dem zweiten Laufring starr verbunden ist.