DE10042677A1 - Gehäuse für ein Federbeinlager - Google Patents

Gehäuse für ein Federbeinlager

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Federbeinlager (1), umfassend ein Axialwälzlager (4) mit zwei Lagerringen (5, 6) und Wälzkörpern. Das Axialwälzlager (4) ist von dem Gehäuseoberteil (2) und dem Gehäuseteil (5) umschlossen, wobei die Gehäuseteile (2, 3) im Bereich einer Trennfuge (7) ein Labyrinth (12, 13) bilden, mit reibungsmindernden Kontaktzonen (19a, 19b; 20a, 20b).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Federbeinlager, vorgesehen für das Fahrgestell bzw. die Radaufhängung oder Radführung eines Fahrzeugs. Das Federbein umfaßt einen Stoßdämpfer und eine den Stoßdämpfer umschlie­ ßende Schraubenfeder, wobei das Federbein über Anlenkpunkte mit einem Achsschenkel und einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Zwischen dem Federbein und der Fahrzeugkarosserie ist zur Erzielung einer drehbaren Ab­ stützung einer Federauflage, an der sich die Schraubenfeder abstützt, ein Axialwälzlager angeordnet, welches in einem zweiteiligen Gehäuse eingesetzt und abgedichtet ist.
Hintergrund der Erfindung
In der Fahrwerkstechnik für Kraftfahrzeuge versteht man unter dem Bauteil Federbein die Kombination eines Teleskopstoßdämpfers mit einer Schrauben­ feder großen Durchmessers, die sich in tellerförmigen Auflagen gegenüber dem Stoßdämpfer und der Karosserie des Fahrzeugs abstützt. Bei Personen­ kraftwagen werden sogenannte McPherson-Federbeine eingesetzt, bei denen ein Federbeinrohr und eine die Radlagerung aufnehmende Konstruktion eine Einheit bilden. Die Kolbenstange des Federbein-Stoßdämpfers ist dabei am oberen Ende über ein Gummilager mit der Karosserie verbunden. Die zweite Verbindung wird von einem sogenannten Querlenker hergestellt. Beim Lenken des Fahrzeugs schwenkt die Einheit um die Kolbenstange des Stoßdämpfers. Die untere Schraubenfederauflage ist fest mit dem äußeren Rohr des Feder­ beins verbunden. Beim Lenkvorgang bewegt sich die Schraubenfederauflage, wobei eine Reibkraft zwischen der Feder und ihrer Auflage zu überwinden ist. Um den Widerstand beim Lenken zu reduzieren und die Funktion der Schrau­ benfeder zu verbessern, ist im Bereich der oberen Schraubenfeder-Auflage ein Wälzlager angeordnet. Die Kräfte, die das Wälzlager aufnehmen muß, sind vorwiegend axial wirkende Gewichtskräfte und Stoßbelastungen sowie durch die Federanordnung ausgelöste Querkräfte, so daß als geeignetes Wälzlager ein Axial-Rillenkugellager eingesetzt ist. Dieses Axiallager muß sich neben einer reibungsarmen Beweglichkeit und einer betriebssicheren Lastübertra­ gung weiterhin der Elastizität des Gesamtaggregates Federbein- Radaufhängung anpassen. Dazu ist das Wälzlager in einem zweigeteilten Ge­ häuse eingesetzt und auf Lebensdauer geschmiert. Die Gehäuseteile bilden im Bereich einer Trennfuge eine Labyrinthdichtung. Gleichzeitig sind die Gehäu­ seteile mittels einer Verschnappung zusammenfügt.
Die DE 690 01 377 T2 zeigt ein gattungsbildendes Federbeinlager, versehen mit einem Axialwälzlager. Jedem Lagerring ist ein Gehäuseteil zugeordnet, die mit zueinander vorstehenden und gegenseitig überlappenden Vorsprüngen versehen sind, die mittels einer Verschnappung zusammengefügt sind. Dabei kommt es zu einer unmittelbaren gegenseitigen Abstützung der Gehäuseteile im Bereich der Kontaktzonen. Eine derartig gestaltete Labyrinthdichtung zeigt im Betrieb häufig einen sogenannten Stip-Slick-Effekt. Dieser resultiert aus dem gegenseitigen Kontakt der Gehäuseteile im Bereich der Labyrinthdich­ tung, der beispielsweise durch Unrundheiten der Lagerringe entstehen kann, die das jeweilige Gehäuseteil mit dem zugehörigen Labyrinthbereich deformie­ ren. Weiterhin kann eine Lasteinleitung in das Federbeinlager zu einer Defor­ mation der Gehäuseteile führen, verbunden mit einer verstärkten Anlage bzw. Abstützung der Kontaktflächen, die ebenfalls einen Stip-Slick-Effekt auslösen. Bei Federbeinen gemäß dem bekannten Aufbau treten weiterhin als Vorstufe des Stip-Slick-Effektes Schleifgeräusche am Federbeinlager auf, die ebenfalls weder von den Fahrzeugherstellern noch vom Endkunden akzeptiert werden.
Aufgabe der Erfindung
Die Nachteile der bekannten Federbeinlagerung berücksichtigend, ist es Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung, für ein Federbeinlager eine Labyrinthdich­ tung mit geräuschoptimierten Kontaktzonen zu schaffen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabenstellung berücksichtigend ist das erfindungsgemäße Federbein­ lager mit Gehäuseteilen versehen, bei denen zumindest die Kontaktzonen rei­ bungsmindernd ausgelegt sind. Der nachteilige Stip-Slick-Effekt wird damit wirksam unterbunden bzw. deutlich reduziert. Gleichzeitig wird eine nachteilige Geräuschentwicklung unterbunden. In vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfin­ dung eine Toleranzfelderweiterung der eingesetzten Gehäuseteile, was sich vorteilhaft auf die Herstellkosten auswirkt. In gleicher Weise kann das erfin­ dungsgemäß gestaltete Federbeinlager mit Lagerringen bestückt werden, bei dem die Toleranz außerdem hinsichtlich der Rundheit erweitert werden kann. Die sich gegenseitig abstützenden Bereiche bzw. Abschnitte der Gehäuseteile können unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen reibungsmindernden Kontaktzonen enger ausgefegt werden, wodurch sich die Dichtwirkung der La­ byrinthdichtung verbessert mit dem Vorteil, eine höhere Lebensdauer des Fe­ derbeinlagers zu erzielen. Durch die Erfindung wird weiterhin ein reduziertes Lagerreibmoment des Federbeinlagers erzielt, was sich unmittelbar auf den Lenkungskomfort des Fahrzeugs auswirkt. Die erfindungsgemäße partielle Beschichtung, ausschließlich im Bereich der Kontaktzonen kann vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der ab­ hängigen Ansprüche, die nachfolgend näher erläutert werden.
Zur Erzielung einer optimalen Abdichtung ist das erfindungsgemäß ausgebil­ dete Federbeinlager mit Gehäuseteilen versehen, bei denen sowohl das radial innenseitig als auch das radial außenseitig des Axiallagers angeordnete Laby­ rinth reibungsmindernde Kontaktzonen aufweist. Diese Maßnahme sorgt für eine umfassende Abdichtung des Federbeinlagers ohne eine nachteilige Erhö­ hung des Lagerreibmomentes.
Zur Erzielung von reibungsmindernden Kontaktzonen schließt die Erfindung verschiedene Maßnahmen ein, wie beispielsweise die Verwendung eines rei­ bungsoptimierten Grundwerkstoffs zur Herstellung der Gehäuseteile. Alternativ dazu kann der Grundwerkstoff im Bereich der Kontaktzonen mit reibungsmin­ dernden Zusätzen versehen werden. Als Zusatz eignet sich beispielsweise ein Trockenschmierstoff, mit dem die Kontaktzonen beschichtet oder beaufschlagt werden. Dazu eignet sich beispielsweise Graphit, oder ein Talkumpulver. Für die Beschichtung ist vorzugsweise PTFE vorgesehen, wobei PTFE gleichfalls in die Kontaktzonen eingelagert werden kann. Die Erfindung schließt weiterhin aus Kunststoff hergestellte Gehäuseteile ein, wobei zumindest die Kontaktzo­ nen mit Molybdändisulfid versetzt oder beschichtet sind.
Als geeigneter Grundwerkstoff für die Gehäuseteile ist Kunststoff vorgesehen, der mittels geeigneter Armierungselemente eine ausreichende Festigkeit er­ hält. Als Grundwerkstoff eignet sich weiterhin ein glasfaserverstärkter Kunst­ stoff, wie PA 66 oder ein durch Kohlefasern verstärkter Kunststoff.
Zur Ausbildung der Labyrinthdichtung ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß vorstehende Abschnitte bzw. Bereiche eines Gehäuseteils in das zugehö­ rige weitere Gehäuseteil eingepaßt sind bzw. von diesem umschlossen sind, unter Bildung eines Labyrinths. In einer Überdeckungszone bzw. Überlap­ pungszone sind die Gehäuseteile mit zumindest partiell zueinander ausge­ richteten Vorsprüngen oder Nasen versehen, die im eingebauten Zustand radial überdeckt sind und dabei formflüssig verschnappen oder verrasten. Bei­ spielsweise kann dazu ein Gehäuseteil mit Nasen versehen sein, die im einge­ bauten Zustand in eine Umlaufnut des zugehörigen weiteren Gehäuseteils ver­ schnappen.
Das Ziel eine geräuschoptimierte Labyrinthdichtung zu schaffen, wird erfin­ dungsgemäß auch erreicht, indem die vorgeschlagenen Änderungen, bei­ spielsweise die Beschichtung, nur an einem der beiden Gehäuseteile ausge­ führt ist.
Die Erfindung schließt weiterhin Gehäuseteile ein, von denen eines mit einer vorzugsweise umlaufend angeordneten Dichtlippe versehen ist, die in einer Einbaulage schleifend an dem zugehörigen weiteren Gehäuseteil abgestützt ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen reibungsmindernden Kontaktzone bewirkt eine derartige schleifende Dichtlippe eine vernachlässigbare Erhöhung des Lagerreibmomentes, das gegenüber einer verbesserten Dichtwirkung ver­ nachlässigbar ist.
Beschreibung der Zeichnungen
Anhand von Ausführungsbeispielen, dargestellt in zwei Figuren, wird die Erfin­ dung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Federbeinlager in einem Halbschnitt;
Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung die Einzelheit "Z" gemäß Fig. 1
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Federbeinlagers 1, umfassend ein Gehäu­ seoberteil 2 sowie ein Gehäuseunterteil 3, zwischen denen ein Axialwälzlager 4 angeordnet ist. Im eingebauten Zustand stützt sich das Federbeinlager 1 über das Gehäuseoberteil 2 zumindest mittelbar an einer Fahrzeugkarosserie ab. An dem Gehäuseunterteil 3, ausgebildet als eine Federauflage ist eine Schraubenfeder des Federbeins zentriert. Das Axialwälzlager 4 umfaßt zwei Lagerringe, wobei ein erster Lagerring 5 dem Gehäuseoberteil 2 und der zweite Lagerring 6 dem Gehäuseunterteil 3 zugeordnet ist. Im Bereich einer Trennfuge 7 sind die Gehäuseteile 2 und 3 formschlüssig zusammengefaßt. Dazu weist das Gehäuseunterteil 3 stirnseitig zwei umlaufende, radial zueinan­ der beabstandete Borde 8a, 8b auf, die eine stirnseitige Nut 9 begrenzen, in denen der Lagerring 6 eingesetzt ist. Im eingebauten Zustand greifen die Bor­ de 8a, 8b in eine entsprechende stirnseitige Nut 10 des Gehäuseoberteils 2, wobei die Nut 10 radial von den Borden 11a, 11b begrenzt ist. Die Nut 10 in dem Gehäuseoberteil 2 dient weiterhin zur Aufnahme des Lagerrings 5. Die Borde 8a und 11b bzw. 8b und 11b sind so gestaltet, daß sich ein Labyrinth 12, 13 bildet, wodurch das Axialwälzlager 4 sowohl gegenüber einem Staub- oder Flüssigkeitseintrag abgedichtet ist, der die Lebensdauer des Axialwälzla­ gers 4 nachteilig beeinflußt und gleichzeitig einen Schmiermittelaustritt an dem Axiallager 4 unterbindet.
Zur Erzielung eines verlängerten Labyrinths 12 greift der am Gehäuseoberteil 2 angeordnete Bord 11a in die Ringnut 15, welche von den am Gehäuseunterteil 3 angeordneten Borden 8a und 14 begrenzt ist. Im Bereich der Trennfuge 7 ist gleichzeitig eine formschlüssige Verschnappung 16 zwischen dem Gehäuseo­ berteil 2 und dem Gehäuseunterteil 3 vorgesehen. Dazu bildet der am Gehäu­ seunterteil 3 befindliche Bord 8b endseitig eine radial nach außen gerichtete Nase 17, die in eingebautem Zustand in eine innenseitige Umlaufnut 18 des Bordes 11b verrastet. Die Kontaktzonen 19a, 20a im Bereich des Labyrinths 12 sowie die Kontaktzonen 19b, 20b im Bereich des Labyrinths 13 sind dabei reibungsmindernd gestaltet. Diese Maßnahme erlaubt eine gegenseitige Ab­ stützung der Borde 8a, 11a bzw. 8b, 11b ohne eine nachteilige Geräu­ schentwicklung oder Erhöhung des Lagerreibmomentes. Folglich kompensiert ein derartiges Federbeinlager 1 auch eine unmittelbare gegenseitige Abstüt­ zung der Borde 8a und 11a bzw. 8b und 11b hervorgerufen durch eine La­ steinleitung in das Federbeinlager 1 oder aufgrund von Fertigungstoleranzen.
Die Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung, die Einzelheit "Z" gemäß Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab. Abweichend zu Fig. 1 sind die Borde 11a, 11b des Gehäuseoberteils 2 im Bereich der Kontaktzonen 19a, 19b mit Dichtlippen 21, 22 versehen. Die Anordnung und Lage der Dichtlippen 21, 22 sieht eine ständige Anlage bzw. Abstützung an der gegenüberliegenden Kon­ taktzone 20a, 20b vor, wodurch sich die Dichtwirkung des Labyrinths 12, 13 weiter verbessert. Aufgrund der reibungsmindernd gestalteten Kontaktzonen 19 a, 19b, 20a, 20b bewirkt auch die stetige Anlage der Dichtlippen 21, 22 keine nachteilige Erhöhung des Lagerreibmomentes.
Bezugszahlenliste
1
Federbeinlager
2
Gehäuseoberteil
3
Gehäuseunterteil
4
Axialwälzlager
5
Lagerring
6
Lagerring
7
Trennfuge
8
a Bord
8
b Bord
9
Nut
10
Nut
11
a Bord
11
b Bord
12
Labyrinth
13
Labyrinth
14
Bord
15
Ringnut
16
Verschnappung
17
Nase
18
Umlaufnut
19
a Kontaktzone
19
b Kontaktzone
20
a Kontaktzone
20
b Kontaktzone
21
Dichtlippe
22
Dichtlippe

Claims (14)

1. Federbeinlager (1), bestimmt zur drehbaren Abstützung einer Federaufla­ ge in Federbeinen, die Fahrzeugrädern zugeordnet sind, umfassend ein Axialwälzlager (4) mit zwei Lagerringen 5, 6 und Wälzkörpern, die in ei­ nem zweischalig gestalteten Gehäuse eingesetzt sind, wobei ein Lager­ ring (6) in der als Gehäuseunterteil (3) gestalteten Federauflage einge­ setzt ist und der Lagerring (5) an seiner den Wälzkörpern abgewandten Seite von einem Gehäuseoberteil (2) umschlossen ist, welches zumindest mittelbar an einer Fahrzeugkarosserie abgestützt ist, das Gehäuseober­ teil (2) und das Gehäuseunterteil (3) sind formschlüssig zu einer einbau­ fertigen Baueinheit mittels einer Verschnappung (16) zusammengefügt, wobei eine Trennfuge (7) zwischen dem Gehäuseoberteil (2) und dem Gehäuseunterteil (3) als ein Labyrinth (12, 13) gestaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (2, 3) zumindest im Bereich des Labyrinths (12, 13) reibungsmindernde Kontaktzonen (19a, 19b; 20a, 20 b) aufweisen.
2. Federbeinlager nach Anspruch 1, wobei das Gehäuseoberteil (2) und das Gehäuseunterteil (3) sowohl radial innenseitig als auch radial außenseitig des Axialwälzlagers (4) das Labyrinth (12, 13) reibungsmindernde Kon­ taktzonen (19a, 19b; 20a, 20b) bildet.
3. Federbeinlager nach Anspruch 1, bei dem die Gehäuseteile (2, 3) aus einem reibungsoptimierten Grundwerkstoff hergestellt sind.
4. Federbeinlager nach Anspruch 1, wobei in den Kontaktzonen (19a, 19b; 20a, 20b) des Gehäuseoberteils (2) und des Gehäuseunterteils (3) der Grundwerkstoff mit Zusätzen versehen ist.
5. Federbeinlager nach Anspruch 4, wobei die Kontaktzonen (19a, 19b; 20 a, 20b) mit einem Trockenschmierstoff beschichtet sind.
6. Federbeinlager nach Anspruch 4, wobei Graphit zur Beschichtung der Kontaktzonen (19a, 19b; 20a, 20b) vorgesehen ist.
7. Federbeinlager nach Anspruch 4, bei dem in die Kontaktzonen (19a, 19 b; 20a, 20b) PTFE eingelagert ist oder die Kontaktzonen mit PTFE be­ schichtet sind.
8. Federbeinlager nach Anspruch 4, wobei ein Talkumpulver zur Beschich­ tung der Kontaktflächen (19a, 19b; 20a, 20b) verwendet wird.
9. Federbeinlager nach Anspruch 1, bei dem als Grundwerkstoff für die Ge­ häuseteile (2, 3) ein glasfaserverstärkter Kunststoff PA 66 eingesetzt ist.
10. Federbeinlager nach Anspruch 1, bei dem als Grundwerkstoff für das Ge­ häuseoberteil (2) und das Gehäuseunterteil (3) ein durch Kohlefasern verstärkter Kunststoff verwendet wird.
11. Federbeinlager nach Anspruch 1, wobei zur Bildung des Labyrinths (12, 13) axial vorstehende Borde (8a, 8b) in eine von den Borden (11a, 11b) des Gehäuseoberteils (2) radial begrenzte Nut (10) eingepaßt sind.
12. Federbeinlager nach Anspruch 11, wobei in einer Überdeckungszone der Borde (8a, 8b) zu den Borden (11a, 11b) eine formschlüssige Ver­ schnappung (16) vorgesehen ist.
13. Federbeinlager nach Anspruch 12, wobei an dem Bord (8b) angeordnete Nasen (17) formschlüssig in eine Umlaufnut (18) des mit dem Gehäuseo­ berteil (2) verbundenen Bords (11b) verschnappen.
14. Federbeinlager nach Anspruch 1, wobei im Bereich der Kontaktzonen (19 a, 19b; 20a, 20b) an einem Gehäuseteil (2, 3) eine Dichtlippe (21, 22) angeordnet ist, die schleifend an dem zugehörigen Bord (8a, 8b) des Gehäuseunterteils abgestützt ist.
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