DE19752268A1

DE19752268A1 - Federbeinlagerung

Info

Publication number: DE19752268A1
Application number: DE1997152268
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl Ing Zernickel; Herbert Erhardt
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 1999-05-27

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Federbein, das der Radaufhängung eines Fahrzeugs zugeordnet ist. Das vorzugsweise für Vorderräder eingesetzte Federbein ist mit einem Stoßdämpfer und einer den Stoßdämpfer koaxial umschließenden Schrau benfeder versehen, wobei das Federbein über Anlenkpunkte mit einem Achs schenkel und einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Zwischen dem Federbein und der Fahrzeugkarosserie ist eine Lagerung angeordnet, 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 ein gattungsbildendes Federbein bekannt. Dieses Federbein ist mit einer zwei Lagerringe umfassenden Lagerring versehen, in denen kugelförmige Wälzkörper geführt sind. Jeder Lagerring ist in einem aus Kunststoff gebildeten Halteelement eingebettet. Beiden Halteelementen gemein sam ist die zentrierte Anordnung in axial voneinander beabstandet angeord neten, aus Stahl hergestellten Tragelementen. Diese bekannte Lagerung stellt eine kosten intensive Konstruktion dar, die für ein elastisches Dämpfungsele ment, beispielsweise für ein gummigepuffertes oberes Aufnahmeelement nicht ausreichend steif ist. Die viele Einzelbauteile umfassende Lagerung beansprucht außerdem einen großen Bauraum.

Aufgabe der Erfindung

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

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß sind die Laufringe des Wälzlagers unmittelbar an Trägerteilen abgestützt und zentriert. Der erforderliche Bauteileumfang der erfindungsgemä ßen Lagerung beschränkt sich auf in Lagerringen geführte Wälzkörper, wobei die Lagerringe außen von Trägerteilen umschlossen ist und dabei jeder Lager ring an axial zueinander ausgerichteten, radial versetzten Borden der Trägerteile zentriert ist. Im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik besitzt dieser Lageraufbau eine verbesserte Steifigkeit sowie einen deutlich reduzierten Bautei leumfang, 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 Trägerteile den auftretenden Be anspruchungen entsprechend ausgebildet, d. h. die Trägerteile besitzen eine voneinander abweichende Ausgestaltung und sind aus unterschiedlichen Werk stoffen hergestellt. Vorzugsweise ist das Trägerteil, das über ein elastisches Dämpfungsglied abgestützt ist, aus einem Werkstoff höherer Festigkeit herge stellt. Ein derartiges Trägerteil ermöglicht eine versteifende relativ dünnwandige Konstruktion des Trägerteils. Die gewichts- und bauraumoptimierte erfindungs gemäße Federbein-Lagerung zeichnet sich außerdem durch einen geringen Bauteileumfang aus, wodurch sich ein Kostenvorteil einstellt. Die Erfindung schließt Trägerteile ein, die durch ein spanloses Tiefziehverfahren oder ein Spritzgießverfahren herstellbar sind. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil sieht vor, daß die Schraubenfeder unmittelbar an einem Tragelement abgestützt ist.

Weitere vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Bord eines Trägerteils einen Lagerring innen zentriert und der Bord des weiteren Trägerteils den zweiten Lagerring außen zentriert.

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 Kunst stoff und das weitere zur Schraubenfeder des Federbeins ausgerichtete Trägerteil aus Stahlblech hergestellt. Eine solche Anordnung der Trägerteile vermeidet eine Körperschallübertragung von der Radführung auf die Karosserie. Zur weiteren Körperschallisolierung kann diesem Trägerteil eine Dämpfungsscheibe zugeord net sein, die zwischen dem Trägerteil und der Fahrzeugkarosserie eingesetzt ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das aus Kunststoff hergestellte Trägerteil topfförmig gestaltet und besitzt an der Innen- und der Außenseite einen in Richtung der Schraubenfeder gerichteten umlaufenden Bord.

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 Wälzkörper laufbahn erhalten, wodurch sich diese hinsichtlich Festigkeit und Lebensdauer nicht von einer üblichen Wälzlagerqualität unterscheidet.

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 Kunststoff hergestellten Trägerteils mit einem radial nach innen zeigenden, endseitigen Bund zu versehen, der an einem Ansatz des Endbereichs des weiteren Trägere lements formschlüssig verschnappt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das der Schrau benfeder zugeordnete Trägerteil einstückig mit einem axial vorstehenden Ansatz versehen, an dem ein Federende der Schraubenfeder zentriert ist. Diese Kon zeption erübrigt ein bislang übliches Zusatzteil, an dem die Schraubenfeder gedämpft abgestützt ist.

Die Erfindung schließt weiterhin eine Lagerung ein, bei der das Dämpfungs element mit dem aus Stahl geformten Tragelement zusammenwirkt. Damit ergibt sich eine Abstützung des Dämpfungselementes am äußeren Pfad, d. h. an dem in Richtung des Stoßdämpfers angeordneten Trägerteils. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement an dem aus Stahl hergestellten Trägerteil anvulkanisiert und bildet mit diesem eine Einheit. Alternativ schließt die Erfindung ein formschlüs sig am Trägerteil verschnapptes Dämpfungselement ein, oder die lose Anord nung des Dämpfungselementes. Zur Stellwegbegrenzung des Federbeins stützt sich das Dämpfungselement an einem Ansatz des Stoßdämpfers ab.

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;

Fig. 3 ein Federbein, dessen Dämpfungselement an dem zum Stoß dämpfer ausgerichteten Trägerteil, d. h. am äußeren Pfad angelenkt ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus der Fig. 1 ist der Aufbau einer Federbeinlagerung zu entnehmen. Das Federbein 1a 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 1a mit einer Lagerung 6 versehen, die aus zwei Lagerrin gen 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 12, 13 zentriert. Die Borde 12, 13 sind radial versetzt angeordnet, wobei der Bord 12 den Lagerring 7 innen und der Bord 13 den Lagerring 8 außen zentriert. Dabei sind die Trägerteile 10, 11 der Lagerung 6 unterschied lich gestaltet und aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt. Das dem Lagerring 7 zugeordnete Trägerteil 10 ist als ein Kunststoff-Spritzgußteil gestaltet und bildet ein topfartiges Gehäuse.

Das Trägerteil 10 ist mit einem weiteren axial ausgerichteten Bord 14 versehen, der vorzugsweise umlaufend radial nach außen zum Lagerring 7 versetzt an geordnet und einen Endbereich des Trägerteils 11 umschließt. Das weitere, dem Lagerring 8 zugeordnete Trägerteil 11 ist aus Stahlblech durch ein Tiefziehver fahren spanlos hergestellt und besitzt ebenfalls eine kreisringförmige Kontur, an der der Lagerring 8 abgestützt ist. Der Bord 14 umschließt unter Einhaltung eines Ringspaltes 15 den Endbereich 16 von dem Bord 13. Das Trägerteil 11 dient weiterhin zur Abstützung und Zentrierung einer Schraubenfeder 17, die unmittelbar, d. h. ohne die Verwendung eines bislang üblichen elastischen Zwi schengliedes am Trägerteil 11 abgestützt ist. Als Zentrierung dient ein einstückig mit dem Trägerteil 11 verbundener axial ausgerichteter Ansatz 18, der außen von einem Federende der Schraubenfeder 17 umschlossen ist.

Im Fahrzustand des Kraftfahrzeugs verursacht die Unebenheit der Straße sowie eine Unwucht des Rades eine Radialbewegung des Federbeins 1a, 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 1a eine Verdrehung des mit der Schraubenfeder 17 verbundenen Trägerteils 11 zum Trägerteil 10, die durch die Lagerung 6 ermöglicht wird. Das Federbein 1a verfügt weiterhin über einen Druckanschlag 19, der für einen mit dem Federbein 1a verbundenen Stoßdämp fer 20 einen elastischen Endanschlag bildet. Dazu ist ein Dämpfungselement 24a vorgesehen, das an den eine Anlenkung 2 bildenden Bauteil befestigt ist.

Beim Einfedern des Federbeins 1a in Richtung des Stoßdämpfers 20 kommt es nach einer Überbrückung eines Hubs "s" zur Anlage eines Druckanschlags 19 am Ansatz 25 des Stoßdämpfers 20. Das Federbein 1a besitzt danach eine Anlenkung des Dämpfungselementes 24a am inneren Pfad. Zur Erreichung einer körperschallisolierten Anordnung der Lagerung 6 an der Fahrzeugkarosserie 4 ist das Trägerteil 10 über einen Dämpfungsring 21 im Bereich des Anlenkpunk tes 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 22 zwischen den Trägerteilen 10, 11 vorgesehen. Dazu weist der Bord 14 vom Trägerteil 10 endseitig einen radial nach innen gerichteten Bund 23 auf, der in einer Einbaulage formschlüssig einen nach außen gerichteten Ansatz des Endbereichs 16 vom Trägerteil 11 hintergreift.

In Fig. 3 ist das Federbein 1b abgebildet, bei dem im Unterschied zu dem Federbein 1a (Fig. 1) das Dämpfungselement 24b an dem aus Stahlblech geformten Trägerteil 11 abgestützt ist. Zur Bildung eines einstückigen Aufbaus ist das Dämpfungselement 24b am Trägerteil 11 anvulkanisiert. Beim Einfedern des Federbeins 1b kommt es nach einer Überwindung des Hubs "s" zur Anlage des Dämpfungselementes 24b am Ansatz 25 des Stoßdämpfers 20. Die Aus bildung des Federbeins 1b gemäß Fig. 3 zeigt weiterhin oberhalb der Lagerung 6 ein zum Federbein 1b gehöriges Gummistützlager 26.

Bezugszeichenliste

1

a Federbein

1

b Federbein

2

Anlenkpunkt

3

Anlenkpunkt

4

Fahrzeugkarosserie

5

Achsschenkel

6

Lagerung

7

Lagerring

8

Lagerring

9

Wälzkörper

10

Trägerteil

11

Trägerteil

12

Bord

13

Bord

14

Bord

15

Ringspalt

16

Endbereich

17

Schraubenfeder

18

Ansatz

19

Druckanschlag

20

Stoßdämpfer

21

Dämpfungsring

22

Verschnappung

23

Bund

24

a Dämpfungselement

24

b Dämpfungselement

25

Ansatz

26

Gummistützlager

Claims

1. Federbein (1a, 1b) eingesetzt in einer Radaufhängung eines Fahrzeugs, versehen mit einem Stoßdämpfer (20) und einer den Stoßdämpfer (20) weitest gehend koaxial umschließenden Schraubenfeder (17), wobei das Federbein (1a, 1b) über Anlenkpunkte (2, 3) mit einem Achsschenkel (5) und einer Fahrzeug karosserie (4) verbunden ist, und wobei zwischen dem Federbein (1a, 1b) 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, wobei zur Bildung eines elastischen Endanschlages ein Trägerteil (10, 11) mit einem Dämpfungselement (24a, 24b) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß Lagerringe (7, 8) der Lagerung (6) unmittelbar an den Trägerteilen (10, 11) abgestützt sind, die axial zugewandte, radial versetzt angeordnete Borde (12, 13) aufweisen, an denen zumindest ein Lagerring (6, 7) zentriert ist, und wobei die Trägerteile (10,11) aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind.

2. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bord (12) des Trägerteils (10) den Lagerring (7) innen zentriert und der Bord (13) des Träger teils (11) den Lagerring (8) außen zentriert.

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

4. Federbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere, der Fahrzeugkarosserie (4) zugewandte Trägerteil (10) aus Kunststoff und das weite re Trägerteil (11), an dem die Schraubenfeder (21) unmittelbar anliegt, aus Stahlblech hergestellt ist.

5. Federbein nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein spanlos aus einem Tiefziehblech hergestelltes Trägerteil (11).

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

7. Verfahren zur Herstellung der im Federbein (1a, 1b) eingesetzten Lagerringe (7, 8) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zu einem Ring formbare Draht an den Enden verschweißt wird, bevor eine einseitige axiale Prägung für die Wälzkörper-Laufbahn erfolgt.

8. Federbein nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein topfartig gestaltetes Trägerteil (10), das innen- und außenseitig mit rechtwinkelig in Richtung der Schraubenfeder (17) ausgerichteten, umlaufenden Borden (12, 14) versehen ist.

9. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bord (14) des Trägerteils (10) endseitig einen radial nach innen gerichteten Bund (23) auf weist, der mit einem am Endbereich (16) des Trägerteils (11) angeordneten Ansatz eine Verschnappung (22) bildet.

10. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federende der Schraubenfeder (17) unmittelbar am Trägerteil (11) abgestützt und an einem axial vorstehenden Ansatz (18) des Trägerteils (11) zentriert ist.

11. Federbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Stahl blech geformte Trägerteil (11) mit dem Dämpfungselement (24b) zusammen wirkt.

12. Federbein nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Trägerteil (11) das Dämpfungselement (24b) vorzugsweise anvulkanisiert ist, das an einem Ansatz (25) des Stoßdämpfers (20) eine Wegbegrenzung erfährt (Fig. 3).