DE202019100269U1

DE202019100269U1 - Stützlager- und Federbeinlageranordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE202019100269U1
Application number: DE202019100269.7U
Authority: DE
Original assignee: Rollax GmbH and Co KG; Vorwerk Autotec GmbH and Co KG
Current assignee: Rollax GmbH and Co KG; Vorwerk Autotec GmbH and Co KG
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-04-20
Anticipated expiration: 2029-01-18
Also published as: DE102020100903A1

Abstract

Stützlager- und Federbeinlageranordnung für ein Federbein (10) eines Kraftfahrzeugs, bei der das Stützlager (16) ein Lager für ein oberes Ende eines Stoßdämpfers (12) bildet, ein unterer Laufring (30) eines Federbeinlagers (24) sich auf dem oberen Ende einer den Stoßdämpfer umgebenden Feder (14) abstützt und ein oberer Laufring (28) des Federbeinlagers (24) sowohl über eine sich im wesentlichen radial erstreckende Elastomerspur (32) als auch über eine sich im wesentlichen axial erstreckende Elastomerspur (34) an ein Karosserieteil des Fahrzeugs gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die im wesentlichen axial erstreckende Elastomerspur (34) zwischen einem Teil des oberen Laufrings (28) und einer sich im wesentlichen axial erstreckenden Umfangsfläche des Stützlagers (16) angeordnet ist, die sich im wesentlichen radial erstreckende Elastomerspur (32) zwischen einem anderen Teil des oberen Laufrings (28) und einer sich im wesentlichen radial erstreckenden Fläche des Stützlagers (16) erstreckt und der obere Laufring (28) am äußeren Umfangsrand einen Kunststoffring (38) trägt, der mittelbar oder unmittelbar am unteren Laufring abdichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützlager- und Federbeinlageranordnung für ein Federbein eines Kraftfahrzeugs, bei der das Stützlager ein Lager für ein oberes Ende eines Stoßdämpfers bildet, ein unterer Laufring eines Federbeinlagers sich auf dem oberen Ende einer den Stoßdämpfer umgebenden Feder abstützt, und ein oberer Laufring des Federbeinlagers sowohl über eine sich im wesentlichen radial erstreckende Elastomerspur als auch über eine sich im wesentlichen axial ersteckende Elastomerspur an ein Karosserieteil des Fahrzeugs gekoppelt ist.
Solche Kombinationen aus Stützlager, auch als Topmount bezeichnet, und Federbeinlager dienen dazu, ein Federbein eines lenkbaren Fahrzeugrades so an die Fahrzeugkarosserie zu koppeln, dass zwischen dem Federbein und der Fahrzeugkarosserie eine Verbindung geschaffen wird, die insbesondere auch bei Querkräften, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, stabil ist und die dennoch eine wirksame Dämpfung von Anregungen/Vibrationen sowie eine leichtgängige Drehung des Federbeins bei Lenkeinschlägen ermöglicht.
Aus DE 10 2007 046 219 ist eine Anordnung dieser Art bekannt, bei der das Stützlager von einem haubenartigen Karosserieteil umgeben ist, das ein Widerlager für die radialen und axialen Elastomerspuren bildet.
Es sind auch Federbeinlager bekannt, beispielsweise aus EP 1 000 781 B1 , bei denen die Laufringe in einem Gehäuse gekapselt sind, das durch zwei ringförmige Halbschalen aus Kunststoff gebildet wird, die an den inneren und äußeren Umfangsrändern Lippen- oder Labyrinthdichtungen zur Abdichtung des Lagers bilden, um das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit wirksam zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stützlager- und Federbeinlageranordnung zu schaffen, die sich durch einen besonders kompakten Aufbau auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die sich im wesentlichen axial erstreckende Elastomerspur zwischen einem Teil des oberen Laufrings und einer sich im wesentlichen axial erstreckenden Umfangsfläche des Stützlagers angeordnet ist, die sich im wesentlichen radial erstreckende Elastomerspur zwischen einem anderen Teil des oberen Laufrings und einer sich im wesentlichen radial erstreckenden Fläche des Stützlagers erstreckt, und der obere Laufring am äußeren Umfangsrand einen Kunststoffring trägt, der mittelbar oder unmittelbar am unteren Laufring abdichtet.
Erfindungsgemäß sind somit das Federbeinlager und die durch die Elastomerspuren gebildeten Dämpfungselemente in das Stützlager integriert, wodurch eine besonders kompakte Anordnung erreicht wird. Dabei kann durch den Kunststoffring am äußeren Umfang des oberen Laufrings eine platzsparende und wirksame Abdichtung des Lagers erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass sich bei elastischer Verformung der Elastomerspuren die oberen und unteren Laufringe des Lagers praktisch wie eine Einheit bewegen, so dass zwischen den beiden Laufringen nur äußerst geringe Relativbewegungen auftreten. Das erlaubt es, die Dichtung so zu gestalten, dass auch bei Anwesenheit von Radialkräften eine wirksame Abdichtung auf dem gesamten Umfang des Lagers erreicht wird, ohne dass es zwischen der Dichtung und dem unteren Laufring zu erhöhten lokalen Flächenpressungen kommt, die bei einer Drehung des Federbeins einen erhöhten Widerstand verursachen würden. Mit dem Merkmal, dass der Kunststoffring „mittelbar oder unmittelbar“ am unteren Laufring abdichtet, ist gemeint, dass der Kunststoffring eine Lippen- oder Labyrinthdichtung entweder unmittelbar mit dem unteren Laufring bildet oder aber mit einem weiteren Kunststoffring, der fest mit dem unteren Laufring verbunden ist.
Die räumlich voneinander getrennten Elastomerspuren ermöglichen es, die Federkennlinien für radiale und axiale Beanspruchungen unabhängig voneinander zu abzustimmen. Jede der beiden Elastomerspuren wird dabei weit überwiegend auf Druck beansprucht, so dass Scherkräfte, die die Dauerfestigkeit und Haltbarkeit der Elastomerspuren beeinträchtigen könnten, weitgehend vermieden werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform bildet das elastomere Material, das die Elastomerspuren bildet, zugleich eine Dichtlippe, die an dem Kunststoffring abdichtet. Ebenso kann das Elastomermaterial auch eine Dichtlippe bilden, die am inneren Umfangsrand des Federbeinlagers mittelbar oder unmittelbar an dem unteren Laufring abdichtet, so dass das Stützlager, die Elastomerspuren und das Federbeinlager eine dicht gekapselte Einheit bilden.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 einen axialen Schnitt durch eine Stützlager- und Federbeinlageranordnung gemäß der Erfindung; und
2 eine Detailvergrößerung zu 1.

In 1 ist das obere Ende eines Federbeins 10 gezeigt, das durch einen Stoßdämpfer 12 und eine diesen umgebende Schraubenfeder 14 gebildet wird. Von dem Stoßdämpfer 12 ist lediglich das obere Ende einer Kolbenstange dargestellt, und von der Schraubenfeder 14 sind nur die oberen Windungen gestrichelt angedeutet.
Das obere Ende der Kolbenstange des Stoßdämpfers 12 ist in einem Stützlager 16, einem sogenannten Topmount, gelagert, das fest mit der hier nicht gezeigten Fahrzeugkarosserie verbunden ist. An der Unterseite des Stützlagers 16 ist ein Puffer 18 aus elastomerem Material gehalten, der die Kolbenstange des Stoßdämpfers umgibt und bei extremer Kompression des Stoßdämpfers einen stoßdämpfenden Anschlag für den hier nicht gezeigten Zylinder des Stoßdämpfers bildet. Radial außerhalb des Puffers 18 bildet das Stützlager eine konturierte Lagerfläche 20, mit der sich das Stützlager über einen Elastomerkörper 22 und ein Federbeinlager 24 auf der obersten Windung der Schraubenfeder 14 abstützt. Die Lagerfläche 20 ist dabei insgesamt derart geneigt, dass die Achse F der Schraubenfeder gegenüber der Achse D des Stoßdämpfers etwas verkippt ist. Das Federbeinlager 24 weist einen mit Lagerkugeln bestückten Kugelkäfig 26 und obere und untere Laufringe 28, 30 für die Lagerkugeln auf. Im gezeigten Beispiel ist das Federbeinlager 24 als Schrägkugellager konzipiert mit geneigten Laufflächen der Laufringe 28, 30, so dass auch Radialkräfte aufgenommen werden können.
Der Elastomerkörper 22 ist unmittelbar mit der Lagerfläche 20 des Stützlagers 16 und der Oberseite des oberen Laufrings 28 stoffschlüssig verbunden und bildet im Bereich des Kugelkäfigs 26 eine Elastomerspur 32, die sich im wesentlichen radial erstreckt, sowie radial außerhalb derselben eine Elastomerspur 34, die sich im wesentlichen axial erstreckt. Mit „im wesentlichen“ ist hier gemeint, dass die Winekelabweichung der Elastomerspur 32 von der exakt radialen Richtung (sowohl in bezug auf die Achse D als auch in bezug auf die Asche F) weniger als 45°, vorzugsweise weniger als 30° beträgt und entsprechend die Abweichung der Elastomerspur 34 von der exakt axialen Richtung weniger als 45°, vorzugsweise weniger als 30° beträgt.
Der untere Laufring 30 ist außerhalb der Lauffläche für die Lagerkugeln größtenteils mit einem Kunststoff- oder Elastomermaterial 36 ummantelt und bildet einen Federteller für die Schraubenfeder 14.
Die Elastomerspuren 32 und 34 haben jeweils eine im wesentlichen einheitliche Dicke, die vorzugsweise kleiner ist als die Breite der jeweiligen Spur. Wenn das Federbeinlager 24 axialen Kräften ausgesetzt ist, insbesondere aufgrund des Fahrzeuggewichts und aufgrund von Stößen bei Fahrbahnunebenheiten, so werden diese Kräfte vorwiegend von der radialen Elastomerspur 32 aufgenommen, die dabei auf Druck beansprucht wird. Durch Geometriegestaltung der Spur und Materialeigenschaften des Elastomerkörpers kann die axiale Verformung begrenzt und die Federkennlinie eingestellt werden. Radialkräfte, wie sie insbesondere bei Kurvenfahrten auftreten, werden dagegen in erster Linie von der Elastomerspur 34 aufgenommen, die dann ebenfalls im wesentlichen auf Druck beansprucht wird. Auch hier kann die Verformbarkeit und Federkennlinie geeignet eingestellt werden, wobei wahlweise der Elastomerkörper 22 im Mehrkomponentenverfahren hergestellt werden kann, so dass die Elastomerspuren 32 und 34 auch unterschiedliche Eigenschaften haben können.
An dem oberen Laufring 28 ist am äußeren Umfangsrand ein Kunststoffring 38 angebracht, beispielsweise angespritzt. Am äußeren Umfangsrand des unteren Laufrings 30 ist ein Haltering 40 aus Kunststoff befestigt, beispielsweise durch Anspritzen und/oder Verzahnung mit dem Kunststoff- oder Elastomermaterial 36. Der Kunststoffring 38 und der Haltering 40 bilden miteinander eine Dichtungssystem 42, beispielsweise eine Lippendichtung, die den Zwischenraum zwischen den Laufringen 28 und 30 am äußeren Umfangsrand des Federbeinlagers abdichtet. Zugleich werden durch den Kunststoffring 38 und den Haltering 40 die Teile des Federbeinlagers 24 während Transport und Montage zusammengehalten.
In 2 ist das Federbeinlager 24 vergrößert dargestellt. Der Kunststoffring 38 besteht im gezeigten Beispiel aus zwei Teilen, die in aufeinanderfolgenden Schritten miteinander stoffschlüssig verbunden werden oder beispielsweise einteilig im Spritzgießverfahren hergestellt werden können. Ein unterer Teil 44 bildet einen Teil des Dichtungsystems 42, während ein oberer Teil 46 eine Dichtfläche für eine an dem Elastomerkörper 22 gebildete Dichtlippe 48 bildet.
Am inneren Umfangsrand bildet der Elastomerkörper 22 eine weitere Dichtlippe 50, die am unteren Laufring 30 bzw. dessen Ummantelung abdichtet. Die Ummantelung aus dem Kunststoff- oder Elastomermaterial 36 bildet außerdem auf der Innenseite einen Absatz 52, der zur Befestigung einer nicht gezeigten Faltenbalgmanschette für den Stoßdämpfer dient. Auf diese Weise wird das Federbeinlager 24 vollständig gekapselt und gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit geschützt.
Wenn sich der Elastomerkörper 22 unter der Einwirkung von axialen oder radialen Kräften verformt, so bewegen sich die oberen und unteren Laufringe des Federbeinlagers relativ zum Topmount 16, jedoch bewegen sie sich kaum relativ zueinander. Auch der Haltering 40 und der Kunststoffring 38 nehmen an der Bewegung der Laufringe teil, so dass sich an der Vorspannung der Dichtlippe des Dichtungsystems 42 praktisch nichts ändert. Die geringfügige Relativbewegung zwischen dem Federbeinlager und dem Elastomerkörper 22 wird durch die Dichtlippen 48 und 50 ausgeglichen, so dass die dichte Kapselung auch unter diesen Umständen erhalten bleibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007046219 [0003]
EP 1000781 B1 [0004]

Claims

Stützlager- und Federbeinlageranordnung für ein Federbein (10) eines Kraftfahrzeugs, bei der das Stützlager (16) ein Lager für ein oberes Ende eines Stoßdämpfers (12) bildet, ein unterer Laufring (30) eines Federbeinlagers (24) sich auf dem oberen Ende einer den Stoßdämpfer umgebenden Feder (14) abstützt und ein oberer Laufring (28) des Federbeinlagers (24) sowohl über eine sich im wesentlichen radial erstreckende Elastomerspur (32) als auch über eine sich im wesentlichen axial erstreckende Elastomerspur (34) an ein Karosserieteil des Fahrzeugs gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die im wesentlichen axial erstreckende Elastomerspur (34) zwischen einem Teil des oberen Laufrings (28) und einer sich im wesentlichen axial erstreckenden Umfangsfläche des Stützlagers (16) angeordnet ist, die sich im wesentlichen radial erstreckende Elastomerspur (32) zwischen einem anderen Teil des oberen Laufrings (28) und einer sich im wesentlichen radial erstreckenden Fläche des Stützlagers (16) erstreckt und der obere Laufring (28) am äußeren Umfangsrand einen Kunststoffring (38) trägt, der mittelbar oder unmittelbar am unteren Laufring abdichtet.
Anordnung nach Anspruch 1, bei der die sich im wesentlichen axial erstreckende Elastomerspur (34) radial außerhalb der sich im wesentlichen radial erstreckenden Elastomerspur (32) angeordnet ist und sich mit seinem axialen Ende, das dem unteren Laufring (30) näher liegt, an die sich im wesentlichen radial erstreckende Elastomerspur (32) anschließt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Federbeinlager (24) ein Rillenkugellager ist, dessen Laufringe (28, 30) durch profilierte Scheiben von im wesentlichen einheitlicher Dicke gebildet werden.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Elastomerspuren (32, 34) durch einen einteiligen Elastomerkörper (22) gebildet werden.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine materialeinheitlich mit der sich im wesentlichen axial erstreckenden Elastomerspur (34) ausgebildete Dichtlippe (48) an dem Kunststoffring (38) abdichtet.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine materialeinheitlich mit der sie im wesentlichen radial erstreckenden Elastomerspur (32) ausgebildete und radial innerhalb derselben liegende Dichtlippe (50) mittelbar oder unmittelbar an dem unteren Laufring (30) abdichtet.
Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der untere Laufring (30) einen Federteller für die Feder (14) bildet.
Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Flächen des Stützlagers (16), die an die Elastomerspuren (32, 34) angrenzen, so gestaltet sind, dass die durch die Lage des Federbeinlagers (24) definierte Achse (F) der Feder (14) gegenüber der Achse (D) des Stoßdämpfers (12) verkippt ist.