DE102019110974A1 - Suspension strut support assembly for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Federbeinstützlageranordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Führungsring (2) zur zumindest mittelbaren Aufnahme einer stirnseitig an einer Unterseite (4) des Führungsrings (2) zur Anlage kommenden Tragfeder (3), sowie ein den Führungsring (2) an einer Oberseite (5) abdeckenden Kappenring (6) zur Befestigung der Federbeinstützlageranordnung (1) an einer Karosserie (7) des Kraftfahrzeuges, wobei räumlich zwischen dem Führungsring (2) und dem Kappenring (6) ein Lagerelement angeordnet ist, wobei an der Unterseite (4) des Führungsrings (2) eine Federauflage (8) zur Aufnahme der Tragfeder (3) angeordnet ist, bestehend aus einer ersten Komponente (9a) zur Homogenisierung eines Kräfteverlaufs und einer verschleißfesten zweiten Komponente (9b), wobei die erste Komponente (9a) zumindest teilweise zwischen der zweiten Komponente (9b) und dem Führungsring (2) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Federbein, umfassend eine solche Federbeinstützlageranordnung (1). The invention relates to a strut support bearing arrangement (1) for a motor vehicle, comprising a guide ring (2) for at least indirect accommodation of a bearing spring (3) coming into contact at the end face on an underside (4) of the guide ring (2), as well as a guide ring (2) on a top (5) covering cap ring (6) for fastening the strut support bearing arrangement (1) to a body (7) of the motor vehicle, a bearing element being arranged spatially between the guide ring (2) and the cap ring (6), with a bearing element on the underside (4) of the guide ring (2) a spring support (8) for receiving the suspension spring (3) is arranged, consisting of a first component (9a) for homogenizing a force curve and a wear-resistant second component (9b), the first component (9a ) is arranged at least partially between the second component (9b) and the guide ring (2). The invention also relates to a suspension strut comprising such a suspension strut support bearing arrangement (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Führungsring zur zumindest mittelbaren Aufnahme einer stirnseitig an einer Unterseite des Führungsrings zur Anlage kommenden Tragfeder, sowie ein den Führungsring an einer Oberseite abdeckenden Kappenring zur Befestigung der Federbeinstützlageranordnung an einer Karosserie des Kraftfahrzeuges. Räumlich zwischen dem Führungsring und dem Kappenring ist ein Lagerelement angeordnet. Ferner betrifft die Erfindung ein Federbein, umfassend eine solche Federbeinstützlageranordnung.The invention relates to a strut support bearing arrangement for a motor vehicle, comprising a guide ring for at least indirect accommodation of a suspension spring coming into contact at the end face on an underside of the guide ring, as well as a cap ring covering the guide ring on an upper side for fastening the suspension strut support bearing arrangement to a body of the motor vehicle. A bearing element is arranged spatially between the guide ring and the cap ring. The invention further relates to a suspension strut comprising such a suspension strut support bearing arrangement.
Ein Federende bzw. die letzte Federwindung einer Tragfeder weist herstellungsbedingt eine Hohllage auf. Eine Hohllage ist ein Bereich zwischen der letzten Federwindung der Tragfeder und einem Führungsring, an dem die Tragfeder zumindest mittelbar zur Anlage kommt, in welchem kein Kontakt zwischen der Federwindung und dem Führungsring vorliegt und somit keine Kräfte übertragen werden. Anders gesagt liegt die Tragfeder nicht gleichmäßig am Führungsring an, wobei folglich die Verteilung der Stützkräfte am Umfang des Führungsrings ungleichmäßig ist und Spannungsspitzen auftreten. Dies führt zu Verformungen des Führungsrings sowie der weiteren Lagerkomponenten, wodurch die Lebensdauer der Federbeinstützlageranordnung beeinträchtigt wird. Außerdem ist eine Abdichtung der verformten Bauteile und insbesondere des Lagers der Federbeinstützlageranordnung vergleichsweise aufwendig.A spring end or the last spring turn of a suspension spring has a hollow position due to the manufacturing process. A hollow position is an area between the last spring coil of the suspension spring and a guide ring on which the suspension spring comes to rest at least indirectly, in which there is no contact between the spring coil and the guide ring and thus no forces are transmitted. In other words, the suspension spring does not rest evenly on the guide ring, and consequently the distribution of the supporting forces on the circumference of the guide ring is uneven and stress peaks occur. This leads to deformation of the guide ring and of the other bearing components, as a result of which the service life of the strut support bearing arrangement is impaired. In addition, sealing the deformed components and in particular the bearing of the suspension strut support bearing arrangement is comparatively complex.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Federbeinstützlageranordnung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Lebensdauer verbessert wird.The object of the present invention is to further develop a suspension strut support bearing arrangement in such a way that the service life is improved.
Eine erfindungsgemäße Federbeinstützlageranordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Führungsring zur zumindest mittelbaren Aufnahme einer stirnseitig an einer Unterseite des Führungsrings zur Anlage kommenden Tragfeder, sowie ein den Führungsring an einer Oberseite abdeckenden Kappenring zur Befestigung der Federbeinstützlageranordnung an einer Karosserie des Kraftfahrzeuges, wobei räumlich zwischen dem Führungsring und dem Kappenring ein Lagerelement angeordnet ist, wobei an der Unterseite des Führungsrings eine Federauflage zur Aufnahme der Tragfeder angeordnet ist, bestehend aus einer ersten Komponente zur Homogenisierung eines Kräfteverlaufs und einer verschleißfesten zweiten Komponente, wobei die erste Komponente zumindest teilweise zwischen der zweiten Komponente und dem Führungsring angeordnet ist. Durch die unterschiedlichen Komponenten der Federauflage wird eine gleichmäßige Lastverteilung bzw. Lastweiterleitung von der Tragfeder in den Führungsring realisiert. Mit anderen Worten erfolgt mittels der genannten Komponenten bzw. der Federauflage eine Federkraftkompensation durch die Federauflage.A suspension strut support bearing arrangement according to the invention for a motor vehicle comprises a guide ring for at least indirect reception of a suspension spring coming into contact at the end face on an underside of the guide ring, as well as a cap ring covering the guide ring on an upper side for fastening the suspension strut support bearing arrangement to a body of the motor vehicle, with spatial between the guide ring and A bearing element is arranged on the cap ring, a spring support for receiving the bearing spring being arranged on the underside of the guide ring, consisting of a first component for homogenizing a force profile and a wear-resistant second component, the first component at least partially between the second component and the guide ring is arranged. Due to the different components of the spring pad, an even load distribution or load transfer from the suspension spring to the guide ring is achieved. In other words, by means of the components mentioned or the spring support, a spring force compensation takes place through the spring support.
Die Federauflage ist vorzugsweise im Führungsring integriert oder fest damit verbunden, wobei die Federauflage somit als Mehrkomponentenbauteil, bestehend aus dem Führungsring sowie der ersten und zweiten Komponente, ausgebildet ist. Unter einem Mehrkomponentenbauteil ist ein Bauteil, bestehend aus mindestens zwei oder mehr Werkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu verstehen.The spring support is preferably integrated in the guide ring or firmly connected to it, the spring support thus being designed as a multi-component component consisting of the guide ring and the first and second components. A multi-component component is to be understood as a component consisting of at least two or more materials with different properties.
Die Federauflage ist vorzugsweise mittels Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren oder mittels Vulkanisation oder mittels additiver Fertigung, z.B. 3D-Druck hergestellt. Anders gesagt werden die beiden Komponenten untereinander sowie die erste Komponente mit dem Führungsring durch das jeweilige Herstellungsverfahren einteilig, bevorzugt formschlüssig verbunden. Ferner kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten sowie zwischen der ersten Komponente und dem Führungsring ausgebildet werden. Alternativ ist denkbar, die erste Komponente lösbar zur zweiten Komponente auszubilden, um eine Instandhaltung der Federbeinstützlageranordnung zu vereinfachen und kostengünstiger zu gestalten.The spring pad is preferably made by means of a multi-component injection molding process or by means of vulcanization or by means of additive manufacturing, e.g. 3D printed made. In other words, the two components and the first component with the guide ring are connected in one piece, preferably with a form fit, by the respective manufacturing process. Furthermore, a non-positive connection can be formed between the individual components and between the first component and the guide ring. Alternatively, it is conceivable to make the first component detachable from the second component in order to simplify maintenance of the strut support bearing arrangement and to make it more cost-effective.
Der Kappenring und der Führungsring sind vorzugsweise aus einem Werkstoff mit einer hohen Steifigkeit zur Gewährleistung einer vergleichsweise hohen Standzeit gefertigt. Demgegenüber ist die erste Komponente aus einem Werkstoff mit besseren elastischen Eigenschaften als der Kappenring, der Führungsring sowie die zweite Komponente ausgebildet. Die erste Komponente der Federauflage ist vorzugsweise eine sogenannte Weichkomponente und dient im Wesentlichen zur Kompensation und gleichmäßigen Verteilung der aus der Tragfeder kommenden Kräfte. Mithin verformt sich die elastische Weichkomponente und stellt dadurch eine größere Auflagefläche für die Tragfeder an der Federauflage her, sodass die Kräfte gleichmäßig in den Führungsring geleitet werden. Die zweite Komponente besteht aus einem im Vergleich zur ersten Komponente härteren und insbesondere verschleißfesteren Werkstoff, um im Kontaktbereich zwischen der Tragefeder und dem Führungsring den Verschleiß zu reduzieren bzw. zu hemmen.The cap ring and the guide ring are preferably made of a material with high rigidity to ensure a comparatively long service life. In contrast, the first component is made of a material with better elastic properties than the cap ring, the guide ring and the second component. The first component of the spring pad is preferably a so-called soft component and essentially serves to compensate and evenly distribute the forces coming from the suspension spring. As a result, the elastic soft component is deformed and thereby creates a larger contact surface for the suspension spring on the spring support, so that the forces are evenly directed into the guide ring. The second component consists of a harder and, in particular, more wear-resistant material than the first component in order to be able to move in the contact area between the Support spring and the guide ring to reduce or inhibit wear.
Vorzugsweise sind der Führungsring und die zweite Komponente aus einem identischen Material ausgebildet und weisen somit eine höhere Steifigkeit im Vergleich zur ersten Komponente auf. Dies reduziert die Anzahl verschiedener Werkstoffe und wirkt sich somit positiv auf die Herstellungskosten der Federbeinstützlageranordnung aus.The guide ring and the second component are preferably formed from an identical material and thus have a higher rigidity compared to the first component. This reduces the number of different materials and thus has a positive effect on the manufacturing costs of the strut support bearing arrangement.
Bevorzugt weisen der Führungsring, die erste Komponente und/oder die zweite Komponente umlaufend zumindest abschnittsweise eine variierende Stärke auf, um Lastspitzen zu kompensieren. Mit anderen Worten wird die Federauflage sowohl materialtechnisch als auch gestalterisch dem Federverlauf der Tragfeder und/oder der Kraftverteilung im Tragfederkontakt derart angepasst, dass eine möglichst gleichmäßige Belastung des Führungsrings der Federbeinstützlageranordnung über den gesamten Federkontakt und den Umfang der axialen Auflagefläche der Federauflage erfolgt. Folglich werden alle im Kraftfluss hinter dem Führungsring angeordneten Bauteile der Federbeinstützlageranordnung ebenfalls gleichmäßig belastet, wodurch Kraftspitzen reduziert werden und daraus resultierend die Lebensdauer der Federbeinstützlageranordnung verbessert wird.The guide ring, the first component and / or the second component preferably have a circumferential thickness that varies, at least in sections, in order to compensate for load peaks. In other words, the spring pad is adapted to the spring profile of the suspension spring and / or the force distribution in the suspension spring contact in terms of both material and design in such a way that the guide ring of the strut support bearing arrangement is loaded as evenly as possible over the entire spring contact and the circumference of the axial contact surface of the spring pad. As a result, all components of the suspension strut support bearing arrangement arranged in the force flow behind the guide ring are also evenly loaded, whereby force peaks are reduced and the service life of the suspension strut support bearing arrangement is improved as a result.
In Bereichen der Federauflage, an denen Kraftspitzen auftreten, wird eine Stärke der ersten Komponente lokal vergrößert, sodass die Tragfeder mit der letzten Federwindung durch in diesem Bereich größere Volumen des weicheren bzw. elastischeren Materials der ersten Komponente in Folge einer elastischen Verformung mit einer größeren Fläche an der Federauflage zur Anlage kommt. Mithin erfolgt durch die in Form und Stärke bzw. Stärke aufeinander abgestimmten Komponenten eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Führungsring. Durch die optimierte Kraftverteilung reduzieren sich die Verformungen in der Federbeinstützlageranordnung, was sich positiv auf die Lebensdauer sowie die Dichtfunktion zur Abdichtung des Lagerelements auswirkt.In areas of the spring support where force peaks occur, the strength of the first component is increased locally, so that the suspension spring with the last spring turn has a larger volume of the softer or more elastic material of the first component in this area as a result of an elastic deformation with a larger area comes to rest on the spring pad. As a result of the components that are matched to one another in terms of shape and strength, a uniform introduction of force into the guide ring takes place. The optimized distribution of forces reduces the deformations in the strut support bearing arrangement, which has a positive effect on the service life and the sealing function for sealing the bearing element.
Die Federauflage erfüllt somit eine Doppelfunktion. Zum einen erzielt sie mittels der ersten Komponente eine Dämpfungswirkung mit damit einhergehender Geräuschentkopplung. Zum anderen wird eine räumliche Verformung der Tragfeder sowie des Führungsrings in Folge einer Belastung der Tragfeder kompensiert. Vorteilhaft ist dabei, dass die Federbeinstützlageranordnung nicht überdimensioniert werden muss und somit Herstellungskosten durch den geringeren Materialaufwand reduziert werden können.The spring pad thus fulfills a double function. On the one hand, by means of the first component, it achieves a damping effect with associated noise decoupling. On the other hand, a spatial deformation of the suspension spring and the guide ring as a result of a load on the suspension spring is compensated. The advantage here is that the suspension strut support bearing arrangement does not have to be oversized and thus manufacturing costs can be reduced due to the lower cost of materials.
Ergänzend oder alternativ ist die zweite Komponente segmentiert am Umfang der Federauflage angeordnet. Die zweite Komponente kann insbesondere in den Bereichen der Federauflage angeordnet sein, an denen mit erhöhtem Verschleiß zu rechnen ist. An den Zwischenbereichen, an denen die zweite Komponente nicht vorgesehen ist, können Kraftspitzen abgebaut werden und über die erste Komponente homogenisiert in den Führungsring eingeleitet werden.In addition or as an alternative, the second component is arranged in segments on the circumference of the spring support. The second component can be arranged, in particular, in the areas of the spring support where increased wear is to be expected. In the intermediate areas where the second component is not provided, force peaks can be reduced and introduced into the guide ring in a homogenized manner via the first component.
Vorzugsweise ist das Lagerelement als Kugellager ausgebildet, wobei das Kugellager räumlich zwischen Radialschenkeln des Führungsrings und des Kappenrings angeordnet ist. Alternativ ist das Lagerelement als Gleitlager ausgebildet, wobei das Gleitlager insbesondere einen sich axial erstreckenden ersten Abschnitt zur radialen Abstützung des Führungsrings gegenüber dem Kappenring sowie einen sich radial erstreckenden Abschnitt zur axialen Abstützung des Führungsrings gegenüber dem Kappenring umfasst.The bearing element is preferably designed as a ball bearing, the ball bearing being arranged spatially between radial legs of the guide ring and the cap ring. Alternatively, the bearing element is designed as a slide bearing, the slide bearing in particular comprising an axially extending first section for radially supporting the guide ring against the cap ring and a radially extending section for axially supporting the guide ring against the cap ring.
Ein erfindungsgemäßes Federbein ist in einem Kraftfahrzeug angeordnet, wobei das Kraftfahrzeug mehrere Achsen umfasst, an deren Enden jeweils ein Federbein angeordnet ist, das zwischen einer Karosserie und einer Radaufhängung befestigt ist und eine Federbeinstützlageranordnung gemäß der Erfindung aufweist.A suspension strut according to the invention is arranged in a motor vehicle, the motor vehicle comprising several axles, at the ends of which a suspension strut is arranged, which is fastened between a body and a wheel suspension and has a strut support bearing arrangement according to the invention.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von drei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt
-
1a eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federbeinstützlageranordnung, -
1b eine Detailschnittdarstellung der Federbeinstützlageranordnung gemäß1a , -
2a eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federbeinstützlageranordnung, -
2b eine Detailschnittdarstellung der Federbeinstützlageranordnung gemäß2a , -
3 eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Führungsrings sowie einer ersten und zweiten Komponente der erfindungsgemäßen Federbeinstützlageranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
4 eine schematische Darstellung der Abwicklung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
5 eine schematische Darstellung der Abwicklung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, -
6a eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federbeinstützlageranordnung, und -
6b eine Detailschnittdarstellung der Federbeinstützlageranordnung gemäß6a .
-
1a a schematic sectional view of a first embodiment of the strut support bearing arrangement according to the invention, -
1b a detailed sectional view of the strut support bearing arrangement according to1a , -
2a a schematic sectional view of a second embodiment of the strut support bearing arrangement according to the invention, -
2 B a detailed sectional view of the strut support bearing arrangement according to2a , -
3 a schematic representation of a development of a guide ring and a first and second component of the suspension strut support bearing arrangement according to the invention according to a first embodiment, -
4th a schematic representation of the processing according to a second embodiment, -
5 a schematic representation of the processing according to a third embodiment, -
6a a schematic view of a third embodiment of the strut support bearing arrangement according to the invention, and -
6b a detailed sectional view of the strut support bearing arrangement according to6a .
Gemäß den
Die Federbeinstützlageranordnung
Ferner umfasst die Federbeinstützlageranordnung
Die Federauflage
Der Führungsring
Nach den
Nach den
Die
Gemäß
Auch
Da sich die in den
Nach den
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- FederbeinstützlageranordnungStrut support bearing assembly
- 22
- FührungsringGuide ring
- 33
- TragfederSuspension spring
- 44th
- Unterseitebottom
- 55
- OberseiteTop
- 66th
- KappenringCap ring
- 77th
- Karosseriebody
- 88th
- FederauflageSpring pad
- 9a, 9b9a, 9b
- Komponentecomponent
- 1010
- Gleitlagerbearings
- 1111
- Kugellagerball-bearing
- 12a, 12b12a, 12b
- Abschnitt des GleitlagersSection of the plain bearing
- 1313th
- Radialschenkel des FührungsringsRadial leg of the guide ring
- 1414th
- Radialschenkel des KappenringsRadial leg of the cap ring
- 1515th
- Erster BereichFirst area
- 1616
- Zweiter BereichSecond area
- 1717th
- Dritter BereichThird area
- 1818th
- Vierter BereichFourth area
- 1919th
- Außenfläche der zweiten KomponenteOuter surface of the second component
- 2020th
- Außenfläche der ersten KomponenteExternal surface of the first component
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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