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Die
Erfindung betrifft ein Führungselement einer Radaufhängung
eines insbesondere zweispurigen Fahrzeugs, das auf einem insbesondere
gekrümmt ausgebildeten Führungsbahnelement längs desselben
verschiebbar ist, wobei zwischen der Innenwand des ringförmigen
Führungselements und der Oberfläche des Führungsbahnelements
Wälzkörper vorgesehen sind. Zum bekannten Stand
der Technik wird neben der
DE 10 2004 048 789 A1 auf die
DE 10 2004 031 267 A1 verwiesen.
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Beispielsweise
aus den genannten Patentanmeldungen sind Fahrzeug-Radaufhängungen
mit zumindest teilweise gekrümmten sog. Führungsbahnelementen
und auf diesen verschiebbar geführten sog. Führungselementen
in verschiedenen Ausprägungen bekannt. Dabei kann das Führungsbahnelement
mit einem einzelnen Fahrzeug-Rad verbunden sein, während
das Führungselement mit dem Fahrzeug-Aufbau verbunden ist;
es ist aber auch die umgekehrte Zuordnung möglich. Für
die Lagerung eines Führungselements auf dem zugehörigen üblicherweise
einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Führungsbahnelement
sind bereits verschiedene Ansätze vorgeschlagen, so Gleitlagerungen,
Magnetführungen und Wälzlagerungen. Eine Gleitlagerung
weist für diesen Anwendungsfall jedoch den Nachteil einer
relativ hohen Reibung auf, die insbesondere bei Vorlast auf der
Lagerung den Fahrkomfort des Fahrzeugs in nicht akzeptabler Weise
beeinträchtigt. Eine Führung über ein
Magnetfeld ist äußerst aufwändig und
mit hohem Energieverbrauch sowie einem großen Bauraumbedarf
verknüpft.
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Konstruktiv
detailliert ausgeführte Wälzlagerungen, die für
den genannten Anwendungsfall, nämlich für ein
auf einem insbesondere gekrümmt ausgebildeten Führungsbahnelement
einer Fzg.-Radaufhängung verschiebbares Führungselement
die spezifischen Anforderungen in ausreichender Weise zu erfüllen
in der Lage sind, sind bislang nicht bekannt oder verfügbar.
Insbesondere der Aspekt einer zuverlässigen und günstigen
Kraftaufnahme in praktisch allen gegenüber der Längsachse
des Führungsbahnelements geneigten und insbesondere hierzu senkrechten
Richtungen sowie der hierbei erforderliche Toleranzausgleich stellt
eine solche spezifische Anforderung dar.
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Hier
Abhilfe zu schaffen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ist für ein Führungselement
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen einer die Außenwand des Führungselements
bildenden Lagerhülse und einem ringförmigen Stützelement
für zumindest einige der Wälzkörper,
in dem diese entweder gelagert sind oder an dem sich diese, falls
sie anderweitig gelagert sind, abstützen, ein ebenfalls ringförmiges
Elastomerelement derart vorgesehen ist, dass diese Wälzkörper
unter Vorspannung stehend gegen das Stützelement sowie
die Oberfläche des Führungsbahnelements gepresst
werden. Es ist somit vorgeschlagen, zumindest einige der Wälzkörper
bzw. eine durch die Wälzkörper gebildete Lagereinheit
vorzuspannen, um Geräusche und Spiel in der Radführung
zu verhindern und um Querschnittsänderungen durch Fertigungstoleranzen
und insbesondere durch die räumliche Krümmung
des vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden
Führungsbahnelements auszugleichen. Diese Vorspannung kann
in günstiger Weise durch ein Elastomerelement aufgebracht
oder übertragen werden, das derart, nämlich wie
angegeben, angeordnet ist, dass zumindest einige der Wälzkörper
gegen das Führungsbahnelement gepresst und an ein Stützelement
des Führungselementes angedrückt werden, d. h.
dass die Wälzkörper bzw. die Lagereinheit zwischen
dem Führungsbahnelement und dem genannten Stützelement
quasi eingespannt ist/sind.
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Dabei
kann die vom Elastomerelement aufgebrachte bzw. in diesem quasi
enthaltene Vorspannung auf unterschiedliche Weise erzeugt werden bzw.
hervorgerufen worden sein, so bspw. durch geeignetes Übermaß des
Elastomerelements selbst oder durch geeignetes Untermaß des
genannten Stützelements. Alternativ können auch
Klemmhülsen oder dgl. mit sich in Richtung der Längsachse
des Führungsbahnelements ändernder Wandstärke
eingebracht sein, vorzugsweise zwischen der genannten Lagerhülse
des Führungselements und dem Elastomerelement. Diese sog.
Klemmhülsen können also wie Keilringe ausgeführt
sein, die bei der Montage des Führungselements, vorzugsweise
bei der Montage desselben auf dem Führungsbahnelement, bis
zum Erreichen der gewünschten Vorspannung eingeschoben
und anschließend geeignet gesichert werden, bspw. durch
geeignete Umformung der Lagerhülse.
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Im
Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung können in einer
Projektion in Richtung der Längsachse des Führungselementes,
die zumindest partiell mit derjenigen des Führungsbahnelements
zusammenfällt, im Ringspalt zwischen dem Stützelement
des Führungselements und dem Führungsbahnelement drei
Wälzkörper im wesentlichen gleichmäßig über dem
Umfang verteilt vorgesehen sein, d. h. die Wälzkörper
beschreiben praktisch drei Sektoren von jeweils 120°, so
dass eine optimale Abstützung bzw. Kraftaufnahme in den
zur Längsachse geneigten Richtungen bzw. normal zur Führungsbahn
möglich ist. Dabei können durchaus in Richtung
der besagten Längsachse betrachtet und somit quasi „übereinander"
mehrere Wälzkörper auch zur verbesserten Momentenaufnahme
vorgesehen sein, vorzugsweise insgesamt vier rollenförmige
Wälzkörper, von denen zwei in Richtung der Längsachse
des Führungsbahnelements betrachtet übereinander
liegen, während die anderen beiden Wälzkörper
in Richtung der Längsachse des Führungselements
betrachtet in einer Ebene und dabei jeweils um 120° versetzt
zwischen diesen übereinander liegenden Wälzkörpern angeordnet
sind. Insbesondere ist hiermit auch sichergestellt, dass die so
gebildete Lagereinheit von Wälzkörpern stets tangential
zur gekrümmten Führungsbahn des Führungsbahnelements
positioniert ist.
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Insbesondere
wenn das Führungsbahnelement eine Krümmung mit
konstantem Radius besitzt und lediglich in einer Ebene gekrümmt
ist, ist es möglich, eine größere Anzahl
von vorzugsweise rollenförmigen Wälzkörpern
in Richtung der Längsachse des Führungsbahnelements
betrachtet übereinander in einem Käfig anzuordnen.
Hierdurch wird die Übertragung großer Kräfte
ermöglicht. Dabei kann ein Käfig aus Metall oder
Kunststoff die Aufgabe übernehmen, die Wälzkörper
mit konstantem Abstand zueinander zu führen und ein Herausfallen
derselben aus dem Führungselement zu vermeiden. Insbesondere
mit einer derartigen Ausbildung können am Führungselement
eigenständige Laufflächen für die Wälzkörper ausgebildet
sein, die als Stützelement(e) – wie weiter oben
genannt – fungieren und gemäß der Krümmung des
Führungsbahnelements geformt sind. Diese Laufflächen
können dann mittels des genannten Elastomerelements in
die Lagerhülse des Führungselements einvulkanisiert
und in dieser durch ein geeignetes Untermaß vorgespannt
sein.
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Um
eventuelle Verunreinigungen von der Lauffläche des Führungsbahnelements
entfernen zu können, können Schmutzabstreifer
bspw. über zwei Klemmbleche im Führungselement
(und vorzugsweise im Bereich von dessen beiden Endabschnitten) integriert
sein. Weiterhin können zur Abdichtung gegenüber
Verunreinigungen und Spritzwasser geeignete Faltenbälge
zwischen dem Führungselement (bzw. dessen Endabschnitten)
und den Endabschnitten des Führungsbahnelements vorgesehen
sein.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele,
von denen lediglich die für das Verständnis erforderlichen
Elemente figürlich dargestellt sind, weiter erläutert,
wobei die beigefügte 1a den
Längsschnitt eines ersten erfindungsgemäßen
Führungselements zeigt, welches in 1b in
einem vergleichbaren Schnitt nochmals räumlich dargestellt
ist, während in 2 ein Längsschnitt
einer zweiten Ausführungsform eines Führungselements
(hier mit Führungsbahnelement) dargestellt ist.
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Mit
der Bezugsziffer
1 ist in seiner Gesamtheit ein Führungselement
einer Radaufhängung gekennzeichnet, das auf einem sog.
(nur in
2 dargestellten) Führungsbahnelement
2 längsverschieblich
geführt ist. Bezüglich einer möglichen
Gestaltung einer dieses Führungselement
1 sowie
dieses Führungsbahnelement
2 enthaltenden Einzel-Radaufhängung
eines zweispurigen Kraftfahrzeugs wird bspw. auf die eingangs bereits
genannte
DE 10
2004 048 789 A verwiesen, in der das Führungselement und
das Führungsbahnelement ebenso genannt sind. Selbstverständlich
kann ein hier vorgestelltes Führungselement mit zugehörigem
Führungsbahnelement jedoch auch in einer andersartig gestalteten Radaufhängung
vorgesehen sein; bspw. kann das Führungselement letztlich
am Fahrzeug-Aufbau und das Führungsbahnelement letztlich
am zu führenden Rad befestigt sein. Einleitend genannt
sei ferner die Längsachse
3 des Führungselements
1,
die in der jeweiligen Position des Führungselements
1 auf
dem Führungsbahnelement
2 mit dem dortigen „partiellen" Abschnitt
der Längsachse
3* (vgl.
2) des vorzugsweise
zumindest geringfügig gekrümmten Führungsbahnelements
2 im
wesentlichen zusammenfällt. Im Einbauzustand am Fahrzeug
erstrecken sich die Längsachse
3 des Führungselements
1 sowie
die Längsachse
3* des Führungsbahnelements
2 im
wesentlichen in Vertikalrichtung.
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Zunächst
auf das Ausführungsbeispiel nach den 1a, 1b Bezug
nehmend besteht das Führungselement 1 aus einer
tonnenförmigen Lagerhülse 10, die in
Richtung von deren Längsachse 3 betrachtet oben
und unten Endabschnitte 10a, 10b mit etwas geringerem
Durchmesser und zwischen diesen einen Zentralabschnitt 10c mit
etwas größerem Durchmesser aufweist. Der Übergang
vom Zentralabschnitt 10c zum jeweiligen Endabschnitt 10a bzw. 10b ist
stufenförmig gestaltet. Im Bereich des Zentralabschnittes 10c schließt
sich an die Innenwand der Lagerhülse 10 von oben
her sowie von unten her eingesteckt quasi konzentrisch jeweils eine Klemmhülse 11.1 bzw. 11.2 an,
deren Wandstärke zu deren der in Richtung der Längsachse 3 betrachteten Mitte
des Zentralabschnitts 10c zugewandten Ende hin abnimmt.
Hierauf wird später noch näher eingegangen. An
die Innenwand dieser Klemmhülsen 11.1 und 11.2 schließt
sich (ebenfalls quasi konzentrisch) ein ringförmiges Elastomerelement 12 an,
welches einstückig oder alternativ in ein oberes, der oberen Klemmhülse 11.1 zugeordnetes
Elastomerelement 12.1 und ein unteres, der unteren Klemmhülse 11.2 zugeordnetes
Elastomerelement 12.2 geteilt ausgebildet sein kann. Innerhalb
des oder der Elastomerelement(e) 12, 12.1, 12,2 und
abermals quasi konzentrisch zu diesen ist ein hülsenförmiges
sog. Stützelement 13 vorgesehen, in welchem in
einer gemeinsamen Horizontalebene, die senkrecht zur Längsachse 3 liegt,
zwei rollenförmige Wälzkörper 14 gelagert sind,
von denen aufgrund der Schnitt-Darstellung nur einer sichtbar ist.
Dabei liegen die Rotationsachsen dieser rollenförmigen
Wälzkörper 14 in der genannten gemeinsamen
Horizontalebene derart, dass bezüglich der Längsachse 3 jeder
der beiden Wälzkörper 14 jeweils mittig
innerhalb eines Sektors mit einem Sektorwinkel von 120° liegt.
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Sowohl
im oberen Endabschnitt 10a als auch im unteren Endabschnitt 10b der
Lagerhülse 10 ist jeweils ein rollenförmiger
Wälzkörper 15.1 bzw. 15.2 letztlich
an der Innenwand der Lagerhülse 10 abgestützt,
und zwar jeweils über einen geeigneten Halter 16,
der den zugehörigen Wälzkörper 15.x (x
= 1,2) derart trägt, dass die Rotationsachse des Wälzkörpers 15.x in
einer zur Längsachse 3 senkrechten Ebene liegt.
In Richtung der Längsachse 3 betrachtet sind die
beiden Wälzkörper 15.1 und 15.2 übereinander
liegend angeordnet und bezüglich der beiden anderen Wälzkörper 14 derart,
dass in einer Projektion in Richtung der Längsachse 3 des
Führungselementes 1 im Ringspalt zwischen dem
Stützelement 13 des Führungselements 1 und
dem Führungsbahnelement 2 drei Wälzkörper,
nämlich einmal die beiden übereinander liegenden
Wälzkörper 15.1 und 15.2 sowie
die beiden Wälzkörper 14 im wesentlichen gleichmäßig über
dem Umfang verteilt liegen, nämlich jeweils mittig innerhalb
ein Sektors mit einem Sektorwinkel von 120°. Mit dieser
Anordnung ergibt sich – wie weiter oben vor der Figurenbeschreibung näher
ausgeführt ist – eine optimale Führung
des Führungselements 1 bezüglich des
Führungsbahnelements 2, welches sich in der besagten
Projektion in Richtung der Längsachse 3 als Kreis
innerhalb der in dieser besagten Projektion drei über dessen
Umfang gleichmäßig verteilten Wälzkörpern 14, 15.x (x
= 1,2) darstellt.
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Während
die Wälzkörper 15.1 und 15.2 an den
Endabschnitten 10a bzw. 10b der Lagerhülse 10 über
Halter 16, die jeweils an einem Montagering 17 befestigt
sind, abgestützt und gehaltert sind, sind – wie
bereits ausgeführt wurde – die beiden Wälzkörper 14 im
Stützelement 13 gelagert und werden dabei über
das oder die Elastomerelement(e) 12 bzw. 12.1, 12.2 unter
Vorspannung stehend gegen die Oberfläche des Führungsbahnelements
(2) gepresst. Diese Vorspannung wird bei der Montage des
Führungselements 1 (insbesondere im Rahmen der
Montage desselben auf dem Führungsbahnelement 2)
durch die bereits genannten Klemmhülsen 11.1 und 11.2 aufgebracht,
indem die Klemmhülse 11.1 von oben her und die
Klemmhülse 11.2 von unten her soweit zwischen
die Innenwand der Lagerhülse 10 und die Außenseite
des hülsenförmigen Eleastomerelements 12 bzw.
der Elastomerelemente 12.1, 12.2 in Richtung zur
jeweiligen anderen Klemmhülse hin eingeschoben wird, bis
die gewünschte Vorspannung erreicht ist. Diese mit weiteren
Einschieben zunehmende Vorspannung wird dadurch erzielt, dass die
Wandstärke der Klemmhülsen 11.1, 11.2 im Überdeckungsbereich
mit dem/den Elastomerelement(en) 12 bzw. 12.1, 12.2 zum
freien Ende hin abnimmt. Ist schließlich die gewünschte
Vorspannung eingestellt, so werden die Klemmhülsen 11.1, 11.2 in
der entsprechenden Position gesichert, bspw. durch geeignetes Umformen
oder Umbördeln der Endabschnitte 10a, 10b der
Lagerhülse 10.
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In 1b erkennt
man weiterhin im Endbereich der Endabschnitte 10a, 10b der
Lagerhülse 10 derart angeordnete ringförmige
Schmutzabstreifer 18, dass deren Innenkante an der Oberfläche
des nicht dargestellten Führungsbahnelements 2 anliegt und
diese bei einer Relativbewegung zwischen dem Führungselement 1 und
dem Führungsbahnelement 2 reinigt bzw. auf der
Oberfläche des Führungsbahnelements 2 befindliche
Schmutzpartikel abkratzt.
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Eine
andere Ausführungsform ist in der im folgenden erläuterten 2 dargestellt,
wobei hierin für die gleichen Bauelemente aus der bisherigen
Erläuterung (von 1a, 1b)
die gleichen Bezugsziffern verwendet sind.
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Hier
erkennt man eine Reihe von in Richtung der Längsachse 3*
des Führungsbahnelements 2 übereinander
angeordneten Wälzkörpern 14, die ebenfalls
rollenförmig ausgebildet und hier im Querschnitt sichtbar
sind. In dieser Schnittdarstellung nicht sichtbar sind zwei weitere
Reihen von in Richtung der Längsachse 3* übereinander
angeordneten Wälzkörpern 14. In einer
zur Längsachse 3* senkrechten Ebene, die quasi
wiederum als Projektion in Richtung der Längsachse 3 bzw. 3*
bezeichnet werden kann, liegen dann drei Wälzkörper 14 im
wesentlichen gleichmäßig über dem Umfang
verteilt an der Wand des Führungsbahnelements 2 an,
derart, dass jeder der in dieser Ebene/Projektion drei Wälzkörper 14 im
wesentlichen in der Mitte eines Sektors mit einem Sektorwinkel von
120° liegt. Gehalten sind sämtliche Wälzkörper 14 dabei
in einem das Führungsbahnelement 2 umhüllenden
Käfig 20.
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Beim
Verlagern des Führungselementes 1 gegenüber
dem Führungsbahnelement 2 in Richtung von dessen
Längsachse 3* rotieren die sich im Ringspalt zwischen
dem Führungselement 1 und dem Führungsbahnelement 2 befindenden
Wälzkörper 14 um ihre Achse, wobei sie
einerseits direkt auf der Oberfläche des Führungsbahnelementes 2 und andererseits
auf der Führungshülse 10 des Führungselementes 1 zugeordneten
Laufflächenelementen 13', die als bereits genanntes
Stützelement (vgl. Bezugsziffer 13 in den 1a, 1b)
fungieren und daher auch als Stützelement 13' bezeichnet
werden. Diese Laufflächenelemente 13 bestehen
aus Segmenten, die gemäß der Krümmung
des Führungsbahnelementes 2 (in Richtung von dessen Längsachse 3*)
geformt sind. Zum Aufbringen bzw. Erzeugen der genannten Vorspannung
sind diese Laufflächenelemente 13' über
die Elastomerschicht eines/des Elastomerelementes 12 an
die Innenwand der Lagerhülse 10 des Führungselementes 1 anvulkanisiert
und dabei durch ein geeignetes Untermaß vorgespannt.
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Zum
Schutz vor Verunreinigung und zur Abdichtung nach außen
können hier – ebenso wie beim Ausführungsbeispiel
nach den 1a, 1b – geeignete
figürlich nicht dargestellte Faltenbälge zwischen
den beiden Endabschnitten des Führungselementes 1 und
den Endabschnitten des Führungsbahnelementes 2 vorgesehen
sein.
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Die
hier vorgeschlagene Lagereinheit zwischen einem bzw. dem Führungsbahnelement 2 und einem
bzw. dem auf diesem verschiebbaren Führungselement 1 einer
Einzelradaufhängung eines Fahrzeugs ist in der Lage, die
speziellen Anforderungen für den Einsatz in einer Radaufhängung
erfüllen, nämlich eine Kraftaufnahme in allen
Richtungen normal zur Führungsbahn auch bei einem räumlich
gekrümmten Führungsbahnelemnet durch aufgrund des
Elastomerelements 12 (bzw. der Elastomerelemente 12.1, 12.2)
quasielastische Wälzkörper 14 zu ermöglichen,
verbunden mit einem Toleranzausgleich durch Vorspannung und dadurch
Reduzierung der Anforderungen an die Führungsbahn-Toleranzen,
wobei weiterhin eine Abdichtung gegenüber Verunreinigung
mittels der genannten Faltenbälge möglich ist.
Des Weiteren stellt die vorgeschlagene Lagereinheit eine kompakte
Lösung mit geringem Bauraumbedarf und geringem Gewicht
dar, was im Hinblick auf die Tatsache, dass es sich hierbei in der Radaufhängung
um eine ungefederte Masse handelt, wesentlich ist, wobei noch darauf
hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend
von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den
Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004048789
A1 [0001]
- - DE 102004031267 A1 [0001]
- - DE 102004048789 A [0011]