DE102011121917B4

DE102011121917B4 - Unterlegscheibe

Info

Publication number: DE102011121917B4
Application number: DE102011121917.3A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Langhoff; Dominik Mohrlock
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: CN103174730A; DE102011121917A1; CN103174730B

Abstract

Unterlegscheibe (10) mit einem scheibenförmigen Grundkörper (12) und einer den Grundkörper (12) durchdringenden Durchgangsbohrung (16), wobei der scheibenförmige Grundkörper (12) einen äußeren Abschnitt (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (16) exzentrisch versetzt im Grundkörper (12) angeordnet ist und dass der äußere Abschnitt (14) mehrere derart ausgebildete Materialschwächungen (18) aufweist, dass ein äußerer Rand (20) des äußeren Abschnitts (14) lediglich über mehrere Stege (22) mit dem Grundkörper (12) in Verbindung steht, wobei die Stege (22) derart ausgebildet sind, dass diese bei Überschreiten einer vorgegebenen, senkrecht zur Normalenrichtung (N) des Grundkörpers (12) wirkenden Maximalkraft (FM) vor dem Grundkörper (12) sich plastisch verformen und somit ein Überschreiten der Maximalkraft anzeigen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Unterlegscheiben sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden dazu verwendet, die in Normalenrichtung der Unterlegscheibe wirkende Kraft eines Schraubenkopfes oder einer Mutter auf das unterhalb der Unterlegscheibe angeordnete Material zu übertragen.
Gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 aufweisende Unterlegscheiben sind beispielsweise aus der DE 19 96 317 U , DE 10 2011 088 461 A1 und US 4 303 001 A bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterlegscheibe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass mittels der Unterlegscheibe eine senkrecht zur Schraubverbindung wirkende, eine definierte Maximalkraft überschreitende Belastung detektierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 4 bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
In bekannter Art und Weise umfasst die Unterlegscheibe einen scheibenförmigen Grundkörper mit einer dem Grundkörper durchdringenden Durchgangsbohrung. Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die Formulierung „scheibenförmiger Grundkörper“ nicht einschränkend in Bezug auf die äu-ßere Geometrie der Unterlegscheibe zu verstehen ist, d.h. dass die Unterlegscheibe kann z.B. eckig, kreisrund oder dergleichen, ausgebildet sein kann.
Zudem weist der scheibenförmige Grundkörper einen äußeren Abschnitt auf. Erfindungsgemäß ist die Durchgangsbohrung exzentrisch versetzt im Grundkörper angeordnet und der äußere Abschnitt weist mehrere, derart angeordnete Materialschwächungen auf, dass ein äußerer Rand des äußeren Abschnitts lediglich über mehrere Stege mit dem Grundkörper in Verbindung steht, wobei die Stege derart ausgebildet sind, dass diese bei Überschreitung einer vorgegebenen, senkrecht zur Normalenrichtung des Grundkörpers wirkenden Maximalkraft vor dem Grundkörper sich plastisch verformen.
Durch die erfindungsgemäße ausgebildete Unterlegscheibe ist nunmehr gewährleistet, dass in einem Missbrauchsfall, d.h. einer senkrecht zur Normalenrichtung der Grundkörper wirkenden, die definierte Maxiamalkraft überschreitenden Belastung, die Unterlegscheibe sich plastisch verformt, so dass der aufgetretene Missbrauchsfall durch eine einfache Inaugenscheinnahme schnell und einfach detektierbar ist. Durch die exzentrisch versetzte Anordnung der Durchgangsbohrung ist zudem in vorteilhafter Weise eine entsprechende Einstellung einer Lagerung gewährleistet.
Vorzugsweise sind der Grundkörper und der äußere Abschnitt der Unterlegscheibe aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet. Die Materialschwächungen können dabei auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein, z. B. in Form von Langlöchern, Rundlöchern, schrägen Verbindungsstegen oder dergleichen. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch die Nachrüstbarkeit aus. Da zudem bei dieser Ausführungsform das erfindungsgemäße definierte Versagen/Brechen oder die plastische Verformung über die Gestaltung des äußeren Bereichs erfolgt, sind eine Vielzahl von Materialpaarungen ermöglicht.
Um eine ausreichende feste Verbindung zwischen Grundkörper und äußeren Abschnitt der Unterlegscheibe zu gewährleisten, sind der Grundkörper und der äußere Abschnitt vorzugsweise form- und/oder stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind der Grundkörper und der äußere Bereich einteilig ausgebildet. Die Materialschwächungen sind hierbei wiederum so dimensioniert, dass bei Überschreiten einer in Normalenrichtung des Grundkörpers wirkenden Belastung ein gezieltes Versagen/Brechen des äu-ßeren Bereichs eintritt. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch eine einfache und kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe ermöglicht ist.
Der Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung eines ersten Lagerelements an einem zweiten Lagerelement gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 5 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass ein Schadensfall, d.h. Belastung der Lagerung über eine definierte zulässige Maximalkraft, detektierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 5 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
In bekannter Art und Weise weist bei der Lagerung ein erstes Lagerelement ein Langloch auf, in dem ein zweites Lagerelement mittels einer, das zweite Lagerelement durchfassenden Gelenkachse gehalten ist. Zudem ist in bekannter Art und Weise das zweite Lagerelement gegenüber dem ersten Lagerelement verschraubt, wobei zwischen einer auf der Schraube aufgeschraubten Mutter und dem ersten Lagerelement eine Unterlegscheibe angeordnet ist, deren äußerer Rand in Längsrichtung des Langlochs betrachtet in Kontakt mit einem am ersten Lagerelement ausgebildeten Anschlag steht.
Erfindungsgemäß ist hierbei die Unterlegscheibe nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 ausgebildet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass bei einer über eine zulässige Maximalkraft hinausgehende Belastung des Lagers senkrecht zur Normalenrichtung der Unterlagscheibe ein Versagen des äußeren Bereichs der Unterlegscheibe bzw. ein plastisches Verformen des äußeren Bereichs der Unterlegscheibe auftritt. Dies bedingt wiederum eine Verschiebung der Gelenkachse im Langloch des ersten Lagerelements, so dass der aufgetretene Schadensfall schnell zu detektieren ist. Zudem wird durch das Versagen bzw. plastische Verformen des äußeren Bereichs und dem Verschieben Energie vernichtet, so dass die auf die weiterführenden Bauteile noch einwirkende Kraft reduziert ist.
Die erfindungsgemäße Lagerung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe erweist sich insbesondere im Kraftfahrzeugbau für die Lagerung von Radlenkern als vorteilhaft. So ist im Schadensfall einerseits aufgrund der geringen Verschiebung der Gelenkachse eine Weiterfahrt prinzipiell möglich. Andererseits bewirkt die Verschiebung der Gelenkachse eine für den Fahrer spürbare Sturz- und Spurverstellung, welche dem Fahrer unmissverständlich ein Schadensfall signalisiert. Zudem ist im Schadensfall lediglich ein kostengünstiges, leicht austauchbares „Opferbauteil“ beschädigt, während weiterführende, kostenintensive Bauteile aufgrund der nur noch reduzierten Krafteinwirkung unbeschädigt bleiben.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Beschreibung wird im Folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
In der Zeichnung bedeutet:

1 eine erfindungsgemäße Unterlegscheibe, und
2 eine Lagerung eines Fahrwerkslenkers eines Kraftfahrzeugs unter Zuhilfenahme der Unterlegscheibe aus 1.

1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Unterlegscheibe. Die vorliegend kreisrund ausgebildete Unterlegscheibe 10 weist einen Grundkörper 12 sowie einen äußeren Abschnitt 14 auf. Grundkörper 12 und äußerer Abschnitt 14 sind vorliegend einteilig ausgebildet.
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, ist der Grundkörper 12 mit einer eine exzentrisch versetzte Durchgangsbohrung 16 versehen. Während der Grundkörper 12 aus Vollmaterial ausgebildet ist, weist der äußere Abschnitt 14 eine Vielzahl von Materialschwächungen 18 auf, so dass ein äußerer Rand 20 lediglich über mehrere Stege 22 mit dem Grundkörper 12 in Verbindung steht.
Die Materialschwächungen 18 bzw. die Stege 22 sind dabei derart dimensioniert, dass bei Überschreiten einer vorgegebenen, senkrecht zur Normalenrichtung der Grundkörpers 12 wirkenden Maximalkraft, die Stege 22 sich verformen und somit ein Überschreiten der Maximalkraft angezeigt wird.
2 zeigt eine Lagerung 100 unter Verwendung der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 10.
Ein erstes Lagerelement in Form eines Hilfsrahmens 110 weist ein Langloch 120 auf, in dem ein zweites Lagerelement in Form eines Fahrwerkslenkers 130 verstellbar mittels der als Exzenterscheibe ausgebildeten Unterlegscheibe 10 gelagert ist.
Wie 2 weiterhin zu entnehmen ist, steht die Exzenterscheibe 10 mit Ihrem äußeren Rand 20 in Kontakt mit einem am Hilfsrahmen 110 ausgebildeten Anschlag 140.
Tritt nun ein Schadensfall auf, d.h. eine Belastung in Längsrichtung des Langlochs 120, die oberhalb der zulässigen Maximalkraft liegt, erfolgt ein gezieltes Versagen der Unterlegscheibe 10, was wiederum eine Verschiebung des Fahrwerkslenkers 130 bedingt.
Über die nun für den Fahrer spürbare Sturz- oder Spurverstellung wird dem Fahrer signalisiert die Werkstatt aufzusuchen.
Bezugszeichenliste

10: Unterlegscheibe
12: Grundkörper
14: äußerer Abschnitt
16: Durchgangsbohrung
18: Materialschwächung
20: äußerer Rand
22: Stege

100: Lagerung
110: erstes Lagerelement / Hilfsrahmen
120: Langloch
130: zweites Lagerelement / Lenker
140: Anschlag

N: Normalenrichtung
FM: Maximalkraft

Claims

Unterlegscheibe (10) mit einem scheibenförmigen Grundkörper (12) und einer den Grundkörper (12) durchdringenden Durchgangsbohrung (16), wobei der scheibenförmige Grundkörper (12) einen äußeren Abschnitt (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (16) exzentrisch versetzt im Grundkörper (12) angeordnet ist und dass der äußere Abschnitt (14) mehrere derart ausgebildete Materialschwächungen (18) aufweist, dass ein äußerer Rand (20) des äußeren Abschnitts (14) lediglich über mehrere Stege (22) mit dem Grundkörper (12) in Verbindung steht, wobei die Stege (22) derart ausgebildet sind, dass diese bei Überschreiten einer vorgegebenen, senkrecht zur Normalenrichtung (N) des Grundkörpers (12) wirkenden Maximalkraft (F_M) vor dem Grundkörper (12) sich plastisch verformen und somit ein Überschreiten der Maximalkraft anzeigen.
Unterlegscheibe (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) und der äußere Abschnitt (14) aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind.
Unterlegscheibe (10) nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) und der äußere Abschnitt (14) form- und/oder stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Unterlegscheibe (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) und der äußere Abschnitt (14) einteilig ausgebildet sind.
Lagerung (100) eines ersten Lagerelements (110) an einem zweiten Lagerelement (130), wobei das erste Lagerelement (110) ein Langloch (120) aufweist, in dem das zweite Lagerelement (130) mittels einer, das zweite Lagerelement (130) durchfassenden Gelenkachse gehalten ist, und mittels einer Schraube gegenüber dem ersten Lagerelement (110) verschraubt ist, wobei zwischen einer auf der Schraube aufgeschraubten Mutter und dem ersten Lagerelement (110) eine Unterlegscheibe (10) angeordnet ist, die in Längsrichtung des Langlochs (120) betrachtet in Kontakt mit einem am ersten Lagerelement (110) ausgebildeten Anschlag (140) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlegscheibe (10) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.