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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Radaufhängung eines zweispurigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Bei der Radaufhängung eines Fahrzeugs sind deren Radlenker an der Vorder- oder Hinterachse zwischen einem, das jeweilige Fahrzeugrad tragenden Radträger und einem aufbauseitigen Achsträger an Schwenklagerstellen angelenkt.
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Aus der
DE 10 2006 049 540 A1 ist eine beispielhafte Lageranordnung für eine solche Radaufhängung bekannt, bei der ein Radlenker an einer Schwenklagerstelle mit einem Gummi-Metall-Lager an einer aufbauseitigen Tragstruktur, das heißt einem Achsträger, angelenkt ist. Das Gummi-Metall-Lager weist als aufbauseitige Lagerkomponente eine radial äußere Lagerhülse auf, die starr in einer Lenkerkonsole (Lagerauge) des Achsträgers eingepresst ist. Zudem weist das Gummi-Metall-Lager als lenkerseitige Lagerkomponente eine radial innere Lagerhülse auf, die über einen Elastomerkörper elastisch nachgiebig mit der radial äußeren Lagerhülse verbunden ist.
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Zur Einstellung des Sturzverhaltens des Fahrzeuges kann in gängiger Praxis die aufbauseitige Schwenkachse eines Radlenkers, insbesondere einer Spurstange, zum Beispiel in der Fahrzeugquerrichtung geringfügig verlagert werden, wie es aus der
DE 41 15 110 C2 bekannt ist. Die hierzu erforderliche Stelleinheit ist jedoch bauteilintensiv aufgebaut. Zudem ist die Sturzeinstellung mit Hilfe der Stelleinheit nur mit größerem Aufwand durchführbar.
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Aus der
DE 101 08 830 A1 sind ein Lagerbock, eine gattungsgemäße Lageranordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Lagerbockes bekannt. Die
DE 10 2004 003 148 A1 offenbart eine Lageraufnahme und ein Gum m i-Metall-Lager.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lageranordnung für eine Fahrzeug-Radaufhängung bereitzustellen, bei der in einfacher Weise eine aufbauseitige Schwenkachse eines Radlenkers, insbesondere zur Sturzeinstellung, verstellbar ist, und zwar mit einer Lageraufnahme, die mit geringem konstruktiven Aufwand bereitstellbar ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass im obigen Stand der Technik die Lenkerkonsole starr (das heißt nicht positionsverstellbar) sowie materialeinheitlich und einstückig am Achsträger angebunden ist. Im Gegensatz dazu ist gemäß dem Patentanspruch 1 die Lenkerkonsole nicht mehr materialeinheitlich/einstückig am Achsträger (das heißt allgemein an einer aufbauseitigen Tragstruktur) angebunden, sondern vielmehr mit Hilfe einer Stelleinheit gegenüber der aufbauseitigen Tragstruktur verstellbar, um die aufbauseitige Schwenkachse des Radlenkers zum Beispiel zur Sturzeinstellung zu verstellen.
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In einer technischen Ausführung kann die Lenkerkonsole zumindest ein gegenüber der aufbauseitigen Tragstruktur (das heißt Achsträger oder Hilfsrahmen oder die Karosserie) separates Bauteil sein. Die Stelleinheit kann zumindest eine lösbare Schraubverbindung aufweisen, mittels der die Lenkerkonsole am Achsträger ortsfest sowie lagegenau befestigbar ist. Bei gelöster Schraubverbindung kann dagegen die Lenkerkonsole um einen vordefinierten Stellweg verstellt werden.
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In einer bevorzugten technischen Umsetzung weist die Lenkerkonsole zumindest einen Anbindungsflansch auf. Der Lenkerkonsolen-Anbindungsflansch und eine korrespondierende aufbauseitige Gegenkontur sind an einander zugewandten Kontaktflächen in Anlageverbindung. Die Kontaktflächen des Lenkerkonsolen-Anbindungsflansches und der aufbauseitigen Tragstruktur liegen bevorzugt in einer Verstellebene, innerhalb der der Lenkerkonsolen-Anbindungsflansch bei gelöster Schraubverbindung verstellbar ist. Die beiden zusammenwirkenden Kontaktflächen sind im Hinblick auf eine einfache Verstellbarkeit glatt und/oder ebenflächig ausgeführt. In diesem Fall können die Kontaktflächen bei gelockerter Schraubverbindung in Gleitkontakt zueinander sein und kann trotzdem eine leichtgängige Verstellbewegung gewährleistet werden.
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Die Schraubverbindung zwischen der Lenkerkonsole und der aufbauseitigen Tragstruktur kann mittels eines Schraubbolzens realisiert sein, der durch die Schraublöcher in den beiden Kontaktflächen des Anbindungsflansches und der aufbauseitigen Tragstruktur geführt ist. In diesem Fall kann der Lenkerkonsolen-Anbindungsflansch und die aufbauseitige Tragstruktur zwischen einem Bolzenkopf und einer gegenüberliegenden Schraubmutter festgespannt werden. Zur weiteren Vereinfachung der Verstellbarkeit kann eines der Schraublöcher in den Kontaktflächen als ein Langloch ausgebildet sein, dessen Längserstreckung eine Verstellrichtung der aufbauseitigen Schwenkachse des Radlenkers definiert.
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Im Hinblick auf eine stabile Anbindung ist die Lenkerkonsole erfindungsgemäß als ein U-Blechprofilteil realisiert, und zwar mit einem Profilboden sowie davon hochgezogenen Seitenwänden, von denen jeweils nach außen ein Anbindungsflansch abgewinkelt ist. In diesem Fall kann die U-profilierte Lenkerkonsole in stabiler Anbindung am Fahrzeugaufbau befestigt sein.
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Die U-förmig profilierte Lenkerkonsole und die aufbauseitige Tragstruktur begrenzen in der Zusammenbaulage eine Lageraufnahme, in der das Gummi-Metall-Lager eingesetzt ist.
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In einer technischen Realisierung kann das Gummi-Metall-Lager als aufbauseitige Lagerkomponente eine radial äußere Lagerhülse aufweisen und als lenkerseitige Lagerkomponente eine radial innere Lagerhülse aufweisen. Zwischen den beiden Lagerhülsen kann der Elastomerkörper einvulkanisiert sein. Durch die radial innere Lagerhülse ist zudem ein, die aufbauseitige Radlenker-Schwenkachse definierender Lagerbolzen geführt. Dieser kann in der Axialrichtung beidseitig der inneren Lagerhülse jeweils an Radlenker-Armen angebunden sein.
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Um die Haltbarkeit des Gummi-Metall-Lagers zu steigern, ist es von Vorteil, wenn in der Einbaulage des Gummi-Metall-Lagers der Elastomerkörper mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist. Hierfür kann die radial äußere Lagerhülse des Gummi-Metall-Lagers bevorzugt aus zwei Lagerschalen aufgebaut sein. Im nicht eingebauten Zustand können die beiden Lagerschalen über einen Spalt voneinander beabstandet sein. Beim Zusammenbau des Gummi-Metall-Lagers und der Lenkerkonsole mit der aufbauseitigen Tragstruktur wird dieser Spalt geschlossen, und zwar unter Aufbau der Vorspannkraft im Elastomerkörper.
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Zur weiteren Vereinfachung der Verstellmöglichkeit der aufbauseitigen Radlenker-Schwenkachse ist der folgende Sachverhalt von Bedeutung: So kann bevorzugt eine der Lagerschalen des Gummi-Metall-Lagers am Profilboden der Lenkerkonsole abgestützt sein und die gegenüberliegende Lagerschale an einer Gegenkontur der aufbauseitigen Tragstruktur abgestützt sein. Bei gelöster Schraubverbindung der Stelleinheit sowie bei noch lose an der aufbauseitigen Tragstruktur gehalterten Lenkerkonsole ist die Lager-Vorspannkraft nur teilweise aufgebraucht. Die noch vorhandene Rest-Vorspannkraft wirkt auf die lose gehalterte Lenkerkonsole. In diesem Fall kann die Lenkerkonsole daher noch unter teilweiser Wirkung der Vorspannkraft um den Stellweg verstellt werden. Bei der obigen Konstellation ist die Haupt-Wirkrichtung der Lager-Vorspannkraft achsparallel zur Schraubachse des Schraubbolzens der Schraubverbindung zwischen der Lenkerkonsole und der aufbauseitigen Tragstruktur ausgerichtet.
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Wie oben erwähnt, ist die aufbauseitige Tragstruktur bevorzugt ein Achsträger oder Hilfsrahmen. Erfindungsgemäß bilden der Hilfsrahmen und die Lenkerkonsole einen modularen Aufbau, wodurch der Hilfsrahmen nicht mehr in einer komplexen Geometrie auszugestalten ist, sondern vielmehr als ein einfaches Extrusionsprofil oder ein Tiefziehblech ausführbar ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Stelleinheit keine Exzenterschrauben oder Kontaktstücke auf, um beispielsweise den Radsturz einzustellen. Die gesamte Anordnung kann hierfür lateral über gelockerte/das heißt nicht angezogene Schraubbolzen verschoben werden. Sobald die Schwenkachsen-Position gefunden ist, werden die Schraubbolzen wieder angezogen und so der Sturz eingestellt. Das heißt, das mittels der zweiteilig ausgeführten äußeren Lagerhülse beim Anziehen der Schraubbolzen diese zusammengeschoben werden, wodurch der Elastomerkörper zwischen der inneren Lagerhülse und der äußeren Lagerhülse vorgespannt wird und dadurch dessen Haltbarkeit deutlich erhöht wird.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Teilansicht einen Eckbereich eines aufbauseitigen Achsträgers oder Hilfsrahmens;
- 2 in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung eine Lageranordnung zur Schwenklagerung eines Radlenkers am Hilfsrahmen; sowie
- 3 und 4 jeweils Schnittdarstellungen der Lageranordnung.
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In der 1 ist grob schematisch ein Ausschnitt aus einer als Hilfsrahmen ausgebildeten, aufbauseitigen Tragstruktur 1 gezeigt, der in einer Vorderachse oder Hinterachse eines zweispurigen Kraftfahrzeugs verbaut werden kann. Die 1 sowie die weiteren Figuren sind im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher sind die Figuren lediglich grob vereinfachte Darstellungen, die keinen realitätsgetreuen Aufbau einer Bauteilverbindung wiedergeben.
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Die aufbauseitige Tragstruktur 1 trägt ein Antriebsaggregat oder eine Antriebskomponente, zum Beispiel ein Hinterachsdifferenzial. In der 1 ist lediglich ein Eckbereich der aufbauseitigen Tragstruktur 1 gezeigt, an der ein Hilfsrahmen-Längsträger 3 sowie ein Hilfsrahmen-Querträger 5 zusammenlaufen. In gängiger Praxis ist die aufbauseitige Tragstruktur 1 über nicht gezeigte Schraubpunkte an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Zudem weist die aufbauseitige Tragstruktur 1 Lenkerkonsolen auf, an denen die Radlenker einer Radaufhängung unter Bildung von Schwenklagerstellen angelenkt sind. Am gegenüberliegenden Ende sind die Radlenker jeweils radseitig an einem, ein Fahrzeugrad tragenden Radträger schwenkbar angelenkt.
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In der 1 ist von den Lenkerkonsolen lediglich eine Lenkerkonsole 9 gezeigt, in der ein Gummi-Metall-Lager 7 montiert ist, an dem unter Bildung einer Schwenklagerstelle ein Radlenker 11 um eine Schwenkachse S schwenkbar angelenkt ist. Der Radlenker 11 ist an seinem achsseitigen Ende U-förmig profiliert, und zwar mit den seitlichen Radlenker-Armen 33, an denen ein die Schwenkachse S definierender Lagerbolzen 31 montiert ist. Wie später noch detailliert beschrieben ist, ist die Lenkerkonsole 9 nicht materialeinheitlich und einstückig an der aufbauseitigen Tragstruktur 1 angeformt, sondern vielmehr als ein separates Bauteil über eine später beschriebene Stelleinheit 13 (1) an einem Hilfsrahmen-Grundkörper angebunden. Auf diese Weise ergibt sich ein modularer Aufbau, der es ermöglicht, den Hilfsrahmen-Grundkörper in einer einfachen BauteilGeometrie bereitzustellen und zum Beispiel als ein Extrusionsprofil oder Tiefziehblech zu realisieren. An dem Hilfsrahmen-Grundkörper wird anschließend die Lenkerkonsole 9 angeschraubt.
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Mit Hilfe der Stelleinheit 13 kann die aufbauseitige Schwenkachse S des Radlenkers 11 in der Fahrzeugquerrichtung y verlagert werden, um zum Beispiel das Sturzverhalten der Radaufhängung einzustellen. Nachfolgend ist anhand der 1 bis 4 der Aufbau sowie die Funktionsweise der, die Stelleinheit 13 aufweisenden Lageranordnung beschrieben: So ist gemäß den 1 oder 2 die Lenkerkonsole 9 ein U-förmiges Blechumformteil mit einem Profilboden 15 sowie davon hochgezogenen Seitenwänden 17. Von den Seitenwänden 17 sind nach außen Anbindungsflansche 19 abgewinkelt, die an insgesamt vier Schraubpunkten in Schraubverbindung 21 mit der aufbauseitigen Tragstruktur 1 sind. Die U-profilförmige Lenkerkonsole 9 begrenzt zusammen mit der aufbauseitigen Tragstruktur 1 eine Lageraufnahme, in der das Gummi-Metall-Lager 7 eingesetzt ist. Das Gummi-Metall-Lager 7 ist aus einer radial inneren Lagerhülse 23 sowie einer als radial äußeren Lagerhülse ausgebildeten, aufbauseitigen Lagerkomponente 25 aufgebaut, die aus zwei Lagerschalen 27, 29 besteht. Zwischen der Innenhülse 23 und der aufbauseitigen Lagerkomponente 25 ist ein Elastomerkörper 26 einvulkanisiert, der mit einer Vorspannkraft F (1) druckbeaufschlagt ist. Durch die Innenhülse 23 ist ein in der 3 oder 4 gezeigter, die Schwenkachse S definierender Lagerbolzen 33 geführt, der in der Axialrichtung beidseitig der Innenhülse 23 an Radlenker-Armen 33 des Radlenkers 11 angebunden ist.
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Die Schraubverbindungen 21 zwischen den Lenkerkonsolen-Anbindungsflanschen 19 und der aufbauseitigen Tragstruktur 1 sind Bestandteil der Stelleinheit 13. Bei gelösten Schraubverbindungen 21 ist die Lenkerkonsole 9 in der Fahrzeugquerrichtung y um einen Stellweg Δy verstellbar.
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Wie aus der 3 hervorgeht, sind die beiden Lenkerkonsolen-Anbindungsflansche 19 und die aufbauseitige Tragstruktur 1 an glatten, ebenflächigen Kontaktflächen 35 in Anlageverbindung. Die Kontaktflächen 35 liegen in einer Verstellebene V (3), innerhalb der die Lenkerkonsole 9 bei gelösten bzw. gelockerten Schraubverbindungen 21 verstellbar ist.
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Jede der Schraubverbindungen 21 weist gemäß der 3 einen Schraubbolzen 37 auf, der durch Schraublöcher 39, 41 in den Kontaktflächen 35 des Anbindungsflansches 19 und der aufbauseitigen Tragstruktur 1 geführt ist. Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, ist das hilfsrahmenseitige Schraubloch 39 als ein Langloch ausgebildet, während das konsolenseitige Schraubloch 41 ein Rundloch ist, durch das der Schraubbolzen 37 mit geringem Lochspiel geführt ist. Die Längserstreckung des hilfsrahmenseitigen Langloches 39 definiert eine Verstellrichtung y der Schwenkachse S.
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Um die Haltbarkeit des Gummi-Metall-Lagers 7 zu erhöhen, ist der Elastomerkörper 26 mit der Vorspannkraft F (1) beaufschlagt, mit der die obere und untere Lagerschale 27, 29 in der Fahrzeughochrichtung z gegen die aufbauseitige Tragstruktur 1 und gegen den Profilboden 15 der Lenkerkonsole 9 gedrückt wird. Im nicht eingebauten Zustand wirkt keine Vorspannkraft F auf den Elastomerkörper 26 und sind die beiden Lagerschalen 27, 29 um einen Spalt voneinander beabstandet. Beim Zusammenbau des Gummi-Metall-Lagers 7 und der Lenkerkonsole 9 mit der aufbauseitigen Tragstruktur 1 wird der Spalt geschlossen, und zwar unter Aufbau der Lager-Vorspannkraft F im Elastomerkörper 26. Auf diese Weise ist die Haupt-Wirkrichtung der Lager-Vorspannkraft F in etwa achsparallel zur Schraubachse der Schraubbolzen 37 der Schraubverbindungen 21 zwischen der Lenkerkonsole 9 und der aufbauseitigen Tragstruktur 1 ausgerichtet. Diese achsparallele Ausrichtung bewirkt, dass zwischen der aufbauseitigen Tragstruktur 1 und dem gelockerten Gummi-Metall-Lager 7 die Lager-Vorspannkraft F nur teilweise aufgebraucht ist. Die noch verbleibende Rest-Vorspannkraft FR (3) wirkt nach wie vor auf das gelockerte Gummi-Metall-Lager 7. Dies unterstützt einen leichtgängigen, verkantungsfreien Verstellvorgang der Lenkerkonsole 9 bei gelockerten Schraubverbindungen 21.
