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Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung eines Fahrzeuges mit zumindest einem Lenker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
DE 100 24 536 B4 und insbesondere auf die
DE 10 2005 029 641 A1 verwiesen.
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Aus dem Stand der Technik sind Lager bekannt, welche unter anderem zur Dämpfung von Schwingungen und zur Aufnahme von Kräften in unterschiedlichen Bauformen, üblicherweise als elastische Lager, insbesondere sogenannte Gummilager, im Fahrwerksbereich eines Fahrzeuges eingesetzt werden. Üblicherweise umfasst ein elastisches Lager einen Kern zur Verbindung mit einem ersten Bauteil, sowie eine diesen Kern umschließende gummiartige Struktur bzw. elastische Dämpfungselemente, welche wiederrum von einer Hülse zur Verbindung mit einem zweiten Bauteil umgeben sind. So werden beispielsweise Teile von Radaufhängungen mittels der genannten elastischen Lager bzw. Gummilager am Fahrzeugaufbau, also beispielsweise an einem Achsträger eines Fahrzeuges gelagert und gleichzeitig materialbedingt durch eine elastische Innenstruktur bzw. durch elastische Dämpfungselemente gedämpft.
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Des Weiteren sind elastische Lager bekannt, bei welchen die elastischen Dämpfungselemente durch eine hydraulische Dämpfung zusätzlich unterstützt werden. Dabei werden in den bereits vorhandenen gummiartigen Strukturen der elastischen Lager Kammern zur Aufnahme von Fluiden vorgesehen, welche durch ein oder mehrere zusätzlich oder speziell in das Lager integrierte Kanäle strömungsleitend unter Drosselwirkung miteinander verbunden sind. So wird je nach Belastung am Lager das in den Kammern integrierte Fluid von einer Kammer in die andere gedrückt und die bei der Belastung entstehenden Schwingungen damit je nach Ausrichtung der Kammern gedämpft.
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Derartige Lager dämpfen unterschiedliche Schwingungen, welche beispielsweise durch axiale Belastungen, also solche, welche parallel zur Drehachse des elastischen Lagers verlaufen, erzeugt werden oder durch radiale Belastungen, also solche, welche senkrecht zur Drehachse des elastischen Lagers verlaufen, erzeugt werden. Es sind außerdem Lager bekannt, welche die Schwingungen von sowohl axialer, als auch radialer Belastungen dämpfen können.
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So ist aus der
DE 100 24 536 B4 ein hydraulisch gedämpftes elastisches Lager bekannt, welches Schwingungen von Belastungen in Richtung einer Längsachse bzw. Drehachse des elastischen Lagers dämpft. Dabei bildet die innere gummiartige Struktur zwei fluidbefüllte, in Richtung der Drehachse des Lagers betrachtet nebeneinanderliegende Kammern, welche durch einen drosselnden Überströmkanal miteinander verbunden sind. Es ist weiterhin bekannt, derartig genannte Lager im Fahrwerksbereich eines Fahrzeuges einzusetzen. So kann das elastische Lager aus der
DE 100 24 536 B4 beispielsweise im Fahrwerk als axial dämpfende Buchse eingesetzt werden.
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Herkömmlicherweise werden durch Gummilager auch radführende Lenker an Radaufhängungen eines Fahrzeuges sowohl am Fahrzeugaufbau, wie beispielsweise an einem Achsträger eines Fahrzeuges, sowie an einem Radträger des Fahrzeuges gelagert. Dabei können die Lager in unterschiedlichen Lagen bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sein. So können diese, wie beispielsweise bei der
DE 100 24 536 B4 im Falle der Verwendung als Federbeinlager vorgesehen, mit Ihrer Drehachse senkrecht zur Fahrzeuglängsachse stehen oder wie in der
DE 10 2005 029 641 A1 aufgezeigt, mit ihrer Drehachse parallel zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sein. In der
DE 10 2005 029 641 A1 befindet sich jeweils ein elastisches Lager zwischen den Enden eines radführenden Lenkers und dem Fahrzeugaufbau. Die radführenden Lenker befinden sich in einer unteren Lenkerebene, also in einer von den beiden Lenkern gebildete Ebene, welche in Fahrzeughochachse betrachtet unterhalb der Rad-Drehachse vorgesehen ist. Derartige wie in der
DE 10 2005 029 641 A1 beschriebene elastische Lager an radführenden Lenkern einer Radaufhängung, welche in einer unteren Lenkebene angebracht sind, werden derzeit nur als Gummilager mit materialbedingten Dämpfungseigenschaften ausgeführt. Diese haben den Nachteil, dass axiale Belastungen bei Ausrichtung der Drehachse des Lagers in Richtung der Fahrzeuglängsrichtung nur materialbedingt durch die gummiartige Struktur bzw. der elastischen Dämpfungselemente gedämpft werden, was in bestimmten Betriebssituation, beispielsweise bei Fahrt über Bodenschwellen oder schwellenartigen Erhöhungen auf der Fahrbahn mit höheren Axialbelastungen nicht immer ausreichend ist, um die dabei entstehenden axialen Schwingungen unter Kontrolle zu halten und ein gewünschtes Ausmaß an Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen sicherzustellen.
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Somit ist es Aufgabe der Erfindung eine Radaufhängung eines Fahrzeuges mit zumindest einem Lenker bereitzustellen, welcher durch ein Lager an einem Radträger und dem Fahrzeugaufbau gelagert ist und wobei das Lager derart beschaffen ist, dass es bei Ausrichtung von dessen Drehachse in Fahrzeuglängsrichtung hohe axiale Schwingungen dämpfen kann. Die Dämpferfähigkeiten gehen dabei über die der elastischen Dämpfungselemente hinaus.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Eine erste Maßnahme um die genannte höhere axiale Dämpfung der Lagerung der Lenker der Radaufhängung zu gewährleisten, sieht vor, dass die elastischen Dämpfungselemente durch eine hydraulische Dämpfung zusätzlich unterstützt werden. Dadurch kann in einer vorteilhaften Weise eine erhöhte Dämpfung bei hohen axialen Belastungen, wie beispielsweise bei der Fahrt über schwellenartige Erhöhungen der Fahrbahn, auf ein elastisches Lager ermöglicht werden.
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Dabei handelt es sich um eine Lageranordnung, bei welcher die Drehachse des Lagers zumindest annähernd parallel zur Fahrzeuglängsrichtung ist. Bevorzugt bilden dabei der gelagerte Lenker oder mehrere gelagerte Lenker gemeinsam eine Ebene, die in Fahrzeughochachse betrachtet unterhalb der Rad-Drehachse vorgesehen ist. Diese Ebene wird im Folgenden als untere Lenkerebene bezeichnet. Als Lenkerausführung können alle denkbaren Arten von Lenkern zur Lagerung am Fahrzeugaufbau bzw. am Achsträger, insbesondere an einem Vorderachsträger, Verwendung finden. So ist es beispielsweise denkbar, einen Dreieckslecker in der unteren Lenkerebene mit zwei Lagerstellen am Vorderachsträger und einer Lagerstelle am Radträger mit der erfindungsgemäßen Maßnahme zu lagern. Dabei fallen die Drehachsen der beiden Lagerungen zur Lagerung des Dreieckslenkers am Vorderachsträger zusammen und sind außerdem nahezu parallel zur Fahrzeuglängsrichtung. Damit kann in vorteilhafter Weise ausreichend Platz zwischen den zwei Lenkerschenkel des Dreieckslenkers zur Unterbringung von weiteren Fahrzeugbauteilen, wie beispielsweise von einer Antriebswelle, gewährleistet werden und gleichzeitig die Lenker belastungsgerecht gelagert werden. Daneben ist beispielsweise auch die Lagerung eines Trapezlenkers, also ein Lenker, welcher vier Lagerstellen aufweist und zumindest annährend viereckig in einer Trapezform geformt ist, in der unteren Lenkerebene denkbar.
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Das erfindungsgemäße Lager der Radaufhängung ist vorerst wie ein bereits beschriebenes herkömmliches Lager als Gummilager ausgeführt. Dort hinzukommend wird das in der Radaufhängung befindliche Lager mit einer hydraulischen Dämpfungsfunktion in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse des Lagers erfindungsgemäß erweitert. Dazu bildet die gummiartige Struktur bzw. die elastischen Dämpfungselemente des Lagers beispielsweise gemeinsam mit der Hülse des Lagers und/oder mit dem Kern des Lagers und mit einer in Radialrichtung des Lagers betrachtet liegenden Trennwand zwei nebeneinander liegende und mit einem Fluid gefüllte Kammern. Um eine axiale elastische Verformung des Lagers bzw. der Dämpfungselemente bei axial auftretenden Kräften zu ermöglichen, ist zwischen dem Außendurchmesser der Trennwand und dem Innendurchmesser der Hülse des Lagers ein sich radial erstreckender Spalt vorgesehen. Dieser Spalt entsteht durch eine minimal kleinere Ausbildung des Außendurchmessers der Trennwand im Gegensatz zum Innendurchmesser der Hülse des Lagers. Der Spalt bewirkt, dass sich die Hülse des Lagers beim Auftreten einer axialen Kraft, also einer Kraft in Richtung der Drehachse des Lagers, relativ zum Kern des Lagers und zur Trennwand bewegen kann.
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Die Trennwand zwischen den Kammern ist dabei so aufgebaut, dass sie einen Fluidaustausch erlaubt. So kann die Trennwand beispielsweise in Form einer Ringscheibe ausgeführt sein, welche durch ihren Innendurchmesser radial am beispielsweise Außenumfang des Kerns angebracht ist und deren Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse des Lagers, sodass zwischen Ringscheibe bzw. Trennwand und Hülse ein Spalt entsteht und damit ein drosselnder Durchgang zwischen den beiden Kammern zum Fluidaustausch vorgesehen ist. Die ringförmige Trennwand ist also derart in das elastische Lager eingebracht, dass sie einen Spalt in Radialrichtung des elastischen Lagers zwischen der ersten und der zweiten Kammer bildet. Dieser Spalt kann somit zum Fluidaustausch genutzt werden, wobei das Fluid während einer axialen Belastung des elastischen Lagers von einer Kammer in die andere Kammer strömt. Genauso ist es denkbar dass der Fluidaustausch durch eine andere Art, beispielsweise durch eine Durchgangsbohrung durch die Ringschreibe erfolgt. Der beschriebene Spalt dient dann nur mehr zur Gewährleistung einer axialen Verformung der elastischen Dämpfungselemente bzw. einer axialen Verschiebung der Hülse relativ zum Lagerkern und der Trennwandbei axialer Belastung auf das Lager. Durch das Überströmen des Fluides von einer Kammer in die andere mit einer bestimmten Geschwindigkeit wird nach dem Prinzip der viskosen Dämpfung die gewünschte und gegenüber dem reinen Gummilager verstärkte Dämpfungseigenschaft erreicht. Bei hoher axialer Belastung des Lagers, wie beispielsweise bei Fahrt über Bremsschwellen, dient zusätzlich zur gummiartigen Struktur eine erweiterte hydraulische Komponente der belastungsoptimierten Dämpfung.
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Die Trennwand kann, wie bereits genannt, in Form einer ringförmigen Scheibe ausgeführt sein, welche bezüglich der Drehachse des Lagers senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht in das Lager eingebracht ist.
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Um eine radiale Elastizität, also eine Elastizität senkrecht zur Drehachse des Lagers mit der Trennwand nicht zu blockieren und dennoch zu ermöglichen, ist es vorteilhaft die Trennwand im Lager minimal axial verschiebbar einzubauen. Zwischen der Trennwand und einem anderen angrenzenden, die Trennwand haltenden Lagerbestandteil, wie beispielsweise dem Kern, liegt somit ein Spiel vor, innerhalb welchem sich die Trennwand relativ zu seinem angrenzenden Lagerbestandteil, wie beispielsweise dem Kern, bewegen kann. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, den Innendurchmesser der Trennwand deutlich größer auszuführen als den Durchmesser des an diesen benachbarten, haltenden Lagerbestandteils, wie beispielsweise den Durchmesser des Kerns. Durch das axiale Spiel der Trennwand innerhalb dessen Halterung, wie beispielsweise innerhalb des Kerns und durch die unterschiedlich große Ausführung der beiden Durchmesser (Innendurchmesser der Trennwand viel größer als der Kerndurchmesser) zueinander, kann eine radiale elastische Verformung des Lagers ermöglicht werden. Bei Auftreten einer radialen Kraft auf das Lager verschiebt sich die Hülse mit der Trennwand relativ zum Kern des Lagers in Richtung der einwirkenden radialen Kraft. Das Lager kann somit auch auf radial einwirkende Seitenführungskräfte geeignet reagieren.
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Zur Montageerleichterung der genannten als ringförmigen Scheibe ausgeführten Trennwand kann es vorgesehen sein, diese aus zwei zumindest teilweise ringförmigen Scheibenelementen aufzubauen, welche durch montagegerechte Zusammenführung im Montageprozess an das Lager zu einer Trennwand aufgebaut werden. Die Scheibenelemente werden als teilweise ringförmig bezeichnet, da deren ringförmige Fläche jeweils durch eine Aussparung, wodurch annährend eine U-Form gebildet ist, unterbrochen ist. Zudem können die Scheibenelemente an jeweils einer weiteren Stelle auf deren Ringfläche mit einer der Form der Aussparung entsprechenden Materialanhäufung oder Erhöhung und damit einer Negativform der Aussparungen versehen sein. Die Aussparung und deren Negativform sind dann jeweils so auf einem Scheibenelement angeordnet, dass bei Zusammenführen der beiden Scheibenelemente die jeweilige Negativform eine Führungsschiene der jeweiligen Aussparung darstellt. Somit kann durch eine gespiegelte Anordnung der beiden Scheibenelemente zueinander, ein nachträgliches Einbringen der Trennwand in das Lager auf eine einfache Art gewährleistet werden.
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In einer zweiten Maßnahme zur Erhöhung der axialen Dämpfung der Lagerung der Lenker der Radaufhängung über die Dämpfung der elastischen Dämpfungselemente hinaus, wird das elastische Lager durch ein Reibelement mit einer Reibdämpfung erweitert. Dazu ist ein Zwischenelement als Reibpartner im elastischen Lager vorgesehen. Das Zwischenelement kann beispielsweise radial in Form eines Scheibenelementes, ähnlich wie die genannte Trennwand, in das elastische Lager eingebracht sein. Im Falle eines solchen Scheibenelements bildet bei axialer Belastung des Lagers die Hülse einen Reibpartner zum Scheibenelement. Durch die bei der axialen Belastung entstehende Gleitreibung zwischen den beiden Reibpartnern, wie beispielsweise dem Zwischenelement und der Hülse, werden die bei einer axialen Belastung entstehenden Schwingungen abgebremst und damit gedämpft. Als Reibpartner des hierfür geeignet abgestützten Zwischenelementes kann jedoch auch ein anderer Teil des elastischen Lagers in Frage kommen, wie beispielsweise der Kern oder die elastischen Dämpferelemente. Das Zwischenelement ist außerdem in unterschiedlichen Ausführungsformen denkbar. So kann es beispielsweise als separat in das elastische Lager eingebrachtes Zwischenelement ausgeführt sein, wie beispielsweise als das genannte Scheibenelement, oder ein Teil des bereits bestehenden Lagers darstellen. Beispielsweise ist es denkbar, dass die elastischen Dämpfungselemente derart in das Lager eingebaut sind, dass eine höhere Gleitreibung zwischen diesen und der Hülse bei axialer Belastung vorliegt und damit eine zusätzliche Dämpfungsfähigkeit entsteht.
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Auch hinsichtlich der Materialwahl des Zwischenelements ist eine Vielzahl an Möglichkeiten denkbar. Je nach gewünschter Reibungs- und damit auch Dämpfungsstärke kann das Zwischenelement beispielsweise als metallischer Werkstoff oder auch als Kunststoff oder gummiartigen Werkstoff ausgeführt sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radaufhängung in einer dreidimensionalen Ansicht.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elastischen Lagers in einer Schnittansicht entlang der Drehachse des Lagers.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Radaufhängung einer Vorderachse eines Fahrzeuges mit einem Dreieckslenker 1 dargestellt, welcher sich in einer unteren Lenkerebene befindet und an einem Radträger 4 sowie einem nicht gezeigtem Vorderachsträger angebracht ist. Die untere Lenkerebene beschreibt die Ebene, welche der Dreieckslenker 1 durch seine drei Verbindungsschenkel 1.1, 1.2, 1.3 bildet und welche sich in Fahrzeughochrichtung H betrachtet unterhalb der Raddrehachse R befindet. Der Dreieckslenker 1 ist fahrzeugaufbauseitig durch zwei Lager 2, 3 und radträgerseitig durch ein weiteres hier nicht sichtbares Lager gelagert. Die fahrzeugaufbauseitigen Lager 2, 3 sind derart in der Radaufhängung angeordnet, dass deren Drehachse zu einer gemeinsamen Drehachse D zusammenfällt und diese nahezu parallel zur Fahrzeuglängsrichtung L ist. Die beiden fahrzeugaufbauseitigen Lager 2, 3 stellen elastische Lagerungen dar, welche neben ihrer materialbedingten Dämpfung (durch die elastischen Dämpferglieder) in Richtung der Drehachse D des Lagers über eine erfindungsgemäße zusätzliche Maßnahme zur Dämpfung verfügen.
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In 2 ist das mit einer hydraulischen Dämpfungskomponente erweiterte elastische Lager 2, 3 aus 1 in einer Schnittansicht entlang der Drehachse D des Lagers 2, 3 dargestellt. Neben der herkömmlichen materialbedingten Dämpfung in Axialrichtung des Lagers 2, 3 ist es so erfindungsgemäß vorgesehen, eine zusätzliche Dämpfungsfunktion, wie in diesem Ausführungsbeispiel eine hydraulische Dämpfung vorzusehen. Dabei ist ein Kern 5 dargestellt, durch dessen zentrale Durchtrittöffnung der Lenker 1 an einen nicht dargestellten Vorderachsträger befestigt wird, sowie eine äußere Hülse 6, welche in den Lenker 1 eingepresst ist und eine gummiartige Struktur in Form von elastischen Dämpfungselementen 7 aufweist. Die genannte zusätzliche Dämpfungsmaßnahme ergibt sich erfindungsgemäß durch eine Trennwand 8, welche in Richtung der Drehachse D betrachtet zwei nebeneinander liegende fluidbefüllte Kammern 9, 10 bildet. Die Kammern 9, 10 befinden sich demnach im Inneren des Lagers 2, 3 und werden durch die Trennwand 8, die elastischen Dämpfungselemente 7, den Kern 5 und die Hülse 6 des Lagers begrenzt. Die Trennwand 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel radial in das Lager 2, 3, also senkrecht zu dessen Drehachse D eingebracht und ist als eine aus zwei Teilen 8a, 8b zusammengesetzte ringförmige Scheibe aufgebaut. Um eine axiale elastische Verformung der elastischen Dämpfungselemente 7 zu ermöglichen, ist der Außendurchmesser der Trennwand 8 geringfügig kleiner ausgeführt als der innere Durchmesser der Hülse 6 des Lagers. Dadurch entsteht ein sich radial erstreckender Spalt 11 zwischen dem Innendurchmesser der Hülse 6 und dem Außendurchmesser der Trennwand 8. Dieser Spalt 11 ermöglicht in diesem konkreten Beispiel außerdem den Fluidaustausch zwischen den Fluid befüllten Kammern 9, 10. So strömt bei axialer Belastung auf das Lager, also bei Belastungen in Richtung dessen Drehachse D, das Fluid von einer Kammer 9, 10 in die andere, wobei eine Dämpfung axialer Schwingungsbewegungen erfolgt.
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Um eine radiale elastische Verformung des Lagers zu ermöglichen, ist die Trennwand 8 zum einen mit einem Spiel 12 in das Lager bzw. genauer in den Kern 5 des Lagers eingebaut. Die Trennwand 8 kann sich durch das genannte Spiel relativ zum Kern 5 bewegen. Zum anderen ist es vorgesehen, dass der Innendurchmesser 8c der Trennwand 8 deutlich größer ausgeführt ist als der Grunddurchmesser 13 des zur Trennwand 8 benachbarten Kerns 5. Greift nun radial, also senkrecht zur Drehachse D des Lagers eine Kraft auf das Lager an, so verschiebt sich die Trennwand 8 gemeinsam mit der Hülse 6 des Lagers relativ zum Kern 5 des Lagers in Richtung der radial einwirkenden Kraft. Das Lager kann somit auch geeignet auf auftretende Seitenführungskräfte reagieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10024536 B4 [0001, 0005, 0005, 0006]
- DE 102005029641 A1 [0001, 0006, 0006, 0006]
