DE102017211393B4

DE102017211393B4 - Anordnung zur Verbindung eines Fahrwerkslenkers mit einem Radträger

Info

Publication number: DE102017211393B4
Application number: DE102017211393.6A
Authority: DE
Inventors: Julian Stratmann; Florian Bäumer; Josef Holtheide; Felix Kallaß; Thorsten Sander
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2037-07-05
Also published as: US11192417B2; KR20200020786A; CN110832211A; CN110832211B; KR102490271B1; WO2019007616A1; EP3649355A1; JP2020525790A; US20200114718A1; DE102017211393A1

Abstract

Anordnung zur Verbindung eines Lenkers (1) eines Fahrwerks mit einem Radträger (2) mittels eines Kugelhülsengelenks (3), wobei der Lenker (1) ein Lenkerauge (1a), das Kugelhülsengelenk (3) eine Kugelhülse (7) und der Radträger (2) zwei Lageraugen (4, 5) aufweisen, wobei an dem Lenkerauge (1a) ein Sensor und an der Kugelhülse (7) ein Signalgeber angeordnet sind, welche eine Winkelmesseinrichtung bilden, wobei die Kugelhülse (7) über einen Schraubbolzen (6) mit den Lageraugen (4, 5) verbunden ist und wobei zwischen der Kugelhülse (7) und dem Radträger (2) eine Verdrehsicherung (9, 10; 9a, 10a) zur Fixierung einer definierten Winkelposition der Kugelhülse (7) gegenüber dem Radträger (2) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindung eines Fahrwerkslenkers mit einem Radträger an einem Kraftfahrzeug mittels eines Kugelhülsengelenks, wobei der Lenker ein Lenkerauge, das Kugelhülsengelenk eine Kugelhülse und der Radträger zwei Lageraugen aufweisen, wobei an dem Lenkerauge ein Sensor und in der Kugelhülse ein Signalgeber angeordnet sind, welche eine Winkelmesseinrichtung bilden, und wobei die Kugelhülse über einen Schraubbolzen mit den Lageraugen verspannt ist.
In der älteren deutschen Anmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2017 208 410 ist ein Kugelhülsengelenk offenbart, welches einen Lenker eines Fahrwerks mit einem Radträger verbindet. Die Kugelhülse, welche zwischen zwei Lageraugen des Radträgers angeordnet ist, wird über einen Schraubbolzen zwischen den Lageraugen eingespannt. Das Kugelhülsengelenk weist ein Gelenkgehäuse auf, welches direkt mit dem Lenker, vorzugsweise einem Querlenker verbunden ist. Das Kugelhülsengelenk ist mit einer Sensoranordnung zur Erfassung der Lage des Lenkers relativ zum Radträger ausgestattet. Dabei ist ein erster Sensor, vorzugsweise ein Magnetfeldsensor im Gelenkgehäuse angeordnet, während ein zweites Sensorelement, vorzugsweise ein Permanentmagnet als Signalgeber in der Kugelhülse angeordnet ist. Bei einer Veränderung der Lage, insbesondere der Winkelposition, bezogen auf die Längsachse der Kugelhülse, zwischen der Kugelhülse und dem Gelenkgehäuse respektive dem Lenker ergibt sich eine Änderung des Magnetfeldes, wodurch ein Signal im Magnetfelssensor erzeugt wird, welches repräsentativ für die Winkelposition ist. Bei der Montage eines derartigen Kugelhülsengelenks, welches nur einen Signalgeber respektive Magneten auf dem Umfang aufweist, kann das Problem auftreten, dass der Signalgeber - in Umfangsrichtung gesehen - eine Position einnimmt, welche außerhalb des magnetempfindlichen Bereichs des Magnetfeldsensors liegt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Gegenstand der älteren Anmeldung weiter zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf den funktionsgerechten Einbau des Kugelhülsengelenks mit integriertem Lagesensor.
Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Kugelhülse und dem Radträger eine Verdrehsicherung zur Fixierung einer definierten Winkelposition zwischen der Kugelhülse und dem Radträger vorgesehen. Die Verdrehsicherung ist grundsätzlich so beschaffen, dass mindestens ein erstes Formschlusselement an der Kugelhülse und mindestens ein zweites Formschlusselement am Radträger respektive den Lageraugen angeordnet sind, welche bei der Montage der Kugelhülse in Eingriff gebracht werden. Damit wird sichergestellt, dass die Kugelhülse, welche bei der Montage des Kugelhülsengelenks beliebig drehbar ist, in eine definierte Winkelposition gebracht wird, in welcher sie fixiert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine Stirnseite der Kugelhülse eine Abflachung auf dem Umfang und mindestens eine Stirnseite der Lageraugen eine korrespondierende Kante auf, wobei die Abflachung und die Kante miteinander in Eingriff stehen, d. h. ein Verdrehen der Kugelhülse gegenüber den Lageraugen respektive dem Radträger ist nicht möglich - in dieser winkelgerechten Position wird der Schraubbolzen durch die Durchgangsbohrungen der Lageraugen und der Kugelhülse gesteckt und verspannt. Die gegen Verdrehen gegenüber dem Radträger gesicherte Kugelhülse wird somit in der definierten Winkelposition verspannt. Damit ist sichergestellt, dass der Sensor am Lenkerauge den Signalgeber respektive den einzelnen Magneten „sieht“ und somit bei jeder Relativbewegung zwischen Lenker und Kugelhülse ein Signal infolge einer Veränderung des Magnetfeldes erzeugen kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Abflachung und die korrespondierende Kante einen geradlinigen Verlauf in tangentialer Richtung in Bezug auf die Längsachse der Kugelhülse auf. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die Kugelhülse mit erfindungsgemäßer Verdrehsicherung problemlos montiert, d. h. zwischen die Lageraugen quer zur Längachse eingesetzt werden kann, wobei die Abflachung an der Kante des Radträgers entlang gleitet. Sobald die Durchgangsbohrungen der Lageraugen mit der Durchgangsbohrung der Kugelhülse fluchten, kann der Schraubbolzen durchgesteckt und verspannt werden. Ist die Montage fehlerhaft erfolgt, lässt sich der Schraubbolzen nicht durch die Durchgangsbohrungen stecken, da diese nicht miteinander fluchten. Insofern wird durch die erfindungsgemäße Verdrehsicherung auch eine Falschmontage vermieden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf mindestens einer Stirnseite der Kugelhülse eine Scheibe angeordnet und befestigt, wobei die Abflachung auf dem Umfang der Scheibe angeordnet ist. Die Scheibe wird vorzugsweise auf einen stirnseitigen Bund aufgepresst, so dass sich die Länge der Kugelhülse nicht verändert. Vorzugsweise sind zwei Scheiben, eine an jeder Stirnseite, vorgesehen. Die erfindungsgemäße Verdrehsicherung kann somit ohne großen Aufwand an einem serienmäßigen Kugelhülsengelenk nachgerüstet werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Signalgeber als zylinderförmiger Magnet ausgebildet, dessen Pole in radialer Richtung in Bezug zur Schwenkachse und/oder der Längsachse des Kugelhülsengelenks ausgerichtet sind. Wie oben erwähnt, ist vorzugsweise nur ein Magnet auf dem Umfang angeordnet, was Kostenvorteile erbringt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Signalgeber respektive der Magnet in Längsrichtung des Lenkers, welche generell der Kraftrichtung im Lenker entspricht, oder quer zur Längsrichtung an der Kugelhülse angeordnet. Diese beiden Winkelpositionen sind je nach Beanspruchung des Lenkers bevorzugt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen

1 eine erste 3D-Darstellung einer Anlenkung eines Lenkers an einem Radträger eines Kraftfahrzeuges,
2 eine zweite 3D-Darstellung der Anlenkung des Lenkers gemäß 1 in einer anderen Perspektive,
3 eine Ansicht in axialer Richtung auf die Stirnseite eines ersten Lagerauges mit einer tangential verlaufenden Kante,
4 eine Ansicht in axialer Richtung auf die Stirnseite eines zweiten Lagerauges mit tangential verlaufender Kante und
5 einen Axialschnitt im Bereich einer auf eine Kugelhülse aufgepressten Scheibe mit Verdrehsicherung.

1 und 2 zeigen in einer ersten und einer zweiten 3D-Darstellung die Anbindung eines Lenkers 1 an einem Radträger 2 als Ausschnitt eines Fahrwerks für ein Kraftfahrzeug in unterschiedlichen Perspektiven. Der Lenker 1, der ein ringförmiges Lenkerauge 1a aufweist, ist über ein Kugelhülsengelenk 3, welches im Lenkerauge 1a aufgenommen und daher nur teilweise sichtbar ist, über zwei Lageraugen 4, 5 und einen Schraubbolzen 6 mit dem Radträger 2 verbunden. Was den Aufbau des Kugelhülsengelenks 3 betrifft, so wird auf die oben erwähnte ältere deutsche Anmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2017 208 410 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in diese Anmeldung einbezogen wird. In 1 ist der zylindrische Teil einer Kugelhülse 7 erkennbar, welche sich zu beiden Seiten des Lenkers 1 erstreckt und zwischen den Lageraugen 4, 5 durch den Schraubbolzen 6 eingespannt ist. Die Gelenkverbindung zwischen Lenker 1 und Kugelhülse 7 weist - was hier nicht dargestellt ist - eine Sensoranordnung auf, welche einen am Lenkerauge 1a angeordneten Sensor und einen an der Kugelhülse 7 angeordneten Signalgeber, vorzugsweise in Form eines Permanentmagneten umfasst. Auch hierzu wird auf die ältere Anmeldung, insbesondere 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Erfindungsgemäß wird die Kugelhülse 7 in einer definierten Winkelposition, abhängig von der Position des Signalgebers, gegenüber dem Radträger 2 respektive den beiden Lageraugen 4, 5 montiert und fixiert. Dazu weist die Kugelhülse 7 stirnseitig zwei Scheiben 8, 8a auf, von denen in 1 die erste Scheibe 8 erkennbar ist, welche umfangsseitig eine Abflachung 9 aufweist. An der Stirnfläche des Lagerauges 4 ist ein Absatz mit einer tangential verlaufenden Kante 10 angeordnet, welche sich an die Abflachung 9 anlegt. Die erste Scheibe 8, die form- oder reibschlüssig mit der Kugelhülse 7 verbunden ist, ist somit am Verdrehen gehindert. In 2, welche die Kugelhülse 7 in einer anderen Perspektive zeigt, ist die zweite Scheibe 8a mit einer Abflachung 9a erkennbar, welche an einer Kante 10a des zweiten Lagerauges 5 anliegt. Bei der Montage des Kugelhülsengelenks 3 wird somit eine definierte Winkelposition des Signalgebers auf der Kugelhülse 7 festgelegt.
3 zeigt eine Ansicht in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Längsachse der hier nicht dargestellten Kugelhülse auf eine Stirnseite 4a des ersten Lagerauges 4, wobei die in der Zeichnung senkrecht und tangential in Bezug auf die Längsachse der Kugelhülse verlaufende Kante 10 erkennbar ist. Ferner ist die erste Scheibe 8, welche mit der Kugelhülse 7 (1, 2) verbunden ist, mit der tangential verlaufenden Abflachung 9 dargestellt, welche in Eingriff mit der Kante 10 steht, d. h. an dieser anliegt. Damit sind die erste Scheibe 8 und damit die Kugelhülse in einer definierten Winkelposition fixiert.
4 zeigt eine Ansicht in axialer Richtung auf eine Stirnfläche 5a des zweiten Lagerauges 5 mit einer gegenüber der Stirnfläche 5a vorspringenden, tangential verlaufenden Kante 10a, welche der Kante 10 in 3 entspricht und dieser im Radträger 2 in axialer Richtung direkt gegenüberliegt. Dargestellt ist ferner die zweite Scheibe 8a, welche ebenfalls mit der Kugelhülse verbunden ist, und eine Abflachung 9a aufweist, welche mit der Kante 10a in Eingriff steht. Bei der Montage der Kugelhülse 7 respektive des Kugelhülsengelenks 3 mit dem Lenker 1 (1, 2) wird die Kugelhülse 7 mit den beiden Scheiben 8, 8a von oben nach unten, in der Zeichnung durch die Pfeile X dargestellt, zwischen die beiden Lageraugen 4, 5 eingesetzt, wobei die Abflachungen 9, 9a an den Kanten 10, 10a gleiten, d. h. die Kugelhülse 7 behält ihre durch die Abflachungen 9, 9a vorgegebene Winkelposition in Relation zum Radträger 2 bei. Sobald die Längsachse der Kugelhülse mit der Längsachse der Durchgangsbohrungen fluchtet, kann der hier nicht dargestellte Schraubbolzen 6 (1) durch die Lageraugen 4, 5 und die Kugelhülse 7 (1) gesteckt und verspannt werden. Die Kugelhülse ist damit bezüglich ihrer Winkelposition fixiert. Bei einer Falschmontage kann der Schraubbolzen 6 nicht durchgesteckt werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Scheiben, eine erste Scheibe 8 und eine zweite Scheibe 8a, an der Kugelhülse 7 befestigt. Grundsätzlich reicht jedoch eine Scheibe, entweder die erste Scheibe 8 oder die zweite Scheibe 8a, aus, um die gewünschte Winkelposition festzulegen.
5 zeigt eine Schnittdarstellung, d. h. einen Axialschnitt im Bereich der Verdrehsicherung zwischen der Kugelhülse 7 und dem ersten Lagerauge 4. Die erste Scheibe 8 weist - auf der Zeichnung links - die Abflachung 9 auf, welche in Eingriff mit der Kante 10 steht und damit die Winkelposition der Kugelhülse 7 fixiert. Der Schraubbolzen 6 erstreckt sich durch die Durchgangsbohrungen des Lagerauges 4 und der Kugelhülse 7. Das Lenkerauge 1a ist teilweise sichtbar.
Bezugszeichenliste

1: Lenker
1a: Lenkerauge
2: Radträger
3: Kugelhülsengelenk
4: erstes Lagerauge
4a: Stirnseite
5: zweites Lagerauge
5a: Stirnseite
6: Schraubbolzen
7: Kugelhülse
8: erste Scheibe
8a: zweite Scheibe
9: Abflachung
9a: Abflachung
10: Kante
10a: Kante
X: Montagerichtung

Claims

Anordnung zur Verbindung eines Lenkers (1) eines Fahrwerks mit einem Radträger (2) mittels eines Kugelhülsengelenks (3), wobei der Lenker (1) ein Lenkerauge (1a), das Kugelhülsengelenk (3) eine Kugelhülse (7) und der Radträger (2) zwei Lageraugen (4, 5) aufweisen, wobei an dem Lenkerauge (1a) ein Sensor und an der Kugelhülse (7) ein Signalgeber angeordnet sind, welche eine Winkelmesseinrichtung bilden, wobei die Kugelhülse (7) über einen Schraubbolzen (6) mit den Lageraugen (4, 5) verbunden ist und wobei zwischen der Kugelhülse (7) und dem Radträger (2) eine Verdrehsicherung (9, 10; 9a, 10a) zur Fixierung einer definierten Winkelposition der Kugelhülse (7) gegenüber dem Radträger (2) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stirnseite der Kugelhülse (7) eine Abflachung (9, 9a) auf dem Umfang und mindestens eine Stirnseite (4a, 5a) der Lageraugen (4, 5), eine korrespondierende Kante (10, 10a) aufweisen, und dass die Abflachung (9, 9a) und die Kante (10, 10a) miteinander in Eingriff stehen.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachung (9, 9a) und die korrespondierende Kante (10, 10a) einen geradlinigen Verlauf in tangentialer Richtung in Bezug auf die Längsachse der Kugelhülse (7) aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kugelhülse (7) stirnseitig mindestens eine Scheibe (8, 8a) angeordnet und befestigt ist und dass die Abflachung (9, 9a) auf dem Umfang der mindestens einen Scheibe (8, 8a) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber als ein zylinderförmiger Magnet ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet in Längsrichtung des Lenkers (1) in der Kugelhülse (7) oder um 90° versetzt angeordnet ist.