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Üblicherweise kommen im Fahrzeug- und insbesondere im Fahrwerksbereich zur Anbindung von Fahrwerksbauteilen an beispielsweise der Fahrzeugkarosserie bzw. an den Fahrzeugaufbau, sogenannte Gummi- oder Hyrdolager zum Einsatz. Derartige Lager dienen insbesondere der Schwingungsdämpfung bzw. der Isolation von Schwingungen sowie der elastokinematischen Auslegung der Radführung.
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Alternativ zu den herkömmlichen Gummilagern sind auch Lager bekannt, welche anstatt eines Gummimaterials zur Dämpfung bzw. Schwingungsisolation, ein Metalldraht bzw. ein Metallgestrick bzw. ein Metallkissen umfassen. Der Einsatz derartiger Metallkissen ist im Fahrzeugbereich insbesondere bei der Befestigung und gleichzeitigen Schwingungsdämpfung von Verbrennungsmotoren bekannt. Beispielsweise zeigt die
EP 2 980 437 A1 ein solches schwingungsdämpfendes Befestigungssystem, bei welchem ein Ganzmetallkissen als elastisches Element fungiert.
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Weiterhin ist es bekannt, derartige Metallkissen auch im Fahrwerksbereich eines Fahrzeuges einzusetzen. Beispielsweise zum Toleranzausgleich bei der Befestigung bzw. Verschraubung von Gehäusen, wie es in der
DE 10 2009 000 566 A1 offenbart ist. Dabei wird ein schwingungsdämpfendes Lager für eine technische Verschraubung eines Gehäuses eines Lenksystems aufgezeigt, welches ein Dämmelement umfasst, das aus ein- oder mehrlagigen, maschenbildenden Metallgewirken gebildet ist. Diese Metallgewirke sind dabei aufeinandergelegt und ineinander verwalzt und besitzen eine mechanisch feste, blechartige Oberfläche.
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Neben derartigen Lagern ist außerdem aus der
DE 10 2004 043 952 A1 ein Kugelgelenk für den Einsatz im Fahrwerksbereich bekannt, dessen an einem Kugelzapfen vorgesehener Kugelkopf, unter Zwischenlage einer mit Durchbrechungen versehenen Struktur, in einer Kugelaufnahme eines Gelenkgehäuses gelagert ist. Die mit Durchbrechungen versehene Struktur ist dabei als zumindest teilweise elastisches Drahtkissen ausgebildet.
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Nachteilig an genannten Drahtkissen bzw. Metallkissen beim Einsatz als Lagerungen im Fahrwerksbereich, im Vergleich zu konventionellen Gummi-Metall-Fahrwerkslagern, ist ein deutlich geringerer materialbedingter maximaler Torsionswinkel. Aus diesem Grund ist der Einsatz im Fahrwerksbereich im Stand der Technik auf die Minimierung von Körperschall, den Ausgleich von Toleranzen und von Wärmeausdehnungen zwischen zwei Bauteilen beschränkt.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Lager aufzuzeigen, welches sowohl hinsichtlich der Isolation von Schwingungen, als auch hinsichtlich elastokinematischer Anforderungen optimal im Fahrzeugbereich eingesetzt werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Lager, insbesondere ein Fahrwerkslager, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Dabei wird ein Lager eines Fahrzeuges, insbesondere ein Fahrwerkslager beispielsweise zur Lagerungen eines Lenkers an einem Fahrzeugaufbau bzw. an einem Radträger, vorgeschlagen. Ein erfindungsgemäßes Lager umfasst einen, bevorzugt zumindest überwiegend und annähernd zylindrisch geformten inneren Kern zur Verbindung eines ersten Bauteils.
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Die Mantelfläche dieses inneren Kerns ist zumindest teilweise von einer zumindest annähernd ringförmigen bzw. rohrförmigen äußeren Hülse zur Verbindung eines zweiten Bauteils umhüllt. Dabei ist zwischen der äußeren Hülse und dem inneren Kern ein Metallkissen-Element angeordnet.
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Der innere Kern steht dabei derart mit dem Metallkissen-Element in Verbindung, dass diese beiden eine Gleitlageranordnung bilden. Bei Belastung des Lagers gleitet also quasi der innere Kern am Metallkissen-Element entlang.
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Eine derartige gleitlagerähnliche Anordnung des inneren Kerns zum Metallkissen-Element, ermöglicht eine Kompensation der materialbedingten geringen maximalen Torsionswinkel des Metallkissen-Elements. Damit ist es möglich die Vorteile des Metallkissen-Elements gegenüber einem aus dem Stand der Technik bekannten Gummielement bei der Lagerung von Fahrwerksbauteilen, insbesondere bei der Lagerung eines Fahrwerkslenkers, zu nutzen und gleichzeitig den Zielkonflikt der zu geringen maximalen Torsionswinkel eines Metallkissen-Elements mittels der genannten Gleitlagerausbildung zu lösen.
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Damit der innere Kern optimale Gleiteigenschaften zum Metallkissen-Element aufweist, ist es bevorzugt, dass das Material des inneren Kerns bzw. des an dem Metallkissen-Element angrenzenden Bereichs der Mantelfläche des inneren Kerns einen geeigneten Werkstoff, wie beispielsweise einen gehärteten Stahl mit einer harten und vorzugsweise glatten Oberfläche darstellt.
Genauso ist es sinnvoll das Material des Gleitpartners, also der äußeren Hülse bzw. der Oberfläche des Metallkissen-Elements, welches mit dem inneren Kern in Berührung steht, aus einem geeigneten Werkstoff, wie beispielsweise ebenfalls einem gehärtetem Stahl mit einer glatten Oberfläche, auszubilden. Bevorzugt ist dabei, dass das Metallkissen-Element auf einer gehärteten Oberfläche gleiten kann.
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Alternativ ist es ebenfalls möglich, ein Zwischenelement, wie beispielsweise eine Schnappschale, zwischen das Metallkissen-Element und den inneren Kern zu schalten.
Mit einer genannten Schnappschale kann insbesondere verhindert werden, dass sich das Metallkissen-Element über seine Lebensdauer nicht setzt, also dass das Material des Metallkissen-Elements nicht nachgibt und so kein Spiel zwischen dem inneren Kern und dem Metallkissen-Element entstehen kann. Eine Schnappschale ist bekannt als ein Bauteil (üblicherweise aus einem Kunststoff, beispielweise ein Polyoxymethylen), welches eine Kugelhülse in einem Kugelgelenk umschließt und dabei zwischen dem Kugelelement und einer Außenhülse angeordnet ist. Dadurch kann ein Toleranzausgleich sowie eine Unterstützung einer Schmierwirkung erzielt werden. Die Schmierwirkung kann durch mit Schmiermittel gefüllte Nuten und Ausnehmungen in der Schnappschale realisiert werden.
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Beim Metallkissen-Element ist es dabei beispielsweise möglich dieses derart herzustellen, dass es eine Außenhülse bzw. eine Außenschicht sowie einen inneren Teil umfasst. Der innere Teil stellt dann beispielsweise das eigentliche Metallgestrick bzw. Metallkissen dar, während die Außenschicht oder Außenhülse ein mit dem inneren Teil fest verbundenes (beispielsweise verschweißtes) Gleitelement darstellt. Ein solches Gleitelement kann dann beispielsweise metallisch ausgebildet sein oder auch aus einem Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien ausgeführt sein.
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Unter Fahrwerkslager im Sinne dieser Erfindung werden Lager verstanden, welche zumindest ein Fahrwerksbauteil an ein anderes Fahrzeugbauteil (beispielsweise ein weiteres Fahrwerksbauteil) anbinden. Beispielsweise kann dies eine Lagerung eines Lenkers, insbesondere eines Querlenkers sein, welcher durch das erfindungsgemäße Lager am Radträger bzw. am Fahrzeugaufbau oder an der Karosserie angebunden ist. Weiterhin ist es möglich, ein erfindungsgemäßes Lager zur Anbindung eines Achsträgers am Fahrzeugaufbau zu nutzen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der innere Kern zumindest eine konvexe Wölbung auf. In anderen Worten bedeutet dies, dass zusätzlich zu der Ausbildung als Gleitlager, der innere Kern als Kugelhülse ausgebildet sein kann. Es ist dabei weiterhin bevorzugt, dass das Metallkissen-Element eine Ausnehmung zur Aufnahme der konvex gewölbten Struktur des inneren Kerns aufweist, sodass die beiden Gleitpartner geometrisch konvergent aufeinander abgestimmt sind.
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Durch eine genannte Wölbung bzw. kugelförmige Wölbung des inneren Kerns und eine dazu konvergente Aufnahme an dem Metallkissen-Element können vorteilhaft auch Axialkräfte, also solche Kräfte bzw. Belastungen auf das Lager, welcher in Richtung der Lagerlängsachse verlaufen, abgestützt werden.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
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In der einzigen Figur ist ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Fahrwerkslagers aufgezeigt, wobei links und rechts der Symmetrieachse (auch Längsachse oder Drehachse bezeichnet) des Lagers jeweils zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Lagers aufgezeigt sind. Dabei zeigt jede Seite neben der Symmetrielinie ein Ausführungsbeispiel für sich alleine, wobei die Symmetrielinie eine Rotationssymmetrie des Lagers andeutet.
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Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein Fahrwerkslager zur Anbindung eines Fahrwerkslenkers an eine Fahrzeugkarosserie oder einen Fahrzeugaufbau bzw. an einen Radträger. Links und rechts der Symmetrielinie S bzw. der Längsachse S des Lagers ist jeweils ein mögliches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers aufgezeigt.
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Gemein haben die beiden Lager-Hälften dabei jeweils einen zumindest überwiegend und annährend zylindrisch geformten inneren Kern 1. Der innere Kern 1 ist dabei von einer ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch geformten äußeren Hülse 2 umgeben.
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Der innere Kern 1 und die äußere Hülse 2 verbinden dabei jeweils einen nicht eingezeichneten Lenker mit einem ebenfalls nicht eingezeichneten Fahrzeugaufbau.
Zwischen dem inneren Kern 1 und der äußeren Hülse 2 ist ein Metallkissen-Element 3 (auch als Metall-Mesh-Element bezeichnet) angeordnet. Das Metallkissen-Element 3 ist dabei ebenfalls im Wesentlichen zylinder- bzw. rohrförmig ausgebildet.
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Es ist weiterhin vorgesehen, dass das Metallkissen-Element 3 fest mit der äußeren Hülse 2 verpresst bzw. verbunden ist, während zwischen dem inneren Kern 1 und dem Metallkissen-Element 3 eine Relativbewegung stattfinden kann. Diese Relativbewegung zwischen dem Metallkissen-Element 3 und dem inneren Kern 1 wird durch eine gleitlagerähnliche Anordnung der beiden Bauteile zueinander realisiert.
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So ist es vorgesehen, dass der innere Kern 1 zum Ausgleich von Bewegungen am Metallkissen-Element 3 gleitet. Dazu ist es in einem Ausführungsbeispiel (vgl. das Beispiel rechts der Symmetrielinie S) bevorzugt, dass die Oberfläche 1.2 des inneren Kerns 1, welche an dem Metallkissen-Element 3 gleitet, möglichst hart und glatt ausgebildet ist. Hierzu bietet sich beispielsweise eine Beschichtung oder ein hartes Material, wie beispielsweise ein Stahl an.
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Um bestmögliche Gleiteigenschaften zu realisieren, ist es ebenfalls vorgesehen, dass die Oberfläche 3.1 des Metallkissen-Elements 3 (als Gleitpartner des inneren Kerns 1) ebenfalls ein geeignetes Material aufweist. Hierzu ist es möglich, dass bereits im Herstellungsprozess des Metallkissen-Elements 3 eine Hülse um dieses herum mit einem geeigneten (bevorzugt harten und glatten) Material an das Metallkissen-Element 3 angebunden ist. Beispielsweise kann diese Hülse oder Oberfläche über ein Schweißverfahren, insbesondere ein Punktschweißverfahren, an das Metallkissen angebunden sein.
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In einer weiteren Ausführung (vgl. linke Seite der Symmetrielinie S) ist, alternativ zu der Ausführung einer beschichteten oder glatten und harten Oberfläche auf der rechten Seite, eine Schnappschale 4 zwischen die beiden Gleitflächen angeordnet. Eine solche Schnappschale 4 ist ein kugelförmiges, bevorzugt aus einem Kunststoff bestehendes Element, welches im Bereich des Kugelgelenks zwischen den inneren Kern 1 und das Metallkissen-Element 3 geschaltet ist. Die Schnappschale 4 ermöglicht, dass die Oberflächen 3.1, 1.2 des inneren Kerns 2 und des Metallkissen-Elements 3 nicht nachträglich bzw. aufwändig bearbeitet werden müssen.
Des Weiteren ist es möglich durch die Schnappschale 4 eine vereinfachte Schmierung zu realisieren und ein Setzen des Metallkissen-Elements 3 zu verhindern.
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Weiterhin ist es in beiden aufgezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass der innere Kern 1 an einem Abschnitt eine konvexe Wölbung 1.1 aufweist. Dazu konvergent weist das Metallkissen-Element 3 am gleichen Abschnitt eine zu der konvexen Wölbung 1.1 des inneren Kerns 1 passende konkave Einbuchtung 3.2 auf.
Bewegungen des Lenkers relativ zum Fahrzeugaufbau können so quasi durch ein Abrollen bzw. Gleiten der Wölbung 1.1 an der Einbuchtung 3.2 ausgeglichen bzw. aufgenommen werden.
Wie in der Figur zu erkennen ist die genannte Wölbung 1.1 dabei zumindest annähernd kugelförmig ausgebildet. Eine derartige Kugelform ähnelt dabei einem Kugelgelenk.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innerer Kern
- 1.1
- Wölbung
- 1.2
- Oberfläche
- 2
- Äußere Hülse
- 3
- Metallkissen-Element
- 3.1
- Oberfläche
- 3.2
- Einbuchtung
- 4
- Schnappschale
- S
- Symmetrielinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2980437 A1 [0001, 0003]
- DE 102004043952 A1 [0001, 0005]
- DE 102009000566 A1 [0001, 0004]
