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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für einen Kraftwagen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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In der Radaufhängung von Kraftwagen wie PKW oder LKW sind zueinander bewegliche Teile oftmals durch elastische Lager miteinander verbunden. Hierbei kann es sich insbesondere um Gummi-Metall-Verbundlager handeln. Eine entsprechende Gummi-Metall-Buchse weist eine metallische Innenhülse auf, die konzentrisch von einem gummielastischen Element und normalerweise von einer ebenfalls metallischen Außenhülse umgeben ist. Die Innenhülse wird mit einem Aufhängungsteil verbunden und die Außenhülse (bzw. das gummielastische Element) mit einem anderen Aufhängungsteil. Durch die Elastizität des gummielastischen Elements sind die beiden Aufhängungsteile in begrenztem Maße gegeneinander beweglich. Definiert man durch den Verlauf der Innenhülse eine axiale Richtung, so sind axiale, radiale, tangentiale sowie kardanische Bewegungen denkbar. Somit kann ein derartiges Lager in begrenztem Maße ähnlich wie ein Kugelgelenk wirken. Abgesehen davon, dass durch die Elastizität verschiedene Freiheitsgrade geschaffen werden, dient das gummielastische Element auch dazu, die Übertragung von Vibrationen zu verhindern, die unter NVH-Aspekten unerwünscht sind.
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Ein Anwendungsbeispiel für derartige Lager ist die Verbindung eines Radträgers mit einem Querlenker. Dabei ist bspw. die Gummi-Metall-Buchse in ein Lagerauge in einem Endabschnitt des Querlenkers eingepresst, wobei der Endabschnitt im zusammengesetzten Zustand zwischen zwei Gabelarmen des Radträgers angeordnet ist. Eine Schraube wird durch Bohrungen in den Gabelarmen sowie durch die Innenhülse der Buchse hindurchgeführt, so dass der Kopf der Schraube an einem Gabelarm anliegt. Eine Mutter wird so auf die Schraube aufgeschraubt, dass sie an dem anderen Gabelarm anliegt. Beim Festziehen werden die Gabelarme durch die axiale Spannkraft, die von der Kombination aus Schraube und Mutter erzeugt wird, gegen die Innenhülse verspannt. Dies erfordert eine elastische (sowie ggf. auch teilweise plastische) Verformung der Gabelarme, da deren Abstand größer bemessen sein muss als die Länge der Innenhülse, um das Einführen der Innenhülse zu ermöglichen. Es wird somit in jedem Gabelarm eine elastische Rückstellkraft erzeugt, die der durch Schraube und Mutter erzeugten Spannkraft entgegengesetzt ist und welche die effektiv zwischen Gabelarm und Innenhülse wirkende Kraft verringert. D. h. Schraube und Mutter müssen stabiler ausgelegt sein, als es eigentlich zum Verspannen der Innenhülse notwendig wäre. Unter Umständen kann die so erzeugte Kraft zwischen Gabelarm und Innenhülse sogar zu niedrig sein, um eine effektive Verspannung zu ermöglichen. Die Verformung der Gabelarme führt zu einer dauerhaften Belastung durch innere Spannungen, die die Lebensdauer des Radträgers herabsetzen können. Darüber hinaus können innerhalb der Lebensdauer der Baugruppe auf lange Sicht plastische Verformungen der Gabelarme auftreten, die letztendlich zu einer Verringerung der Spannkraft führen.
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Die
CN 205185755 U offenbart eine Radaufhängung mit einem Radträger sowie einem hiermit verbundenen vorderen unteren Lenker und einem hinteren unteren Lenker. Der Radträger weist zwei in etwa senkrecht verlaufende Bohrungen auf, und jeder der Lenker weist einen Bolzen auf, der in einer Bohrung aufgenommen ist. Des Weiteren weist der Radträger eine waagerecht verlaufende Bohrung auf, die die senkrechten Bohrungen schneidet. Ein Sicherungsbolzen ist in die waagerechte Bohrung geführt. Dabei ist ein Formschluss zwischen dem Sicherungsbolzen und jeweils einer ringförmigen Nut an einem der jeweiligen Bolzen hergestellt.
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Die
US 2004/0094924 A1 zeigt eine Radaufhängung mit einem Radträger und einem oberen und einem unteren Querlenker. Der Radträger weist zur Anbindung jedes der Querlenker jeweils einen Gabelabschnitt auf. Ein Anbindungsabschnitt des jeweiligen Querlenkers weist ein Lagerauge auf, das zwischen Bohrungen innerhalb der Gabelarme des jeweiligen Gabelabschnitts angeordnet ist. Die Anbindung kann über ein Kugelgelenk oder eine Gummi-Metall-Buchse erfolgen, die in das Lagerauge eingepresst ist. Eine Innenhülse der jeweiligen Buchse ist dabei mittels einer Kombination aus einer Flanschschraube und einer Flanschmutter zwischen den Gabelarmen verspannt. Um eine Einstellung des Radsturzes zu ermöglichen, ist eine der Bohrungen des jeweiligen Gabelarms als Langloch ausgebildet, innerhalb dessen die Flanschschraube quer zu ihrer Verlaufsrichtung verschoben werden kann, wenn die Flanschmutter gelöst ist.
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Die
US 2013/0149023 A1 offenbart ein einstellbares Umlenkhebel-System für einen Turbomotor. Das System weist einen Umlenkhebel sowie eine Zugstange auf, die miteinander drehbar verbunden sind. Ein Endabschnitt der Zugstange mit einem Lagerauge ist in einem Gabelabschnitt des Umlenkhebels angeordnet, wobei die Verbindung über ein Kugelgelenk gegeben ist, dessen innerer Abschnitt von einem Achsstift durchsetzt ist, der durch zwei Kragenelemente auf Seiten des Gabelabschnitts verläuft. Jedes Kragenelement ist in eine kreisförmige Bohrung eines Gabelarms eingesetzt und weist eine exzentrisch angeordnete innere Bohrung auf, in die der Achsstift eingeführt ist. Dabei weist der Achsstift zwei entgegengesetzte Außengewinde auf, die mit entsprechenden Innengewinden der Kragenelemente zusammenwirken. Durch ein Verdrehen des Achsstifts resultiert eine axiale Kraft auf die Kragenelemente, die durch radiale Vorsprünge auf die Gabelarme übertragen wird und diese gegeneinander verspannt.
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Die
US 6,648,351 B1 zeigt einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug mit Anbindungsbereichen für Querlenker. Um einen oberen Querlenker anzubinden, ist beiderseits eines bügelartigen Abschnitts des Hilfsrahmens jeweils ein Vorsprung mit einer Bohrung vorgesehen, die jeweils einen Achsstift aufnimmt, an dem über eine zwischengeschaltete Hülse jeweils ein Lagerauge des Querlenkers gelagert ist. Die Hülse wird dabei jeweils axial gegen den Vorsprung verspannt. Die Vorsprünge können an dem bügelartigen Abschnitt angeformt sein oder aber durch ein separates Bauteil gebildet sein. Optional kann die Bohrung durch beide Vorsprünge hindurchgehen, wobei eine Langschraube durch beide Hülsen und die Bohrung hindurchgeführt und mittels einer Mutter verspannt wird.
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In der
WO 2011/113514 A1 ist ein Radträger für eine Mehrlenker-Einzelradaufhängung offenbart. Dieser weist vier Anbindungsstellen zur Anbindung eines oberen Querlenkers, eines hinteren unteren Querlenkers, eines vorderen unteren Querlenkers sowie eines Längslenkers auf. Dabei ist die Anbindungsstelle zur Anbindung des hinteren unteren Querlenkers durch eine hintere Gelenkbolzenaufnahme und eine vordere Gelenkbolzenaufnahme gebildet. Im zusammengebauten Zustand ist vorgesehen, dass ein Gelenkbolzen in ein Innengewinde der hinteren Gelenkbolzenaufnahme eingeschraubt wird, bis er in die vordere Gelenkbolzenaufnahme hineinragt. Dabei kann auf dem Gelenkbolzen eine Gummi-Metall-Buchse aufsitzen, die in einem Lenkerauge eines Querlenkers gesichert ist.
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In der
US 2007/0007741 A1 ist ein Aufhängungssystem für ein Fahrzeug offenbart. Dabei ist ein Radträger über einen oberen und einen unteren Lenker sowie einen Längslenker mit einem Fahrzeugrahmen verbunden. Der Längslenker weist dabei ein biegsames Schaufelelement auf, das am Radträger befestigt ist und eine Bügelhalterung bildet. Zwischen dem Rahmen und der Bügelhalterung ist eine Spurstange befestigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Flanschschraube durch Bohrungen innerhalb des Radträgers und der Bügelhalterung hindurchgeführt und mittels einer Flanschschraube gesichert. Eine Buchse, die in einem Lagerauge der Spurstange aufgenommen ist, ist mit axialem Spiel auf der Schraube aufgesetzt.
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Die
US 8,444,158 B2 offenbart eine Baugruppe mit einem Radträger und einer Buchse für eine Aufhängung eines Fahrzeugs. Dabei weist der Radträger ein Lagerauge auf, das eine zylinderartige Ausnehmung definiert, die sich zu ihren Enden hin verjüngt. In der Ausnehmung ist ein metallisches Buchsenelement angeordnet, welches in einem mittleren Bereich kugelartig verdickt und zu den Enden hin zylinderstumpfartig erweitert ist und das eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines Achsbolzens aufweist. Zwischen dem Buchsenelement und dem Lagerauge ist ein gummielastisches Element zwischengeordnet.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Verbindung zweier Bauteile mittels einer Lagerbuchse, bspw. einer Gummi-Metall-Buchse, noch Raum für Verbesserungen. Dabei wäre es insbesondere wünschenswert, etwaige Nachteile durch ein Verspannen der Lagerbuchse zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zweier Bauteile mittels einer Lagerbuchse zu optimieren.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit der Figur zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird eine Lageranordnung für einen Kraftwagen zur Verfügung gestellt. Als Kraftwagen kommen hierbei insbesondere LKW oder PKW infrage. Die Lageranordnung dient dabei dazu, zwei Bauteile des Kraftwagens miteinander zu verbinden, wobei verschiedene Freiheitsgrade eine axiale, tangentiale, radiale und/oder kardanische Bewegung ermöglichen können.
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Die Lageranordnung weist ein erstes Bauteil auf, mit einem Lagerauge, in dem eine Lagerbuchse angeordnet ist. Normalerweise ist das erste Bauteil aus Metall gefertigt, bspw. aus Stahl, Gusseisen oder Aluminium. Grundsätzlich sind aber auch andere Materialien denkbar, bspw. faserverstärkter Kunststoff. Das Lagerauge ist hierbei eine durchgehende Öffnung innerhalb des ersten Bauteils. Die Lagerbuchse kann je nach Ausführungsform bspw. in das Lagerauge eingepresst sein, so dass eine kraftschlüssige Verbindung gegeben ist. Alternativ oder ergänzend kann aber auch bspw. eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Lagerbuchse und dem Lagerauge gegeben sein.
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Weiterhin weist die Lageranordnung ein zweites Bauteil auf, mit einem ersten und einem zweiten Anbindungsabschnitt, die im Bereich des Lagerauges beiderseits des ersten Bauteils angeordnet sind. Für das zweite Bauteil kommen die gleichen Materialien infrage wie für das erste Bauteil, es besteht also normalerweise aus Metall. Das zweite Bauteil weist zwei Anbindungsabschnitte auf, die normalerweise starr miteinander verbunden sind, wenngleich sie in sich eine gewisse Elastizität aufweisen können. Insbesondere können Sie einstückig miteinander verbunden sein. Im Bereich des Lagerauges sind die Anbindungsabschnitte beiderseits, also auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Bauteils angeordnet. Man könnte auch sagen, dass die beiden Anbindungsabschnitte einander bezüglich des ersten Bauteils gegenüberliegen oder, dass das erste Bauteil im Bereich des Lagerauges zwischen den Anbindungsabschnitten angeordnet ist. Bei einer typischen Ausführungsform kann man die beiden Anbindungsabschnitte auch als Gabelarme bezeichnen. Der Begriff „Anbindungsabschnitt“ bezeichnet in diesem Zusammenhang lediglich, dass hier eine Anbindung des zweiten Bauteils an das erste Bauteil gegeben ist und ist ansonsten nicht einschränkend auszulegen.
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Die Lageranordnung weist außerdem eine Spannvorrichtung auf, die mit einem Schaftabschnitt axial durch eine Innenhülse der Lagerbuchse geführt ist. Die Innenhülse der Lagerbuchse stellt dabei deren inneren Teil dar. Sie ist normalerweise vergleichsweise steif ausgebildet und kann bspw. aus Metall oder faserverstärktem Kunststoff bestehen. Wie später noch ausgeführt wird, kann die Lagerbuchse als Gummi-Metall-Buchse ausgebildet sein, wobei die Innenhülse den aus Metall bestehenden innersten Teil bildet. Die Innenhülse kann zylindrisch ausgebildet sein, allerdings sind auch hiervon abweichende Formen denkbar. Durch den Verlauf der Innenhülse ist eine axiale Richtung vorgegeben und somit auch eine radiale und tangentiale Richtung. Die Innenhülse kann wenigstens teilweise symmetrisch bezüglich einer axial verlaufenden Symmetrieachse ausgebildet sein.
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Der Schaftabschnitt ist hierbei ein Teil der Spannvorrichtung, der durch die Innenhülse, genauer gesagt durch eine axial durchgehende Ausnehmung derselben, geführt ist. Der Schaftabschnitt kann insbesondere langgestreckt und bspw. zylindrisch geformt sein. Normalerweise ist der Schaftabschnitt einstückig ausgebildet. Da die Spannvorrichtung zum Verspannen von Bauteilen dient, wie nachfolgend noch erläutert wird, ist es bevorzugt, dass sie wenigstens teilweise aus einem Material mit ausreichender Festigkeit besteht. Dies kann insbesondere ein Metall, bspw. Stahl, sein.
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Erfindungsgemäß verspannt die Spannvorrichtung die Innenhülse unter Umgehung des ersten Anbindungsabschnitts axial gegen den zweiten Anbindungsabschnitt und ist mit einem Kopfabschnitt radial formschlüssig in einer ersten Ausnehmung des ersten Anbindungsabschnitts aufgenommen. Die Spannvorrichtung verspannt die Innenhülse in axialer Richtung gegen den zweiten Anbindungsabschnitt. D. h. sie übt ein in axialer Richtung wirkendes Kräftepaar auf die genannten Teile aus. Hierdurch liegt die Innenhülse unter axialer Kraftbeaufschlagung am zweiten Anbindungsabschnitt an, wobei optional ein weiteres Bauteil wie eine Unterlegscheibe zwischengeordnet sein könnte. Der Schaftabschnitt dient dabei der Kraftübertragung in axialer Richtung. Die Verspannung erfolgt unter Umgehung des ersten Anbindungsabschnitts, d. h. der Kraftfluss von der Spannvorrichtung zur Innenhülse verläuft nicht durch den ersten Anbindungsabschnitt, sondern die Spannvorrichtung wirkt gewissermaßen direkt auf die Innenhülse ein. Dies hat entscheidende Vorteile, da die Spannvorrichtung somit keine axialen Kräfte zwischen den beiden Anbindungsabschnitten übertragen muss. Es ergibt sich keine Verbiegung der Anbindungsabschnitte, die zu inneren Spannungen führen und deren Lebensdauer herabsetzen könnte. Eine gewisse Verformung des zweiten Anbindungsabschnitts beim Verspannen gegen die Innenhülse ist dabei möglich, aber von eher untergeordneter Bedeutung. Außerdem kann die durch die Spannvorrichtung ausgeübte Spannkraft unmittelbar und in voller Stärke auf die Innenhülse einwirken und ist nicht wie im Stand der Technik durch Rückstellkräfte vermindert, die bei der Verformung der Anbindungsabschnitte auftreten würden. Bevorzugt ist die Innenhülse dabei zum ersten Anbindungsabschnitt beabstandet.
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Allerdings hat der erste Anbindungsabschnitt auch bei der vorliegenden Erfindung eine wichtige Funktion, da die Spannvorrichtung mit dem genannten Kopfabschnitt radial formschlüssig in der ersten Ausnehmung des ersten Anbindungsabschnitts aufgenommen ist. Es ist also in radialer Richtung ein Formschluss gegeben, der eine Bewegung des Kopfabschnitts (und somit der Spannvorrichtung insgesamt) relativ zum ersten Anbindungsabschnitt zumindest einschränkt. Man könnte auch davon sprechen, dass der Kopfabschnitt radial benachbart zu einer Innenwand der ersten Ausnehmung angeordnet ist. Dabei ist es möglich, dass in tangentialer und/oder axialer Richtung kein Formschluss zwischen dem Kopfabschnitt und dem ersten Anbindungsabschnitt gegeben ist. Definiert man die axiale Richtung durch eine Achse (bspw. eine Symmetrieachse der Innenhülse), so verhindert der Formschluss Verschiebungen quer zu dieser Achse, während Drehungen um die Achse ggf. möglich sind. Der Begriff „Kopfabschnitt“ ist dabei nicht einschränkend auszulegen. Im Allgemeinen bildet der Kopfabschnitt in axialer Richtung einen Endabschnitt der Spannvorrichtung, dies ist allerdings nicht zwangsläufig der Fall. Darüber hinaus kann der Kopfabschnitt eine größere radiale Ausdehnung aufweisen als der Schaftabschnitt.
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In radialer Richtung kann ein gewisses Spiel gegeben sein, das aber gegenüber den Dimensionen der gesamten Lageanordnung vernachlässigbar ist. Bspw. kann der (minimale) radiale Abstand zwischen dem Kopfabschnitt und der Innenwand der ersten Ausnehmung höchstens 2%, bevorzugt höchstens 1% der radialen Abmessung der ersten Ausnehmung entsprechen. Dieser Abstand kann selbstverständlich richtungsabhängig sein, bspw. könnte ein Kopfabschnitt mit sechseckigem Querschnitt in einer Ausnehmung mit kreisförmigem Querschnitt aufgenommen sein. In diesem Fall ist es natürlich ausreichend, wenn der minimale Abstand im Bereich der Ecken vorliegt. Allgemein muss der Formschluss in radialer Richtung nicht allseitig gegeben sein bzw. es kann je nach Richtung unterschiedlich viel Spiel gegeben sein. Bevorzugt ist der Formschluss allerdings allseitig gegeben, so dass jegliche Verschiebung des Kopfabschnitts relativ zum ersten Anbindungsabschnitt quer zur axialen Richtung eingeschränkt bzw. unterbunden wird. Wie bereits oben erwähnt, schließt dies nicht aus, dass eine Verdrehung des Kopfabschnitts relativ zum ersten Anbindungsabschnitt möglich ist. Der Kopfabschnitt kann bevorzugt einstückig mit dem Schaftabschnitt ausgebildet sein. Ebenfalls bevorzugt beaufschlagt der Kopfabschnitt wenigstens indirekt die Innenhülse mit der o.g. Spannkraft.
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Durch den Formschluss in radialer Richtung kann der erste Anbindungsabschnitt radiale Lagerkräfte wenigstens anteilig aufnehmen, d. h. er stützt den Kopfabschnitt und somit die Spannvorrichtung insgesamt. Die Spannvorrichtung wiederum nimmt Lagerkräfte auf, da sie die Innenhülse und den zweiten Anbindungsabschnitt miteinander verbindet. Dadurch, dass sich der Kopfabschnitt wenigstens zeitweise am ersten Anbindungsabschnitt abstützt, ergeben sich selbstverständlich eine Belastung und auch eine gewisse Verformung des ersten Anbindungsabschnitts. Diese wirkt sich allerdings allgemein weniger nachteilig auf die Lebensdauer aus als eine axiale Verformung, die im Stand der Technik auftritt, wenn die Anbindungsabschnitte gegeneinander verspannt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der Schaftabschnitt und der Kopfabschnitt durch eine Schraube gebildet, die abschnittsweise in einer zweiten Ausnehmung des zweiten Anbindungsabschnitts angeordnet ist. Der Kopfabschnitt ist hierbei selbstverständlich der Schraubenkopf. Er kann einen kreisförmigen aber auch einen anderen, z. B. sechseckigen, Querschnitt aufweisen. Im Falle eines kreisförmigen Querschnitts können am Kopf unterschiedlichste Antriebe vorgesehen sein, bspw. ein Schlitz, Kreuzschlitz, Innensechskant etc. Der Schaft der Schraube, der den Schaftabschnitt bildet, ragt über die Innenhülse axial hinaus bis in die genannte zweite Ausnehmung. Gemäß einer Ausführungsform kann die zweite Ausnehmung ein Innengewinde aufweisen, in das die Schraube eingeschraubt ist. In diesem Fall kann die zweite Ausnehmung bspw. auch als Sackloch ausgebildet sein. Die zweite Ausnehmung kann ebenso wie die erste Ausnehmung in etwa mit der durchgehenden Ausnehmung der Innenhülse fluchten.
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Bevorzugt sind die erste Ausnehmung und/oder die zweite Ausnehmung axial durchgehend ausgebildet. Im Falle der ersten Ausnehmung ist dies vorteilhaft, da der Kopfabschnitt auch von einer dem ersten Bauteil abgewandten Seite des ersten Anbindungsabschnitts aus zugänglich ist und bspw. bei der oben genannten Ausführungsform die Schraube auch von dieser Seite durch die in die erste Ausnehmung eingeführt werden kann. Dies erleichtert den Zusammenbau der Lageanordnung erheblich. Im Falle der zweiten Ausnehmung kann es z. B. vorteilhaft sein, dass die Schraube vollständig durch den zweiten Anbindungsabschnitt hindurchgeführt werden kann und so bspw. über die maximal mögliche Länge in ein Innengewinde eingeschraubt wird.
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In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass ein Innenquerschnitt der ersten Ausnehmung wenigstens einem maximalen Außenquerschnitt der Schraube entspricht. Der maximale Außenquerschnitt ist dabei selbst verständlich im Bereich des Kopfes der Schraube gegeben. Um ein Einführen des Kopfes in die erste Ausnehmung (bzw. ein Hindurchführen durch diese) zu ermöglichen, muss deren Innenquerschnitt selbstverständlich etwas größer gewählt sein als der maximale Außenquerschnitt der Schraube.
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Wie bereits oben erwähnt, dient der Kopfabschnitt bevorzugt dazu, die Innenhülse wenigstens indirekt axial zu beaufschlagen. Dabei kragt der Kopfabschnitt normalerweise gegenüber dem Schaftabschnitt aus, d. h. er hat eine größere radiale Außenabmessung. Dies ist bspw. dann der Fall, wenn wie oben beschrieben der Kopfabschnitt und der Schaftabschnitt durch eine Schraube gebildet sind. Daher ist bevorzugt eine radiale Innenabmessung der ersten Ausnehmung größer als eine radiale Innenabmessung der zweiten Ausnehmung. Dies erklärt sich dadurch, dass die erste Ausnehmung dazu dient, den Kopfabschnitt aufzunehmen, während die zweite Ausnehmung bspw. dazu dienen kann, das Ende einer Schraube aufzunehmen.
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Wie bereits erwähnt, wäre es denkbar, dass die zweite Ausnehmung ein Innengewinde aufweist, in das die Schraube eingeschraubt wird. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung wirkt die Schraube mit einer Mutter zusammen, die auf einer dem ersten Anbindungsabschnitt gegenüberliegenden Seite des zweiten Anbindungsabschnitts angeordnet ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die mit der Schraube verschraubte Mutter wenigstens indirekt den zweiten Anbindungsabschnitt beaufschlagt. D. h., beim Zusammenbau der Lageranordnung kann zunächst die Innenhülse zwischen den beiden Anbindungsabschnitten angeordnet und anschließend die Schraube durch die Anbindungsabschnitte sowie durch die Innenhülse hindurchgeführt werden. Im Bereich des zweiten Anbindungsabschnitts wird die Mutter auf die Schraube aufgeschraubt (wobei eine Unterlegscheibe oder dergleichen zwischengeordnet werden kann), bis sie an dem zweiten Anbindungsabschnitt anliegt. Durch Festziehen der Mutter und der Schraube gegeneinander wird die Spannkraft zwischen dem zweiten Anbindungsabschnitt und der Innenhülse erzeugt. Optional kann es sich bei der Mutter um eine Flanschmutter handeln. Bei dieser Ausführungsform ist an der zweiten Ausnehmung normalerweise kein Innengewinde angeordnet und die zweite Ausnehmung kann insbesondere so dimensioniert sein, dass die Schraube darin beabstandet angeordnet ist.
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Es ist möglich, zwischen Kopfabschnitt und Schaftabschnitt einen weiteren Abschnitt vorzusehen, der an der Innenhülse anliegt und diese beaufschlagt. Ein solcher Abschnitt der Spannvorrichtung kann ggf. auch als separates Bauteil ausgebildet sein, bspw. als Unterlegscheibe. Gemäß einer konstruktiv einfachen Ausführungsform liegt der Kopfabschnitt allerdings unmittelbar an der Innenhülse an. D. h., der Kopfabschnitt beaufschlagt die Innenhülse unmittelbar in axialer Richtung. Es versteht sich, dass hierfür die radiale Außenabmessung des Kopfabschnitts größer sein muss als die radiale Innenabmessung der Innenhülse.
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Wie bereits oben erwähnt, kann der Kopfabschnitt bezüglich der ersten Ausnehmung verdrehbar sein. Falls die Spannvorrichtung eine Schraube und eine Mutter aufweist, kann zum Verspannen die Schraube bspw. mit einem Schraubendreher erfasst werden, während die Mutter mit einem Schraubenschlüssel oder dergleichen erfasst wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist Kopfabschnitt verdrehsicher in der ersten Ausnehmung aufgenommen. D. h. es ist neben dem radialen Formschluss auch ein tangentialer Formschluss gegeben. Dies kann bspw. dadurch realisiert sein, dass der Kopfabschnitt sechseckig ausgebildet ist und die erste Ausnehmung ebenfalls einen hierauf abgestimmten sechseckigen Querschnitt aufweist. Selbstverständlich sind verschiedenste andere Möglichkeiten denkbar, um die Verdrehsicherheit zu gewährleisten. So könnte bspw. auch einen Sicherungsstift durch denen ersten Anbindungsabschnitt und den Kopfabschnitt geführt werden.
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Die erfindungsgemäße Lageranordnung kann in unterschiedlichen Bereichen eines Kraftwagens zum Einsatz kommen. Bevorzugt gehören allerdings das erste und das zweite Bauteil zu einer Aufhängung des Kraftwagens. Der Aufhängung werden hierbei sämtliche Teile zugerechnet, die der Verbindung wenigstens eines Fahrzeugrades mit einem Fahrzeugaufbau (Chassis, Karosserie und/oder Hilfsrahmen) dienen. Wenigstens eines dieser Teile kann dabei auch dem Fahrzeugaufbau selbst zuzuordnen sein. Insofern kann man die Bauteile in diesem Fall auch als Aufhängungsteile bezeichnen. Insbesondere kann das erste Bauteil als Aufhängungslenker ausgebildet sein. Es kann sich grundsätzlich um jeden bekannten Typ von Lenker handeln, bspw. einen Längslenker oder Schräglenker. Das zweite Aufhängungsteil kann bspw. ein Hilfsrahmen sein, an dem der Aufhängungslenker angeordnet ist, oder insbesondere ein Radträger, der über normalerweise mehrere Lenker mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
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Wie bereits oben erwähnt, kann die Lagerbuchse insbesondere als Gummi-Metall-Buchse ausgebildet sein. In diesem Fall weist die Lagerbuchse ein die Innenhülse umgebendes Gummielement auf. Man könnte auch sagen, dass dieses konzentrisch um die Innenhülse herum angeordnet ist. Es kann bevorzugt wenigstens teilweise symmetrisch zu einer axialen Symmetrieachse der Innenhülse ausgebildet sein, es wäre aber auch eine asymmetrische, bspw. exzentrische Ausgestaltung denkbar. Das Gummielement kann auch als gummielastisches Element bezeichnet werden und muss nicht zwangsläufig aus Gummi bestehen, sondern kann auch aus einem elastischen Material mit vergleichbaren Eigenschaften, z. B. Silikon, gebildet sein. Normalerweise ist das Gummielement einstückig ausgebildet, es ist aber auch eine mehrteilige Ausbildung denkbar bzw. es kann eine Mehrzahl von Gummielementen vorhanden sein. Das Gummielement liegt wenigstens abschnittsweise an der Innenhülse an und kann mit dieser einen Formschluss, ggf. auch einen Stoffschluss, bilden. Die Elastizität des Gummielements ist deutlich größer als die der Innenhülse, so dass auf das Gummielement einwirkende Kräfte primär eine Verformung desselben bewirken, jedoch allenfalls eine vernachlässigbare Verformung der Innenhülse. Das Gummielement dient zur wenigstens indirekten Verbindung mit einem ersten Bauteil, d. h. es kann bspw. unmittelbar in eine Ausnehmung des ersten Bauteils eingepresst, eingeklebt oder anderweitig hiermit verbunden sein.
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Alternativ kann das Gummielement seinerseits von einer Außenhülse umgeben sein, die, wie die Innenhülse, eher inelastisch ausgebildet ist und bspw. ebenfalls aus Metall bestehen kann. Diese Außenhülse kann dann im Lagerauge des ersten Bauteils angeordnet werden, bspw. durch Einpressen. In jedem Fall ist durch die Elastizität des Gummielements eine begrenzte Beweglichkeit des ersten Bauteils gegenüber der Innenhülse gegeben. Insbesondere kann eine axiale, radiale, tangentiale sowie kardanische Bewegung möglich sein. Der Gesamtaufbau der Lagerbuchse entspricht dabei einem Verbundlager, genauer gesagt einem Gummi-Metall-Lager. Die Lagerbuchse kann dabei auch nach Art einer Hydrobuchse ausgestaltet sein, wobei zwischen der Innenhülse und Außenhülse abgesehen von dem Gummielement auch eine oder mehrere miteinander verbundene Kammern vorgesehen sind, in denen eine Flüssigkeit eingeschlossen ist. Hierdurch kann das Dämpfungsverhalten gegenüber einer Gummi-Metall-Buchse deutlich verbessert bzw. verfeinert werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine teilweise Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.
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1 zeigt eine teilweise Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung 1, die bspw. Teil einer Radaufhängung eines PKWs sein kann. Dabei ist ein Querlenker 2 beweglich mit einem Radträger 7 verbunden. Der Querlenker 2 weist endseitig ein Lagerauge 2.1 auf, in das eine Lagerbuchse 3 eingepresst ist, die im vorliegenden Fall als Gummi-Metall-Buchse ausgebildet ist. Eine aus Metall bestehende Außenhülse 6 liegt dabei unmittelbar innerhalb des Lagerauges 2.1 am Querlenker 2 an. Diese Außenhülse 6 umgibt konzentrisch eine ebenfalls aus Metall bestehende Innenhülse 4, wobei ein Gummielement 5 zwischen den beiden Hülsen 4, 6 zwischengeordnet ist. Im vorliegenden Fall sind beide Hülsen 4, 6 ebenso wie das Gummielement 5 zylindersymmetrisch zu einer Symmetrieachse S aufgebaut, die in einer axialen Richtung A verläuft.
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Der Radträger 7 weist einen ersten Anbindungsabschnitt 7.1 sowie einen zweiten Anbindungsabschnitt 7.3 auf, die einander bezüglich des Querlenkers 2 gegenüberliegend angeordnet sind. Die Anbindungsabschnitte 7.1, 7.3 könnten auch als Gabelarme bezeichnet werden. Innerhalb des ersten Anbindungsabschnitts 7.1 ist eine erste Ausnehmung 7.2 ausgebildet und innerhalb des zweiten Anbindungsabschnitts 7.3 ist eine zweite Ausnehmung 7.4 ausgebildet. Beide Ausnehmungen 7.2, 7.4 sind in axialer Richtung A durchgehend ausgebildet und weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Dabei ist der Durchmesser der ersten Ausnehmung 7.2 deutlich größer bemessen als derjenige der zweiten Ausnehmung 7.4.
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Die Anbindung des Querlenkers 2 mit der Lagerbuchse 3 an den Radträger 7 erfolgt über eine Spannvorrichtung 8, die im vorliegenden Beispiel eine Schraube 9 sowie eine Flanschmutter 10 umfasst. Die Schraube 9 ist mit einem Schaftabschnitt 9.1 durch die Innenhülse 4 hindurchgeführt und ragt durch die zweite Ausnehmung 7.4 bis auf eine dem ersten Anbindungsabschnitt 7.1 gegenüberliegende Seite des zweiten Anbindungsabschnitts 7.3 hindurch, wo sie mittels der Flanschmutter 10 gesichert ist. Die Schraube 9 ist dabei mit Spiel innerhalb der zweiten Ausnehmung 7.4 angeordnet. Ein Kopf 9.2 der Schraube, der bspw. einen Innensechskant oder anderen Antrieb aufweisen kann, ist innerhalb der ersten Ausnehmung 7.2 aufgenommen, wobei in einer radialen Richtung R ein Formschluss gegeben ist. Um das Einführen des Kopfes 9.2 in die erste Ausnehmung 7.2 zu ermöglichen, ist ein geringfügiger radialer Abstand vorgesehen, der im vorliegenden Fall allerdings weniger als 1% des Radius' der ersten Ausnehmung 7.2 beträgt. Die Größe des radialen Abstands zwischen dem Kopf 9.2 und dem ersten Anbindungsabschnitt 7.1 ist dabei in der Zeichnung nicht maßstäblich und übertrieben dargestellt.
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Der Kopf 9.2 liegt in axialer Richtung A an der Innenhülse 4 an. Durch ein Festziehen der Flanschmutter 10 und der Schraube 9 gegeneinander wird eine axial wirkende Spannkraft erzeugt, mittels derer die Innenhülse 4 gegen den zweiten Anbindungsabschnitt 7.3 verspannt wird. Während die Innenhülse 4 somit am zweiten Anbindungsabschnitt 7.3 anliegt, ist sie vom ersten Anbindungsabschnitt 7.3 beabstandet. Das Verspannen in axialer Richtung A erfolgt unter Umgehung des ersten Anbindungsabschnitts 7.1, so dass keinerlei Biegemomente auf die Anbindungsabschnitte 7.1, 7.3 wirken.
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Durch die formschlüssige Aufnahme des Kopfes 9.2 innerhalb der ersten Ausnehmung 7.2 werden eventuelle radiale Kräfte, die seitens der Lagerbuchse 3 auf die Schraube 9 einwirken, vom ersten Anbindungsabschnitt 7.1 aufgenommen. Dieser trägt somit maßgeblich zur Stabilisierung bei, wenngleich er nicht gegen die Innenhülse 4 verspannt ist. Auf Seiten des zweiten Anbindungsabschnitts 7.3 werden radiale Kräfte über einen Kraftschluss zwischen der Innenhülse 4 und dem zweiten Anbindungsabschnitt 7.3 sowie durch einen Kraftschluss zwischen der Flanschmutter 10 und dem Anbindungsabschnitt 7.3 aufgenommen. Somit ist die Innenhülse 4 insgesamt in axialer Richtung A sowie in radialer Richtung R gesichert. Unter Umständen könnte es allerdings zu einer Verdrehung in tangentialer Richtung kommen. Um dies zu verhindern, kann die Schraube 9 statt eines Kopfes 9.2 mit kreisförmigem Querschnitt bspw. mit einem sechseckigen Kopf versehen sein, wobei die erste Ausnehmung 7.2 einen ebenfalls sechseckigen, hierauf abgestimmten Querschnitt aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Querlenker
- 2.1
- Lagerauge
- 3
- Lagerbuchse
- 4
- Innenhülse
- 5
- Gummielement
- 6
- Außenhülse
- 7
- Radträger
- 7.1
- erster Anbindungsabschnitt
- 7.2
- erste Ausnehmung
- 7.3
- zweiter Anbindungsabschnitt
- 7.4
- zweite Ausnehmung
- 8
- Spannvorrichtung
- 9
- Schraube
- 9.1
- Schaftabschnitt
- 9.2
- Kopf
- 10
- Flanschmutter
- A
- axiale Richtung
- R
- radiale Richtung
- S
- Symmetrieachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 205185755 U [0004]
- US 2004/0094924 A1 [0005]
- US 2013/0149023 A1 [0006]
- US 6648351 B1 [0007]
- WO 2011/113514 A1 [0008]
- US 2007/0007741 A1 [0009]
- US 8444158 B2 [0010]
