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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwenklager, insbesondere für Personenkraftfahrzeuge und leichte Nutzfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner beschreibt die Erfindung ein Baukastensystem für ein Schwenklager.
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Ein solches Schwenklager ist aus der US 2005 / 0 067 805 A1 bekannt. Schwenklager dienen im Allgemeinen dazu, ein gelenktes Fahrzeugrad zu führen und gegenüber dem Fahrzeugaufbau abzustützen. Hierzu greifen an dem Schwenklager in der Regel ein oder mehrere Radführungslenker sowie eine Spurstange an. Überdies können ein Federbein oder Schwingungsdämpfer am Schwenklager abgestützt sein. Desweiteren weist dieses in der Regel Aufnahmen für ein Radlager und einen Bremssattel sowie optional weitere Komponenten wie beispielsweise ein Bremsenabdeckblech oder einen Radrehzahlsensor auf.
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Ganz überwiegend werden Schwenklager für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge heute als einstückige Schmiede- oder Gussbauteile ausgeführt.
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Im Lastkraftwagenbereich ist für größere Schwenklager ein modularer Aufbau bekannt. So wird beispielsweise in
DE 602 13 586 T2 ein Schwenklager beschrieben, bei welchen an einen Grundkörper eine Hilfsvorrichtung angesetzt ist, welche wenigstens mit Teilen für eine Bremse sowie einem Lenkhebel versehen ist. An dem Grundkörper ist ein Achszapfen ausgebildet, welcher sich durch eine an der Hilfsvorrichtung ausgebildete Öffnung hindurch erstreckt. Die Hilfsvorrichtung ist entsprechend von der Radaußenseite an den Grundkörper angesetzt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Schwenklager in einer insbesondere für Personenkraftfahrzeuge und leichte Nutzfahrzeuge geeigneten Art und Weise zu modularisieren, um dessen Verwendung für unterschiedliche Fahrzeugkonfigurationen zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schwenklager gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Schwenklager zeichnet sich dadurch aus, dass
der Lenkarm folgende weitere Schnittstelle integriert:
- - einen Führungsgelenkanbindungsabschnitt zur Ankopplung eines Führungsgelenks
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Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Baukastensystem gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 10 gelöst.
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Es hat sich gezeigt, dass hierdurch in der Serienfertigung von Personenkraftfahrzeugen und leichten Nutzkraftfahrzeugen mit einem geringen Aufwand eine Anpassung eines Schwenklagers an unterschiedliche Fahrzeugkonfigurationen - auch innerhalb eines Fahrzeugmodells - besonders günstig erreicht werden kann. Insbesondere ermöglicht die Erfindung eine Anpassung über die Ausgestaltung des Lenkarms. So kann der Lenkarm in Abhängigkeit der jeweiligen Kinematikanforderungen im Hinblick auf die Positionierung eines Führungsgelenk sowie eines Spurstangengelenks sehr einfach angepasst werden. Entsprechend können für den Lenkerarm verschiedene Varianten vorgehalten werden, welche mit einer oder mehreren Varianten von Grundkörpern kombiniert werden.
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Der modulare Aufbau des Schwenklagers ermöglicht überdies eine an die Belastung angepasste Werkstoffauswahl.
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Beispielsweise kann der Lenkarm als Aluminium-Schmiedebauteil oder als Eisenguss-Bauteil ausgeführt werden, während der Grundkörper als Aluminium-Kokillenguss-Bauteil ausgeführt ist.
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Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
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In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, den Lenkarm an den Grundkörper anzuschrauben, so dass Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen ohne weiteres miteinander kombiniert werden können. Es ist jedoch auch denkbar, anstelle einer Verschraubung andere Befestigungstechniken einschließlich stoffschlüssiger Befestigungstechniken einzusetzen, sofern die Werkstoffkombination von Grundkörper und Lenkerarm dies erlaubt.
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Insbesondere kann der Lenkarm mittels Schraubbolzen an den Grundkörper angeschraubt sein, wobei die Schraubbolzen durch den Lenkarm hindurchgeführt und mit sich in den Radlageranbindungsabschnitt erstreckenden Gewindeöffnungen verschraubt sind.
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Im Hinblick auf eine große Einschraubtiefe kann es von Vorteil sein, wenn in einer weiteren Ausführungsvariante die Schraubbolzen in Bezug auf die Einbaulage des Schwenklagers am Fahrzeug von einer Bodenseite her in den Grundkörper eingeschraubt sind.
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Insbesondere lassen sich große Einschraubtiefen erzielen, wenn die besagten Schraubbolzen zur Befestigung des Lenkarm am Grundkörper in einer Richtung quer zur Drehachse des Radlagers eingeschraubt sind. Die Verschraubung liegt in diesem Fall in einer Ebene im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Radlagers. Dies ist insbesondere bei geringen Wanddicken im Bereich des Radlageranbindungsabschnitt von Vorteil.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Lenkarm in Bezug auf die Einbaulage des Schwenklagers am Fahrzeug von unten an eine zur Bodenseite weisende Anlagekante des Grundkörpers angesetzt sein. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Abstützung der Kräfte des Führungsgelenks sowie der Dämpferkräfte von Vorteil, da die Belastung im Wesentlichen längs der Schraubbolzen erfolgen kann.
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Weiterhin kann die Anlagekante des Grundkörpers für den Lenkarm einen abknickenden Verlauf aufweisen, wobei der Lenkarm dem abknickenden Verlauf folgend geformt ist, um eine stabilere Anbindung zu erzielen.
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Insbesondere im Hinblick auf die Abstützung von Bremskräften kann die Anlagekante einen seitlichen Anschlag ausbilden, gegen welchen ein Stirnende des Lenkarms abgestützt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Lenkarm Teilabschnitte eines Führungsgelenk und/oder eines Spurstangengelenks ausbilden. Solche Teilabschnitte können beispielsweise angegossene oder angeschmiedete Gelenkszapfen oder Gelenksbuchsen sein.
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Wie oben bereits angedeutet, ermöglicht die vorliegende Erfindung insbesondere ein Baukastensystem für ein Schwenklager der vorstehend erläuterten Bauart, umfassend als Systemkomponenten mindestens einen Grundkörper und mehrere unterschiedliche Lenkarme, welche sich unter einander unterscheiden hinsichtlich:
- - der Lage des Führungsgelenks und/oder
- - der Lage des Spurstangengelenks.
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Nachfolgend wird die Erfindung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Schwenklager nach der Erfindung im zusammengebauten Zustand, und in
- 2 eine Teilexplosionsdarstellung des Schwenklagers gemäß 1.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Schwenklager 1 für ein Personenkraftfahrzeug oder leichtes Nutzfahrzeug, welches dazu dient, ein Fahrzeugrad zu führen und gegenüber einem nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau abzustützen.
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Im Unterschied zu herkömmlichen Schwenklagern weist das erfindungsgemäße Schwenklager 1 einen modularen Aufbau auf, d.h. es ist nicht als einstückiges Bauteil ausgeführt, sondern aus zwei zunächst separat gefertigten Bauteilen zusammengesetzt. Dies ermöglicht zum einen eine belastungsgerechte Werkstoffauswahl. Zum anderen kann beispielsweise durch Modifikation zumindest eines der Bauteile eine einfache Anpassung des Schwenklagers an unterschiedliche Fahrzeugkonfigurationen erzielt werden.
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Entscheidend hierfür ist eine geschickte Aufteilung der Schnittstellen des Schwenklagers 1 zu an diesem angreifenden Bauteilen.
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Üblicherweise sind an einem Schwenklager 1 für Personenkraftfahrzeuge und leichte Nutzfahrzeuge Schnittstellen zumindest für ein Radlager, einen Schwingungsdämpfer oder ein Dämpferbein, für eine Spurstange sowie für eine Radbremse vorhanden.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, das Schwenklager 1 in einen Grundkörper 10 und einen Lenkarm 20 aufzuteilen, und zwar in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise.
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Dabei sind in den Grundkörper 10 folgende Schnittstellen integriert, nämlich zumindest ein Dämpferanbindungsabschnitt 11 zur Ankopplung eines Federbeins oder Schwingungsdämpfers, ein Radlageranbindungsabschnitt 12 zur Aufnahme eines Radlagers und ein Bremssattelanbindungsabschnitt 13 zur Ankopplung eines Bremssattels.
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Der Dämpferanbindungsabschnitt 11 ist vorliegend als hülsenförmiger Abschnitt ausgebildet, um ein unteres Ende eines Dämpferrohrs oder Federbeins zu umgreifen und zu fixieren.
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Bezogen auf die Einbaulage am Fahrzeug schließt an ein unteres Ende des Dämpferanbindungsabschnitts 11 der Radlageranbindungsabschnitt 12 an, welcher eine Öffnung 14 für ein Radlager, entsprechende Anlageflächen zur Abstützung desselben sowie gegebenenfalls korrespondierende Befestigungsöffnungen ausbildet. Der Bremssattelanbindungsabschnitt 13 kann durch laschenartige Ohren gebildet werden, welche radial zur Drehachse A des Radlagers von dem Radlageranbindungsabschnitt 12 seitlich abstehen.
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Der Lenkarm 20 integriert folgende Schnittstellen, nämlich einen Führungsgelenkanbindungsabschnitt 21 zur Ankopplung eines Führungsgelenks 30 und einen Spurstangenanbindungsabschnitt 22 zur Ankopplung einer Spurstange über ein Spurstangengelenk 40.
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Über unterschiedliche Lenkarme 20 kann ein Schwenklager-Baukastensystem realisiert werden, welches mindestens einen Grundkörper 10, beispielsweise lediglich einen einzigen einheitlichen Grundkörper 10, und mehrere unterschiedliche Lenkarm 20, welche sich unter einander zumindest hinsichtlich der Lage des Führungsgelenks 30 und/oder der Lage des Spurstangengelenks 40 unterscheiden, umfasst.
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Über die Auswahl des jeweiligen Lenkarms 20 kann vorliegend eine Anpassung des Schwenklagers 1 an eine bestimmte Fahrzeugkonfiguration vorgenommen werden. Es ist daher nicht erforderlich, jeweils ein komplettes Schwenklager 1 vorzuhalten.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lenkarm 20 an den Grundkörper 10 angeschraubt. Jedoch können an dieser Stelle auch andere Befestigungstechniken zum Einsatz kommen, solange diese werkstoffkompatibel sind, zumal durch die Modularisierung auch eine belastungskonforme Werkstoffauswahl für die einzelnen Bauteile, d.h. den Grundkörper 10 und den Lenkarm 20 realisiert werden kann.
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Wie die 1 und 2 zeigen, kann der Lenkarm 20 mittels Schraubbolzen 50 an den Grundkörper 10 angeschraubt werden. Vorliegend sind zur Befestigung zwei Schraubbolzen 50 vorgesehen. Deren Anzahl kann jedoch auch kleiner oder größer gewählt werden.
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Die Schraubbolzen 50 sind vorliegend jeweils durch den Lenkarm 20 hindurchgeführt und mit sich in den Radlageranbindungsabschnitt 12 erstreckenden Gewindeöffnungen 15 verschraubt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Lenkarm 20 in Bezug auf die bestimmungsgemäße Einbaulage des Schwenklagers 1 am Fahrzeug von unten an eine zur Bodenseite weisende Anlagekante 16 des Grundkörpers 10 angesetzt ist. Die Anlagekante 16 schließt vorliegend den Radlageranbindungsabschnitt 12 nach unten ab.
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Die Anlagekante 16 des Grundkörpers 10 für den Lenkarm 20 kann einen abknickenden Verlauf aufweisen. Wie insbesondere 2 zeigt, weist diese einen ersten geneigten Abschnitt 17 auf, an welchen ein weniger stark geneigter Abschnitt 18 anschließt, wobei die Anlagekante 16 mit ihren Abschnitten 17 und 18 vorliegend im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Radlagerachse A verläuft.
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Der Lenkarm 20 folgt in seiner Konturierung dem abknickenden Verlauf der Anlagekante, so dass dieser sowohl an dem ersten geneigten Abschnitt 17 als auch an dem an diesen abgewinkelt anschließenden Abschnitt 18 anliegt.
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Vorliegend ist je Abschnitt 17 und 18 eine Verschraubung mittels eines Schraubbolzen 50 vorgesehen.
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Die Schraubbolzen 50 sind vorliegend in Bezug auf die Einbaulage des Schwenklagers am Fahrzeug von einer Bodenseite her in den Grundkörper 10 eingeschraubt.
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Insbesondere sind die Schraubbolzen 50 in einer Richtung quer zur Drehachse A des Radlagers eingeschraubt.
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Die Anlagekante 16 bildet ferner einen seitlichen Anschlag 19 aus, welcher vorliegend an dem Ende des weiteren Abschnitts 18 angeordnet ist, welches dem geneigten Abschnitt 17 gegenüberliegt.
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Der Lenkarm 20 ist mit einem Stirnende 23 gegen diesen Anschlag 19 abgestützt.
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Weiterhin ist es möglich, in den Lenkarm 20 Teilabschnitte des Führungsgelenk 30 und/oder des Spurstangengelenks 40 zu integrieren. Dazu können beispielsweise Gelenkzapfen oder Gelenkhülsen an den Lenkarm 20 angeschmiedet oder angegossen sein.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich zum Zweck der Veranschaulichung ein Teilabschnitt des Führungsgelenks an den Lenkarm 20 angeformt, wohingegen für das Spurstangengelenk 40 lediglich eine Anbindungsstruktur 41 in Form einer Durchgangsöffnung vorgesehen ist, welche die Befestigung eines komplett gefertigten Gelenks ermöglicht. Die Darstellung in den 1 und 2 ist diesbezüglich lediglich beispielhafter Natur. So kann beispielsweise auch ein Teilabschnitt eines Spurstangengelenks 40 in Form einer Buchse in den Lenkarm integriert sein, während für ein komplett separates Führungsgelenk 30 eine Anschlagbefestigung vorgesehen ist.
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Eine Integration von Teilabschnitten des Führungsgelenks 30 und des Spurstangengelenks 40 kann als zusätzliches Kriterium zur Baukastensystembildung herangezogen werden.
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Bevorzugt dient der Grundkörper 10 in dem Baukastensystem als Basisteil, an dem sämtliche vorgenannten Schnittstellen 11, 12 und 13 in fester maßlicher Beziehung zueinander ausgelegt sind und für verschiedene Fahrzeugkonfigurationen und kinematische Anforderungen eingesetzt werden können.
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Der Lenkarm 20 wird hingegen als Austauschteil behandelt, wobei dessen Auslegung und die Ausrichtung seiner Schnittstellen 21 und 22 zueinander auf die jeweilige Fahrzeugkonfiguration bzw. die jeweiligen kinematischen Anforderungen abgestimmt ist.
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In Abwandlung hiervon können gegebenenfalls jedoch auch mehrere Varianten von Grundkörpern 10 mit Schnittstellen 11, 12 und 13 der oben erläuterten Art in ein Baukastensystem einbezogen werden.
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Hierdurch wird es möglich, verschiedene Konfigurationen auch innerhalb eines Fahrzeugmodells zu bedienen. Der Lenkarm 20 kann in Abhängigkeit der Kinemathek Anforderungen flexibel hinsichtlich der Positionierung des Führungsgelenks 30 und des Spurstangengelenks 40 geometrisch ausgeführt werden.
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Ausgehend von der Belastung kann für den Lenkarm 20 beispielsweise ein höherwertiger Werkstoff als für den Grundkörper 10 eingesetzt werden. Insbesondere ist es möglich, den Grundkörper als Aluminium-Guss- oder Schmiedeteil mit einer üblichen Mindestbruchdehnung von etwa 6 bis 8 % auszuführen, wohingegen der Lenkarm beispielsweise als Aluminium-Schmiedeteil mit einer Bruchdehnung größer 10 % ausgeführt sein kann.
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In einer Variante ist es ferner möglich, unterschiedliche Werkstoffe für den Grundkörper 10 und den Lenkarm zu verwenden, beispielsweise einen Grundkörper in einer Aluminiumlegierung auszuführen und den Lenkarm im Hinblick auf die höheren Anforderungen und Belastungen als Eisenguss-Bauteil zu gestalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwenklager
- 10
- Grundkörper
- 11
- Dämpferanbindungsabschnitt
- 12
- Radlageranbindungsabschnitt
- 13
- Bremssattelanbindungsabschnitt
- 14
- Öffnung
- 15
- Gewindeöffnung
- 16
- Anlagekante
- 17
- geneigter Abschnitt
- 18
- weiterer Abschnitt
- 19
- Anschlag
- 20
- Lenkarm
- 21
- Führungsgelenkanbindungsabschnitt
- 22
- Spurstangenanbindungsabschnitt
- 23
- Stirnende
- 30
- Führungsgelenk
- 40
- Spurstangengelenk
- 41
- Anbindungsstruktur
- 50
- Schraubbolzen
- A
- Drehachse des Radlagers
