DE19833537A1

DE19833537A1 - Fahrwerkslager

Info

Publication number: DE19833537A1
Application number: DE1998133537
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schnaars; Klaus Kramer; Friedemann Vogel; Franz-Ulrich Kopp; Matthias Fuchs
Original assignee: Audi AG; ZF Lemfoerder GmbH
Current assignee: Audi AG; ZF Lemfoerder GmbH
Priority date: 1998-07-25
Filing date: 1998-07-25
Publication date: 2000-02-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elastisches Fahrwerkslager, insbesondere für die Lagerung einer Verbundlenkerachse mit einem Axialbund (1, 2, 3), einem Radialgrundkörper (6, 7, 8) und einem Radialausschlag (4, 5), wobei der Radialgrundkörper frei von einer festhaftenden Verbindung (zum Beispiel Vulkanisierung oder Klebung) zum Axialbund ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Fahrwerkslager, insbesondere für die Lagerung einer Verbundlenkerachse.

Derartige elastische Fahrwerkslager werden beispielsweise in Verbundlenkerachsen verwendet. Verbundlenkerachsen sind mit dem Fahrzeug, über zwei solche Fahrwerkslager, die als Führungslager dienen, sowie meist vertikal angeordnete Feder- und Dämpfereinheiten, verbunden. Die Führungslager übertragen Kräfte in allen drei Raumrichtungen. Sie ermöglichen den zum Aus- und Einfedern erforderlichen Schwenkwinkel. Anforderungen der Fahrdynamik und des Abrollkomforts geben die erforderlichen Lagerkennlinien in allen drei Raumrichtungen zwingend vor. Derzeit werden diese Fahrwerkslager als komplexes Gummivulkanisationsteil mit Innenkern und Außenhülse ausgeführt. Trotz Unterteilung in tragende Stege, Anschlagpuffer und Axialbund sind diese Lager einteilig. Nachteil dieser einteiligen Ausführung sind zahlreiche fertigungstechnische Kompromisse, da die eigentlich gewünschte Ausformung der federnden Elemente begrenzt sind.

Auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 36 01 506 A1 wird verwiesen. Diese Offenlegungsschrift beschreibt ein elastisches Lager für die Lagerung eines Fahrwerkhauses eines Lastkraftwagens aus einem Gummi-Metallteil mit einem inneren, zylindrischen Metallteil, mit dem das Fahrerhaus verbunden ist, mit einem äußeren zylindrischen Metallteil, das einen axialen Schlitz aufweist und das unter radialer Vorspannung bei der Montage in ein äußeres Aufnahmeauge, das mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, einpreßbar ist, wobei der Schlitz geschlossen wird und mit einem zwischen beiden Metallteilen festhaftend einvulkanisierten Grundkörper, wobei die beiden zylindrischen Metallteile sich axial, zumindest teilweise, überdecken und wobei der festhaftend zwischen beiden Metallteilen einvulkanisierter Gummikörper ein erster in einer Radialebene liegender, im eingepreßten Zustand geschlossener Gummiring ist und wobei axialversetzt ein zweiter Gummiring in einer zweiten Radialebene vorhanden ist, der nur mit einem Metallteil verbunden und so bemessen ist, daß im eingepreßten Zustand gegenüber dem anderen Metallteil oder dem Aufnahmeauge ein laufender Luftspalt verbleibt, so daß der zweite Gummiring bei einem Einfederweg größer als der Luftspalt als zusätzlich zum ersten Gummiring wirkenden Anschlag, beziehungsweise als zusätzlich wirkende Gummifeder verwendet wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein elastisches Fahrwerkslager zur Verfügung zu stellen, daß die Grenzen der Gestaltbarkeit der elastischen Teile erweitert.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Demgemäß verfügt das elastische Fahrwerkslager, das insbesondere für die Lagerung einer Verbundlenkerachse vorgesehen ist, über einen Axialbund, einen Radialgrundkörper und einen Radialanschlag, wobei der Radialgrundkörper frei von einer festhaftenden Verbindung zum Axialbund ist. Der Axialbund dient im wesentlichen zur Aufnahme der Seitenkräfte, der Radialgrundkörper übernimmt die Bildung der radialen Anlaufsteifigkeit und der Radialanschlag bewirkt im wesentlichen die Gestaltung der Kennlinienprogression.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrwerkslagers liegt darin, daß nun die einzelnen Bestandteile, nämlich Axialbund, Radialanschlag und Radialkörper separat gefertigt werden können und erst anschließend montiert werden. Hierbei ist es aber auch möglich, entweder den Axialbund fest verbunden mit dem Radialanschlag gemeinsam herzustellen und anschließend lediglich den Radialgrundkörper einzusetzen oder auch den Radialgrundkörper und den Radialanschlag in einem Arbeitsprozeß fest miteinander verbunden herzustellen und anschließend gemeinsam in den Axialbund einzuführen.

Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführung besteht der Axialbund im wesentlichen aus einem zylindrischen Innenteil, einem axial zu diesem angeordneten, im wesentlichen zylindrischen Außenteil und einem elastischen Verbindungselement, das zwischen Innen- und Außenteil angeordnet ist, wobei diese drei Teile miteinander fest verbunden sind, zum Beispiel miteinander vulkanisiert sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin, daß das Innenteil und das Außenteil auf wenigstens einer Seite eine endständige Erweiterung aufweisen, wobei dann vorteilhaft das elastische Verbindungsteil zwischen diesen Erweiterungen angeordnet sein kann, so daß sich hieraus eine besonders günstige Abstützung in axialer Richtung ergibt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung weist der Radialkörper eine äußere und/oder eine innere Hülse auf, die über eine Elastomerstruktur miteinander in Verbindung stehen.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß der Radialanschlag aus einer Elastomerpackung, die meist zylindrisch ausgebildet ist, und einem die Elastomerpackung umschließenden, zylindrischen Aussenrohr besteht, wobei das Außenrohr fest mit der Elastomerpackung verbunden ist, vorzugsweise mit ihr vulkanisiert ist.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der Axialbund so gestaltet, daß sich das Außenteil in axialer Richtung auf der Gegenseite zum elastischen Verbindungsteil über das Innenteil axial hinaus erstreckt. Hierdurch wird bewirkt, daß das Außenteil eine Schutzfunktion für die dann innenliegenden elastischen Strukturen bildet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrwerkslagers ist vorgesehen, zwischen dem Radialanschlag und dem Innenteil, eine Gleitbuchse vorzusehen, wobei diese vorzugsweise aus Kunststoff insbesondere aus Teflon, hergestellt ist.

In einer anderen besonderen Ausgestaltung wird vorgesehen, den Radialgrundkörper als Hydrobuchse auszuführen, wodurch sich grundlegend andere Federungseigenschaften, wie eine bessere Dämpfung niedrigfrequenter Schwingungen beziehungsweise ein Abfall der dynamischen Federrate im höherfrequenten Bereich gegenüber einer konventionellen Ausführung mit Elastomer ergeben.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Fahrwerkslagers sieht vor, daß das Außenteil, im Bereich des am Verbindungsteil gelegenen Endes, einen nach innen gezogenen Axialbund aufweist. Diese Art der Ausführung dient dazu, daß der Axialbund die Seitenkräfte aufnimmt beziehungsweise aufnehmen kann, wobei durch den nach innen gezogenen Axialbund auch eine Minimierung des Bundaußendurchmessers erreicht werden kann.

Weiterhin kann vorgesehen werden, daß der Radialgrundkörper eine asymmetrische Federkennlinie aufweist, indem eine besondere geometrische Ausgestaltung des elastischen Teils des Radialgrundkörpers vorgenommen wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine Vorlastkompensation erreicht werden, beziehungsweise eine bessere Wegausnutzung im Lager bewirkt werden.

Auch ist es möglich den Radialgrundkörper als geschlossenes Lager mit variabler Wandstärke und variablen Anstellwinkel ausgestalten. Dies ermöglicht eine Optimierung des Schubdruckverhältnisses im Elastomer.

Aufgrund der geteilten Fertigung der Einzelteile des Arbeitslagers ist es nun auch möglich die einzelnen elastischen Elemente des Fahrwerkslagers mit unterschiedlichen Materialien auszustatten, so daß hierdurch ebenfalls grundlegend andere Federkennlinien möglich sind und eine bessere Anpassung an die besonderen Ansprüche bei der Verwendung für eine Verbundlenkerachse nun möglich sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung dargestellt.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Axialbund,

Fig. 2a einen Längsschnitt durch den Radialgrundkörper des Fahrwerkslagers,

Fig. 2b die Draufsicht auf den Radialgrundkörper,

Fig. 3a, 3b zeigen den Radialanschlag des erfindungsgemäßen Fahrwerkslagers in Längsschnitt und in der Draufsicht und

Fig. 4a, 4b eine Zusammenstellung des erfindungsgemäßen Fahrwerkslagers für eine Verbundlenkerachse im Querschnitt und in der Aufsicht.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt dich einen erfindungsgemaßen Axialbund bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Innenteil 1, einem elastischen Verbindungsteil 3 und einem Außenteil 2. Das Innenteil 1 weist eine axiale zylindrische Bohrung mit einer konischen Erweiterung am oberen Ende auf. Am Ende der konischen Erweiterung der axialen Bohrung weitet sich das Innenteil 1 gegenüber dem sonst zylindrischen Grundkörper aus. Das Außenteil 2 weist an seinem oberen Ende einen nach innen gezogenen Bund und eine darauffolgende Erweiterung nach außen auf. Zwischen der Erweiterung des Innenteils 1 und der Erweiterung des Außenteils 2 befindet sich das elastische Zwischenteil 3, das als Elastomer ausgeführt ist und durch vulkanisieren eine festhaftende und elastische Verbindung zwischen dem Innenteil 1 und dem Außenteil 2 herstellt. Durch diese besondere Anordnung des elastischen Verbindungsteils 3, zwischen dem Innenteil 1 und dem Außenteil 2, ergibt sich eine besondere gute Federwirkung und Belastbarkeit in axialer Richtung, zwischen dem Innenteil 1 und dem Außenteil 2. Zusätzlich ist auf dem zylindrischen Teil des Innenteils 1 bereits eine Gleitbuchse 9 aus einem Kunststoff aufgesteckt, die sich über etwa die Hälfte der Länge des zylindrischen Teils des Innenteils 1 erstreckt.

Fig. 2a zeigt einen Längsschnitt durch den Radialgrundkörper des Fahrwerkslagers, bestehend aus Außenhülse 6, Innenhülse 8 und Elastomerstruktur 7. Fig. 2b zeigt eine Aufsicht auf diesen Radialgrundkörper des Fahrwerklagers. In der Fig. 2a ist konzentrisch angeordnet die Außenhülse 6 und die Innenhülse 8 zu erkennen, wobei sich zwischen der Außenhülse 6 und der Innenhülse 8 die Elastomerstruktur 7 erstreckt, die durch ihre besondere Ausformung eine asymmetrische Federkennlinie erhalten hat. Der rechte Teil der Figur entspricht dem Schnitt durch die Y-Achse, während der linke Teil einem Schnitt durch die X-Achse entspricht. Hier ist auch die unterschiedliche Mächtigkeit der Elastomerstruktur zu erkennen, die zu der asymmetrischen Federkennlinie führt.

In der Fig. 2b ist die Draufsicht auf den Radialgrundkörper mit der innenliegenden Elastomerstruktur 7 und der zylindrisch angeordneten Innenhülse 8 und Außenhülse 6 zu erkennen. Innenhülse 8, Außenhülse 6 und Elastomerstruktur 7 sind festhaftend miteinander verbunden, vorzugsweise durch vulkanisieren.

Die Fig. 3a und 3b zeigen den Radialanschlag des erfindungsgemäßen Fahrwerkslagers in Längsschnitt und in der Draufsicht. Der Radialanschlag besteht aus einer zylindrisch geformten Elastomerpackung 5, die von einem Außenrohr 4 umgeben wird. Elastomerpackung 5 und Außenrohr 4 sind miteinander durch Vulkanisierung festhaftend verbunden.

Die Fig. 4a und 4b zeigen eine Zusammenstellung des erfindungsgemäßen Fahrwerkslagers für eine Verbundlenkerachse im Querschnitt und in der Aufsicht. Die Fig. 4a zeigt den Querschnitt mit dem Axialbund, bestehend aus dem Innenteil 1, dem elastischen Verbindungsteil 3 und dem Außenteil 2. Zwischen dem Innenteil 1 und dem Außenteil 2 ist der Radialanschlag 4, 5 eingesteckt worden, wobei der Außendurchmesser des Radialanschlages mit dem Außenrohr 4 direkt am Innendurchmesser des Außenteils 2 anliegt. Zusätzlich ist über das Innenteil 1 eine Gleitbuchse 9 aufgesteckt worden, die sich über den Bereich des Radialanschlages erstreckt und dafür sorgt, daß eine geringe Reibung bei sich überlagernden Kräften in Umfangs- und in axialer Richtung zwischen dem Innenteil 1 und dem Radialanschlag 4, 5 entsteht. Der Radialanschlag stößt an seiner oberen Seite gegen den nach innen gezogenen Bund des Außenteils 2 an. Unterhalb des Radialanschlages ist der Radialgrundkörper, bestehend aus der Außenhülse 6, der Elastomerstruktur 7 und der Innenhülse 8, zwischen Außenteil 2 und Innenteil 1, eingeführt worden. Der Außendurchmesser der Außenhülse 6 ist gleich mit dem Innendurchmesser des Außenteils 2, während der Innendurchmesser der Innenhülse 8 mit dem Außenhülse des Innenteils 1 in diesem zylindrischen Bereich übereinstimmt.

In der gezeigten Darstellung ist das Innenteil 1 gegenüber dem Außenteil 2 um 2 Millimeter in y-Richtung verschoben worden.

Die Fig. 4b zeigt eine Draufsicht des zusammengesetzten Fahrwerkslagers mit den obenbeschriebenen Einzelteilen.

Aufgrund der erfindungsgemaßen Ausführung des Fahrwerkslagers ist nun die Ausformbarkeit der einzelnen Komponenten wesentlich vergrößert worden. Für jedes einzelne Lager ist eine individuelle Entwicklung mit jeweils unterschiedlichen Mischungen möglich. Die Gestaltung des Radialkörpers als ein geschlossenes Lager mit einer variablen Elastomer-Wandstärke, variablen Anstellwinkel und vorgespannten Nierengeometrie für eine Minimierung der Zug- und Druckbelastung ist nun auch möglich. Für den vom Innenteil abgekoppelten Radialanschlag, welcher einen Wegfall jeglicher Zugbeanspruchung bewirkt, kann zur Verhinderung der Reibung mit dem Innenteil eine Gleitbuchse aus Kunststoff eingesetzt werden. Aufgrund der erforderlichen Steifigkeiten und dem Ziel der Minimierung des Bunddurchinessers kann beim Außenteil der Kragen nach innen gezogen werden, um so eine maximale Auflagefläche zu erhalten. Die Lagerkennlinien können gezielt asymmetrisch gestaltet werden, so daß eine Vorlastkompensation oder bessere Wegausnutzung im Lager erreicht wird. Alternativ kann für den konventionellen Radialkörper auch ein hydraulisch gestampftes Lager eingesetzt werden. Somit ist der Zweck der Erfindung, die Grenzen der Ausformbarkeit deutlich zu erweitern, durch das erfindungsgemäße Lager erfüllt.

Bezugszeichenliste

1

Innenteil

2

Außenteil

3

elastisches Verbindungsteil

4

Außenrohr

5

Elastomerpackung

6

Außenhülse

7

Elastomerstruktur

8

Innenhülse

9

Gleitbuchse

Claims

1. Elastisches Fahrwerkslager, insbesondere für die Lagerung einer Verbundlenkerachse mit einem Axialbund (1, 2, 3), einem Radialgrundkörper (6, 7, 8) und einem Radialanschlag (4, 5), wobei der Radialgrundkörper frei von einer festhaftenden Verbindung (zum Beispiel Vulkanisierung oder Klebung) zum Axialbund ausgeführt ist.

2. Elastisches Fahrwerkslager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialbund aus einem im wesentlichen zylindrischen Innenteil (1), einem axial zu diesem angeordneten, im wesentlichen zylindrischen Außenteil (2) und einem elastischen Verbindungselement (3) zwischen dem Innenteil (1) und dem Außenteil (2) besteht.

3. Elastisches Fahrwerkslager gemaß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (1) und/oder Außenteil (2) an mindestens einer Seite eine endstandige Erweiterung aufweisen.

4. Elastisches Fahrwerkslager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (3) zwischen den endständigen Erweiterungen von Innenteil (1) und Außenteil (2) angeordnet ist.

5. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialgrundkörper eine Außenhülse (6) und/oder eine Innenhülse (8) und eine Elastomerstruktur (7) aufweist, wobei die Elastomerstruktur (7) mit der Innenhülse (8) und/oder der Außenhülse (6) festhaftend verbunden ist.

6. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialanschlag eine Elastomerpackung (5) und ein, diese Elastomerpackung zylindrisch umschließendes Außenrohr (4), aufweist.

7. Elastisches Fahrwerkslager gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerpackung (5) im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

8. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerpackung (5) einen kleineren Innendurchmesser aufweist, als der Außendurchmesser des zylindrischen Teils des Innenteils (1).

9. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerpackung (5) festhaftend mit dem Außenrohr (4) verbunden ist.

10. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Radialgrundkörpers und der Radialanschlages gleich groß sind.

11. Elastisches Fahrwerkslager gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außendurchmesser von Radialgrundkörper und Radialanschlag dem Innendurchmesser des zylindrischen Außenteils entsprechen.

12. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (2) an der Innenseite einen Absatz aufweist, der als axialer Anschlag für den Radialanschlag (4, 5) dient.

13. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (1) auf der Außenseite einen Absatz aufweist, der als axialer Anschlag für den Radialgrundkörper, beziehungsweise die Innenhülse (8) des Radialgrundkörpers dient.

14. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Außenteil in axialer Richtung auf der Seite, die dem elastischen Verbindungsteil gegenüberliegt, über das Innenteil (1) in axialer Richtung hinaus erstreckt.

15. Elastisches Fahrwerkslager gemaß einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialbund, beziehungsweise das Außenteil (2) des Axialbundes auf der Außenseite über einen Absatz verfügt, der über den zylindrischen Außendurchmessers des Außenteils hinausragt.

16. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialbund, beziehungsweise das Innenteil (1) des Axialbundes über eine axiale Bohrung verfügt und gegebenenfalls mindestens eine endständige konische Erweiterung aufweist.

17. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (1) und/oder das Außenteil (2) und/oder die Innenhülse (8) und/oder die Außenhülse (6) und/oder das Außenrohr (4) aus einem metallischen Material und/oder Kunststoffmaterial bestehen.

18. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 2-17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Radialanschlag (4, 5) und dem Innenteil (1) eine Gleitbuchse (9), vorzugsweise aus Kunststoff, vorzugsweise aus Teflon, vorgesehen ist.

19. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Radialgrundkörpers (6, 7, 8) eine Hydrobuchse verwendet wird.

20. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (2) im Bereich seines an dem Verbindungsteil gelegenen Ende einen nach innen gebogenen Axialbund aufweist.

21. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialgrundkörper (6, 7, 8) eine asymmetrische Federkennlinie aufweist.

22. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialkörper (6, 7, 8) als geschlossenes Lager mit variabler Wandstärke und variablen Anstellwinkel ausgestaltet ist.

23. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialgrundkörper (6, 7, 8) und der Radialanschlag (4, 5) einstückig ausgebildet, beziehungsweise fest miteinander verbunden sind.

24. Elastisches Fahrwerkslager gemaß einem der Ansprüche 1-23, dadurch gekennzeichnet, daß die festhaftenden Verbindungen durch Vulkanisieren und/oder Verkleben hergestellt werden.

25. Elastisches Fahrwerkslager gemäß einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (3, 5, 7) im Axialbund (1, 2, 3) und/oder Radialgrundkörper (6, 7, 8) und/oder Radialanschlag (4, 5) aus Materialien mit unterschiedlichen Federungseigenschaften hergestellt sind.