DE4421589C1 - Gelenkstange für einen Federbeinstabilisator an der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkstange für einen Feder­ beinstabilisator an der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit zwei kardanischen Gelenken und einer die beiden Gelenke verbindenden Stange, wobei die Gelenke jeweils ein Lager mit einem im wesentlichen senkrecht zur Stange vorkragenden Zapfen aufweisen.

Derartige Gelenkstangen für Federbeinstabilisatoren an der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges sind regelmäßig mit dem als Stabfeder ausgebildeten Stabilisator und dem betreffenden Federbein verbunden. Bekanntermaßen wirkt der Stabilisator bei Kurvenfahrt der Neigung des Aufbaus entgegen und beein­ flußt die Steuerungstendenz (Über- oder Untersteuern) eines Kraftfahrzeuges. Der regelmäßig hieran angeschlossene Feder­ beinstabilisator nimmt seinerseits Kräfte auf, welche sich durch das Ein- und Ausfedern des jeweiligen Fahrzeugrades am Federbein ergeben bzw. infolge Einschlagens der Fahrzeugräder entstehen. Insgesamt müssen Federbeinstabilisatoren also sowohl auf eine kardanische Beanspruchung - infolge Einfe­ derns des Fahrzeugrades - als auch auf eine Verdreh­ beanspruchung - infolge eines Kurveneinschlages der Fahrzeug­ räder - ausgelegt sein. Ferner muß berücksichtigt werden, daß Federbeinstabilisatoren in Stangenlängsrichtung keinen oder nur einen geringen Weg zulassen sollen.

In der Vergangenheit hat man versucht, diesen unterschied­ lichen Anforderungen durch Gelenkstangen mit Kugelgelenken Rechnung zu tragen. Bei derartigen Kugelgelenken besteht allerdings unter anderem ein besonderes Problem darin, daß sich bei derartigen Kugelgelenken mit zunehmender Lauf­ leistung des Kraftfahrzeuges infolge Verschleißes ein größer werdendes Spiel einstellt und die Kugelgelenke schließlich zu klappern anfangen. Jedenfalls erreichen Federbeinstabilisa­ toren mit Kugelgelenken nur eine begrenzte Lebensdauer. Außerdem stellt sich bei solchen Federbeinstabilisatoren ein Rückstelleffekt der eingeschlagenen Fahrzeugräder nach einer Kurvenfahrt nicht ein, wobei sie zusätzlich regelmäßig gewar­ tet werden müssen.

Im übrigen kennt man ein Kugelgelenk für gekrümmte Spur- und Lenkstangen in Kraftfahrzeugen, welches einen Kugelzapfen mit einer Gelenkkugel, ein diese aufnehmendes Gehäuse und ein Dichtungselement aus elastisch verformbarem Werkstoff auf­ weist, welches den Kugelzapfen umschließt und mit dem einen Ende am Gehäuse befestigt ist. Das Dichtungselement weist eine Materialanhäufung auf, welche die Auslenkbewegung des Kugelzapfens gegenüber dem Gehäuse in Wirkungsrichtung des durch die Krümmung der Spur- bzw. Lenkstange bedingten Kipp­ momentes einschränkt (vgl. DE 38 21 146 A1).

Außerdem ist eine Doppelquerlenkerachse für Räder von Kraft­ fahrzeugen mit einem das Rad lagernden Radträger bekannt, an dem in einer unteren Ebene erste Querlenker und in einer oberen Ebene ein zweiter Querlenker über elastische Lenklager gelenkig gelagert und am Aufbau schwenkbar gehalten sind. Der Querlenker ist über ein definiertes in Längs- und Quer­ richtung - in bezug von auf das Rad einwirkenden Kräften - abgestimmtes Lenkerlager mit dem Radträger verbunden, das in Querrichtungen und in Längsrichtung steifer ausgebildet ist als in Längsrichtung. Das elastische Lenkerlager weist eine gummielastische Schicht zwischen einer Gelenkkugel eines Kugelgelenks und einem Lagergehäuse auf, welche eine quer zum Fahrzeug verlaufende Ausnehmung umfaßt, die - in bezug auf die Fahrtrichtung - hinter einer Querachse angeordnet ist (vgl. DE 42 24 288 A1).

Weiter ist eine Verbindungsstrebe für einen Stabilisator mit an gegenüberliegenden freien Enden angeordneten Lageraugen bekannt, wobei die Verbindungsstrebe aus einem länglichen, um seine Längsachse verdrehten Stabelement besteht und die Längsachsen der Lageraugen eine dem Verdrehwinkel des Stab­ elementes entsprechende Winkeleinstellung zueinander auf­ weisen (vgl. DE 93 19 677 U1).

Endlich kennt man eine Radaufhängung für Kraftfahrzeuge mit einem Stoßdämpfer und einer am Stoßdämpfer einerseits sowie am Fahrzeugaufbau andererseits angelenkten Querlenkeranord­ nung. Die Radaufhängung weist ferner einen Querstabilisator mit einem mittigen Drehstabteil auf. Während am Stoßdämpfer einerseits und am Fahrzeugaufbau andererseits angelenkte Längslenker vorgesehen sind, liegt das Drehstabteil auf derselben Seite wie der zugeordnete Längslenker und ist im wesentlichen in der Fahrzeug-Querrichtung angeordnet. An beiden Enden des Drehstabteils sind mit diesem einteilige Lenkerarme ausgebildet deren Enden mit dem zugehörigen Stoßdämpfer jeweils über eine gattungsgemäße Gelenkstange gelenkig verbunden sind. Das Drehstabteil ist an zwei den Lenkerarmen nahegelegenen Stellen durch zwei Halterungen am Fahrzeugaufbau gehalten, so daß es um seine Achse drehbar ist. Jede Halterung umfaßt eine D-förmige Gummihülse mit einem das Drehstabteil aufnehmenden Durchgangsloch und eine einen U-förmigen Steg mit an dessen beiden Enden einstückig ausgebildeten Füßen aufweisende Schelle, die mit dem Steg die Gummihülse übergreift und mittels Schrauben befestigt ist (vgl. DE 35 29 642 C2).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkstange für einen Federbeinstabilisator an der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, welche eine hohe Lebensdauer ohne Wartung erreicht sowie einfach, funktionsgerecht und preiswert herzustellen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß jedes Lager als Gummi/Metall-Buchse mit einer Außenschale und einem darin angeordneten - meist eingespritzten - Gummikörper ausgebildet ist, wobei der Zapfen kardanisch abwinkelbar und verdrehbar in der Gummi/Metall-Buchse befestigt ist, und wobei der im Zuge des kardanischen Abwinkelns vom Zapfen überstreichbare Winkel in bezug auf die Stangenlängsachse und orthogonal zur Stangenlängsachse jeweils in beliebigen Richtungen unterschiedlich ist. - Durch diese Maßnahmen der Erfindung wird zunächst einmal eine einfache und preiswerte Herstellung der Gelenkstange erreicht. So kann das als Gummi/Metall-Buchse ausgebildete Lager in bekannter Weise hergestellt werden. Dadurch, daß der im Zuge des kardanischen Abwinkelns zugelassene, vom Zapfen überstreichbare, Winkel in verschiedenen Richtungen in bezug auf die Stangenlängsachse und orthogonal zur Stangenlängs­ achse unterschiedlich ausgebildet ist, kann den spezifischen Anforderungen an eine Gelenkstange für einen Federbein­ stabilisator, Rechnung getragen werden. So ist es zweckmäßig, daß der in Stangen­ längsrichtung zugelassene Winkel klein ist, während senkrecht hierzu beispielsweise kardanisch hohe Abwinklungen zugelassen werden. Jedenfalls kann die erfindungsgemäße Gelenkstange diesen spezifischen Anforderungen angepaßt werden. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Gelenkstange wartungsfrei und stellt sich infolge der verwendeten Gummi/Metall-Buchsen ein Rückstelleffekt ein. Dies ist insbesondere beim Zurückdrehen von nicht servo unterstützten Fahrzeugrädern von der Kurvenstellung in die Geradeauslaufstellung vorteilhaft.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So ist vorgesehen, daß jede Gummi/Metall-Buchse eine kreisringförmige Außenschale aufweist und der Zapfen im Mittelpunkt angeordnet ist, wobei die Gummi/Metall-Buchse mit der Außenschale in ein Lagerauge des betreffenden Lagers eingesetzt ist. Weiter ist beabsichtigt, daß die Gummi/Metall-Buchse zusätzlich zu der den Gummikörper umge­ benden Außenschale eine zwischen Außenschale und Zapfen im Gummikörper befestigte Zwischenschale aufweist. Hierdurch kann auf einfache Weise der im Zuge des kardanischen Abwinkelns vom Zapfen überstrichene Winkel vorgegeben werden. Dies gelingt beispielsweise dadurch, daß die Zwischenschale unterschiedlich stark ausgebildet ist oder sogar aus unterschiedlichen Materialien bestehen kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich der Zapfen in den Bereichen mit der höchsten Nachgiebigkeit des Gummikörpers mit darin be­ festigter Zwischenschale kardanisch am meisten abwinkeln läßt. Einen gleichen Effekt erzielt man auch, wenn man den Gummikörper aus unterschiedlich nachgiebigen Gummimaterialien fertigt. Selbstverständlich ist auch eine Kombination beider Maßnahmen möglich. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang allerdings, wenn die Zwischenschale in zumindest zwei unabhängige Schalenabschnitte unterteilt ist, welche unter Bildung von zumindest zwei quer zur Stangen­ längsrichtung ausgerichteten Zwischenräumen im Gummikörper befestigt sind. Denn auf diese Weise stellen die zwischen den unabhängigen Schalenabschnitten gebildeten Zwischenräume praktisch Bereiche hoher Nachgiebigkeit dar, in denen kardanisch große Abwinklungen des Zapfens erreichbar sind. Entgegen den quer zur Stangenlängsrichtung erreichbaren kardanisch großen Abwinklungen, lassen die Schalenabschnitte in Stangenlängsrichtung weniger Bewegungsfreiheit aus Stabilisierungsgründen zu. Besonders vorteilhaft gelingt dies, wenn darüber hinaus die beiden Zwischenräume spiegelsymmetrisch zur Stangenlängsachse angeordnet sind, und wenn die beiden Schalenabschnitte spiegelsymmetrisch zur durch den Mittelpunkt des Zapfens verlaufenden Querachse der Zwischenräume angeordnet sind. Weiter ist vorgesehen, daß die beiden Schalenabschnitte und die beiden Zwischenräume bevorzugt jeweils gleich ausgebildet sind. Zusätzlich ist beabsichtigt, daß die die Gelenke verbindende Stange als Torsionselement, z. B. als Tiefziehprofil aus Stahl, welches eine bestimmte Verwindung zuläßt, ausgebildet ist. Hierdurch bietet die erfindungsgemäße Gelenkstange einen weiteren Freiheitsgrad zur Anpassung an unterschiedliche Anfor­ derungen. Endlich ist vorgesehen, daß der Zapfen als Gewindebolzen ausgebildet ist und mit einem zylindrischen Anschlußbolzen in die Gummi/Metall-Buchse eingesetzt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 ein an eine Vorderachse angelenktes Fahrzeugrad mit einer erfindungsgemäßen Gelenkstange für einen Federbeinstabilisator,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Gelenk­ stange,

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 in Seitenansicht und teilweisen Vertikalschnitt,

Fig. 4 eine Gummi/Metall-Buchse für den Gegenstand nach Fig. 2 in Aufsicht und

Fig. 5 einen Schnitt A-C durch den Gegenstand nach Fig. 4.

In den Figuren ist eine Gelenkstange für einen Federbeinstabilisator 1 an der Vorderachse eines Kraft­ fahrzeuges gezeigt. Der Federbeinstabilisator 1 ist mit seinem einen Ende an dem Stabilisator 2 und mit seinem anderen Ende am Federbein 3 zur Führung eines Fahrzeugrades 4 angelenkt. Der Federbeinstabilisator 1 weist zwei kardanische Gelenke 5 auf, welche jeweils aus einem Lager 6 mit Lagerauge 6a und einem darin kardanisch gelenkig befestigten, im wesentlichen senkrecht aus dem Lager 6 vorkragenden Zapfen 7 besteht. Der Zapfen 7 ist als Gewindebolzen ausgebildet. Die beiden Gelenke 5 sind durch eine Stange 8 verbunden. Insofern ist der Zapfen 7 also senkrecht zur Stange 8 angeordnet. Das jeweilige Lager 6 ist als Gummi/Metall-Buchse 9, 10 mit einer Außenschale 9 aus Metall und einem darin angeordneten Gummikörper 10 aus Elastomer ausgebildet. Der Zapfen 7 ist kardanisch abwinkelbar und verdrehbar in der Gummi/Metall- Buchse 9, 10 bzw. in dem Gummikörper 10 befestigt. Dabei ist der im Zuge des kardanischen Abwinkelns vom Zapfen 7 überstrichene Winkel, strichpunktiert in Fig. 3 und 4 angedeutet, in verschiedenen Richtungen in bezug auf die Stangenlängsachse L und orthogonal hierzu unterschiedlich. Die Gummi/Metall-Buchse 9, 10 weist eine kreisringförmige Außenschale 9 auf und der Zapfen 7 ist im Mittelpunkt angeordnet, wobei die Gummi/Metall-Buchse 9, 10 mit der Außenschale 9 in das Lagerauge 6a des betreffenden Lagers 6 eingesetzt ist. Zusätzlich zu der den Gummikörper 10 umgebenden Außenschale 9 weist die Gummi/Metall-Buchse 9, 10 eine zwischen Außenschale 9 und Zapfen 7 im Gummikörper 10 befestigte Zwischenschale 11 auf. Die Zwischenschale 11 ist in zumindest zwei unabhängige Schalenabschnitte 11a, 11b unterteilt, welche unter Bildung von zumindest zwei quer zur Stangenlängsachse L ausgerichteten Zwischenräumen 12 im Gummikörper 10 befestigt sind. Die beiden gleich ausgebildeten Zwischenräume 12 sind spiegelsymmetrisch zur Stangenlängsachse L angeordnet, während die beiden Schalen­ abschnitte 11a, 11b zylindrisch und gleich ausgebildet sind und spiegelsymmetrisch zur durch den Mittelpunkt des Zapfens 7 verlaufenden Querachse Q der Zwischenräume 12 angeordnet sind. Die die Gelenke 5 verbindende Stange 8 ist als Torsionselement, im Ausführungsbeispiel als Tiefziehprofil aus Stahl, welches eine bestimmte Verwindung zuläßt, ausgebildet. Der Zapfen 7 ist als Gewindebolzen ausgebildet und mit einem zylindrischen Anschlußbolzen in die Gummi/Metall-Buchse 9, 10 eingesetzt.

Claims (8)

1. Gelenkstange für einen Federbeinstabilisator an der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit zwei kardanischen Gelenken (5) und einer die beiden Gelenke (5) verbindenden Stange (8), wobei die Gelenke (5) jeweils ein Lager (6) mit einem im wesentlichen senkrecht zur Stange (8) vorkragenden Zapfen (7) aufweisen, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes Lager (6) als Gummi/Metall-Buchse ausge­ bildet ist, wobei der Zapfen (7) kardanisch abwinkelbar und verdrehbar in der Gummi/Metall-Buchse (9, 10) befestigt ist, und wobei der im Zuge des kardanischen Abwinkelns vom Zapfen (7) überstreichbare Winkel in bezug auf die Stangenlängsachse (L) und orthogonal zur Stangenlängsachse (L) jeweils in beliebigen Richtungen unterschiedlich ist.

2. Gelenkstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gummi/Metall-Buchse (9, 10) eine kreisringförmige Außen­ schale (9) aufweist und der Zapfen (7) im Mittelpunkt angeordnet ist, wobei die Gummi/Metall-Buchse (9, 10) mit der Außenschale (9) in ein Lagerauge (6a) des betreffenden Lagers (6) eingesetzt ist.

3. Gelenkstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gummi/Metall-Buchse (9, 10) zusätzlich zu der den Gummikörper (10) umgebenden Außenschale (9) eine zwischen Außenschale (9) und Zapfen (7) im Gummikörper (10) befestigte Zwischenschale (11) aufweist.

4. Gelenkstange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschale (11) in zumindest zwei unabhängige Schalenabschnitte (11a, 11b) unterteilt ist, welche unter Bildung von zumindest zwei quer zur Stangenlängsachse ausgerichteten Zwischenräumen (12) im Gummikörper (10) befestigt sind.

5. Gelenkstange nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zwischenräume (12) spiegelsymmetrisch zur Stangenlängsachse angeordnet sind, und daß die beiden Schalenabschnitte (11a, 11b) spiegelsymmetrisch zur durch den Mittelpunkt des Zapfens (7) verlaufenden Querachse (Q) der Zwischenräume (12) angeordnet sind.

6. Gelenkstange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schalenabschnitte (11a, 11b) und die beiden Zwischenräume (12) jeweils gleich ausgebildet sind.

7. Gelenkstange nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gelenke (5) verbindende Stange (8) als Torsionselement, z. B. als Tiefziehprofil aus Stahl, ausgebildet ist.

8. Gelenkstange nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (7) als Gewindebolzen ausgebildet ist und mit einem zylindrischen Anschlußbolzen in die Gummi/Metall-Buchse (9, 10) eingesetzt ist.