Hintergrund der Erfindung
Fachgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung einer
Gleitbuchse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine
derartige Anordnung wird als Verbindungsbereich zwischen
einem Aufhängungselement und einer Fahrzeugkarosserie eines
Kraftfahrzeuges verwendet. Die Erfindung betrifft
insbesondere eine Gleitbuchsenanordnung, welche eine gleichmäßige
Bewegung des Aufhängungselementes mit Bezug auf die
Fahrzeugkarosserie ermöglicht, während ein Teil eines vom
Laufrad des Aufhängungselementes übertragenen Straßenstosses
bzw. Straßenunebenheit wirkungsvoll absorbiert wird.
Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Anordnung einer Gleitbuchse gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist aus GB-A-2 202 923 bekannt.
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Wie allgemein bekannt werden verschiedene Buchsen an
Verbindungsbereichen von Gestängen verwendet, welche bei
Kraftfahrzeugaufhängungssystemen eingesetzt werden.
Beispielsweise ist eine Gleitbuchse in einem Verbindungsbereich zwischen
einem oberen Querlenker (oberen Aufhängungslenker) eines
unabhängigen vorderen Aufhängungssystems mit doppeltem
Querlenker und einer Fahrzeugkarosserie angeordnet, so daß eine
gleichmäßige Schwenkbewegung des oberen Querlenkers
ermöglicht wird, welcher schwenkbar auf dem Autorahmen durch eine
innere Stützwelle bzw. einen inneren Tragschaft abstützt
wird. Derartige herkömmliche Buchsenanordnungen sind in der
ersten japanischen Patentveröffentlichung (Tokkai) Heisei
1-105032 und der ersten japanischen
Gebrauchsmusterveröffentlichung (Jikkai) Showa 62-49033 offenbart.
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Wie in Fig. 1 dargestellt weist eine herkömmliche
Buchsenanordnung 1 ein inneres Zylinderelement 3, welches auf den
Außenumfang einer inneren Stützwelle bzw. einem inneren
Tragschaft 2 aufgepaßt ist, ein äußeres Zylinderelement 4,
welches konzentrisch mit dem inneren Zylinderelement 3
angeordnet ist, ein zylindrisches elastisches Element 5, welches
zwischen den inneren und äußeren Zylinderelementen 3 und 4
in naher Annäherung zum Innenumfang des äußeren
Zylinderelementes 4 angeordnet ist, und ein rotierbares Element 6 auf,
welches zwischen dem elastischen Element 5 und dem inneren
Zylinderelement 3 angeordnet ist, so daß der Innenumfang des
elastischen Elementes 5 auf den Außenumfang des rotierbaren
Elementes 6 aufgepaßt ist. Herkömmlicherweise besteht das
elastische Element 5 aus einem Gummimaterial, während das
rotierbare Element 6 aus synthetischem Harz hergestellt
wird. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist eine im wesentlichen
zylindrische Öffnung 7 zwischen der inneren Umfangsfläche 6a
des rotierbaren Elementes 6 und der äußeren Umfangsfläche 3a
des inneren Zylinderelementes 3 festgelegt. Eine derartige
schmale Öffnung 7 bewirkt eine gleichmäßige
Rotationsbewegung des rotierbaren Elementes 6 mit Bezug auf das innere
Zylinderelement 3. Um eine ausreichend hohe Steifheit der
Buchsenanordnung in dessen Radialrichtung zu erreichen ist
das elastische Element 5 nicht weich sondern hart. Die
ausreichend hohe Steifigkeit der Buchse bewirkt eine Absorption
der Eingangsschwingung, welche in Radialrichtung auf den
Tragschaft 2 wirkt. Bei oben ausgeführter herkömmlicher
Buchsenanordnung würde das elastische Element 5 als
Torsionsfeder mit einer relativ hohen Torsionssteifigkeit
wirken, vorausgesetzt, daß die innere Umfangsfläche des
rotierbaren Elementes 6 auf die äußere Umfangsfläche des inneren
Zylinderelementes 3 ohne eine kleine Öffnung 7 zwischen den
beiden Elementen 6 und 3 aufgepaßt und zusätzlich die
Steifigkeit
der Buchse hoch ist. Dies verhindert eine
gleichmäßige Schwenkbewegung des oberen Querlenkers des
Aufhängungssystems mit doppeltem Querlenker. Aus diesem Grund ist
es wichtig eine geeignete Öffnung 7 zwischen zwei Elementen
auszubilden, nämlich zwischen einem inneren Tragschaft 3
bzw. einer inneren Stützwelle und einem rotierbaren Element
6. Wenn jedoch das Fahrzeug auf einer welligen bzw. unebenen
Straße fährt und die Buchse eine relativ hohe
Eingangsschwingung aufnimmt, welche durch das äußere Zylinderelement
4 übertragen wird, erzeugt die herkömmliche Buchse mit
obiger Öffnung 7 ein lautes hämmerndes Geräusch, welches
aufgrund der zyklischen Kollisionen erzeugt wird, die zwischen
der äußeren Umfangsfläche 3a des inneren Zylinderelementes 3
und der inneren Umfangsfläche 6a des rotierbaren Elementes 6
auftreten.
Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist somit in Anbetracht der obigen Nachteile Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine optimale Anordnung für eine
Buchse zu schaffen, welche zwischen zwei Elementen
vorgesehen ist, wobei die Anordnung hämmernde Geräusche vermeiden
kann, welche aufgrund von Eingangsschwingungen erzeugt
werden, die in Radialrichtung der Buchse wirken, während eine
gleichmäßige Schwenkbewegung des einen Elementes mit Bezug
auf das andere Element ermöglicht wird.
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Die Erfindung zielt auf eine optimale Anordnung für eine
Buchse ab, wobei die Anordnung eine hohe Haltbarkeit der
Buchse schafft.
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Zudem zielt die Erfindung auf eine optimale Anordnung für
eine Gleitbuchse für Kraftfahrzeuge ab, welche in einem
Verbindungsbereich zwischen einer Fahrzeugkarosserie und einem
Aufhängungselement eingesetzt wird, welches die
Fahrzeugkarosserie federt, wobei die Anordnung verläßlich eine
gleichmäßige Schwenkbewegung des Aufhängungselementes mit
Bezug auf den Fahrzeugrahmen ermöglicht, während es einen
Teil der durch das Laufrad des Aufhängungselementes
übertragenen Straßenschläge absorbiert und hämmernde Geräusche
vermeidet, welche in der Hülse aufgrund von
Eingangsschwingungen auftreten, die vom Aufhängungselement auf die Buchse
übertragen werden.
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Gemäß Anspruch 1 wird die Lösung dieser Aufgaben und Ziele
durch eine Anordnung einer Gleitbuchse erreicht, welche
zwischen einem inneren Zylinderelement, das auf dem Außenumfang
eines inneren Tragschafts für einen Steuerarm eines
unabhängigen Aufhängungssystems mit doppeltem Querlenkarm für
Kraftfahrzeuge angebracht ist, und einem äußeren zu dem
inneren Zylinderelement konzentrisch ausgerichteten
Zylinderelement angeordnet ist, mit einem an dem Innenumfang des
äußeren Zylinderelementes angebrachten elastischen Teil,
einer in die Innenfläche des elastischen Teils eingepreßten
Verstärkungshülse, einem im wesentlichen zylindrischesn
Gleitelement zwischen dem inneren Zylinderelement und der
Verstärkungshülse, und einem vorstehenden Lippenteil, das
wenigstens an der äußeren Umfangsfläche des inneren
Zylinderelementes oder der inneren Umfangsfläche des
Gleitelementes angeformt ist, so daß das vorstehende Lippenteil mit
der gegenüberliegenden Umfangsfläche mit einem schmalen
Berührungsbereich in Kontakt bleibt und eine Öffnung
zwischen dem Außenumfang des inneren Zylinderelementes und dem
Innenumfang des Gleitelementes festlegt. Gemäß den
Unteransprüchen ist das vorstehende Lippenteil zum Bilden des
schmalen Berührungsbereiches im Schnitt im wesentlichen
halbkreisförmig. Der vorstehende Lippenteil ist
kontinuierlich oder diskontinuierlich an wenigstens der
Außenumfangsfläche des inneren Zylinderelementes oder der
Innenumfangsfläche des Gleitelementes, zum Beibehalten eines leichten
Druckkontaktes, ausgebildet, wobei das vorstehende
Lippenteil sich ständig an die gegenüberliegende Umfangsfläche mit
dem schmalen Berührungsbereich anpaßt. Das elastische Teil
kann ein inneres gekrümmtes Ende aufweisen, welches sich mit
der Außenumfangsfläche des inneren Zylinderelementes in
luftdichter Anlage befindet, um das Eindringen von Staub in
das Innere der Gleitbuchse zu verhindern und ein
zuverlässiges Abdichten des inneren Endes der Buchse zu schaffen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines wesentlichen
Teils einer bekannten Buchsenanordnung, welche in
einem Verbindungsbereich zwischen einer
Fahrzeugkarosserie und einem Aufhängungssystem eingesetzt wird.
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Fig. 2 zeigt eine Längsschnittansicht einer linken Hälfte
einer Untereinheit einer Gleitbuchsenanordnung eines
ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung.
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Fig. 3 zeigt eine Längsschnittansicht eines
Gleitbuchsenpaares des ersten Ausführungsbeispiels, welches in
einem Verbindungsbereich zwischen einem
Fahrzeugrahmen und einem Aufhängungselement eines
unabhängigen Aufhängungssystems mit doppeltem Querlenkarm für
Kraftfahrzeuge angeordnet ist.
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Fig. 4 zeigt eine demontierte Ansicht einer
Gleitbuchsenanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der
Erfindung.
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Fig. 5 zeigt eine Längsschnittansicht einer
Gleitbuchsenanordnung eines dritten Ausführungsbeispiels ähnlich
dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In der Zeichnung und insbesondere in den Fig. 2 und 3 ist
eine verbesserte Anordnung einer Buchse des ersten Aus
führungsbeispiels dargestellt, welche in einem
Verbindungsbereich zwischen einem Autorahmen und einem oberen
Querlenker eines unabhängigen Aufhängungssystems mit doppeltem
Querlenkarm beispielhaft dargestellt ist. Die
Buchsenanordnung 11 ist eine zweigeteilte Buchse und umfaßt ein Paar von
Buchsen-Untereinheiten mit gleicher Geometrie zueinander,
wie in Fig. 3 dargestellt. Fig. 2 zeigt die Untereinheit der
linken Hälfte der Buchsenanordnung 11. Wie aus Fig. 2
ersichtlich weist die linke Buchsen-Untereinheit ein inneres
Zylinderelement 13 auf, welches auf den Außenumfang eines
inneren Tragschaftes bzw. einer inneren Stützwelle 12
aufgepaßt ist, sowie ein im wesentlichen zylindrisches
Halteelement 16, welches auf ein äußeres Zylinderelement 15
aufgepaßt ist, das konzentrisch zum inneren Zylinderelement 13
angeordnet ist und über die linken und rechten
Buchsen-Untereinheiten verläuft, ein elastisches Element 19, welches
zwischen dem Halteelement 16 und dem inneren Zylinderelement
13 angeordnet ist, so daß eine flexible Kupplung zwischen
dem Fahrzeugrahmen und dem Aufhängungselement ausgebildet
wird, eine Hülse 17, welche in den Innenumfang des
elastischen Teils 19 eingepaßt ist, so daß es als Verstärkung
dient, welche die komplette Steifigkeit der Buchse erhöhen
soll, und schließlich ein gleitendes und rotierendes Element
20, welches zwischen dem inneren Zylinderelement 13 und der
Hülse 17 derart angeordnet ist, daß es in die Hülse 17
preßgepaßt ist. Das Halteelement 16 ist in das eine Ende des
äußeren Zylinderelementes 15 preßgepaßt, so daß es an einem
radial verlaufenden gebogenen Bereich des Halteelementes 16
an dem Ende des äußeren Zylinderelementes 15 anschlägt. Die
Hülse 17 ist im Querschnitt kurbelförmig und weist einen
Bereich 18 mit großem Durchmesser an dessen linken Ende (bei
der Ansicht der Fig. 2), einen Bereich mit kleinem
Durchmesser und einen radial verlaufenden dazwischenliegend
gekröpften Bereich auf, welcher zwischen den Bereichen mit großem
und kleinem Durchmesser angeordnet ist. Wie aus Fig. 2
ersichtlich ist das äußere Ende des elastischen Elementes 19
zwischen dem gebogenen Bereich des Halteelementes 16 und dem
gekröpften Bereich der Hülse luftdicht eingeschlossen bzw.
gesandwiched, während das innere Ende des elastischen
Elementes 19 nach innen und radial derart gekrümmt ist, daß es
das innere Ende des Bereiches mit kleinem Durchmesser der
Hülse 17 bedeckt. Das gekrümmte innere Ende des elastischen
Elementes 19 gelangt mit der äußeren Umfangsfläche 13a des
inneren Zylinderelementes 13 luftdicht in Kontakt, so daß
ein Eintreten von Staub in das Innere der Buchse vermieden
und eine zuverlässige Abdichtwirkung ausgebildet wird. Das
innere Zylinderelement 13 ist mit einem Flansch 14 in der
Nähe von dessen äußerem Ende ausgebildet. Das Halteelement
16 ist auf das äußere Zylinderelement 15 derart aufgepaßt,
daß der gebogene Bereich des Halteelementes 16 das Ende des
äußeren Zylinderelementes 15 erreicht. Das elastische
Element 19 besteht aus einem Gummimaterial, während das
Gleitelement 20 aus synthetischem Kunststoff bzw. Harz besteht.
Das Gleitelement 20 umfaßt einen axial verlaufenden
Zylinderbereich 21, welcher in den Bereich mit kleinem
Durchmesser der Hülse preßgepaßt ist, sowie einen ringförmigen
Bereich 22, welcher radial entlang dem gekröpften Bereich
der Hülse 17 verläuft. Bei obiger Anordnung kann die Buchse
11 um das innere Zylinderelement 13 rotieren und in
Axialrichtung des Elementes 13 bei Verwindung des elastischen
Elementes 19 geringfügig gleiten.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist ein zylindrisches Loch oder
eine zylindrische Öffnung 23 zwischen der inneren
Umfangsfläche 21a des zylindrischen Bereiches 21 des Gleitelementes
20 und der äußeren Umfangsfläche 13a des inneren
Zylinderelementes 13 festgelegt, während eine radial verlaufende
Öffnung 24 zwischen der äußeren Endfläche 22a des
ringförmigen Bereiches 22 und der inneren Endfläche 14a des Flansches
14 des inneren Zylinderelementes 13 definiert ist.
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Die Buchse 11 des ersten Ausführungsbeispiels umfaßt zudem
einen im wesentlichen ringförmigen nach innen vorstehenden
Bereich 25, welcher umfänglich von der inneren Umfangsfläche
21a in der Nähe des inneren Umfanges des ringförmigen
Bereiches 22 derart verläuft, daß der vorstehende Bereich 25 in
Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche 13a des inneren
Zylinderelementes 13 in der Nähe des Flansches 14 bleibt. Der
vorstehende Bereich 25 ist im Querschnitt im wesentlichen
halbsphärisch. Der vorstehende Bereich 25 hat eine
Umfangslippe, welche mit einer inneren umfänglichen sphärischen
Oberfläche 25a ausgebildet ist. Die Querschnittsabmessung
des vorstehenden Bereiches bzw. Teils 25 ist derart
festgelegt, daß die sphärische Oberfläche 25a der Lippe sich an
die äußere Umfangsfläche 13a des inneren Zylinderelementes
13 bei leichtem Druckkontaktzustand anpaßt, wobei sich die
Umfangslippen konstant an die gegenüberliegenden äußere
Umfangsfläche 13a des inneren Zylinderelementes 13 mit einer
kleinen Kontaktfläche anpassen. Der bei leichtem Druck
auftretende Kontakt wird nachfolgend als "Linienkontakt"
bezeichnet. In der Fig. 2 und 3 bezeichnet das Buzugszeichen
26 ein Dichtelement, welches zum Abdichten der Öffnungen 23
und 24 von der Umgebung der Buchse erforderlich ist.
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Aus obigem ist ersichtlich, daß das vorher genannte
hämmernde Geräusch zuverlässig vermieden wird, da die
Gleitbuchsenanordnung des ersten Ausführungsbeispiels einen
kontinuierlichen Linienkontakt zwischen dem Lippenbereich bzw. -teil
des gleitenden und rotierenden Elementes 20 und dem
Außenumfang des inneren Zylinderelementes 13 ausbilden kann,
während ein im wesentlichen zylindrischer Hohlraum oder eine im
wesentlichen zylindrische Öffnung zwischen den beiden
Elementen 13 und 20 festgelegt wird. Wie in Fig. 3 dargestellt
ist eine derartige Positionierung der Lippe des vorstehenden
Bereiches 25 hochgradig wirkungsvoll, um ein hämmerndes
Geräusch zu unterdrücken, da die oben ausgeführt Lippe des
vorstehenden Bereiches 25 in naher Annäherung zum
ringförmigen Bereich 22 angeordnet ist, welcher leicht durch
Eingangsschwingungen beeinflußt wird, die durch das äußere
Zylinderelement 15 übertragen werden. Da zudem die sphärische
Oberfläche des vorstehenden Teiles 25 sich an die
gegenüberliegende äußere Umfangsfläche des inneren Zylinderelementes
13 in einem Linienkontaktzustand anpaßt, kann die
Gleitbuchsenanordnung des ersten Ausführungsbeispieles die
Reibungswiderstände gegen sowohl eine Rotationsbewegung als
auch Gleitbewegung des Elementes verringern, so daß eine
gleichmäßige Rotations- oder Gleitbewegung der Buchse 11 mit
Bezug auf die innere Stützwelle 12 erzielt wird.
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In Fig. 4 ist eine demontierte Gleitbuchse des zweiten
Ausführungsbeispiels dargestellt. Im Grunde ist die
Buchsenanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels derjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels ähnlich. Die gleichen
Bezugszeichen, welche in dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel verwendet wurden, werden auf die
entsprechenden Elemente angewendet, welche in dem in Fig. 4
dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel verwendet werden,
um die Beschreibung zu vereinfachen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten
Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Gleitelement 20 nicht
mit einem vorstehenden Teil 25, sondern mit einem leicht
verjüngten, dicken Abschnitt 27 auf dem Außenumfang des
zylindrischen Bereiches 21 ausgebildet ist, welcher sich in
der Nähe des ringförmigen Bereiches 22 befindet. Bei
Montage, d.h. daß Gleitelement ist in die Hülse 17 preßgepaßt,
bis der ringförmige Bereich 22 und der gekröpfte Bereich der
Hülse 17 aneinanderstoßen, wird der verjüngte Abschnitt 27
durch die innere Umfangsfläche 17a der Hülse 17 nach innen
gedrückt, wodurch der zuvor ausgeführte vorspringende Teil
25 einfach im verjüngten Abschnitt 27 des Gleitelementes 20
ausgebildet wird.
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In Fig. 5 ist eine Gleitbuchse des dritten
Ausführrngsbeispiels dargestellt. Die Buchsenanordnung des dritten
Ausführungsbeispiels ähnelt auch derjenigen des ersten
Ausführungsbeispiels. Die in dem ersten in den Fig. 2 und 3
dargestellten
Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszeichen
werden für entsprechende Elemente eingesetzt, welche in dem
dritten in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
verwendet werden.
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Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten
Ausführungsbeispiel dadurch, daß ein anderer vorstehender
Teil 30 auf der äußeren Endfläche 22a des ringförmigen
Bereiches 22 des Gleitelementes 20 zusätzlich zum
vorstehenden Teil 25 ausgebildet ist, welches detailliert im ersten
Ausführungsbeispiel erläurtert wurde. Beim dritten
Ausführungsbeispiel wird die Buchse 11 verläßlich auf dem inneren
Zylinderelement 13 getragen, während es den Linienkontakt
beibehält, da die beiden vorstehenden Teile 25 und 30 in den
beiden Ebenen 21a und 22a angeordnet sind, welche im
wesentlichen in senkrechten Richtungen verlaufen.
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Obwohl bei der Gleitbuchsenanordnung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung der vorstehende Teil auf
dem Gleitelement 20 ausgebildet ist, kann der vorstehende
Teil auf der äußeren Umfangsfläche 13a des inneren
Zylinderelementes 13 oder auf der inneren Endfläche 14a des
Flansches 14 ausgebildet sein, so daß ein Linienkontakt zwischen
der Buchse 11 und dem inneren Zylinderelement 13 ausgebildet
wird.
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Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen kann ein
Gleitelement 20 direkt in ein elastisches Element 19 ohne das
Anordnen der Hülse 17 eingepaßt sein, obwohl eine als Verstärkung
dienende Hülse 17 in einer Buchsen-Untereinheit vorgesehen
ist. Des weiteren kann die Lippe intermittierend oder
diskontinuierlich entlang der Umfangsfläche des Gleitelementes
ausgebildet sein, obwohl die Lippe des vorstehenden Teils 25
kontinuierlich in Umfangsrichtung des Gleitelementes in den
Ausführungsbeispielen ausgestaltet ist.
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Während das Voranstehende eine Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele zum Durchführen der Erfindung
darstellt, ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die
speziellen gezeigten und hierin beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern Variationen und
Modifikationen enthalten kann, ohne den Schutzumfang der
Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche beschrieben, zu
verlassen.