Gelenkanordnungen
der eingangs genannten Art kommen beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, bei
sogenannten aufgelösten
Radträgern
von unter anderem McPherson-Achsen, Dämpferbeinachsen oder Doppelquerlenkerachsen
zum Einsatz. Derartige aufgelöste
Radträger
zeichnen sich dadurch aus, dass an einem gefederten, aber nicht
lenkbeweglichen Teil des Radträgers
ein schwenkbarer Einsatz, insbesondere ein Achsschenkel angeordnet
ist, der speziell für
die eigentliche Lenkbewegung des Rades zuständig ist.
Derartige
aufgelöste
Radträger
bringen insbesondere den Vorteil mit sich, dass die im Wesentlichen
vertikale Lenkachse, um die das Rad bei der Lenkbewegung geschwenkt
wird, mit einem geringeren Spreizungswinkel sowie näher an der
Mittelebene des Rades angeordnet werden kann, ohne dass dadurch
gleichzeitig ein unerwünscht
großer und/oder
positiver Lenkrollradius entsteht. Dies verringert störende Rückwirkungen
insbesondere des Antriebs- bzw. Bremsmoments sowie die beispielsweise
von Fahrbahnunebenheiten, Radunwuchten oder Querkräften herrührenden
Einflüsse
auf die Lenkung des Fahrzeugs. Zudem lässt sich auf diese Weise die
gesamte Achsgeometrie, insbesondere das Zusammenwirken von Spreizung,
Lenkrollradius, Spurweite und Sturz sowie Nachlauf besser optimieren,
um so unter allen Fahrbedingungen und in einem möglichst großen Lenkwinkelbereich optimale
Fahrzeugführung
sowie eine feinfühlige
und reaktionskräftefreie
Lenkbarkeit zu gewährleisten.
Ein
derartiger zweiteiliger, aufgelöster
Radträger
ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 603 00 085 T2 bekannt.
Dieser bekannte Radträger
umfasst ein Kugelgelenk sowie ein Rollenlager, wobei durch das Zusammenwirken
dieser beiden Gelenke die Lenkachse, bzw. die Schwenkachse des lenkbaren
Achsschenkels relativ zum feststehenden Teil des Radträgers festgelegt
ist. Der Achsschenkel kann gemäß der Lehre
dieser Druckschrift somit relativ zu einer gabelartigen Gelenkanordnung
des gefederten, gegenüber
Lenkbewegungen aber feststehenden Radträgers um die durch die beiden
Gelenke bestimmte Lenkachse geschwenkt werden, wodurch das entsprechende
Rad des Fahrzeugs die Lenkbewegung erfährt.
Das
durch die beiden Gelenke gebildete Radführungsgelenk muss dabei als
Festlager-/Loslagerkombination ausgeführt werden, um die unvermeidlichen
Herstellungs- und Montagetoleranzen sowie die im Betrieb auftretenden
Verformungen der Gelenk- und Achsbauteile aufnehmen zu können. Dies
gilt umso mehr, als derartige Radträger bzw. Radführungsgelenke
insbesondere bei angetriebenen Achsen mit einer durchgehenden Ausnehmung versehen
sein müssen,
um den notwendigen Durchlass für
die Antriebswelle des Rades zu ermöglichen. Die offene und gabelförmige Gestaltung
eines solchen Radträgers
bringt jedoch zusätzliche
Elastizitäten
mit sich, die sich in Verformungen der Gelenkgabel, des Achsschenkels
bzw. der jeweiligen Lagerträger
manifestieren, sobald Reaktionskräfte wie Fahrbahneinflüsse sowie
Antriebs-, Brems- und Zentrifugalkräfte auf das Radführungsgelenk
wirken.
Aufgrund
solcher Reaktionskräfte
ergeben sich somit unvermeidlich auch gewisse statische und/oder
dynamische Schiefstellungen und Axialverschiebungen zwischen dem
schwenkbaren Achsschenkel und dem feststehenden Radträger im Bereich
der beiden Lagerungen.
Zur
lagerseitigen Aufnahme derartiger Schiefstellungen bzw. Axialverschiebungen
wird bei Radführungsgelenken
gemäß dem Stand
der Technik im allgemeinen eine Festlager-/Loslager-Kombination
eingesetzt, die als Festlager ein dreh- und schwenkbares Kugelgelenk
vorsieht. Als Loslager zur gleichzeitigen Aufnahme etwaiger Schiefstellungen
sowie Axialverschiebungen zwischen schwenkbarem Achsschenkel und
feststehendem Radträger ist
es gemäß dem Stand
der Technik dabei vorgesehen, entweder ein Gleitlager mit zwei unterschiedlichen
Lagerflächenbereichen
für Rotation/Verschwenkung
sowie für
axiale Verschiebbarkeit zu verwenden, oder aber es kommt ein Wälzlager
mit zusätzlichem
axialem sowie mit zusätzlichem Schwenkwinkel-Freiheitsgrad
zum Einsatz, beispielsweise ein Toroidalrollenlager.
Derartige
bekannte Radführungsgelenke
mit Festlager und Loslager sind jedoch aufwändig in Produktion und insbesondere
Montage. Dies hängt
in erster Linie damit zusammen, dass der zumeist als Gelenkgabel
ausgebildete feststehende Radträger nach
dem Stand der Technik zweiteilig ausgeführt sein muss, damit die Montage
der beiden Lagerpunkte, also des Festlagers und des Loslagers zwischen Radträger und
Achsschenkel, sowie des schwenkbaren Achsschenkels, mittels Öffnung der
zweiteiligen Gelenkgabel überhaupt
erfolgen kann. Mit anderen Worten muss zumindest eines der Gabelenden
des feststehenden Radträgers
bzw. dessen Gelenkgabel als separates, mit Radträger bzw. Gelenkgabel verbindbares
Bauteil zur Aufnahme eines der beiden Schwenklager ausgeführt sein,
vgl. insbesondere
2 und
4 in der genannten Druckschrift
DE 603 00 085 T2 .
Die
Montage von Achsschenkel und Gelenkgabel erfolgt gemäß dem Stand
der Technik dabei dergestalt, dass der schwenkbare Achsschenkel
und die feststehende Gelenkgabel zunächst mittels des als Kugelgelenk
ausgebildeten, oberen Festlagers miteinander verbunden werden. Anschließend erfolgt die
Montage des unteren Loslagers am schwenkbaren Achsschenkel. Zuletzt
wird nach Einschwenkung des Achsschenkels in den zweiteilig ausgeführten feststehenden
Radträger
die durch diesen gebildete Gelenkgabel verschlossen, wodurch die
in sich verschwenkbare Einheit aus schwenkbeweglichem Achsschenkel
und feststehendem Radträger
bzw. Gelenkgabel hergestellt ist.
Diese
gemäß dem Stand
der Technik notwendige zweiteilige Ausführung ist jedoch einerseits bereits
konstruktiv aufwändig
und damit tendenziell kostenintensiv. Zudem erhöht die zweiteilige Ausführung des
Radträgers
die Anzahl der Bauteile und damit die Komplexität bei der Montage von Radträger, Achsschenkel
und Schwenklagerung. Auch werden hierdurch die ungefederten Massen
der Radaufhängung,
die für
Fahreigenschaften und Federungskomfort mit entscheidend sind, in
unerwünschter
Weise erhöht.
Ein
weiterer entscheidender Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten
aufgelösten
bzw. zweiteiligen Radträger
liegt jedoch darin, dass durch die mit der zweiteilig auszuführenden
Gelenkgabel verbundene große
Anzahl an Bauteilen Probleme mit der Einhaltung der vorgesehenen,
engen Toleranzen im Bereich der Schwenklagerung zwischen feststehendem
Radträger
und schwenkbarem Achsschenkel auftreten können.
Denn
damit das Loslager die beschriebenen, im Betrieb auftretenden Schiefstellungen
und/oder Axialverschiebungen aufnehmen kann, muss die für den kräftefreien
Zustand vorgesehene Mittellage der Lagerbestandteile des Loslagers
bei der Montage des Radträgers
sehr genau eingehalten werden. Aufgrund der beim Stand der Technik – insbesondere wegen
der zweiteilig auszuführenden
Gelenkgabel – vorhandenen
Vielzahl an Einzelbauteilen ergibt sich dabei jedoch eine diesbezüglich ungünstige Verkettung
von Toleranzen, weshalb sich die Mittellage des Loslagers bei Gelenkanordnungen
gemäß der Stand der
Technik oftmals mit nur ungenügender
Genauigkeit einstellen und in der Serienproduktion nur unzureichend
reproduzieren lässt.
Bei
ungünstiger
Toleranzlage der Einzelbauteile kann es dabei sogar vorkommen, dass
sich das axial verschiebbare Loslager nach der Montage bereits an
der Grenze seines bezüglich
der Axialverschiebungen zulässigen
Arbeitsbereiches befindet. Die insbesondere im Fahrbetrieb dann
auftretenden Dehnungen von Gelenkgabel und/oder Achsschenkel aufgrund
von Auswirkungen der Fahrdynamik oder auch aufgrund von Temperatureffekten
können dann
von der Schwenklagerung des Achsschenkels nicht mehr in Form von
Verschwenkungen und/oder Axialverschiebungen des Loslagers aufgenommen werden.
Daraus können
jedoch unkontrollierte Verspannungen zwischen Achsschenkel und Radträger bzw.
Gelenkgabel resultieren, die dann wegen Lagerüberlastung zu einem vorzeitigen
Ausfall der beiden Schwenklagerpunkte des Achsschenkels führen können.
Mit
diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Gelenkanordnung zur Radführung,
bzw. ein Montageverfahren für
eine derartige Gelenkanordnung zu schaffen, wodurch sich die genannten
Nachteile überwinden
lassen. Das Verfahren bzw. die Gelenkanordnung soll dabei insbesondere
eine exakte Mittellage des Loslagers betriebs- und prozesssicher
sowie reproduzierbar gewährleisten.
Ferner soll die Gelenkanordnung möglichst massearm, platzsparend
und langlebig ausgeführt
werden können,
wie auch eine kostengünstige,
beschleunigte Produktion und Montage ermöglichen.
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Montage einer Gelenkanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, bzw. durch eine Gelenkanordnung
gemäß Patentanspruch
10 gelöst.
Bevorzugte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
betrifft die Montage einer Gelenkanordnung für eine Radführung, insbesondere für eine beispielsweise
angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs. Dabei umfasst die Gelenkanordnung
eine an einer Fahrzeugachse oder an einem Federbein anordenbare,
bzw. mit einer Achslenkeranordnung verbindbare Gelenkgabeleinrichtung – auch als
statischer Radträger
bezeichnet – sowie
eine die eigentliche Radlagerung tragende und die Lenkfunktion übernehmende
Achsschenkeleinrichtung. Statischer Radträger – bzw. Gelenkgabeleinrichtung – und Achsschenkeleinrichtung
sind dabei mittels zweier axial fluchtender Lagerstellen schwenkbar
miteinander verbindbar, wobei eine der Lagerstellen als Festlager
und die andere Lagerstelle als Loslager mit axialem sowie zusätzlichem Schwenkwinkel-Freiheitsgrad
ausgebildet ist. Das Loslager umfasst dabei ein Außenringelement
sowie ein gegenüber
dem Außenringelement
drehbares und zumindest geringfügig
axial verschiebliches sowie verschwenkbares Innenringelement. Die
Achsschenkeleinrichtung der Gelenkanordnung weist einen Lagersitz
auf, in welchem das Außenringelement des
Loslagers aufnehmbar ist.
Dabei
sollen die verwendeten Begriffe "Außenringelement" und "Innenringelement" nicht lediglich
ringförmige
Lagerbauteile beispielsweise von Wälzlagern umfassen, sondern
es sollen hiervon auch die den Lagerringen von Wälzlagern funktional jeweils
entsprechenden Bauteile beispielsweise von Kugelgelenken mit umfasst
sein.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst dabei die nachfolgenden Verfahrensschritte:
In einem
Verfahrensschritt a) erfolgt zunächst
eine Vormontage des Festlagers, sprich, die Bestandteile des Festlagers
werden an der Achsschenkeleinrichtung und/oder an der Gelenkgabeleinrichtung
vormontiert.
Etwa
gleichzeitig – die
Reihenfolge der Verfahrensschritte a) und b) ist nicht erfindungswesentlich – erfolgt
in einem weiteren Verfahrensschritt b) ein Einpressen des Loslagers
in den Lagersitz der Achsschenkeleinrichtung dergestalt, dass sowohl das
Außenringelement
als auch das Innenringelement des Loslagers an einem in Einpressrichtung
jeweils vorhandenen Endanschlag anliegen.
Dies
bedeutet mit anderen Worten, dass sowohl Außenringelement als auch Innenringelement des
Loslagers, also beispielsweise der Lageraußenring wie auch der Lagerinnenring
eines Toroidalrollenlagers – oder
aber das Gelenkgehäuse
wie auch die darin axial verschiebliche Lagerschale eines Kugelgelenks
mit zusätzlichem
axialem Freiheitsgrad – beide
in der Axialrichtung eine exakt definierte Lage am jeweiligen Anschlag
des Lagersitzes der Achsschenkeleinrichtung einnehmen. Durch diese
exakt definierte Lage von Außenringelement
und Innenringelement, die einer in lageraxialer Richtung außermittigen
Relativpositionierung von Außenringelement und
Innenringelement entspricht, wird somit eine exakte Ausgangsposition
sowohl des Außenringelements
als auch des Innenringelements im maßlichen Bezug auf die Achsschenkeleinrichtung
hergestellt, was Voraussetzung für
die später
erfolgende, genaue und reproduzierbare Relativpositionierung von Außenringelement
und Innenringelement in der Mittellage des Loslagers ist. Dabei
ist es nicht zwingend erforderlich, dass auch das Innenringelement
des Loslagers bereits beim Einpressen des Loslagers an seinem Endanschlag
im Lagersitz der Achsschenkeleinrichtung anliegt. Das Anliegen des
Innenringelements des Loslagers an diesem Endanschlag muss jedoch
spätestens
dann gewährleistet
sein, wenn das Innenringelement im Verfahrensschritt e) mit dem
loslagerseitigen Gabelende der Gelenkgabeleinrichtung verbunden
wird.
Nachfolgend
erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt c) eine Vormontage der
Achsschenkeleinrichtung samt dem darin eingepressten Loslager in
die Gelenkgabeleinrichtung. Diese Vormontage erfolgt anhand zumindest
teilweise noch nicht festgezogener, bzw. loser Verbindung des Festlagers
mit der Gelenkgabeleinrichtung und/oder mit der Achsschenkeleinrichtung
dergestalt, dass somit Gelenkgabeleinrichtung und Achsschenkeleinrichtung – lediglich
mittels des Festlagers – nunmehr
lose beweglich miteinander verbunden sind. Dabei wird ein im Bereich
des Festlagers vorgesehener Montagespalt zwischen Gelenkgabeleinrichtung
und Festlager, bzw. zwischen Festlager und Achsschenkeleinrichtung
beibehalten bzw. eröffnet,
wodurch der Montagespalt zur Aufnahme eines distanzhaltenden Hilfselements
vorbereitet wird.
Der
Montagespalt kann dabei entweder im Bereich der Gelenkgabeleinrichtung,
zwischen Gelenkgabeleinrichtung und Festlager, oder aber im Bereich
der Achsschenkeleinrichtung, zwischen Festlager und Achsschenkeleinrichtung
angeordnet sein.
Anschließend wird
in einem weiteren Verfahrensschritt d) ein distanzhaltendes Hilfselement
in dem Montagespalt angeordnet und die zuvor noch lose Verbindung
des Festlagers mit Gabelende oder Achsschenkeleinrichtung wird vorübergehend
festgezogen. Das distanzhaltende Hilfselement dient dabei der vorübergehenden
Festlegung einer exakt bestimmten, zusätzlichen axialen Distanz zwischen Achsschenkeleinrichtung
und Gelenkgabeleinrichtung, wobei die somit festgelegte, zusätzliche
axiale Distanz zur späteren
exakten Relativpositionierung von Außenringelement und Innenringelement
in deren Mittellage herangezogen wird. Die wirksame Dicke des Hilfselements
entspricht dabei exakt dem axialen Verschiebeweg des Loslager-Innenringelements
zwischen dessen außermittiger
Montageposition und dessen Arbeitsposition in der Mittellage von Innenringelement
und Außenringelement.
Dies
bedeutet mit anderen Worten, dass der lageraxiale Abstand der jeweiligen
Endanschläge
für Außenringelement
und Innenringelement im Lagersitz der Achsschenkeleinrichtung ebenfalls
genau der wirksamen Dicke des distanzhaltenden Hilfselements entspricht.
Die
Montageposition des Innenringelements entspricht dabei der bei der
Montage eingenommenen Position des Innenringelements an seiner Anlage
am Endanschlag des Lagersitzes in der Achsschenkeleinrichtung, während die
Arbeitsposition des Innenringelements der Mittellage des Innenringelements
im Außenringelement
während
des Betriebes der Gelenkanordnung entspricht.
Danach
wird in einem weiteren Verfahrensschritt e) eine feste Verbindung
zwischen dem loslagerseitigen Gabelende der Gelenkgabeleinrichtung und
dem Innenringelement des Loslagers hergestellt. Die Herstellung
dieser Verbindung erfolgt dabei zunächst einmal ohne jede Veränderung
der außermittigen Relativposition
von Innenringelement und Außenringelement,
bzw. unter Beibehaltung oder Wiederherstellung der Anlage des Innenringelements
an seinem Endanschlag im Lagersitz.
Dies
bedeutet, dass sich das Innenringelement des Loslagers nach wie
vor in seiner außermittigen
Anschlagsposition am Endanschlag des Lagersitzes der Achsschenkeleinrichtung
befindet, bzw. dass diese Anschlagsposition des Innenringelements im
Rahmen der Herstellung der Verbindung zwischen loslagerseitigem
Gabelende und Innenringelement hergestellt oder wiederhergestellt
wird, falls das Innenringelement zu diesem Zeitpunkt noch nicht
oder nicht mehr in seiner außermittigen
Anschlagsposition im Lagersitz der Achsschenkeleinrichtung anliegen sollte.
Im
Rahmen dieses Verfahrensschrittes werden dabei jegliche in der Toleranzkette
"festlagerseitiges
Gabelende → Festlager → schwenkbarer
Achsschenkel → Loslager → loslagerseitiges
Gabelende"
etwa
vorhandenen oder gar aufaddierten Maßtoleranzen, die bei einem
Montageverfahren gemäß dem Stand
der Technik die Einhaltung der vorgesehenen Mittellage des Loslagers
beeinträchtigen
würden,
exakt und vollständig
ausgeglichen bzw. neutralisiert dadurch, dass die Verbindung zwischen
Innenringelement und loslagerseitigem Gabelende stets exakt unter
Beibehaltung des toleranzabhängig
jeweils unterschiedlichen Abstands zwischen loslagerseitigem Gabelende
und Innenringelement hergestellt wird.
Anschließend wird
in einem weiteren Verfahrensschritt f) das im Verfahrensschritt
d) angebrachte, distanzhaltende Hilfselement zwischen Achsschenkeleinrichtung
und Gelenkgabeleinrichtung wieder entfernt, und es wird in einem
weiteren Verfahrensschritt g) die Fertigmontage des Festlagers vorgenommen.
Die
Fertigmontage des Festlagers erfolgt dabei beispielsweise in der
Form, dass die zuvor noch nicht fest angezogene, bzw. zur Entfernung
des distanzhaltenden Hilfselements gelockerte Verschraubung des
Festlagers in dessen Aufnahme an der Gelenkgabeleinrichtung bzw.
an der Achsschenkeleinrichtung nunmehr festgezogen wird. Durch dieses Festziehen
der Verschraubung des Festlagers erfolgt jedoch gleichzeitig eine
Relativbewegung zwischen Gelenkgabeleinrichtung und Achsschenkeleinrichtung
um den Betrag der wirksamen Dicke des zuvor entfernten, distanzhaltenden
Hilfselements genau solange, bis Festlager, Gelenkgabeleinrichtung
und Achsschenkeleinrichtung ihre durch das dann endgültig montierte
Festlager exakt definierte axiale Relativpositionen einnehmen.
In
dieser – nach
der Entnahme des distanzhaltenden Hilfselements – erreichten endgültigen axialen
Relativposition von Gelenkgabeleinrichtung und Achsschenkeleinrichtung
nimmt jedoch auch das Innenringelement des Loslagers automatisch
und stets exakt seine vorgesehene Mittellage bzw. Arbeitsposition
im Außenring
ein, da die wirksame Dicke des nunmehr entfernten distanzhaltenden
Hilfselements so gewählt
ist, dass sie genau mit dem lageraxialen Abstand der beiden Endanschläge für Lageraußenring
und Lagerinnenring im Lagersitz der Achsschenkeleinrichtung übereinstimmt.
Das
erfindungsgemäße Montageverfahren erlaubt
mit anderen Worten zunächst
einmal, den schwenkbaren Achsschenkel in der Gelenkgabel des feststehenden
Radträgers
auch dann in Form einer Festlager-/Loslager-Kombination zu montieren, wenn
die Gelenkgabel im Wesentlichen einstückig und insbesondere nicht
teilbar ausgeführt
ist. Dabei wird gleichzeitig durch das erfindungsgemäße Montageverfahren
reproduzierbar und exakt sichergestellt, dass Innenringelement und
Außenringelement des
Loslagers nach der Montage stets die für einen dauerhaften und sicheren
Betrieb der Gelenkanordnung erforderliche genaue Mittellage einnehmen.
Dank
der mit der Erfindung im Wesentlichen einstückig und ungeteilt ausführbaren
Gelenkgabel des feststehenden Radträgers werden dabei zunächst einmal
die ungefederten Massen in nicht unerheblichem Maße reduziert,
was der Fahrsicherheit und dem Fahrkomfort vorteilhaft entgegenkommt. Ferner
wird gegenüber
der bisher notwendigen zweiteiligen Ausführung der Gelenkgabel der erforderliche,
gerade im Bereich der Radaufhängungen äußerst knappe
Bauraum reduziert, und es wird die prozesssichere Montage der Bestandteile
der Gelenkanordnung erleichtert und beschleunigt.
Diese
vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Montageverfahrens führen somit nicht
nur zu den gemäß der Aufgabenstellung
der Erfindung angestrebten Verbesserungen am Produkt selbst, sondern
dienen auch der Reduzierung der Ausschussrate bei Fertigung und
Montage gattungsgemäßer Gelenkanordnungen,
und führen
nicht zuletzt zu einer maßgeblichen
Reduktion der Produktionskosten wie auch zu einer Verbesserung der
Montage-Automationsfähigkeit
der gattungsgemäßen Gelenkanordnungen.
Die
Erfindung wird dabei zunächst
einmal unabhängig
davon verwirklicht, wie die Herstellung der Verbindung zwischen
dem loslagerseitigen Gabelende und dem Innenringelement im Verfahrensschritt
e) erfolgt. Hier sind prinzipiell im Wesentlichen alle Verbindungsmethoden
denkbar und einsetzbar, die eine sichere und feste Verbindung zwischen
Innenringelement und Gabelende unter Beibehaltung der Relativposition
von Innenringelement und Achsschenkel bzw. der Relativposition von
Innenringelement und Außenringelement
erlauben.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung erfolgt jedoch die Verbindung zwischen loslagerseitigem
Gabelende und Innenringelement des Loslagers im Verfahrensschritt
e) mittels Einführung
einer Bolzeneinrichtung durch eine Ausnehmung im loslagerseitigen
Gabelende in das Innenringelement.
Dabei
wird das dem Innenringelement zugeordnete Ende der Bolzeneinrichtung
fest mit dem Innenringelement, und das dem Gabelende zugeordnete
Ende der Bolzeneinrichtung fest mit dem Gabelende verbunden. Mit
anderen Worten wird auf diese Weise eine feste Verbindung zwischen
dem loslagerseitigen Gabelende und dem Innenringelement des Loslagers
hergestellt, wobei gleichzeitig die zuvor anhand des distanzhaltenden
Hilfselements hergestellte Relativposition zwischen Innenringelement und
Gabelende in lageraxialer Richtung beibehalten wird.
Gemäß bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindung erfolgt dabei die Herstellung der Verbindung zwischen
Bolzeneinrichtung und Innenringelement, und/oder die Herstellung
der Verbindung zwischen Bolzeneinrichtung und Gabelende in Form
einer Presspassung, in Form einer Verschraubung, oder aber mittels
Stoffschluss wie beispielsweise durch Löten, Schweißen oder Kleben. Dabei ist
die Verbindung zwischen Bolzeneinrichtung und Innenringelement sowie
zwischen Bolzeneinrichtung und Gabelende jeweils mittels Presspassung
besonders einfach, schnell und kostengünstig herstellbar wie auch
besonders vorteilhaft insofern, als das Einpressen der Bolzeneinrichtung
in das Innenringelement in diesem Fall gegen den Anschlag des Innenringelements
im Lagersitz der Achsschenkeleinrichtung erfolgen kann, ohne dass
dabei die Gefahr besteht, dass sich die Position des Innenringelements
relativ zur Achsschenkeleinrichtung beim Einpressen verändert.
Die
Erfindung wird dabei auch unabhängig davon
verwirklicht, wie Festlager und/oder Loslager konstruktiv ausgeführt und
an Achsschenkel bzw. statischem Radträger angebunden sind, solange
die Aufnahme der axialen Lasten durch das Festlager und der erforderliche
Ausgleich von Längendifferenzen
und Desachsierungen durch das Loslager gewährleistet sind.
Gemäß bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindung ist jedoch das Festlager ein Kugelgelenk und das Loslager
ein Gleitlager mit zusätzlichem
axialem Freiheitsgrad, bzw. ein Toroidalrollenlager. Die Ausführungsform
mit Kugelgelenk als Festlager ist bewährt, robust und kostengünstig. Das
Kugelgelenk erlaubt die notwendigen Schwenkbewegungen des Achsschenkels
relativ zur Gelenkgabeleinrichtung bzw. zum statischen Radträger, kann
hohe axiale Lasten aufnehmen, und erlaubt zudem schadlos Winkelabweichungen,
die beispielsweise durch elastische Verbiegungen des Achsschenkels
und/oder der Gelenkgabel entstehen. Da das Kugelgelenk als Festlager
keinen Axialversatz aufnehmen muss, kann es platzsparend und robust
sowie spielarm und mit hoher Tragfähigkeit ausgelegt werden.
Als
Loslager kommt beispielsweise ein für sich genommen bekanntes Gleitlager
mit zusätzlichem
axialem Freiheitsgrad, bzw. insbesondere ein Toroidalrollenlager
in Frage, wobei das Loslager jeweils in der beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise
im Lagersitz der Achsschenkeleinrichtung angeordnet und zunächst außermittig
ausgerichtet sowie anschließend
unter definierter Einstellung seiner Mittellage in der Gelenkanordnung
montiert wird.
Toroidalrollenlager
haben die im Gebiet der Wälzlager
herausragende Eigenschaft, sowohl axialen Versatz wie auch Winkelfehlstellungen
durch entsprechende selbsttätige
Relativausrichtung von Innenring, Außenring und Wälzkörpern aufnehmen
zu können.
Dabei treten weder die bei üblichen
Loslagerungen bekannten Reibungskräfte noch Stick-Slip-Effekte
im Falle von Axialverschiebungen auf, die zu unerwünschten
Vibrationen, bzw. zu Belastungen der Wälzoberflächen führen können. Auch sind die genannten
Ausgleichsbewegungen der Lagerbauteile des Toroidalrollenlagers
nicht mit ungleichmäßiger Flächenpressung
oder mit dem Auftreten von schädlicher
Kantenpressung im Bereich der Wälzkörper verbunden.
Dabei
besitzt das Toroidalrollenlager aufgrund der stets gleichmäßigen Linienberührung zwischen
den toroidal-konkav ausgebildeten Lagerringen und den balligen Wälzkörpern auch
eine besonders hohe Tragfähigkeit.
Zudem ist das Toroidalrollenlager aufgrund seiner besonderen Geometrie,
unabhängig
von Winkelfehlstellungen und unabhängig vom aufgenommenen Axialversatz
stets nahezu verspannungs- und spielfrei, was vorliegend wiederum der
Laufruhe des Rades und der Feinfühligkeit
und Rückwirkungsfreiheit
der Lenkung zugute kommt.
Ein
entscheidender Vorteil des Einsatzes eines Toroidalrollenlagers
als Loslager in einem Radführungsgelenk
liegt somit darin, dass sämtliche
Winkelfehlstellungen und Axialversätze, die im Bereich des Radführungsgelenks,
beispielsweise aufgrund von Toleranzen sowie aufgrund von kräftebedingten Verformungen
im Betrieb des Fahrzeugs auftreten, im Bereich einer einzigen Lagerflächenanordnung aufgenommen
werden können.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird auch unabhängig
davon verwirklicht, auf welche Weise der Montagespalt zur Erzeugung
der zusätzlichen
Distanz zwischen festlagerseitigem Gabelende und Achsschenkeleinrichtung
konstruktiv ausgeführt
ist, solange sich das distanzhaltende Hilfselement auf einfache
Weise in dem Montagespalt anordnen lässt.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
weist die Gelenkanordnung jedoch im Bereich der Verbindung zwischen
Festlager und festlagerseitigem Gabelende, bzw. zwischen Festlager
und Achsschenkeleinrichtung eine lageraxial verschiebliche Montagebuchse
auf, wobei der hierdurch veränderliche
Montagespalt zwischen Montagebuchse und festlagerseitigem Gabelende,
bzw. zwischen Montagebuchse und Achsschenkeleinrichtung angeordnet
ist. Auf diese Weise lässt
sich – mittels
Anordnung des distanzhaltenden Hilfselements in dem durch Verschiebung
der Montagebuchse gebildeten Montagespalt – die zusätzliche Distanz zwischen Gabelende
und Achsschenkeleinrichtung im Verfahrensschritt d) auf einfache
Weise sowie mit besonders guter Reproduzierbarkeit erzeugen bzw.
einstellen.
Die
Erfindung betrifft ferner eine Gelenkanordnung zur Radführung, insbesondere
für eine
beispielsweise angetriebene Achse eines Kraftfahrzeugs. Die Gelenkanordnung
umfasst in an sich bekannter Weise eine an einer Fahrzeugachse bzw.
an einem Radträger
anordenbare Gelenkgabeleinrichtung – auch als statischer Radträger bezeichnet – sowie
eine die Radlagerung tragende Achsschenkeleinrichtung. Dabei sind
Gelenkgabeleinrichtung und Achsschenkeleinrichtung mittels zweier
axial fluchtender Lagerstellen schwenkbar miteinander verbunden.
Eine der Lagerstellen ist dabei als Festlager und die andere Lagerstelle
als Loslager mit axialem sowie mit zusätzlichem Schwenkwinkel-Freiheitsgrad ausgebildet.
Erfindungsgemäß zeichnet
sich die Gelenkanordnung jedoch dadurch aus, dass Gelenkgabeleinrichtung
und Achsschenkeleinrichtung jeweils im Wesentlichen ungeteilt bzw.
einstückig
ausgebildet sind, wobei das Außenringelement
des Loslagers in einem vertieften Lagersitz der Achsschenkeleinrichtung
angeordnet ist, während
das Innenringelement des Loslagers mit dem loslagerseitigen Gabelende der
Gelenkgabeleinrichtung verbunden ist. Dabei ist im Bereich des Festlagers – zwischen
festlagerseitigem Gabelende und Festlager bzw. zwischen Festlager und
Achsschenkeleinrichtung – eine
Montageausnehmung bzw. ein Montagespalt mit veränderlicher Breite für die vorübergehende
Aufnahme eines distanzhaltenden Hilfselements zur Erzeugung einer festgelegten,
zusätzlichen
Distanz zwischen festlagerseitigem Gabelende und Achsschenkeleinrichtung
angeordnet.
Dank
der mit der Erfindung im Wesentlichen ungeteilt und einstückig ausführbaren
Gelenkgabel des feststehenden Radträgers lassen sich dabei zunächst einmal
die Anzahl der notwendigen Bauteile sowie die ungefederten Massen
reduzieren, was Fahrsicherheit und Fahrkomfort verbessert. Ferner kann – gegenüber der
nach dem Stand der Technik bisher erforderlichen zweiteiligen Ausführung der Gelenkgabel – der von
der Gelenkanordnung beanspruchte, gerade im Bereich der Radaufhängungen äußerst knappe
Bauraum verringert werden, und die Montage der Einzelteile der Gelenkanordnung
lässt sich
vereinfachen und beschleunigen. Insgesamt lässt sich damit dank der Erfindung – bei gleichzeitiger
Verbesserung der Produktqualität – eine nicht
unerhebliche Reduktion der Produktionskosten erreichen.
Die
Erfindung lässt
sich dabei unabhängig davon
verwirklichen, wie Festlager und/oder Loslager konstruktiv tatsächlich ausgeführt und
am Achsschenkel bzw. am statischen Radträger angeordnet sind, solange
die axialen Lasten durch das Festlager aufgenommen werden können, und
solange der erforderliche Ausgleich von Desachsierungen und Längendifferenzen
im Loslager gewährleistet
ist.
Die
Verbindung zwischen dem Innenringelement des Loslagers und dem loslagerseitigen
Gabelende erfolgt jedoch bevorzugt mittels einer am loslagerseitigen
Gabelende der Gelenkgabeleinrichtung angeordneten Bolzeneinrichtung, beispielsweise
mittels Presspassung zwischen Bolzeneinrichtung und Innenringelement
und/oder zwischen Bolzeneinrichtung und Gabelende. Die Verbindung
zwischen Innenringelement und Gabelende sowie zwischen Bolzeneinrichtung
und Gabelende mittels Bolzeneinrichtung und Presspassung ist besonders
einfach und kostengünstig
herstellbar, und zudem besonders vorteilhaft in Bezug auf die Sicherstellung
der Position des Innenringelements relativ zur Achsschenkeleinrichtung
beim Einpressen der Bolzeneinrichtung.
Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung ist das Festlager als Kugelgelenk und das Loslager
als Gleitlager mit zusätzlichem axialem
Freiheitsgrad, bzw. als Toroidalrollenlager ausgebildet. Die Ausführungsform
mit Kugelgelenk als Festlager ist robust und kostengünstig, wobei
das Kugelgelenk die notwendigen Schwenkbewegungen des Achsschenkels
relativ zur Gelenkgabeleinrichtung bzw. zum statischen Radträger erlaubt,
hohe axiale Lasten aufnehmen kann, und zudem Winkelabweichungen
problemlos aufnehmen kann, die durch elastische Verbiegungen des
Achsschenkels und/oder der Gelenkgabel entstehen.
Als
Loslager kommt ein Gleitlager mit zusätzlichem axialem Freiheitsgrad,
bzw. ein Toroidalrollenlager mit den bereits beschriebenen Vorteilen
in Frage. Dabei lässt
sich das Loslager insbesondere jeweils durch Anwendung des erfindungsgemäßen Montageverfahrens
unter definierter, in der Produktion problemlos reproduzierbarer
Einstellung seiner Mittellage zwischen statischem Radträger und schwenkbarem
Achsschenkel montieren.
Gemäß einer
weiteren, bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Gelenkanordnung eine zwischen Festlager
und festlagerseitigem Gabelende, bzw. zwischen Festlager und Achsschenkeleinrichtung
angeordnete, lageraxial verschiebliche Montagebuchse auf. Dabei
ist die Montageausnehmung bzw. der Montagespalt zur temporären Aufnahme
des distanzhaltenden Hilfselements zwischen Montagebuchse und festlagerseitigem
Gabelende, bzw. zwischen Montagebuchse und Achsschenkeleinrichtung
angeordnet.
Dank
des durch lageraxiale Verschiebung der Montagebuchse ausbildbaren
bzw. breitenveränderlichen
Montagespalts lässt
sich die zur Einstellung der Mittellage des Innenringelements des
Loslagers notwendige zusätzliche
Distanz zwischen Gabelende und Achsschenkeleinrichtung auf einfache Weise
sowie besonders gut reproduzierbar erzeugen.