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Die
Erfindung betrifft einen Hybridlenker für ein Fahrzeug,
mit einem Metallkörper, von dem ein länglicher
Abschnitt und wenigstens ein Endabschnitt mit einem Durchzug gebildet
ist, einem Elastomerlager, welches ein Elastomerlagerinnenteil und
einen das Elastomerlagerinnenteil umgebenden Elastomerkörper
aufweist, der in dem Durchzug sitzt, einem mit dem Metallkörper
fest verbundenen Kunststoffkörper, der zusammen mit dem
Metallkörper einen Grundkörper bildet und den
Durchzug umgibt, und einem Gelenk, welches im Abstand zu dem Elastomerlager
angeordnet und mit dem Grundkörper verbunden ist.
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Die
EP 0 851 131 A2 offenbart
eine Koppelstange mit einem Kern aus Metallblech, der von Kunststoff
umspritzt ist. Die Koppelstange weist zwei Lageraugen auf, die durch
Löcher in dem Metallblech und durch Löcher in
dem Kunststoff gebildet sind. In den Lageraugen sitzt jeweils ein
Elastomerlager.
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Aus
der
DE 101 54 210
A1 ist eine Lageraufnahme einer Kraftverbindungsstrebe
bekannt, die einen länglichen Grundkörper und
eine diesen Grundkörper durchdringende Hülse aufweist.
Die Hülse weist zumindest auf einer Seite einen Flansch
auf und ist durch Umspritzen zumindest an einem ihrer Enden mit
Kunststoff mit dem Grundkörper verbunden, der zumindest
im Bereich der Lageraufnahme eine Metalleinlage aufweist, welche
ebenfalls von der Hülse durchdrungen wird. Die Lageraufnahme
ist zur Aufnahme eines Molekularlagers ausgebildet. Ferner kann
die Hülse innen eine radiale Einschnürung aufweisen.
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Die
DE 101 53 799 A1 beschreibt
eine Kraftverbindungsstrebe mit einem länglichen Grundkörper und
mindestens zwei endständigen Lageraufnahmen zur Ein- und
Ausleitung von Kräften, wobei der Grundkörper
einen Verbund mindestens einer flachen Metalleinlage und einer die
Restkontur bildenden Kunststoffstruktur aufweist, welche durch zumindest
teilweises Umspritzen der Metalleinlage gebildet ist. Mindestens
eine Lageraufnahme kann eine Metallhülse aufweisen und
ein Molekularlager aufnehmen. Ferner kann mindestens eine Lageraufnahme eine
innere Einschnürung aufweisen.
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Einfachste
Zweipunkt-Lenker werden z. B. in Mehrlenkerachsen eingesetzt und
bestehen in der Regel aus zwei Gummilagern, die in Bohrungen an den
Lenkerenden eingepresst sind. Die Gummilager haben ein Innen- und
ein Außengehäuse aus Metall, wobei zwischen den
Gehäusen ein Gummi einvulkanisiert ist. Nach dem Einvulkanisieren
ist eine Kalibrierung erforderlich, um die beim Vulkanisieren entstehende
innere Zugspannung abzubauen. Der Außenring bzw. das Außengehäuse
und das Kalibrieren kosten Geld und erhöhen das Gewicht.
Der Lenker selbst ist meist aus einem einteiligen Blech gestanzt und
gezogen, wobei die Blechdicken mit ca. 3 mm relativ groß und
somit gewichtsintensiv sind. Ferner existieren Hybridlenker aus
dünnem aber hochfestem Blech, das mit glasfaserverstärktem
Kunststoff umspritzt ist, um die geforderte Steifigkeit zu erlangen.
Hierdurch kann eine Reduzierung des Gewichts um bis zu 50% erzielt
werden. Allerdings sind diese Lenker kostenintensiver als die oben
genannten Lenker aus einteiligem Blech.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
die Kosten für einen Hybridlenker zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Hybridlenker
nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind
in den Unteransprüchen gegeben.
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Der
erfindungsgemäße Hybridlenker für ein Fahrzeug,
insbesondere Kraftfahrzeug, weist einen Metallkörper, von
dem ein länglicher Abschnitt und wenigstens ein Endabschnitt
mit einem Durchzug gebildet ist, ein Elastomerlager, welches ein
Elastomerlagerinnenteil und einen das Elastomerlagerinnenteil umgebenden
Elastomerkörper umfasst, der in dem Durchzug sitzt, einen
mit dem Metallkörper fest verbundenen Kunststoffkörper,
der zusammen mit dem Metallkörper einen Grundkörper
bildet und den Durchzug umgibt, und ein Gelenk auf, welches im Abstand
zu dem Elastomerlager angeordnet und mit dem Grundkörper
verbunden ist, wobei zwischen der Außenmantelfläche
des Elastomerkörpers und der Innenmantelfläche
des Durchzugs kein den Elastomerkörper umringender Metallkörper
angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß bildet
somit der Durchzug des Metallkörpers den Außenring
bzw. das Außengehäuse des Elastomerlagers. Ein
separater metallischer Außenring für das Elastomerlager
kann entfallen, wodurch die Herstellungskosten für den
erfindungsgemäßen Hybridlenker reduziert sind.
Bevorzugt bildet das Elastomerlagerinnenteil zusammen mit dem ihn
umgebenden Elastomerkörper bereits vor dem Einsetzen in
den Durchzug eine bauliche Einheit, deren Außenmantelfläche
insbesondere von der Außenmantelfläche des Elastomerkörpers
gebildet ist. Diese bauliche Einheit wird dann in den Durchzug eingesetzt
oder eingepresst, bevor der den Durchzug umringende Kunststoffkörper
an den Metallkörper angebracht oder angeformt wird. Zum
Ausbilden des Kunststoffkörpers wird insbesondere Kunststoff
an den Metallkörper angespritzt oder der Metallkörper
mit Kunststoff umspritzt. Die Kunststoffumspritzung bietet die Möglichkeit,
beliebige Formen der Einlegeteile zu verwenden und zusätzliche Geometrien
mit abzubilden (z. B. Befestigung von Kabeln, Sensoren, Schutzblechen
etc.). Der Durchzug weist bevorzugt ein durchgehendes Loch auf,
in dem der Elastomerkörper sitzt, der insbesondere von dem
Durchzug umringt oder umgeben ist. Ferner ist der Durchzug bevorzugt
ein hohlzylindrischer Körper.
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Ein
Kalibrieren des Elastomerlagers, insbesondere vor dem Umspritzen,
kann entfallen, sodass die dafür anfallenden Herstellungskosten
eingespart werden können. Unter Kalibrieren ist hierbei
zu verstehen, dass der Durchmesser des Durchzugs reduziert und/oder
der Durchmesser des Elastomerlagerinnenteils vergrößert
wird, sodass der Elastomerkörper zwischen dem Durchzug
und dem Elastomerlagerinnenteil radial unter Spannung steht bzw.
gespannt wird.
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Der
Begriff „Hybridlenker" bringt zum Ausdruck, dass der Grundkörper
des Lenkers aus einem Verbund von Metall und Kunststoff besteht.
Insbesondere handelt es sich bei dem Lenker um einen 2-Punkt-Lenker.
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Der
Elastomerkörper kann auf unterschiedliche Weisen an dem
Durchzug befestigt sein. Bevorzugt ist der Elastomerkörper
aber nicht stoffschlüssig mit dem Durchzug verbunden, insbesondere
nicht an diesen anvulkanisiert. Allerdings kann der Elastomerkörper
z. B. kraftschlüssig und/oder formschlüssig in dem
Durchzug sitzen. Um ein Austreten des Elastomerkörpers
aus dem Durchzug zu verhindern, ist der Elastomerkörper
z. B. axial an dem Grundkörper gesichert. Bevorzugt greift
hierfür der Kunststoffkörper in eine am Außenumfang
des Elastomerkörpers vorgesehene Sicherungsausnehmung ein,
der dadurch axial an dem Grundkörper gesichert ist. Der
Begriff „axial" bezieht sich insbesondere auf die Richtung der
Längsachse bzw. Symmetrieachse des Elastomerlagers. Die
Sicherungsausnehmung ist bevorzugt ringförmig, z. B. als
Ringnut, ausgebildet. Alternativ kann die Sicherungsausnehmung aber
auch mehrere im Abstand zueinander angeordnete Ausnehmungen aufweisen,
in die der Kunststoffkörper eingreift, sodass eine Verdrehsicherung
für den Elastomerkörper realisiert ist. Die Sicherungsausnehmung
schließt sich in axialer Richtung bevorzugt an ein Ende
des Durchzugs an. Insbesondere ist die Sicherungsausnehmung konkav
ausgebildet.
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Der
Elastomerkörper weist bevorzugt eine radiale Sicherungsausformung
bzw. einen radialen Buckel auf, wobei der Durchzug insbesondere
axial an der Sicherungsausformung anstößt oder
abgestützt ist, sodass diese den Elastomerkörper
axial an dem Durchzug sichert. Bevorzugt ist der Durchzug axial
zwischen der Sicherungsausnehmung und der Sicherungsausformung angeordnet,
sodass der Elastomerkörper in beide Richtungen axial an
dem Durchzug festgelegt bzw. gesichert ist. Die Sicherungsausformung
ist insbesondere konvex ausgebildet.
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Das
Gelenk ist durch den Grundkörper mit dem Elastomerlager
insbesondere fest verbunden. Dabei kann das Gelenk z. B. ein Kugelgelenk
sein. Bevorzugt ist das Gelenk aber ein Elastomerlager, wobei die
beiden Elastomerlager insbesondere gleichartig aufgebaut sind. Bevorzugt
weist der Metallkörper einen zweiten Endabschnitt auf,
in dem das Gelenk oder ein Teil desselben sitzt. Der längliche Abschnitt
ist insbesondere zwischen den beiden Endabschnitten angeordnet und
verbindet diese miteinander. Bevorzugt ist der zweite Endabschnitt
von dem Metallkörper gebildet.
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Der
Metallkörper besteht z. B. aus Stahl, Aluminium, Magnesium
oder Titan und ist insbesondere als Blech ausgebildet. Bevorzugt
ist der Metallkörper einstückig, insbesondere
ein einstückiges Blech. Der zweite Endabschnitt kann mittels
einer Schraubverbindung mit dem länglichen Abschnitt verbunden oder
mit diesem einstückig ausgebildet sein. Das Elastomerlagerinnenteil
besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium.
Ferner kann der Elastomerkörper stoffschlüssig
mit dem Elastomerlagerinnenteil verbunden, insbesondere an dieses
anvulkanisiert sein. Der Kunststoffkörper besteht bevorzugt
aus Polyamid (PA) oder aus Polyoxymethylen (POM). Ferner kann der
Kunststoff mit Fasern, insbesondere mit Glasfasern verstärkt
sein.
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Der
Elastomerkörper kann verdrehsicher in dem Durchzug angeordnet
sein, insbesondere mittels eines Formschlusses. Ferner ist es möglich,
eine dünne Kunststoffschicht zwischen dem Elastomerkörper
und dem Durchzug vorzusehen.
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Der
erfindungsgemäße Hybridlenker wird insbesondere
als Radführungslenker verwendet, wobei ein Fahrzeugrad
mittels des Hybridlenkers an einen Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs
angelenkt ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Hybridlenkers gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine
Schnittansicht durch eines der Elastomerlager nach 1 vor
dem Anformen des Kunststoffkörpers und
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3 eine
Schnittansicht durch eines der Elastomerlager nach 1.
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Aus 1 ist
eine perspektivische Ansicht eines als Hybridlenker ausgebildeten
Radführungslenkers 1 ersichtlich, der einen langgestreckten
und im Wesentlichen geraden Grundkörper 2 aufweist,
an dessen einander gegenüberliegenden Enden jeweils ein
Elastomerlager 3 bzw. 4 angeordnet ist. Der Grundkörper 2 weist
einen einstückigen Metallkörper 5 aus
Stahlblech auf, an dem ein glasfaserverstärkter Kunststoff
angespritzt ist, der im ausgehärteten Zustand einen fest
mit dem Metallkörper 5 verbundenen Kunststoffkörper 6 bildet.
Der Metallkörper 5 und der Kunststoffkörper 6 bilden
dabei zusammen den Grundkörper 2.
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Das
Elastomerlager 3 weist ein als Metallhülse ausgebildetes
Elastomerlagerinnenteil 7 auf, welches von einem an dieses
anvulkanisierten Elastomerkörper 8 umringt ist.
Ferner weist der Metallkörper 5 einen ringförmigen
Endabschnitt 9 mit einem durchgehenden Loch 10 (siehe 2)
und einen dieses umringenden Durchzug 11 (siehe 2)
auf, in dem bzw. in dessen Loch 10 der Elastomerkörper 8 sitzt.
Das Elastomerlager 4 umfasst ein als metallische Hülse
ausgebildetes Elastomerlagerinnenteil 12 sowie einen dieses
umgebenden Elastomerkörper 13, der an das Elastomerlagerinnenteil 12 anvulkanisiert
ist. Ferner weist der Metallkörper 5 einen ringförmigen
Endabschnitt 14 mit einem durchgehenden Loch und einem
dieses umringenden Durchzug auf, in dem der Elastomerkörper 13 sitzt.
Dabei sind die beiden Elastomerlager 3 und 4 insbesondere
gleichartig ausgebildet. Zwischen den beiden Endabschnitten 9 und 14 erstreckt
sich ein länglicher Abschnitt 19, der die beiden
Endabschnitte 9 und 14 miteinander verbindet und
von dem Metallkörper 5 gebildet ist.
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Aus 2 ist
eine Schnittansicht durch das Elastomerlager 3 vor der
Anformung des Kunststoffkörpers 6 ersichtlich.
Der Elastomerkörper 8 weist eine ringförmige,
radiale Ausformung (Buckel) 15 auf, an welcher der Metallkörper 5 axial
anliegt. Der Ausdruck „axial” repräsentiert
hierbei die Richtung der Längsachse 16 des Elastomerlagers 3.
Insbesondere liegt der Metallkörper 5 im Übergangsbereich
zwischen dem Durchzug 11 und dem ringförmigen
Endabschnitt 9 axial an dem Buckel 15 an. An dem
diesem Übergangsbereich abgewandten Ende des Durchzugs 11 schließt
sich eine ringförmige Nut 17 an, die in dem Elastomerkörper 8 vorgesehen
ist. Der Elastomerkörper 8 ist insbesondere in
den Durchzug 11 eingepresst und steht somit unter radialer
Spannung, wobei der Ausdruck „radial" insbesondere eine
Richtung senkrecht zur Längsachse 16 repräsentiert.
Ferner ist das Elastomerlagerinnenteil 7 als Hohlzylinder
mit einer durchgehenden Öffnung 18 ausgebildet.
Zur Fertigstellung des Lenkers 1 wird an den Metallkörper 5 Kunststoff
angeformt, der im ausgehärteten Zustand den Kunststoffkörper 6 bildet (siehe 3).
Insbesondere wird der Kunststoff durch Kunststoff-Spritzgießen
an den Metallkörper 5 angeformt bzw. angespritzt.
Während des Anspritzens des Kunststoffs an den Metallkörper 5 wird gleichzeitig
der Durchzug 11 mit dem Kunststoff umspritzt, der dabei
auch in die Nut 17 einfließt bzw. eintritt.
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Aus 3 ist
eine Schnittansicht des Elastomerlagers 3 aus 1 ersichtlich,
wobei der den Durchzug 11 umringende Kunststoffkörper 6 in
die ringförmige Nut 17 eingreift. Hierdurch und
durch den Buckel 15 ist der Elastomerkörper 8 in
beide Richtungen axial an dem Durchzug 11 gesichert.
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- 1
- Lenker
- 2
- Grundkörper
- 3
- Elastomerlager
- 4
- Elastomerlager
- 5
- Metallkörper
- 6
- Kunststoffkörper
- 7
- Elastomerlagerinnenteil
- 8
- Elastomerkörper
- 9
- Endabschnitt
des Metallkörpers
- 10
- Loch
- 11
- Durchzug
- 12
- Elastomerlagerinnenteil
- 13
- Elastomerkörper
- 14
- Endabschnitt
des Metallkörpers
- 15
- Buckel
- 16
- Längsachse
- 17
- Ringnut
- 18
- Öffnung
- 19
- länglicher
Abschnitt des Metallkörpers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0851131
A2 [0002]
- - DE 10154210 A1 [0003]
- - DE 10153799 A1 [0004]