DE102007049836A1

DE102007049836A1 - Flexibles Radlager zur Verbesserung des Eigenlenkverhaltens von Verbundlenkerachsen

Info

Publication number: DE102007049836A1
Application number: DE102007049836A
Authority: DE
Inventors: Gerd Bitz; Jürgen Siebeneick
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radlager zur drehbaren Lagerung eines Rads an einem Kraftfahrzeug, das ein Wälzlager mit wenigstens einem Innenteil und einem Außenteil sowie zwischen diesen angeordneten Wälzkörpern umfasst, wobei am Außenteil ein Lagerbefestigungsabschnitt zur Befestigung des Radlagers am Fahrzeug angeformt ist. Es zeichnet sich dadurch aus, dass das Außenteil über einen Verbindungsabschnitt mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden ist, wobei der Verbindungsabschnitt so ausgebildet ist, dass das Außenteil in Bezug auf den Lagerbefestigungsabschnitt um eine Schwenkachse verschwenkbar ist. Die Schwenkachse ist hierbei so gerichtet, dass sie, in Vorwärtslaufrichtung des Rads betrachtet, eine Aufstandsebene des Rads hinter einer Radaufstandslinie durchstößt. Zur Verschwenkung des Außenteils kann ein Aktuator vorgesehen sein.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fahrwerkstechnik und betrifft nach ihrer Gattung ein Radlager, insbesondere einer Verbundlenkerhinterachse.
Stand der Technik
Aufgrund vorteilhafter Fahreigenschaften sind moderne Kraftfahrzeuge häufig mit Verbundlenkerhinterachsen ausgestattet. Verbundlenkerhinterachsen als solche sind den Fachleuten auf dem Gebiet der Fahrwerkstechnik hinlänglich bekannt. So werden Verbundlenkerhinterachsen beispielsweise in den Modellen "Opel Corsa" und "Opel Astra" der Anmelderin serienmäßig eingesetzt. In der Patentliteratur sind Verbundlenkerhinterachsen beispielsweise in dem europäischen Patent EP 0 681 932 B2 und der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 032 808 A1 der Anmelderin beschrieben.
Verbundlenkerhinterachsen umfassen in der Regel zwei starre Längslenker, die durch eine biegesteife jedoch torsionsweiche Querstrebe ("Verbundlenker") miteinander verbunden sind. Die Querstrebe wirkt als Stabilisator, wodurch bei einer Kurvenfahrt, wenn das kurveninnere Rad ausfedert und das kurvenäußere Rad einfedert, das Kurvenverhalten des Fahrzeugs erheblich verbessert werden kann. Gewöhnlich sind die Längslenker an ihren vorderen Enden an der Fahrzeugkarosserie bzw. einem Fahrschemel angelenkt und an den hinteren Enden jeweils mit einem Radlager zur drehbeweglichen Lagerung eines Fahrzeugrads versehen.
Nun muss eine Verbundlenkerhinterachse, neben dem Fahrzeuggewicht, auch alle Kräfte aufnehmen, die während einer Beschleunigung, Verzögerung oder Kurvenfahrt an den Rädern angreifen. So treten insbesondere bei einer Kurvenfahrt an den Radaufstandslinien der Räder Seitenkräfte auf, durch welche die Längslenker um deren vordere Lagerstellen an der Fahrzeugkarosserie verschwenkt werden. Verbundlenkerhinterachsen neigen aus diesem Grund konstruktionsbedingt zu einer Übersteuerungsbewegung bei Kurvenfahrt ("Seitenkraftübersteuern"), welche in unerwünschter Weise zur Folge haben kann, dass das Fahrzeugheck leichter ausbricht.
Eine Lösung des Problems des Seitenkraftübersteuerns bei Verbundlenkerhinterachsen ist in der oben genannten deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 032 808 A1 der Anmelderin beschrieben. Dort wird die Verbundlenkerhinterachse nicht am Fahrzeugunterbau, sondern an einem zusätzlichen Fahrschemel montiert, der sich seinerseits mittels eines Fahrschemellagers am Unterbau des Kraftfahrzeugs abstützt. Über den durch das Fahrschemellager definierten zusätzlichen Bewegungspol lässt sich das Seitenkraftverhalten der Verbundlenkerhinterachse gezielt beeinflussen. Obgleich durch diese Maßnahme eine befriedigende Lösung des Problems erreicht werden kann, ist ein zusätzlicher Fahrschemel zur Lagerung der Verbundlenkerhinterachse vorzusehen, was nicht immer erwünscht ist.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein technisch einfach zu realisierendes Radlager eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, durch welches dem bei Kurvenfahrt auftretenden Seitenkraftübersteuern entgegengewirkt werden kann.
Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch Radlager mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Radlager, insbesondere einer Verbundlenkerhinterachse, zur drehbeweglichen Lagerung eines Fahrzeugsrads an einem Kraftfahrzeug gezeigt. Das Radlager umfasst in herkömmlicher Weise ein Wälzlager mit wenigstens einem (Wälzlager-)Innenteil und einem (Wälzlager-)Außenteil. Zwischen Innen- und Außenteil sind Wälzkörper beispielsweise in zwei Wälzkörperreihen angeordnet, so dass Innen- und Außenteil gegeneinander verdreht werden können. Das Fahrzeugrad bzw. die Radfelge ist an einem Radbefestigungsabschnitt einer mit dem Wälzlager verbundenen oder in das Wälzlager integrierten Radnabe befestigt. Die Radnabe formt zu diesem Zweck das genannte Innenteil des Wälzlagers oder ist mit diesem drehfest verbunden. Am Außenteil des Radlagers, das beispielsweise auch als Lagergehäuse dienen kann, ist ein Lagerbefestigungsabschnitt zur Befestigung des Wälzlagers am Fahrzeug angeformt.
Das erfindungsgemäße Radlager zeichnet sich nun in wesentlicher Weise dadurch aus, dass das Außenteil über wenigstens einen Verbindungsabschnitt mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden ist, wobei der Verbindungsabschnitt so ausgebildet ist, dass er eine Verschwenkung des Außenteils bzw. des Wälzlagers in Bezug auf den Lagerbefestigungsabschnitt um eine Schwenkachse ermöglicht. Hierbei ist die Schwenkachse so gerichtet, dass sie, in Vorwärtslaufrichtung des Rads bzw. in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet, eine Aufstandsebene des Rads hinter einer Radaufstandslinie durchstößt. In Sturzrichtung des auf dem Radlager befestigten Rads ist der Verbindungsabschnitt steif.
Durch die elastisch schwenkbare Anbindung des Außenteils bzw. Wälzlagers am Lagerbefestigungsabschnitt und durch die Vorgabe einer Schwenkachse, die so gerichtet ist, dass sie eine Aufstandsebene des Rads hinter einer Radaufstandslinie des Rads passiert, kann ein gewünschtes elastokinematisches Verhalten des Radlagers beim Einwirken von Seitenkräften bei Kurvenfahrt erreicht werden. Wirkt eine Seitenkraft auf das Rad bei Kurvenfahrt an dessen Radaufstandslinie ein, so wird dem Rad über einen Hebelarm, der sich zwischen der Radaufstandslinie und dem Durchstoßpunkt der Schwenkachse durch die Aufstandsebene des Rads erstreckt, eine Untersteuerungsbewegung auferlegt, so dass in vorteilhafter Weise einer bei Kurvenfahrt auftretenden Übersteuerungsbewegung entgegengewirkt wird.
In vorteilhafter Weise ist die Schwenkachse hierbei so gerichtet, dass sie eine Aufstandsebene des Rads auf der dem Fahrzeug abgewandten Seite einer radialen Radmittenebene passiert, wodurch in vorteilhafter Weise Vorspur beim Einwirken von Bremskräften erzeugt werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radlagers ist das Außenteil bzw. Wälzlager mittels wenigstens eines (elastischen) ersten Federmittels, welches insbesondere in Form einer Blattfeder ausgebildet ist, mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden. Das wenigstens eine erste Federmittel ist zu diesem Zweck zwischen dem Lagerbefestigungsabschnitt und dem Außenteil bzw. Wälzlager angeordnet und formt den Verbindungsabschnitt zur Verbindung von Außenteil und Lagerbefestigungsabschnitt.
Besonders vorteilhaft wird durch das wenigstens eine erste Federmittel die Schwenkachse zum Verschwenken des Außenteils bzw. Wälzlagers relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt vorgegeben bzw. definiert, so dass es nicht notwendig ist, weitere Vorkehrungen zum Definieren der Schwenkachse vorzusehen. Durch zwei erste Federmittel, die in einem Relativabstand zueinander angeordnet sind, wobei insbesondere das eine erste Federmittel oberhalb und das andere erste Federmittel unterhalb einer Radmittenachse angeordnet sein können, kann in besonders einfacher Weise eine genau definierte Schwenkachse zum Verschwenken des Außenteils vorgegeben werden.
Bei einer in fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radlagers sind der Lagerbefestigungsabschnitt, das Außenteil und der Verbindungsabschnitt monolithisch ausgebildet. Der Lagerbefestigungsabschnitt, das Außenteil und der Verbindungsabschnitt sind in diesem Fall nicht aus Einzelteilen zusammengesetzt, sondern aus einem selben Teil geformt. Gleichermaßen ist es jedoch auch möglich, dass der Lagerbefestigungsabschnitt, das Außenteil und der Verbindungsabschnitt aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radlagers ist ein Führungsmittel zur Führung der Schwenkbewegung des Außenteils relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt angeordnet. Das Führungsmittel ist beispielsweise in Form eines Führungsbolzens ausgebildet, der einerseits am Lagerbefestigungsabschnitt oder am Außenteil befestigt ist und andererseits durch eine am jeweils anderen Bauteil ausgebildete Durchbrechung im Wesentlichen spielfrei hindurch greift. Das Führungsmittel ist hierbei so angeordnet, dass es senkrecht zur Schwenkachse gerichtet ist, um eine Schwenkbewegung zu ermöglichen. In der Durchbrechung kann ein beispielsweise aus Gummi bestehender Dämpfungskörper angeordnet sein.
Neben einer Führung der Schwenkbewegung des Außenteils bzw. Wälzlagers kann durch ein solches Führungsmittel in besonders vorteilhafter Weise erreicht werden, dass das Außenteil auch Bremsmomente aufnehmen kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Verbindungsabschnitt durch Verwindung in unerwünschter Weise beeinträchtigt bzw. beschädigt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radlagers ist ein Schwenkwegbegrenzungsmittel zur Begrenzung der Schwenkauslenkung bei einer Schwenkbewegung des Außenteils bzw. Wälzlagers relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt angeordnet. Ist das Führungsmittel in Form eines Führungsbolzens, der einerseits am Lagerbefestigungsabschnitt oder am Außenteil befestigt ist und andererseits durch eine am jeweils anderen Bauteil ausgebildete Durchbrechung im Wesentlichen spielfrei hindurch greift, ausgebildet, so kann das Wegbegrenzungsmittel durch ein Zusammenwirken von Außenteil, Führungsbolzen und Lagerbefestigungsabschnitt realisiert werden, wobei diese so ausgestaltet sind, dass das Außenteil in der einen Schwenkrichtung nach einer wählbaren Schwenkauslenkung zur Anlage gegen den Lagerbefestigungsabschnitt und in der anderen Schwenkrichtung nach einer wählbaren Schwenkauslenkung zur Anlage gegen einen Abschnitt des Führungsbolzens, beispielsweise Bolzenkopf, gelangt.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radlagers ist wenigstens ein zweites elastisches Federmittel vorgesehen, das so angeordnet ist, dass durch dessen elastische Federsteifigkeit die zum Verschwenken des Außenteils bzw. Wälzlagers in Bezug auf den Lagerbefestigungsabschnitt aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben bzw. definiert ist. Hierdurch kann, je nach gewünschter Auslegung des Radlagers, die beispielsweise vom Fahrzeugtyp abhängig ist, eine gewünschte elastische Steifigkeit beim Verschwenken des Außenteils bzw. Wälzlagers relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt realisiert werden.
Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn zwei zweite Federmittel derart angeordnet sind, dass durch die Federsteifigkeit des einen zweiten Federmittels die zum Verschwenken in die eine Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft und durch die Federsteifigkeit des anderen zweiten Federmittels die zum Verschwenken in die andere Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben ist. Die jeweiligen Federsteifigkeiten der beiden zweiten Federmittel können zueinander gleich oder voneinander verschieden sein. Die beiden zweiten Federmittel werden vorzugsweise durch das oben erwähnte Führungsmittel geführt, wobei das eine zweite Federmittel zwischen dem Lagerbefestigungsabschnitt und dem Außenteil und das andere zweite Federmittel zwischen dem Außenteil und einer Anlagefläche des Führungsmittels angeordnet sein kann. Die zweiten Federmittel können beispielsweise in Form von Tellerfedern ausgebildet sein. Durch eine gezielte Wahl der Federsteifigkeiten der beiden zweiten Federmittel kann zudem eine Wegbegrenzung zur Begrenzung von Schwenkauslenkungen des Außenteils realisiert sein.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radlagers ist wenigstens ein beispielsweise aus Gummi bestehender, elastisch verformbarer Dämpfungskörper vorgesehen, der so angeordnet ist, dass durch dessen elastische Steifigkeit die zum Verschwenken des Außenteils bzw. Wälzlagers in Bezug auf den Lagerbefestigungsabschnitt aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben bzw. definiert ist. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn zwei Dämpfungskörper derart angeordnet sind, dass durch die elastische Steifigkeit des einen Dämpfungskörpers die zum Verschwenken in die eine Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft und durch die elastische Steifigkeit des anderen Dämpfungskörpers die zum Verschwenken in die andere Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben ist. Die jeweiligen elastischen Steifigkeiten der beiden Dämpfungskörper können zueinander gleich oder voneinander verschieden sein. Durch eine gezielte Wahl der Steifigkeiten der beiden Dämpfungskörper kann zudem eine Wegbegrenzung zur Begrenzung von Schwenkauslenkungen des Außenteils realisiert sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Radlager, insbesondere einer Verbundlenkerhinterachse, zur drehbeweglichen Lagerung eines Fahrzeugsrads an einem Kraftfahrzeug gezeigt. Das Radlager umfasst in herkömmlicher Weise ein Wälzlager und einen daran angeformten Lagerbefestigungsabschnitt, wie bereits oben in Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden ist. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die dort gemachten Ausführungen verwiesen.
Das erfindungsgemäße Radlager zeichnet sich in wesentlicher Weise dadurch aus, dass das Außenteil bzw. Wälzlager über wenigstens einen Verbindungsabschnitt mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden ist, wobei der Verbindungsabschnitt so ausgebildet ist, dass er eine Verschwenkung um eine Schwenkachse des Außenteils in Bezug auf den Lagerbefestigungsabschnitt ermöglicht. Zwischen dem Lagerbefestigungsabschnitt und dem Außenring bzw. Wälzlager ist ein Aktuator (Betätigungsmittel) angeordnet, welcher mittels eines vom Aktuator betätigten Stellglieds so am Lagerbefestigungsabschnitt oder am Außenteil angreift, dass das Außenteil relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt um die Schwenkachse verschwenkt werden kann.
Durch die elastisch schwenkbare Anbindung des Außenteils am Lagerbefestigungsabschnitt und durch das Vorsehen eines Aktuators zum aktiven Verschwenken des Außenteils kann ein gewünschtes elastokinematisches Verhalten des Radlagers beim Einwirken von Seitenkräften bei Kurvenfahrt erreicht werden. Wirkt eine Seitenkraft auf das Rad bei Kurvenfahrt an dessen Radaufstandslinie ein, so kann dem Rad durch den Aktuator eine Untersteuerungsbewegung auferlegt werden, so dass in vorteilhafter Weise einer bei Kurvenfahrt auftretenden Übersteuerungsbewegung entgegengewirkt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Radlagers ist das Außenteil mittels wenigstens eines ersten (elastischen) Federmittels, welches insbesondere in Form einer Blattfeder ausgebildet ist, mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden. Das wenigstens eine erste Federmittel ist zu diesem Zweck zwischen dem Lagerbefestigungsabschnitt und dem Außenteil angeordnet und formt den Verbindungsabschnitt zur Verbindung von Außenteil bzw. Wälzlager und Lagerbefestigungsabschnitt. Vorteilhaft ist das Außenteil mittels zweier solcher ersten Federmittel, die in einem Relativabstand zueinander angeordnet sind, mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden.
Besonders vorteilhaft wird durch das wenigstens eine erste Federmittel die Schwenkachse zum Verschwenken des Außenteils relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt vorgegeben bzw. definiert, so dass es nicht notwendig ist, weitere Vorkehrungen zum Definieren der Schwenkachse vorzusehen. Durch zwei erste Federmittel, die in einem Relativabstand zueinander angeordnet sind, wobei insbesondere das eine erste Federmittel oberhalb und das andere erste Federmittel unterhalb einer Radmittenachse angeordnet sein können, kann in besonders einfacher Weise eine genau definierte Schwenkachse zum Verschwenken des Außenteils vorgegeben werden.
Bei einer in fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radlagers sind der Lagerbefestigungsabschnitt, das Außenteil und der Verbindungsabschnitt monolithisch ausgebildet. Der Lagerbefestigungsflansch, das Außenteil und der Verbindungsabschnitt sind in diesem Fall nicht aus Einzelteilen zusammengesetzt, sondern aus einem selben Teil einteilig geformt. Gleichermaßen ist es jedoch auch möglich, dass der Lagerbefestigungsflansch, das Außenteil und der Verbindungsabschnitt aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sind.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Verbundlenkerhinterachse eines Kraftfahrzeugs, die mit zwei im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckenden starren Längslenkern versehen ist, die durch eine biegefeste jedoch torsionsweiche, im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung sich erstreckende Querstrebe miteinander verbunden sind, welche als Stabilisator wirkt. Die Längslenker sind jeweils mit ihrem einen Ende, bei dem es sich in der Regel um das in Vorwärtsfahrtrichtung vordere Ende handelt, um eine schräg oder quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Schwenkachse schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie bzw. einem an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Fahrschemel gelagert. An ihrem anderen Ende sind die Längslenker jeweils mit einem Radlager zur drehbaren Lagerung eines Fahrzeugrads um seine Radmittenachse versehen. In der erfindungsgemäßen Verbundlenkerhinterachse sind die Radlager wie oben beschrieben ausgebildet.
Die Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Kraftfahrzeug mit einer wie oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verbundlenkerhinterachse.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigen:
1 in einer schematischen Schnittdarstellung den grundlegenden Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Radlagers;
2 in schematischen Schnittdarstellungen die Lage der Schwenkachse des Radlagers von 1;
3 in einer schematischen perspektivischen Darstellung den Aufbau einer herkömmlichen Verbundlenkerhinterachse.
Sei zunächst 3 betrachtet, worin in einer perspektivischen Darstellung der Aufbau einer herkömmlichen Verbundlenkerhinterachse in schematischer Weise gezeigt ist.
Demnach umfasst die insgesamt mit der Bezugszahl 101 bezeichnete Verbundlenkerhinterachse zwei im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckende, starre Längslenker 102, die über eine im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung sich erstreckende, biegesteife jedoch torsionsweiche Querstrebe 103 miteinander verbunden sind. Die Querstrebe 103, welche beispielsweise durch Verschweißen mit den beiden Längslenkern 102 verbunden ist, wirkt als Stabilisator beim gegengleichen Ein- und Ausfedern der beiden von der Verbundlenkerhinterachse 101 getragenen Räder.
Jeder Längslenker 102 ist an seinem frontseitigen Ende über eine elastische Dämpfungsbuchse 104 an der Fahrzeugkarosserie oder an einem an der Fahrzeugkarosserie befestigten Fahrschemel montiert, was in 3 nicht näher dargestellt ist. Die Dämpfungsbuchse 104 ist zu diesem Zweck in ein vom frontseitigen Ende des Längslenkers 2 geformtes Lagerauge 105 eingesetzt.
Jede Dämpfungsbuchse 104 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen äußeren Buchsenmantel, der vom Lagerauge umgriffen wird, und einen hierzu koaxial angeordneten inneren Anlaufkörper 106, zwischen denen ein beispielsweise aus Gummi bestehender Dämpfungskörper angeordnet ist. Zur Befestigung jedes Längslenkers 102 an der Karosserie bzw. Fahrschemel ist der Buchsenmantel beispielsweise durch Einpressen fest mit dem Lagerauge 105 verbunden und der Anlaufkörper 106 über Schraubbolzen 107 mit der Karosserie bzw. dem Fahrschemel fest verschraubt. Die Dämpfungsbuchse 104 ist mit ihrer Achsenrichtung hier beispielsweise quer zur Fahrzeuglängsrichtung gerichtet, so dass der Längslenker 102 um eine quer zur Fahrzeuglängsrichtung orientierte Schwenkachse elastisch verschwenkbar ist. Gleichermaßen wäre es möglich, die Dämpfungsbuchse 4 mit ihrer Achsenrichtung schräg zur Fahrzeuglängsrichtung anzuordnen.
An den Längslenkern 102 ist jeweils am heckseitigen Ende ein Radlager 108 befestigt, das mit einem Radbefestigungsflansch 109 versehen ist, an den über nicht näher dargestellte Befestigungsschrauben ein Rad um dessen Radmittenachse drehbar gelagert werden kann. Den Längslenkern 102 sitzen zudem jeweils Stoßdämpfer 110 auf.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird nun ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Radlagers beschrieben. Sei zunächst 1 betrachtet, worin eine schematische Schnittdarstellung des linken hinteren Radlagers 1 einer Verbundlenkerhinterachse in einer Ansicht von oben gezeigt ist.
Das Radlager 1 ist mit einem Wälzlager zur drehbeweglichen Lagerung eines Rads am Fahrzeug versehen. Das Wälzlager umfasst einen als Lagergehäuse dienenden Außenring 2, einen Innenring 3 und eine in das Wälzlager integrierte Radnabe 4. Zwischen dem Außenring 2, dem Innenring 3 und der Radnabe 4 befinden sich Wälzkugeln 5 in einem von diesen Bauteilen gemeinsam geformten Wälzkugelhohlraum 33. Die Wälzkugeln 5 sind in zwei Wälzkugelreihen angeordnet, nämlich eine fahrzeugseitige Wälzkugelreihe 6 und eine radseitige Wälzkugelreihe 7. Für die Wälzkugeln 5 der fahrzeugseitigen Wälzkugelreihe 6 formen der Außenring 2 und der Innenring 3 gemeinsam eine fahrzeugseitige Laufbahn 8, welche die Wälzkugeln 5 teilweise umgibt. Für die Wälzkugeln 5 der radseitigen Wälzkugelreihe 7 formen der Außenring und die Radnabe 4 gemeinsam eine radseitige Laufbahn 9, welche die Wälzkugeln 5 ebenso teilweise umgibt.
Die Radnabe 4 hintergreift den Innenring 3 mit einem fahrzeugseitigen Bund 13. Zudem ist der Innenring 3 in einer radialen Ausnehmung 14 der Radnabe 4 aufgenommen, so dass der Innenring 3 und die Radnabe 4 axial gesichert sind.
Am radseitigen Ende der Radnabe 4 ist ein Radflansch 10 angeformt, welcher zur Befestigung eines Rads 20 und einer nicht dargestellten Bremsscheibe beispielsweise mittels Befestigungsschrauben dient. Am Außenteil 2 bzw. genauer an der Lasche 31 ist ein nicht näher dargestellter Bremssattel befestigt, welcher mit der Bremsscheibe so zusammenwirkt, dass diese gebremst werden kann. Die Radnabe 4 und der Innenring 3 sind drehbeweglich gegenüber dem Außenring 2 gelagert, so dass ein auf dem Radflansch 10 befestigtes Rad um seine Radmittenachse 12 gedreht werden kann. Fahrzeugseitig zwischen Innenring 3 und Außenring 2 bzw. radseitig zwischen Radnabe 4 und Außenring 2 sind jeweils Dichtringe 18 angeordnet, welche verhindern, dass Feuchtigkeit und Schmutz in den Wälzkugelhohlraum 33 gelangen. Zudem ist die Radnabe 4 mit einem Hohlraum 11 zur Aufnahme einer Antriebswelle zum Antrieb des auf dem Radflansch 10 montierten Rads versehen.
Der Außenring 2 ist über einen Verbindungsabschnitt 15 mit einem Lagerbefestigungsflansch 16 zur Befestigung des Wälzlagers am Kraftfahrzeug verbunden. Der Lagerbefestigungsflansch 16 ist mit einer Durchbrechung 17 versehen, durch welche eine Antriebswelle zum Antrieb eines auf dem Radflansch 10 montierten Rads hindurch greifen kann.
Der Verbindungsabschnitt 15 ist heckseitig der Radmittenachse 12 angeordnet und ist mit dem Lagerbefestigungsflansch 16 und dem Außenring 2 monolithisch (einteilig) ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 15 ist in flacher Bauweise in der Art einer Blattfeder geformt und ermöglicht so eine elastische Schwenkbewegung des Außenrings 2 bzw. Wälzlagers in Bezug auf den Lagerbefestigungsflansch 16 um eine Schwenkachse 19. Die Schwenkachse 19 wird durch den Verbindungsabschnitt 15 vorgegeben. In Sturzrichtung des auf dem Radflansch 10 montierten Rads ist der Verbindungsabschnitt 15 steif.
Wie in 1 weiterhin ersichtlich ist, ist in gegenüberliegender Position zum Verbindungsabschnitt 15 ein gestufter Führungsbolzen 26 angeordnet, der durch eine Durchbrechung 28 hindurch greift, die in einer am Außenring 2 angeformten Lasche 31 ausgebildet ist. Der Führungsbolzen 26 ist mit einem in 1 nicht näher dargestellten Außengewinde versehen, mit dem er in eine mit einem Innengewinde versehene Gewindebohrung 27 des Lagerbefestigungsflansches 16 geschraubt ist, so dass der Führungsbolzen 26 mit dem Lagerbefestigungsflansch 16 fest verbunden ist. Der Führungsbolzen 26 ist innerhalb der Durchbrechung 28 der Lasche 31 des Außenrings 2 im Wesentlichen spielfrei geführt. Innerhalb der Durchbrechung 28 kann ein elastisch dämpfendes Lager, beispielsweise ein Gummilager, für den Führungsbolzen 26 vorgesehen sein. Der Führungsbolzen 26 ist so angeordnet, dass er eine Schwenkbewegung des Außenrings 2 bzw. Wälzlagers um die Schwenkachse 19 ermöglicht, was dadurch erreicht wird, dass der Führungsbolzen 26 senkrecht auf der Schwenkachse 19 steht.
Zwischen der Lasche 31 des Außenrings 2 und dem Lagerbefestigungsflansch 16 ist eine erste Tellerfeder 29 angeordnet, die jeweiligen Anlageflächen dieser beiden Bauteile anliegt. Gleichermaßen ist zwischen der Lasche 31 des Außenrings 2 und einem Bolzenkopf 32 des Führungsbolzens 26 eine zweite Tellerfeder 30 angeordnet, die jeweiligen Anlageflächen dieser beiden Bauteile anliegt. Der Führungsbolzen 26 dient für eine Führung sowohl der ersten Tellerfeder 29 als auch der zweiten Tellerfeder 30. Die jeweiligen Federsteifigkeiten der beiden Tellerfedern 29, 30 sind in etwa gleich groß, so dass kein Nettomoment der beteiligten Federkräfte auftritt. Die erste Tellerfeder 29 wirkt einer Verschwenkung des Außenrings 2 in der einen Schwenkrichtung hin zum Lagerbefestigungsflansch 16 entgegen bzw. versteift diese eine Schwenkbewegung. Die zweite Tellerfeder 30 wirkt einer Verschwenkung des Außenrings 2 in der anderen Schwenkrichtung weg vom Lagerbefestigungsflansch 16 entgegen bzw. versteift diese andere Schwenkbewegung. Durch die beiden Tellerfedern 29, 30 kann somit eine Versteifung der Verschwenkung des Außenrings 2 bzw. Wälzlagers um die Schwenkachse 19 erreicht werden, so dass die zum Verschwenken des Außenrings 2 aufzubringende Kraft in gewünschter Weise eingestellt werden kann. Die Federsteifigkeiten der beiden Tellerfedern sind so gewählt, dass bei den üblicherweise einwirkenden Kräften eine gewünschte Begrenzung der Schwenkauslenkung des Außenrings 2 in beiden Schwenkrichtungen, welche beispielsweise im Bereich einiger Grad liegt, realisiert ist.
2 zeigt den Verlauf der Schwenkachse 19 in Bezug auf ein auf den Radflansch 10 montiertes Rad 20. In 2 zeigen die linke Darstellung eine Seitenansicht des linken hinteren Rads und die rechte Darstellung eine Rückansicht des linken hinteren Rads 20.
Das Rad 20 steht auf einer Aufstandsebene 21 und liegt der Aufstandsebene 21 in einer Radaufstandslinie 22 an. Die Radaufstandslinie 22 ergibt sich zumindest gedanklich aus der Schnittlinie zweier Ebenen, nämlich, bezogen auf eine Geradeausstellung des montierten Rads 20, einer das Rad 20 in Fahrzeugquerrichtung teilenden (querverlaufenden) vertikalen Radmittenebene 23 und der Aufstandsebene 21.
Wie der linken Darstellung von 2 (Seitenansicht) entnommen werden kann, erstreckt sich die Schwenkachse 19, entsprechend der Position des Verbindungsabschnitts 15 hinter der Radmittenachse 12, hinter der querverlaufenden vertikalen Radmittenebene 23. Die Schwenkachse 19 liegt in der Seitenansicht leicht schräg im Raum, wobei sie oberhalb einer horizontalen Radmittenebene 25 einen größeren senkrechten Abstand zur querverlaufenden vertikalen Radmittenebene 23 hat als unterhalb der horizontalen Radmittenebene 25. Die Schwenkachse 19 durchstößt die Aufstandsebene 21 des Rads 20 hinter der Radaufstandslinie 22.
Wie der rechten Darstellung von 2 (Rückansicht) entnommen werden kann, ist die Schwenkachse 19 zudem so gerichtet, dass sie die Aufstandsebene 21 auf der dem Fahrzeug abgewandten Seite einer, bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung, längsverlaufenden vertikalen (radialen) Radmittenebene 24 durchstößt. Der Rückansicht kann insbesondere entnommen werden, dass sich die Schwenkachse 19 oberhalb der horizontalen Radmittenebene 25 auf der dem Fahrzeug zugewandten Seite der längsverlaufenden vertikalen Radmittenebene 25 und unterhalb der horizontalen Radmittenebene 25 auf der dem Fahrzeug abgewandten Seite der längsverlaufenden vertikalen Radmittenebene 25 befindet.
Obgleich dies in den Figuren nicht näher dargestellt ist, ist der Verbindungsabschnitt 15 für eine besonders genaue Vorgabe der Schwenkachse 19 so geformt, dass er sich über eine horizontale Radmittenebene 25 hinweg erstreckt.
Wird bei einer Kurvenfahrt eine Seitenkraft an der Radaufstandslinie 22 auf das Rad 20 ausgeübt, so wirkt die Seitenkraft auf einen Hebelarm, der durch den Abstand zwischen dem Durchstoßpunkt der Schwenkachse 19 durch die Aufstandsebene 21 und der Radaufstandslinie 22 gegeben ist, wodurch eine Untersteuerungsbewegung erzeugt wird, da der Außenring 2 in Richtung zum Lagerbefestigungsflansch 16 verschwenkt wird. Zudem wird das Rad 20 bei dieser Bewegung gestürzt. Durch die beiden Tellerfedern 29, 30 wird die Schwenkbewegung in gewünschter Weise versteift.
In einer Verbundlenkerhinterachse, wie sie beispielhaft in Zusammenhang mit 3 beschrieben wurde, werden erfindungsgemäße Radlager 1 jeweils an den Längsträgern beispielsweise durch Verschraubungen befestigt. Das in 1 dargestellte Radlager 1 wird zu diesem Zweck als linkes hinteres Radlager eingesetzt, während ein entsprechend spiegelverkehrt aufgebautes Radlager als rechtes hinteres Radlager eingesetzt wird.
In dem in 1 gezeigten Radlager 1 kann ein Aktuator vorgesehen sein, der beispielsweise am Lagerbefestigungsflansch 16 befestigt ist und am Außenring 2 mittels eines Stellglieds so angreift, dass der Außenring 2 bzw. das Wälzlager relativ zum Lagerbefestigungsflansch 16 um die Schwenkachse 19 verschwenkt werden kann. Der Aktuator ist anstelle des Führungsbolzens 26 und der beiden Tellerfedern 29, 30 vorgesehen. In diesem Fall ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Schwenkachse 19 die Radaufstandsebene 21 hinter der Radaufstandslinie 22 durchstößt. Vielmehr kann die Schwenkachse 19 in diesem Fall die Aufstandsebene 21 beispielsweise auch im Bereich der Radaufstandslinie 22 durchstoßen.
Anstelle der beiden Tellerfedern 29, 30 könnten auch elastische Dämpfungskörper, welche beispielsweise aus Gummi bestehen, vorgesehen sein.
Durch das in 1 gezeigte Radlager 1 kann in vorteilhafter Weise einer bei Kurvenfahrt auftretenden Übersteuerungsbewegung entgegen gewirkt werden, da eine bei Kurvenfahrt an der Radaufstandslinie 22 zur Fahrzeugmitte hin auf das Rad 20 einwirkende Seitenkraft das Rad 20 im Sinne einer Untersteuerungsbewegung um die Schwenkachse 19 verschwenkt. Ist ein Aktuator vorgesehen, ist auch eine aktive Verschwenkung des Außenrings 2 relativ zum Lagerbefestigungsflansch 16 im Sinne einer Untersteuerungsbewegung des Rads ermöglicht.
Bei einer Bremsung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise durch Klemmung der an der Radnabe 4 montierten Bremsscheibe mithilfe des am Außenteil 2 montierten Bremssattels, nimmt der Führungsbolzen 26 die hierbei auftretenden Bremsmomente auf, so dass eine Verwindung des Verbindungsabschnitts 15 in vorteilhafter Weise vermieden wird. Durch die spielfreie Aufnahme des Führungsbolzens 26 in der Durchbrechung 28 kann eine unerwünschte Geräuschentwicklung bei der Aufnahme von Bremsmomenten vermieden werden.

1: Radlager
2: Außenring
3: Innenring
4: Radnabe
5: Wälzkugeln
6: fahrzeugseitige Wälzkugelreihe
7: radseitige Wälzkugelreihe
8: fahrzeugseitige Laufbahn
9: radseitige Laufbahn
10: Radflansch
11: Hohlraum
12: Radmittenachse
13: Bund
14: Ausnehmung
15: Verbindungsabschnitt
16: Lagerbefestigungsflansch
17: Durchbrechung
18: Dichtring
19: Schwenkachse
20: Rad
21: Aufstandsebene
22: Radaufstandslinie
23: querverlaufende vertikale Radmittenebene
24: längsverlaufende vertikale Radmittenebene
25: horizontale Radmittenebene
26: Führungsbolzen
27: Gewindebohrung
28: Durchbrechung
29: erste Tellerfeder
30: zweite Tellerfeder
31: Lasche
32: Bolzenkopf
33: Wälzkugelhohlraum
101: Verbundlenkerhinterachse
102: Längslenker
103: Querstrebe
104: Dämpfungsbuchse
105: Lagerauge
106: Anlaufkörper
107: Schraubbolzen
108: Radlager
109: Radbefestigungsflansch
110: Stoßdämpfer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0681932 B2 [0002]
- DE 102004032808 A1 [0002, 0005]

Claims

Radlager (1) zur drehbaren Lagerung eines Rads (20) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Wälzlager, das wenigstens ein Innenteil (3, 4), ein Außenteil (2) und zwischen diesen angeordnete Wälzkörper (5) umfasst, wobei am Außenteil (2) ein Lagerbefestigungsabschnitt (16) zur Befestigung des Wälzlagers am Fahrzeug angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (2) über wenigstens einen Verbindungsabschnitt (15) mit dem Lagerbefestigungsabschnitt (16) verbunden ist, welcher so ausgebildet ist, dass das Außenteil (2) in Bezug auf den Lagerbefestigungsabschnitt (16) um eine Schwenkachse (19) verschwenkbar ist, wobei die Schwenkachse (19), in Vorwärtslaufrichtung des Rads (20) betrachtet, eine Aufstandsebene (21) des Rads (20) hinter einer Radaufstandslinie (22) durchstößt.
Radlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (19) die Aufstandsebene (21) des Rads (20) auf der dem Fahrzeug abgewandten Seite einer radialen Radmittenebene (24) passiert.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt in Form eines ersten Federmittels (15), insbesondere eine Blattfeder, mit dem Lagerbefestigungsabschnitt (16) verbunden ist.
Radlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch das wenigstens eine erste Federmittel (15) die Schwenkachse (19) vorgegeben ist.
Radlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine erste Federmittel (15) über eine horizontale Radmittenebene (25) hinweg erstreckt.
Radlager nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (2) durch zwei erste Federmittel, die in einem Relativabstand zueinander angeordnet sind, mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden ist.
Radlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Federmittel oberhalb und ein erstes Federmittel unterhalb einer horizontalen Radmittenebene (25) angeordnet sind.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsmittel (26) zur Führung der Schwenkbewegung des Außenteils (2) relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt (16) angeordnet ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweites Federmittel (29, 30) angeordnet ist, derart, dass durch dessen Federsteifigkeit die zum Verschwenken des Außenteils (2) aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben ist.
Radlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zweite Federmittel (29, 30) angeordnet sind, derart, dass durch die Federsteifigkeit des einen zweiten Federmittels (29) die zum Verschwenken in die eine Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft und durch die Federsteifigkeit des anderen zweiten Federmittels (30) die zum Verschwenken in die andere Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben ist.
Radlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Federmittel (29, 30) durch das Führungsmittel (26) geführt sind.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elastisch verformbarer Dämpfungskörper angeordnet ist, derart, dass durch dessen Steifigkeit die zum Verschwenken des Außenteils (2) aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben ist.
Radlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei elastisch verformbare Dämpfungskörper angeordnet sind, derart, dass durch die Steifigkeit des einen Dämpfungskörpers die zum Verschwenken in die eine Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft und durch die Steifigkeit des anderen Dämpfungskörpers die zum Verschwenken in die andere Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben ist.
Radlager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskörper durch das Führungsmittel (26) geführt sind.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (2), der Verbindungsabschnitt (15) und der Lagerbefestigungsabschnitt (16) monolithisch ausgebildet sind.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegbegrenzungsmittel zur Begrenzung einer Schwenkauslenkung des Außenteils (2) bei einer Verschwenkung des Außenteils (2) relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt (16) angeordnet ist.
Radlager (1) zur drehbaren Lagerung eines Rads (20) an einem Kraftfahrzeug, mit einem Wälzlager, das wenigstens ein Innenteil (3, 4), ein Außenteil (2) und zwischen diesen angeordnete Wälzkörper (5) umfasst, wobei am Außenteil ein Lagerbefestigungsabschnitt (16) zur Befestigung des Radlagers am Fahrzeug angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (2) über wenigstens einen Verbindungsabschnitt (15) mit dem Lagerbefestigungsabschnitt (16) verbunden ist, welcher so ausgebildet ist, dass das Außenteil (2) in Bezug auf den Lagerbefestigungsabschnitt (16) um eine Schwenkachse (19) verschwenkbar ist, wobei zwischen dem Lagerbefestigungsabschnitt (16) und dem Außenring (2) ein Aktuator angeordnet ist, welcher so am Lagerbefestigungsabschnitt (16) oder am Außenring (2) angreift, dass der Außenring (2) relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt (16) um die Schwenkachse (19) verschwenkt werden kann.
Radlager (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (19), in Vorwärtslaufrichtung des Rads (20) betrachtet, eine Aufstandsebene (21) des Rads (20) hinter einer Radaufstandslinie (22) durchstößt.
Radlager (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (19) die Aufstandsebene (21) des Rads (20) auf der dem Fahrzeug abgewandten Seite einer radialen Radmittenebene (24) passiert.
Radlager nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt in Form eines ersten Federmittels (15), insbesondere eine Blattfeder, mit dem Lagerbefestigungsabschnitt (16) verbunden ist.
Radlager nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass durch das wenigstens eine erste Federmittel (15) die Schwenkachse (19) vorgegeben ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich das wenigstens eine erste Federmittel (15) über eine horizontale Radmittenebene (25) hinweg erstreckt.
Radlager nach einem der Ansprüche 20 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil durch zwei erste Federmittel, die in einem Relativabstand zueinander angeordnet sind, mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden ist.
Radlager nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Federmittel oberhalb und ein erstes Federmittel unterhalb einer horizontalen Radmittenebene angeordnet sind.
Radlager nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (2), der Verbindungsabschnitt (15) und der Lagerbefestigungsabschnitt (16) monolithisch ausgebildet sind.
Verbundlenkerhinterachse eines Kraftfahrzeugs mit zwei starren Längslenkern, die über eine biegesteife, torsionsweiche Querstrebe miteinander verbunden sind, wobei an jedem Längslenker eine Radlager mit den Merkmalen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 25 befestigt ist.
Kraftfahrzeug, mit einer Verbundlenkerhinterachse nach Anspruch 26.