DE102007054468A1

DE102007054468A1 - Halterungseinrichtung für den Achsschenkel eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102007054468A1
Application number: DE102007054468A
Authority: DE
Inventors: Laurent Varnoux; Bruno Montboeuf
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2008-05-21
Also published as: ITTO20070817A1; FR2908728A1; FR2908728B1

Abstract

Eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel eines Kraftfahrzeugs ist dazu eingerichtet, mittels Gelenken an einer Radaufhängung um eine Hauptschwenkachse drehbar angebracht zu werden. Das zugehörige Lager enthält eine Gleitlagerbüchse, die eine axiale Verschiebung des Achsschenkels in Bezug auf einen Träger entlang der Hauptschwenkachse erlaubt. Das zugehörige Lager ist ferner dazu eingerichtet, eine Drehung um Sekundärachsen zu erlauben, die in Bezug auf die Hauptachse senkrecht verlaufen, damit eine geringfügige Taumelbewegung gegenüber dem Träger möglich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel eines Kraftfahrzeugs und insbesondere eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel eines lenkbaren Kraftfahrzeugrades eines Kraftfahrzeugs.
Ein Kraftfahrzeugrad ist im Allgemeinen an der Karosserie des Fahrzeugs durch eine Radaufhängung befestigt, die eine im Wesentlichen vertikale Bewegung des Rades oder Federbewegung des Rades mit Stoßdämpfung erlaubt, um den Komfort und die StraßenHaftung des Fahrzeugs sicherzustellen. Ein lenkbares Rad muss mit der Möglichkeit einer Drehung um eine im Wesentlichen vertikale Achse angebracht sein, damit eine Lenkbewegung des Rades möglich ist, um eine Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs vorzugeben.
Eine Radaufhängung enthält im Allgemeinen eine Radnabe, an der das Rad befestigt ist. Die Nabe ist drehbar um eine im Wesentlichen horizontale Achse an einem Achsschenkel gelagert, der seinerseits drehbar um eine im Wesentlichen vertikale Hauptachse in einem Achsschenkelträger aufgenommen ist, der über ein Feder- und Stoßdämpfungssystem mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist. Das Aufhängungs- und Stoßdämpfungssystem erlaubt eine im Wesentlichen vertikale Federbewegung des Achsschenkelträgers. Das Rad und der Achsschenkel bewegen sich vertikal mit dem Achsschenkelträger. Der Achsschenkel weist im Allgemeinen einen Spurhebel auf, von dem ein gegenüber der Achsschenkelhauptachse versetztes Ende mit einer Spurstange verbunden ist. Eine Verschiebung der Spurstange bewirkt eine Winkelausrichtung des Achsschenkels und des lenkbaren Rades. Falls das lenkbare Rad ein Antriebsrad ist, ist es beispielsweise über ein Kardangelenk mit einer Antriebswelle verbunden.
Die Radaufhängung überträgt die Längsbeschleunigungs-, Querbeschleunigungs- und Bremskräfte zwischen dem Rad und der Karosserie. Die Komponenten der Radaufhängung, und insbesondere des Achsschenkelträger, unterliegen verhältnismäßig großen Kräften.
Der Achsschenkel ist im Allgemeinen über ein oberes Gelenk und ein unteres Gelenk, die die Hauptachse der Schwenkbewegung des Achsschenkels definieren, mit dem Achsschenkelträger verbunden. Aus der FR 2 781 185 ist eine Radaufhängung der oben beschriebenen Bauart bekannt, in der ein Achsschenkel über zwei Gelenken in Gestalt von Kugelgelenken mit einem Federbein verbunden ist.
Nennenswerte Verformungen des Achsschenkelträgers verursachen Abweichungen der Position und Ausrichtung zwischen dem oberen und dem unteren Gelenk, die die Achse der lenkbewegung definieren. Solche Abweichungen rufen in den Gelenken und in dem Achsschenkel erhebliche Reibungs- und Spannungskräfte hervor. Der Achsschenkelträger ist im Allgemeinen aus einem Verbundwerkstoff oder aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, der hohe Steifigkeit aufweist, um nachteilige Verformungen des Achsschenkelträgers zu verhindern, wenn dieser erheblichen Kräften ausgesetzt ist.
Die Konstruktion von Kraftfahrzeugen zielt darauf ab, den Energieverbrauch zu reduzieren und das Leistungsvermögen zu steigern. Eine Reduzierung der Masse des Fahrzeugs erlaubt es, diese Ziele zu erreichen. Im Falle von Radaufhängungen ermöglicht die Gewichtsminderung der Elemente außerdem, die Masse der in Bezug auf die Karosserie beweglichen Elemente zu reduzieren. Diese Gewichtsminderung ermöglicht die Verbesserung des Leistungsvermögens des zwischen dem Achsschenkel und der Karosserie des Fahrzeugs angeordneten Aufhängungs- und Stoßdämpfungssystems und vereinfacht dadurch den Grundaufbau.
Allerdings ist die Nutzung der gewichtsverminderten Aufhängungskomponenten meistens mit einer Verringerung der Steifigkeit dieser Elemente verbunden. Ein in seiner Steifigkeit reduzierter Achsschenkelträger erhöht die Gefahr von Abweichungen der Positionierung und Ausrichtung zwischen dem oberen und dem unteren Gelenk des Achsschenkelträgers.
Die EP 1 348 611 beschreibt eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel mit einem Träger, der dazu eingerichtet ist, einen Achsschenkel aufzunehmen, der in der Lage ist, sich über zwei Gelenke um eine Hauptschwenkachse zu drehen, wobei das eine von der Bauart mit mindestens einem Rotationsfreiheitsgrad in Bezug auf die Hauptachse ist und das andere auf einem Wälzlager basiert und im Wesentlichen einen Rotationsfreiheitsgrad in Bezug auf die Hauptachse vorsieht, wobei eine relative Verschiebung des Innen- und Außenrings erlaubt ist, um die Möglichkeit einer Kippbewegung um Achsen, die gegenüber der Hauptachse senkrecht verlaufen, und einer wesentlichen axialen Verschiebung in Bezug auf die Hauptachse zuzulassen. Das Wälzlager ist ein Tonnenlager, wobei die Wälzkörper mit geringfügig konkaven Lagerlaufflächen zusammenwirken, um eine gewisse axiale Verschiebung zwischen den Ringen und eine gewisse Taumelbewegung zwischen den Ringen zuzulassen. Diese Bauart eines Wälzlagers erfordert eine spezielle Herstellung und erweist sich als kostspielig.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel zu schaffen, die die oben beschriebenen Nachteile beseitigt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel mit geringeren Herstellungskosten zu schaffen, wobei eine Reihe unterschiedlicher Komponenten für den unteren Abschnitt des Achsschenkels verwendet werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel zu schaffen, die eine Anpassung der Achsschenkelgelenkverbindung erlaubt und das Auftreten von Reibungskräften während der Relativbewegung zwischen den Elementen begrenzt, und trotz der eventuellen Verformungen gewisser Elemente eine Gewichtsminderung der Elemente zulässt und eine angemessene Übertragung der Kräfte ermöglicht.
Die Lagereinrichtung ist für einen Achsschenkel vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, mittels Gelenken mit der Möglichkeit einer Drehung um eine Hauptschwenkachse an einer Radaufhängung angebracht zu werden. Die Lagereinrichtung enthält eine Gleitlagerbuchse, die eine axiale Verschiebung des Lagers in Bezug auf einen Träger entlang der Hauptschwenkachse erlaubt.
Die Lagereinrichtung ist dazu eingerichtet, um sekundäre Achsen, die gegenüber der Hauptachse senkrecht verlaufen, eine Drehung zu ermöglichen, um eine geringfügige Taumelbewegung gegenüber einem Träger zuzulassen. Auf diese Weise wird ein einfach aufgebautes Lager geschaffen, das eine gewisse Freiheit zum Versatz der Achsen seiner Ringe zulässt, während die axiale Verschiebung durch die Lagerbuchse ermöglicht wird, die zwischen dem einen der Ringe und einem Träger angeordnet ist.
Die erste Gelenk kann in Form eines Kugelgelenks mit drei Rotationsfreiheitsgraden oder eines Wälzlagers mit einer in Bezug auf die Hauptachse ausgerichteten Achse sein. Falls die zweite Gelenk ebenfalls ein Kugelgelenk mit drei Rotationsfreiheitsgraden oder ein Wälzlager mit einer in Bezug auf die Hauptachse ausgerichteten Achse ist, rufen die Abmessungsabweichungen des Achsschenkelträgers möglicherweise Spannungen in dem Achsschenkel hervor. Das zweite Gelenk, das auf einem Lager basiert, das in der Lage ist, sich um die sekundären Kippachsen zu taumeln, ermöglicht eine Anpassung des zweiten Gelenks an eventuelle Abweichungen von der koaxialen Lage, die aufgrund einer Verformung des Trägers des Achsschenkels zwischen den Gelenken auftreten. Die Lagerbuchse, die eine wesentliche axiale Verschiebung in Bezug auf die Hauptachse erlaubt, ermöglicht eine Anpassung des zweiten Gelenks, falls sich der Abstand zwischen den Gelenken aufgrund einer Verformung des Achsschenkelträgers ändert. Die Anpassung des zweiten Gelenks vermeidet das Auftreten von Reibungskräften in den Gelenken oder von Spannungen in den Gelenken oder dem Achsschenkel im Falle einer fehlerhaften Abweichung der relativen Positionierung oder Ausrichtung der Achsschenkelgelenke.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Lagerbuchse an einem Lageraußenring angebracht. Die Befestigung der Lagerbuchse an dem Außenring kann gesichert sein, um eine Relativbewegung zwischen diesen Elementen zu verhindern. In einer Abwandlung kann die Anbringung der Lagerbuchse an dem Außenring ein Gleiten ermöglichen, um eine relative axiale Bewegung zwischen diesen Elementen zulassen. Die Lagerbuchse kann gleitend bzw. feststehend in einem Sitz des zweiten Gelenks angebracht sein.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Lagerbuchse an einem Innenring des Lagers angebracht. Die Befestigung der Lagerbuchse an dem Innenring kann gesichert sein, um eine Relativbewegung zwischen diesen Elementen zu verhindern. In einer Abwandlung kann die Anbringung der Lagerbuchse an dem Innenring ein Gleiten erlauben, um eine relative axiale Bewegung zwischen diesen Elementen zulassen. Die Lagerbuchse kann gleitend bzw. feststehend um einen zylindrischen Abschnitt des Achsschenkels angebracht sein.
Vorteilhafterweise basiert das Lager auf einem Wälzlager. Das Wälzlager kann eine Reihe von Kugeln enthalten. Das Wälzlager kann Lagerlaufflächen aufweisen, die in einem geraden Querschnitt durch eine axiale Ebene einen Krümmungsradius aufweisen, der größer als derjenige des Berührungsprofils der Wälzkörper ist. Das Wälzlager kann auch zwei Reihen von Kugeln enthalten, die in Berührung mit einer eine sehr geringe Wölbung aufweisenden einzigen Lagerlauffläche eines der Ringe stehen. Das Wälzlager kann auch zwei Reihen von Tonnen enthalten, die mit einer eine sehr geringe Wölbung aufweisenden einzigen Wälzlagerlauffläche zusammenwirken. Das Wälzlager kann von der Bauart eines Kugellägers sein.
In einem anderen Ausführungsbeispiel basiert das Lager auf einem Kugelgelenk, das mit zwei Ringen versehen ist, die sich um den Umfang in mehreren Richtungen gegeneinander verschieben lassen. Wenigstens eine der Gleitflächen des Kugelgelenks kann mit einer Antifriktionsschicht versehen sein. Die Antifriktionsschicht kann als Schicht aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten, beispielsweise auf der Grundlage von Polytetrafluorethylen, ausgebildet sein.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Lagerbuchse mit einem axialen Schlitz versehen. Der axiale Schlitz verleiht der Lagerbuchse eine gewisse radiale Nachgiebigkeit, was den Einbau der Lagerbuchse, insbesondere falls diese mit axialen endseitigen Bundflächen ausgebildet ist, erleichtert.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Lagerbuchse mit axialen endseitigen Bundflächen versehen, die ihre axiale Positionierung sicherstellen.
In einem Ausführungsbeispiel basiert die Lagerbuchse auf einem Bronzering. Der Ring kann büchsenförmig sein.
In einem anderen Ausführungsbeispiel basiert die Lagerbuchse auf einem Stahlring, der mit einer Antifriktionsschicht versehen ist. Der Ring kann büchsenförmig sein.
Die Halterungseinrichtung für den Achsschenkel enthält einen Achsschenkelträger, der dazu eingerichtet ist, mit einer Feder- und Dämpferanordnung verbunden zu werden. Der Träger ist dazu eingerichtet, mittels erster und zweiter Gelenken einen Achsschenkel mit der Möglichkeit einer Drehung um eine Hauptschwenkachse zu haltern. Das erste Gelenk ist von der Bauart mit mindestens einem Rotationsfreiheitsgrad in Bezug auf die Hauptachse. Das zweite Gelenk enthält ein Lager, das im Wesentlichen einen Rotationsfreiheitsgrad in Bezug auf die Hauptachse vorsieht. Das Lager enthält eine Gleitlagerbuchse, die eine axiale Verschiebung parallel zu der Hauptschwenkachse erleichtert, wobei das Lager eine Drehung in Bezug auf die gegenüber der Hauptachse senkrechten sekundären Kippachsen erlaubt.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Träger einen Grundkörper und einen ersten sowie einen zweiten Arm auf, die sich an entgegengesetzten Enden des Grundkörpers im Wesentlichen senkrecht zu dem Grundkörper auskragen, wobei das erste und das zweite Gelenk durch freie Enden des ersten und zweiten Arms getragen wird. Die an den Enden der Arme angeordneten Gelenke ermöglichen die Schwenkbewegung des Achsschenkels in einem vorgegebenen Winkelbereich, wobei ein Anstoßen des Achsschenkels, des Rades oder einer Komponente des Bremssystems oder des Antriebs an dem Achsschenkelträger vermieden ist. Ein Achsschenkelträger, der einen solchen Aufbau aufweist, ermöglicht es, unter Berücksichtigung der Möglichkeiten einer Drehung und einer axialen Verschiebung des zweiten Gelenks eine ausreichende Steifigkeit zu erzielen, wobei gleichzeitig eine Gewichtsminderung des Achsschenkelträgers möglich wird, indem Leichtmetalllegierungen verwendet werden, die eine geringerer Festigkeit als Stahl aufweisen, oder indem Material eingespart wird bzw. Dicken reduziert werden.
In einem Ausführungsbeispiel gehört zu dem zweiten Gelenk ein Träger, der einen Abschnitt zur Befestigung an dem Achsschenkelträger und einen Lagergehäuseabschnitt aufweist, wobei der Gehäuseabschnitt einen zylindrischen inneren Sitz aufweist, der dazu dient, einen Lageraußenring aufzunehmen. Der Achsschenkel muss über zwei Gelenken gleichzeitig an dem Achsschenkelträger angebracht werden, was den Zusammenbau erschwert. Der Achsschenkel und der Achsschenkelträger müssen an Ort und Stelle festgehalten werden, um den gleichzeitigen Zusammenbau der beiden Gelenke zu erlauben. Im Gegensatz dazu kann der Träger mit dem Lager vormontiert werden und eine Einheit bilden, die von dem Achsschenkelträger unabhängig ist und Mittel zur Befestigung an dem Achsschenkelträger aufweist. Zu Beginn wird der Achsschenkel und der Achsschenkelträger durch das erste Gelenk verbunden, anschließend wird das zweite Gelenk in Position gebracht, und sodann wird nur noch das zweite Gelenk an dem Achsschenkelträger befestigt. Die Montage des Achsschenkels an dem Achsschenkelträger ist somit vereinfacht.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist das zweite Gelenk Mittel zur Abdichtung und zum Schutz des Lagers auf, die derart ausgeführt sind, dass sie relative Verschiebungen eines Rings in Bezug auf den anderen erlauben.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Gehäuseabschnitt auf der einen Seite in axialer Richtung durch einen radialen Boden geschlossen, der eine mittige Vertiefung aufweist. Der Boden ermöglicht die Positionierung eines Lageraußenrings, der über eine Stirnseite an dem Boden in Anlage kommt. Die mittige Vertiefung erlaubt die Verschiebung eines Innenrings gegenüber dem Außenring, so dass eine Stirn seite des Innenrings über die Stirnseite des Außenrings hinaus vorspringt, ohne dass dessen Verschiebung durch den Boden behindert ist.
In einem Ausführungsbeispiel enthält die Einrichtung ein Dichtungselement, das einen äußeren Abschnitt, der mit einer Stirnseite eines Lageraußenrings zusammenwirkt, einen inneren Abschnitt, der mit einer Stirnfläche eines Innenrings des Lagers zusammenwirkt, und eine dazwischenliegende verformbare Membran aufweist, die den inneren und äußeren Abschnitt verbindet. Das Dichtungselement, das eine zwischen einem inneren Abschnitt und einem äußeren Abschnitt angeordnete nachgiebige Zwischenmembrane aufweist, erlaubt eine aufgrund einer axialen Bewegung eines Rings des Lagers gegenüber dem anderen auftretende axiale Bewegung eines Abschnitts gegenüber dem anderen, ohne dass die Abdichtung zwischen den Ringen des Lagers verloren geht. Die nachgiebige Membran erlaubt außerdem eine Drehung des einen Rings gegenüber dem anderen um gegenüber der Hauptachse des Wälzlagers senkrechte Achsen, oder auch eine radiale Verschiebung zwischen den Ringen, ohne dass die Abdichtung zwischen den Ringen verloren geht.
In einem Ausführungsbeispiel enthält das Dichtungselement eine Lippe, die sich von dem inneren Abschnitt des Dichtungselements ausgeht, um in abdichtende Berührung mit dem Achsschenkel zu kommen. Die Dichtlippe verhindert das Eindringen von von Außen kommenden Schmutzpartikeln in den Raum zwischen dem Achsschenkel und dem Innenring des Lagers.
In einem Ausführungsbeispiel enthält der äußere Abschnitt eine Büchse, die an eine Außenfläche eines Endab schnitts des Außenrings angepasst ist. Die Büchse ermöglicht die Befestigung des Dichtungselements an dem Außenring und bedeckt das Lager, um die Abdichtung zu verbessern.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Träger wenigstens zwei Arme auf, die sich von einem Gehäuseabschnitt des Trägers ausgehend erstrecken und beabstandete Enden aufweisen, die durchbohrt sind, um eine Befestigung an dem Träger zu ermöglichen. Die Befestigung der Träger mittels der beabstandeten Enden ermöglicht eine starre Befestigung der Träger an dem Achsschenkelträger.
Zu Verbindungsmitteln eines Achsschenkels an einem Achsschenkelträger können gehören: ein Lagersitzabschnitt und ein Abschnitt zur Befestigung an dem Achsschenkelträger, wobei der Gehäuseabschnitt dazu eingerichtet ist, ein Lager aufzunehmen, das im Wesentlichen einen Rotationsfreiheitsgrad in Bezug auf die Hauptachse vorsieht, wobei ein Kippen um sekundäre Achsen, die gegenüber der Hauptachse senkrecht verlaufen, und eine wesentliche axiale Verschiebung in Bezug auf die Hauptachse zugelassen ist, und Dichtungsmittel, die für ein derartiges Lager angepasst sind.
Ein Dichtungselement kann einen äußeren Abschnitt, der mit einer Stirnfläche eines Lageraußenrings zusammenwirkt, einen inneren Abschnitt, der mit einer Stirnfläche eines Innenrings des Lagers zusammenwirkt, und eine dazwischenliegende verformbare Membran aufweisen, die den inneren und äußeren Abschnitt verbindet. Das Dichtungselement stellt auch bei Drehbewegungen und axialen oder radialen Verschiebungen eines Rings gegenüber dem anderen die Abdichtung zwischen dem Innen- und Außenring sicher. Vorteilhafterweise können der innere Abschnitt und/oder der äußere Ab schnitt auf einem starren Träger basieren.
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden nach dem Lesen der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele verständlicher, die keineswegs als beschränkend zu bewerten ist und durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden:
1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs.
2 zeigt in einer Schnittansicht eine Befestigungsvorrichtung eines Achsschenkels an einem Achsschenkelträger.
3 zeigt in einer Schnittansicht einen Ausleger zur Lagerung eines Achsschenkels.
4 stellt den Ausleger gemäß 3 in perspektivischer Ansicht dar.
5 zeigt in einem Längsschnitt einen Ausleger zur Lagerung eines Achsschenkels.
6 zeigt einen Ausleger zur Lagerung eines Achsschenkels, in einem Längsschnitt.
7 bis 10 zeigen vier Ausführungsbeispiele von Lagern im Längsschnitt.
11 bis 14 zeigen vier Ausführungsbeispiele von Lagerbuchsen im Längsschnitt.
Gemäß 1 verbindet eine insgesamt mit 1 bezeichnete Radaufhängung ein lenkbares Antriebsrad 2 mit einer durch Festpunkte repräsentierten Karosserie 3 eines Fahrzeugs, wobei das Rad federn kann und eine Stoßdämpfung vorgesehen. Das Rad 2 befindet sich in Kontakt mit einem Straßenbelag 4, der als Referenz zur Definition einer gegenüber dem Boden 4 senkrechten vertikalen Richtung und einer parallel zum Boden 4 verlaufenden horizontalen Richtung dient.
Die Radaufhängung 1 enthält eine Radnabe 5, die mittels eines Wälzlagers 6 um eine im Wesentlichen horizontale Achse drehbar an einem Achsschenkel 7 gelagert ist. Der Achsschenkel 7 ist mittels eines ersten und eines zweiten Gelenks 9, 10 um eine im Wesentlichen vertikale Achse drehbar an einem Achsschenkelträger 8 befestigt, um eine Schwenkbewegung in einem gewissen Winkelbereich zuzulassen. Der Achsschenkelträger 8 ist im Wesentlichen C-förmig. Der Achsschenkelträger 8 weist einen Grundkörper 11, einen oberen Arm 12, der von einem oberen Ende des Grundkörpers 11 ausgeht, und einen unteren Arm 13 auf, der von einem unteren Ende des Grundkörpers 11 auskragt. Das erste Gelenk 9 ist an dem freien Ende des oberen Arms 12 des Achsschenkelträgers 8 angeordnet. Das zweite Gelenk 10 ist an dem freien Ende des unteren Arms 13 des Achsschenkelträgers 8 angeordnet.
Das erste Gelenk 9 ist ein Kugelgelenk und enthält einen an dem freien Ende des oberen Arms 12 ausgebildeten kugelpfannenförmigen Sitz 14 und eine mit dem Achsschenkel 7 starr verbundene Gelenkkugel 15. Das zweite Gelenk 10 weist einen Hauptfreiheitsgrad um eine im Wesentlichen vertikal durch den Mittelpunkt des ersten Gelenks 9 verlaufende Hauptachse auf, mit der Möglichkeit einer Verkippung um sekundäre Achsen, die gegenüber der Hauptachse senkrecht verlaufen, und mit der Möglichkeit einer wesentlichen axialen Verschiebung parallel zu der Hauptachse.
Zwischen dem Achsschenkelträger 8 und einem Befestigungsabschnitt 3a des Fahrzeugs ist ein erster Querlenker 16 angeordnet, der auf diese Weise an seinen beiden Enden drehgelenkig befestigt ist. Zwischen dem Träger 8 und einem weiteren Befestigungsabschnitt 3b der Karosserie 3 ist ein zweiter Querlenker 17 angeordnet, der an seinen beiden Enden drehgelenkig angebracht ist. Der Querlenker Arm 17 verläuft parallel zu dem ersten Arm 16. Der erste und zweite Querlenker 16, 17 sind so angeordnet, dass der Achsschenkelträger 8 in der Lage ist, seine Position im Wesentlichen in vertikaler Richtung zu verändern, um einer Bewegung des Rades 2 zu folgen.
Zwischen dem Achsschenkelträger 8 und einem Befestigungsabschnitt 3c der Karosserie 3 ist eine Feder- und Dämpfungseinrichtung 18 angeordnet. Die Feder- und Dämpfungseinrichtung 18 ist durch eine Zickzacklinie symbolisch dargestellt und ermöglicht auf bekannte Weise die Dämpfung von Federungsbewegungen des Achsschenkelträgers. Die Feder- und Dämpfungseinrichtung kann beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, eine Feder-Stoßdämpfer-Kombination oder ein hydropneumatischer Stoßdämpfer sein.
Die Radnabe 5 ist auf der gegenüber dem Rad 2 abgewandten Seite des Achsschenkels 7 mit einer Antriebswelle 19 verbunden, die auf eine nicht gezeigte Weise mit einer Ausgangswelle eines Getriebes eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Zwischen der Antriebswelle 19 und der Nabe 5 ist ein Kardangelenk 20 angeordnet, um trotz der Feder- und Lenkbewegungen des Rades 2 eine Kraftübertragung von der Antriebswelle 19 auf das Rad 2 zu ermöglichen.
In 2 wurden die Bezugszeichen ähnlicher Elemente wieder verwendet. Die Nabe 5 wird durch eine Welle 21 in Umdrehung versetzt. Die Nabe 5 ist mit einem radialen Flansch 22 und einem Zentrierungszapfen 23 für eine Radfelge 24 versehen. Die Nabe 5 enthält einen axialen Vorsprung 25, der eine zylindrische Außenfläche aufweist und der auf der gegenüber dem Ende 23 der Nabe 5 abgewandten Seite des Flanschs 22 angeordnet ist, wobei sich das Ende der Welle 21 zu dem Inneren des axialen Vorsprungs 25 erstreckt.
Eine Bremsscheibe 26, die eine die Nabe 5 umgebenden Bremsfläche 27 aufweist, und die Felge 24 sind an das Ende 23 der Nabe 5 angepasst, so dass sie an dem Flansch 22 in Anlage kommen. Die Bremsscheibe 26 weist einen zentralen Abschnitt 28 auf, der in axialer Richtung gegenüber der Bremsfläche 27 versetzt und zwischen der Felge 24 und dem Nabenflansch 22 eingefügt ist. Die Felge und die Bremsscheibe 26 sind mittels nicht gezeigter Schrauben und Muttern drehfest mit der Nabe 5 verbunden.
Die Nabe 5 ist an dem Achsschenkel 7 mittels eines Wälzlagers 29 drehbar befestigt, das zwei Reihen von Wälzkörpern in Form von Schrägkugellagern (Hochschulterlagern) aufweist und dessen Innenringe an den axialen Vorsprung 25 der Nabe 5 angepasst sind, wobei die Innenringe gegenüber der Nabe 5 in axialer und in Drehrichtung fixiert sind.
Der Achsschenkel 7 ist über ein erstes Gelenk 9 mit einem oberen Arm 12 eines im Wesentlichen C-förmigen Achs schenkelträgers 8 verbunden. Das erste Gelenk 9 weist einen in dem oberen Arm 12 ausgebildeten kugelförmigen Sitz 14 und eine an dem Achsschenkel 7 befestigte Gelenkkugel 15 auf. Wie bekannt, basiert der kugelförmige Sitz 14 auf mehreren Elementen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt sind.
Der Achsschenkel 7 ist über eine zweite Gelenkanordnung 10 mit einem unteren Arm 13 des Achsschenkelträgers 8 verbunden. Das zweite Gelenk 10 enthält eine Träger 30, der mit einem Befestigungsabschnitt 31 für den unteren Arm 13 und mit einem Gehäuseabschnitt 32 ausgebildet ist, der dazu eingerichtet ist, ein Lager 33 aufzunehmen, beispielsweise ein Wälzlager oder ein Kugelgelenkschiebelager. Der Achsschenkel 7 weist ein freies Ende 34 auf, das eine Achse bildet, die eine zylindrische Außenfläche aufweist, die mit einem Presssitz in einen Innenring des Lagers 33 eingepasst ist. Die Achse des Lagers 33 verläuft durch das Zentrum des ersten Gelenks 9. Die in dieser Weise angeordnete ersten und zweiten Gelenke 9, 10 ermöglichen eine Schwenkbewegung des Achsschenkels 7 gegenüber dem Achsschenkelträger 8 um eine Hauptachse, die durch den Mittelpunkt des ersten Gelenks 9 verläuft und mit der Achse des Lagers 33 zusammenfällt.
Wie besser in den 3 und 4 zu sehen, basiert der Gehäuseabschnitt 32 des Trägers 30 auf einem rohrförmigen Abschnitt 35, der einen zylindrischen inneren Sitz 36 aufweist und an der einen Seite durch einen Boden 37 geschlossen ist, die mit dem rohrförmigen Abschnitt einstückig ausgebildet ist und sich radial nach innen erstreckt. Der Boden 37 weist einen zentralen Bereich 38 auf, der auf der dem rohrförmigen Abschnitt 35 abgewandten Seite gegen über dem Randbereich mit dem größeren Durchmesser des Bodens 37 versetzt ist und auf der Seite des rohrförmigen Abschnitts 35 in dem Boden 37 eine Vertiefung und einen entsprechenden nach außen weisenden Höcker bildet.
Der Befestigungsabschnitt 31 des Trägers basiert auf dicken Armen, hier drei an der Zahl, die sich von dem rohrförmigen Abschnitt 35 des Gehäuseabschnitts 32 ausgehend im Wesentlichen auf derselben Seite nach außen erstrecken. Die dicken Arme weisen jeweils eine Basis 39, die sich in radialer Richtung von dem rohrförmigen Abschnitts 35 ausgehend erstreckt, und einen Endabschnitt 40 auf, der sich schräg in radialer Richtung nach außen und in axialer Richtung auf der offenen Seite des rohrförmigen Abschnitts 35 erstreckt. Jeder der dicken Arme ist an seinem Ende mit einer Gewindebohrung 41 versehen. Jeweils zwei benachbarte dicke Arme sind durch dünne Versteifungsabschnitte 42 miteinander verbunden, die eine Membrane bilden. Die Enden von jeweils zwei benachbarten dicken Armen sind über dicke Versteifungsquerrippen 43 verbunden.
Das Lager 33, das ein Wälzlager oder ein Kugelgelenkschiebelager sein kann, ist detaillierter in den 7, 8, 9 und 10 dargestellt. Es enthält einen ersten äußeren Ring 44 und einen zweiten inneren Ring 45, die in der Lage sind, sich um eine gemeinsame Achse gegeneinander zu drehen, jedoch zusätzlich geringfügig relativ zueinander taumeln können.
Der Außenring 44 weist Stirnflächen 44a, 44b und eine zylindrische Außenfläche 44c auf. Der Innenring 45 weist Stirnflächen 45a, 45b und eine zylindrische Innenfläche 45c auf, die den zylindrischen Innenraum des Lagers 33 bildet.
Die Stirnflächen 44a und 45a einerseits bzw. 44b und 45b andererseits sind koplanar.
Der Außenring 44 ist über seine Außenfläche 44c in den zylindrischen Innensitz 36 des Gehäuseabschnitts 32 eingepasst, wobei er über seine Stirnseite 44a gegen den Randbereich des Bodens 37 axial in Anlage kommt. Der Sitz des Außenrings 44 in dem Gehäuse 32 ist Presssitz ausgeführt. Der Außenring 44 weist eine axiale Länge auf, die größer ist als die Länge des zylindrischen Innensitzes 36, so dass ein Endabschnitt 49 des Außenrings 44 gegenüber dem Gehäuseabschnitt 32 vorspringt.
Das Lager 33 kann mit zwischen den Ringen 44 und 45 angebrachten Dichtungsanordnungen versehen sein.
Die zweite Gelenk 10 kann ein Dichtungselement 50 aufweisen. Wie besser in 3 zu sehen, weist das Dichtungselement 50 einen äußeren Abschnitt 51, der über einen axialen Abschnitt 56 auf den Außenring 44 aufgesteckt ist, einen im Wesentlichen radialen inneren Abschnitt 52 und eine nachgiebige Zwischenmembrane 53 auf, die sich im Wesentlichen in radialer Richtung zwischen dem inneren Abschnitt 52 und dem äußeren Abschnitt 51 erstreckt.
Ein mit einem L-förmigen Querschnitt aus Metall hergestellter Träger 54 verleiht dem äußeren Abschnitt 51 des Dichtungselements Steifigkeit. Eine schräge Randlippe 57 verlängert den axialen Abschnitt 56 des äußeren Abschnitts 51 in radialer Richtung nach außen und in axialer Richtung auf der dem Träger 54 abgewandten Seite, wobei die Lippe 57 eine statische Dichtung mit dem rohrförmigen Abschnitt 35 bildet.
Der innere Abschnitt 52 basiert auf einem ringförmigen Metallträger 58, der sich im Wesentlichen in derselben Radialebene wie der radiale Kragen 55 des Trägers 54 des äußeren Abschnitts 52 befindet. Auf dem Ring 58 ist eine Schicht aus Kunststoff aufgespritzt, die eine innere Lippe 59 bildet, die sich in radialer Richtung schräg nach außen und in axialer Richtung auf der gegenüber der Büchse 56 abgewandten Seite des äußeren Abschnitts 52 erstreckt. Die innere Lippe 59 kommt mit einer im Wesentlichen radial sich erstreckenden Fläche des Achsschenkels 7 in axiale Anlage.
Die Schichten des inneren Abschnitts 52 und äußeren Abschnitts 51 und die dazwischenliegende Membran 53 sind vorzugsweise einstückig und in ein und demselben Spritzgussvorgang aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Elastomer, hergestellt.
Der axiale Abschnitt 56 des äußeren Abschnitts 51 des Dichtungselements 50 umgibt den Endabschnitt 49 des Außenrings 44. Die Büchse 56 ist beispielsweise mittels eines Presssitzes an die Außenfläche 44c des Außenrings 44 des Lagers 33 angepasst. Der äußere Abschnitt des Dichtungselements 50 kommt durch einen sich an den axialen Abschnitt 56 anschließenden radialen Abschnitt gegen die Stirnseite 44b des Außenrings 44 in axiale Anlage. Der axiale Abschnitt 56 nähert sich in axialer Richtung dem rohrförmigen Abschnitt 35 des Gehäuseabschnitts. Der äußere Kragen 57 kommt über seinen freien Rand mit dem rohrförmigen Abschnitt 35 des Gehäuseabschnitts 32 in Anlage. Der eine statische Dichtungslippe bildende äußere Kragen 57 wird elastisch verformt, um eine bessere Dichtung zwischen dem äußeren Kragen 57 und dem rohrförmigen Abschnitt 35 des Trägers 30 sicherzustellen.
Das Lager 33 enthält außerdem eine in 11 mehr im Einzelnen dargestellte Gleitlagerbüchse 63, die in dem zylindrischen Innenraum 45c des Innenrings 45 und um das freie Ende 34 des Achsschenkels 7 herum angeordnet ist. Die Lagerbüchse 63 ist in Form einer offenen ringförmigen Büchse ausgebildet, die einen axialen Hauptabschnitt 64 und nach außen gerichtete radiale Endränder oder Rundflächen 65 und 66 aufweist. Ein axialer Schlitz 67 verleiht der Lagerbüchse 65 eine gewisse radiale Nachgiebigkeit, die eine vorübergehende Reduzierung des Durchmessers derselben erlaubt, um sie in dem zylindrischen Innenraum 45c des Innenrings 45 einzusetzen. Die Lagerbüchse 63 kann aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Polymer, hergestellt sein, der einen geringen Reibungskoeffizienten gegenüber Stahl aufweist, um ein Gleiten gegenüber dem freien Ende 34 des Achsschenkels 7 zu ermöglichen, wobei sie dank der Versteifungsränder 65 und 66 dennoch in axialer Richtung mit dem Innenring 45 fest verbunden bleibt.
Der innere Abschnitt 52 befindet sich in leichter Anlage gegen den Bund 65 der Lagerbuchse 63, um eine ausgezeichnete Dichtung zu bilden.
Mit anderen Worten, das Lager 33 ist in der Lage, gegenüber dem Achsschenkel 7 in axialer Richtung zu gleiten, um auf diese Weise eine gewisse axiale Anpassung zu erlauben, wohingegen der äußere Ring 44 und der innere Ring 45 in der Lage sind, ihre fluchtende Ausrichtung zu verlassen, beispielsweise indem sie sich in Abhängigkeit von einer als Kippbewegung bezeichneten Bewegung, die analog zu der durch ein Kugelgelenk ermöglichten Bewegung ist, schneiden oder auch nicht. Das untere Gelenk 10 ermöglicht auf diese Weise die Übertragung radialer Kräfte, während die Entstehung von Spannungen vermieden ist, die in Höhe des unteren Gelenks 10 und ihres Lagers 33 auftreten würden, wenn die Kippbewegung und die axiale Verschiebung nicht möglich wären. Die zentrale Vertiefung in dem Boden 37 erlaubt eine leichte Verschiebung des Innenrings 44 gegenüber dem Außenring 45. Ebenso ist das freie Ende 34 des Achsschenkels 7 in der Lage, seine Stellung in axialer Richtung gegenüber dem Lager 33 zu verändern.
Die Träger 30 wird an dem freien Ende des unteren Arms 13 mittels Schrauben 60 festgehalten, die durch die in dem unteren Arm 13 ausgebildeten Öffnungen 61 führen. Die Schrauben 60 sind in axialer Richtung auf der gegenüber der Träger abgewandten Seite durch einen Kopf 62 gesichert. Das mit Gewinde versehene Ende der Schrauben 60 steckt in Gewindebohrungen 41 der dicken Arme des Trägers 30, um den Träger 30 anzuziehen und zu befestigen. Der Träger 30 liegt auf einer dem oberen Arm 12 des Achsschenkelträgers 8 zugewandten Fläche 63 des unteren Arms 13 auf.
Das freie Ende 34 des Achsschenkels 7, das eine zylindrische Außenfläche aufweist, ist vorzugsweise mit einem Gleitsitz, in die Lagerbüchse 63 des Lagers 33 eingesteckt. Das freie Ende 34 bildet einen Lagerzapfen, der an einem unteren Abschnitt des Achsschenkels 7 eine Radialfläche aufweist. Das freie Ende 34 wird so in die Lagerbüchse 36 eingepresst, dass sich sein gegenüber dem Lagerträger entgegengesetztes Ende in axialer Richtung nicht über die Radialebene der Stirnseite 45b des Innenrings 45 hinaus erstreckt, die auf der gegenüber dem Achsschenkel 7 abgewandten Seite angeordnet ist. Die in Berührung mit der Schulter am Lagerzapfen stehende innere Lippe 59 ist elastisch verformt, um eine ständige Berührung der Dichtung zwischen der inneren Lippe 59 und der Schulter am Lagerzapfen sicherzustellen.
In den unterschiedlichen Stellungen befindet sich die innere Lippe 59 dauerhaft in Berührung mit der Schulter am Lagerzapfen. Durch eine elastische Vorspannung wird auf die innere Lippe 59 eine ständige Axialkraft ausgeübt, die den mittleren Abschnitt 52 des Dichtungselements 50 gegen die Stirnseite 45b des Innenrings 45 drückt.
Eine Radaufhängung bei einem Kraftfahrzeug ist in hohem Maße dem Bewurf mit Schmutz ausgesetzt. Der äußere Abschnitt 51 des Dichtungselements und des äußeren Kragens 57 verhindert das Eindringen von Verunreinigungen zwischen den Außenring 44 und den rohrförmigen Abschnitt 35 des Gehäuseabschnitts 32, und zwischen den Innen- und Außenring. Die dazwischenliegende Membran 53 verhindert das Eindringen von Verunreinigungen zwischen den Innenring 45 und den Außenring 44. Die innere Lippe 59 verhindert das Eindringen von Schmutzpartikeln zwischen das die Achse des Achsschenkels 7 bildende freie Ende 34 und den Innenring 44. Auf der dem Dichtungselement 50 in axialer Richtung entgegengesetzten Seite verhindert der Boden 37 das Eindringen von Verunreinigungen. Der Gehäuseabschnitt 32 des Lagers 33 ist somit geschützt, was eine verbesserte Funktion des unteren Gelenks 10, weniger Reibungskräfte bei Schwenkbewegungen des Achsschenkels 7 in Bezug auf die Hauptachse und eine längere Lebensdauer des unteren Gelenks 10 gewährleistet.
Mit weiterem Bezug auf 2 wird das untere Gelenk 10 während der Montage des Achsschenkels 7 an dem Achsschenkelträger 8 an dem Achsschenkel 7 befestigt, indem das die Achse 34 bildende freie Ende in den Innenring 45 des Lagers 33 eingesteckt wird. Anschließend wird die Gelenkkugel 15 an dem Achsschenkel 7 angebracht und sodann in ihren kugelförmigen Sitz 14 des oberen Arms 12 eingeführt, der mehrere nicht gezeigte abnehmbare Teile enthält, die dazu dienen, das Einsetzen des Kugelgelenks 15 zu erleichtern. In diesem Stadium kann der Achsschenkel 7 dank der drei Rotationsfreiheitsgrade des Kugelgelenks 15 in gewünschter Weise ausgerichtet werden. Der Achsschenkel 7 wird so angeordnet, dass die Befestigung des Trägers 30 mit dem zweiten Gelenk 10 an dem unteren Arm 13 des Achsschenkelträgers 7 möglich ist.
Während der Rollphase des Kraftfahrzeugs werden die Kräfte von dem Rad 2 auf den Achsschenkelträger 8 und auf die Karosserie 3 des Fahrzeugs übertragen. Die erste Gelenk 9 in Gestalt des Kugelgelenks überträgt die Axialkräfte bezüglich der Hauptschwenkachse des Achsschenkels 7 sowie Radialkräfte. Das zweite Gelenk 10 überträgt im Wesentlichen Radialkräfte. Beim Auftreten von größeren Kräften kann der Achsschenkelträger 8 Verformungen erleiden, die den Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk 9, 10 ändern oder eine Ausrichtungsabweichung des Mittelpunkts des ersten Gelenks 9 mit der Achse des Lagers des zweiten Gelenks 10 hervorrufen. Derartige Fehlausrichtungen erhöhen die Gefahr des Auftretens von Spannungen in dem Achsschenkel und einer Minderung der Funktionsfähigkeit der Gelenken 9, 10.
Die zweite Gelenk 10 erlaubt eine axiale Verschiebung des Lagers 33 gegenüber dem Achsschenkel 7 und eine relative Drehung zwischen den Ringen 44, 45 um sekundäre Kippachsen, die senkrecht zu der Achse des Lagers 33 verlaufen. Diese Möglichkeiten einer relative Verschiebung erlauben eine Anpassung des zweiten Gelenks 10, wobei die Ausrichtung des Mittelpunkts des ersten Gelenks 9 mit der Achse des zweiten Gelenks 10 trotz einer Verformung des Achsschenkelträgers 8 beibehalten bleibt. Hierdurch wird das Auftreten von Reibungskräften in den Gelenken 9, 10 vermieden. Darüber hinaus werden die von dem Achsschenkel 7 und dem ersten und dem zweiten Gelenk 9, 10 aufzunehmenden Kräfte verringert. Das Lager 33 ist in der Lage, trotz der relativen Verschiebungen zwischen den Ringen erhebliche Radialkräfte zu übertragen, ohne dass Reibungskräfte auftreten.
Das Dichtungselement 50 des zweiten Gelenks ist dazu eingerichtet, die Abdichtung auch im Falle einer gewissen axialen Verschiebung der Ringe 44, 45, einer relativen Drehung der Ringe um eine von der Hauptachse des Lagers 33 abweichende Achse, oder sogar einer relativen radialen Versetzung eines Rings gegenüber dem anderen sicherzustellen.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Lager 33 mit einer zwischen der Außenfläche 44c des Außenrings 44 und dem zylindrischen Innensitz 36 der Träger 30 angeordneten Lagerbüchse 63 von der in 14 dargestellten Bauart versehen sein. Die Lagerbüchse weist die Form einer mittels eines Schlitzes 67 offen ausgeführten Büchse auf, die mit nach innen gerichteten radialen Rändern 65 und 66 versehen ist. Die Lagerbüchse 63 ist fest mit der Träger 30 verbunden und kann gegenüber dem Außenring 44 gleiten. Zwischen dem unteren radialen Rand 66 der Lagerbüchse 63 des Lagers 33 und dem Außenring 44 kann ein geringfügiger axialer Spalt 68 vorgesehen sein, um eine gewisse axiale Verschiebung von beispielsweise einigen Millimetern zwischen dem Lager 33 und der Lagerbuchse 63 zu erlauben. Der Innenring 45 ist mit einem Presssitz auf das freie zapfenförmige Ende 34 des Achsschenkels 7 aufgesteckt.
In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Lager 33 mit einer Lagerbüchse 63 versehen sein, die von der in 13 dargestellten Bauart ist und zwischen der Außenfläche 44c des Außenrings 44 und dem zylindrischen Innensitz 36 des Trägers 30 angeordnet ist. Die Lagerbüchse ist als ringförmige Büchse, beispielsweise in Form eines Bronzerings, ausgebildet. Die Lagerbüchse 63 ist in axialer Richtung mit dem Außenring 44 fest verbunden und kann gegenüber dem Träger 30 gleiten. Zwischen dem unteren radiale Rand 66 der Lagerbüchse 63 des Lagers 33 und der ringförmigen Randfläche des Bodens 37 des Trägers 30 kann ein geringfügiger axialer Spalt 68 vorhanden sein, um eine gewisse axiale Verschiebung von beispielsweise einigen Millimetern zwischen dem Lager 33 und dem Träger 30 zu erlauben. Der Innenring 45 ist mit einem Presssitz auf dem freien Ende 34 des Achsschenkels 7 aufgesteckt.
In den Ausführungsbeispielen nach 5 und 6 sind die Dichtungsanordnungen 50 von derselben Bauart wie die in dem Ausführungsbeispiel nach 3 verwendeten, mit dem Unterschied, das sie mittels Presssitz auf das Ende der Lagerbuchsen 63 aufgesteckt sind.
7 bis 10 veranschaulichen unterschiedliche mögliche Ausführungsbeispiele von Lagern 33. In dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Wälzlager 33 von der Bauart, die eine Reihe von Kugeln und einen Käfig 69 enthält, der die Beabstandung der Kugeln um den Umfang si cherstellt.
Der Außenring 44 weist Stirnflächen 44a, 44b, eine zylindrische Außenfläche 44c und eine Innenfläche auf, die einen zylindrischen Innenraum 44d definiert und mit einer in mittiger Längsschnittansicht torusförmigen Lagerlauffläche 47 versehen ist. Der Innenring 45 weist Stirnflächen 45a, 45b, eine zylindrische Innenfläche 45c, die den zylindrischen Innenraum des Wälzlagers 33 bildet, und eine Außenfläche 45d mit einer in mittiger Längsschnittansicht torusförmigen Lagerlauffläche 48 auf. Die Wälzkörper 46 sind zwischen den Lagerlaufflächen 47 und 48 des Außenrings 44 und des Innenrings 45 mit den Lagerlaufflächen 47 und 48 in Berührung stehen angeordnet.
Seitliche Dichtungsanordnungen 70 und 71 sind in Nuten angebracht, die in dem zylindrischen Innenraum 44d des Außenrings 44 ausgebildet sind, und gleiten auf einem schrägen Sitz, beispielsweise auf einer zwischen der zylindrischen Außenumfangsfläche 45d und den Stirnflächen 45a bzw. 45b ausgebildeten Fase des Innenrings 45. Auf diese Weise ist eine leistungsfähige Abdichtung an dem Lager 33 sichergestellt. Um eine gewisse Freiheit für eine Taumelbewegung des Außenrings 44 gegenüber dem Innenring 45 zuzulassen, weisen die Lagerlaufflächen 44d und 45d im Längsschnitt einen Krümmungsradius auf, der deutlich größer ist als der Radius der Kugeln. Außerdem verfügt das Wälzlager 33 über ein größeres inneres Spiel als ein herkömmliches Wälzlager.
In dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lager 33 in Form eines Kugellagers ausgebildet. Die Wälzkörper sind auf zwei Reihen von Kugeln verteilt, die längs dem Umfang durch einen gemeinsamen Käfig 69 beabstandet gehalten wird. Der Außenring 44 weist eine Innenfläche 44d mit einem in axialer Schnittansicht großen Krümmungs radius auf, wobei sich die Mitte des Krümmungsradius auf der Rotationsachse des Wälzlagers befindet. Die Innenfläche 44d definiert somit eine einzige Lagerlauffläche, auf der die Wälzkörper beider Reihen rollen. Im Gegensatz dazu weist der Innenring 45 zwei Lagerlaufflächen 72 und 73 auf, die im Wesentlichen in Höhe des ringförmigen Abschnitts des Käfigs 69 durch eine kurze zylindrische Fläche 74 getrennt sind. Die Lagerlaufflächen 72 und 73 weisen im Längsschnitt einen Krümmungsradius auf, der mit dem Radius der Kugeln weitgehend übereinstimmt. Auf diese Weise werden die Wälzkörper gegenüber dem Innenring 45 in Stellung gehalten, während der Außenring 44 gegenüber den Wälzkörpern 46 eine Taumelbewegung ausführen kann.
In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lager 33 in Form eines Tonnenlagers ausgebildet, das einen dem Kugellager nach 8 ähnelnden Aufbau aufweist. Der Außenring 44 ähnelt demjenigen von 8. Die Wälzkörper 46 weisen die Gestalt von Tonnen auf, die im Längsschnitt einen großen Krümmungsradius aufweisen, der demjenigen der Innenfläche 44d des Innenrings 44 ähnelt. Der Innenring 45 ist mit zwei Lagerlaufflächen 75a und 75b mit großem Krümmungsradius ausgebildet, der im Wesentlichen identisch zu dem Krümmungsradius der Wälzkörper 74 und 75 ist. Wie in dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel behalten die Wälzkörper im Wesentlichen ihre Stellung gegenüber dem Innenring 45, wohingegen der Außenring 44 in der Lage ist seine Stellung zu ändern, indem er gegenüber den Wälzkörpern 46 eine Taumelbewegung ausführt.
In dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lager 33 in Form eines Kugelgelenks ausgebildet, das mit einem Außenring 44 und einem Innenring 45 versehen ist, die eine Innenfläche 44d bzw. eine Außenfläche 45d aufweisen, die torusförmig gestaltet sind und einen weitgehend übereinstimmenden Krümmungsradius haben. In dem freien Raum zwischen den Ringen 44 und 45 ist eine Antifriktionsschicht 76 mit im Wesentlichen konstanter Dicke angeordnet. Die Antifriktionsschicht 76 kann auf einem Polymer mit einem geringen Reibungskoeffizienten gegenüber Stahl basieren. Die Antifriktionsschicht 76 kann zwischen den Ringen 44 und 45 unbefestigt angeordnet sein, oder beispielsweise durch Aufspritzen auf dem einen der Ringe mit der Freiheit zur Taumelbewegung gegenüber dem anderen Ring befestigt angeordnet sein.
In dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel basiert die Gleitlagerbuchse 63 auf einer Büchse 77, die auf ihrer Innenumfangsfläche mit einer Antifriktionsschicht 78, beispielsweise auf der Basis von Polytetrafluorethylen, beschichtet ist. Die Büchse 77 kann ringförmig und aus Stahl hergestellt sein. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders kostengünstig. Die Büchse 77 kann mit Presssitz in den zylindrischen Innenraum 36 des Trägers 30 eingesteckt sein, um ein axiales Gleiten des Außenrings 44 des Lagers 33 zuzulassen. Vorzugsweise ist der Ring 77 mit Presssitz in den zylindrischen Innenraum 45c des Innenrings 45 eingesteckt und erlaubt ein axiales Gleiten des Achsschenkels 7 gegenüber dem Lager 33.
In dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lagerbüchse 63 in Form einer beispielsweise aus Bronze einstückig hergestellten Büchse ausgeführt. Die Büchse ist ringförmig und weist einen zylindrischen Innenraum und eine zylindrische Außenfläche auf. Bronze verfügt von Natur aus über ausgezeichnete Selbstschmierungseigen schaften, so dass auf den Einsatz einer Antifriktionsschicht verzichtet werden kann. Der Aufbau der Büchse ist folglich besonders einfach. Die Bronzebüchse kann mit einem sehr leichten Presssitz auf die Außenumfangsfläche des Außenrings 44 aufgesteckt oder auch in die zylindrische Innenfläche des Innenrings 45 eingesteckt sein.
Dank der Erfindung ist eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel eines Kraftfahrzeugs geschaffen, die den Einsatz gewichtsverminderter Elemente mit geringerer Steifigkeit erlaubt und dennoch eine einwandfreie Funktion der zwischen dem Achsschenkel und einem Achsschenkelträger vorhandenen Gelenke sicherstellt, wobei die Abdichtung der Gelenke trotz relativer Verschiebungen gewährleistet ist, und wobei die der Schwenkbewegung des Achsschenkels entgegenwirkenden Reibungskräfte reduziert sind. Die Erfindung ermöglicht außerdem im Vergleich zu herkömmlichen Einrichtungen mit zwei Gelenken der Bauart mit Kugelgelenken eine beträchtliche Vereinfachung der Montage und Demontage des Achsschenkels. Das Lager kann auf einer für eine Massenfertigung geeigneten einfachen und kostengünstigen Konstruktion basieren.
Eine Halterungseinrichtung für den Achsschenkel eines Kraftfahrzeugs ist dazu eingerichtet ist, mittels Gelenken an einer Radaufhängung um eine Hauptschwenkachse drehbar angebracht zu werden. Das zugehörige Lager enthält eine Gleitlagerbüchse, die eine axiale Verschiebung des Achsschenkels in Bezug auf einen Träger entlang der Hauptschwenkachse erlaubt. Das zugehörige Lager ist ferner dazu eingerichtet, eine Drehung um Sekundärachsen zu erlauben, die in Bezug auf die Hauptachse senkrecht verlaufen, damit eine geringfügige Taumelbewegung gegenüber dem Träger mög lich ist.

Claims

Lageranordnung (33) für einen Achsschenkel (7) eines Rades (2), der dazu eingerichtet ist, mittels Gelenken um eine Hauptschwenkachse an einer Radaufhängung drehbar angebracht zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (33) eine Gleitlagerbüchse (63) enthält, die eine axiale Verschiebung des Lagers in Bezug auf einen Lagerträger (8) entlang der Hauptschwenkachse (7) erlaubt, wobei die Lageranordnung (33) derart gestaltet ist, dass sie eine Kippbewegung um Sekundärachsen zulässt, die rechtwinkelig zu der Hauptachse verlaufen, um in der Lage zu sein, eine geringfügige Taumelbewegung gegenüber dem Träger (8) auszuführen.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (63) gesichert an einem Außenring (44) des Lagers angebracht ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (63) gleitend an einem Außenring (44) des Lagers angebracht ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (63) gesichert an einem Innenring (43) des Lagers angebracht ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (63) gleitend an einem Innenring (43) des Lagers angebracht ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung ein Wälzlager aufweist, das mit Lagerlaufflächen versehen ist, die in einem geraden Längsschnitt, der die Achse des Wälzlagers enthält, einen Krümmungsradius aufweisen, der größer ist als derjenige des Berührungsprofils der Wälzkörper.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager Tonnen oder Kugeln enthält.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein Kugelgelenk enthält, das zwei Ringe aufweist, die sich um den Umfang in mehreren Richtungen gegeneinander verschieben lassen.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Gleitflächen des Kugelgelenks mit einer Antifriktionsschicht (76) versehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse mit einem axialen Schlitz (67) versehen ist.
Einrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse mit axialen endseitigen Bundflächen (65, 66) versehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse auf einer Bronzebüchse basiert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Lagerbüchse auf einer Stahlbüchse (77) basiert, die mit einer Antifriktionsschicht (78) versehen ist.
Halterungseinrichtung für den Achsschenkel für ein Kraftfahrzeugrad (2) eines Kraftfahrzeugs, zu der gehören: ein Achsschenkelträger (8), der dazu eingerichtet ist, mit einer Radaufhängung verbunden zu werden, wobei der Träger dazu eingerichtet ist, mittels erster und zweiter Gelenken mit der Möglichkeit einer Drehung um eine Hauptschwenkachse einen Achsschenkel (7) aufzunehmen, wobei das erste Gelenk (9) von der Bauart mit mindestens einem Rotationsfreiheitsgrad in bezug auf die Hauptachse ist, und das zweite Gelenk (10) ein Lager (33) enthält, das im Wesentlichen einen Rotationsfreiheitsgrad in bezug auf die Hauptachse vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Lager (33) eine Gleitlagerbüchse (63) gehört, die eine axiale Verschiebung entlang der Hauptschwenkachse erleichtert, wobei das Lager (33) eine Drehung um Sekundärachsen erlaubt, die gegenüber der Hauptachse senkrecht verlaufen.