DE102009040163A1

DE102009040163A1 - Achsführungslager zur Ankopplung einer Hinterachse an einen Fahrzeugaufbau

Info

Publication number: DE102009040163A1
Application number: DE102009040163A
Authority: DE
Inventors: Ulrich HÜBNER; Hartmut Rechter; Dennis Pirl; Harald Mödeker
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-05
Also published as: CN102009568B; DE102009040163B4; CN102009568A

Abstract

Ein Achsführungslager zur Ankopplung einer Hinterachse an einen Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Außenhülse (7) zur Ankopplung an die Hinterachse, ein Innenteil (8) zur feststehenden Anordnung am Fahrzeugaufbau, das sich in die Außenhülse (7) hineinerstreckt, und einen Gummikörper (9) zwischen der Außenhülse (7) und dem Innenteil (8) zur schwenkbaren Abstützung der Außenhülse (7) am Innenteil (8). Das Innenteil (8) weist eine Anschlagscheibe (14) auf, die von einem axialen Endabschnitt (11) der Außenhülse (7) axial beabstandet ist. Der Gummikörper (9) ist festhaftend mit der Anschlagscheibe (14) verbunden. Bei Federbewegung der Achse im Fahrbetrieb kann es hierdurch nicht zu Relativbewegungen zwischen dem Gummikörper und aufbauseitig feststehenden Bauteilen kommen, wodurch Geräusche und Verschleiß vermieden werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Achsführungslager zur Ankopplung einer Hinterachse an einen Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Verbundlenker-Hinterachse mit solchen Achsführungslagern.
Bei Personenkraftwagen sind Verbundlenkerachsen, worunter vorliegend im weiteren Sinn auch Koppellenkerachsen verstanden werden, aufgrund ihres einfachen Aufbaus sowie ihrer guten Funktionseigenschaften als Hinterachsen weit verbreitet. Beispiele hierfür sind unter anderem aus der DE 195 07 397 A1 oder der DE 197 17 276 A1 bekannt.
Sie umfassen in der Regel zwei mehr oder weniger in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längslenker, die mit einem vorderen Endabschnitt am Fahrzeugaufbau schwenkbar angekoppelt sind, sowie einen die Längslenker verbindenden biegesteifen, jedoch torsionsweichen Querträger. An hinteren Endabschnitten der Längslenker ist jeweils ein Fahrzeugrad angeordnet.
Die schwenkbare Ankopplung der Hinterachse am Fahrzeugaufbau erfolgt mit Hilfe von sogenannten Achsführungslagern, die üblicherweise als Gummi-Metall-Lager ausgeführt sind. Diese beeinflussen sowohl die Komforteigenschaften der Hinterachse als auch deren Fahreigenschaften in Hinblick auf ein gewolltes Eigenlenkverhalten. Beides ist jedoch schwer miteinander zu vereinen. Für einen hohen Fahrkomfort und eine gute akustische Abkopplung der Achse vom Fahrzeugaufbau ist eine weiche Ankopplung mit einer niedrigen Federsteifigkeit wünschenswert, während für eine gute Fahrdynamik und eine hohe Lebensdauer eine hohe Federsteifigkeit von Vorteil ist. Herkömmliche Achsführungslager stellen daher in der Regel einen Kompromiss aus den genannten Anforderungen dar. Ein solches Achsführungslager ist beispielsweise aus der DE 43 11 090 A1 bekannt. Dieses umfasst eine metallische Innenhülse, eine dazu konzentrische metallische Außenhülse sowie einen zwischen diesen Hülsen angeordneten Gummikörper.
Beim Ein- und Ausfedern der Achse kann es aufgrund von Relativbewegungen zu Geräuschbildung im Bereich der Achsführungslager kommen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Achsführungslager zur Ankopplung einer Hinterachse an einen Fahrzeugaufbau gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Achsführungslager umfasst eine Außenhülse zur Ankopplung an die Hinterachse, ein Innenteil zur feststehenden Anordnung am Fahrzeugaufbau, das sich in die Außenhülse hineinerstreckt, und einen Gummikörper zwischen der Außenhülse und dem Innenteil zur schwenkbaren Abstützung der Außenhülse am Innenteil. Es zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Innenteil eine Anschlagscheibe aufweist, die von einem axialen Endabschnitt der Außenhülse axial beabstandet ist, und dass der Gummikörper festhaftend mit der Anschlagscheibe verbunden ist.
Bei Federbewegungen der Achse im Fahrbetrieb kann es hierdurch nicht zu Relativbewegungen zwischen dem Gummikörper und feststehenden Bauteilen, d. h. hier der Anschlagscheibe kommen, wodurch Geräusche und Verschleiß durch Abrieb verhindert werden. Ein Fetten der axialen Anlageflächen des Gummikörpers, wie es bei herkömmlichen Gummi-Metall-Lagern erforderlich ist, kann somit entfallen.
Unter Gummikörpern werden vorliegend nicht nur Körper aus natürlichem Gummi, sondern auch solche aus anderen, in Gummi-Metall-Lagern üblicherweise eingesetzten Elastomeren verstanden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Achsführungslagers sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
Bevorzugt erstreckt sich die Anschlagscheibe des aufbauseitig festgelegten Innenteils radial soweit nach außen, dass diese einem axialen Endabschnitt der Außenhülse gegenüberliegt und dabei von diesem durch den Gummikörper beabstandet ist. Der Gummikörper erstreckt sich somit radial in den Bereich zwischen der Anschlagscheibe und dem axialen Endabschnitt der Außenhülse hinein. Hierdurch ist trotz Festlegung des Gummikörpers an der feststehenden Anschlagscheibe eine Schwenkbarkeit der Achse relativ zum Fahrzeugaufbau gegeben. Der Abstand zwischen Anschlagscheibe und axialem Endabschnitt der Außenhülse ist unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften des eingesetzten Elastomermaterials so gewählt, dass die Haftung des Gummikörpers an der Anschlagscheibe nicht beeinträchtigt wird.
Auf die Hinterachse einwirkende Seitenkräfte werden direkt über den zwischen dem axialen Endabschnitt der Außenhülse und der Anschlagscheibe befindlichen Teil des Gummikörpers in die Anschlagscheibe und damit in den Fahrzeugaufbau eingeleitet. Hierdurch wird ein sehr direktes Ansprechen bei Seitenkräften erzielt.
Zudem ergibt sich die Möglichkeit einer gewissen Entkopplung der Federsteifigkeiten in Fahrzeugslängs- und -querrichtung.
Vorzugsweise bildet der Gummikörper hierzu einen radialen ringförmigen Vorsprung aus, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Außenhülse.
Bevorzugt ist der Gummikörper vollflächig mit der Anschlagscheibe verbunden. Hierdurch wird bei kompakten Abmessungen eine optimale Haftung erzielt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Außenhülse an ihrem zu der Anschlagscheibe weisenden Endabschnitt einen radialen Flansch auf, an dem der Gummikörper anliegt. Diese ermöglicht eine gute Seitenkrafteinleitung von der Außenhülse in den Gummikörper.
Weiterhin kann der Gummikörper festhaftend mit der Außenhülse verbunden sein, um auch hier Geräusche und Verschleiß zu vermeiden.
Das Innenteil weist einen Innenkern auf, der sich in die Außenhülse hineinerstreckt und mit der Anschlagscheibe verbunden ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Innenkern und die Anschlagscheibe zusammen in einem Stück hergestellt. Die Anschlagscheibe kann jedoch auch axial von dem Innenrohr beabstandet und mit dem Fahrzeug verschraubt sein.
Wie bereits aus der DE 197 17 276 A1 kann die Lagersteifigkeit des Achslenkerlagers quer zur Längsachse der Außenhülse zumindest in einer ersten Richtung und der hierzu entgegengesetzten Richtung unterschiedlich groß sein. Vorzugsweise ist Lagersteifigkeit gegenüber in Vorwärtsfahrtrichtung auf die Hinterachse einwirkenden Kräften steifer als gegenüber entgegengerichtet einwirkenden Kräften. Bei Bedarf ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich. Die unterschiedlichen Steifigkeiten können beispielsweise durch unterschiedlich groß ausgebildete nierenförmige Ausnehmungen im Gummikörper, eine asymmetrische Konturierung des Innenkerns, eine asymmetrische Konturierung der Außenhülse oder eine Kombination hieraus erreicht werden.
Bevorzugt kommen zwei Achsführungslager der vorstehend erläuterten Art an einer Verbundlenker-Hinterachse zum Einsatz. Die Achsführungslager befinden sich jeweils an einem in Vorwärtsfahrtrichtung vornliegenden Endabschnitt zweier im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufender Längslenker und ermöglichen die schwenkbare Ankopplung an einen Fahrzeugaufbau. Die Schwenkachse verläuft im Wesentlichen horizontal und im Wesentlichen quer zur Vorwärtsfahrtrichtung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung näher dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbundlenker-Hinterachse nach der Erfindung in einer Ansicht von oben, und in
2 eine Horizontalschnittansicht eines erfindungsgemäßen Achsführungslagers.
Die in 1 dargestellte Verbundlenker-Hinterachse 1 umfasst zwei im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längslenker 2, die mittels eines Querträgers 3 verbunden sind. Der Querträger 3 ist in bekannter Art und Weise biegesteif, jedoch torsionsweich ausgeführt. An einem hinteren Endabschnitt jedes Längslenkers 2 befindet sich ein Radträger zur Lagerung eines Fahrzeughinterrads 4. Ferner ist jeder Längslenker 2 an einem vorderen Endabschnitt mittels eines Achsführungslagers 5 am Fahrzeugaufbau 6 angekoppelt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Schwenkachse der Achsführungslager 5 horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung bzw. Vorwärtsfahrtrichtung. Von einer solchen Ausrichtung kann jedoch sowohl bezüglich der Horizontalrichtung als auch bezüglich des Anstellwinkels zur Fahrzeuglängsrichtung in einer Größenordnung bis zu etwa 25° abgewichen werden.
Das Achsführungslager 5 ist in 2 näher dargestellt. Es umfasst eine Außenhülse 7 zur Ankopplung an die Hinterachse 1, ein Innenteil 8 zur feststehenden Anordnung am Fahrzeugaufbau 6 und einen Gummikörper 9 zwischen der Außenhülse 7 und dem Innenteil 8 zur schwenkbaren Abstützung der Außenhülse 7 am Innenteil 8.
Die Außenhülse 7 weist einen zylindrischen Hülsenabschnitt 10 auf, an den an einem axialen Endabschnitt 11 ein radial abstehender Flansch 12 angeformt ist. Der Hülsenabschnitt 10 und der Flansch 12 können jedoch auch als zunächst getrennte Teile hergestellt und anschließend miteinander verbunden sein. Sie können jedoch auch in einem Teil hergestellt sein. In eingebautem Zustand ist die Außenhülse 7 fest mit einem Längslenker 2 oder einem Lagerbock verbunden. Sie wird bevorzugt in Kunststoff ausgeführt, kann jedoch auch aus Metall bestehen.
Das Innenteil 8 weist einen Innenkern 13 sowie eine Anschlagscheibe 14 auf. Die Anschlagscheibe 14 ist an einem axialen Endabschnitt des hier rohrförmigen Innenkerns 13 angeordnet. Sie ist entweder an dem Innenkern 13 befestigt, beispielsweise angeschweißt, oder einstückig mit dem Innenkern 13 hergestellt.
In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann die Anschlagscheibe 14 auch axial vor dem Innenkern 13 angeordnet, d. h. von diesem beabstandet sein. Beide Teile 13 und 14 sind dann lediglich über den Gummikörper 9 verbunden. Die Anschlagscheibe 14 kann dabei eigens am Fahrzeugaufbau festgelegt, z. B. angeschraubt sein, oder aber durch eine sich durch den Innenkern 13 erstreckende Schraube gemeinsam mit dem Innenkern 13 und dem Gummikörper 9 gegen den Fahrzeugaufbau axial verspannt sein.
Wie 2 zeigt, erstreckt sich das Innenteil 8 mit dem Innenkern 13 in die Außenhülse 7 hinein, wohingegen die Anschlagscheibe 14 von dem axialen Endabschnitt 11 der Außenhülse 8 in Axialrichtung beabstandet ist. Vorliegend weist die Anschlagscheibe 14 einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Innendurchmesser der Außenhülse 7. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser der Anschlagscheibe 14 auch größer als der Außendurchmesser des Flansches 12, wodurch für den nachfolgend näher erläuterten Gummikörper 9 eine breite Befestigungsbasis geschaffen wird.
Der Gummikörper 9 umfasst einen ersten Abschnitt 15 innerhalb der Außenhülse 7 sowie einen zweiten, auf der Seite der Anschlagscheibe 14 aus der Außenhülse 7 axial herausragenden zweiten Abschnitt 16. Letzterer füllt den Bereich zwischen der Anschlagscheibe 14 und dem axialen Endabschnitt 11 der Außenhülse 7. Er bildet einen ringförmigen Vorsprung 17 aus, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Außenhülse 7. Der ringförmige Vorsprung 17 liegt axial an der Anschlagscheibe 14 sowie am Flansch 12 der Außenhülse 7 an.
Zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen dem Gummikörper 9 und feststehenden Abschnitten des Fahrzeugaufbaus ist der Gummikörper 9 mit der Anschlagscheibe 14 fest verbunden, beispielsweise anvulkanisiert. Vorzugsweise ist der Gummikörper vollflächig ohne Luftspalt an der Anschlagscheibe 14 befestigt. Das Innenteil 8 und damit die Anschlagscheibe 14 sind ihrerseits am Fahrzeugaufbau feststehend angeordnet. Bei Federbewegungen der Hinterachse 1 und einem damit einhergehenden Verschwenken der Längslenker 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau werden die Gummikörper 9 der Achsführungslager 5 vor allem im Bereich der zweiten Abschnitte 16 verformt. Aufgrund der festen Verbindung mit der Anschlagscheibe 14 können jedoch weder Verschleiß durch Abrieb noch Störgeräusche auftreten.
Der Gummikörper 9 ist auch in Bereich seines Kontakts mit der Außenhülse 7 festhaftend verbunden, beispielsweise anvulkanisiert, so dass bei Federbewegungen der Hinterachse 1 auch zwischen dem Gummikörper 9 und der Außenhülse 7 weder Verschleiß noch Störgeräusche entstehen können.
Im Hinblick auf eine akustische Entkopplung und ein komfortables Abrollen einerseits sowie eine gute Fahrdynamik andererseits sind die Achsführungslager 5 mit richtungsabhängig unterschiedlicher Lagersteifigkeit ausgebildet. Gegenüber Kräften, welche entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung an der Hinterachse 1 angreifen, ist die Steifigkeit C1 des Gummikörpers 9 geringer, als gegenüber Kräften, die in Fahrtrichtung wirken (Steifigkeit C2). Die unterschiedlichen Steifigkeiten lassen sich, wie in 2 beispielhaft gezeigt, vor allem durch unterschiedlich große Ausnehmungen 18 und 19 am ersten Abschnitt 15 des Gummikörpers 9 realisieren, wobei für eine geringere Steifigkeit C1 eine größere Ausnehmung 18 in Vorwärtsfahrtrichtung vor dem Innenkern 13 und für eine höhere Steifigkeit C2 eine kleinere Ausnehmung 19 oder gar keine Ausnehmung bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung hinter dem Innenkern 13 vorgesehen wird. Es ist jedoch auch möglich, in Fahrzeuglängsrichtung unterschiedliche Steifigkeiten C1 und C2 durch eine asymmetrische Konturierung des Innenkerns 13 und/oder der Außenhülse 7 zu bewirken oder die vorgenanten Maßnahmen miteinander zu kombinieren. Die Steifigkeiten C1 und C2 können in Bezug auf die Fahrtrichtung auch anders, beispielsweise umgekehrt zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ausgerichtet werden.
Die Seitenkraftabstützung erfolgt überwiegend über den zweiten Abschnitt 16 des Gummikörpers 9, dessen Steifigkeit in 2 mit C3 angedeutet ist. Dessen Abmessungen sind im Übrigen so gewählt, dass bei Federbewegungen der Hinterachse 1 der Gummikörper 9 nicht von der Anschlagscheibe 14 abgeschert wird.
Die Erfindung wurde vorstehen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste

1: Hinterachse
2: Längslenker
3: Querträger
4: Fahrzeughinterrads
5: Achsführungslager
6: Fahrzeugaufbau
7: Außenhülse
8: Innenteil
9: Gummikörper
10: Hülsenabschnitt
11: axialer Endabschnitt
12: Flansch
13: Innenkern
14: Anschlagscheibe
15: erster Abschnitt des Gummikörpers
16: zweiter Abschnitt des Gummikörpers
17: ringförmiger Vorsprung des Gummikörpers
18: Ausnehmung
19: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19507397 A1 [0002]
DE 19717276 A1 [0002, 0018]
DE 4311090 A1 [0004]

Claims

Achsführungslager zur Ankopplung einer Hinterachse an einen Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine Außenhülse (7) zur Ankopplung an die Hinterachse, ein Innenteil (8) zur feststehenden Anordnung am Fahrzeugaufbau, das sich in die Außenhülse (7) hineinerstreckt, und einen Gummikörper (9) zwischen der Außenhülse (7) und dem Innenteil (8) zur schwenkbaren Abstützung der Außenhülse (7) am Innenteil (8), wobei das Innenteil (8) eine Anschlagscheibe (14) aufweist, die von einem axialen Endabschnitt (11) der Außenhülse (7) axial beabstandet ist, und der Gummikörper (9) festhaftend mit der Anschlagscheibe (14) verbunden ist.
Achsführungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagscheibe (14) einem axialen Endabschnitt (11) der Außenhülse (7) durch den Gummikörper (9) beabstandet gegenüberliegt und der Gummikörper (9) sich in den Bereich zwischen dem axialen Endabschnitt (11) der Außenhülse (7) und der Anschlagscheibe hineinerstreckt.
Achsführungslager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummikörper (9) einen radialen ringförmigen Vorsprung (17) ausbildet, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Außenhülse (7).
Achsführungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülse (7) an ihrem zu der Anschlagscheibe (14) weisenden axialen Endabschnitt (11) einen radialen Flansch (12) ausbildet, an dem der Gummikörper (9) anliegt.
Achsführungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummikörper (9) festhaftend mit der Außenhülse (7) verbunden ist.
Achsführungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gummikörper (9) vollflächig mit der Anschlagscheibe (14) haftverbunden ist.
Achsführungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (8) einen Innenkern (13) aufweist, der sich in die Außenhülse (7) hineinerstreckt und in einem Stück mit der Anschlagscheibe (14) hergestellt ist oder mit der Anschlagscheibe (14) verbunden ist.
Achsführungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (8) einen rohrförmigen Innenkern (13) aufweist, der sich in die Außenhülse (7) hineinerstreckt, die Anschlagscheibe (14) axial von einem Ende des Innenkerns (13) beabstandet ist und beide lediglich über den Gummikörper (9) verbunden sind.
Achsführungslager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des Achsführungslagers (5) quer zur Längsachse der Außenhülse (7) zumindest in einer ersten Richtung und der hierzu entgegengesetzten Richtung unterschiedlich groß ist.
Verbundlenker-Hinterachse für Kraftfahrzeuge, umfassend: zwei im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Längslenker (2), und zwei Achsführungslager (5) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Längslenker (2) jeweils an einem in Vorwärtsfahrtrichtung vornliegenden Endabschnitt mit einem Achsführungslager (5) um eine im Wesentlichen horizontale Achse im Wesentlichen quer zur Vorwärtsfahrtrichtung schwenkbar an einem Fahrzeugaufbau ankoppelbar sind.