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Die Erfindung betrifft ein Lagerelement, insbesondere für ein Lenkerelement einer Radaufhängung eines Kraftwagens gemäß Patentanspruch 1.
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Aus dem Serienbau von Kraftwagen ist es bekannt, ein Lenkerelement einer Radaufhängung eines Kraftwagens über wenigstens ein Gummilager an der Karosserie des Kraftwagens zu lagern. Dabei ist das Lenkerelement unter Vermittlung des Gummilagers an der Karosserie um eine Schwenkachse verschwenkbar gehalten, um Ein- und Ausfederbewegungen des Rades zu ermöglichen. Die bekannten Gummilager weisen dabei weiteres Potential auf, ihre Lagerungseigenschaften zu verbessern.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lagerelement, insbesondere für ein Lenkerelement einer Radaufhängung eines Kraftwagens, bereitzustellen, welches verbesserte Lagerungseigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Lagerelement, insbesondere für ein Lenkerelement einer Radaufhängung eines Kraftwagens, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Lagerelement umfasst ein eine Aufnahme aufweisendes Lagerinnenteil, zumindest ein das Lagerinnenteil außenumfangsseitig wenigstens bereichsweise umgebendes und radial von dem Lagerinnenteil beabstandet angeordnetes Lagerzwischenteil sowie zumindest ein das Lagerzwischenteil außenumfangsseitig wenigstens bereichsweise umgebendes und radial von dem Lagerzwischenteil beabstandet angeordnetes Lageraußenteil. Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Lagerelement wenigstens ein Elastomerelement, über welches das Lagerinnenteil, das Lagerzwischenteil und das Lageraußenteil miteinander verbunden sind.
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Das Elastomerelement weist beispielsweise jeweils eine zu dem Lagerinnenteil und dem Lageraußenteil korrespondierende Aufnahme auf, in welcher jeweils das Lagerinnenteil bzw. das Lagerzwischenteil zumindest bereichsweise aufgenommen ist, um diese miteinander bzw. mit dem Lageraußenteil zu verbinden. Entsprechend weist das Lageraußenteil bevorzugt eine Aufnahme auf, in welcher das Elastomerelement zumindest bereichsweise aufgenommen ist, um das Lageraußenteil mit dem Lagerzwischenteil und dem Lagerinnenteil zu verbinden.
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Die Aufnahme des erfindungsgemäßen Lagerelements dient bevorzugt dazu, das Lagerelement an einem korrespondierenden Halteteil, beispielsweise einer Karosserie des Kraftwagens, anzuordnen, um ein korrespondierendes mittels des erfindungsgemäßen Lagerelements zu lagerndes Bauteil, insbesondere das Lenkerelement, zu lagern.
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Das erfindungsgemäße Lagerelement weist eine hohe Steifigkeit in radialer Richtung des Lagerelements auf bei gleichzeitiger Realisierung einer sehr geringen Verdrehsteifigkeit des erfindungsgemäßen Lagerelements. Dadurch kann insbesondere das Lenkerelement der Radaufhängung besonders vorteilhaft an der Karosserie des Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, um eine Schwenkachse schwenkbar an der Karosserie gelagert werden, um somit Ein- und Ausfederbewegungen eines Rads, welches über das Lenkerelement mit der Karosserie verbunden ist, zu ermöglichen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Lageraußenteil einen Kragen auf, wodurch ein Bund gebildet ist, mittels welchem das erfindungsgemäße Lagerelement in axialer Richtung des Lagerelements abstützbar und somit festlegbar ist.
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Durch die geschilderte Kombination der hohen radialen Steifigkeit mit der sehr geringen Verdrehsteifigkeit, das heißt einer sehr geringen Steifigkeit in Umfangsrichtung des erfindungsgemäßen Lagerelements, ist eine sehr geringe Eigensteifigkeit und damit eine sehr geringe Nebenfederrate einer Achse des Kraftwagens, welcher das mittels des Lenkerelements mit der Karosserie zu verbindenden Rads zugeordnet ist, beispielsweise einer Vorderachse, realisiert. Diese sehr geringe Eigensteifigkeit und die damit einhergehende sehr geringe Nebenfederrate ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise einer Hauptfederung des Rads, über welche das Rad federnd an der Karosserie abzustützen ist. Das erfindungsgemäße Lagerelement weist somit verbesserte Lagerungseigenschaften auf. Dadurch kann ein Bauraumaufwand für Federelemente sowie Federbeine gering gehalten werden, was zur Lösung und Vermeidung von Package-Problemen beiträgt.
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Bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Lagerelement zwei als Außenschalen ausgebildete Lagerteile, in welchen das Elastomerelement zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Lagerelement bevorzugt zwei Lagerzwischenteile, welche unter Ausbildung zweier Spalte in Umfangsrichtung des Lagerelements voneinander beabstandet angeordnet sind. Dadurch weist das erfindungsgemäße Lagerelement besonders vorteilhafte Lagerungseigenschaften auf, was zu einer sehr geringen Eigensteifigkeit der entsprechenden Achse und damit zu einem sehr geringen Bauraumaufwand der Hauptfederung führt.
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Bevorzugt sind das Lageraußenteil, das Lagerzwischenteil und das Lagerinnenteil zumindest im Wesentlichen aus Metall ausgebildet, um eine vorteilhafte und langlebige Lagerung, insbesondere des Lenkerelements an der Karosserie, zu gewährleisten.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische und perspektivische Vorderansicht eines Lagerelements, mittels welchem ein Querlenker einer Radaufhängung eines Personenkraftwagens an der Karosserie des Personenkraftwagens um eine Schwenkachse verschwenkbar zu lagern ist und welches einen Lagerkern, zwei Zwischenbleche und zwei Außenschalen umfasst, welche über ein Elastomer miteinander verbunden sind;
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2 eine schematische und perspektivische Rückansicht des Lagerelements gemäß 1; und
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3 eine schematische Perspektivansicht eines Querlenkers einer Einzelradaufhängung eines Personenkraftwagens, welches zwei Lageraufnahmen aufweist, in welchen jeweils ein Lagerelement gemäß den 1 und 2 aufgenommen ist.
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Die 1 zeigt ein Lagerelement 10, mittels welchem beispielsweise ein Querlenker 12 (3) einer Einzelradaufhängung eines Personenkraftwagens an der Karosserie des Personenkraftwagens um eine Schwenkachse 14 schwenkbar zu lagern ist.
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Das Lagerelement 10 umfasst einen zumindest im Wesentlichen aus Metall ausgebildeten Lagerkern 16, welcher eine Aufnahme 18 aufweist. Mittels der Aufnahme 18 kann das Lagerelement 10 an einem korrespondierenden Halteteil der Karosserie angeordnet werden, um somit das Lagerelement 10 mit der Karosserie und über das Lagerelement 10 den Querlenker 12 an der Karosserie zu halten.
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Wie insbesondere den 1 und 2 zu entnehmen ist, ist die Aufnahme 18 zumindest im Wesentlichen als gerader Kreiszylinder ausgebildet, welcher sich in axialer Richtung des Lagerelements 10 gemäß einem Richtungspfeil 20 erstreckt.
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Das Lagerelement 10 umfasst ferner zwei jeweils aus Metall ausgebildete Zwischenbleche 22, welche den Lagerkern 16 außenumfangsseitig umgeben und in radialer Richtung des Lagerelements 10 gemäß einem Richtungspfeil 24 von dem Lagerkern 16 beabstandet angeordnet sind. Die Zwischenbleche 22 sind in Umfangsrichtung des Lagerelements 10 gemäß einem Richtungspfeil 26 unter Ausbildung zweier in radialer Richtung gegenüberliegender Spalte 28 beabstandet voneinander angeordnet.
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Ferner umfasst das Lagerelement 10 zwei zumindest im Wesentlichen aus Metall ausgebildete Außenschalen 30, welche in Umfangsrichtung des Lagerelements 10 gemäß dem Richtungspfeil 26 einander entlang einer Trennfuge 32 kontaktierend angeordnet sind.
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Durch die Außenschalen 30, welche auch als Buchsen bezeichnet werden, ist eine Aufnahme 34 gebildet, in welcher zumindest bereichsweise ein Elastomer 36 des Lagerelements 10 angeordnet ist. Das Elastomer 36 umfasst seinerseits eine jeweilige zu den Zwischenblechen 22 korrespondierende Aufnahme 38, in welcher das entsprechende Zwischenblech 22 zumindest bereichsweise aufgenommen ist.
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Darüber hinaus ist durch das Elastomer 36 eine weitere Aufnahme 40 gebildet, welche zu dem Lagerkern 16 korrespondiert und in welcher der Lagerkern 16 zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Mit anderen Worten sind der Lagerkern 16, die Zwischenbleche 22 und die Außenschalen 30 über das Elastomer 36 miteinander verbunden. Das Elastomer 36 weist einen Wulst 42 auf, welcher zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufende Kerben 44 aufweist.
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Die Außenschalen 30 weisen einen Kragen 46 auf, wodurch ein Bund dargestellt ist, mittels welchem das Lagerelement 10 in axialer Richtung gemäß dem Richtungspfeil 20 abstützbar und somit beispielsweise relativ zu dem Querlenker 12 festlegbar ist.
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In der 2 ist ein außenumfangsseitiger Bereich 48 einer Mantelfläche 50 der Außenschalen 30 dargestellt, in welchem ein Presssitz des Lagerelements 10 in korrespondierenden Lageraufnahmen 52 des Querlenkers 12 auszubilden ist. Dadurch kann das Lagerelement 10 relativ zu dem Querlenker 12 verdrehsicher festgelegt werden. Ferner kann das Lagerelement 10 über den Kragen 46 an der Lageraufnahme 50 in axialer Richtung des Lagerelements 10 an der Lageraufnahme 52 abgestützt werden, um das Lagerelement 10 in der Lageraufnahme 52 definiert positionieren zu können. Weiterhin ist eine gezielte Einstellung der Steifigkeit des Lagerelements 10 in sechs Freiheitsgraden (drei translatorisch, drei rotatorisch) erzielt.
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Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, ermöglicht es das Lagerelement 10, den Querlenker 12 um die zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Schwenkachse 14 gemäß einem Richtungspfeil 54 verschwenkbar an der Karosserie zu lagern, so dass der Querlenker 12 Ein- und Ausfederbewegungen des korrespondierenden Rads zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung gemäß einem Richtungspfeil 56 ermöglichen kann.
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Das Lagerelement 10 weist dabei eine sehr hohe Steifigkeit in radialer Richtung des Lagerelements 10 gemäß dem Richtungspfeil 24 sowie eine sehr geringe Verdrehsteifigkeit in Umfangsrichtung des Lagerelements 10 gemäß dem Richtungspfeil 26 auf, so dass eine Eigensteifigkeit und damit eine Nebenfederrate einer Achse, welcher das Rad zugeordnet ist, sehr niedrig ist. Diese sehr geringe Nebenfederrate ermöglicht eine sehr kompakte dem Rad zugeordnete Hauptfederung, über welche das Rad federnd an der Karosserie abstützbar ist.
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Die Außenschalen 30, durch welche eine zweiteilige Außenschale des Lagerelements 10 gebildet ist, sowie die Zwischenbleche 22, durch welche ein zweiteiliges Zwischenblech dargestellt ist, ermöglichen eine hohe, gleichmäßige radiale Vorspannung und damit Kalibrierung des Lagerelements 10, was zu einer sehr niedrigen Verdrehsteifigkeit in Umfangsrichtung des Lagerelements 10 sowie zu einer sehr hohen Lebensdauer desselbigen führt bei gleichzeitiger Realisierung eines axialen Anschlags durch den Kragen 46. Somit weist das Lagerelement 10 besonders vorteilhafte Lagerungseigenschaften auf, um den Querlenker 12 besonders vorteilhaft an der Karosserie zu lagern.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lagerelement
- 12
- Querlenker
- 14
- Schwenkachse
- 16
- Lagerkern
- 18
- Aufnahme
- 20
- Richtungspfeil
- 22
- Zwischenblech
- 24
- Richtungspfeil
- 26
- Richtungspfeil
- 28
- Spalt
- 30
- Außenschale
- 32
- Trennfuge
- 34
- Aufnahme
- 36
- Elastomer
- 38
- Aufnahme
- 40
- Aufnahme
- 42
- Wulst
- 44
- Kerbe
- 46
- Kragen
- 48
- Bereich
- 50
- Mantelfläche
- 52
- Lageraufnahme
- 54
- Richtungspfeil
- 56
- Richtungspfeil
