DE102011121917A1

DE102011121917A1 - Unterlegscheibe

Info

Publication number: DE102011121917A1
Application number: DE102011121917A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Langhoff; Dominik Mohrlock
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: CN103174730A; CN103174730B; DE102011121917B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe (10) mit einem scheibenförmigen Grundkörper (12) und einer den Grundkörper (12) durchdringenden Durchgangsbohrung (16). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der scheibenförmige Grundkörper (12) einen äußeren Abschnitt (14) aufweist, wobei der äußere Abschnitt (14) derart ausgebildet ist, das dieser bei Überschreiten einer vorgegebenen, senkrecht zur Normalenrichtung (N) des Grundkörpers (12) wirkenden Maximalkraft (FM) vor dem Grundkörper (12) bricht oder sich plastisch verformt

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterlegscheibe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Unterlegscheiben sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden dazu verwendet, die in Normalenrichtung der Unterlegscheibe wirkende Kraft eines Schraubenkopfes oder einer Mutter auf das unterhalb der Unterlegscheibe angeordnete Material zu übertragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterlegscheibe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass mittels der Unterlegscheibe eine senkrecht zur Schraubverbindung wirkende, eine definierte Maximalkraft überschreitende Belastung detektierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 6 bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
In bekannter Art und Weise umfasst die Unterlegscheibe einen scheibenförmigen Grundkörper mit einer dem Grundkörper durchdringenden Durchgangsbohrung. Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die Formulierung ”scheibenförmiger Grundkörper” nicht einschränkend in Bezug auf die äußere Geometrie der Unterlegscheibe zu verstehen ist, d. h. dass die Unterlegscheibe kann z. B. eckig, kreisrund oder dergleichen, ausgebildet sein kann.
Erfindungsgemäß weist der scheibenförmige Grundkörper einen äußeren Abschnitt auf, der derart ausgebildet ist, dass dieser bei Überschreitung einer vorgegebenen, senkrecht zur Normalenrichtung des Grundkörpers wirkenden Maximalkraft vor dem Grundkörper versagt oder sich plastisch verformt.
Durch die erfindungsgemäße ausgebildete Unterlegscheibe ist nunmehr gewährleistet, dass in einem Missbrauchsfall, d. h. einer senkrecht zur Normalenrichtung der Grundkörper wirkenden, die definierte Maxiamalkraft überschreitende Belastung, die Unterlegescheibe bricht oder sich plastisch verformt, so dass der aufgetretene Missbrauchsfall durch eine einfach Inaugenscheinnahme schnell und einfach detektierbar ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind der Grundkörper und der äußere Abschnitt der Unterlegscheibe aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet. Das Material für den äußeren Abschnitt ist derart ausgewählt, dass dieses in Richtung senkrecht zur Normalenrichtung betrachtet eine geringere Festigkeit als des Material des Grundkörpers aufweist. Diese Ausführungsform erweist sich als besonders vorteilhaft, da hierdurch ein Nachrüsten bereits bekannter Unterlegscheiben ermöglicht ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind der Grundkörper und der äußere Abschnitt der Unterlegscheibe wiederrum aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet, wobei nunmehr der äußere Abschnitt Materialschwächungen aufweist. Die Materialschwächungen sind derart dimensioniert, dass bei Überschreiten der Maximalkraft ein Versagen/Brechen oder ein plastisches Verformen des äußeren Abschnitts auftritt. Die Materialschwächungen können dabei auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein, z. B. in Form von Langlöchern, Rundlöchern, schrägen Verbindungsstegen oder dergleichen. Auch diese Ausführungsform zeichnet sich wiederum durch die Nachrüstbarkeit aus. Da zudem bei dieser Ausführungsform das erfindungsgemäße definierte Versagen/Brechen oder die plastische Verformung über die Gestaltung des äußeren Bereichs erfolgt, sind eine Vielzahl von Materialpaarungen ermöglicht.
Um eine ausreichende feste Verbindung zwischen Grundkörper und äußeren Abschnitt der Unterlegscheibe zu gewährleisten, sind der Grundkörper und der äußere Abschnitt vorzugsweise form- und/oder stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Grundkörper und der äußere Bereich einteilig ausgebildet, wobei der äußere Abschnitt mit Materialschwächungen ausgebildet ist. Die Materialschwächungen sind hierbei wiederum so dimensioniert, dass bei Überschreiten einer in Normalenrichtung des Grundkörpers wirkenden Belastung ein gezieltes Versagen/Brechen des äußeren Bereichs eintritt. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch eine einfache und kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe ermöglicht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Durchgangsbohrung exzentrisch versetzt im Grundkörper angeordnet. Die exzentrisch versetzte Anordnung der Durchgangsbohrung erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch eine entsprechende Einstellung einer Lagerung gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung eines ersten Lagerelements an einem zweiten Lagerelement gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 7 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass ein Schadensfall, d. h. Belastung der Lagerung über eine definierte zulässige Maximalkraft, detektierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 7 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
In bekannter Art und Weise weist bei der Lagerung ein erstes Lagerelement ein Langloch auf, in dem ein zweites Lagerelement mittels einer, das zweite Lagerelement durchfassenden Gelenkachse gehalten ist. Zudem ist in bekannte Art und Weise das zweite Lagerelement gegenüber dem ersten Lagerelement verschraubt, wobei zwischen die Schraube und dem erstem Lagerelement eine Unterlegscheibe angeordnet ist, deren äußerer Rand in Längsrichtung des Langlochs betrachtet in Kontakt mit einem am ersten Lagerelement ausgebildeten Anschlag steht.
Erfindungsgemäß ist hierbei die Unterlegscheibe nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 ausgebildet. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass bei einer über eine zulässige Maximalkraft hinausgehende Belastung des Lagers senkrecht zur Normalenrichtung der Unterlagscheibe ein Versagen des äußeren Bereichs der Unterlegscheibe bzw. ein plastisches Verformen des äußeren Bereichs der Unterlegscheibe auftritt. Dies bedingt wiederum eine Verschiebung der Gelenkachse im Langloch des ersten Lagerelements, so dass der aufgetretene Schadensfall schnell zu detektieren ist. Zudem wird durch das Versagen bzw. plastische Verformen des äußeren Bereichs und dem Verschieben Energie vernichtet, so dass die auf die weiterführenden Bauteile noch einwirkende Kraft reduziert ist.
Die erfindungsgemäße Lagerung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe erweist sich insbesondere im Kraftfahrzeugbau für die Lagerung von Radlenkern als vorteilhaft. So ist im Schadensfall einerseits aufgrund der geringen Verschiebung der Gelenkachse eine Weiterfahrt prinzipiell möglich. Andererseits bewirkt die Verschiebung der Gelenkachse eine für den Fahrer spürbare Sturz- und Spurverstellung, welche dem Fahrer unmissverständlich ein Schadensfall signalisiert. Zudem ist im Schadensfall lediglich ein kostengünstiges, leicht austauchbares ”Opferbauteil” beschädigt, während weiterführende, kostenintensive Bauteile aufgrund der nur noch reduzierten Krafteinwirkung unbeschädigt bleiben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Beschreibung wird im Folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
In der Zeichnung bedeutet:
1 eine erfindungsgemäße Unterlegscheibe, und
2 eine Lagerung eines Fahrwerkslenkers eines Kraftfahrzeugs unter Zuhilfenahme der Unterlegscheibe aus 1.
1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Unterlegscheibe. Die vorliegend kreisrund ausgebildete Unterlegscheibe 10 weist einen Grundkörper 12 sowie einen äußeren Abschnitt 14 auf. Grundkörper 12 und äußerer Abschnitt 14 sind vorliegend einteilig ausgebildet.
Wie 1 weiter zu entnehmen ist, ist der Grundkörper 12 mit einer eine exzentrisch versetzte Durchgangsbohrung 16 versehen. Während der Grundkörper 12 aus Vollmaterial ausgebildet ist, weist der äußere Abschnitt 14 eine Vielzahl von Materialschwächungen 18 auf, so dass ein äußerer Rand 20 lediglich über mehrere Stege 22 mit dem Grundkörper 12 in Verbindung steht.
Die Materialschwächungen 18 bzw. die Stege 22 sind dabei derart dimensioniert, dass bei Überschreiten einer vorgegebenen, senkrecht zur Normalenrichtung der Grundkörpers 12 wirkenden Maximalkraft, die Stege 22 sich verformen und somit ein Überschreiten der Maximalkraft angezeigt wird.
2 zeigt eine Lagerung 100 unter Verwendung der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe 10.
Ein erstes Lagerelement in Form eines Hilfsrahmens 110 weist ein Langloch 120 auf, in dem ein zweites Lagerelement in Form eines Fahrwerkslenkers 130 verstellbar mittels der als Exzenterscheibe ausgebildeten Unterlegscheibe 10 gelagert ist.
Wie 2 weiterhin zu entnehmen ist, steht die Exzenterscheibe 10 mit Ihrem äußeren Rand 20 in Kontakt mit einem am Hilfsrahmen 110 ausgebildeten Anschlag 140.
Tritt nun ein Schadensfall auf, d. h. eine Belastung in Längsrichtung des Langlochs 120, die oberhalb der zulässigen Maximalkraft liegt, erfolgt ein gezieltes Versagen der Unterlegscheibe 10, was wiederum eine Verschiebung des Fahrwerkslenkers 130 bedingt.
Über die nun für den Fahrer spürbare Sturz- oder Spurverstellung wird dem Fahrer signalisiert die Werkstatt aufzusuchen.
Bezugszeichenliste

10: Unterlegscheibe
12: Grundkörper
14: äußerer Abschnitt
16: Durchgangsbohrung
18: Materialschwächung
20: äußerer Rand
22: Stege
100: Lagerung
110: erstes Lagerelement/Hilfsrahmen
120: Langloch
130: zweites Lagerelement/Lenker
140: Anschlag
N: Normalenrichtung
F_M: Maximalkraft

Claims

Unterlegscheibe (10) mit einem scheibenförmigen Grundkörper (12) und einer den Grundkörper (12) durchdringenden Durchgangsbohrung (16), dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige Grundkörper (12) einen äußeren Abschnitt (14) aufweist, wobei der äußere Abschnitt (14) derart ausgebildet ist, dass dieser bei Überschreiten einer vorgegebenen, senkrecht zur Normalenrichtung (N) des Grundkörpers (12) wirkenden Maximalkraft (F_M) vor dem Grundkörper (12) bricht oder sich plastisch verformt.
Unterlegscheibe (10) nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) und der äußere Abschnitt (14) aus unterschiedlichen Materialen ausgebildet sind und das Material des äußeren Abschnitts (14) senkrecht zur Normalenrichtung (N) betrachtet eine geringere Festigkeit als das Material des Grundkörpers (12) aufweist.
Unterlegscheibe (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) und der äußere Abschnitt (14) aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind und der äußere Abschnitt (14) Materialschwächungen (18) aufweist.
Unterlegscheibe (10) nach einem der Patentansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) und der äußere Abschnitt (14) form- und/oder stoff- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Unterlegscheibe (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) und der äußere Abschnitt (14) einteilig ausgebildet sind, wobei der äußere Abschnitt (14) Materialschwächungen (18) aufweist.
Unterlegscheibe (10) nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (16) exzentrisch versetzt im Grundkörper (12) angeordnet ist.
Lagerung (100) eines ersten Lagerelements (110) an einem zweiten Lagerelement (130), wobei das erste Lagerelement (110) ein Langloch (120) aufweist, in dem das zweite Lagerelement (130) mittels einer, das zweite Lagerelement (130) durchfassenden Gelenkachse gehalten ist, und mittels einer Schraube gegenüber dem ersten Lagerelement (110) verschraubt ist, wobei zwischen Schraube und ersten Lagerelement (110) eine Unterlegscheibe (10) angeordnet ist, die in Längsrichtung des Langlochs (120) betrachtet in Kontakt mit einem am ersten Lagerelement (110) ausgebildeten Anschlag (140) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterlegscheibe (10) nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.