DE102012202989A1

DE102012202989A1 - Verbindungsanordnung für eine Fahrzeugradaufhängung

Info

Publication number: DE102012202989A1
Application number: DE201210202989
Authority: DE
Inventors: Frank Nachbar; Martin Rechtien; Volker Grube
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-08-29

Abstract

Verbindungsanordnung für eine Fahrzeugradaufhängung, mit einem einen Verbindungsbereich (14) umfassenden Federteller (11) zur Aufnahme einer Fahrzeugfeder (31) und einem Kugelgelenk (7) zur Anbindung eines Stabilisators (38) an den Federteller (11), welches eine im Verbindungsbereich (14) formschlüssig mit dem Federteller (11) verbundene Kugelpfanne (4) und einen Kugelzapfen (3) aufweist, der bewegbar in der Kugelpfanne (4) gelagert ist und sich in einer axialen Richtung (5) aus dieser heraus erstreckt, wobei die Kugelpfanne (4) zusammen mit dem Verbindungsbereich (14) eine Einlage bildet, die von einem Gusskörper (9) umschlossen ist, aus welchem sich der Federteller (11) und der Kugelzapfen (3) heraus erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung für eine Fahrzeugradaufhängung, mit einem einen Verbindungsbereich umfassenden Federteller zur Aufnahme einer Fahrzeugfeder und einem Kugelgelenk zur Anbindung einer Verbindungsstrebe und/oder eines Stabilisators an den Federteller, welches eine im Verbindungsbereich formschlüssig mit dem Federteller verbundene Kugelpfanne und einen Kugelzapfen aufweist, der bewegbar in der Kugelpfanne gelagert ist und sich in einer axialen Richtung aus dieser heraus erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsanordnung.
Die DE 10 2005 016 933 A1 offenbart ein Federbein mit einem Zylinder, der einen Federteller für eine Tragfläche für eine Fahrzeugfeder aufweist, wobei an dem Federteller ein Kugelgelenk für einen Stabilisator angeschlossen ist. Dieser Federteller besteht aus einem Blechkörper, in dem als Befestigungsstelle eine kaminförmige Vertiefung mit einem Befestigungsgewinde für das Kugelgelenk ausgebildet ist.
Das Herstellen eines Innengewindes in der Vertiefung ist aufwändig. Ferner ist die Größe der übertragbaren Axialkräfte einer derartigen Schraubverbindung in Zugrichtung beschränkt, da das Kugelgelenk aus der Vertiefung ausreißen kann. Schließlich besteht aufgrund beengter Bauraumverhältnisse der Wunsch, den für die Befestigungsstelle und das Kugelgelenk erforderlichen Bauraum verkleinern zu können.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art zwischen dem Kugelgelenk und dem Federteller hohe Axialkräfte in Zugrichtung übertragen und dabei den für die Anbindung des Kugelgelenks an den Federteller erforderlichen Bauraum gering halten zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Verbindungsanordnung und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
Die Verbindungsanordnung für eine Fahrzeugradaufhängung weist einen einen Verbindungsbereich umfassenden Federteller zur Aufnahme einer Fahrzeugfeder und ein Kugelgelenk zur Anbindung eines Stabilisators und/oder einer Verbindungsstrebe an den Federteller auf, welches eine im Verbindungsbereich formschlüssig mit dem Federteller verbundene Kugelpfanne und einen Kugelzapfen umfasst, der bewegbar in der Kugelpfanne gelagert ist und sich in einer axialen Richtung aus dieser heraus erstreckt, wobei die Kugelpfanne zusammen mit dem Verbindungsbereich eine Einlage bildet, die von einem Gusskörper umschlossen ist, aus welchem sich der Federteller und der Kugelzapfen heraus erstrecken.
Durch die Integration der Einlage in den Gusskörper kann die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Federteller und dem Kugelgelenk erhöht werden, sodass auch hohe axiale Zugkräfte übertragbar sind. Insbesondere ist zumindest ein Teil der Kräfte auch über den Gusskörper übertragbar. Ferner sind sowohl der Verbindungsbereich des Federtellers als auch die Kugelpfanne in den Gusskörper integriert, sodass der für die Anbindung des Kugelgelenks an den Federteller erforderliche Bauraum gering gehalten werden kann.
Der Kugelzapfen umfasst bevorzugt eine Gelenkkugel. Insbesondere ist der Kugelzapfen mit seiner Gelenkkugel in der Kugelpfanne bewegbar gelagert. Die Gelenkkugel ist vorzugsweise von der Kugelpfanne umschlossen. Insbesondere bildet die Kugelpfanne eine Kugelschale. Bevorzugt besteht die Kugelpfanne aus Kunststoff.
Der Gusskörper ist bevorzugt durch Umgießen oder Umspritzen der Einlage hergestellt. Insbesondere ist der Gusskörper durch Umgießen oder Umspritzen der Einlage mit einem gießfähigen, aushärtbaren Material hergestellt, welches nach seinem Aushärten den Gusskörper bildet. Der Gusskörper besteht vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff. Somit besteht auch das gießfähige, aushärtbare Material vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff. Der Gusskörper wird insbesondere durch ein Gussverfahren, vorteilhaft durch ein Spritzgussverfahren oder ein Druckgussverfahren hergestellt. Vorzugsweise ist der der Kugelzapfen während der Herstellung des Gusskörpers, insbesondere mit der Gelenkkugel, in der Kugelpfanne gelagert. Die Kugelpfanne und der Federteller und/oder Verbindungsbereich sind durch den Gusskörper vorzugsweise fest, insbesondere starr, miteinander verbunden.
Vorteilhaft ist der Federteller im Verbindungsbereich mit einer, insbesondere axial durchgehenden, Aufnahmeöffnung versehen, in welcher die Kugelpfanne angeordnet ist. Hierdurch ist ein sehr geringer, wenn nicht sogar minimaler Bauraum für die Anbindung des Kugelgelenks an den Federteller erzielbar.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Federteller im Verbindungsbereich wenigstens eine Axialsicherung auf. Insbesondere erstreckt sich die Axialsicherung in oder im Wesentlichen in axialer Richtung. Bevorzugt erstreckt sich die Axialsicherung in oder im Wesentlichen in axialer Richtung von einem die Aufnahmeöffnung des Federtellers begrenzenden Rand weg. Die Axialsicherung kann aber auch durch diesen Rand gebildet sein. Vorzugsweise liegt die Axialsicherung an der Kugelpfanne an. Ferner kann die Axialsicherung ganz oder teilweise um die Kugelpfanne herumlaufen. Vorteilhaft übergreift die Axialsicherung die Kugelpfanne in axialer Richtung. Bevorzugt verläuft die Axialsicherung dazu gegenüber der axialen Richtung zumindest bereichsweise gekrümmt oder geneigt. Somit ist die Kugelpfanne vorzugsweise in axialer Richtung formschlüssig an der Axialsicherung und somit an dem Federteller gesichert. Die Axialsicherung ist insbesondere fest, vorzugsweise starr, mit dem Federteller verbunden. Vorteilhaft ist die Axialsicherung materialhomogen und/oder einstückig mit dem Federteller ausgebildet. Beispielsweise ist die Axialsicherung von dem die Aufnahmeöffnung begrenzenden Rand abgebogen. Sind mehrere Axialsicherungen an dem Federteller vorgesehen, so sind diese insbesondere gleichartig aufgebaut und vorzugsweise um die Kugelpfanne herum gleichmäßig verteilt angeordnet.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die Einlage ein formschlüssig mit dem Federteller und/oder dem Verbindungsbereich ineinander greifendes Verschlusselement auf, welches zusammen mit dem Verbindungsbereich eine die Kugelpfanne, insbesondere axial, umschließende Gelenkaufnahme bildet. Bevorzugt ist die Kugelpfanne mittels der Gelenkaufnahme in axialer Richtung formschlüssig an dem Federteller gesichert. Dies ist eine Realisierungsmöglichkeit für die formschlüssige Verbindung des Federtellers mit der Kugelpfanne. Insbesondere sind die Kugelpfanne, das Verschlusselement und der Verbindungsbereich und/oder Federteller durch den Gusskörper fest, vorzugsweise starr, miteinander verbunden.
Durch die die Kugelpfanne in axialer Richtung formschlüssig sichernde Gelenkaufnahme ist eine hohe axiale Belastbarkeit der Verbindungsanordnung erzielbar. Insbesondere ist die durch die Gelenkaufnahme bewirkte axiale Sicherung zusätzlich zu einer von dem Gusskörper bewirkten axialen Sicherung vorgesehen. Ferner bilden der Federteller und das Verschlusselement insbesondere separate Bauteile, die vorzugsweise bereits vor der Montage der Verbindungsanordnung ihre endgültige oder nahezu ihre endgültige Form aufweisen. Vorteilhaft sind der Federteller und das Verschlusselement vollständig oder nahezu vollständig vorfertigbar. Somit lässt sich die Verbindungsanordnung einfach montieren und ist kostengünstig herstellbar.
Vorzugsweise ist dem Gelenk eine Längsmittelachse zugeordnet, die in axialer Richtung verläuft. Als radial wird insbesondere eine oder jedwede Richtung bezeichnet, die quer zur axialen Richtung verläuft.
Bevorzugt verläuft die Gelenkaufnahme um die Längsmittelachse des Gelenks herum. Insbesondere umringt die Gelenkaufnahme die Kugelpfanne. Somit ist die Kugelpfanne auch in radialer Richtung formschlüssig in der Gelenkaufnahme gesichert. Insbesondere ist die Kugelpfanne von der Gelenkaufnahme radial umschlossen. Vorteilhaft ist die Kugelpfanne von der Gelenkaufnahme sowohl axial als auch radial umschlossen.
Gemäß einer Weiterbildung liegt die Gelenkaufnahme direkt an der Kugelpfanne an. Dies ist insbesondere bei der Übertragung von hohen Kräften zwischen dem Kugelgelenk und dem Federteller vorteilhaft.
Die Kugelpfanne sitzt vorzugsweise fest, insbesondere starr, in der Gelenkaufnahme. Vorteilhaft ist die Kugelpfanne zwischen dem Federteller und dem Verschlusselement, insbesondere zwischen dem Verbindungsbereich des Federtellers und dem Verschlusselement angeordnet. Das Verschlusselement greift mit dem Federteller vorzugsweise im Verbindungsbereich formschlüssig ineinander.
Bevorzugt übergreift der Federteller, insbesondere im Verbindungsbereich, die Kugelpfanne in axialer Richtung auf einer dem Verschlusselement abgewandten Seite, vorzugsweise mit der wenigstens einen Axialsicherung. Insbesondere übergreift die Axialsicherung die Kugelpfanne in axialer Richtung auf einer dem Verschlusselement abgewandten Seite. Ergänzend oder alternativ ist es möglich, dass das Verschlusselement die Kugelpfanne in axialer Richtung auf einer dem Federteller abgewandten Seite übergreift. Insbesondere übergreift die Gelenkaufnahme die Kugelpfanne in axialer Richtung beidseitig. Bevorzugt liegen das Verschlusselement und die Axialsicherung auf in axialer Richtung einander gegenüberliegenden Seiten an der Kugelpfanne an.
Der Federteller und das Verschlusselement sind in axialer Richtung formschlüssig miteinander verbunden, bevorzugt ineinander gesteckt. Beispielsweise sind der Federteller und das Verschlusselement durch einen Schraubverschluss, einen Drehverschluss oder einen Steck-Drehverschluss, wie z.B. einen Bajonett-Verschluss, formschlüssig miteinander verbunden.
Gemäß einer Ausgestaltung bilden der Federteller und das Verschlusselement jeweils ein Bauteil, wobei ein erstes der Bauteile wenigstens ein, insbesondere axiales, Eingriffselement aufweist, mittels welchem der Federteller und das Verschlusselement formschlüssig miteinander verbunden sind. Vorteilhaft ist das Eingriffselement mit einem radialen Vorsprung versehen, der insbesondere auf einer dem Verschlusselement abgewandten Seite des Verbindungsbereichs angeordnet ist. Das zweite Bauteil weist bevorzugt eine dem ersten Bauteil abgewandte Anlagefläche auf, an welcher das Eingriffselement mit seinem radialen Vorsprung axial anliegt und/oder abgestützt ist. Beispielsweise kann das Eingriffselement mit seinem radialen Vorsprung durch Verdrehen des Verschlusselements relativ zu dem Federteller um die Längsmittelachse des Kugelgelenks mit der Anlagefläche zur Anlage gebracht werden. Alternativ kann das Eingriffselement z.B. durch Umformen mit der Anlagefläche zur Anlage gebracht werden, wobei der radiale Vorsprung durch das Umformen gebildet wird.
Vorteilhaft erstreckt sich das Eingriffselement durch eine in dem zweiten Bauteil vorgesehene Eingriffsausnehmung axial hindurch. Bevorzugt hintergreift das Eingriffselement mit seinem radialen Vorsprung einen diese Eingriffsausnehmung begrenzenden Rand, insbesondere auf einer dem ersten Bauteil angewandten Seite. Bevorzugt ist die Anlagefläche an diesem Rand vorgesehen und/oder durch diesen gebildet. Die Eingriffsausnehmung kann durch die Aufnahmeöffnung gebildet sein, in dem die Aufnahmeöffnung begrenzenden Rand vorgesehen sein oder zusätzlich zu der Aufnahmeöffnung vorgesehen sein. Vorteilhaft weist die Eingriffsausnehmung derartige Abmessungen auf, dass bei axial ausgerichtetem Eingriffselement der radiale Vorsprung in axialer Richtung nicht durch sie hindurch passt.
Bevorzugt weist das erste Bauteil mehrere, rings der Kugelpfanne angeordnete und jeweils mit einem radialen Vorsprung versehene Eingriffselemente auf, die sich durch in dem zweiten Bauteil vorgesehene und rings der Kugelpfanne angeordnete Eingriffsausnehmungen axial hindurch erstrecken und mit ihren radialen Vorsprüngen auf einer dem ersten Bauteil abgewandten Seite axial an dem zweiten Bauteil abgestützt sind.
Gemäß einer Ausgestaltung ist neben oder im Abstand zu dem Eingriffselement wenigstens eine axial durchgehende Montageausnehmung vorgesehen, die derartige Abmessungen aufweist, dass bei axial ausgerichtetem Eingriffselement der radiale Vorsprung durch sie hindurch passt. Vorzugsweise geht die Eingriffsausnehmung in die Montagausnehmung über, insbesondere in Umfangsrichtung des Kugelgelenks. Beispielsweise ist die Montagausnehmung in dem die Eingriffsausnehmung und/oder die Aufnahmeöffnung begrenzenden Rand vorgesehen. Die Montageausnehmung ist für die Montage der Gelenkaufnahme vorgesehen, insbesondere für das Ineinanderstecken von Federteller und Verschlusselement. Das Eingriffselement des ersten Bauteils kann somit beim Ineinanderstecken von Federteller und Verschlusselement durch die Montageausnehmung hindurch gesteckt werden, wonach das erste Bauteil relativ zu dem zweiten Bauteil, insbesondere um die Längsmittelachse des Kugelgelenks, verdreht wird. Durch das Verdrehen wird das erste Bauteil formschlüssig mit dem zweiten Bauteil verbunden. Bevorzugt rückt durch das Verdrehen das Eingriffselement in die Eingriffsausnehmung ein. Insbesondere hintergreift das Eingriffselement mit seinem radialen Vorsprung durch das Verdrehen den die Eingriffsausnehmung begrenzenden Rand. Das Verschlusselement und der Federteller sind somit bevorzugt mittels eines Drehverschlusses oder Steck-Drehverschlusses formschlüssig miteinander verbunden, der vorzugsweise das Eingriffselement, die Montageausnehmung und die Eingriffsausnehmung mit ihrem Rand umfasst.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung weist das Eingriffselement vor der Montage noch nicht den radialen Vorsprung auf. In diesem Fall wird das Eingriffselement durch die Eingriffsausnehmung hindurch gesteckt und anschließend unter Ausbildung des radialen Vorsprungs umgeformt. Somit kann auf die oben genannte Montageausnehmung verzichtet werden. Gemäß dieser Ausgestaltung ist die Eingriffsausnehmung bevorzugt im radialen Abstand und getrennt von der Aufnahmeöffnung vorgesehen.
Das erste Bauteil ist bevorzugt das Verschlusselement, und das zweite Bauteil ist bevorzugt der Federteller. Alternativ kann das erste Bauteil aber auch der Federteller und das zweite Bauteil das Verschlusselement sein.
Der Verbindungsbereich begrenzt insbesondere die Aufnahmeöffnung, in der vorzugsweise die Kugelpfanne sitzt und/oder angeordnet ist. Der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung kann kleiner, größer oder gleich dem größten Außendurchmesser der Kugelpfanne sein. Ist der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung kleiner als der größte Außendurchmesser der Kugelpfanne, so ist die Kugelpfanne vorzugsweise axial an dem die Aufnahmeöffnung begrenzenden Rand abgestützt, insbesondere auf einer dem Verschlusselement abgewandten Seite der Kugelpfanne. Der Rand sichert somit die Kugelpfanne axial formschlüssig an dem Verbindungsbereich. Ist der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung hingegen größer oder gleich dem größten Außendurchmesser der Kugelpfanne, so ist die Kugelpfanne vorzugsweise axial an der wenigstens einen Axialsicherung abgestützt, insbesondere auf einer dem Verschlusselement abgewandten Seite der Kugelpfanne. Die Axialsicherung sichert somit die Kugelpfanne axial formschlüssig an dem Verbindungsbereich.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Verschlusselement ringförmig ausgebildet. Insbesondere begrenzt das Verschlusselement eine Verschlusselementausnehmung, in der vorzugsweise die Kugelpfanne sitzt und/oder angeordnet ist. Eine die Verschlusselementausnehmung begrenzende Wandung liegt insbesondere axial an der Kugelpfanne an, sodass die Kugelpfanne axial an der Wandung abgestützt ist, insbesondere auf einer dem Verbindungsbereich abgewandten Seite der Kugelpfanne. Die Wandung sichert somit die Kugelpfanne axial formschlüssig an dem Verschlusselement.
Die Kugelpfanne ist vorzugsweise fest, insbesondere starr, mit der Gelenkaufnahme verbunden. Insbesondere ist die Kugelpfanne mittels oder zusätzlich mittels des Gusskörpers fest, insbesondere starr, mit der Gelenkaufnahme verbunden. Bevorzugt ist die Kugelpfanne mit dem Verbindungsbereich und/oder mit dem Verschlusselement mittels oder zusätzlich mittels des Gusskörpers verbunden, vorzugsweise formschlüssig. Der Gusskörper ist bevorzugt fest, insbesondere starr, mit dem Verbindungsbereich und/oder mit der Kugelpfanne und/oder mit dem Verschlusselement und/oder mit der Einlage verbunden. Insbesondere steht der Gusskörper mit der Kugelpfanne und/oder mit dem Verbindungsbereich und/oder mit dem Verschlusselement und/oder mit der Einlage in direktem Kontakt.
Der Gusskörper bildet insbesondere einen einteiligen Körper, in dessen Material vorzugsweise die Einlage eingebettet ist. Bevorzugt bildet der Gusskörper einen starren Körper. Vorteilhaft bildet der Gusskörper einen materialhomogenen oder im Wesentlichen materialhomogenen Körper. Die Einlage ist vorzugsweise formschlüssig in das Material des Gusskörpers eingebettet. Beispielsweise ist der Gusskörper ein Spritzgussteil oder ein Druckgussteil.
Dem Kugelzapfen ist insbesondere eine Längsmittelachse zugeordnet. Bevorzugt ist der Kugelzapfen rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse ausgebildet, die vorzugsweise mit der Längsmittelachse des Kugelzapfens zusammenfällt. der Kugelzapfen besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl.
Vorzugsweise übergreift der Verbindungsbereich und/oder das Verschlusselement die Gelenkkugel in axialer Richtung. Insbesondere übergreift die Gelenkaufnahme die Gelenkkugel in axialer Richtung, vorzugsweise beidseitig. Die Gelenkkugel ist bevorzugt axial von der Gelenkaufnahme umschlossen, insbesondere unter Zwischenschaltung der Kugelpfanne. Ferner ist die Gelenkkugel vorzugsweise radial von der Gelenkaufnahme umschlossen, insbesondere unter Zwischenschaltung der Kugelpfanne.
Bevorzugt ist die Kugelpfanne rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse ausgebildet, die vorzugsweise mit der Längsmittelachse des Kugelgelenks zusammenfällt. Insbesondere umfasst die Kugelpfanne eine hohlkugelförmige Lagerfläche, an der eine kugelförmige Außenfläche der Gelenkkugel gleitfähig anliegt. Vorteilhaft weist die Kugelpfanne eine kugelförmige oder annähernd kugelförmige Außenfläche auf.
Bevorzugt erstrecken sich der Federteller und der Kugelzapfen in unterschiedlichen Richtungen aus dem Gusskörper heraus. Insbesondere erstreckt sich der Kugelzapfen in axialer Richtung aus dem Gusskörper heraus. Der Federteller erstreckt sich vorzugsweise quer oder schräg zur axialen Richtung aus dem Gusskörper heraus. Bevorzugt erstreckt sich der Federteller in oder im Bereich einer Ebene aus dem Gusskörper heraus, die quer zur axialen Richtung und durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel verläuft. Dies ist zur Übertragung von radialen Kräften zwischen dem Kugelgelenk und dem Federteller vorteilhaft. Der Kugelzapfen erstreckt sich insbesondere aus der Gelenkaufnahme heraus, vorzugsweise in axialer Richtung.
Der Federteller besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl. Beispielsweise besteht der Federteller aus Blech. Insbesondere erstreckt sich der Federteller außerhalb des Gusskörpers von dem Kugelgelenk weg, vorzugsweise quer oder schräg zur axialen Richtung.
Der Federteller ist bevorzugt im Abstand zu dem Kugelgelenk und/oder zu dem Gusskörper mit einem oder wenigstens einem anderen Bauteil, vorzugsweise fest, verbunden oder verbindbar. Insbesondere ist der Federteller zur Übertragung von Kräften zwischen dem Kugelgelenk und dem anderen Bauteil ausgelegt. Das andere Bauteil ist vorzugsweise ein Radaufhängungsbauteil. Beispielsweise ist das andere Bauteil durch einen Dämpfer, einen Radlenker oder einen Radträger gebildet. Bevorzugt weist das andere Bauteil zu dem Kugelgelenk und/oder zu der Kugelpfanne und/oder zu dem Kugelzapfen und/oder zu dem Verschlusselement und/oder zu dem Gusskörper einen Abstand auf.
An dem Federteller und/oder an dem Verschlusselement und/oder an der Kugelpfanne und/oder an dem Gusskörper ist bevorzugt ein oder wenigstens ein Dichtelement befestigt, welches sich bis zu dem Kugelzapfen erstreckt und vorzugsweise dichtend an diesem anliegt. Insbesondere liegt das Dichtelement an dem Kugelzapfen in einem Bereich an, der außerhalb der Kugelpfanne und/oder außerhalb des Gusskörpers liegt. Das Dichtelement ist vorzugsweise ein Dichtungsbalg.
Bevorzugt steht der Federteller mit einer oder der Fahrzeugfeder in Kontakt. Insbesondere ist die Fahrzeugfeder an dem Federteller abgestützt. Bevorzugt ist der Kugelzapfen mit einem oder dem Stabilisator und/oder einer oder der Verbindungsstrebe, vorzugsweise einem Stabilisator, verbunden. Der Stabilisator kann dabei unmittelbar oder mittelbar mit dem Kugelzapfen verbunden sein. Vorteilhaft ist der Stabilisator unter Zwischenschaltung des Kugelgelenks mit dem Federteller verbunden. Der Stabilisator bildet oder umfasst bevorzugt eine Drehstabfeder.
Gemäß einer Weiterbildung ist ein Radträger mittels eines oder wenigstens eines Radlenkers gelenkig mit einem Fahrzeugaufbau eines Fahrzeugs verbunden. Vorteilhaft ist der Radträger mittels der oder einer Fahrzeugfeder federnd an dem Fahrzeugaufbau abgestützt. Die Fahrzeugfeder ist radträgerseitig insbesondere an dem Federteller abgestützt. Vorzugsweise ist der Kugelzapfen mit dem oder einem Stabilisator verbunden. Bevorzugt ist der Radträger ferner über einen Dämpfer mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Der Dämpfer ist radträgerseitig vorzugsweise mit dem Radträger oder mit dem Radlenker verbunden. Insbesondere ist der Federteller fest mit dem Radträger, mit dem Radlenker oder mit dem Dämpfer, insbesondere mit einem Außenrohr des Dämpfers, verbunden. Bevorzugt ist das Außenrohr des Dämpfers mit dem Radträger oder mit dem Radlenker verbunden. Der Dämpfer und die Feder sind bevorzugt ineinander angeordnet. Insbesondere ist die Feder als Schraubenfeder ausgebildet, in deren Innenraum der Dämpfer angeordnet ist. Vorteilhaft bilden die Feder und der Dämpfer zusammen eine Feder-Dämpf-Einheit.
Der Stabilisator kann direkt mit dem Kugelzapfen verbunden sein. Bevorzugt ist der Stabilisator aber mittels einer Verbindungsstrebe, vorzugsweise eines Stabilisatorlenkers, mit dem Federteller verbunden, der zwei Gelenke und einen diese miteinander verbindenden, langgestreckten Körper umfasst, wobei eines der Gelenke das Kugelgelenk bildet und ein anderes der Gelenke mit dem Stabilisator verbunden ist. Der langgestreckte Körper ist z.B. eine Stange oder ein Rohr.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Verbindungsanordnung, wobei der Kugelzapfen, insbesondere mit seiner Gelenkkugel, bewegbar in der Kugelpfanne gelagert wird, wonach die den Verbindungsbereich und die Kugelpfanne umfassende Einlage mit einem gießfähigen und aushärtbaren Material umgossen wird, welches nach seinem Aushärten den Gusskörper bildet. Die Verbindungsanordnung kann dabei gemäß allen erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
Gemäß einer Weiterbildung wird nach dem Lagern des Kugelzapfens in der Kugelpfanne die Kugelpfanne zwischen dem Federteller und einem oder dem Verschlusselement angeordnet und dieses mit dem Federteller formschlüssig verbunden, bevor die zusätzlich das Verschlusselement umfassende Einlage mit dem gießfähigen und aushärtbaren Material umgossen wird.
Bevorzugt wird nach dem Ausbilden des Gusskörpers der Stabilisator mit dem Kugelzapfen verbunden, sodass eine Verbindung zwischen dem Federteller und dem Stabilisator hergestellt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Schnittansicht durch eine Verbindungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine Schnittansicht der Verbindungsanordnung gemäß der ersten Ausführungsform entlang der aus 1 ersichtlichen Schnittlinie A-A,
3 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugradaufhängung mit der Verbindungsanordnung gemäß der ersten Ausführungsform,
4 eine Schnittansicht durch eine Verbindungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform und
5 eine Schnittansicht der Verbindungsanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform entlang der aus 4 ersichtlichen Schnittlinie B-B.
Aus den 1 und 2 sind unterschiedliche Schnittansichten durch eine Verbindungsanordnung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform ersichtlich, wobei ein eine Gelenkkugel 2 umfassender Kugelzapfen 3 mit seiner Gelenkkugel 2 in einer Kugelschale 4 gleitfähig gelagert ist. Der Kugelzapfen 3 erstreckt sich in einer axialen Richtung 5 durch eine in der Kugelschale 4 vorgesehene Öffnung 6 aus der Kugelschale 4 heraus. Die Kugelschale 4 und der Kugelzapfen 3 bilden zusammen ein Kugelgelenk 7, welches mit der Kugelschale 4 in einer Gelenkaufnahme 8 sitzt, welche die Kugelschale 4 radial und axial umschließt. Die Kugelschale 4 ist somit axial formschlüssig in der Gelenkaufnahme 8 gesichert.
Die Gelenkaufnahme 8 und die Kugelschale 4 sind in einem Gusskörper 9 angeordnet, der durch Umgießen der Gelenkaufnahme 8 und der Kugelschale 4 mit einem gießfähigen, aushärtbaren Material hergestellt ist, welches nach seinem Aushärten den Gusskörper 9 bildet. Die Gelenkaufnahme 8 und die Kugelschale 4 bilden in diesem Sinne eine in den Gusskörper 9 eingebettete Einlage. Der Gusskörper 9 ist mit einer Zapfenöffnung 10 versehen, durch welche sich der Kugelzapfen 3 in axialer Richtung 5 aus dem Gusskörper 9 heraus erstreckt.
Die Gelenkaufnahme 8 ist aus einem teilweise dargestellten Federteller 11 und einem Verschlusselement 12 zusammengesetzt, welches mit dem Federteller 11 formschlüssig ineinander greift. Der Federteller 11 erstreckt sich auf Höhe des Mittelpunkts 13 der Gelenkkugel 2 in radialer Richtung aus dem Gusskörper 9 heraus, wobei der in dem Gusskörper 9 eingebettete Teil des Federtellers 11 als Verbindungsbereich 14 bezeichnet wird. Der Verbindungsbereich 14 begrenzt eine Aufnahmeöffnung 15, in der die Kugelschale 4 angeordnet ist. Das Verschlusselement 12 weist mehrere Eingriffselemente 16 auf, die jeweils mit einem radialen Vorsprung 17 versehen sind. Die Eingriffselemente 16 erstrecken sich axial durch Eingriffsausnehmungen 21 hindurch, die in dem die Aufnahmeöffnung 15 begrenzenden Rand 18 des Federtellers 11 eingebracht sind. Die Eingriffselemente 16 hintergreifen dabei mit ihren radialen Vorsprüngen 17 die die Eingriffsausnehmungen 21 radial begrenzenden Ränder 22 des Federtellers 11. Mittels der Eingriffselemente 16 sind der Federteller 11 und das Verschlusselement 12 formschlüssig miteinander verbunden.
Das Verschlusselement 12 übergreift die Kugelschale 4 sowie die Gelenkkugel 2 in axialer Richtung auf der der Zapfenöffnung 10 zugewandten Seite und liegt an der Kugelschale 4 an. Dazu erstreckt sich das Verschlusselement 12 im Wesentlichen in axialer Richtung, verläuft gegenüber dieser aber geneigt oder gekrümmt. Ferner übergreift der Federteller 11 die Kugelschale 4 sowie die Gelenkkugel 2 in axialer Richtung auf der der Zapfenöffnung 10 abgewandten Seite, wobei der Federteller 11 an der Kugelschale 4 anliegt. Dazu weist der Federteller 11 mehrere Axialsicherungen 19 auf, die sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstrecken, aber gegenüber dieser geneigt oder gekrümmt verlaufen und dabei die Kugelschale 4 sowie die Gelenkkugel 2 in axialer Richtung auf der der Zapfenöffnung 10 abgewandten Seite übergreifen. Dem Kugelgelenk 7 ist eine in axialer Richtung 5 und durch den Kugelmittelpunkt 13 verlaufende Längsmittelachse 20 zugeordnet, die in der aus 1 ersichtlichen Lage des Kugelzapfens 3 mit dessen Längsmittelachse zusammenfällt.
Nachfolgend wird die Montage der Verbindungsanordnung 1 gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
Zunächst wird die Kugelschale 4 auf die Gelenkkugel 2 des Kugelzapfens 3 aufgeschnappt, sodass dieser mit seiner Gelenkkugel 2 schwenkbar und/oder drehbar in der Kugelschale 4 gelagert ist. Der Kugelzapfen 3 bildet zusammen mit der Kugelschale 4 das Kugelgelenk 7.
Danach wird das Verschlusselement 12 wird auf den Kugelzapfen 3 aufgeschoben, bis es axial an der Kugelschale 4 anliegt. Das Verschlusselement 12 weist gemäß der ersten Ausführungsform drei Eingriffselemente 16 auf, die identisch aufgebaut und rings der Längsmittelachse 20 des Gelenks 7 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Anzahl der Eingriffselemente 16 kann aber auch zwei, wenigstens zwei oder mehr als drei betragen.
Der Federteller 11 wird auf einer dem Verschlusselement 12 abgewandten Seite auf die Kugelschale 4 aufgesetzt, wobei der Federteller 11 drei Axialsicherungen 19 aufweist, die gleichartig aufgebaut und rings der Längsmittelachse 20 des Gelenks 7 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Anzahl der Axialsicherungen 19 kann aber auch zwei, wenigstens zwei oder mehr als drei betragen.
Während des Aufsetzens des Federtellers 11 auf die Kugelschale 4, die dabei in die Aufnahmeöffnung 15 eingeführt wird, greifen der Federteller 11 und das Verschlusselement 12 axial ineinander. Dies erfolgt mittels der Eingriffselemente 16, welche Montagausnehmungen 23 durchgreifen, die in dem die Aufnahmeöffnung 15 begrenzenden Rand 18 vorgesehen sind und in Umfangsrichtung in die Eingriffsausnehmungen 21 übergehen. Die Eingriffselemente 16 erstrecken sich dabei axial durch die Montageausnehmungen 23 hindurch.
Zum Verriegeln des Verschlusselements 12 mit dem Federteller 11 werden das Verschlusselement 12 und der Federteller 11 relativ zueinander um die Längsmittelachse 20 des Gelenks 7 verdreht, sodass die Eingriffselemente 16 in die Eingriffsausnehmungen 21 einrücken und mit ihren radialen Vorsprüngen 17 auf der dem Verschlusselement 12 abgewandten Seite die Ränder 22 übergreifen und dabei axial an dem Federteller 11 anliegen.
Anschließend werden der Verbindungsbereich 14 des Federtellers 11, das Verschlusselement 12 und die Kugelschale 4 mit dem gießfähigen, aushärtbaren Material umgossen, welches nach seinem Aushärten den Gusskörper 9 bildet.
Aus 3 ist eine schematische Ansicht einer Radhängung 24 ersichtlich, wobei ein Radträger 25 mittels eines Querlenkers 26 gelenkig an einem mit einem Fahrzeugaufbau 27 eines Fahrzeugs fest verbundenen Hilfsrahmen 40 gelagert ist, der dem Fahrzeugaufbau 27 zugerechnet wird. Ferner ist der Radträger 25 mittels eines Dämpfers 28 mit dem Fahrzeugaufbau 27 verbunden. Der Dämpfer 28 umfasst ein an dem Radträger 25 befestigtes Außenrohr 29, in dem eine Kolbenstange 30 des Dämpfers 28 geführt ist, die mit dem Fahrzeugaufbau 27 verbunden ist. An dem Außenrohr 29 ist der Federteller 11 befestigt, auf dem eine Fahrzeugfeder 31 abgestützt ist, mittels welcher der Radträger 25 federnd an dem Fahrzeugaufbau 27 abgestützt ist. Der Dämpfer 28 erstreckt sich durch die als Schraubenfeder ausgebildete Feder 31 hindurch, wobei der den Federteller 11 umfassende Dämpfer 28 zusammen mit der Fahrzeugfeder 31 eine Feder-Dämpfer-Einheit 32 bildet, die auch als Federbein bezeichnet wird. An dem Radträger 25 ist ein Fahrzeugrad 33 um eine Raddrehachse 34 drehbar gelagert.
Mit dem Kugelzapfen 3 des mit dem Federteller 11 verbundenen Kugelgelenks 7 ist eine Stange 35 fest verbunden oder einstückig ausgebildet, die an ihrem dem Kugelgelenk 7 abgewandten Ende mit einem zweiten Kugelgelenk 36 verbunden ist, mittels welchem die Stange 35 an einem Hebel 37 eines am Fahrzeugaufbau 27 gelagerten und als Drehstabfeder ausgebildeten Stabilisators 38 angelenkt ist. Die Kugelgelenke 7 und 36 bilden zusammen mit der Stange 35 einen Stabilisatorlenker 39, mittels welchem der Stabilisator 38 mit dem Federteller 11 verbunden ist.
Aus den 4 und 5 sind unterschiedliche Schnittansichten durch eine Verbindungsanordnung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind die Eingriffsausnehmungen 21 im Abstand zu und getrennt von der Aufnahmeöffnung 15 vorgesehen. Ferner entfallen die Montageausnehmungen. Vor der Montage weisen die Eingriffselemente 16 noch nicht die radialen Vorsprunge 17 auf, sodass sie bei der Montage direkt durch die Eingriffsausnehmungen 21 hindurch gesteckt werden. Zum Verriegeln des Verschlusselements 12 mit dem Federteller 11 werden die radialen Vorsprünge 17 dann durch Umformen der sich durch die Eingriffsausnehmungen 21 hindurch erstreckenden Eingriffselemente 16 ausgebildet. Zur weiteren Beschreibung der zweiten Ausführungsform wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen. Insbesondere kann die Verbindungsanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform die Verbindungsanordnung gemäß der ersten Ausführungsform in der aus 3 ersichtlichen Radaufhängung ersetzen.
Bezugszeichenliste

1: Verbindungsanordnung
2: Gelenkkugel
3: Kugelzapfen
4: Kugelschale
5: axiale Richtung
6: Öffnung in Kugelschale
7: Kugelgelenk
8: Gelenkaufnahme
9: Gusskörper
10: Zapfenöffnung
11: Federteller
12: Verschlusselement
13: Mittelpunkt der Gelenkkugel
14: Verbindungsbereich des Federtellers
15: Aufnahmeöffnung
16: Eingriffselement
17: radialer Vorsprung des Eingriffselements
18: Rand der Aufnahmeöffnung
19: Axialsicherung
20: Längsmittelachse des Gelenks
21: Eingriffsausnehmung
22: Rand der Eingriffsausnehmung
23: Montageausnehmung
24: Radaufhängung
25: Radträger
26: Querlenker
27: Fahrzeugaufbau
28: Dämpfer
29: Außenrohr des Dämpfers
30: Kolbenstange des Dämpfers
31: Fahrzeugfeder
32: Feder-Dämpfer-Einheit
33: Fahrzeugrad
34: Raddrehachse
35: Stange des Stabilisatorlenkers
36: Kugelgelenk
37: Hebel des Stabilisators
38: Stabilisator
39: Verbindungsstrebe, Stabilisatorlenker
40: Hilfsrahmen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005016933 A1 [0002]

Claims

Verbindungsanordnung für eine Fahrzeugradaufhängung, mit einem einen Verbindungsbereich (14) umfassenden Federteller (11) zur Aufnahme einer Fahrzeugfeder (31) und einem Kugelgelenk (7) zur Anbindung eines Stabilisators und/oder einer Verbindungsstrebe (38) an den Federteller (11), welches eine im Verbindungsbereich (14) formschlüssig mit dem Federteller (11) verbundene Kugelpfanne (4) und einen Kugelzapfen (3) aufweist, der bewegbar in der Kugelpfanne (4) gelagert ist und sich in einer axialen Richtung (5) aus dieser heraus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne (4) zusammen mit dem Verbindungsbereich (14) eine Einlage bildet, die von einem Gusskörper (9) umschlossen ist, aus welchem sich der Federteller (11) und der Kugelzapfen (3) heraus erstrecken.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (11) im Verbindungsbereich (14) mit einer Aufnahmeöffnung (15) versehen ist, in welcher die Kugelpfanne (4) angeordnet ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (11) im Verbindungsbereich (14) wenigstens eine Axialsicherung (19) aufweist, die gegenüber der axialen Richtung (5) zumindest bereichsweise gekrümmt oder geneigt verläuft und die Kugelpfanne (4) in axialer Richtung (5) übergreift.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage ein formschlüssig mit dem Federteller (11) ineinander greifendes Verschlusselement (12) aufweist, welches zusammen mit dem Verbindungsbereich (14) eine die Kugelpfanne (4) umschließende Gelenkaufnahme (8) bildet, mittels welcher die Kugelpfanne (4) in axialer Richtung (5) formschlüssig an dem Federteller (11) gesichert ist.
Verbindungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (12) und die Axialsicherung (19) auf in axialer Richtung einander gegenüberliegenden Seiten an der Kugelpfanne (4) anliegen.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelpfanne (4), der Verbindungsbereich (14) und das Verschlusselement (12) mittels des Gusskörpers (9) fest miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (11) und das Verschlusselement (12) in axialer Richtung (5) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (11) und das Verschlusselement (12) jeweils ein Bauteil bilden, wobei ein erstes der Bauteile (12) wenigstens ein mit einem radialen Vorsprung (17) versehenes Eingriffselement (16) aufweist, welches sich durch eine in dem zweiten Bauteil (11) vorgesehene Eingriffsausnehmung (21) axial hindurch erstreckt und mit seinem radialen Vorsprung (17) einen diese Ausnehmung (21) begrenzenden Rand (22) hintergreift.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator (38) unter Zwischenschaltung des Kugelgelenks (7) mit dem Federteller (11) verbunden ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radträger (25) mittels wenigstens eines Radlenkers (26) gelenkig mit einem Fahrzeugaufbau (27) eines Fahrzeugs verbunden und an dem Fahrzeugaufbau (27) mittels der Fahrzeugfeder (31) federnd abgestützt ist, die radträgerseitig an dem mit dem Radträger (25) oder dem Radlenker (26) verbundenen Federteller (11) abgestützt ist, wobei der Kugelzapfen (3) mit dem Stabilisator (38) verbunden ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (25) mit dem Fahrzeugaufbau (27) über einen Dämpfer (28) verbunden ist, der radträgerseitig mit dem Radträger (25) oder dem Radlenker (26) verbunden ist und den Federteller (11) trägt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator (38) mittels einer Verbindungsstrebe (39) mit dem Federteller (11) verbunden ist, der zwei Gelenke (7, 36) und einen diese miteinander verbindenden, langgestreckten Körper (35) umfasst, wobei eines der Gelenke (7) das Kugelgelenk bildet und ein anderes der Gelenke (36) mit dem Stabilisator (38) verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelzapfen (3) bewegbar in der Kugelpfanne (4) gelagert wird, wonach die den Verbindungsbereich (14) und die Kugelpfanne (4) umfassende Einlage mit einem gießfähigen und aushärtbaren Material umgossen wird, welches nach seinem Aushärten den Gusskörper (9) bildet.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ausbilden des Gusskörpers (9) der Stabilisator (38) mit dem Kugelzapfen (3) verbunden wird.