DE102013017210B3

DE102013017210B3 - Lastübertragungsvorrichtung für Zug- und Druckkräfte sowie eine Fahrwerkskomponente aufweisend die Lastübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013017210B3
Application number: DE102013017210.1A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schindler; Guido Fessel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2033-10-17

Abstract

Lastübertragungsvorrichtung mit einer Kraftüberlastsicherung für Zugkräfte und Druckkräfte aufweisend ein erstes Lastübertragungselement und ein zweites Lastübertragungselement, die in einer Längsrichtung der Lastübertragungsvorrichtung überlappend angeordnet sind und einen Überlappungsbereich bilden. In einer Ausgangstellung der Lastübertragungsvorrichtung in einem Klemmbereich, der innerhalb des Überlappungsbereichs von einer ersten Klemmfläche am ersten Lastübertragungselements und von einer zweiten Klemmfläche am zweiten Lastübertragungselements gebildet wird, wird mittels einer Klemmkraft eine kraftschlüssige Verbindung zum Übertragen von Zug- und Druckkräften vorbestimmter Größe erzeugt. Der Überlappungsbereich verringert sich nach einem Überschreiten der vorbestimmten Größe für eine Zugkraft um einen ersten Verschiebeweg und nach vergrößert sich bei einem Überschreiten der vorbestimmten Größe für eine Druckkraft um einen zweiten Verschiebeweg. Sowohl bei verringertem als auch bei vergrößertem Überlappungsbereich verrastet das erste Lastübertragungselement mit dem zweiten Lastübertragungselement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lastübertragungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Fahrwerkskomponente nach Anspruch 16 aufweisend die Lastübertragungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Lastübertragungsvorrichtung mit einer Kraftüberlastsicherung für Zugkräfte und Druckkräfte. Die vorliegende Erfindung betrifft weiter insbesondere Lastübertragungsvorrichtungen mit zwei Lastübertragungselementen, die überlappend in einem Überlappungsbereich angeordnet sind und Zug- und Druckkräfte in einer Längsrichtung der Lastübertragungselemente übertragen können. Hierzu ist im Überlappungsbereich ein Klemmbereich vorgesehen, in welchem über eine Klemmkraft eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Lastübertragungselementen erzeugt wird.
Aus dem Stand der Technik sind Lastübertragungsvorrichtungen für Zug- und Druckkräfte bekannt, welche mittels einer Klemmvorrichtung eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Lastübertragungselementen erzeugen. Oftmals werden solche Klemmvorrichtungen bewusst so ausgelegt, dass bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Zug- oder Druckkraft die Klemmung aufbricht und die Lastübertragungsvorrichtung keine Kräfte mehr in Zug- oder Druckrichtung übertragen kann.
Die DE 83 02 613 U1 zeigt eine Schrauben- und Mutternsicherung, bestehend aus einem ersten Sicherungsring, der an seiner einen Seite eine aufgerauhte Reibfläche und an seiner anderen Seite mehrere in Umfangsrichtung flach ansteigende Keilflächen mit dazwischenliegenden Stirnflächen aufweist, und aus einem zu sichernden Teil in Form eines gleichartigen zweiten Sicherungsringes, eines Schraubenkopfes oder einer Mutter, welches an seiner dem ersten Sicherungsring zugekehrten Seite mit gleichartigen Keilflächen versehen ist, die entgegengesetzt zu den Keilflächen des ersten Sicherungsringes ansteigen und sich an diesen abstützen. Der erste Sicherungsring ist mit dem zu sichernden Teil durch ein Klebemittel verbunden, welches sich beim Anziehen der Schrauben-Mutter-Verbindung löst und eine gegenseitige Verdrehung von Sicherungsscheibe und zu sicherndem Teil ermöglicht.
Aus DE 10 2007 011 489 A1 ist eine Lastübertragungsvorrichtung mit einer Überlastsicherung bekannt, bei der nach Überschreiten der durch die Klemmkraft erzeugten Reibkraft in einem Klemmbereich, insbesondere bei Auftreten zu hoher Druckkräfte, in Längsrichtung der Lastübertragungsvorrichtung, die Lastübertragungsvorrichtung verkürzt wird. Die Lastübertragungselemente werden weiter übereinander geschoben. Damit die Lastübertragungselemente in Längsrichtung in der Lastübertragungsvorrichtung aufeinander zugeschoben werden können, ist in der Klemmvorrichtung eine Führung über Passfedern vorgesehen, welche gleichzeitig einen Anschlag für die maximale Verkürzung der Lastübertragungsvorrichtung ausbildet. Nach Aufbringen einer Zugkraft, die in etwa die gleiche Höhe hat, wie die vorhergehend aufgebrachte Druckkraft, kann die Kraftübertragungsvorrichtung wieder in ihre ursprüngliche Länge verbracht werden, wobei sich die Lastübertragungsvorrichtung in Längsrichtung wieder längt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lastübertragungsvorrichtungen weisen im Allgemeinen nur eine Kraftüberlastungssicherung in eine Richtung auf, entweder in Zugrichtung oder in Druckrichtung. Nach Auslösen einer solchen Kraftüberlastsicherung durch eine Zug- oder Druckkraft kann keine definierte Kraft mehr übertragen werden. In den meisten Fällen ist die Kraftüberlastsicherung so ausgelegt, dass es bei einem Überschreiten einer zulässigen Druck- oder Zugkraft zu einem Versagen der Kraftüberlastsicherung kommt und so die weitere Übertragung von Zug- und Druckkräften nicht mehr möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lastübertragungsvorrichtung mit einer Kraftüberlastsicherung bereitzustellen, welche sowohl eine Kraftüberlastsicherung in Zugrichtung, als auch gleichzeitig in Druckrichtung bereitstellt. Dabei soll die Lastübertragungsvorrichtung nach Auslösen der Kraftüberlastsicherung, weiterhin Druckkräfte und Zugkräfte in Längsrichtung der Lastübertragungsvorrichtung übertragen können. Dabei soll die Lastübertragungsvorrichtung einfach in ihrem Aufbau sowie robust ausgebildet und kostengünstig herstellbar sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Lastübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, wobei die von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterbilden. Mit dem nebengeordneten Anspruch wird eine Fahrwerkskomponente aufweisend die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung bereitgestellt.
Eine erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung mit einer Kraftüberlastsicherung für Zugkräfte und Druckkräfte weist hierzu ein erstes und ein zweites Lastübertragungselement auf, die in einer Längsrichtung der Lastübertragungsvorrichtung überlappend angeordnet sind. Durch die Überlappung des ersten und des zweiten Lastübertragungselements wird ein Überlappungsbereich gebildet, in welchem die Lastübertragungselemente klemmbar sind. Die Lastübertragungselemente weisen hierzu im Klemmbereich jeweils eine Klemmfläche auf, die den ersten und zweiten Lastübertragungselementen zugeordnet einander zugewandt sind. Mittels einer Klemmkraft, die beispielsweise durch eine elastische Verformung zwei ineinander gesteckter rohrförmiger Körper oder eine anderweitige Klemmeinrichtung erzeugt wird, sind die beiden Klemmflächen miteinander kraftschlüssig verbunden, sodass vordefinierte Kräfte in Zug- und in Druckrichtung von der Lastübertragungsvorrichtung übertragen werden können. Dabei kommen die beiden Klemmflächen in mit einem Reibschluss und/oder in einem Formschluss so aufeinander zu liegen, dass Kräfte in Längsrichtung der Lastübertragungsvorrichtung, d. h. Druck- und Zugkräfte, übertragbar sind.
Über die Größe der Klemmkraft und/oder die Ausgestaltung der Klemmflächen kann die vorbestimmte Größe für die maximal zulässig übertragbaren Zug- oder Druckkräfte bestimmt und gegebenenfalls eingestellt werden. Im Falle eines Überschreitens einer vorbestimmten zulässigen Zugkraft in Längsrichtung der Lastübertragungsvorrichtung gleiten die beiden Klemmflächen der ersten und zweiten Lastübertragungselemente relativ zueinander in Längsrichtung, sodass sich der Überlappungsbereich der beiden Lastübertragungselemente verkleinert. Ist die Verschiebung der beiden Lastübertragungselemente größer als die axiale Länge des Klemmbereichs, verrasten die beiden Lastübertragungselemente erfindungsgemäß miteinander. Im Fall einer Druckkraft, die größer ist als eine vorbestimmte zulässige Druckkraft, verschieben sich die beiden Lastübertragungselemente relativ zueinander derart, dass der Überlappungsbereich vergrößert wird. Auch hier, im Falle einer Druckkraft, die größer ist als die maximal zulässige Druckkraft für die Lastübertragungsvorrichtung, verrasten die beiden Lastübertragungselemente miteinander, nachdem ein Verschiebeweg durchfahren wurde, der größer ist als die axiale Länge des Klemmbereichs.
Erfindungsgemäß verrasten die beiden Lastübertragungselemente miteinander, nachdem unzulässig hohe Zug- oder Druckkräfte aufgetreten sind, sowohl nach einem Überschreiten einer zulässigen Zugkraft, als auch nach einem überschreiten einer zulässigen Druckkraft, wodurch erfindungsgemäß über die Verrastung weiterhin Kräfte in Zug- und Druckrichtung übertragen werden können. Die Verrastung kann hierbei, beispielweise mit Hinterschnitten in den Lastübertragungselementen, in welche Vorsprünge des jeweils anderen Lastübertragungselements eingreifen, ausgeführt sein. Andere Arten der Verrastung, beispielsweise mittels federbelasteten Rastelementen oder ähnlichen, sind auf die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung mit einer Kraftüberlastsicherung für Zug- und Druckkräfte ebenfalls anwendbar und daher vom Erfindungsgedanken umfasst.
Der Klemmbereich zwischen den beiden Lastübertragungselementen ist bevorzugt so ausgebildet, dass dieser in axialer Länger kürzer ist als die jeweiligen vorgesehenen Verschiebewege in Zug- und Druckrichtung, sodass nach einem Durchfahren des Verschiebeweges der Klemmbereich kraftfrei gestellt ist.
Weiter bevorzugt sind die Klemmflächen der beiden Lastübertragungselemente, auf Vorsprüngen angeordnet, die jeweils auf das andere Lastübertragungselement weisen. Somit kann nach einem Durchlaufen des Verschiebeweges der Klemmbereich des einen Lastübertragungselements, hinter den Klemmbereich des anderen Lastübertragungselements, eingreifen bzw. einrasten, wodurch die Lastübertragungsvorrichtung zumindest in die entgegengesetzte Richtung blockiert ist.
Bevorzugt sind ferner, jeweils an den Enden der Verschiebewege, weitere Anschläge an den Lastübertragungselementen vorgesehen, die den jeweiligen Verschiebeweg in Zug- oder Druckrichtung begrenzen. Über diese Anschläge kann nach Auslösen der Kraftsicherung weiterhin eine Druck- oder Zugkraft durch die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung übertragen werden. Mit diesen Anschlägen, die die Verschiebewege sowohl in Zugrichtung, als auch in Druckrichtung begrenzen, wird erreicht das die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung nach einem Überschreiten einer vorbestimmten Größe für eine Zugkraft oder eine Druckkraft in einer verlängerten oder verkürzten Position blockiert ist. Das erleichtert das Erkennen des Auslösens der Kraftüberlastsicherung der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung, wenn eine einen bestimmten Wert übersteigende Zug- oder Druckkraft auf die Lastübertragungsvorrichtung gewirkt hat.
Erfindungsgemäß bleibt die Lastübertragungsvorrichtung nach dem eine unzulässig hohe Zug- oder Druckkraft auf die Lastübertragungsvorrichtung gewirkt hat, weiterhin, gegebenenfalls lediglich eingeschränkt, funktionsfähig. In diesem Zustand ist die Lastübertragungsvorrichtung jedoch in ihrer Länge verändert, das heißt verkürzt oder verlängert, wodurch beispielsweise der Abstand zwischen zwei Bauteilen, zwischen denen Zug- und Druckkräfte übertragen werden sollen, verringert oder vergrößert ist. Damit wird nicht nur ein leichtes Erkennen eines Auslösen der Kraftüberlastsicherung ermöglicht, sondern gleichzeitig durch das Blockieren der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung im verkürzten oder verlängerten Zustand angezeigt, dass eine Wartung notwendig ist.
Für ein weiteres leichtes Erkennen eines Auslösens der Kraftüberlastsicherung verrasten die beiden Lastübertragungselemente in verkürztem oder verlängertem Zustand der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung nicht spielfrei, sodass sich die beiden Lastübertragungselemente nach einer Verschiebung größer als der jeweilige Verschiebeweg und der darauffolgenden Verrastung miteinander relativ zueinander beweglich sind. Im weiteren Betrieb der Lastübertragungsvorrichtung macht sich eine derartige spielbehaftete Verrastung, beispielsweise durch Geräusche, wie Klappern oder Schlagen, bemerkbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Klemmvorrichtung vorgesehen, beispielsweise eine Schelle, die die Lastübertragungselemente etwa im Klemmbereich umgibt und die in ihrer Umfangskraft bevorzugt einstellbar ist, wobei sie eine Druckkraft, d. h. eine Klemmkraft, auf die beiden Klemmflächen der Lastübertragungselemente ausübt. Die Klemmvorrichtung wirkt mit ihrer Klemmkraft in etwa quer zur Längsrichtung der Lastübertragungsvorrichtung und drückt die beiden Klemmflächen aufeinander. Bevorzugt ist die Klemmkraft, welche die beiden Klemmflächen aufeinanderdrückt einstellbar, sodass für unterschiedliche Anwendungsfälle, unterschiedliche vorbestimmte Größen für eine zulässig übertragbare Zugkraft oder Druckkraft einstellbar sind, bis es zum Auslösen der Kraftüberlastsicherung kommt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Klemmkraft eine elastische Vorspannkraft, mit welcher die beiden Klemmflächen aufeinander gedrückt werden. Weiter bevorzugt ist die elastische Vorspannkraft, ebenfalls einstellbar, so dass anwendungsfallspezifisch eine vorbestimmte Größe für die Übertragbarkeit einer Zug- oder Druckkraft einstellbar ist. Darüber hinaus ist die Klemmvorrichtung bevorzugt so ausgebildet, dass bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Größen für eine Zug- oder Druckkraft, das heißt nachdem die beiden Klemmflächen außer Eingriff gelangt sind und einen bestimmten Verschiebeweg überschritten haben, die beiden Lastübertragungselemente von der Klemmvorrichtung noch weiter zusammengedrückt werden, sodass sie miteinander verrasten können und die Verrastung von der Klemmkraft zumindest unterstützt wird.
Die Klemmvorrichtung verhindert somit, dass die beiden Lastübertragungselemente nach einem einmaligen Überschreiten der vorbestimmten Größen für eine Zug- oder Druckkraft aus dem verrasteten Zustand, wieder herausbewegt werden können. Somit gewährleitstet die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung nach einem Auslösen der Kraftüberlastsicherung eine weitere Übertragbarkeit von Zug- und Druckkräften, jedoch mit verlängerter oder verringerter Baulänge. Bauteile, zwischen welchen die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung Zug- und Druckkräfte übertragen soll, können weiterhin in nahezu bestimmungsgemäßem Gebrauch bleiben. Über den Abstand der Bauteile kann schnell festgestellt werden, ob eine Zug- oder Druckkraft, welche auf eines oder auf beide der Bauteile gelastet hat, den vorbestimmten zulässigen Wert für eine Zug- oder Druckkraft überschritten hat.
Damit Bauteile, die mit einer Lastübertragungsvorrichtung verbunden sind, nicht mit Zug- und Druckkräften überlastet werden, sind Kraftüberlastsicherungen vorgesehen, wobei die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung auch nach Auslösen der Kraftüberlastsicherung in Funktion bleibt, wenn auch gegebenenfalls eingeschränkt. Wird die erfindungsgemäße Kraftüberlastsicherung, beispielsweise in einer Vorderachse eines Fahrzeuges, etwa in einem Querlenker, einer Spurstange oder einer Koppelstange eingesetzt, so kann das Auslösen der Kraftüberlastsicherung schnell festgestellt werden, da nach Auslösen der erfindungsgemäßen Kraftüberlastsicherung die Fahrwerksgeometrie nicht mehr den Vorgaben entspricht, und es so beispielsweise zu einer Radschiefstellung kommt. Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung in einer Koppelstange ist nach Auslösen der Kraftüberlastsicherung beispielsweise ein Klackern während des Fahrens des Fahrzeugs hörbar. Dies zeigt dem Fahrzeuglenker an, dass er eine Werkstatt aufsuchen sollte, da eine unzulässige Belastung auf das Fahrzeug gewirkt hat.
Analog kann die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung auch an der Hinterachse Anwendung finden oder in allen anderen Anwendungen, in denen zwischen zwei Bauteilen Zug- und Druckkräfte übertragen werden sollen. Die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung ist auch für einseitige Lastübertragungsfälle geeignet, jedoch wird sie bevorzugt bei zweiseitigen Anwendungsfällen eingesetzt, damit sowohl Zug- als auch Druckkräfte übertragen werden sollen.
Weiter bevorzugt sind die Zug- und Druckkräfte, die von der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung übertragen werden können, in ihren Beträgen unterschiedlich hoch, sodass beispielsweise eine höhere Kraft in Druckrichtung übertragen werden kann als in Zugrichtung. Weiter bevorzugt sind die übertragbaren Zug- oder Druckkräfte, entlang der jeweiligen Verschiebewege in Zugrichtung oder Druckrichtung entweder konstant, aufsteigend oder abfallend gestaltet, je nachdem was der jeweilige Anwendungsfall erfordert. Beispielsweise kann eine hohe Auslösekraft für das Auslösen der Kraftsicherung gewählt werden, wobei im weiteren Verlauf des Verschiebeweges die Kraft zum Verschieben der beiden Klemmflächen abnehmen kann. Genauso ist es vorstellbar, eine anfänglich geringe Kraft für ein erstes Auslösen des Verschiebens bei den Klemmflächen zueinander zu wählen, welche mit zunehmendem Verschiebeweg bis zu einem Maximum ansteigt, bis der Verschiebeweg komplett durchlaufen ist und die beiden Lastübertragungselemente miteinander verrasten.
Eine mit dem Verschiebeweg konstante, zunehmende oder abnehmende Klemmkraft zwischen den beiden Klemmflächen der Lastübertragungselemente kann dabei über eine Klemmvorrichtung selbst bewerkstelligt werden, insbesondere wenn diese eine elastische Kraft auf die Klemmflächen ausübt. Eine andere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, die beiden Klemmflächen nicht parallel zur Längsrichtung der Lastübertragungsvorrichtung auszubilden, sondern diese gleichsinnig schräg anzustellen, sodass beispielsweise längs einer Druckrichtung für das weitere Übereinanderschieben der beiden Lastübertragungselemente die Klemmkraft steigt und entsprechend für eine Zugkraft die Klemmkraft längs des entgegengerichteten Verschiebeweges abnimmt. Soll die Klemmkraft und damit die vorbestimmte Größe der übertragbaren Zug- und Druckkräfte längs beider Verschiebewege ansteigen, so ist beispielsweise eine V-förmige Ausgestaltung der beiden Klemmflächen denkbar. Das Ansteigen der Klemmflächen in beide Richtungen erzeugt nach einem ersten Auslösen und Zunahme der Verschiebung der beiden Lastübertragungselemente relativ zueinander eine immer höhere Druckkraft auf die Klemmflächen, sowohl bei einem Verkürzen, als auch bei einem Vergrößern des Überlappungsbereiches. Nachdem ein Maximalwert überschritten ist, verrasten die beiden Lastübertragungselemente miteinander.
Die Gestaltung der Klemmflächen kann vielfältig ausgestaltet sein und ist an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst. So ist beispielsweise eine raue Ausgestaltung der Klemmflächen vorstellbar, damit die Reibungskraft zwischen den beiden Klemmflächen erhöht ist. Eine in Längsrichtung gewellte oder gezackte Ausführung kann, beispielsweise ein stufenartiges Auslösen der Kraftüberlastsicherung bewirken. Damit kann die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung in Art einer Ratsche durch Zug- oder Druckkräfte, welche eine vorbestimmte Größe überschreiten, stufenartig zusammengeschoben oder auseinandergezogen werden. Der Anstieg der gezackten oder gewellten Oberflächen kann vom Anwendungsfall abhängig gemacht werden. Für gleiche Beträge der übertragbaren Zug- und Druckkräfte kann die gezackte Ausbildung beispielsweise gleichschenklig oder für unterschiedlich hohe Beträge der übertragenen Zug- und Druckkräfte beispielsweise tannenbaumartig ausgestaltet ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeigt unterschiedlich lange Verschiebewege für das Durchlaufen der Verschiebewege nach einem Überschreiten eines vorbestimmten Wertes für die übertragbaren Zug- oder Druckkräfte. In einer solchen Ausführungsform ist die beabsichtigte Längenänderung der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung für Zug- oder Druckkräfte unterschiedlich, wodurch gegebenenfalls Notlaufeigenschaften, beispielsweise eines Fahrzeugs, besser gewährleistet werden können.
Für die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung ist, unabhängig davon, ob die Klemmung über einen Reibschluss oder einen Formschluss bewirkt wird, wesentlich, dass nach einem Durchlaufen eines Verschiebweges in axialer Länge der Lastübertragungsvorrichtung, welcher größer ist als die axiale Länge des Klemmbereichs der beiden Lastübertragungselemente, die beiden Lastübertragungselementen miteinander verrasten und so zumindest Notlaufeigenschaften für die entgegengesetzte Kraftvorrichtung bereitgestellt werden können. Darüber hinaus kann mit der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung einfach festgestellt werden, dass die Kraftüberlastsicherung ausgelöst hat, was durch die Längenänderung der Lastübertragungsvorrichtung und ggf. durch Geräusche, wie Klappern oder Klackern, detektierbar ist. Ist eine Längenänderung der Lastübertragungsvorrichtung aufgetreten, so hat eine Überlast stattgefunden, wodurch einerseits Beschädigungen an weiteren Bauteilen vermieden werden können. Andererseits können beschädigte Teile, deren Beschädigung nur schwer erkennbar sind oder bei denen nach Auslösen der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung mit Kraftüberlastsicherung der Verdacht einer Beschädigung besteht, zum Austausch oder Reparatur vorgesehen werden. Dies ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen von Bedeutung. Konsequenterweise kann eine erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung mit Kraftüberlastsicherung für belastungsempfindliche Bauteile bevorzugt eingesetzt, insbesondere für solche, die schwer zugänglich sind oder deren Zustand nur schwer überprüfbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können nach einem Auslösen der Kraftüberlastsicherung, also wenn die beiden Lastübertragungselemente miteinander verrastet sind, durch Öffnen der Klemmung/Verrastung die beiden Lastübertragungselemente wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht werden. Damit ist gemeint, dass die beiden Klemmflächen der beiden Lastübertragungselemente wieder aufeinander verbracht werden können und über eine Klemmung erneut in eine kraftschlüssige Verbindung gebracht werden können. Somit ist in dieser bevorzugten Ausführungsform die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung, wieder verwendbar und muss nicht durch ein neues Bauteil ersetzt werden. Gegebenenfalls ist die Klemmvorrichtung hierfür austauschbar oder wiederverschließbar ausgebildet. Dadurch werden hohe Reparaturkosten vermieden, insbesondere wenn die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt wird.
Selbstredend kann die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung aus unterschiedlichen Werkstoffen erstellt werden, wie beispielsweise Metall, Kunststoff, Elastomeren oder dergleichen. Dabei können die beiden Lastübertragungselemente aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt werden oder die Lastübertragungselemente selbst aus zwei oder mehreren Werkstoffen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind beispielsweise die Klemmbereiche aus elastischen Werkstoffen gebildet, sodass bei einem Überschreiten einer vorbestimmten Größe für die zulässigen Zug- und Druckkräfte eine elastische Verformung in den Klemmbereichen stattfindet, welche nach Überschreiten des vorbestimmten Betrages für die zulässig übertragbare Kraft bei der Verschiebung der beiden Lastübertragungselemente einsetzt. Genauso, wie eine elastische Verformung der beiden Klemmbereiche bzw. Klemmflächen vom Erfindungsgedanken umfasst ist, ist auch eine plastische Verformung der an der Klemmung beteiligten Klemmflächen vorstellbar. Im Falle einer plastischen Verformung sind jedoch die plastisch verformten Lastübertragungselemente bzw. die Klemmbereiche oder Klemmflächen für den erneuten bestimmungsgemäßen Einsatz der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung auszutauschen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Lastübertragungselement beispielsweise aus Metall gebildet und weist einen plastisch verformbaren Vorsprung aus Kunststoff auf, auf dessen Stirnfläche, die Klemmfläche angeordnet ist. Die komplementär hierzu ausgebildete Klemmfläche am zweiten Lastübertragungselement ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet und weist etwa eine gezackte Oberfläche auf. Nach einem Überschreiten eines vorbestimmten Wertes für eine Zug- oder Druckkraft werden die beiden Klemmflächen zueinander verschoben, wobei es zu einer plastischen Verformung der ersten Klemmfläche kommt. Zum Wiederherstellen bzw. für den erneuten Einsatz der Lastübertragungsvorrichtung muss die Klemmfläche des ersten Lastübertragungselements ausgetauscht bzw. erneuert werden.
Wie oben bereits ausgeführt, ist ein bevorzugtes Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung in Fahrwerken von Fahrzeugen, jedoch ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung hierauf nicht limitiert. Im Folgenden werden anhand von Figuren bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung dargestellt.
Hierbei zeigen:
1: Eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung in Ausgangsstellung mit einem ersten Ausbildungsbeispiel für die Klemmflächen;
2: Die Ausführungsform gemäß 1 in einer verrasteten Stellung der Lastübertragungselemente nach Überschreitung eines zulässigen Wertes für eine Druckkraft;
3: Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Klemmflächen;
4: Ein drittes Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Klemmflächen der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung;
5: Ein viertes Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Klemmflächen der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung.
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung 1 in Ausgangsstellung zum Übertragen von vorbestimmbaren Zug- und Druckkräfte gezeigt. Ein erstes Lastübertragungselement 2, ist mit einem zweiten Lastübertragungselement 3 überlappend in einem Überlappungsbereich 6 angeordnet. Im Überlappungsbereich 6 wirkt eine Klemmkraft F_k auf die an den Lastübertragungselementen 2, 3 angeordneten Klemmflächen 10, 11. Die beiden Klemmflächen 10, 11 sind dabei gleichsinnig gegenüber einer Längsrichtung 7 der erfindungsgemäßen Lastübertragungsvorrichtung 1 angestellt. Die beiden Klemmflächen 10, 11 bilden damit eine schiefe Ebene, womit eine vorbestimmte Größe einer Zugkraft für das Auslösen der Kraftüberlastsicherung größer ist als ein vorbestimmbarer Wert für das Auslösen der Kraftüberlastsicherung in Druckrichtung.
1 zeigt die Anordnung der beiden Klemmflächen an den jeweiligen Lastübertragungselementen 2, 3 erfindungsgemäß innerhalb des Überlappungsbereiches 6. Die beiden Klemmflächen 10, 11 bilden dabei einen Klemmbereich 5, welcher innerhalb des Überlappungsbereiches 6 angeordnet ist. Angrenzend an den Klemmbereich 5 befindet sich ein erster Verschiebeweg VW1 und ein zweiter Verschiebeweg VW2, innerhalb welchen die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 verschoben werden können. Werden die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 gegeneinander verschoben, sodass die am Lastübertragungselement angeordneten Klemmfläche 11 in den Verschiebeweg VW1 eintritt, so wurde ein vorbestimmter Wert für eine Zugkraft überschritten. Die beiden Kennflächen 10, 11 geraten durch eine überhöhte Zugkraft außer Eingriff und die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 verrasten im Verschiebeweg VW1. Die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 verrasten, wenn die Verschiebung der beiden Lastübertragungselemente 2, 3 größer ist als die axiale Länge des Klemmbereichs 5. Beispielsweise bei Überschreiten einer vorbestimmten Druckkraft im Verschiebeweg VW2. Zur Begrenzung der Verschiebewege VW1 und VW2 ist beispielsweise am ersten Lastübertragungselement 2 ein Anschlag 8 für die Begrenzung des Verschiebeweges VW1 in Zugrichtung ausgebildet und, analog dazu, ein Anschlag 9 zur Begrenzung des Verschiebeweges VW2 in Druckrichtung am zweiten Lastübertragungselement 3.
Die in 1 dargestellte Klemmung 4 übt zum Übertragen der vorbestimmbaren Größen für eine Zugkraft und eine Druckkraft eine Klemmkraft F_k aus, mit der die beiden Klemmflächen 10, 11 aufeinander gedrückt werden. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die beiden Klemmflächen 10, 11 eine schiefe Ebene, wodurch der Wert für eine durch die Klemmkraft F_k bewirkte, übertragbare Zugkraft größer ist als der Wert für eine übertragbare Druckkraft. Geeigneter Weise sind die Klemmflächen 10, 11 glatt, rau oder uneben ausgebildet, um höhere Reibkräfte zwischen den beiden Flächen zu erzeugen.
Nach einem Verschieben der beiden Lastübertragungselemente 2, 3 entweder entlang des Verschiebewegs VW1 oder entlang der Verschiebewegs VW2 verbleiben die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 in einer verrasteten Stellung, da die beiden an den Lastübertragungselementen 2, 3 ausbildeten Vorsprünge 12, 13 hintereinander eingreifen. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ein quer zur Längsrichtung 7 ausgebildeter Rastweg S vorgesehen, der bei einem Verrasten der beiden Lastübertragungselemente 2, 3 durchlaufen wird. In 2 ist die in 1 dargestellte Lastübertragungsvorrichtung im verrasteten Zustand gezeigt, nach dem eine unzulässig hohe Druckkraft auf die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung gewirkt hat. Die Verschiebung längs des Verschiebeweg VW2 der beiden Lastübertragungselemente 2, 3 ist dabei größer als die Breite bzw. axiale Länge des Klemmbereichs 5, sodass die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 mit ihren Vorsprüngen 12, 13 hintereinander greifend verrasten, zusätzlich drückt die Klemmkraft F_k die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 in Klemmkraftrichtung zusammen.
Für das Verrasten ist ein Rastweg S in Kraftrichtung der Klemmkraft F_k vorgesehen. Die beiden Lastübertragungselemente 2, 3, können entlang des Rastweges S quer zur Längsrichtung in Eingriff gelangen, wenn die Klemmflächen 10, 11 nach einem Verkürzen oder Verlängern der Lastübertragungsvorrichtung außer Eingriff gelangt sind. Dies gilt gleichermaßen bei einer Vergrößerung des Überlappungsbereiches 6 durch eine Druckkraft, welche größer ist als die vorbestimmt übertragbare Druckkraft, als auch bei einer Verringerung des Überlappungsbereiches 6, ausgelöst durch eine Zugkraft, die größer ist als eine vorbestimmbar übertragbare Zugkraft, die durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Klemmflächen 10, 11 mit Unterstützung der Klemmkraft F_k bereitgestellt wird.
Die 3, 4 und 5 zeigen weitere bevorzugte Ausführungsformen für die Gestaltung der Klemmflächen 10, 11. 3 zeigt eine gewellte Ausführung der Klemmfläche. Eine solche gewellte Ausführung der Klemmflächen wird man bevorzugt dann wählen, wenn beispielsweise durch eine elastische oder plastische Verformung der Klemmflächen die Kraftüberlastsicherung ausgelöst werden soll. Dabei wird bei einem Überschreiten einer zulässigen Zug- oder Druckkraft zumindest eine der beiden Klemmflächen 10, 11 derart verformt, dass eine relative Verschiebung der beiden Klemmflächen 10, 11 möglich ist. Wie aus dem Ausführungsbeispiel in 3 deutlich wird, kann durch die Amplitude der Wellen, das heißt der Höhe der Wellenberge und Wellentäler, die vorbestimmbare Größe für eine Zug- oder Druckkraft gewählt werden. Durch asymmetrische Ausbildung kann die vorbestimmte Größe für eine übertragbare Zug- oder Druckkraft für die beiden Kraftrichtungen unterschiedlich eingestellt werden.
5 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform, bei der die Klemmflächen 10, 11 an den Vorsprüngen 12, 13 der beiden Lastübertragungselemente 2, 3 gezackt ausgebildet sind. Hierbei ist leicht nachvollziehbar, dass durch die Ausgestaltung der Zacken, ob symmetrisch oder asymmetrisch, dreiecksförmig oder trapezförmig, oder eine Rechteckform aufweisend, die Höhe der Zugkräfte oder Druckkräfte, welche durch die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung 1 übertragen werden sollen, eingestellt werden können. Wie schon zu dem Ausführungsbeispiel aus 3 erläutert, können auch hier die Zacken, zumindest eines Lastübertragungselementes aus einem elastisch oder plastisch verformbaren Material ausgebildet sein.
Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele zeigen bevorzugte Ausführungsformen für die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung 1, bei der vorbestimmte Zug- und Druckkräfte übertragbar sind, und nach einem Überschreiten dieser vorbestimmten Größe für Zug- und Druckkräfte die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 relativ zueinander verschoben werden, sodass entweder ein Verschiebeweg VW1 oder ein Verschiebeweg VW2 durchschritten wird. Nach dem die beiden Klemmflächen 10, 11 der beiden Lastübertragungselemente 2, 3 außer Eingriff gelangen, verrasten die beiden Lastübertragungselemente 2, 3 miteinander. In einem solchen verrasteten Zustand ist leicht erkennbar, dass die zulässigen Zug- und Druckkräfte, für welche die Lastübertragungselemente die Lastübertragungsvorrichtung ausgelegt wurde, überschritten worden sind, da dann die die erfindungsgemäße Lastübertragungsvorrichtung 1 verkürzt oder verlängert ist. Die oben dargestellten Ausführungsformen gemäß den 1–5 sind jedoch nur beispielhaft und schränken den Schutzbereich der erläuterten Erfindung nicht ein.
Bezugszeichenliste

1: Lastübertragungsvorrichtung
2: erstes Lastübertragungselement
3: zweites Lastübertragungselement
4: Klemmvorrichtung
5: Klemmbereich
6: Überlappungsbereich
7: Längsrichtung
8: Anschlag (Zugrichtung)
9: Anschlag (Druckrichtung)
10: Klemmfläche erstes Lastübertragungselement
11: Klemmfläche zweites Lastübertragungselement
12: Vorsprung erstes Lastübertragungselement
13: Vorsprung zweites Lastübertragungselement
VW1: erster Verschiebeweg (Zugrichtung)
VW2: zweiter Verschiebeweg (Druckrichtung)
F_k: Klemmkraft
S: Rastweg

Claims

Lastübertragungsvorrichtung (1) mit einer Kraftüberlastsicherung für Zugkräfte und Druckkräfte aufweisend ein erstes Lastübertragungselement (2) und ein zweites Lastübertragungselement (3), die in einer Längsrichtung (7) der Lastübertragungsvorrichtung (1) überlappend angeordnet sind und einen Überlappungsbereich (6) bilden, wobei in einem Klemmbereich (5), der innerhalb des Überlappungsbereichs (6) von einer ersten Klemmfläche (10) am ersten Lastübertragungselement (2) und von einer zweiten Klemmfläche (11) am zweiten Lastübertragungselement (3) gebildet wird, eine kraftschlüssige Verbindung zum Übertragen von Zug- und Druckkräften vorbestimmter Größe ausgebildet ist, und der Überlappungsbereich (6) nach einem Überschreiten der vorbestimmten Größe für eine Zugkraft (F_z) um einen ersten Verschiebeweg (VW1) verringert und nach einem Überschreiten der vorbestimmten Größe für eine Druckkraft (F_D) um einen zweiten Verschiebeweg (VW2) vergrößert ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl bei verringertem als auch bei vergrößertem Überlappungsbereich (6) das erste Lastübertragungselement (2) mit dem zweiten Lastübertragungselement (3) verrastet ist.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klemmvorrichtung (4) an der Lastübertragungsvorrichtung (1) angeordnet ist, die im Klemmbereich (5) eine Klemmkraft (F_K) auf die Klemmflächen (10, 11) ausübt.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verschiebeweg (VW1) und der zweite Verschiebeweg (VW2) durch Anschläge (8, 9) begrenzt sind.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lastübertragungselement (2) und das zweite Lastübertragungselement (3) sowohl bei verringertem als auch bei vergrößertem Überlappungsbereich (6) derart miteinander verrastet sind, dass Zug- und Druckkräfte durch die verkürzte oder verlängerte Lastübertragungsvorrichtung (1) übertragbar sind.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Überschreiten der vorbestimmten Größe für eine Zug- oder Druckkraft die Verrastung des ersten Lastübertragungselements (2) mit dem zweiten Lastübertragungselement (3) nicht spielfrei ist.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Größen der übertragbaren Zug- und Druckkräfte unterschiedlich groß sind.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Größen der übertragbaren Zug- und Druckkräfte längs der jeweiligen Verschiebewege (VW1, VW2) konstant, ansteigend oder absteigend sind.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmbereich (5) in Längsrichtung (7) kürzer ist als der erste und der zweite Verschiebeweg (VW1, VW2).
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verschiebewege (VW1, VW2) unterschiedlich groß sind.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmbereich (5) derart ausgebildet ist, dass die vorbestimmte Größe der übertragbaren Zug- und Druckkräfte über eine Reibschluss- oder eine Formschlussverbindung übertragbar sind.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen (10, 11) im Klemmbereich (5) gleichsinnig schräg oder rau, gezackt, gewellt, uneben, symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sind.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkraft (F_K) einstellbar ist.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkraft (F_K) eine elastische Vorspannkraft ist, die bevorzugt einstellbar ist.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Öffnen der Klemmvorrichtung (4) im verrasteten Zustand das erste Lastübertragungselement (2) und das zweite Lastübertragungselement (3) erneut in eine Ausgangsstellung verbracht werden können.
Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lastübertragungselement (2) und das zweite Lastübertragungselement (3) durch eine elastische und/oder plastische Verformung des Klemmbereichs (5) zueinander verschiebbar sind.
Fahrwerkskomponente, insbesondere eine Vorderachse oder eine Hinterachse eines Fahrzeugs, mit einer Lastübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Fahrwerkskomponente nach Anspruch 16, welche ein Stabilisator, ein Querlenker, eine Koppelstange oder ein Dreieckslenker ist.