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Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängung für ein lenkbares Fahrzeugrad eines Fahrzeugs, mit einem Radkopf, der einen Achsschenkel zum Ausführen von Lenkbewegungen um eine Drehachse aufweist, mit einer oberen Radiallagerung und einer unteren Radial- und Axiallagerung, in denen ein Achsschenkelbolzen drehbar gelagert ist, der zwischen der in einem Abstand zueinander angeordneten oberen Radiallagerung und der unteren Radial- und Axiallagerung an einem Achsschenkelträger angeordnet ist.
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Bei derartigen Radaufhängungen treten während des Fahrbetriebs Stöße auf, die von der Fahrbahn über das Rad in die Achse bis zum Rahmen übertragen werden und gedämpft oder kompensiert werden müssen. Dazu ist es bekannt Gummilager bzw. Molekulargelenke an den Achsaufhängungskomponenten wie Querlenker, Längslenker oder auch Dreiecks- bzw. Vierpunktlenker zum Fahrzeugrahmen zu verwenden. Das Gummivolumen auch in Verbindung mit der Gummihärte ist das Kriterium für die Lagersteifigkeit.
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Ein weiches Gummilager erfordert ein großes Gummivolumen, was zu einem großen Gelenk und einem großen Bauraumerfordernis führt.
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Weiterhin führt die Elastizität des Gummilagers auch zu einer gewissen negativen Eigendynamik des Achssystems. Dadurch kommt es zu Beeinträchtigungen wie Verformungen der betroffenen Bauteile. Außerdem kann sich diese Eigendynamik negativ auf die Achskinematik auswirken.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Radaufhängung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die o.g. Nachteile vermeidet und bei geringem erforderlichen Bauvolumen und Bauteilaufwand die durch den Fahrbetrieb erzeugten Stöße dämpft oder kompensiert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die obere Radiallagerung von einem radialen Elastomerlager umschlossen und/oder die untere Radial- und Axiallagerung von einem radialen und axialen Elastomerlager umschlossen sowie am Achsschenkel angeordnet sind.
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Die obere Radiallagerung und/oder die untere Radial- und Axiallagerung stützen sich nun nicht mehr direkt sondern über die Elastomerlager am Achsschenkel ab.
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Durch diese Ausbildung werden die durch den Fahrbetrieb entstehenden Stöße bereits an der oberen Radiallagerung und/oder der unteren Radial- und Axiallagerung gedämpft oder eliminiert, so dass sie zumindest weitgehend nicht mehr die Achsaufhängungskomponenten wie Querlenker, Längslenker oder auch Dreiecks- bzw. Vierpunktlenker zum Fahrzeugrahmen beeinträchtigen. Dies erhöht wesentlich den Fahrkomfort und macht auch einen Aufbau der die Stöße kompensierenden oder eliminierenden Bauteile mit geringem Bauvolumen möglich.
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In einfacher Ausbildung sind die Elastomerlager Gummilager.
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Das obere radiale Elastomerlager kann in radialer Richtung eine größere Steifigkeit aufweisen als in axialer Richtung, da es in erster Linie nur eine radiale Abstützung bewirken muss.
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Zur leichten Montage kann das obere radiale Elastomerlager einen ersten Elastomerring aufweisen, der zwischen einem steifen Innenring und einem steifen Außenring angeordnet ist, wobei der Elastomerring an den Innenring und/oder Außenring anvulkanisiert sein kann. Innenring und Außenring bestehen vorzugsweise aus einem Metallblech.
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Da die untere Radial- und Axiallagerung sowohl radial als auch axial abstützen muss, kann das untere radiale und axiale Elastomerlager in radialer Richtung und axialer Richtung annähernd gleiche Steifigkeit aufweisen.
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Zur einfachen Abstützung der Axialstöße kann der der Achsschenkelbolzen oder der mit dem Achsschenkelbolzen fest verbundene Achsschenkelträger an dem oberen Ende des unteren radialen und axialen Elastomerlagers in Anlage und das ganze untere radiale und axiale Elastomerlager oder ein Teil davon axial nach unten an dem Achsschenkel abgestützt sein.
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Zur axialen Abstützung kann das untere radiale und axiale Elastomerlager eine radial nach außen offene, radial umlaufende Stütznut aufweisen, in die ein entsprechender Stützansatz des Achsschenkels hinein ragt.
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Dabei kann das untere radiale und axiale Elastomerlager in zwei axial hintereinander angeordnete Lagerteile unterteilt sein.
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Zur einfachen Montage kann das untere radiale und axiale Elastomerlager einen zweiten Elastomerring aufweisen, der eine innere Lagerbuchse umschließt, die an ihrem oberen Ende einen radial nach außen gerichteten Flansch aufweist, an dem der zweite Elastomerring axial in Anlage ist und an dem sich der Achsschenkelbolzen über den ringförmigen Abstützansatz axial abstützen kann.
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Weist die innere Lagerbuchse an ihrem unteren Ende ein Außengewinde auf, auf das eine den zweiten Elastomerring axial gegen den Flansch spannende Spannmutter aufgeschraubt ist, so kann mittels der Spannmutter die axiale Steifigkeit des Elastomerrings eingestellt werden.
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Zur axialen Abstützung des zweiten Elastomerrings ist dieser vorzugsweise an einer ringförmigen Abstützfläche des Achsschenkels axial nach unten abgestützt.
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Dabei kann die ringförmige Abstützfläche radial zur Drehachse des Achsschenkelbolzens gerichtet sein.
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Dazu ist es entweder möglich, dass der zweite Elastomerring mit seiner unteren radial zur Drehachse des Achsschenkelbolzens gerichteten Stirnfläche an der Abstützfläche des Achsschenkels abgestützt ist oder dass die äußere radial umlaufende Mantelfläche des zweiten Elastomerrings stufig ausgebildet ist und der zweite Elastomerring mit seiner radialen Ringfläche am Übergang von der oberen großen Stufe zur unteren kleinen Stufe an der Abstützfläche des Achsschenkels abgestützt ist.
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In einer weiteren axialen Abstützung kann die ringförmige Abstützfläche sich nach unten konisch verjüngend und die radial umlaufende Mantelfläche des zweiten Elastomerrings entsprechend ausgebildet sein.
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Die obere Radiallagerung und/oder die untere Radial- und Axiallagerung können jede geeignete Art von Lagerung wie z.B. eine Gleitlagerung sein. Vorzugsweise sind die obere Radiallagerung und/oder die untere Radial- und Axiallagerung auf dem Achsschenkelbolzen angeordnete Wälzlager, insbesondere nur ein geringes Bauvolumen benötigende Nadellager.
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Eine weitere axiale Abstützung kann dadurch erfolgen, dass das untere radiale und axiale Elastomerlager einen zweiten Elastomerring aufweist, der eine innere Lagerbuchse umschließt, an deren oberen Ende über eine Axiallagerung der Achsschenkelbolzen oder der mit dem Achsschenkelbolzen fest verbundene Achsschenkelträger abgestützt ist, wobei die innere Lagerbuchse mit einem Axialabstützbereich axial nach unten und mit einem Radialabstützbereich radial an dem zweiten Elastomerring abgestützt ist, der wiederum axial nach unten und radial an dem Achsschenkel abgestützt ist.
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Dazu kann die innere Lagerbuchse eine radial nach außen gewölbte äußere Mantelfläche aufweisen, die ganz oder teilweise von dem zweiten Elastomerring umschlossen ist.
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Der erste Elastomerring und/oder der zweite Elastomerring können radial umlaufend eine gleiche Wanddicke oder radial umlaufend eine unterschiedliche Wanddicke aufweisen.
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Weist der erste Elastomerring und/oder der zweite Elastomerring in Längsrichtung des Fahrzeugs eine größere Wanddicke auf als quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs, so ist entsprechend der aufzunehmenden Stöße der Elastomerring in Längsrichtung des Fahrzeugs weicher und quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs steifer.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht einer Radaufhängung
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2 eine Rückansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Teils der Radaufhängung nach 1 im Querschnitt
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3 eine Rückansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Teils der Radaufhängung nach 1 teilweise im Querschnitt
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4 eine Rückansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Teils der Radaufhängung nach 1 im Querschnitt
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5 eine Rückansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Teils der Radaufhängung nach 1 im Querschnitt
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6 eine Rückansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines Teils der Radaufhängung nach 1 im Querschnitt
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7 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Querschnitts im Bereich des zweiten Elastomerrings der Radaufhängung nach 5
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8 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Querschnitts im Bereich des zweiten Elastomerrings der Radaufhängung nach 5.
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Die in den Figuren dargestellten Radaufhängungen für ein Fahrzeugrad eines Nutzfahrzeugs weisen einen Radkopf 1 mit einem Achsschenkel 2 auf, der einen Durchbruch besitzt, in dem ein Lagerflansch 3 angeordnet ist. Der Lagerflansch 3 ist über zwei im Abstand zueinander angeordnete Kegelrollenlager 4 in dem Achsschenkel 2 um eine erste Drehachse 5 drehbar gelagert. An der einem nicht dargestellten Rad zugewandten Seite trägt der Lagerflansch 3 eine Bremsscheibe 6 für eine nicht dargestellte Scheibenbremse.
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Weiterhin ist an dem Lagerflansch ein Radflansch 7 zur Befestigung eines Rades angeordnet.
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Der Achsschenkel 2 weist an seiner dem Radflansch 7 entgegengesetzten Seite eine gegenüber einer Senkrechten leicht geneigte Lagerbohrung 8 auf, in der ein Achsschenkelbolzen 9 um eine zweite Drehachse 10 drehbar angeordnet ist.
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Am oberen Ende des Achsschenkelbolzens 9 sind zwei obere Querlenkerarme 11 und 12 und am unteren Ende des Achsschenkelbolzens 9 zwei untere Querlenkerarme 13 und 14 angelenkt.
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In seinem mittleren Bereich ist der Achsschenkelbolzen 9 mit einem sich radial zum Achsschenkelbolzen 9 erstreckenden Achsschenkelträger 15 fest verbunden, an den ein Federdämpfermodul 16 angelenkt ist.
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Der Achsschenkelbolzen 9 ist an seinem oberen Endbereich in einem ersten Nadellager 17 einer oberen Radiallagerung und an seinem unteren Endbereich in einem zweiten Nadellager 18 einer unteren Radial- und Axiallagerung drehbar gelagert.
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Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist das erste Nadellager 17 von einem radialen Elastomerlager fest umschlossen, das einen ersten Elastomerring 19 aus Gummi aufweist, der zwischen einem Innenring 20 und einem Außenring 21 angeordnet und an diese anvulkanisiert ist. Der Elastomerring 19 besitzt eine axiale Länge, die einem Mehrfachen der Ringdicke entspricht. Innenring 20 und Außenring 21 bestehen aus Metallblech, wobei der Innenring 20 fest auf einem Außenring des ersten Nadellagers 17 und der Außenring 21 fest in der Lagerbohrung 8 angeordnet sind.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 5 weist das untere Radial- und Axiallager einen zweiten Elastomerring 22, 22‘, 22‘‘, 22‘‘‘ auf, der eine innere Lagerbuchse 23, 23‘ aus Metall umschließt, die an ihrem oberen Ende einen radial nach außen gerichteten ringartigen Flansch 24 aufweist, an dem der zweite Elastomerring 22, 22‘, 22‘‘, 22‘‘‘ mit seiner oberen Stirnfläche axial in Anlage ist. Die Lagerbuchse 23, 23‘ ist auf einem Außenring des zweiten Nadellagers 18 fest angeordnet.
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Zwischen der unteren Stirnfläche 31 des z.B. mittels Presssitz fest mit dem Achsschenkelbolzen 9 verbundenen Achsschenkelträger 15 und dem Flansch 24 der Lagerbuchse 23, 23‘ ist ein Axiallager 32 angeordnet.
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Der Elastomerring 22, 22‘, 22‘‘, 22‘‘‘ ist wiederum axial nach unten an dem Achsschenkel 2 abgestützt.
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In 2 ist dazu der Elastomerring 22 aus zwei axial hintereinander in der Lagerbohrung 8 angeordneten Lagerteilen 26 und 26‘ gebildet, die an ihren einander zugewandten Enden mit einer radial nach außen offenen, radial umlaufenden Stütznut 27 versehen sind, in die ein entsprechender ringförmiger Stützansatz 28 des Achsschenkels 2 hineinragt.
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An ihrem unteren Ende weist die Lagerbuchse 23 ein Außengewinde auf, auf das eine Spannmutter 29 aufgeschraubt ist, die das Lagerteil 26‘ des zweiten Elastomerrings 22 gegen den Stützansatz 28 verspannt.
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In 3 ist eine außer dem Außengewinde der Lagerbuchse 23 entsprechende Lagerbuchse 23‘ von einem zweiten Elastomerring 22‘ umschlossen, an dem sich über den Flansch der Lagerbuchse 23‘ axial der Achsschenkelträger 15 abstützt.
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Im Bereich des Elastomerrings 22‘ ist die Lagerbohrung 8 als sich nach unten konisch verjüngende Abstützfläche 30 ausgebildet, an der sich wiederum der Elastomerring 22‘ axial nach unten abstützt.
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In 4 umschließt entsprechend 2 ein zweiter Elastomerring 22‘‘ eine innere Lagerbuchse 23‘, die kein Außengewinde aufweist. Der Achsschenkelträger 15 ist über das Axiallager 32 axial an dem Flansch 24 der Lagerbuchse 23‘ abgestützt.
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Die Lagerbohrung 8 ist im Bereich des zweiten Elastomerrings 22‘‘ stufig ausgebildet, wobei die obere große Stufe über eine ringförmige radiale Abstützfläche 30‘ in eine untere kleine Stufe übergeht. Der Elastomerring 22‘‘ ist entsprechend stufig ausgebildet und stütz sich axial nach unten an der Abstützfläche 30‘ ab.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 ist die Lagerbohrung 8 ebenfalls stufig mit einer ringförmigen Abstützfläche 30‘ ausgebildet, wobei aber der über seine Länge gleichen Querschnitt aufweisende Elastomerring 22‘‘‘ mit seiner unteren Stirnfläche an der Abstützfläche 30‘ axial abgestützt ist.
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Die innere Lagerbuchse 23‘ und das Axiallager 32 entsprechen 4.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 umschließt eine innere Lagerbuchse 23‘‘ einen Außenring des zweiten Nadellagers 18. Die innere Lagerbuchse 23‘‘ weist eine radial nach außen gewölbte, radial umlaufende äußere Mantelfläche 39 auf, deren unterer Bereich einen Axialabstützbereich 37 und deren mittlerer Bereich einen Radialabstützbereich 38 bilden.
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Die Mantelfläche 39 ist von einem zweiten Elastomerring 22‘‘‘‘ annähernd konstanter Wandstärke umschlossen. Im mittleren äußeren Bereich ist der zweite Elastomerring 22‘‘‘‘ zylindrisch ausgebildet und in die Lagerbohrung 8 eingesetzt.
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Mit dem oberen und dem unteren äußeren Bereich ist der zweite Elastomerring 22‘‘‘‘ zwischen etwa v-förmig zueinander stehenden Blechringen 40, 41 aufgenommen, die mit ihren radial äußeren Bereichen an dem Achsschenkel 2 befestigt sind, wobei der untere Blechring 40 axial nach unten und der obere Blechring 41 axial nach oben am Achsschenkel 2 abgestützt sind.
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Dadurch ist der Achsschenkelträger 15 und mit ihm der Achsschenkelbolzen 9 über das Axiallager 32, die innere Lagerbuchse 23‘‘, den zweiten Elastomerring 22‘‘‘‘ und den unteren Blechring 40 axial nach unten an dem Achsschenkel 2 abgestützt.
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Die 7 und 8 zeigen zwei Möglichkeiten des Querschnitts im Bereich des zweiten Elastomerrings 22‘‘‘ der 5. Während in 8 die Wanddicke des zweiten Elastomerrings 22‘‘‘ über seinen Umfang gleich ist, ist in 7 die Wanddicke des zweiten des Elastomerrings 22‘‘‘ in Längsrichtung 36 des Fahrzeugs größer als quer zur Längsrichtung 36.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radkopf
- 2
- Achsschenkel
- 3
- Lagerflansch
- 4
- Kegelrollenlager
- 5
- erste Drehachse
- 6
- Bremsscheibe
- 7
- Radflansch
- 8
- Lagerbohrung
- 9
- Achsschenkelbolzen
- 10
- zweite Drehachse
- 11
- oberer Querlenkerarm
- 12
- oberer Querlenkerarm
- 13
- unterer Querlenkerarm
- 14
- unterer Querlenkerarm
- 15
- Achsschenkelträger
- 16
- Federdämpfermodul
- 17
- erstes Nadellager
- 18
- zweites Nadellager
- 19
- erster Elastomerring
- 20
- Innenring
- 21
- Außenring
- 22
- zweiter Elastomerring
- 22‘
- zweiter Elastomerring
- 22‘‘
- zweiter Elastomerring
- 22‘‘‘
- zweiter Elastomerring
- 22‘‘‘‘
- zweiter Elastomerring
- 23
- innere Lagerbuchse
- 23‘
- innere Lagerbuchse
- 23‘‘
- innere Lagerbuchse
- 24
- Flansch
- 26
- Lagerteil
- 26‘
- Lagerteil
- 27
- Stütznut
- 28
- Stützansatz
- 29
- Spannmutter
- 30
- Abstützfläche
- 30‘
- Abstützfläche
- 31
- untere Stirnfläche
- 32
- Axiallager
- 36
- Längsrichtung
- 37
- Axialabstützbereich
- 38
- Radialabstützbereich
- 39
- Mantelfläche
- 40
- unterer Blechring
- 41
- oberer Blechring
