DE102014001029B3

DE102014001029B3 - Lager zur Lagerung und Erzeugung eines Kippmoments auf eine Kolbenstange eines Dämpfers einer Kraftfahrzeugradaufhängung

Info

Publication number: DE102014001029B3
Application number: DE201410001029
Authority: DE
Inventors: Thomas Klinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-01-25
Filing date: 2014-01-25
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2034-01-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lager (10) zur Lagerung und Erzeugung eines Kippmoments (MK) auf eine Kolbenstange (118) eines Dämpfers (116) einer Kraftfahrzeugradaufhängung (100), umfassend einen Lagerkern (12) zur Anbindung der Kolbenstange (118), ein Lagergehäuse (14) zur Karosserieanbindung, sowie einen zwischen Lagerkern (12) und Lagergehäuse (14) wirksamen Elastomerkörper (16). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zur Erzeugung des Kippmoments (MK) auf die Kolbenstange (118) der Elastomerkörper (16) eine erste Arbeitskammer (18) und eine in radialer Richtung (r) betrachtet gegenüberliegend angeordnete zweite Arbeitskammer (20) aufweist, die jeweils mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt und mit Druck beaufschlagbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager zur Lagerung und Erzeugung eines Kippmomentes auf eine Kolbenstange eines Dämpfers einer Kraftfahrzeugradaufhängung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Eine MacPherson-Achse zeichnet sich bekanntlich durch einen radführenden Dämpfer aus. Da dieser zum Rad hin freigehen muss, hat der Dämpfer stets einen Versatz zur Radmitte, so dass die Radaufstandskraft zu einem Störmoment führt, welches eine hohe Querkraft am Dämpfer bedingt. Neben Festigkeitsproblemen erhöht dies die Dämpferreibung und führt zu einem schlechten Anfederverhalten.
Es ist weiterhin bekannt, zur Verringerung der Querkraft eine zwischen Dämpferrohr – welches starr mit dem Radträger verbunden ist – und der Karosserie bzw. dem Dämpferlager vorgesehene Feder derart anzuordnen, dass die Mittelachse der Feder desachsiert zur Dämpferachse angeordnet ist. Die angestellte Feder hat den Effekt, dass große Teile der Querkraft am Dämpfer durch Aufbringen eines Gegenmoments zu dem oben genannten Störmoment kompensiert werden. Damit die beschriebene Kompensation der Querkraft funktioniert, ist es erforderlich, dass die angestellte Feder über dem Rad angeordnet ist. Dies führt dazu, dass der Dämpfer entsprechend lang ausgebildet sein muss, damit die Feder noch über dem Rad mit ihrer notwendigen Länge aufgenommen werden kann. Zudem ergeben sich Package-Nachteile, insbesondere im Hinblick auf die Motorhaubenhöhe an der Vorderachse. Dazu zudem das Dämpferlager sehr hoch liegen muss, weil über das Lager die hohen Kräfte im oberen Anschlag des Rades übertragen werden, muss der Karosserierohbau entsprechend robust ausgebildet sein, was entsprechende Gewichtsnachteile mit sich bringt. Ein weiterer Nachteil ist, dass die MacPherson-Achse mit wenigen Ausnahmen nicht an der Hinterachse angesetzt wird, weil die Durchladebreite damit sehr schlecht ist bzw. das Dämpferlager sehr hoch liegt.
Zur Verringerung der Querkraft ist weiterhin bekannt, das karosserieseitige Lager zur Lagerung der Kolbenstange des Dämpfers derart auszubilden, dass dieses ein dem Störmoment entgegengesetztes Kippmoment erzeugt, so dass die Querkraft am Dämpfer reduziert wird. Ein derartiges, ein Kippmoment erzeugendes Lager ist in der DE 102 59 093 A1 offenbart.
Das Lager gemäß der DE 102 59 093 A1 zeichnet sich dadurch aus, dass das Federelement zwei Elastomerteile mit unterschiedlicher Härte aufweist, wobei eines der Elastomerteile eine keilförmige Ausnehmung zur Aufnahme des anderen Elastomerteils aufweist, wodurch das gewünschte Kippmoment erzeugt werden soll. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass aufgrund der keilförmigen Gestaltung der Elastomerteile das Lager relativ aufwendig in seiner Herstellung und Montage ist.
Aus der DE 10 2011 109 713 A1 geht ein gattungsgemäßes Lager hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager zur Lagerung und Erzeugung eines Kippmoments auf eine Kolbenstange eines Dämpfers einer Kraftfahrzeugradaufhängung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass eine aktive Beeinflussung des Kippmoments ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
In bekannter Art und Weise umfasst das Lager zur Lagerung und Erzeugung eines Kippmoments auf eine Kolbenstange eines Dämpfers einer Kraftfahrzeugradaufhängung einen Lagerkern zur Anbindung der Kolbenstange, ein Lagergehäuse zur Karosserieanbindung sowie einen zwischen Lagerkern und Lagergehäuse wirksamen Elastomerkörper.
Erfindungsgemäß weist der Elastomerkörper zur Erzeugung des Kippmoments auf die Kolbenstange zwei Arbeitskammern auf, nämlich eine erste Arbeitskammer und eine in radialer Richtung betrachtet gegenüberliegend angeordnete zweite Arbeitskammer. Die beiden Arbeitskammnern sind jeweils mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt und mit Druck beaufschlagbar.
Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingeweisen, dass die getrennte, in radialer Richtung betrachtet gegenüberliegende Anordnung der Arbeitskammern insbesondere so zu verstehen ist, dass die Arbeitskammern nicht vollumfänglich ausgebildet sind, d. h. nur auf eine Seite des Lagers wirken.
Durch erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lagers ist es nunmehr möglich, durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung der ersten und/oder zweiten Arbeitskammer das Kippmoment aktiv zu stellen bzw. zu beeinflussen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind hierbei die erste und die in radialer Richtung betrachtet gegenüberliegende zweite Arbeitskammer zudem in axialer Richtung betrachtet derart versetzt angeordnet, dass in Bezug auf den Lagerkern die beiden Arbeitskammern auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerkerns angeordnet sind. Diese spezielle Anordnung der ersten und zweiten Arbeitskammer hat den Effekt, mit einer in beiden Arbeitskammern zugleich vorgenommen Druckerhöhung das Kippmoment zu stellen, so dass für die Erzeugung des gewünschten Kippmoments geringere hydraulische Drücke erforderlich sind.
Vorzugsweise weist der Elastomerkörper neben den oben genannten, in axialer Richtung versetzt angeordneten ersten und zweiten Arbeitskammer noch eine dritte und eine vierte Arbeitskammer auf, die – entsprechend zu der ersten und zweiten Arbeitskammer – ebenfalls mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt und mit Druck beaufschlagbar sind. Hierbei sind in axialer Richtung betrachtet und in Bezug auf den Lagerkern die erste und dritte Arbeitskammer sowie die zweite und vierte Arbeitskammer auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerkerns angeordnet. Diese Ausführungsform erweist sich als vorteilhaft, da das Lager nunmehr neben der Funktion des Einstellens eines Kippmoments, nämlich durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung der ersten und zweiten Arbeitskammer bzw. dritten und vierten Arbeitskammer, durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung der ersten und vierten Arbeitskammer bzw. der zweiten und dritten Arbeitskammer auch eine in axialer Richtung wirkende Kraft stellen kann.
Vorzugsweise stehen die Arbeitskammern über hydraulische Leitungen mit einer hydraulischen Pumpe und/oder mit einem hydraulischen Druckspeicher in Wirkverbindung.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Arbeitskammern über hydraulische Leitungen mit dem Dämpfer verschaltet. Dies hat den Effekt, dass eine Druckänderung des Dämpfers nicht nur zu der Dämpferwirkung an sich führt, sondern gleichzeitig zu dem gewünschten Kippmoment an der Kolbenstange führt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Arbeitskammern in radialer Richtung im Bereich des äußeren Randes des Lagers positioniert sind. Hierdurch ist ein großer Hebelarm zur Verfügung gestellt, so dass die für die Erzeugung des Kippmoments erforderlichen hydraulischen Drücke minimiert sind.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
In der Zeichnung bedeutet:
1 eine schematische Darstellung einer Radaufhängung für ein Rad einer Achse eines Kraftfahrzeugs in Form einer MacPherson-Achse;
2 die Radaufhängung aus 1, bei der die Kolbenstange des Dämpfers über ein ein Kippmoment erzeugendes Lager karosserieseitig gelagert ist;
3 ein erfindungsgemäßes Lager zur Erzeugung des Kippmoments;
4 eine Schnittdarstellung des Lagers aus 3 entlang der Linie A-A, und
5 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers.
1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnete Radaufhängung für ein Rad einer Achse eines Kraftfahrzeugs. Die Radaufhängung 100 ist in Form einer MacPherson-Achse ausgeführt und weist ein unteres Radführungselement 112, einen Radträger 114 sowie einen radführenden Dämpfer 116 auf. Der radführende Dämpfer 116 ist zur Fahrzeugmitte hin leicht geneigt angeordnet und die Kolbenstange 118 des Dämpfers 116 ist über ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnetem Lager karosserieseitig gelagert.
Die in 1 mit F_A bezeichnete Radaufstandskraft bewirkt die am Dämpfer 116 angreifende, mit F_Q bezeichnete Querkraft.
Zur Kompensation dieser Querkraft ist das obere Lager 10 derart ausgebildet, dass dieses ein Kippmoment M_K erzeugt, vgl. 2 Gemäß 3 weist das Lager 10 hierzu einen Lagerkern 12 zur Anbindung der Kolbenstange 118, ein Lagergehäuse 14 zur Anbindung an die Karosserie sowie einen zwischen Lagerkern 12 und Lagergehäuse 12 angeordneten Elastomerkörper 16 auf.
Zur Erzeugung des Kippmoments auf die Kolbenstange 116 weist der Elastomerkörper 16 eine erste Arbeitskammer 18 und eine in radialer Richtung r betrachtet gegenüberliegend angeordnete zweite Arbeitskammer 20 auf.
Die erste Arbeitskammer 18 sowie die zweite Arbeitskammer 20 sind dabei jeweils mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt und hydraulische Leitungen 22 mit Druck beaufschlagbar.
Wie 3 weiter zu entnehmen ist, sind hierbei die erste Arbeitskammer 18 und die zweite Arbeitskammer 22 in axialer Richtung a betrachtet und in Bezug auf den Lagerkern 12 auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerkerns 12 angeordnet. Die erste und zweite Arbeitskammer sind dabei, wie 4 zu entnehmen ist, nicht vollumfänglich ausgebildet.
Werden nun die erste Arbeitskammer 18 und die zweite Arbeitskammer 20 zugleich mit einem Druck p beaufschlagt, wird das gewünschte Kippmoment M_K erzeugt.
Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform weist der Elastomerkörper 16 noch eine dritte Arbeitskammer 24 und eine vierte Arbeitskammer 26 auf, die jeweils mit Dämpferflüssigkeit gefüllt und über Hydraulikleitungen 22 Druck beaufschlagbar sind.
Wie 5 zu entnehmen ist, sind hierbei in axialer Richtung a betrachtet und in Bezug auf den Lagerkern 12 die erste und dritte Arbeitskammer 18, 24 sowie die zweite und vierte Arbeitskammer 20, 26 auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerkerns 12 angeordnet. Durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung p₁, p₂, p₃ und/oder p₄ der Arbeitskammern 18, 20, 22, 24 ist nunmehr neben der Einstellung eines Kippmoments M_K auch eine axiale Verstellung des Lagers ermöglicht.
Bezugszeichenliste

10: Lager
12: Lagerkern
14: Lagergehäuse
16: Elastomerkörper
18: erste Arbeitskammer
20: zweite Arbeitskammer
22: hydraulische Leitungen
24: dritte Arbeitskammer
26: vierte Arbeitskammer
100: Radaufhängung
112: Radführungselement
114: Radträger
116: Dämpfer
118: Kolbenstange
F_Q: Querkraft
F_A: Radaufstandskraft
M_K: Kippmoment
p_i: Druck
a: axiale Richtung
r: radiale Richtung

Claims

Lager (10) zur Lagerung und Erzeugung eines Kippmoments (M_K) auf eine Kolbenstange (118) eines Dämpfers (116) einer Kraftfahrzeugradaufhängung (100), umfassend – einen Lagerkern (12) zur Anbindung der Kolbenstange (118); – ein Lagergehäuse (14) zur Karosserieanbindung, sowie – einen zwischen Lagerkern (12) und Lagergehäuse (14) wirksamen Elastomerkörper (16), dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Kippmoments (M_K) auf die Kolbenstange (118) der Elastomerkörper (16) eine erste Arbeitskammer (18) und eine in radialer Richtung (r) betrachtet gegenüberliegend angeordnete zweite Arbeitskammer (20) aufweist, die jeweils mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt und mit Druck beaufschlagbar sind.
Lager (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Arbeitskammer (18, 20) in axialer Richtung (a) betrachtet und in Bezug auf den Lagerkern (12) auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerkerns (12) angeordnet sind.
Lager (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerkörper (16) eine dritte und eine vierte Arbeitskammer (24, 26) aufweist, die jeweils mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt und mit Druck beaufschlagbar sind, wobei in axialer Richtung (a) betrachtet und in Bezug auf den Lagerkern (12) die erste und dritte Arbeitskammer (18, 24) sowie die zweite und vierte Arbeitskammer (20, 26) auf gegenüberliegenden Seiten des Lagerkerns (12) angeordnet sind.
Lager (10) nach den vorangehenden Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammern (18, 20, 24, 26) über hydraulische Leitungen (22) mit einer hydraulischen Pumpe und/oder mit einem hydraulischen Druckspeicher in Wirkverbindung stehen.
Lager (10) nach den vorangehenden Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammern (18, 20, 24, 26) über hydraulische Leitungen (22) mit dem Dämpfer (116) verschaltet sind.
Lager (10) nach den vorangehenden Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskammern (18, 20, 24, 26) in radiale Richtung (r) im Bereich des äußeren Rands des Lagers (10) positioniert sind.
Radaufhängung (100) für ein Rad einer Achse eines Kraftfahrzeugs, bei der jedes Rad über mindestens ein am Radträger (114) gelagertes Radführungselement (112) und einen am Radträger (114) angeordneten radführenden Dämpfer (116) geführt ist, dessen Kolbenstange (118) über ein Lager (10) karosserieseitig gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.