DE102015210766A1

DE102015210766A1 - Schaltbare Lagerbuchse für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015210766A1
Application number: DE102015210766.3A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Wübbolt-Gorbatenko
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2016-12-15
Also published as: CN107690533A; US20180149225A1; CN107690533B; US10451132B2; WO2016198066A1; KR20180018539A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Lagerbuchse (1) zwischen einer ersten und einer zweiten Steifigkeitsstufe schaltbar ist. Erfindungsgemäß weist die Lagerbuchse (1) einen ersten, zumindest mittelbar an einer Außenumfangsfläche eines Bolzens (2) angeordneten Elastomerring (3a) sowie einen zweiten, radial zwischen einer ersten und zweiten Hülse (4a, 4b) angeordneten Elastomerring (3b) auf, wobei die zweite Hülse (4b) radial zwischen dem ersten und dem zweiten Elastomerring (3a, 3b) angeordnet ist, und wobei die beiden Hülsen (4a, 4b) über einen jeweiligen stirnseitig daran zur Anlage kommenden Ring (5a, 5b) miteinander verbindbar sind, um die Steifigkeitsstufe der Lagerbuchse (1) zu verändern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse für ein Kraftfahrzeug, wobei die Lagerbuchse zwischen einer ersten und einer zweiten Steifigkeitsstufe schaltbar ist.
Gebiet der Erfindung
Der Aufbau und die sich daraus ergebenden Betriebsdaten von Lagerbuchsen, die in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, beeinflussen sehr stark die Fahr- und Lenkeigenschaften des Kraftfahrzeugs. Relativ geringfügige Änderungen an einer Federkonstante oder Steifigkeit der Lagerbuchsen können erhebliche Auswirkungen auf die Fahrzeugeigenschaften wie beispielsweise das Unter- oder Übersteuerungsverhalten sowie Fahrgestellgeräusche, Vibrationen und Laufhärte haben. Je nach Einstellung der Lagerbuchse weist das Kraftfahrzeug ein relativ "weiches" oder ein relativ "hartes" Laufverhalten auf.
Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik sind im Fahrwerksbereich eines Kraftfahrzeugs unterschiedliche Lagerbuchsen bekannt. Zum einen sind rein mechanische Lagerbuchsen bzw. Gummilager bekannt, die über eine definierte Steifigkeit verfügen. Des Weiteren sind hydraulisch gedämpfte Fahrwerksbuchsen mit festgelegter oder variabler Steifigkeit bekannt. Darüber hinaus sind Lager mit magnetorheologischen Flüssigkeiten oder magnetorheologischen Elastomeren bekannt, wobei die Steifigkeit über ein magnetisches Feld variiert werden kann.
Beispielsweise offenbart die DE 696 22 141 T2 ein Verfahren zur Herstellung und Anwendung einer Federungsbuchse mit variabler Steifigkeit zur Kontrolle der relativen Bewegung zwischen einem Federungslenker in einem Kraftfahrzeug und einem Rahmenbauteil des Kraftfahrzeuges. Die Federungsbuchse weist eine variable Steifigkeit auf, die dadurch realisiert wird, dass ein magnetorheologisches Elastomer oder Gel eingeschlossen ist, dessen Steifigkeit über einen weiten Bereich veränderlich einstellbar ist, und zwar durch ein steuerbares magnetisches Feld. Das veränderliche steuerbare Magnetfeld wird mittels einer Elektromagnetstruktur erzeugt, die als Teil der Struktur vollständig in eine Federungsbuchsenstruktur integriert ist.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine besonders kostengünstige und fertigungstechnisch optimierte Lagerbuchse für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, deren Steifigkeit mechanisch einstellbar ist und somit nicht auf einem hydraulischen oder magnetorheologischen Wirkprinzip beruht.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß weist die Lagerbuchse einen ersten, zumindest mittelbar an einer Außenumfangsfläche eines Bolzens angeordneten Elastomerring sowie einen zweiten, radial zwischen einer ersten und zweiten Hülse angeordneten Elastomerring auf, wobei die zweite Hülse radial zwischen dem ersten und dem zweiten Elastomerring angeordnet ist, und wobei die beiden Hülsen über einen jeweiligen stirnseitig daran zur Anlage kommenden Ring miteinander verbindbar sind, um die Steifigkeitsstufe der Lagerbuchse zu verändern. Mit anderen Worten erfolgt ein Wechsel zwischen einer ersten und einer zweiten Steifigkeitsstufe dadurch, dass der jeweilige Ring stirnseitig an die jeweilige Hülse zur Anlage kommt und dadurch den radial dazwischen angeordneten zweiten Elastomerring überbrückt. Ein axiales Beabstanden der beiden Ringe von der jeweiligen Stirnfläche führt aufgrund einer Reihenschaltung der beiden radial zueinander angeordneten Elastomerringe zu einer weicheren Steifigkeit der Lagerbuchse.
Vorzugsweise ist eine dritte Hülse drehfest an der Außenumfangsfläche des Bolzens angeordnet. Mithin kommt der erste Elastomerring an einer Außenumfangsfläche der dritten Hülse radial zur Anlage, wobei sich die dritte Hülse an der Außenumfangsfläche des Bolzens abstützt.
Besonders bevorzugt ist die erste Hülse drehfest in einer Gehäusebohrung angeordnet. Insbesondere ist die Gehäusebohrung in einem Fahrwerkbauteil eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Vorteilhafterweise ist der jeweilige Ring über einen daran angeordneten Aktuator axial verschiebbar. Dabei ist es auch denkbar, dass ein einziger Aktuator auf beide Ringe einwirkt, um diese axial zu verschieben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Gehäusebohrung ein jeweiliges Führungselement zur axialen Führung des jeweiligen Ringes aufweist. Das jeweilige Führungselement kann beispielsweise eine reibungsminimierende Fläche innerhalb der Gehäusebohrung sein, die ein axiales Führen des jeweiligen Ringes erlaubt. Ferner ist es aber auch denkbar, dass in der Gehäusebohrung eine Nut ausgebildet ist, die ein Verdrehen des jeweiligen Ringes relativ zur Gehäusebogrung verhindert.
Des Weiteren bevorzugt weisen die erste und zweite Hülse jeweils stirnseitig eine jeweilige Struktur zur axialen Aufnahme des jeweiligen Rings auf. Vorteilhafterweise ist die jeweilige Struktur als Fase ausgebildet. Ebenso ist aber eine axiale Verzahnung möglich.
Vorzugsweise weist der jeweilige Ring stirnseitig eine jeweilige Struktur auf, die komplementär zur jeweiligen Struktur an der ersten und zweiten Hülse ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann die jeweilige Struktur an den jeweiligen Ringen als Fase oder axiale Verzahnung ausgebildet sein.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden Ringe und die drei Hülsen aus einem metallischen Werkstoff oder einem Polymerwerkstoff hergestellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lagerbuchse, die für einen Fahrwerkbauteil eine Kraftfahrzeugs vorgesehen ist,
2 einen Teilausschnitt einer schematischen Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gemäß einer ersten Steifigkeitsstufe, und
3 einen Teilausschnitt einer schematischen Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Lagerbuchse nach 2 gemäß einer zweiten Steifigkeitsstufe.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Nach 1 ist eine erfindungsgemäße Lagerbuchse 1 in einer dafür vorgesehenen Gehäusebohrung 6 eines Fahrwerkbauteils 11 angeordnet. Das Fahrwerkbauteil 11 wird in einem – hier nicht dargestellten – Fahrwerk eines – hier nicht dargestellten – Kraftfahrzeugs verbaut. An einem Bolzen 2 der Lagerbuchse 1 kann beispielsweise ein weiteres – hier nicht dargestelltes – Fahrwerkbauteil befestigt werden.
Die 2 und 3 zeigen eine teilweise dargestellte erfindungsgemäße schaltbare Lagerbuchse 1, die zwischen einer ersten und einer zweiten Steifigkeitsstufe schaltbar ist, wobei in 2 eine relativ weiche Steifigkeitsstufe und in 3 eine relativ harte Steifigkeitsstufe der schaltbaren Lagerbuchse 1 dargestellt ist.
Die Lagerbuchse 1 umfasst einen ersten und einen zweiten Elastomerring 3a, 3b sowie eine erste und eine zweite Hülsen 4a, 4b. Ferner weist die Lagerbuchse 1 den Bolzen 2 auf, an dessen Außenumfangsfläche eine dritte Hülse 4c drehfest angeordnet ist. An der dritten Hülse 4c kommt der erste Elastomerring 3a radial zur Anlage. Der zweite Elastomerring 3b ist radial zwischen der ersten und der zweiten Hülse 4a, 4b angeordnet, wobei die zweite Hülse 4b radial zwischen dem ersten und dem zweiten Elastomerring 3a, 3b angeordnet ist und somit die beiden Elastomerringe 3a, 3b räumlich voneinander trennt. Die erste Hülse 4a ist drehfest in der Gehäusebohrung 6 angeordnet.
Ferner umfasst die Lagerbuchse 1 zwei Ringe 5a, 5b, die über einen jeweiligen daran angeordneten Aktuator 7a, 7b axial verschiebbar sind, um jeweils stirnseitig an der ersten und zweiten Hülse 4a, 4b zur Anlage zu kommen. Die Gehäusebohrung 6 weist ein integriertes Führungselement 8 zur axialen Führung des jeweiligen Ringes 5a, 5b in der Gehäusebohrung 6 auf.
Die erste Hülse 4a weist stirnseitig eine Struktur 9a auf, die zur axialen Aufnahme des jeweiligen Rings 5a, 5b vorgesehen ist. Ferner weist auch die zweite Hülse 4b stirnseitig eine Struktur 9b auf, die zur axialen Aufnahme des jeweiligen Rings 5a, 5b vorgesehen ist. Die jeweilige Struktur 9a, 9b am jeweiligen Ring 5a, 5b ist in Form einer Fase ausgebildet. Des Weiteren weist der jeweilige Ring 5a, 5b stirnseitig eine jeweilige Struktur 10 auf, die komplementär zu der jeweiligen Struktur 9a, 9b an der jeweiligen ersten und zweiten Hülse 4a, 4b ausgebildet ist.
In 2 ist der Abstand zwischen den beiden Ringen 5a, 5b maximal, wobei sich die beiden Elastomerringe 3a, 3b im Kraftpfad befinden und durch eine über den Bolzen 2 einleitbare äußere Kraft belastbar sind. Die Steifigkeitsstufe der Lagerbuchse 1 ist aufgrund der beiden in Reihe angeordneten Elastomerringe 3a, 3b relativ weich.
Demgegenüber weist die Lagerbuchse 1 gemäß 3 eine relativ harte Steifigkeitsstufe auf. Der Abstand zwischen den beiden Ringen 5a, 5b ist minimal, wodurch die beiden Ringe 5a, 5b stirnseitig an der ersten und zweiten Hülse 4a, 4b zur Anlage kommen und dadurch den zweiten Elastomerring 3b entlasten. Mithin wird der zweite Elastomerring 3b durch die beiden Ringe 5a, 5b überbrückt. Somit würde nur der erste Elastomerring 3a durch eine über den Bolzen 2 einleitbare äußere Kraft belastet werden.
Bezugszeichenliste

1: Lagerbuchse
2: Bolzen
3a, 3b: Elastomerring
4a–4c: Hülse
5a, 5b: Ring
6: Gehäusebohrung
7a, 7b: Aktuator
8: Führungselement
9a, 9b: Struktur
10: Struktur
11: Fahrwerksbauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 69622141 T2 [0004]

Claims

Lagerbuchse (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Lagerbuchse (1) zwischen einer ersten und einer zweiten Steifigkeitsstufe schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (1) einen ersten, zumindest mittelbar an einer Außenumfangsfläche eines Bolzens (2) angeordneten Elastomerring (3a) sowie einen zweiten, radial zwischen einer ersten und zweiten Hülse (4a, 4b) angeordneten Elastomerring (3b) aufweist, wobei die zweite Hülse (4b) radial zwischen dem ersten und dem zweiten Elastomerring (3a, 3b) angeordnet ist, und wobei die beiden Hülsen (4a, 4b) über einen jeweiligen stirnseitig daran zur Anlage kommenden Ring (5a, 5b) miteinander verbindbar sind, um die Steifigkeitsstufe der Lagerbuchse (1) zu verändern.
Lagerbuchse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Hülse (4c) drehfest an der Außenumfangsfläche des Bolzens (2) angeordnet ist.
Lagerbuchse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse (4a) drehfest in einer Gehäusebohrung (6) angeordnet ist.
Lagerbuchse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Ring (5a, 5b) über einen daran angeordneten Aktuator (7) axial verschiebbar ist.
Lagerbuchse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusebohrung (6) ein jeweiliges Führungselement (8) zur axialen Führung des jeweiligen Ringes (5a, 5b) aufweist.
Lagerbuchse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Hülse (4a, 4b) jeweils stirnseitig eine jeweilige Struktur (9a, 9b) zur axialen Aufnahme des jeweiligen Rings (5a, 5b) aufweist.
Lagerbuchse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Ring (5a, 5b) stirnseitig eine jeweilige Struktur (10) aufweist, die komplementär zur jeweiligen Struktur (9a, 9b) an der ersten und zweiten Hülse (4a, 4b) ausgebildet ist.
Lagerbuchse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ringe (5a, 5b) und die drei Hülsen (4a–4c) aus einem metallischen Werkstoff oder einem Polymerwerkstoff hergestellt sind.