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Die Erfindung betrifft eine Lagerbuchse für ein Kraftfahrzeug, wobei die Lagerbuchse zwischen einer ersten und einer zweiten Steifigkeitsstufe schaltbar ist.
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Gebiet der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lagerbuchse für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, deren Steifigkeit mechanisch einstellbar ist und somit nicht auf einem hydraulischen oder magnetorheologischen Wirkprinzip beruht.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Erfindungsgemäß weist die Lagerbuchse einen ersten, drehfest an einer Außenumfangsfläche eines Innenrings angeordneten Elastomerring sowie einen zweiten, drehfest an einer Innenumfangsfläche eines Außenrings angeordneten Elastomerring auf, wobei radial zwischen den beiden Elastomerringen ein Zwischenring drehfest an den beiden Elastomerringen zur Anlage kommt, wobei ferner der erste Elastomerring zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse über den Zwischenring und mindestens einen stirnseitig an der Lagerbuchse angeordneten Blockierring überbrückbar ist. Mit anderen Worten erfolgt ein Wechsel zwischen einer ersten und einer zweiten Steifigkeitsstufe dadurch, dass der Zwischenring an dem mindestens einen Blockierring zur Anlage kommt und somit den radial zwischen dem Zwischenring und dem Innenring angeordneten ersten Elastomerring überbrückt. Mithin erhöht sich die Steifigkeit der Lagerbuchse.
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Vorzugsweise weist der mindestens eine Blockierring mindestens drei Auflageelemente zur radialen Aufnahme einer jeweiligen axial ausgebildeten Nase des Zwischenrings auf. Die mindestens drei Nasen sind dabei axial an einer Stirnfläche des Zwischenrings ausgebildet. In einer ersten Schaltstellung des mindestens einen Blockierrings kommen die jeweiligen Nasen an den jeweiligen Auflageelementen des mindestens einen Blockierrings zur Anlage. Mit anderen Worten stützen sich der Zwischenring und somit auch der zweite Elastomerring und der damit drehfest verbundene Außenring über die Nasen und die Auflageelemente am mindestens einen Blockierring ab. Dadurch wird der erste Elastomerring überbrückt, wodurch die Steifigkeit der Lagerbuchse relativ hoch ist. In einer zweiten Schaltstellung des mindestens einen Blockierrings sind die jeweiligen Nasen zumindest radial beweglich, wobei die jeweiligen Nasen nicht an den jeweiligen Auflageelementen des mindestens einen Blockierrings zur Anlage kommen. Mit anderen Worten stützen sich der Zwischenring und somit auch der zweite Elastomerring und der damit drehfest verbundene Außenring über den ersten Elastomerring am Innenring ab. Durch die Reihenschaltung der beiden Elastomerringe wird eine relativ weiche Dämpfung realisiert, wobei die Lagerbuchse eine relativ geringe Steifigkeit aufweist.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Blockierring über ein Lagerelement drehbar am Innenring gelagert. Vorzugsweise ist das Lagerelement als Gleitlagerbuchse oder Wälzlager ausgebildet. Mithin verläuft der Kraftfluss in der ersten Schaltstellung der Lagerbuchse vom Außenring in den zweiten Elastomerring und über den Zwischenring und den mindestens einen Blockierring in den Innenring.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Blockierring drehfest mit einem drehbar am Innenring gelagerten Bolzen verbunden. Insbesondere ist der Bolzen an einer Innenumfangsfläche des Innenrings drehbar gelagert. Dazu ist mindestens ein Lagerelement zwischen dem Innenring und dem Bolzen angeordnet. Mithin verläuft der Kraftfluss in der ersten Schaltstellung der Lagerbuchse vom Außenring in den zweiten Elastomerring und über den Zwischenring und den mindestens einen Blockierring in den Bolzen.
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Besonders bevorzugt ist mindestens ein Blockierring für jede der beiden Stirnflächen der Lagerbuchse vorgesehen. Somit stützt sich der Zwischenring in der ersten Schaltstellung radial an zwei Blockierringen ab, wobei ein erster Blockierring axial an einer ersten Stirnfläche der Lagerbuchse angeordnet ist, und wobei ein zweiter Blockierring axial an einer zweiten Stirnfläche der Lagerbuchse angeordnet ist. Insbesondere sind die beiden Blockierringe axial von der jeweiligen Stirnfläche der Lagerbuchse beabstandet und kommen somit nicht daran zur Anlage.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der mindestens eine Blockierring eine jeweilige erste und zweite miteinander verbundene Aussparung für jede Nase auf, wobei die jeweilige erste Aussparung im Wesentlichen komplementär zur jeweiligen Nase ausgebildet ist, und wobei die jeweilige zweite Aussparung zumindest radial größer ist als die jeweilige erste Aussparung. Mithin bilden die jeweilige erste und zweite Aussparung eine zusammenhängende Aussparung, in welcher die jeweilige Nase bei einer Drehung des Blockierrings in Umfangsrichtung bewegbar ist. Mit anderen Worten wird zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse der mindestens eine Blockierring derart verdreht, dass die jeweilige Nase aus der ersten Aussparung in die zweite Aussparung gelangt. In der jeweiligen ersten Aussparung kommt die jeweilige Nase bei einer Belastung der Lagerbuchse radial an dem Blockierring zur Anlage. Demgegenüber ist die jeweilige Nase in der jeweiligen zweiten Aussparung bei einer Belastung der Lagerbuchse sowohl radial als auch axial beweglich und kommt dabei nicht an dem Blockierring zur Anlage. Mithin realisiert der mindestens eine Blockierring in der ersten Schaltstellung zumindest eine teilweise Blockierung der Bewegungsfreiheit des Zwischenrings und somit eine Versteifung der Lagerbuchse.
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Vorteilhafterweise sind zwei Blockierringe axial nebeneinander an einer Stirnfläche der Lagerbuchse angeordnet. Insbesondere sind die beiden Blockierringe zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse gegeneinander verdrehbar. Dazu sind die beiden Aussparungen im jeweiligen Blockierring entgegengesetzt angeordnet. Somit erfolgt eine Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse durch eine Verdrehung des ersten Blockierrings in eine erste Drehrichtung sowie eine Verdrehung des zweiten Blockierrings in eine zweite Drehrichtung.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der mindestens eine Blockierring zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse über einen zumindest mittelbar damit verbundenen Aktuator relativ zum Zwischenring verdrehbar ist. Vorzugsweise weist der Blockierring eine Verzahnung an einer Außenumfangsfläche auf die mit einer Ritzelwelle des Aktuators kämmt. Des Weiteren bevorzugt ist der Aktuator über eine Getriebeanordnung mit dem mindestens einen Blockierring verbunden. Die Getriebeanordnung ist dabei axial an der Lagerbuchse angeordnet. Des Weiteren bevorzugt umfasst der Aktuator einen Elektromotor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
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1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrwerkslenkers für ein Kraftfahrzeug, wobei der Fahrwerkslenkers eine erfindungsgemäße Lagerbuchse aufweist,
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2a eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2b eine perspektivische Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse aus 2a,
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3 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Lagerbuchse aus 2a samt Getriebeanordnung und Aktuator,
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4a eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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4b eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse aus 4a,
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5a eine schematische Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gemäß einer ersten Schaltstellung,
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5b eine schematische Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gemäß einer zweiten Schaltstellung,
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6a eine schematische Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse mit zwei axial nebeneinander angeordneten Blockierringen gemäß einer ersten Schaltstellung, und
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6b eine schematische Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse mit zwei axial nebeneinander angeordneten Blockierringen gemäß einer zweiten Schaltstellung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Nach 1 ist eine erfindungsgemäße Lagerbuchse 1 in eine dafür vorgesehene Bohrung 16 an einem Fahrwerkslenker 17 angeordnet. Der Fahrwerkslenker 17 wird in einem – hier nicht dargestellten – Fahrwerk eines – hier nicht dargestellten – Kraftfahrzeugs verbaut. An einem Bolzen 10 der Lagerbuchse 1 wird ein – hier nicht dargestellter – Achsträger des Kraftfahrzeugs befestigt. Ferner weist der Fahrwerkslenker 17 eine weitere Bohrung 16a auf, in der eine mechanische, nicht schaltbare Lagerbuchse 1a angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Lagerbuchse 1a als konventionelles Gummilager ausgebildet. An einem Bolzen 10a der Lagerbuchse 1a ist ein – hier nicht dargestellter – Radträger angeordnet.
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Gemäß 2a weist eine erfindungsgemäße Lagerbuchse 1 einen ersten und einen zweiten Elastomerring 3a, 3b auf. Der erste Elastomerring 3a ist an einem in 2b dargestellten Innenring 2 drehfest angeordnet. Demgegenüber ist der zweite Elastomerring 3b radial zwischen einem Zwischenring 5 und einem Außenring 4 angeordnet. Ferner kommt der Zwischenring 5 radial an dem ersten Elastomerelement 3a zur Anlage. Des Weiteren ist stirnseitig an der Lagerbuchse 1 ein Blockierring 6a mit drei Auflageelementen 7a–7c zur radialen Aufnahme einer jeweiligen axial ausgebildeten Nase 8a–8c des Zwischenrings 5 angeordnet. Der Blockierring 6a ist durch ein axial daran angeordnetes Abdeckelement 19 axial gesichert. Der erste Elastomerring 3a ist zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse 1 über den Zwischenring 5 und den Blockierring 6a überbrückbar. Dazu kommt wie in 2a dargestellt der Zwischenring 5 über die drei Nasen 8a–8c radial an dem Blockierring 6a zur Anlage. In dieser dargestellten Schaltstellung des Blockierrings 6a weist die Lagerbuchse 1 eine relativ hohe Steifigkeit auf.
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2b ist eine Detaildarstellung von 2a, wobei das Abdeckelement 19 nicht dargestellt ist. Gemäß 2b ist innerhalb des Innenrings 2 der Bolzen 10 angeordnet. Der Bolzen 10 ist dabei drehfest mit dem Blockierring 6a verbunden, wobei drei radial ausgebildete Elemente 20a–20c am Blockierring 6a formschlüssig mit dem Bolzen 10 verbunden sind. Ferner weist der Innenring 2 drei axial ausgebildete Elemente 21a–21c zur formschlüssigen Verbindung mit dem Abdeckelement 19 auf. Ferner sind bei einer Drehung des Blockierrings 6a die axial ausgebildeten Elemente 21a–21c am Innenring 2 als Anschlagflächen für die radial ausgebildeten Elemente 20a–20c am Blockierring 6a vorgesehen und positionieren somit in der jeweiligen Schaltstellung die Auflageelemente 7a–7c am Blockierring 6a relativ zu den Nasen 8a–8c am Zwischenring 5.
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Nach 3 weist die erfindungsgemäße Lagerbuchse 1 aus 2a einen Aktuator 13 auf, der über eine Getriebeanordnung 14 mit dem Blockierring 6b verbunden ist. Mithin ist jeweils ein Blockierring 6a, 6b für jede der beiden Stirnflächen der Lagerbuchse 1 vorgesehen. Ferner ist der Blockierring 6b über den Bolzen 10 mit dem Blockierring 6a drehfest verbunden. Der Bolzen 10 ist über zwei Gleitlagerbuchsen 18a, 18b drehbar am Innenring 2 gelagert. Zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse 1 werden die beiden Blockierringe 6a, 6b über die Getriebeanordnung 14 von einem Elektromotor 15 des Aktuators 13 verdreht. Der Elektromotor 15 ist axial an einem Gehäuse 22 der Getriebeanordnung 14 angeordnet. Über eine Ritzelwelle 23 treibt der Elektromotor 15 die Getriebeanordnung 14 an. Dazu kämmt die Ritzelwelle 23 mit einem Hohlrad 24, wobei das Hohlrad 24 einteilig mit einer Sonne 25 ausgebildet ist. Des Weiteren kämmt die Sonne 25 mit einem Stufenplanetensatz 26, der über einen Bolzen 27 mit dem Blockierring 6b verbunden ist. Dazu weist der Blockierring 6b einen flanschförmig ausgebildeten Abschnitt auf, der gleichzeitig ein Planetenträger 28 ist. Ferner kämmt der Stufenplanetensatz 26 auch mit einem im Gehäuse 22 ausgebildeten, stationär festgelegten Hohlrad 29. Der erste Elastomerring 3a ist radial zwischen dem Innenring 2 und dem Zwischenring 5 drehfest angeordnet. Des Weiteren ist der zweite Elastomerring 3b radial zwischen dem Zwischenring 5 und dem Außenring 4 drehfest angeordnet. Der Außenring 4 ist hülsenförmig ausgebildet und wird in eine – hier nicht dargestellte – Bohrung eines – hier nicht dargestellten – Fahrwerkslenkers eingepresst.
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Gemäß den 4a und 4b ist jeweils ein Blockierring 6a, 6b für jede der beiden Stirnflächen der Lagerbuchse 1 vorgesehen. Der Zwischenring 5 weist jeweils vier axial ausgebildete Nasen 8a–8d zu beiden axialen Seiten hin auf, von denen aufgrund der Seitendarstellung der Lagerbuchse 1 jedoch nur vier Nasen 8a–8d dargestellt sind. Die beiden Blockierringe 6a, 6b sind identisch ausgebildet. Jeder Blockierring 6a weist eine jeweilige erste und zweite miteinander verbundene Aussparung 11a–11d, 12a–12d für jede Nase 8a–8d auf, wobei die jeweilige erste Aussparung 11a–11d im Wesentlichen komplementär zur jeweiligen Nase 8a–8d ausgebildet ist. Mit anderen Worten hat die jeweilige Nase 8a–8d in der jeweiligen ersten Aussparung 11a–11d lediglich ein minimales Spiel, sodass bei einer Belastung der Lagerbuchse 1 der erste Elastomerring 3a über den Zwischenring 5 und den beiden Blockierringen 6a, 6b überbrückt wird. Ferner ist die jeweilige zweite Aussparung 12a–12d im Gegensatz zur ersten Aussparung 11a–11d mehr als doppelt so groß ausgebildet, sodass bei einer Belastung der Lagerbuchse 1 eine im Wesentlichen radiale Verschiebung des Zwischenrings 5 erlaubt wird und somit eine Belastung beider Elastomerringe 3a, 3b realisiert wird.
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Gemäß 4b ist der jeweilige Blockierring 6a, 6b über einen jeweiligen Elektromotor 15, 15a mit jeweiliger Ritzelwelle 23, 23a rotierbar. Dazu ist der jeweilige Blockierring 6a, 6b über ein jeweiliges Lagerelement 9a, 9b drehbar am Innenring 2 gelagert.
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Die 5a und 5b zeigen eine teilweise dargestellte erfindungsgemäße schaltbare Lagerbuchse 1, die zwischen einer ersten und einer zweiten Steifigkeitsstufe schaltbar ist, wobei in 5b eine relativ geringe Steifigkeitsstufe und in 5a eine relativ hohe Steifigkeitsstufe der schaltbaren Lagerbuchse 1 dargestellt ist. Die relativ hohe Steifigkeitsstufe wird dadurch realisiert, dass bei einer Belastung der Lagerbuchse 1 die Nase 8a des Zwischenrings 5 in der ersten Aussparung 11a des Blockierrings 6a zur Anlage kommt. Die relativ geringe Steifigkeitsstufe wird dadurch realisiert, dass bei einer Belastung der Lagerbuchse 1 die Nase 8a in der zweiten Aussparung 12a frei beweglich ist.
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Gemäß den 6a und 6b sind zwei Blockierringe 6a, 6b axial nebeneinander an einer Stirnfläche der Lagerbuchse 1 angeordnet. Zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse 1 sind die beiden Blockierringe 6a, 6b gegeneinander verdrehbar. Dazu sind die beiden Aussparungen 11a, 12a und 11b, 12b im jeweiligen Blockierring 6a, 6b entgegengesetzt angeordnet. In 6b ist eine relativ geringe Steifigkeitsstufe und in 6a eine relativ hohe Steifigkeitsstufe der schaltbaren Lagerbuchse 1 dargestellt. Eine Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse 1 von der in 6a dargestellten Position in die in 6b dargestellten Position erfolgt durch eine Verdrehung des ersten Blockierrings 6a im Uhrzeigersinn sowie eine Verdrehung des zweiten Blockierrings 6b entgegen des Uhrzeigersinns. Diese Ausführungsform der Lagerbuchse 1 mit zwei axial nebeneinander angeordneten Blockierringen 6a, 6b bietet insbesondere den Vorteil, dass die Nase 8a in der jeweiligen ersten Aussparung 11a, 11b der beiden Blockierringe 6a, 6b in Umfangsrichtung und radial blockiert ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die jeweiligen Blockierringe 6a, 6b in den 5a, 5b, 6a und 6b durchsichtig dargestellt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerbuchse
- 2
- Innenring
- 3a, 3b
- Elastomerring
- 4
- Außenring
- 5
- Zwischenring
- 6a, 6b
- Blockierring
- 7a–7d
- Auflageelemente
- 8a–8d
- Nase
- 9a, 9b
- Lagerelement
- 10
- Bolzen
- 11a–11d
- erste Aussparung
- 12a–12d
- zweite Aussparung
- 13
- Aktuator
- 14
- Getriebeanordnung
- 15, 15a
- Elektromotor
- 16, 16a
- Bohrung
- 17
- Fahrwerkslenker
- 18, 18a
- Bolzen
- 19
- Abdeckelement
- 20a–20c
- axial ausgebildetes Element
- 21a–21c
- radial ausgebildetes Element
- 22
- Gehäuse
- 23, 23a
- Ritzelwelle
- 24
- Hohlrad
- 25
- Sonne
- 26
- Stufenplanetensatz
- 27
- Bolzen
- 28
- Planetenträger
- 29
- Hohlrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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