-
Die Erfindung betrifft eine zwischen mindestens zwei Steifigkeitsstufen schaltbare Lagerbuchse für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lagerbuchse einen Bolzen und einen Grundkörper sowie ein radial dazwischen angeordnetes Elastomerelement zur dämpfenden Lagerung des Bolzens im Grundkörper aufweist.
-
Der Aufbau und die sich daraus ergebenden Betriebsdaten von Lagerbuchsen, die in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, beeinflussen 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 Fahrwerkslenker 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.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lagerbuchse mit einstellbarer Steifigkeit für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs weiterzuentwickeln.
-
Die erfindungsgemäße Lagerbuchse umfasst einen Bolzen und einen Grundkörper sowie ein radial dazwischen angeordnetes Elastomerelement zur dämpfenden Lagerung des Bolzens im Grundkörper, wobei der Grundkörper mehrere radiale Ausnehmungen aufweist, wobei in einer jeweiligen radialen Ausnehmung am Grundkörper ein Stellelement radial verstellbar geführt ist, wobei die Stellelemente zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse durch einen ersten und einen zweiten radial von außen um die Stellelemente herum geführten Draht zur Verstellung der Stellelemente radial nach innen betätigbar sind.
-
Mit anderen Worten ist das Elastomerelement radial um den Bolzen ausgebildet und kommt radial an den Stellelementen, die im Grundkörper geführt sind, zur Anlage. Insbesondere sind die Stellelemente über eine Kontur im Grundkörper gegen Herausfallen gesichert. In einem ersten Schaltzustand der Lagerbuchse liegt das Elastomerelement lediglich an den Stellelementen an, ohne dabei gestaucht zu werden. Bei einer Belastung der Lagerbuchse verschiebt sich der Bolzen relativ zum Grundkörper, wobei das Elastomerelement einen maximalen Verformungspuffer aufweist. Dadurch wird eine geringe Steifigkeit der Lagerbuchse realisiert, wobei ein komfortables Fahren unterstützt wird. In einem zweiten Schaltzustand der Lagerbuchse wird das Elastomerelement von den Stellelementen radial gestaucht. Bei einer Belastung der Lagerbuchse verschiebt sich der Bolzen aufgrund des minimalen Verformungspuffers des Elastomerelements nur noch gering relativ zum Grundkörper. Dadurch wird eine hohe Steifigkeit der Lagerbuchse realisiert, wobei ein sportliches Fahren unterstützt wird. Die beiden Drähte kommen sowohl im ersten als auch im zweiten Schaltzustand radial außen an allen Stellelementen zur Anlage. Mithin befinden sich die Stellelemente an einem Innenumfang der beiden Drähte. Ferner sind die beiden Drähte elastisch ausgebildet und identisch, jedoch axial voneinander beabstandet am Grundkörper angeordnet. Insbesondere sind die beiden Drähte stirnseitig an dem Grundkörper angeordnet oder über Ausnehmungen im Grundkörper integriert.
-
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der jeweilige Draht über eine gemeinsame Welle betätigbar ist, wobei sich ein Durchmesser eines jeweiligen Kreises, der durch den jeweiligen um die Stellelemente radial von außen herumgeführten Draht gebildet ist, bei einer Betätigung der Welle ausgehend von einem maximalen Durchmesser des Kreises verringert. Mithin wird der jeweilige Draht durch die Welle betätigt, indem die Welle eine Rotationsbewegung ausführt. Die Rotationsbewegung der Welle verringert den Durchmesser des jeweiligen Drahtes, der im Wesentlichen kreisförmig um die Stellelemente herumgeführt ist. Dadurch werden die Stellelemente betätigt, wobei sich die Steifigkeit der Lagerbuchse erhöht.
-
Vorzugsweise ist die Welle zumindest mittelbar mit einer Antriebseinheit verbunden. Dabei wird die Antriebseinheit über ein vorzugsweise darin integriertes Steuerelement gesteuert und geregelt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit manuell über das Steuerelement steuerbar. Dazu kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs über einen jeweiligen Schalter zwischen unterschiedlichen Steifigkeitsstufen der Lagerbuchse variieren und dadurch die jeweilige Fahrweise des Kraftfahrzeugs unterstützen. Ferner ist es aber auch denkbar, die Antriebseinheit fahrsituationsabhängig und somit automatisch über das Steuerelement zu steuern.
-
Bevorzugt ist die Welle über ein Getriebe mit der Antriebseinheit verbunden. Insbesondere ist die Antriebseinheit als Elektromotor ausgebildet, wobei das Getriebe ein Schneckenrad und eine Schnecke umfasst. Ferner sind aber auch andere Getriebe denkbar.
-
Vorzugsweise ist der jeweilige Draht durch eine jeweilige radiale Bohrung in der Welle hindurch geführt und an einer Außenumfangsfläche der Welle zumindest teilweise aufwickelbar. Das Aufwickeln des jeweiligen Drahtes an der Außenumfangsfläche der Welle ermöglicht die Verringerung des Durchmessers des jeweiligen Drahtes. Die jeweilige radiale Bohrung in der Welle ist an einem jeweiligen distalen Endabschnitt der Welle ausgebildet. Aufgrund der Durchführung des jeweiligen Drahtes durch die jeweilige radiale Bohrung, wird der jeweilige Draht bei einer Rotation der Welle doppelt aufgewickelt. Dadurch halbiert sich der zur Stauchung des Elastomerelements notwendige Rotationswinkel.
-
Des Weiteren bevorzugt ist die Welle axial durch den Grundkörper geführt und ragt stirnseitig aus dem Grundkörper heraus, um den jeweiligen Draht aufzunehmen. Mithin weist der Grundkörper eine axiale Bohrung auf, in welcher die Welle drehbeweglich aufgenommen und axial unverschieblich gelagert ist. Ferner kann in dieser Bohrung auch die Antriebseinheit aufgenommen sein.
-
Bevorzugt weist das jeweilige Stellelement eine erste und eine zweite radial ausgebildete Aussparung auf, wobei die erste Aussparung zur Aufnahme und Führung des ersten Drahtes vorgesehen ist, und wobei die zweite Aussparung zur Aufnahme und Führung des zweiten Drahtes vorgesehen ist. Insbesondere erstreckt sich das jeweilige Stellelement über die gesamte axiale Länge des Grundkörpers hinaus und ragt auf beiden Seiten stirnseitig aus dem Grundkörper heraus. An den aus dem Grundkörper axial herausragenden Bereichen des jeweiligen Stellelements ist jeweils die radiale Aussparung ausgebildet, die insbesondere eine axiale Führung des jeweiligen Drahtes ermöglicht.
-
Vorzugsweise ist das Elastomerelement sternförmig ausgebildet und weist mehrere Radialelemente auf, wobei das jeweilige Radialelement in der jeweiligen Ausnehmung am Grundkörper angeordnet ist und über das jeweilige Stellelement zur Steifigkeitserhöhung der Lagerbuchse stauchbar ist. Das jeweilige Radialelement ist zumindest teilweise komplementär zu der jeweiligen Ausnehmung am Grundkörper ausgebildet. Das Elastomerelement verfügt über eine Positiv-Kontur und der Grundkörper hingegen über eine im Wesentlichen dazu passende Negativ-Kontur. Eine Verschiebung der Stellelemente radial nach innen in Richtung des Bolzens verringert den Freiraum der Radialelemente in den Ausnehmungen am Grundkörper. Dadurch erhöht sich die Steifigkeit der Lagerbuchse.
-
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigt
-
1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrwerkslenkers für ein Kraftfahrzeug, wobei der Fahrwerkslenkers eine erfindungsgemäße Lagerbuchse aufweist,
-
2 eine schematische Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Lagerbuchse,
-
3 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gemäß 2,
-
4 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gemäß 2 nach einem ersten Schaltzustand, und
-
5 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Lagerbuchse gemäß 2 nach einem zweiten Schaltzustand.
-
Nach 1 ist eine erfindungsgemäße Lagerbuchse 1 in eine dafür vorgesehene Bohrung 13 an einem Fahrwerkslenker 14 angeordnet. Der Fahrwerkslenker 14 wird in einem – hier nicht dargestellten – Fahrwerk eines – hier nicht dargestellten – Kraftfahrzeugs verbaut. An einem Bolzen 2 der Lagerbuchse 1 wird ein – hier nicht dargestellter – Achsträger des Kraftfahrzeugs befestigt. Ferner weist der Fahrwerkslenker 14 eine weitere Bohrung 13a 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 2a der Lagerbuchse 1a ist beispielsweise ein – hier nicht dargestellter – Radträger angeordnet.
-
Gemäß den 2 bis 5 weist die erfindungsgemäße Lagerbuchse 1 einen Bolzen 2 und einen Grundkörper 3 sowie ein radial dazwischen angeordnetes Elastomerelement 4 zur dämpfenden Lagerung des Bolzens 2 im Grundkörper 3 auf. Mit anderen Worten ist der Bolzen 2 im Zentrum des Elastomerelements 4 aufgenommen. Zur Steifigkeitsänderung der Lagerbuchse 1 sind mehrere Stellelemente 6a–6f vorgesehen, die bei Betätigung eine Stauchung des Elastomerelements 4 bewirken. Die Stellelemente 6a–6f sind gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers 1 verteilt angeordnet.
-
Nach 2 sind im Grundkörper 3 mehrere radiale Ausnehmungen 5a–5f ausgebildet, wobei das jeweilige Stellelement 6a–6f in der jeweiligen radialen Ausnehmung 5a–5f am Grundkörper 3 radial verstellbar geführt ist. Die Stellelemente 6a–6f sind gemeinsam durch einen ersten und einen zweiten radial von außen um die Stellelemente 6a–6f herum geführten Draht 7a, 7b betätigbar. Dies geht insbesondere aus 3 hervor. Der jeweilige Draht 7a, 7b ist über eine gemeinsame Welle 8 betätigbar, wobei die Welle 8 drehbar im Grundkörper 3 gelagert ist. Der jeweilige Draht 7a, 7b ist aus einem biegsamen Material ausgebildet. Die Welle 8 ist über ein – hier nur angedeutetes – im Grundkörper 3 integriertes Getriebe 10 mit einer – hier nur angedeuteten – im Grundkörper 3 integrierten Antriebseinheit 9 verbunden. Das Getriebe 10 und die Antriebseinheit 9 können in einer alternativen Ausführungsform auch außerhalb des Grundkörpers 3 angeordnet sein. Mithin treibt die Antriebseinheit 9 die Welle 8 über das Getriebe 10 an, um eine Rotation der Welle 8 zu bewirken. Ferner ist die Welle 8 axial durch den Grundkörper 3 geführt und ragt stirnseitig aus dem Grundkörper 3 heraus, um den jeweiligen Draht 7a, 7b aufzunehmen. Der jeweilige Draht 7a, 7b ist durch eine jeweilige radiale Bohrung 11a, 11b in der Welle 8 hindurch geführt. Mithin steht der jeweilige Draht 7a, 7b über die jeweilige radiale Bohrung 11a, 11b mit der Welle 8 im Eingriff. Das jeweilige Stellelement 6a–6f erstreckt sich axial über den gesamten Grundkörper 3 und ragt axial über die Stirnseiten des Grundkörpers 3 hinaus. An den distalen Endbereichen des jeweiligen Stellelements 6a–6f ist eine erste und eine zweite radial ausgebildete Aussparung 11a, 11b ausgebildet. Die erste Aussparung 11a des jeweiligen Stellelements 6a–6f ist zur radialen Aufnahme und axialen Führung des ersten Drahtes 7a vorgesehen und die zweite Aussparung 11b des jeweiligen Stellelements 6a–6f ist zur radialen Aufnahme und axialen Führung des zweiten Drahtes 7b vorgesehen. Dies geht insbesondere aus 3 hervor.
-
Die 4 und 5 zeigen zwei unterschiedliche Schaltstellungen der Lagerbuchse 1. In 4 ist eine erste Schaltstellung der Lagerbuchse 1 dargestellt, wobei die Stellelemente 6a–6f radial an dem Elastomerelement 4 zur Anlage kommen, jedoch das Elastomerelement 4 im Wesentlichen nicht stauchen. Das Elastomerelement 4 ist sternförmig ausgebildet und weist mehrere Radialelemente 12a–12f auf, wobei das jeweilige Radialelement 12a–12f in der jeweiligen Ausnehmung 5a–5f am Grundkörper 3 angeordnet ist. Die Lagerbuchse 1 weist in der ersten Schaltstellung eine geringe Steifigkeit auf. In 5 ist eine zweite Schaltstellung der Lagerbuchse 1 dargestellt, wobei die Stellelemente 6a–6f, durch eine radiale Bewegung zum Zentrum, das Elastomerelement 4 radial stauchen. Dazu wird der jeweilige Draht 7a, 7b an einer Außenumfangsfläche der Welle 8 zumindest teilweise aufgewickelt. Dadurch verringert sich bei einer Betätigung der Welle 8 ein Durchmesser eines jeweiligen Kreises, der durch den jeweiligen um die Stellelemente 6a–6f radial von außen herumgeführten Draht 7a, 7b gebildet ist. Die Lagerbuchse 1 weist in der zweiten Schaltstellung aufgrund des mangelnden Bewegungsfreiraums sowie der Kompression des Elastomerelements 4 durch die Stellelemente 6a–6f eine hohe Steifigkeit auf.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 1a
- Lagerbuchse
- 2, 2a
- Bolzen
- 3
- Grundkörper
- 4
- Elastomerelement
- 5a–5f
- Ausnehmung
- 6a–6f
- Stellelement
- 7a, 7b
- Draht
- 8
- Welle
- 9
- Aktuator
- 10
- Getriebe
- 11a, 11b
- Aussparung
- 12a–12f
- Radialelement
- 13, 13a
- Bohrung
- 14
- Fahrwerkslenker
-
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
-
