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Die Erfindung betrifft ein für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs geeignetes Stabilisatorlager.
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Eine Lagerung eines Stabilisators eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus der
DE 197 38 769 A1 bekannt. Diese bekannte Stabilisatorlagerung weist ein Gleitlagerteil auf, welches direkt auf einen Stabilisator, das heißt Torsionsstab, aufgebracht ist, wobei die Gleitlagerfläche ballig oder kugelförmig ist. Als Gleitlagermaterialien sind Stoffe genannte, die Silikon, PTFE und/oder Molybdän enthalten. Ein Lagergehäuse soll aus einem Ethylen-Propylen-Terpolymerisat-Kautschuk herstellbar sein.
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Eine aus der
DE 10 2012 105 174 A1 bekannte Montagebuchse eines Stabilisators eines Fahrzeugs weist ebenfalls ein Gleitlagerteil - in diesem Fall als Einsatz bezeichnet - auf, welches direkt an einer vorbestimmten Stelle des Außenumfangs eines Stabilisators geformt ist. Als Material einer weiteren Gleitlagerkomponente ist BI-MESH (Teflon + Kupfer-Drahtgeflecht) genannt. Teile des Gleitlagers sind derart geformt, dass ihnen zugleich eine Dichtungsfunktion zukommt.
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Die
DE 10 2012 105 454 A1 offenbart eine Halterungsdurchführung eines Stabilisators eines Fahrzeugs. Auch in diesem Fall ist ein Stabilisator mit Hilfe eines Gleitlagers gelagert. Das Gleitlager ist mit Hilfe einer mehrteiligen Halteeinrichtung an der Karosserie eines Fahrzeugs befestigt.
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Ein aus der
DE 100 49 611 A1 bekanntes Stabilisatorlager weist mehrere, annähernd zylinderförmige Versteifungselemente auf, welche in ein Elastomer eines Lagerkörpers einvulkanisiert sind.
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Aus der
EP 0 950 552 B1 ist eine Lagerung eines Stabilisators bekannt, welche ein Wälzlager umfasst. Das Wälzlager ist hierbei als zweireihiges Lager ausgebildet, wobei als Wälzkörper Nadeln oder Rollen vorgesehen sind.
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Eine Wälzlagerung statt einer Gleitlagerung hat als Lagerung einer Fahrwerkskomponente den Vorteil, dass nur sehr geringe Bremsmomente auf das Fahrwerksteil aufgebracht werden. Dies ist insbesondere bei aktiven Fahrwerkselementen, das heißt bei Fahrwerkselementen, welche durch eine Aktorik betätigbar sind oder eine Aktorik enthalten, von Vorteil. Ebenso zeichnen sich Wälzlagerungen im Vergleich zu Gleitlagerungen in vielen Fällen durch eine höhere geometrische Präzision aus. Auf der anderen Seite weisen Gleitlagerungen häufig Dämpfungseigenschaften auf, welche von einer Wälzlagerung nicht erreicht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes Stabilisatorlager anzugeben, welches sich bei rationellen Fertigungsmöglichkeiten durch günstige Dämpfungseigenschaften auszeichnet, wobei zugleich eine besondere Eignung für die Verwendung in einem aktiven Fahrwerk gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stabilisatorlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Stabilisatorlager dient der Lagerung eines Drehstabs, das heißt eines Stabilisators, in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs und umfasst folgende Komponenten:
- - Eine den Drehstab umgebende, fest mit diesem verbundene innere Lagerkomponente aus einem Verbundwerkstoff,
- - eine auf der inneren Lagerkomponente gleitgelagerte Lagerschale aus Blech,
- - ein fest mit der Lagerschale verbundenes, am Fahrzeugrahmen befestigtes äußeres Lagerteil aus einem Polymermaterial, welches zusammen mit der Lagerschale eine äußere Lagerkomponente bildet.
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Die aus Blech hergestellte Lagerschale kontaktiert somit zwei nichtmetallische, zumindest nicht komplett aus Metall gefertigte, Teile des Gleitlagers, wobei sie einerseits, nämlich in Kontakt mit der inneren Lagerkomponente, eine Gleitlagerfläche bereitstellt und andererseits fest an der Lagerschale aus Polymermaterial gehalten ist. Durch im Vergleich mit der inneren Lagerkomponente sowie mit dem äußeren Lagerteil dünnwandige Gestaltung der Lagerschale aus Blech passt sich diese bei betriebsbedingten Verformungen des Gleitlagers in signifikantem Maße den Formänderungen der nichtmetallischen Lagerteile an. Damit sind trotz des einfachen Aufbaus des Gleitlagers sowohl günstige Verschleißeigenschaften als auch vorteilhafte akustische Eigenschaften gegeben.
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Der Verbundwerkstoff, aus welchem die innere Lagerkomponente gefertigt ist, wird unter Berücksichtigung sowohl der beim Betrieb auftretenden mechanischen Belastungen als auch der gewünschten Gleiteigenschaften gewählt und kann neben nichtmetallischen Bestandteilen auch metallische Bestandteile aufweisen.
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Die innere Gleitkontaktfläche des Gleitlagers ist vorzugsweise unmittelbar durch die innere Lagerkomponente gebildet. Ebenso ist es möglich, die innere Lagerkomponente mit einer als Gleitlagerfläche fungierenden Beschichtung zu versehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das äußere Lagerteil mindestens einen Hohlraum auf, welcher zur Aufnahme eines die Dämpfungseigenschaften des Gleitlagers beeinflussenden Zusatzelementes geeignet ist. Befinden sich mehrere Hohlräume in dem äußeren Lagerteil, so sind diese Hohlräume vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Jeder Hohlraum kann sich - in Axialrichtung des Gleitlagers betrachtet - durch das komplette äußere Lagerteil hindurch erstrecken. Sind keine Zusatzelemente in die Hohlräume eingesteckt, so weist die äußere Lagerkomponente die maximal mögliche Nachgiebigkeit auf. Durch Einstecken von Zusatzelementen in die Hohlräume kann auf einfache Weise die Steifigkeit des Gleitlagers erhöht werden. Die Zusatzelemente können durch umgebende Bauteile, beispielsweise eine Aufnahme des Lagers oder Teile eines Hilfsrahmens, auf einfache Weise gegen Herauswandern aus dem äußeren Lagerteil gesichert werden.
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Unabhängig vom Vorhandensein von Hohlräumen im äußeren Lagerteil kann an dieses eine Dichtlippe oder eine Mehrzahl an Dichtlippen angeformt sein. Die Dichtlippen können entweder eine weitere Komponente des Gleitlagers oder unmittelbar den Stabilisator kontaktieren.
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Zur zuverlässigen Halterung der Lagerschale am äußeren Lagerteil kann die Lagerschale einen Flansch aufweisen, welcher in das äußere Lagerteil eingreift. Im Fall einer an das äußere Lagerteil angeformten Dichtlippe ist der Flansch vorzugsweise direkt neben der Dichtung angeordnet.
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Das Gleitlager ist ausschließlich oder überwiegend zur Übertragung von Radialkräften bestimmt. Sollen darüber hinaus auch Axialkräfte übertragen werden, so kann dies beispielsweise mit Hilfe einer abschnittsweise konisch oder sphärisch geformten Lagerschale und einem entsprechend gestalteten Querschnitt der inneren Lagerkomponente erfolgen. Ebenso ist es möglich, den gesamten Querschnitt der Lagerschale sphärisch zu gestalten.
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Bezüglich einer mittig durch das Gleitlager gelegten, zu dessen Rotationsachse normalen Ebene kann das Gleitlager entweder symmetrisch oder asymmetrisch gestaltet sein.
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Im Fall einer asymmetrischen Gestaltung des Gleitlagers sind dessen Lagerkomponenten vorzugsweise als geschlossene Ringe ausgeführt. Insbesondere bei einer geteilten Ausführung des Drehstabs, wie sie bei aktiven Wankstabilisatoren gegeben ist, können die ringförmigen Lagerkomponenten auf einfache Weise auf den Drehstab, das heißt auf die beiden Drehstabhälften aufgesteckt werden. Zwei Stabilisatorlager welche an einer Fahrzeugachse zu montieren sind, sind hierbei vorzugsweise spiegelbildlich zueinander gestaltet, so dass durch eines der Stabilisatorlager Axialkräfte in einer ersten Richtung und durch das andere Stabilisatorlager Axialkräfte in der entgegengesetzten Richtung aufnehmbar sind.
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Sind die Lagerkomponenten symmetrisch bezüglich der Mittelebene des Gleitlagers geformt, so kann es sich entweder ebenfalls um geschlossene, ringförmige Lagerkomponenten oder um geteilte Lagerringe handeln. Im letztgenannten Fall ist eine Teilungsebene, an welcher die beiden Hälften jeder Lagerkomponente aneinander stoßen, durch die Rotationsachse des Gleitlagers gelegt.
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Sowohl bei symmetrischer als auch bei asymmetrischer Gestaltung der Lagerkomponenten ist das Gleitlager vorzugsweise derart gestaltet, dass es auch kardanische Eigenschaften aufweist, das heißt eine Verkippung des Stabilisators zulässt.
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Das Stabilisatorlager ist insbesondere für die Verwendung in einem Fahrwerk mit aktivem Wankstabilisator geeignet. Hinsichtlich aktiver Wankstabilisatoren wird beispielhaft auf die Dokumente
DE 10 2015 220 176 A1 und
DE 103 47 265 B4 verwiesen.
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Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 ausschnittsweise einen Stabilisator eines Kraftfahrzeugs sowie ein Stabilisatorlager in perspektivischer Darstellung,
- 2 eine erste Bauform eines Stabilisatorlagers in einer Schnittdarstellung,
- 3 eine weitere Bauform eines Stabilisatorlagers in stark vereinfachter Schnittdarstellung,
- 4 die Anordnung nach 3 in einem weiteren schematisierten Schnitt,
- 5 und 6 weitere Ausführungsformen von Stabilisatorlagern in schematisierten Schnittdarstellungen.
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Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleich wirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Ein als Stabilisator in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs wirkender Drehstab 1 ist mit Hilfe von zwei Stabilisatorlagern 11 an einem Hilfsrahmen 3 des Kraftfahrzeugs gelagert.
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Der Drehstab 1 ist unmittelbar umgeben von einer inneren Lagerkomponente 2, die Teil eines mit 12 bezeichneten Gleitlagers ist. Die innere Lagerkomponente 2 ist aus einem Verbundwerkstoff gefertigt. Im Unterschied zur inneren Lagerkomponente 2 ist eine äußere Lagerkomponente 13 mehrteilig, nämlich aus einem äußeren Lagerteil 6 aus einem Polymermaterial und aus einer Lagerschale 5 aus Blech, aufgebaut. Das äußere Lagerteil 6 ist im Hilfsrahmen 3 befestigt. Die im äußeren Lagerteil 6 gehaltene Lagerschale 5 kontaktiert die innere Lagerkomponente 2 und stellt damit eine Gleitkontaktfläche bereit. Die zugehörige Gleitkontaktfläche der inneren Lagerkomponente 2 ist optional durch einen Gleitbelag 4 (2, 6) gebildet; ansonsten bildet der Verbundwerkstoff der inneren Lagerkomponente 2 unmittelbar die Gleitkontaktfläche, auf welcher die Lagerschale 5 aufliegt.
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Das Gleitlager 12 ist entweder asymmetrisch (2, 5, 6) oder symmetrisch (3, 4) bezüglich einer Mittelebene des Stabilisatorlagers 11 gestaltet. Die Mittelebene ist in allen Fällen normal zur R bezeichneten Torsionsachse des Drehstabs 1, das heißt zur Mittelachse des Stabilisatorlagers 11, ausgerichtet.
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In allen Bauformen weist das äußere Lagerteil 6 lediglich in 2 in einem einzigen Beispiel erkennbare Hohlräume 10 auf, welche sich in Form von Durchgangsbohrungen durch das komplette Lagerteil 6 in Axialrichtung des Gleitlagers 12 hindurch erstrecken. Je nach gewünschter Steifigkeit des Stabilisatorlagers 11 sind in die Hohlräume 10 Zusatzelemente einsteckbar, welche die Nachgiebigkeit der äußeren Lagerkomponente herabsetzen. Die nicht dargestellten Zusatzelemente sind, wie aus 2 hervorgeht, unmittelbar durch den Hilfsrahmen 3 gegen Herausfallen aus dem Lagerteil 6 gesichert.
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Die innere Lagerkomponente 2 des Stabilisatorlagers 11 nach 2 weist eine sich in mehreren Bereichen konisch aufweitende Form auf, wobei eine Montagefase 8 den Zusammenbau des Gleitlagers 12 erleichtert und ein ebenfalls konischer Anlaufbord 9 der Übertragung von Axialkräften durch das Stabilisatorlager 11 dient. Dichtlippen 7, welche integrale Bestandteile des äußeren Lagerteils 6 sind, kontaktieren jeweils einen zylindrischen Abschnitt der inneren Lagerkomponente 2, welcher an die Montagefase 8 beziehungsweise an den Anlaufbord 9 grenzt. Der in der Anordnung nach 2 linken Dichtlippe 7 ist ein Flansch 14 benachbart, welcher als integraler Bestandteil der Lagerschale 5 in eine ringförmig umlaufende Nut am Innenumfang des Lagerteils 6 eingreift und maßgeblich zur festen Verbindung zwischen der Lagerschale 5 und dem äußeren Lagerteil 6 beiträgt. An der dem Flansch 14 gegenüberliegenden Stirnseite der Lagerschale 5 ist ein konischer Abschnitt 15 erkennbar, welcher zur Übertragung von Axialkräften an dem Anlaufbord 9 anschlagen kann. In der entgegengesetzten Axialrichtung hat das Gleitlager 12 keine kraftübertragende Funktion.
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In der Bauform nach den 3 und 4 ist das Stabilisatorlager 11 symmetrisch aufgebaut. Dementsprechend weist sowohl die innere Lagerkomponente 2 als auch die äußere Lagerkomponente 13 eine zur Mittelebene des Stabilisatorlagers 11 spiegelsymmetrische Form auf. An der äußeren Lagerkomponente 13 sind gesonderte Dichtelemente 16 befestigt. Wie aus 4 hervorgeht, ist die innere Lagerkomponente 2 aus zwei inneren Lagerhälften 17, 18 und die äußere Lagerkomponente 13 aus zwei äußeren Lagerhälften 19, 20 gebildet. Zusätzlich kann ein nicht dargestelltes Lagergehäuse des Gleitlagers 12 vorgesehen sein, mit welchem das Stabilisatorlager 11 im Hilfsrahmen 3 gelagert ist.
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Im Ausführungsbeispiel nach 5 ist die metallische Lagerschale 5 von dem aus Kunststoff gefertigten äußeren Lagerteil 6 durch ein Zwischenelement 21 getrennt, welches ebenfalls der äußeren Lagerkomponente 13 zuzurechnen ist. Die Lagerschale 5 weist gegenüber dem ebenfalls metallischen Zwischenelement 21, welchem eine statische Funktion zukommt, optimierte Gleiteigenschaften auf. Das Stabilisatorlager 11 nach 5 wird auch als gebautes Lager bezeichnet.
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Ebenso handelt es sich bei dem Stabilisatorlager 11 nach 6 um ein gebautes Lager. In diesem Fall kontaktiert ein auf die innere Lagerkomponente 2 aufgebrachter Gleitbelag 4 die Lagerschale 5, welche direkt mit dem äußeren Lagerteil 6 verbunden ist. Im Unterschied zur Bauform nach 2 sind die Stabilisatorlager 11 nach den 5 und 6 als reine Radiallager konzipiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehstab
- 2
- innere Lagerkomponente
- 3
- Hilfsrahmen
- 4
- Gleitbelag
- 5
- Lagerschale
- 6
- äußeres Lagerteil
- 7
- Dichtlippe
- 8
- Montagefase
- 9
- Anlaufbord
- 10
- Hohlraum
- 11
- Stabilisatorlager
- 12
- Gleitlager
- 13
- äußere Lagerkomponente
- 14
- Flansch
- 15
- konischer Abschnitt
- 16
- Dichtelement
- 17
- innere Lagerhälfte
- 18
- innere Lagerhälfte
- 19
- äußere Lagerhälfte
- 20
- äußere Lagerhälfte
- 21
- Zwischenelement
- R
- Torsionsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19738769 A1 [0002]
- DE 102012105174 A1 [0003]
- DE 102012105454 A1 [0004]
- DE 10049611 A1 [0005]
- EP 0950552 B1 [0006]
- DE 3342593 A1 [0012]
- DE 102013227187 B4 [0012]
- DE 102015220176 A1 [0022]
- DE 10347265 B4 [0022]
