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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Verbindung zweier Bauteile, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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In der Radaufhängung von Kraftfahrzeugen sind zueinander bewegliche Teile oftmals durch elastische Lager miteinander verbunden. Hierbei kann es sich insbesondere um Gummi-Metall-Verbundlager handeln. Eine entsprechende Gummi-Metall-Buchse weist eine metallische Innenhülse auf, die konzentrisch von einem gummielastischen Element und normalerweise von einer ebenfalls metallischen Außenhülse umgeben ist. Die Innenhülse wird mit einem Aufhängungsteil verbunden und die Außenhülse (bzw. das gummielastische Element) mit einem anderen Aufhängungsteil. Durch die Elastizität des gummielastischen Elements sind die beiden Aufhängungsteile in begrenztem Maße gegeneinander beweglich. Definiert man durch den Verlauf der Innenhülse eine axiale Richtung, so sind axiale, radiale, tangentiale sowie kardanische Bewegungen denkbar. Somit kann ein derartiges Lager in begrenztem Maße ähnlich wie ein Kugelgelenk wirken. Abgesehen davon, dass durch die Elastizität verschiedene Freiheitsgrade geschaffen werden, dient das gummielastische Element auch dazu, die Übertragung von Vibrationen zu verhindern, die unter NVH-Aspekten unerwünscht sind.
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Ein Anwendungsbeispiel für derartige Lager ist ein Querlenker, bei dem die Verbindung zu einem Radträger bzw. einem Fahrzeugaufbau oftmals über Gummi-Metall-Lager erfolgt. Zur Herstellung der Befestigung wird die Buchse bspw. mit der Außenhülse in eine hierfür vorgesehene Ausnehmung des Lenkers eingepresst, während eine fahrzeugseitige Achse durch die Innenhülse geführt wird. Die Achse kann dabei durch eine Schraube gebildet sein, die durch zwei Öffnungen in einander axial gegenüberliegenden Abschnitten des Fahrzeugaufbaus geführt ist. Der Kopf der Schraube liegt an einem Abschnitt an, während eine Mutter so auf die Schraube aufgeschraubt wird, dass sie an dem anderen Abschnitt anliegt. Die Innenhülse ist dabei zwischen den Abschnitten angeordnet, so dass diese durch die axiale Spannkraft, die von der Kombination aus Schraube und Mutter erzeugt wird, gegen die Innenhülse gespannt werden.
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Die Dimensionen der Innenhülse und der Schraube sind dabei so auf einander abgestimmt, dass wenigstens ein geringer radialer Zwischenraum verbleibt, wodurch beim Zusammenbau das Einführen der Schraube in die Innenhülse erleichtert wird. Aufgrund des Zwischenraums besteht kein Formschluss oder Kraftschluss zwischen Schraube und Innenhülse. Seitens des Lenkers einwirkende (Quer-)Kräfte werden somit vom gummielastischen Element auf die Innenhülse und von dieser reibschlüssig direkt auf die jeweiligen Abschnitte des Fahrzeugaufbaus übertragen, d. h. der Kraftfluss verläuft nicht durch die Schraube, sondern nur im Reibschluss an den Stirnflächen der verspannten Innenhülse. Quer zur axialen Richtung wirkende Lagerkräfte werden somit ausschließlich über eine Kontaktfläche zwischen der Innenhülse und dem jeweiligen Abschnitt des Fahrzeugaufbaus übertragen, die als Scherfläche wirkt. Dagegen trägt eine Kontaktfläche zwischen der Schraube und dem Fahrzeugaufbau (bzw. einem zwischengeschalteten Element wie einer Unterlegscheibe) nicht zur Kraftübertragung bei.
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Die
US 8,061,693 B2 zeigt eine elastische Buchse, z. B. zur Anbindung eines Stoßdämpfers, mit einem elastischen Element und einem Halteelement zur Aufnahme des elastischen Elements. Das Halteelement weist einen konvexsphärischen ersten Widerlagerbereich auf und das elastische Element einen konkavsphärischen zweiten Widerlagerbereich, der einen ähnlichen Radius wie der des Anlagebereichs aufweist. Dabei ist ein Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Widerlagerbereich sowohl in der neutralen Position als auch bei einer kardanischen Auslenkung der Buchse gegeben.
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Die
US 4,817,984 A zeigt eine Lagerbaugruppe für das obere Ende eines McPherson-Federbeins. Dabei ist ein Drehlager, das mit dem oberen Ende des Federbeins verspannt ist, von einer inneren Hülse eines Gummi-Metall-Verbundlagers gehalten. Diese ist über ein zwischengeordnetes Gummielement mit einer äußeren Hülse verbunden, die einen kegelstumpfförmigen Mantel sowie einen sich oberseitig hieran anschließenden kreisringförmigen Flanschabschnitt aufweist. Letzterer ist zwischen einem Haltering und einem Teil des Fahrzeugaufbaus verspannt.
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Die
US 4,316,643 A offenbart eine Buchse für eine Fahrzeugaufhängung, die eine innere Metallhülse, eine äußere Metallhülse und ein zwischengeordnetes gummielastisches Element aufweist. Die innere Metallhülse ist zylindrisch ausgebildet. An diesem liegt flächig das gummielastische Element an, das außenseitig eine Reihe von umlaufenden Nuten aufweist. In zwei dieser Nuten greifen nach innen gerichtete Flanschabschnitte ein, die an den Enden der äußeren Metallhülse ausgebildet sind.
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Die
US 7,416,200 B2 zeigt eine Hinterachsaufhängung mit zwei starren Längslenkern, die über einen Torsionsstab miteinander verbunden sind. An einem Ende jedes Längslenkers ist einen hülsenartiger Abschnitt ausgebildet, auf den eine Gummi-Metall-Buchse aufgeschoben ist, die wiederum von einem zylindrischen Endabschnitt des Torsionsstabs umschlossen ist. In den hülsenartigen Abschnitt ist eine Schraube eingeführt, die dazu dient, ein inneres Metallteil der Gummi-Metall-Buchse gegen den Längslenker zu Verspannen. Dabei liegt ein Kopf der Schraube an einem rotationssymmetrischen Halteteil an, das seinerseits an dem inneren Metallteil anliegt.
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In der
US 5,601,304 A ist eine Aufhängungsbaugruppe gezeigt, bei der ein Hilfsrahmen über elastische Lager mit Längsträgern eines Fahrzeugs verbunden ist. Bei jedem elastischen Lager sind durch eine Schraube und zugehörige Mutter zwei Gummi-Metall-Verbundelemente, die ihrerseits einen Abschnitt des Hilfsrahmens einfassen, axial aufeinanderfolgend gegen den Längsträger verspannt. Innenseitig der Verbundelemente schließt sich ein hülsenartiges Element an, das die Schraube beabstandet umgibt.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die bewegliche Verbindung von Bauteilen, und insbesondere von Aufhängungselementen, durch ein Verbundlager noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bewegliche Verbindung von Bauteilen, insbesondere Aufhängungselementen, durch ein Verbundlager zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird eine Lageranordnung zur Verbindung zweier Bauteile zur Verfügung gestellt. Die Lageranordnung dient dabei dazu, zwei aneinander zu lagernde Bauteile miteinander zu verbinden, wobei verschiedene Freiheitsgrade eine axiale, tangentiale, radiale und/oder kardanische Bewegung ermöglichen können, wie im Folgenden noch erläutert wird. Insbesondere kann es sich dabei um Lageranordnung für eine Fahrzeugaufhängung handeln, wobei die Bauteile Aufhängungsteile sind. Als Fahrzeuge kommen hierbei insbesondere Kraftfahrzeuge wie LKW oder PKW infrage, aber auch bspw. Anhänger jeglicher Art. Der Aufhängung werden hierbei sämtliche Teile zugerechnet, die der Verbindung wenigstens eines Fahrzeugrades mit einem Fahrzeugaufbau (Chassis, Karosserie und/oder Hilfsrahmen) dienen. Wenigstens eines dieser Teile kann dabei auch dem Fahrzeugaufbau selbst zuzuordnen sein.
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Die Lageranordnung weist eine Lagerbuchse auf, welche wiederum eine Innenhülse und ein diese umgebendes Gummielement zur wenigstens indirekten Verbindung mit einem ersten Bauteil aufweist. Die Innenhülse bildet dabei den inneren Teil der Lagerbuchse. Sie verläuft dabei in einer axialen Richtung. Die Innenhülse bildet eine innenliegende durchgehende Ausnehmung (bzw. Durchgangsbohrung) der Lagerbuchse. Bevorzugt besteht die Innenhülse aus Metall, bspw. Stahl, es sind allerdings auch andere Werkstoffe wie bspw. faserverstärkter Kunststoff denkbar. Sie kann wenigstens teilweise symmetrisch bezüglich einer axial verlaufenden Symmetrieachse ausgebildet sein. Sie ist normalerweise einstückig ausgebildet.
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Radial außenseitig ist die Innenhülse von dem Gummielement umgeben, man könnte auch sagen, dass dieses konzentrisch um die Innenhülse herum angeordnet ist. Es kann bevorzugt wenigstens teilweise symmetrisch zu o.g. axialen Symmetrieachse ausgebildet sein, es wäre aber auch eine asymmetrische, bspw. exzentrische Ausgestaltung denkbar. Das Gummielement kann auch als gummielastisches Element bezeichnet werden und muss nicht zwangsläufig aus Gummi bestehen, sondern kann auch aus einem elastischen Material mit vergleichbaren Eigenschaften, z. B. Silikon oder Polyurethan, gebildet sein. Normalerweise ist das Gummielement einstückig ausgebildet, es ist aber auch eine mehrteilige Ausbildung denkbar bzw. es kann eine Mehrzahl von Gummielementen vorhanden sein. Das Gummielement liegt wenigstens abschnittsweise an der Innenhülse an und kann mit dieser einen Formschluss, ggf. auch einen Stoffschluss, bilden. Die Elastizität des Gummielements ist deutlich größer als die der Innenhülse, so dass auf das Gummielement einwirkende Kräfte primär eine Verformung desselben bewirken, jedoch allenfalls eine vernachlässigbare Verformung der Innenhülse. Das Gummielement dient zur wenigstens indirekten Verbindung mit einem ersten Bauteil, d. h. es kann bspw. unmittelbar in eine Ausnehmung des ersten Bauteils eingepresst, eingeklebt oder anderweitig hiermit verbunden sein.
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Alternativ kann das Gummielement seinerseits von einer Außenhülse umgeben sein, die wie die Innenhülse eher inelastisch ausgebildet ist und bspw. ebenfalls aus Metall oder aus Kunststoff bestehen kann. Diese Außenhülse kann dann in einer Öffnung des ersten Bauteils angeordnet werden, bspw. durch Einpressen. In jedem Fall ist durch die Elastizität des Gummielements eine begrenzte Beweglichkeit des ersten Bauteils gegenüber der Innenhülse gegeben. Insbesondere kann eine axiale, radiale, tangentiale sowie kardanische Bewegung möglich sein. Der Gesamtaufbau der Lagerbuchse entspricht einem Verbundlager, insbesondere einem Gummi-Metall-Lager. Die Lagerbuchse kann dabei auch nach Art einer Hydrobuchse ausgestaltet sein, wobei zwischen der Innenhülse und Außenhülse abgesehen von dem Gummielement auch eine oder mehrere miteinander verbundene Kammern vorgesehen sind, in denen eine Flüssigkeit eingeschlossen ist. Hierdurch kann das Dämpfungsverhalten gegenüber einer Gummi-Metall-Buchse deutlich verbessert bzw. verfeinert werden.
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Des Weiteren weist die Lageranordnung zwei axial beiderseits der Innenhülse angeordnete Anbindungsabschnitte eines zweiten Bauteils auf. Die beiden Anbindungsabschnitte sind axial durch die dazwischenliegende Innenhülse voneinander getrennt, können aber Teile eines einzigen, bspw. einstückigen, Bauteils sein. Sie sind normalerweise aus Metall, bspw. Stahl, gebildet, wobei auch andere Materialien, bspw. faserverstärkte Kunststoffe, denkbar sind. Sie können plattenförmig ausgebildet sein und bspw. Abschnitte eines oder mehrerer Blechteile sein.
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Außerdem weist die Lagerordnung eine Spannvorrichtung auf, die mit einem Schaftabschnitt durch die Innenhülse geführt ist und die die Anbindungsabschnitte axial gegen die Innenhülse verspannt. Der Schaftabschnitt ist hierbei ein Teil der Spannvorrichtung, der durch die Innenhülse, genauer gesagt durch eine axial durchgehende Ausnehmung derselben, geführt ist. Er kann insbesondere lang gestreckt und bspw. zylindrisch geformt sein. Normalerweise ist der Schaftabschnitt einstückig ausgebildet. Die Spannvorrichtung verspannt die Anbindungsabschnitte axial gegen die Innenhülse. D. h. sie übt ein in axialer Richtung wirkendes Kräftepaar auf die Anbindungsabschnitte in Richtung auf die Innenhülse aus. Hierdurch liegen die Anbindungsabschnitte unter axialer Kraftbeaufschlagung an der Innenhülse an. Dabei dient der Schaftabschnitt der Kraftübertragung in axialer Richtung. Um die notwendigen Kräfte aufzubringen bzw. diesen Kräften Stand zu halten, kann die Spannvorrichtung wenigstens teilweise aus Metall, bspw. Stahl oder Titan, bestehen. Dabei kann wenigstens ein Anbindungsabschnitt (insbesondere beide) eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche die Spannvorrichtung hindurchgeführt ist. Die entsprechende Durchgangsöffnung fluchtet dann mehr oder weniger mit der durchgehenden Ausnehmung der Innenhülse. Insbesondere kann der Schaftabschnitt durch die jeweilige Durchgangsöffnung geführt sein.
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Erfindungsgemäß ist die Innenhülse durch eine Spannkraft der Spannvorrichtung derart verformt, dass sie mit wenigstens einem Kontaktabschnitt radial nach innen gegen den Schaftabschnitt gedrückt ist. D. h., die Spannvorrichtung übt eine Spannkraft aus, die eine Verformung der Innenhülse bewirkt. Insbesondere kann hier über eine spezielle Formgebung der Innenhülse dafür gesorgt werden, dass die gewünschte Verformung eintritt. Diese Verformung ist wiederum derart, dass wenigstens ein Kontaktabschnitt der Innenhülse radial nach innen gedrückt ist, so dass er am Schaftabschnitt anliegt bzw. mit diesem in Kontakt kommt. Bevorzugt ist die Verformung wenigstens überwiegend elastisch, was sich bspw. mit einer Innenhülse aus Stahl gut realisieren lässt. In diesem Fall kann der Kontaktabschnitt gegen den Schaftabschnitt vorgespannt sein, d. h. durch die elastische Verformung der Innenhülse ergibt sich eine Spannkraft, die den Kontaktabschnitt gegen den Schaftabschnitt drückt. Derjenige Abschnitt, in dem der Kontakt zustande kommt, wird hierbei als Kontaktabschnitt bezeichnet. Es kann sich auch um eine Mehrzahl von Kontaktabschnitten, insbesondere zwei, handeln. Ein Kontaktabschnitt kann dabei bevorzugt (in tangentialer Richtung) umlaufend ausgebildet sein, d. h. er kann den Schaftabschnitt umgeben. Es ist allerdings auch möglich, dass der Kontaktabschnitt in tangentialer Richtung einzelne Unterbrechungen aufweist.
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Ohne die Einwirkung der Spannvorrichtung ist die Innenhülse bevorzugt so dimensioniert, dass sich der Schaftabschnitt beabstandet in ihr anordnen lässt. D. h., in diesem Zustand besteht ein Zwischenraum zwischen dem Schaftabschnitt und der Innenhülse. Durch die Einwirkung der Spannvorrichtung wird der jeweilige Kontaktabschnitt radial nach innen ausgelenkt, so dass in diesem Bereich kein Zwischenraum mehr besteht. Es wird somit ein teilweiser Formschluss zwischen Innenhülse und Schaftabschnitt hergestellt. Dadurch, dass die Spannvorrichtung, zu der der Schaftabschnitt gehört, wiederum mit den beiden Anbindungsabschnitten in Kontakt steht, wird eine Kraftübertragung von den Anbindungsabschnitten über die Spannvorrichtung und die Innenhülse ermöglicht und von dort über das Gummielement zum ersten Bauteil. Insbesondere kann zwischen der Spannvorrichtung und dem jeweiligen Anbindungsabschnitt eine weitere Scherfläche gebildet sein. Auf diese Weise wird die Kraftübertragung innerhalb des Lagers insbesondere in Bezug auf quer zur axialen Richtung wirkende Kräfte durch eine weitere kraftübertragende Trennfuge erweitert, nämlich die der jeweiligen Auflage der Spannvorrichtung zum Anbindungsabschnitt. Dadurch wird die gesamte Verbindung sicherer, ohne dass man bspw. die Lagerbuchse größer und somit schwerer dimensionieren müsste. Außerdem können Teile der Lageranordnung mit größerer Toleranz gefertigt werden, was dann durch die beschriebene Auslenkung des Kontaktabschnitts ausgeglichen werden kann.
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Wie bereits erwähnt, kann es sich bei den Bauteilen insbesondere um Aufhängungsteile handeln, womit man auch von einem ersten Aufhängungsteil und zweiten Aufhängungsteil sprechen kann. Dabei kann insbesondere das erste Aufhängungsteil ein Aufhängungslenker sein. Es kann sich grundsätzlich um jeden bekannten Typ von Lenker handeln, bspw. einen Längslenker oder Querlenker. Das zweite Aufhängungsteil kann bspw. ein Hilfsrahmen sein, an dem der Aufhängungslenker angeordnet ist, oder ein Radträger, der über normalerweise mehrere Lenker mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
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Es sind Ausführungsform denkbar, bei denen die Spannvorrichtung unmittelbar die Innenhülse beaufschlagt und so deren Verformung bewirkt. Bevorzugt erfolgt die Kraftübertragung allerdings über einen oder beide Anbindungsabschnitte. Bei einer solchen Ausgestaltung ist wenigstens ein Anbindungsabschnitt kraftübertragend zwischen der Spannvorrichtung und der Innenhülse angeordnet. Das heißt, der Anbindungsabschnitt bzw. wenigstens ein Teil desselben ist so zwischen der Spannvorrichtung und der Innenhülse angeordnet, dass er eine Kraft zwischen diesen überträgt. Da die zu übertragende Kraft axial wirkt, sind hierbei die entsprechenden Teile der Spannvorrichtung, des Anbindungsabschnitts und der Innenhülse normalerweise in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung beaufschlagt die Spannvorrichtung den jeweiligen Anbindungsabschnitt und dieser wiederum beaufschlagt die Innenhülse, wodurch deren oben beschriebene Verformung bewirkt wird.
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Gemäß einer einfach zu realisierenden Ausführungsform weist die Spannvorrichtung eine Schraube auf, die den Schaftabschnitt bildet und mit einem Kopf wenigstens indirekt einen Anbindungsabschnitt beaufschlagt, sowie eine hiermit verschraubte Mutter, die wenigstens indirekt den anderen Anbindungsabschnitt beaufschlagt. D. h., beim Zusammenbau der Lageranordnung wird zunächst die Innenhülse zwischen den beiden Anbindungsabschnitten angeordnet und anschließend die Schraube durch die Anbindungsabschnitte sowie durch die Innenhülse hindurchgeführt. Der Kopf der Schraube liegt, ggf. unter Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe oder dergleichen, an einem Anbindungsabschnitt an. Im Bereich des anderen Anbindungsabschnitts wird die Mutter auf die Schraube aufgeschraubt (wobei wiederum eine Unterlegscheibe oder der gleichen eingesetzt werden kann), bis sie an dem anderen Anbindungsabschnitt anliegt. Durch Festziehen der Mutter und der Schraube gegeneinander wird die Spannkraft erzeugt, die die oben beschriebene Verformung der Innenhülse bewirkt.
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Die radial nach innen gerichtete Bewegung des Kontaktabschnitts geht normalerweise mit einer Verringerung des Umfangs einher. Da typische Materialien der Innenhülse wie Stahl nur sehr begrenzt kompressibel sind, ist es sinnvoll, die Verformung durch eine geeignete Formgebung des Kontaktabschnitts zu unterstützen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind in wenigstens einem Kontaktabschnitt eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden Ausnehmungen ausgebildet. Diese Ausnehmungen, die insbesondere als Schlitze ausgestaltet sein können, werden bei der Verformung der Innenhülse ganz oder teilweise zusammengedrückt, wodurch die o.g. Verringerung des Umfangs ermöglicht bzw. unterstützt wird. Die Ausnehmungen können insbesondere radial durchgehend sein. In diesem Fall ist der Kontaktabschnitt also durchbrochen ausgebildet. Zwischen den Ausnehmungen können Stegabschnitte ausgebildet sein.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Kontaktabschnitt in einem mittleren Bereich der Innenhülse angeordnet. Diese Aussage bezieht sich auf die axiale Erstreckung der Innenhülse, wobei der mittlere Bereich axial nicht exakt mittig angeordnet sein muss sondern ggf. auch hierzu versetzt sein kann. Jedenfalls handelt es sich um keinen der axialen Endbereiche. Die Gestalt, welche die Innenhülse aufgrund der Verformung annimmt, kann dabei als „tailliert“ bezeichnet werden. D. h., während die Endbereiche in einem gewissen Abstand zum Schaftabschnitt verbleiben, wobei sich der Abstand durch die Verformung sogar vergrößern kann, erfolgt in dem mittleren Bereich eine Bewegung nach innen, wodurch sich dort eine Art Taille, also Einschnürung ausbildet.
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Bei dieser Ausgestaltung kann an wenigstens einem Endbereich der Innenhülse ein radial nach außen gerichteter Kragen ausgebildet sein, der durch die Spannvorrichtung beaufschlagt ist. Der Kragen kann hierbei insbesondere tangential vollständig umlaufend ausgebildet sein, alternativ kann er aber auch in tangentialer Richtung durchbrochen sein bzw. es können eine Mehrzahl von tangential beabstandete Kragenabschnitte sein. In jedem Fall führt eine axiale Kraftbeaufschlagung des Kragens dazu, dass ein Biegemoment entsteht, wodurch die Innenhülse an dem entsprechenden Endbereich tendenziell radial nach außen gebogen wird, während sie in einem mittleren Abschnitt radial nach innen gedrückt wird, wodurch der Kontakt mit dem Schaftabschnitt hergestellt wird. Man könnte davon sprechen, dass der Kragen eine Art Hebel darstellt, der die gewünschte Verformung unterstützt. Bevorzugt sind an beiden Endbereichen der Innenhülse Kragen ausgebildet.
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Gemäß einer anderen, normalerweise alternativen, Ausgestaltung ist wenigstens ein Kontaktabschnitt in einem Endbereich der Innenhülse ausgebildet. D. h. der jeweilige Endbereich ist radial nach innen gedrückt und bildet so den Kontaktabschnitt. Mit „Endbereich“ ist hierbei nicht ausschließlich die axial äußerste Position gemeint, sondern es kann sich hierbei bspw. um das endseitige Drittel oder endseitige Viertel der Innenhülse handeln. Insbesondere ist es hierbei möglich, dass der Kontaktabschnitt z. B. im endseitigen Viertel ausgebildet ist, der axial zu äußerst liegende Teil (z. B. die äußersten 5 %) der Innenhülse jedoch nicht in Kontakt mit dem Schaftabschnitt steht. Bei dieser Ausgestaltung können die o.g. sich axial erstreckenden Ausnehmungen bspw. als endseitige Schlitze ausgebildet sein. Bevorzugt ist in beiden Endbereichen der Innenhülse jeweils ein Kontaktabschnitt ausgebildet. In einem zwischen den Endbereichen liegenden mittleren Bereich kann der Abstand zwischen der Innenhülse und den Schaftabschnitt im Zuge der Verformung gleich bleiben oder sich ggf. auch geringfügig vergrößern.
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Um die entsprechende Verformung zu unterstützen, kann in einem Endbereich mit einem Kontaktabschnitt ein radial nach innen gerichteter Kragen ausgebildet sein. Dieser kann direkt oder indirekt durch die Spannkraft beaufschlagt werden, wodurch ein Biegemoment entsteht, das zu einer nach innen gerichteten Verformung des Kontaktabschnitts führt. Auch hierbei kann der Kragen wiederum als Hebel aufgefasst werden. Der jeweilige Kragen kann tangential vollständig umlaufend ausgebildet sein. Insbesondere dann, wenn Ausnehmungen, die sich axial erstrecken, vorhanden sind, kann der Kragen durch diese durchbrochen sein und man kann in diesem Fall von einer Mehrzahl tangential beabstandeter Kragenabschnitte bzw. Stegabschnitte sprechen.
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Um die Wirkung des jeweiligen Kragens als Hebel noch zu unterstützen, ist bevorzugt radial endseitig an dem Kragen ein axialer Vorsprung ausgebildet, an dem ein Anbindungsabschnitt anliegt. „Radial endseitig“ bedeutet bei einem radial nach innen gerichteten Kragen „Radial innenseitig“ und bei einem radial nach außen gerichteten Kragen „radial außenseitig“. Der Vorsprung, der ggf. ganz oder teilweise tangential umlaufend ausgebildet sein kann, springt in axialer Richtung vor und bildet somit denjenigen Teil der Innenhülse, der unmittelbar mit dem Anbindungsabschnitt in Kontakt kommt. Eine über den Anbindungsabschnitt erfolgende Kraftbeaufschlagung wirkt somit auf den Vorsprung und weiter auf den radial innen bzw. außen liegenden Teil des Kragens. Hierdurch werden die gewünschte Hebelwirkung und das erzeugte Biegemoment verstärkt.
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Wie bereits oben erwähnt, kann das Gummielement von einer Außenhülse zur Verbindung mit dem zweiten Bauteil umgeben sein. Dabei ist es bevorzugt, dass die Innenhülse gegenüber der Außenhülse axial vorsteht. D. h., die axiale Ausdehnung der Innenhülse ist an wenigstens einem Ende, normalerweise an beiden Enden, größer als die axiale Ausdehnung der Außenhülse. Eine solche Ausgestaltung ist vorteilhaft, da hierdurch bspw. bei einer in etwa radial-tangential verlaufenden Erstreckung der Anbindungsabschnitte diese zwar in Kontakt mit der Innenhülse stehen, jedoch nicht mit der Außenhülse. Diese soll ja gegenüber dem zweiten Bauteil beweglich sein. Normalerweise steht die Innenhülse auch gegenüber dem Gummielement axial vor.
- 1 zeigt eine Lageranordnung für eine Fahrzeugaufhängung gemäß dem Stand der Technik. Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 2 ein teilweise Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung;
- 3 eine teilweise Schnittdarstellung von Teilen der Lageranordnung aus 2;
- 4 eine Schnittdarstellung einer Lagerbuchse für eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung; sowie
- 5 eine teilweise Schnittdarstellung der zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageanordnung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Lageranordnung 1 gemäß dem Stand der Technik. Sie dient dazu, zwei Aufhängungsteile 6, 7 beweglich miteinander zu verbinden. Als zentrales Element der Lageranordnung 1 kann eine Lagerbuchse 2 angesehen werden, die in bekannter Weise als Gummi-Metall-Buchse ausgebildet ist. Dabei ist eine zylindrische Innenhülse 3 aus Stahl konzentrisch von einem Gummielement 4 umgeben, das wiederum außenseitig von einer Außenhülse 5 aus Stahl umgeben ist. Jedes der genannten Elemente 3, 4, 5 ist zylindrisch (bzw. zylindermantelartig) ausgebildet und verläuft symmetrisch zu einer Symmetrieachse A, die eine axiale Richtung definiert. Die Außenhülse 5 wird in eine hierfür vorgesehene Öffnung eines (hier nicht dargestellten) ersten Aufhängungsteils 6, bspw. eines Aufhängungslenkers, eingepresst. Die Lagerbuchse 2 wird derart zwischen zwei Anbindungsabschnitten 8, 9 eines zweiten Aufhängungsteils 7, bspw. eines Hilfsrahmens, eingesetzt, dass eine innere Ausnehmung 3.1 mit zwei durchgehenden Ausnehmungen 8.1, 9.1 der Anbindungsabschnitte 8, 9 fluchtet.
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Eine Schraube 11 wird durch die drei Ausnehmungen 3.1, 8.1, 9.1 hindurchgeführt, so dass ihr Kopf 11.1 mit einem Flansch 11.2 am zweiten Anbindungsabschnitt 9 anliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite wird auf ein Gewinde eines Schaftabschnitts 11.3 der Schraube 11 eine Mutter 12 aufgeschraubt, so dass ein Flansch 12.1 derselben am ersten Anbindungsabschnitt 8 anliegt. Der Schaftabschnitt 11.3 ist dabei berührungsfrei durch die Ausnehmung 3.1 geführt, so dass ein Zwischenraum 20 gegeben ist. Beide Anbindungsabschnitte 8, 9 lassen sich zumindest geringfügig (elastisch und/oder inelastisch) auslenken, so dass sie in axialer Richtung gegen die Innenhülse 3 verspannt sind. Man kann die Schraube 11 sowie die Mutter 12 dabei als Teile einer Spannvorrichtung 10 ansehen. Es besteht somit eine kraftschlüssige Verbindung zum einen zwischen dem ersten Anbindungsabschnitt 8 und der Innenhülse 3 sowie zum anderen zwischen dem zweiten Anbindungsabschnitt 9 und der Innenhülse 3. Kräfte, die zwischen den beiden Aufhängungsteilen 6, 7 quer zur axialen Richtung wirken, werden von der Außenhülse 5 über das Gummielement 4 auf die Innenhülse 3 und von dieser aufgrund des beschriebenen Kraftschlusses auf die beiden Anbindungsabschnitte 8, 9 übertragen. Zwar ermöglicht die Spannvorrichtung 10 erst die Übertragung dieser Kräfte, indem sie die beiden Anbindungsabschnitte 8, 9 in der beschriebenen Weise gegen die Innenhülse 3 verspannt, sie nimmt allerdings nicht an deren Übertragung teil. Eine Scherfläche ist somit zwischen der Innenhülse 3 und dem jeweiligen Anbindungsabschnitt 8, 9 ausgebildet, nicht jedoch zwischen dem Kopf 11.1 bzw. der Mutter 12 und dem jeweiligen Anbindungsabschnitt 8, 9.
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Dies ist anders bei der in 2 gezeigten Lageranordnung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die erfindungsgemäße Lageranordnung 1 weist weitgehend die gleichen Elemente wie die in 1 gezeigte Lageranordnung 1 auf und wird insoweit nicht nochmals im Detail beschrieben. Allerdings weist die Innenhülse 3 in diesem Fall eine abweichende Form auf. An den beiden Endbereichen 3.2, 3.4 der Innenhülse 3 ist jeweils ein in tangentialer Richtung umlaufender, nach außen gerichteter Kragen 3.5, 3.7 ausgebildet. Die axialen Kräfte, die durch die Spannvorrichtung 10 erzeugt werden, wirken über die Anbindungsabschnitte 8, 9 hauptsächlich auf die genannten Kragen 3.5, 3.7 ein. Hierdurch entstehen Biegemomente, durch die die Innenhülse einerseits in den Endbereichen 3.2, 3.4 radial nach außen gebogen und andererseits in einem dazwischenliegenden mittleren Bereich 3.3 radial nach innen ausgelenkt wird, womit sich insgesamt eine taillierte, also quasi eingeschnürte Form ergibt. Dies wiederum führt dazu, dass die Innenhülse 3 mit einem im mittleren Bereich 3.3 gelegenen Kontaktabschnitt 3.6 gegen den Schaftabschnitt 11.3 gedrückt wird. Es wird somit quer zur axialen Richtung in diesem Bereich ein Formschluss erreicht, über den Kräfte zwischen der Innenhülse 3 und dem Schaftabschnitt 11.3 übertragen werden können. Damit wiederum können derartige Kräfte von der Lagerbuchse 2 auf die Flansche 11.2, 12.1 übertragen werden, die wiederum im Kraftschluss mit den Anbindungsabschnitt 8, 9 stehen (d. h. an dieser Stelle sind zusätzliche Scherflächen ausgebildet). Die direkte Kraftübertragung von der Innenhülse 3 zu den jeweiligen Anbindungsabschnitten 8, 9 ist natürlich auch hier gegeben. Insgesamt erfolgt der Kraftfluss also auf zwei separaten Wegen und die Kraftübertragung an jedem der Anbindungsabschnitte 8, 9 erfolgt über zwei einander in axialer Richtung gegenüberliegende Scherflächen.
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3 zeigt einen Teil der in 2 dargestellten Lageranordnung 1 während des Zusammenbaus, bevor die Mutter 12 aufgeschraubt wird. Der axialer Abstand der beiden Anbindungsabschnitte 8, 9 ist hierbei noch etwas größer als in 2 und es hat noch keine Verformung der Innenhülse 3 stattgefunden. Aus diesem Grund ist der mittlere Abschnitt 3.3 noch vom Schaftabschnitt 11.3 beabstandet und es ist auch hier ein Zwischenraum 20 gegeben. Erst durch das Anziehen der Mutter 12 werden zunächst die Anbindungsabschnitte 8, 9 so axial aufeinander zu bewegt, dass sie an der Innenhülse 3, genauer gesagt an den Kragen 3.5, 3.7, anliegen und im weiteren Verlauf axial so verspannt werden, dass sie die oben beschriebene Verformung der Innenhülse 3 bewirken. Es sei darauf hingewiesen, dass die 2 und 3 nur schematisch zu verstehen sind und sowohl die Abstände von Bauteilen als auch deren Verformung nicht maßstäblich dargestellt sind.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung einer alternativen Lagerbuchse 2 für eine zweite Ausführungsform einer Lageanordnung 1, welche in 5 dargestellt ist. In 4 ist die Lagerbuchse 2 in nicht-verformtem Zustand dargestellt. Auch hier ist wiederum eine Innenhülse 3 aus Stahl konzentrisch von einem Gummielement 4 umgeben, welches wiederum von einer zylindermantelförmigen Außenhülse 5 aus Stahl umgeben ist. In diesem Fall sind allerdings in den Endbereichen 3.2, 3.4 der Innenhülse 3 radial nach innen gerichtete Kragen 3.8, 3.9 ausgebildet. Dabei ist endseitig, also radial innenseitig, am Kragen 3.8, 3.9 jeweils ein axialer Vorsprung 3.10, 3.11 ausgebildet. Des Weiteren sind in den jeweiligen Kragen 3.8, 3.9 eine Reihe von axial verlaufenden Schlitzen 3.12, 3.13 eingebracht, die jeweils radial durchgehend ausgebildet sind. Durch die Schlitze 3.12, 3.13 sind eine Reihe von Stegabschnitten 3.14, 3.15 gebildet, von denen jeweils zwei durch einen Schlitz 3.12, 3.13 getrennt sind.
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5 zeigt die Lagerbuchse 4 eingebaut innerhalb der Lageranordnung 1. Der grundsätzliche Aufbau entspricht weitgehend der ersten Ausführungsform der Erfindung und wird insoweit nicht nochmals erläutert. Allerdings bewirkt die axiale Kraft, die seitens der Spannvorrichtung 10 ausgeübt und durch die Anbindungsabschnitte 8, 9 übertragen wird, eine andersartige Verformung der Innenhülse 3. Da zumindest anfänglich nur die Vorsprünge 3.10, 3.11 mit den jeweiligen Anbindungsabschnitten 8, 9 in Kontakt stehen, erfolgt nur dort eine Kraftübertragung, wodurch eine Art Hebelwirkung und einen verstärktes Biegemoment auf den jeweiligen Kragen 3.8,3.9 ausgeübt werden. Durch das entsprechende Biegemoment wird der Kragen 3.8, 3.9 radial nach innen gebogen, wodurch er jeweils mit einem Kontaktabschnitt 3.16, 3.17 gegen den Schaftabschnitt 11.3 gedrückt wird. Durch die nach innen gerichtete Bewegung steht dem jeweiligen Kragen 3.8, 3.9 in tangentialer Richtung weniger Raum zur Verfügung, was gewissermaßen einer Kompression gleichkommt. Um diese zu ermöglichen bzw. zu unterstützen, sind die oben erwähnten Schlitze 3.12, 3.13 vorgesehen, durch deren Kompression die dazwischenliegenden Stegabschnitte 3.14, 3.15 in tangentialer Richtung näher zusammenrücken.
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Verschiedene Merkmale der in 4 und 5 dargestellten zweiten Ausführungsform können in abgewandelter Form auch mit der in 2 und 3 gezeigten ersten Ausführungsform kombiniert werden. So kann bspw. bei dem nach außen gerichteten Kragen 3.5, 3.7 außenseitig ebenfalls ein axialer Vorsprung vorgesehen sein. Ebenso wäre es möglich, im Mittelabschnitt 3.3 eine Reihe von Schlitzen vorzusehen, durch die die nach innen gerichtete Bewegung des entsprechenden Bereichs erleichtert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Lagerbuchse
- 3
- Innenhülse
- 3.1
- Ausnehmung
- 3.2, 3.4
- Endbereich
- 3.3
- mittlerer Bereich
- 3.5, 3.7, 3.8, 3.9
- Kragen
- 3.6, 3.16, 3.17
- Kontaktabschnitt
- 3.10,3.11
- Vorsprung
- 3.12,3.13
- Schlitz
- 3.14,3.15
- Stegabschnitt
- 4
- Gummielement
- 5
- Außenhülse
- 6
- erstes Aufhängungsteil
- 7
- zweites Aufhängungsteil
- 8
- erster Anbindungsabschnitt
- 9
- zweiter Anbindungsabschnitt
- 10
- Spannvorrichtung
- 11
- Schraube
- 11.1
- Kopf
- 11.2, 12.1
- Flansch
- 11.3
- Schaftabschnitt
- 12
- Mutter
- 20
- Zwischenraum
- A
- Symmetrieachse
-
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.
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Zitierte Patentliteratur
-
- US 8061693 B2 [0005]
- US 4817984 A [0006]
- US 4316643 A [0007]
- US 7416200 B2 [0008]
- US 5601304 A [0009]
