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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur schwenkbeweglichen Lagerung eines ersten Bauteils in Bezug zu einem zweiten Bauteil, insbesondere zur schwenkbeweglichen Lagerung eines Lenkers einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs in Bezug zur Karosserie bzw. Hilfsrahmen, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
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Eine aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte Lageranordnung zur schwenkbeweglichen Lagerung eines ersten Bauteils in Bezug zu einem zweiten Bauteil sind Gummi-Metall-Lager. Lediglich beispielhaft wird auf die
DE 27 48 193 A1 verwiesen.
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Bekanntlich ist bei Gummi-Metall-Lagern die kardanische Steifigkeit mit den anderen Lagersteifigkeiten, und hier insbesondere mit der radialen und torsionalen Steifigkeit, gekoppelt. D.h. eine Erhöhung der kardanischen Steifigkeit bedingt gleichzeitig auch eine oftmals unerwünschte Erhöhung der radialen und torsionalen Steifigkeit des Lagers.
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Ist nun - wie beispielsweise in einer Radaufhängung - eine hohe kardanische Steifigkeit erforderlich, führt dies dazu, dass - je nach Ausführung der Radaufhängung - ein Lenker über zwei Gummi-Metall-Lager karosserieseitig gelagert ist, um die geforderte radiale, torsionale und kardanische Steifigkeit zu gewährleisten. Lediglich beispielhaft wird auf die McPherson Vorderachse verwiesen, bei der das Rad über einen radführenden Dämpfer, eine Spurstange und einen unteren Dreieckslenker geführt ist und bei der der untere Dreieckslenker über zwei in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Gummi-Metall-Lager karosserieseitig gelagert ist.
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Um entsprechende Momente um die Fahrzeughochachse übertragen zu können, müssen die beiden karosserieseitigen Lager in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet einen nennenswerten Abstand zueinander aufweisen, mit der Folge, dass durch die beabstandete Anordnung der beiden karosserieseitigen Lager Bauraum verloren geht, was sich nachteilig auf den maximal möglichen Lenkwinkel und das Package auswirkt.
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Eine gattungsgemäße, sämtliche Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aufweisende Lageranordnung zur schwenkbeweglichen Lagerung eines ersten Bauteils in Bezug zu einem zweiten Bauteil ist in
DE 100 43 048 A1 offenbart. Ergänzend wird noch auf die
DE 198 59 152 C1 und
DE 10 2005 042 821 A1 verwiesen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lageranordnung zur schwenkbeweglichen Lagerung eines ersten Bauteils in Bezug zu einem zweiten Bauteil gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass die Lageranordnung eine hohe kardanische Steifigkeit aufweist und die kardanische Steifigkeit weitestgehend unabhängig von den übrigen Lagersteifigkeiten einstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß umfasst die Lageranordnung zur schwenkbeweglichen Lagerung eines ersten Bauteils in Bezug zu einem zweiten Bauteil
- - ein erstes Lagerelement, über das das erste Bauteil in Bezug zum zweiten Bauteil in axialer und radialer Richtung gelagert ist und über das das erste Bauteil in Bezug zum zweiten Bauteil um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei das erste Lagerelement in Form eines Gummi-Metall-Lagers, Kugellagers, Gleitlagers oder Wälzlagers ausgebildet; und
- - ein zweites Lagerelement, wobei das zweite Lagerelement über eine Anbindungsstelle am zweiten Bauteil gelagert ist und in Bezug zum zweiten Bauteil kardanisch auslenkbar ist, sowie
- - ein zwischen dem ersten Bauteil und zweiten Lagerelement angeordnetes drittes Lagerelement, über das das erste Bauteil in Bezug zum zweiten Lagerelement um die Schwenkachse schwenkbar gelagert ist und über das das erste Bauteil in Bezug zum zweiten Lagerelement kardanisch fest gelagert ist.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lageranordnung hat den Effekt, dass aufgrund der mechanischen Anbindung des zweiten Lagerelements an das zweite Bauteil, die Lageranordnung eine hohe kardanische Steifigkeit aufweist, die durch eine entsprechende Ausgestaltung des zweiten Lagerelements leicht einstellbar ist und die aufgrund der durch das dritte Lagerelement resultierenden entkoppelten Anordnung des zweiten Lagerelements zum ersten Bauteil, unabhängig zu den anderen Lagersteifigkeiten einstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Lageranordnung erweist sich als besonders vorteilhaft, da nunmehr - wie z.B. im Falle eines über zwei Gummi-Metall-Lager karosserieseitig gelagerten Querlenkers - anstelle der beiden Gummi-Metall-Lager ein Lager, nämlich die erfindungsgemäße Lageranordnung, ausreichend ist. D.h. die erfindungsgemäße Lageranordnung dient als Ersatz für zwei Lager und benötigt daher wesentlich weniger Bauraum in Fahrzeuglängsrichtung mit der Folge, dass sowohl größere Lenkwinkel ermöglicht werden als auch ein besseres Package gewährleistet ist.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist vorgesehen, dass das erste Bauteil, das zweite Lagerelement und das dritte Lagerelement jeweils eine Lagerbohrung aufweisen, und dass das erste, zweite und dritte Lagerelement jeweils koaxial zur Lagerbohrung des ersten Bauteils angeordnet sind. Dabei ist im Innern der Lagerbohrung des zweiten Lagerelements das mit dem zweiten Bauteil verbundene erste Lagerelement angeordnet und das dritte Lagerelement ist in radialer Richtung betrachtet zwischen dem zweiten Lagerelement und dem ersten Bauteil angeordnet. Aufgrund der koaxialen Anordnung des zweiten und dritten Lagerelements ist eine besonders kompakte, wenig Bauraum benötigende Ausgestaltung der Lageranordnung gewährleistet.
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Auch gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung weisen das erste Bauteil, das zweite Lagerelement und das dritte Lagerelement jeweils wieder eine Lagerbohrung auf. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform sind jedoch das erste Bauteil und das zweite Lagerelement jeweils bereichsweise gabelförmig, zwei Lagerschenkel aufweisend ausgebildet. Die Lagerbohrungen im ersten Bauteil und im zweiten Lagerelement sind dabei in die jeweiligen Lagerschenkel eingebracht und das erste Bauteil und das zweite Lagerelement sind so zueinander angeordnet, dass die Lagerschenkel teilweise überlappend nebeneinander liegend angeordnet sind und die Bohrungen in den Lagerschenkeln fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Zudem sind zwischen den Lagerschenkeln des ersten Bauteils und des zweiten Lagerelements jeweils dritte Lagerelemente so angeordnet, dass die Lagerbohrung des dritten Lagerelements koaxial zu den Lagerbohrungen in den Lagerschenkeln des ersten Bauteils und des zweiten Lagerelements ist, wobei im gabelförmigen Bereich des ersten Bauteils das mit dem zweiten Bauteil verbundene erste Lagerelement angeordnet ist. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass aufgrund der gabelförmigen Ausgestaltung eine besonders einfach durchzuführende Montage gewährleistet ist.
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Bevorzugt ist das zweite Lagerelement über ein in der Anbindungsstelle angeordnetes Lager in Bezug zum Bauteil kardanisch gelagert. Über eine entsprechende Lagerauswahl ist somit auf eine einfache Art und Weise die gewünschte Einstellung der kardanischen Steifigkeit der Lageranordnung realisierbar.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass das zweite Lagerelement einen die Anbindungsstelle aufweisenden stegförmigen Abschnitt aufweist. Der stegförmige Abschnitt ist dabei derart dimensioniert und/oder ausgebildet, dass das zweite Lagerelement in Bezug zum zweiten Bauteil kardanisch auslenkbar ist. Über eine entsprechende Ausgestaltung des stegförmigen Abschnitts ist somit vorliegend eine gewünschte kardanische Steifigkeit der Lageranordnung einstellbar.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der stegförmige Abschnitt zusätzlich über ein in der Anbindungsstelle angeordnetes Lager kardanisch auslenkbar gelagert ist. Insbesondere wenn die Lageranordnung als Lagerelement für einen Lenker einer Radaufhängung verwendet wird, erweist sich diese Ausgestaltung von Vorteil, da über das zusätzliche Lager sich die kardanische Kennung der gesamten Anordnung ändern lässt und damit auch die Längsweichheit der Achse einstellbar ist.
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Vorzugsweise ist das in der Anbindungsstelle angeordnete Lager in Form eines Gummi-Metall-Lagers, Kugelgelenks, Gleitlagers oder Wälzlagers ausgebildet.
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Das zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Lagerelement wirksame bzw. angeordnete dritte Lagerelement ist bevorzugt in Form eines Gleitlagers, Gummi-Metall-Lagers oder Wälzlagers ausgebildet.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Lenker für eine Radaufhängung eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 9 angegebenen Art.
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Der erfindungsgemäße Lenker zeichnet sich dadurch aus, dass die karosserieseitige Lagerstelle in Form einer Lageranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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Der erfindungsgemäße Lenker erweist sich als besonders vorteilhaft, da nunmehr nur noch ein karosserieseitiges Lagerelement, nämlich die Lageranordnung, erforderlich ist und somit z.B. ein Dreieckslenker durch einen wesentlich weniger Bauraum beanspruchenden Stablenker ersetzt werden kann.
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Weitere Vorteile und Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Zeichnung bedeutet:
- 1 eine McPherson-Radaufhängung nach dem Stand der Technik;
- 2 die Radaufhängung aus 1, bei der durch Verwendung der erfindungsgemäßen Lageranordnung der Dreieckslenker durch einen Stablenker ersetzt wurde;
- 3 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung, und
- 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung.
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1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnete McPherson-Radaufhängung nach dem Stand der Technik und umfasst in bekannter Art und Weise einen radführenden Dämpfer 110 und einen Dreieckslenker 120 in der unteren Lenkerebene. Auf eine Darstellung der Spurstange wurde vorliegend aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
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Dabei ist - wie 1 zeigt - der Dreieckslenker 120 über zwei Gummi-Metall-Lager 130 an der Fahrzeugkarosserie oder am Hilfsrahmen 140 gelagert. Um Momente um die Fahrzeughochachse übertragen zu können, weisen die beiden Gummi-Metall-Lager 130 in Fahrzeuglängsrichtung FL betrachtet einen nennenswerten Abstand zueinander auf. Dies bedingt jedoch, dass in Fahrzeuglängsrichtung FL verhältnismäßig viel Bauraum benötigt wird, mit der Folge, dass der maximal mögliche Lenkwinkel verringert und das Package eingeschränkt ist.
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2 zeigt die Bauraumsituation bei Verwendung einer insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten erfindungsgemäßen Lageranordnung: anstelle des Querlenkers 120 ist nunmehr ein über die Lageranordnung 10 karosserieseitig gelagerter Stablenker 150 ausreichend, mit der Folge, dass - wie 2 zeigt - in Fahrzeuglängsrichtung FL wesentlich weniger Bauraum benötigt wird, was sich entsprechend positiv auf das Package und den Lenkwinkel auswirkt.
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Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung 10 ist in 3 dargestellt: wie 3 zeigt, umfasst die Lageranordnung 10 ein in Form eines Gummi-Metall-Lagers ausgebildetes erstes Lagerelement 12, über das der Lenker 150 in Bezug zur Fahrzeugkarosserie bzw. zum Hilfsrahmen 140 in radialer Richtung r und axialer Richtung a gelagert ist und über das der Lenker 150 in Bezug zur Fahrzeugkarosserie bzw. Hilfsrahmen 140 um eine Schwenkachse S schwenkbar gelagert ist.
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Ferner umfasst die Lageranordnung ein zweites Lagerelement 16, welches über eine Anbindungsstelle 18 an der Fahrzeugkarosserie bzw. am Hilfsrahmen 140 gelagert ist und in Bezug zur Fahrzeugkarosserie bzw. Hilfsrahmen 140 kardanisch auslenkbar ist. Die kardanische Auslenkbarkeit ist vorliegend dadurch realisiert, dass das zweite Lagerelement 16 einen die Anbindungsstelle 18 aufweisenden stegförmigen Abschnitt 16' umfasst, der derart dimensioniert ist, dass das zweite Lagerelement 16 in Bezug zur Fahrzeugkaros-serie bzw. Hilfsrahmen 140 um Fahrzeughochachse FH auslenkbar ist. Je nach Ausgestaltung des stegförmigen Abschnitts 16' ist somit die gewünschte kardanische Steifigkeit des zweiten Lagerelements 16 in Bezug zur Fahrzeugkarosserie bzw. Hilfsrahmen 140 einstellbar.
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Ferner umfasst die Lageranordnung 10 ein drittes Lagerelement 20, welches zwischen dem Lenker 150 und dem zweiten Lagerelement 16 angeordnet ist. Das dritte Lagerelement 10 übernimmt zwei Funktionen: zum einen ist über das dritte Lagerelement der Lenker 150 in Bezug zum zweiten Lagerelement 16 um die Schwenkachse S schwenkbar gelagert und zum anderen ist der Lenker 150 in Bezug zum zweiten Lagerelement 16 kardanisch fest gelagert.
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Wie 3 zeigt, weisen der Lenker 150, das zweite Lagerelement 16 und das dritte Lagerelement 20 jeweils eine Lagerbohrung auf. Zudem sind das als Gummi-Metall-Lager ausgebildete erste Lagerelement 12, das zweite Lagerelement 16 und das dritte Lagerelement 20 jeweils koaxial zur Lagerbohrung im Lenker 150 angeordnet: in radialer Richtung r von innen nach außen betrachtet ist zunächst das Gummi-Metall-Lager 12 im Innern der Lagerbohrung des zweiten Lagerelements 16 angeordnet, das zweite Lagerelement 16 ist wiederum im Innern des dritten Lagerelements 22 angeordnet und das dritte Lagerelement 22 steht über seine äußere Mantelfläche im Kontakt mit der Wandung der Lagerbohrung im Lenker 150.
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Dabei ist - wie 3 weiter zu entnehmen ist - das dritte Lagerelement 20 in axialer Richtung a betrachtet geteilt und in Form zweier buchsenförmiger Gleitlager ausgebildet, die jeweils einen in radialer Richtung r ausgerichteten Bund aufweisen, über den die kardanisch feste Lagerung zwischen Lenker 150 und zweitem Lagerelement 16 realisiert ist.
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Auch bei der in 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung 10 sind der Lenker 150, das erste Lagerelement 16 und das dritte Lagerelement 20 jeweils wiederum mit einer Lagerbohrung versehen. Im Gegensatz zu der in 3 dargestellten Ausführungsform sind jedoch der Lenker 150 und das zweite Lagerelement 16 bereichsweise gabelförmig ausgebildet. D.h. der Lenker 150 weist zwei Lagerschenkel 150-1, 150-2 auf und entsprechend weist auch das zweite Lagerelement 16 zwei Lagerschenkel, Lagerschenkel 16-1 und 16-2, auf. Wie 4 weiter zeigt, sind dabei die Lagerbohrungen des Lenkers 150 und des zweiten Lagerelements 16 jeweils in den entsprechenden Lagerschenkel 150-1, 150-2 bzw. 16-1, 16-2 eingebracht und der Lenker 150 und das zweite Lagerelement 16 sind so zueinander angeordnet, dass die Lagerschenkel 150-1, 150-2 des Lenkers 150 teilweise überlappend und nebeneinander zu den Lagerschenkeln 16-1, 16-2 des zweiten Lagerelements 16 liegen und zusätzlich die Lagerbohrungen in den Schenkel 150,1, 16-1 und 150-2 und 16-2 fluchtend zueinander ausgerichtet sind.
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Das zwischen dem Lenker 150 und dem zweiten Lagerelement 16 wirksame bzw. angeordnete dritte Lagerelement 20 ist wiederum in axialer Richtung a betrachtet geteilt und in Form zweier buchsenförmiger Gleitlager ausgebildet, die - wie 4 zeigt - jeweils so angeordnet sind, dass die Lagerbohrung der buchsenförmigen Gleitlager jeweils koaxial zu den Lagerbohrungen in den Lagerschenkeln 150-1, 150-2, 16-1, 16-2 ausgerichtet sind. Zur Gewährleistung der über das dritte Lagerelement 20 zu realisierenden kardanischen Steifigkeit zwischen Lenker 150 und zweitem Lagerelement 16, weisen die buchsenförmigen Gleitlager jeweils einen in axialer Richtung a betrachtet annährend mittig angeordneten, sich radial nach außen erstreckenden Bund auf, der - wie 4 zeigt - im montierten Zustand zwischen den Lagerschenkeln 150-1 und 16-1 bzw. 150-2 und 16-2 angeordnet ist.
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Das im gabelförmigen Bereich des Lenkers 150 angeordnete erste Lagerelement 12 ist vorliegend in Form eines Kugelgelenks ausgebildet, über das der Lenker 150 in Bezug zur Fahrzeugkarosserie bzw. zum Hilfsrahmen 140 in radialer Richtung r und axialer Richtung a gelagert ist und über das der Lenker 150 in Bezug zur Fahrzeugkarosserie bzw. Hilfsrahmen 140 um eine Schwenkachse S schwenkbar gelagert ist. Zudem ist - wie 4 weiter zu entnehmen ist - in der Anbindungsstelle 18 ein weiteres Gummi-Metall-Lager 22 eingesetzt, über das die kardanische Steifigkeit zwischen zweitem Lagerelement 16 und Fahrzeugkarosserie bzw. Hilfsrahmen 140 einstellbar ist.
