DE102019103573A1

DE102019103573A1 - Stabilisatoranordnung für ein fahrwerk eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019103573A1
Application number: DE102019103573.2A
Authority: DE
Inventors: Marko Lietz-Senzel
Original assignee: Muhr und Bender KG
Current assignee: Muhr und Bender KG
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-08-13
Anticipated expiration: 2039-02-14
Also published as: DE102019103573B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine Torsionsfeder (3) mit zumindest einem rohrförmigen Endabschnitt (5), ein Anbindungselement (17), das mittels einer in dem rohrförmigen Endabschnitt (5) angeordneten Spannanordnung mit der Torsionsfeder (3) lösbar verbunden ist, wobei die Spannanordnung ein Konuselement (21) und ein Spreizelement (10) mit zumindest zwei Spannarmen (12) aufweist und von dem Konuselement (21) radial aufweitbar ist, und das Anbindungselement (17) mit einem von dem Spreizelement (10) und dem Konuselement (21) axial verspannt ist und einen Stützabschnitt (22) aufweist, der am rohrförmigen Endabschnitt (5) axial abgestützt ist, und die Spreizarme (12) des Spreizelementes (10) durch das Konuselement (21) nach radial außen beaufschlagt und mit einer Innenfläche (6) des rohrförmigen Endabschnitts (5) verspannt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs.
Stabilisatoren werden in Fahrwerken von Kraftfahrzeugen eingesetzt um dem übermäßigen Wanken der Karosserie, das heißt dem Neigen der Karosserie um die Fahrzeuglängsachse, bei Kurvenfahrt entgegenzuwirken. Hierzu werden zumeist Torsionsfedern verwendet. Ein Mittelteil des Stabilisators ist drehbar an der Karosserie befestigt, während die beiden Enden des Stabilisators jeweils mit einem Teil der Radaufhängung zum Beispiel mit den Querlenkern verbunden ist. Die Verbindung kann dabei direkt erfolgen oder aber durch die Zwischenschaltung von einer Koppelstange zwischen dem Ende des Stabilisators und dem angebundenen Fahrwerksteil. Die Enden des Stabilisators weisen hierzu eine Aufnahme für ein Lagerelement der Koppelstange auf.
Aus der US 6,076,840 A ist ein Fahrwerkstabilisator bekannt, dessen Aufnahme für das Lagerelement der Koppelstange als lösbare Verbindungseinheit ausgeführt ist, die eine Spannhülse und einen Kugelbolzen umfasst. Die geschlitzte Spannhülse ist in das rohrförmige Ende eines Stabilisators eingesetzt und weist über die gesamte Länge ein Innengewinde auf. In das Innengewinde kann einen Außengewinde des Kugelbolzens eingeschraubt werden. Durch die Verspannkraft zwischen dem Innengewinde der Spannhülse und dem Außengewinde des Kugelbolzens wirkt auf die geschlitzte Spannhülse eine Umfangskraft, die die Spannhülse im Bereich des Innengewindes gegenüber dem rohrförmige Ende des Stabilisators verspannt.
Aus der EP 1 170 158 A1 ist ein weiterer Fahrwerkstabilisator bekannt, dessen Aufnahme für das Lagerelement der Koppelstange als lösbare Verbindungseinheit ausgeführt ist. Die lösbare Verbindungseinheit umfasst dabei eine dehnbare Buchse, die in das rohrförmige Ende eines Stabilisators eingesetzt werden kann. Die dehnbare Buchse weist eine zentrale Öffnung auf, in die ein Außengewinde eines Kugelbolzens eingeschraubt werden kann. Durch das Einschrauben des Außenwindes des Kugelbolzens wird das Material der Buchse nach außen verdrängt, sodass sich der Außendurchmesser der Buchse weitet und die Buchse gegenüber dem rohrförmigen Ende des Stabilisators verspannt wird.
Aus der US 2013/0156498 A1 ist ein Klemmverband für ein Strebenelement, beispielsweise zur koppelnden Verbindung von Fahrwerksteilen, bekannt. Der Klemmverband verbindet ein Ende des im Wesentlichen rohrförmigen Strebenelements mit einem Gewindebolzen. Der Klemmverband umfasst eine Gewindehülse, die im Endbereich der rohrförmigen Strebe in einem radialen Ringspalt zwischen dem Gewindebolzen und dem Strebenelement angeordnete ist. Die Gewindehülse weist ein konisches Außengewinde, das in einem komplementär ausgestalteten, konischen Innengewinde des Strebenelementes aufgenommen ist, und ein den Gewindebolzen aufnehmendes Innengewinde auf. Die Gewindehülse ist dabei zumindest im Bereich ihres Gewindes radial elastisch ausgebildet, sodass mit Einschrauben der Gewindehülse der Gewindebolzen gegenüber dieser verspannt und in dem Strebenelement gesichert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, die einfach aufgebaut und montierbar ist und eine dauerhafte Verbindung gewährleistet, die bei Bedarf lösbar ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend: eine Torsionsfeder mit zumindest einem rohrförmigen Endabschnitt, ein Anbindungselement, das mittels einer in dem rohrförmigen Endabschnitt angeordneten Spannanordnung mit der Torsionsfeder lösbar verbunden ist, wobei die Spannanordnung ein Konuselement und ein Spreizelement mit zumindest zwei Spreizarmen aufweist, die von dem Konuselement radial aufweitbar sind, und das Anbindungselement mit einem von dem Spreizelement und dem Konuselement axial verspannt ist und einen Stützabschnitt aufweist, der am rohrförmigen Endabschnitt axial abgestützt ist, und wobei die Spreizarme des Spreizelements vom Konuselement nach radial außen beaufschlagt sind und mit einer Innenfläche des rohrförmigen Endabschnitts verspannt sind.
Die vorgeschlagene Stabilisatoranordnung weist den Vorteil auf, dass die Verbindungseinheit prozesssicher zu montieren ist, die Montagezeiten kurz sind und die Verbindung bei Bedarf zerstörungsfrei lösbar ist. Insgesamt wird eine einfache Anbindung der Stabilisatorfeder an das Anbindungselement ermöglicht, wobei insbesondere auf eine Bearbeitung der Stabilisatorenden verzichtet werden kann und eine Verbindungseinheit vorzugsweise für mehrere unterschiedliche Stabilisatorgeometrien einsetzbar ist. Im Sinne der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Verbindungseinheit insbesondere das Anbindungselement, das Konuselement und das Spreizelement.
Die Form der Stabilisatorfeder, kurz auch als Stabilisator bezeichnet, richtet sich nach der Einbausituation und den zu übertragenden Kräften und kann prinzipiell beliebig gestaltet sein. Insbesondere kann der Stabilisator eine runde, ovale oder eckige Au-ßen- und/oder Innenkontur aufweisen. Als Stabilisator soll im Rahmen der vorliegenden Offenbarung aber auch ein zumindest abschnittsweise als Rohr ausgestalteter Volumenkörper verstanden werden, der zumindest abschnittsweise eine Außenwand und eine Innenwand aufweist. Der Stabilisator kann aber auch abschnittsweise stabförmig aus Vollmaterial gestaltet sein und rohrförmige Endabschnitte aufweisen.
Das Spreizelement kann in einer ersten axialen Richtung mit seinen Spreizarmen gegen das Konuselement und in der entgegengesetzten zweiten axialen Richtung mit einer Stützfläche gegen das Anbindungselement abgestützt sein. Durch axiales Verspannen des Anbindungselements relativ zum Spreizelement beziehungsweise Konuselement wird das Konuselement relativ zu den Spreizarmen bewegt, wobei die Spreizarme auf einer konischen Außenfläche des Konuselements entlanggleiten und nach radial außen gedrückt werden. Die Spreizarme werden radial-elastisch aufgeweitet und legen sich an die Innenwandung des rohrförmigen Endabschnitts an, so dass eine radiale und axiale Verspannung eintritt. Dabei ist die Verbindung in verspanntem Zustand so, dass diese Zugkräften von vorzugsweise mehr als 6 kN, insbesondere mehr als 10 kN standhalten kann. Durch erneutes Lösen des Anbindungselements wird das Konuselement relativ zu den Spreizarme wieder in Bereiche mit kleinerem Konusdurchmesser bewegt, so dass die Spreizarme wieder radial nach innen federn und die Verbindungseinheit wieder aus dem Rohrende herausgezogen werden kann.
Nach einer Ausführungsform kann das Konuselement einen Konuswinkel von 5 Grad bis 25 Grad aufweisen. Durch die entsprechende Wahl des Konuswinkels kann insbesondere realisiert werden, dass das Konuselement in axialer Richtung selbsthemmend in dem Spreizabschnitt des Spreizelementes verspannt ist.
Die axiale Verspannung zwischen dem Anbindungselement und dem hiermit zusammenwirkenden Gegenelement wird vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung realisiert. Hierfür weist das Anbindungselement ein Gewinde auf, über das die axiale Verspannung des Anbindungselements mit dem Gegenelement, das heißt, dem Spreizelement oder dem Konuselement einstellbar ist. Es ist somit möglich die axiale Verspannung des Anbindungselements und die dazu proportional radiale Beaufschlagung der Spannarme an unterschiedliche Lastbedingungen auf das Anbindungselement einzustellen.
Nach einer ersten Ausführungsform wird das Anbindungselement mit dem Spreizelement verschraubt, wobei mit zunehmender Einschraubtiefe des Anbindungselements in das Spreizelement der Konus axial in Richtung der Spreizarme verschoben wird und diese nach radial außen beaufschlagt. Das Anbindungselement weist einen Gewindeabschnitt auf, das mit einem Gegengewinde des Spreizelements zusammenwirkt beziehungsweise in dieses eingreift. Das Gegengewinde des Spreizelements ist in einem hülsenförmigen Schraubabschnitt gebildet, der vorzugsweise axial versetzt zu dem Spreizabschnitt des Spreizelements angeordnet ist. Durch den axialen Versatz zwischen Schraubabschnitt einerseits und Spreizabschnitt andererseits findet eine funktionale Trennung zwischen der axialen Verspannung und der radialen Spreizung statt. Dies ermöglicht es, eine Verbindungseinheit für unterschiedliche Torsionsfedern zu verwenden, das heißt Torsionsfedern, deren Innendurchmesser und/oder Wandstärke sich voneinander unterscheiden.
Bei dieser Ausführungsform kann das Konuselement von dem Anbindungselement axial in Richtung des Rohrinneren beaufschlagt werden, sodass das Konuselement gegen die Spreizarme des Spreizelementes axial verspannt wird. Die Au ßenfläche des Konuselements verjüngt sich vorzugsweise in Richtung des Rohrinneren der Torsionsfeder, das heißt vom Endabschnitt weg. Das Konuselement kann mit dem Anbindungselement axial fest verbunden sein, insbesondere einteilig mit diesem ausgeführt sein. Hierdurch wird die Anzahl der Bauteile reduziert, was wiederum die Prozesssicherheit während der Montage erhöht und Prozesszeiten verringert. Es versteht sich, dass auch eine mehrteilige Ausführung möglich ist.
Eine Außenkontur des Schraubabschnitts des Spreizelements kann in einer Ausgestaltung komplementär zu einer Innenkontur des Endabschnitts der Torsionsfeder ausgestaltet sein. Das Spreizelement kann somit über einen Formschluss verdrehsicher in den Endabschnitten der Torsionsfeder eingesetzt werden, was zu einer erleichterten Montage während des Verschraubens des Anbindungselements mit dem Spreizelement führt.
Das Spreizelement kann mit Federvorspannung der Spreizarme in dem rohrförmigen Endabschnitt eingesetzt sein. Durch die Federvorspannung werden die Spreizarme somit schon vor dem Einschrauben des Anbindungselements initial gegenüber dem rohrförmigen Endabschnitt verspannt. Durch diese Verspannung kann ein Reibmoment auf das Spreizelement einwirken, sodass dieses beim Einschrauben des Anbindungselements als Widerlager für das Einschraubdrehmoment dient und ein durchrutschen des Spreizelementes verhindert wird.
Das Spreizelement kann einen gegenüber den Spreizarmen verjüngten Einführabschnitt aufweisen. Der Einführabschnitt kann zu Beginn des Einführens des Spreizelementes somit vereinfacht in eine Öffnung der Endabschnitte eingesetzt werden, was die Prozesssicherheit während der Montage erhöht und Prozesszeiten verringert.
Nach einer zweiten Ausführungsform wird das Anbindungselement mit dem Konuselement verschraubt, wobei das Konuselement mit zunehmender Einschraubtiefe axial in Richtung der Öffnung des rohrförmigen Endabschnitts gezogen wird. Das Spreizelement ist vorzugsweise am Anbindungselement axial abgestützt, so dass eine Axialbewegung des Konuselements in Richtung Spreizelement bewirkt, dass die Spreizarme auf der Konusfläche abgleiten und nach radial außen beaufschlagt werden. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Konuselement ein Gegengewinde aufweist, das in das Gewinde des Anbindungselements eingreift. Die Außenfläche des Konuselements weitet sich bei dieser Ausführungsform vorzugsweise in Richtung des Rohrinneren der Torsionsfeder.
Nach einer möglichen Ausgestaltung, die für alle oben genannten Ausführungsformen gilt, kann zwischen dem Stützabschnitt des Anbindungselements und dem Endabschnitt der Torsionsfeder ein Dichtelement angeordnet sein. Durch das Dichtelement kann der Eintritt von Umwelteinflüssen in den Bereich der Endabschnitte der Torsionsfeder verhindert werden.
Das Dichtelement und das Spreizelement können in einer möglichen Ausführungsform einteilig ausgestaltet sein, wobei das Dichtelement insbesondere als axialer Anschlag des Spreizelementes ausgestaltet ist. Die einteilige Ausführung von Dichtelement und Spreizelement reduziert die Anzahl der Bauteile und den Montageaufwand. Durch die Ausgestaltung des Dichtelementes als axialer Anschlag des Spreizelementes kann zudem eine erhöhte Genauigkeit in der axialen Positionierung des Spreizelementes in den Endabschnitten der Torsionsfeder realisiert werden.
Besonders vorteilhaft wird beim Verbinden des Anbindungselements mit dem Stabilisator eine Dichtheit der Verbindung zwischen den genannten Elementen erreicht, welche 2 bar Innendruck erreicht und nach 5 Minuten noch mindestens das 0,75-fache des maximal aufgebrachten Drucks beträgt. Dies kann beispielsweise durch Elastomerschichten, Dichtungen und/oder speziellen Beschichtungen am Anbindungselement, an den im Eingriff zum Stabilisator befindlichen Funktionsbereichen, erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann zwischen dem Konuselement und dem Endabschnitt der Torsionsfeder ein Dichtring angeordnet sein. Es kann somit realisiert werden, dass das Rohrinnere gegenüber den Endabschnitten der Torsionsfeder abgedichtet wird. Hierdurch kann ein Eindringen von Umwelteinflüssen über die Spannanordnung hinweg in das Rohrinnere vermieden werden.
Bevorzugte Ausführungsförderung werden nachfolgend anhand der Figurenzeichnung erläutert. Hierin zeigt

1A eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs in einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht, mit montierter Koppelstange,
1B einen Teil der Stabilisatoranordnung aus 1A in perspektivischer Explosionsdarstellung,
1C die Stabilisatoranordnung gemäß 1A beziehungsweise 1B im Längsschnitt,
2A eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in einer abgewandelten Ausführungsform in leicht perspektivischer Explosionsdarstellung,
2B die Stabilisatoranordnung aus 2A im Längsschnitt,
3A eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in einer weiteren Ausführungsform in leicht perspektivischer Explosionsdarstellung,
3B die Stabilisatoranordnung aus 3A im Längsschnitt,
4A eine erfindungsgemäße Stabilisatoranordnung in einer weiteren Ausführungsform in leicht perspektivischer Explosionsdarstellung, und
4B die Stabilisatoranordnung aus 4A im Längsschnitt.

Die 1A bis 1C, die im Folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stabilisatoranordnung 1 für ein Kraftfahrzeug. Der Stabilisatoranordnung 1 umfasst eine Stabilisatorfeder 3, die über Lagerelemente 4a, 4' an einer nicht dargestellten Karosserie des Fahrzeuges gelagert werden kann. Die Stabilisatorfeder 3 ist an ihren Endabschnitten 5a, 5b über eine Verbindungseinheit 2 mit einer Koppelstange 8 verbunden, wobei in 1A zur Vereinfachung nur die Anbindung der Koppelstange 8 an den Endabschnitt 5a dargestellt ist. Im Folgenden wird daher die Beschreibung auf die Seite der Stabilisatorfeder 3 beschränkt, die den Endabschnitt 5a aufweist. Die Ausführungen können für den gegenüberliegenden Endabschnitt 5b analog gelten.
Die Stabilisatorfeder 3 ist im vorliegenden Fall durchgehend rohrförmig ausgestaltet, sodass diese an dem Endabschnitt 5a eine Öffnung 6 aufweist, die eine Längsachse L1 definiert. Als Endabschnitt 5a soll insbesondere der Bereich der Stabilisatorfeder 3 verstanden werden, der im montierten Zustand mit der Verbindungseinheit 2 in radialer Überdeckung angeordnet ist. Es versteht sich, dass die Stabilisatorfeder nur beispielhaft ist und auch beliebige andere Formen und Querschnitte haben kann, beispielsweise runde, ovale, eckige Außen- und/oder Innenkontoren.
Der Querschnitt der Stabilisatorfeder 3 ist im Bereich des Endabschnitts 5a konstant ausgestaltet. Eine aufwändige Bearbeitung der Endabschnitte ist somit nicht notwendig. Es ist darüber hinaus auch denkbar, dass die Stabilisatorfeder 3 nur abschnittsweise rohrförmig ausgestaltet ist, wobei zumindest der Endabschnitt 5a rohrförmig und insbesondere mit konstantem Querschnitt ausgestaltet ist. Die äußere Kontur der Stabilisatorfeder 3 und die Innenkontur der Öffnung 6 sind im Bereich des Endabschnitts 5a kreisförmig ausgestaltet. Des Weiteren ist denkbar, dass die Öffnung 6 des Endabschnittes 5a eine von rund abweichende Innenkontur aufweist. Die Verbindungseinheit 2 ist in den Endabschnitt 5a eingesetzt und umfasst dabei ein Spreizelement 10, ein Anbindungselement 17 und ein Konuselement 21.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Anbindungselement 17 mit dem Spreizelement 10 verschraubt und beaufschlagt das Konuselement 21, das dementsprechend mit zunehmender Einschraubtiefe des Anbindungselements in das Spreizelement axial in Richtung Rohrinnerem verschoben wird. Das Spreizelement 10 ist unmittelbar in die Öffnung 6 des Endabschnittes 5a eingesetzt, sodass die Außenfläche des Spreizelementes 10 in Anlage mit der inneren Rohrwand des Endabschnittes 5a ist. Das Spreizelement 10 weist eine durchgehende Öffnung 16 auf. Das Spreizelement 10 umfasst einen Schraubabschnitt 14, dessen Außenkontur komplementär zu der Innenkontur der Öffnung 6 des Endabschnittes 5a ausgestaltet sein kann, sodass das Spreizelement 10 formschlüssig in der Öffnung 6 des Endabschnittes 5a sitzt. Das Spreizelement 10 weist im Bereich des Schraubabschnitts 14 ein Innengewinde 30 auf.
Das Spreizelement 10 weist einen Spreizabschnitt 11 auf, der sich von dem Schraubabschnitt 14 in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse L1 erstreckt. Der Spreizabschnitt 11 umfasst zwei Spreizarme 12, die durch gegenüberliegende Schlitze in Richtung der Längsachse L1 voneinander getrennt sind. Darüber hinaus ist auch denkbar, dass der Spreizabschnitt 11 mehr als zwei Spreizarme, beispielsweise 3 oder 4 Spreizarme, aufweist.
In einem nicht montierten Zustand weist der Spreizabschnitt 11 einen größeren maximalen Außendurchmesser auf als der Innendurchmesser der Öffnung 6 des Endabschnittes 5a. Beim Einschieben des Spreizelementes 10 in die Öffnung 6 des Endabschnittes 5a werden die Spreizarme 12 somit aufeinander zu bewegt. Durch das Einfedern der Spreizarme 12 sind diese somit schon nach dem Einschieben initial gegen die innere Rohrwand des Endabschnittes 5a geklemmt.
Zur Vereinfachung des Einschieben des Spreizelementes 10 in die Öffnung 6 des Endabschnittes 5a weist das Spreizelement 10 an dem Ende der Spreizarme 12 einen Einführabschnitt 31 auf, dessen maximaler Außendurchmesser kleiner ist als der maximale Außendurchmesser des Spreizabschnitts 11. Der maximale Außendurchmesser des Einführabschnitt 31 kann insbesondere kleiner sein als der Innendurchmesser der Öffnung 6 des Endabschnitts 5a. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Spreizelement 10 vereinfacht in der Öffnung 6 des Endabschnitts 5a angesetzt werden kann und nachfolgend in den Endabschnitt 5a der Torsionsfeder 3 eingeschoben werden kann.
Im montierten beziehungsweise eingeschobenen Zustand weist die durchgehende Öffnung 16 des Spreizelementes 10 in dem Bereich des Spreizabschnittes 11 einen kleineren Innendurchmesser auf als in dem Bereich des Schraubabschnittes 14. Dabei sind die Spreizarme 12 über einen innenkonischen Kegelabschnitt 13 mit dem Schraubabschnitt 14 verbunden.
An dem dem Spreizabschnitt 11 entgegengesetzten Ende weist das Spreizelement 10 ein Dichtelement 15 auf, das integral mit dem Spreizelement 10 ausgeführt ist. Das Dichtelement 15 ist im montierten Zustand zwischen dem Stützabsatz 22 des Anbindungselements 17 und einer Stützfläche 7 des Endabschnittes 5a der Torsionsfeder 3 axial verspannt angeordnet. Das Spreizelement 10 liegt dabei mit einer Stützfläche 33 an dem Stützabsatz 22 des Anbindungselementes 17 an. Das Dichtelement 15 dichtet den Raum des Endabschnitts 5a der Torsionsfeder 3 gegenüber Umwelteinflüssen ab. Das Dichtelement 15 dient gleichzeitig als Positionierungselement, sodass der Einschubweg des Spreizelementes 10 begrenzt wird und eine genaue axiale Positionierung der Spreizelementes 10 realisiert werden kann.
Es ist vorgesehen, dass das Spreizelement 10 mit Federvorspannung der Spreizarme 12 in dem rohrförmigen Endabschnitt 5a eingesetzt ist. Hierdurch sind die Spreizarme 12 bereits vor dem Einschrauben des Anbindungselements 17 mit dem rohrförmigen Endabschnitt 5a kraftschlüssig verbunden, so dass beim Einschrauben des Anbindungselements 17 ein Mitdrehen des Spreizelementes verhindert wird. Zur Erzeugung der Federvorspannung ist in unmontiertem Zustand ein größter Außendurchmesser des Spreizabschnittes 11 größer als ein größter Außendurchmesser des Schraubabschnittes 14. Dadurch, dass die Spreizarme 12 gegenüber einer Einhüllenden des Schraubabschnitts 14 radial elastisch vorstehen, kann das Spreizelement 10 für verschiedene Stabilisatoren eingesetzt werden, das heißt für Stabilisatoren mit unterschiedlichen Innendurchmessern beziehungsweise Wandstärken.
In das eingeschobene und positionierte Spreizelement 10 wird nachfolgend das Konuselement 21 eingesetzt. Das Konuselement 21 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und weist einen kleineren maximalen Außendurchmesser als die Öffnung 16 im Bereich des Schraubabschnittes 14 des Spreizelementes 10 auf. Die Steigung des Kegelstumpfes kann dabei der Steigung des innenkonischen Kegelabschnittes 13 im eingeschobenen Zustand des Spreizelementes 10 entsprechen, sodass das Konuselement 21 mit der innenkonischen Fläche des Kegelabschnitts 13 ohne signifikante Krafteinwirkung vollständig in Anlage kommt.
Nachfolgend kann das Anbindungselement 17 mittels eines Werkzeugs, das an einem Drehmomenteinleitungsabsatz 19 des Anbindungselements 17 angesetzt werden kann, in das Spreizelement 10 eingeschraubt werden. Der Drehmomenteinleitungsabsatz 19 kann beispielsweise in Form eines Außensechskants gestaltet sein. Für die Schraubverbindung weist das Anbindungselement 17 einen Bolzenabschnitt mit einem Außengewinde 20 auf, das komplementär zu dem Innengewinde 30 des Schraubabschnittes 14 des Spreizelementes 10 ausgeführt ist. Das Anbindungselement 17 kommt mit fortschreitendem Einschrauben mit dem Konuselement 21 in Anlage und presst das Konuselement 21 axial in Richtung des Spreizabschnittes 11, sodass das Anbindungselement 17 ist über das Konuselement 21 axial gegenüber dem Spreizelement 10 verspannt ist.
Aufgrund der Kegelstumpfform des Konuselements 21 und dem innenkonischen Verlauf des Kegelabschnitts 13 des Spreizelementes 10 beaufschlagt das Konuselement 21 die Spreizarme 12 radial in Richtung der inneren Rohrwand des Endabschnittes 5a der Stabilisatorfeder 3, sodass die durch den Reibschluss zwischen dem Spreizelement 10 und dem Endabschnitt 5a der Stabilisatorfeder 3 tragbare Kraft weiter erhöht wird.
Die durch den Reibschluss maximal übertragbaren Kräfte steigen mit zunehmender axialer Vorspannung an. Die axiale Vorspannung kann beispielsweise über die Einschraubtiefe des Anbindungselementes 17 in das Spreizelement 10 oder über die Länge der Konuselements 21 eingestellt werden.
Die Steigung des Gewindes 20, 30 zwischen dem Schraubabschnitt 14 des Spreizelementes 10 und dem Bolzenabschnitt des Anbindungselementes 17 kann so gewählt sein, dass bei der vorliegen axialen Verspannung Selbsthemmung eintritt und das Anbindungselement 17 fest in dem Endabschnitt 5a der Stabilisatorfeder 3 aufgenommen ist.
Die Koppelstange 8 ist an ihrem der Stabilisatorfeder 3 gegenüberliegenden Ende mit einem nicht dargestellten Teil des Fahrwerks des Fahrzeuges verbunden, beispielsweise dem Querlenker. Die Koppelstange 8 weist an dem der Stabilisatorfeder 3 zugewandten Ende ein erstes Lagerelement 9 und auf der dem Fahrwerk zugewandten Ende ein zweites Lagerelement auf, die weitgehend identisch ausgestaltet sind. Die Lagerelemente 9 umfassen jeweils eine Kugelkopfaufnahme 24 zur Anbindung der Koppelstange 8 an die Stabilisatorfeder 3 beziehungsweise an das Fahrwerk.
In den 2A und 2B, die nachfolgend gemeinsam beschrieben werden, ist eine erfindungsgemäßer Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Die Ausführungsform gemäß den 2A und 2B entspricht weitestgehend der Ausführungsform nach 1, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen beziehungsweise mit um eins gestrichenen Bezugszeichen versehen, wie in 1.
Die Verbindungseinheit 2' ist in den Endabschnitt 5a der Stabilisatorfeder 3 eingesetzt und umfasst ein Spreizelement 10, ein Anbindungselement 17' und ein Konuselement 21'. Die vorliegende Ausführungsform nach 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 1 nur dadurch, dass das Konuselement in das Anbindungselement integriert ist. Das Anbindungselement 17' der zweiten Ausführungsform weist somit einen Konusabschnitt 21' auf, der in axialer Richtung versetzt zu dem Bolzenabschnitt mit dem Gewinde 20 angeordnet ist. Durch die Integration des Konuselementes 21' in das Anbindungselement 17' kann die Anzahl der Bauteile und der Montageaufwand reduziert werden. Für die Gemeinsamkeiten der zweiten Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform wird auf die voranstehenden Ausführungen zu der ersten Ausführungsform verwiesen.
In den 3A und 3B, die nachfolgend gemeinsam beschrieben werden, ist eine weitere Ausführungsform einer Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Ausführungsform gemäß den 3A und 3B entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise in weiten Teilen der Ausführungsform nach 1, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen beziehungsweise mit um zwei gestrichenen Bezugszeichen versehen, wie in 1.
Bei der vorliegenden Ausführungsform nach 3 ist die Verbindungseinheit 2" in den Endabschnitt 5a der Stabilisatorfeder 3 eingesetzt und umfasst ein Spreizelement 10", ein Anbindungselement 17" und ein Konuselement 21". Eine Besonderheit dieser Ausführungsform ist, dass das Anbindungselement 17" mit dem Konuselement 21" verschraubt wird, wobei das Konuselement mit zunehmender Einschraubtiefe axial in Richtung der Öffnung des rohrförmigen Endabschnitts 5a gezogen wird. Eine weitere Besonderheit ist, dass die genannte Verbindungseinheit 2" als Baueinheit vormontierbar ist.
Das Anbindungselement 17" weist gegenüber dem Anbindungselement 17 der ersten Ausführungsform der Stabilisatoranordnung einen zusätzlichen Absatz auf, der einem Dichtelement 15' als Aufnahme dient. Das Dichtelement 15' ist im montierten Zustand zwischen der Anlagefläche 7 des Endabschnitts 5a der Torsionsfeder 3 und dem Stützabschnitt 22 des Anbindungselements 17" verspannt angeordnet und dichtet den Raum des Endabschnitts 5a gegenüber Umwelteinflüssen ab. Im vorliegenden Fall ist das Dichtelement 15' konisch ausgeführt. Es ist allerdings auch denkbar, dass das Dichtelement 15' in einer anderen Form, beispielsweise als Scheibe, ausgestaltet ist.
Das Spreizelement 10" ist hülsenförmig ausgestaltet und weist ein Spreizabschnitt 11" mit mehreren Spreizarmen 12" auf, die auch als Klemmarme bezeichnet werden können. Die Spreizarme 12" sind jeweils durch Schlitze in Richtung der Längsachse L1 voneinander getrennt. Der Innendurchmesser des Spreizelementes 10" ist so gewählt, dass das Spreizelement 10" mit Radialspiel auf das Anbindungselement 17" aufgeschoben werden kann, bis es mit einer Stützfläche 33" mit dem Absatz des Anbindungselements 17" kommt, der das Dichtelement 15" aufnimmt. In vormontiertem Zustand sitzt das hülsenförmige Spreizelement 10" auf dem Bolzenabschnitt des Anbindungselements 17" axial zwischen dem Konusende und einer Schulter des Anbindungselements 17" ein.
Das Konuselement 21" weist eine zentrale Bohrung mit einem Innengewinde 32 auf. Das Innengewinde 32 ist komplementär zu dem Gewinde 20 des Anbindungselements 17" ausgebildet. Das Konuselement 21" ist in dem Endabschnitt 5a der Torsionsfeder 3 derart angeordnet, dass der Kegelabschnitt 27 sich zu einem Rohrinneren der Torsionsfeder 3 weitet. Das Konuselement 21" weist eine umlaufende Nut auf in der ein Dichtring 25 aufgenommen werden kann. Im montierten Zustand ist der Dichtring 25 zwischen dem Konuselement 21" und der Rohrwand des Endabschnittes 5a der Torsionsfeder 3 angeordnet und dichtet das Rohrinnere der Torsionsfeder 3 gegenüber Umwelteinflüssen, die über die Verbindungseinheit 2" eintreten können, ab.
Mit fortschreitendem Einschrauben des Anbindungselements 17" in das Konuselement 21" wird das Konuselement 21"axial in Richtung des Spreizelementes 10" verschoben. Die Spreizarme 12" des Spreizelementes 10" werden somit durch die Kegelkontur des Kegelabschnitts 27' radial beaufschlagt und federn nach radial außen bis diese zur Anlage mit der inneren Rohrwand des Endabschnittes 5a der Stabilisatorfeder 3 kommen. Der Spreizabschnitt 11" des Spreizelements 10" wird somit radial gegenüber dem Endabschnitt 5a der Stabilisatorfeder 3 verspannt. Aufgrund der durch die Verspannung resultierenden Reibkraft können Axialkräfte und Drehmomente, die auf das Anbindungselement 17" einwirken, übertragen werden.
In den 4A und 4B, die nachfolgend gemeinsam beschrieben werden, ist eine vierte Ausführungsform einer Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Verbindungseinheit 2'" ist in den Endabschnitt 5a der Stabilisatorfeder 3 eingesetzt und umfasst Spreizelement 10"', ein Anbindungselement 17'" und ein Konuselement 21'".
Das Konuselement 21'" umfasst einen Bolzenabschnitt 26 mit einem Gewinde 32'" und einen Kegelabschnitt 27'". Der Kegelabschnitt 27'" weist an seinem größten Querschnitt einen Querschnitt auf, der zu der Innenkontur der Öffnung 6 komplementär ausgestaltet sein kann. Der Querschnitt des Bolzenabschnitts 26 ist derart gewählt, dass das hülsenförmige Spreizelement 10'" auf den Bolzenabschnitt 26 aufgeschoben werden kann.
Auf den Bolzenabschnitt 26 des Konuselementes 21'" wird das Anbindungselement 17'" aufgeschraubt. Hierzu ist das Anbindungselement 17'" hülsenförmig gestaltet und weist eine Öffnung 28 auf, in die ein zu dem Gewinde 32'" des Konuselements 21'" komplementäres Innengewinde 20'" eingebracht ist.
Beim Verspannen des Anbindungselements 17'" legt sich das Spreizelement 10'" mit seiner Stützfläche 33' axial an das Anbindungselement 17'" an und stützt sich daran ab. Mit voranschreiten Aufschrauben des Anbindungselements 17"' wird das Konuselement 21'"axial in Richtung des Spreizelementes 10'" verschoben. Die Spreizarme 12'" des Spreizelementes 10' werden somit durch die Kegelkontur des Kegelabschnitts 27'" radial beaufschlagt und federn nach radial außen bis diese zur Anlage mit der inneren Rohrwand des Endabschnittes 5a der Stabilisatorfeder 3 kommen. Der Spreizabschnitt 11'" des Spreizelements 10'" wird somit radial gegenüber dem Endabschnitt 5a der Stabilisatorfeder 3 verspannt. Aufgrund der durch die Verspannung resultierenden Reibkraft können Axialkräfte und Drehmomente, die auf das Anbindungselement 17'" einwirken, übertragen werden.
Bezugszeichenliste

1: Stabilisatoranordnung
2, 2', 2", 2'": Verbindungseinheit
3: Stabilisatorfeder /Torsionsfeder
4a, 4b: Lagerelement
5a, 5b: Endabschnitt
6: Öffnung
7: Anlagefläche
8: Koppelstange
9: Lagerelement
10, 10', 10", 10"': Spreizelement
11, 11', 11", 11'": Spreizabschnitt
12: Spreizarm
13: Kegelabschnitt
14: Spannabschnitt
15, 15'": Dichtelement
16: Öffnung
17, 17', 17", 17'": Anbindungselement
18: Kugelkopf
19: Drehmomenteinleitungsabschnitt
20, 20': Gewinde
21, 21', 21", 21'": Spreizelement
22: Stützabsatz
24: Kugelkopfaufnahme
25: Dichtring
26: Bolzenabschnitt
27, 27"`: Kegelabschnitt
28: Öffnung
30: Gewinde
31: Einführabschnitt
32, 32", 32'": Gewinde
33, 33", 32'": Stützfläche
L: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6076840 A [0003]
EP 1170158 A1 [0004]
US 2013/0156498 A1 [0005]

Claims

Stabilisatoranordnung für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine Torsionsfeder (3) mit zumindest einem rohrförmigen Endabschnitt (5a, 5b), ein Anbindungselement (17, 17', 17", 17"'), das mittels einer in dem rohrförmigen Endabschnitt (5, 5b) angeordneten Spannanordnung mit der Torsionsfeder (3) lösbar verbunden ist, wobei die Spannanordnung ein Konuselement (21, 21', 21", 21''') und ein Spreizelement (10, 10') zumindest zwei Spreizarme (12, 12'), die von dem Konuselement (21, 21', 21", 21"`) radial aufweitbar sind, und das Anbindungselement (17, 17', 17", 17'") mit einem von dem Spreizelement (10, 10') und dem Konuselement (21, 21', 21", 21''') axial verspannt ist und einen Stützabschnitt (22) aufweist, der am rohrförmigen Endabschnitt (5, 5b) axial abgestützt ist, und die Spreizarme (12, 12') des Spreizelementes (10, 10') durch das Konuselement (21, 21', 21", 21''') nach radial außen beaufschlagt und mit einer Innenfläche (6) des rohrförmigen Endabschnitts (5, 5b) verspannt sind.
Stabilisatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (10, 10') in einer ersten axialen Richtung mit den Spreizarmen (12, 12') gegen das Konuselement (21, 21' , 21", 21'") und in einer der ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung mit einer Stützfläche (33, 33") gegen das Anbindungselement (17, 17', 17", 17"') abgestützt ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbindungselement (17, 17', 17", 17''') ein Gewinde (20, 20') aufweist, über das die axiale Verspannung des Anbindungselements (17, 17', 17", 17''') mit dem einen von dem Spreizelement (10, 10') und dem Konuselement (21, 21', 21", 21'") einstellbar ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Konuselement (21, 21', 21", 21"`) einen Konuswinkel von 5 Grad bis 25 Grad aufweist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stützabschnitt (22) des Anbindungselements (17, 17', 17", 17''') und dem Endabschnitt (5, 5b) der Torsionsfeder (3) ein Dichtelement (15, 15') angeordnet ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (10) einen Schraubabschnitt (14) mit einem Gegengewinde (30) aufweist, das in das Gewinde (20) des Anbindungselements (17, 17') eingreift. (1 und 2)
Stabilisatoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubabschnitt (14) axial versetzt zu einem Spreizabschnitt (11) angeordnet ist, der die Spreizarme (12, 12') umfasst.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenkontur des Schraubabschnitts (14) des Spreizelements (10) komplementär zu einer Innenkontur des Endabschnitts (5a, 5b) der Torsionsfeder (3) ausgestaltet ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (10) einen gegenüber den Spreizarmen (12) verjüngten Einführabschnitt (31) aufweist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (10) mit Federvorspannung der Spreizarme (12) in dem rohrförmigen Endabschnitt (5a, 5b) eingesetzt ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (15) und das Spreizelement (10) einteilig ausgeführt sind, wobei das Dichtelement (15) insbesondere als axialer Anschlag des Spreizelementes (10) ausgestaltet ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Außenfläche des Konuselements (21, 21') in Richtung eines Rohrinneren der Torsionsfeder (3) verjüngt.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Konuselement (21') mit dem Anbindungselement (17') einteilig ausgeführt ist.
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Konuselement (21"; 21''') ein Gegengewinde (32, 32') aufweist, in welches das Gewinde (20, 20') des Anbindungselements (17", 17''') eingreift, wobei sich eine Außenfläche des Konuselements (21"; 21''') in Richtung eines Rohrinneren der Torsionsfeder (3) weitet. (3 und 4)
Stabilisatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Konuselement (21", 21") und dem Endabschnitt (5a, 5b) der Torsionsfeder (3) ein Dichtring (25) angeordnet ist.