DE10212873C5

DE10212873C5 - Schwenklager

Info

Publication number: DE10212873C5
Application number: DE10212873.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Niedick Ingo; Oliver Müller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2022-03-23
Also published as: DE10212873B4; DE10212873A1

Abstract

Schwenklager für eine Radaufhängung, umfassendeinen Basiskörper,eine an dem Basiskörper ausgebildeten Radlageranbindung (1) zur Anbindung einer Radlagerung, wobei die Radlageranbindung (1) eine Durchgangsöffnung (5) mit einer Mittelachse aufweist,eine Federbeinanbindung (2) zur Anbindung eines Federbeinabschnittes, die einen Federbeinaufnahmeabschnitt aufweist,einen Lenkerarm (3), der integral mit dem Basiskörper ausgebildet ist,eine Führungsgelenkanbindung (23) zur schwenkbewegbaren Anbindung des Basiskörpers an einen Lenker,einen ersten Rippenbogen (12), der sich auf der Seite des Lenkerarms (3) aus dem Bereich der Federbeinanbindung (2) in den Bereich der Radlageranbindung (1) hinein erstreckt,einen zweiten Rippenbogen (13), der sich auf einer der Federbeinanbindung (8) abgewandten Seite des ersten Rippenbogens (12) in den Bereich der Radlageranbindung (1) hinein erstreckt, undeine Querwand (11), die sich zwischen den beiden Rippenbogen (12, 13) erstreckt und einen in Einbauposition unteren Bereich des Federbeinaufnahmeabschnitts (10) mit einem in Einbauposition oberen Bereich der Radlageranbindung (1) verbindet,die Querwand (11) und die beiden Rippenbögen (12, 13) zusammen mit einem Außenflächenabschnitt des Federbeinaufnahmeabschnitts eine zu einer Bremsfläche hin offene Außenwanne bilden und die Querwand (11) und die beiden Rippenbogen (12, 13) zusammen mit einer Innenfläche der Radlageranbindung eine zu einem Antriebswellenbereich hin nach unten offene Innenwanne bilden, wobei der erste Rippenbogen (12) auf Höhe einer Mittelachse der Durchgangsöffnung (5) von der Innenfläche der Radlageranbindung (1) nach innen hervorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die in Einbauposition unteren Rippenkanten der Rippenbögen (12, 13) in einemauf Radachsenhohe liegenden Bereich der Radlageranbindung (1) enden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schwenklager für eine Radaufhängung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Derartige Schwenklager koppeln einen unteren Abschnitt eines Federbeins mit einer Radlagerung.
Aus der EP 10 55 584 A2 ist ein Schwenklager für eine Vorderradaufhängung bekannt. Dieses Schwenklager ist aus einem Leichtmetallwerkstoff gefertigt und umfaßt neben einem Radlageranbindungsabschnitt und einem Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Federbeinendabschnitts auch einen integral mit dem Radlageranbindungsabschnitt ausgebildeten Lenkschenkel. Durch die Verwendung von Leichtmetall zur Ausbildung des Schwenklagers wird der Anteil der ungefederten Massen in einer Radaufhängungsanordnung reduziert. Aus Leichtmetall gefertigte Schwenklager erweisen sich jedoch gegenüber herkömmlichen, aus einem hochfesten Stahlwerkstoff gefertigten Schwenklagern als vergleichsweise raumfordernd und führen insoweit zu konstruktiven Einschränkungen.
Ein Schwenklager der eingangs genannten Art ist ferner,aus der DE 26 24 704 B1 bekannt. Das Schwenklager ist dabei derart ausgebildet, dass man überall von einer Wand sprechen kann, die nur entsprechend gewölbt ist, beispielsweise so, dass sich V-förmige Querschnittsprofile ergeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochbelastbares Schwenklager zu schaffen das sich bei hoher Strukturfestigkeit durch ein geringes Eigengewicht auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schwenklager mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelost.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein für die Verbindung des Federbeinaufnahmeabschnittes mit der Radlageranbindung hochfestes Schwenklager zu schaffen, das sich durch eine günstige Werkstoffbelastung und einen geringen Bauraumbedarf auszeichnet.
Der Verlauf der Querwand ist derart abgestimmt, daß die Querwand zwischen den beiden Rippenbögen im Zusammenspiel mit einem Außenflächenabschnitt des Federbeinaufnahmeabschnitts eine zu einem Radfelgenbereich hin offene Außenwanne begrenzt. Auf einer der Außenwanne abgewandten Rückseite des Schwenklagers begrenzt die Querwand im Zusammenspiel mit den beiden Rippenbögen und der Radlageranbindung eine zu einem Antriebswellenbereich nach unten offene Innenwanne.
Gemäß einer, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchsetzt die Querwand den zwischen den beiden Rippenbögen begrenzten Zwischenraum im wesentlichen diagonal.Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Struktursteifigkeit.
Das Schwenklager weist im Bereich der Radlageranbindung eine zentrale Durchgangsöffnung sowie eine diese umsäumende Flanschfläche auf. Die, Flanschfläche ist von mehreren Schraubendurchgangsöffnungen durchsetzt. Wenigstens zwei der Schraubendurchgangsöffnungen befinden sich in Einbauposition oberhalb der Durchgangsöffnung in Nachbarschaft zu der. Querwand im Bereich der Innenwanne. Durch diese Anordnung werden neben einer günstigen Übertragung der im Bereich der oberen Schraubendurchgangsöffnungen eingeleiteten Kräfte in das Schwenklager-auch eine Aussteifung des Schwenklagers durch eine an die Radlageranbindung angeschraubte Nabenträgeranordnung erreicht.
Das erfindungsgemäße Schwenklager bildet in vorteilhafter Weise Teil einer Vorderradaufhängung eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb. Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist das Schwenklager aus einem Leichtmetallwerkstoff, insbesondere einer Aluminiumlegierung gefertigt.
In vorteilhafter Weise zweigt von dem ersten Rippenbogen im Bereich der Radlageranbindung eine Lenkerarmrippe ab. Im Bereich dieser Verzweigungsstelle beträgt die Höhe der Bogeririppe vorzugsweise wenigstens 12 mm.
Der Lenkerarm is in seinem der Radlageranbindung abgewandten Endbereich mit einer Spürstangenanbindung versehen. Vorzugsweise ist an dem Lenkerarm auch eine Bodenrippe ausgebildet, die sich von der Spurstangenanbindung ausgehend in den unteren Bereich der Radiageränbindung hinein erstreckt.
Das Schwenklager ist vorzugsweise durch ein Gieß- oder Gesenkschmiedeverfahren aus einem Leichtmetallwerkstoff gefertigt. Im Bereich der Radlageranbindung, des Federbein-Aufnahmebereiches und insbesondere im Bereich der Spurstangenanbindung ist das erfindungsgemäße Schwenklager vorzugsweise spanabhebend überarbeitet. Eine besonders hohe Festigkeit des Schwenklagers insbesondere im Bereich der Radlageranbindung kann durch lokale Wärmebehandlung, insbesondere durch lokales Abschrecken erreicht werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Schwenklagers von außen;
2 eine perspektivische Ansicht des Schwenklagers nach 1 von innen;
3 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schwenklagers; und
4 eine weitere perspektivische Ansicht des Schwenklagers nach 3.

Das in 1 dargestellte Schwenklager ist aus einem Leichtmetallwerkstoff gefertigt und umfaßt eine Radlageranbindung 1, eine Federbeinanbindung 2, einen Lenkerarm 3 und eine Bremszangenanbindung 4. Im Bereich der genannten Anbindungen ist das Schwenklager spanabhebend überarbeitet und durch Wärmebehandlung gefügeverfestigt.
Im Bereich der Radlageranbindung 1 ist eine zentrale Durchgangsöffnung 5 zur Durchführung des Antriebswellenzapfens einer Gelenk-Antriebswelle ausgebildet. Im Bereich der Durchgangsöffnung 5 ist eine Ringschulter 6 ausgebildet, die eine Schutzwand für ein ABS-Sensororgan bildet. Die Ringschulter 6 ist in ihrem in Einbauposition unteren Bereich mit einer Ablauföffnung 7 zur Ableitung von Schmutz-oder Kondenswasser versehen. Im Bereich der Radlageranbindung 1 ist eine spanabhebend überarbeitete Aufspannfläche 8 zum Aufspannen einer Radlagerung ausgebildet. Die Ringschulter 6 bildet bei der Montage einer Antriebswelle einen zuverlässigen Schutz des ABS-Sensors. Im Bereich der Aufspannfläche 8 sind mehrere Schraubendurchgangsöffnungen 9 zur Durchführung von Schraubenbolzen ausgebildet.
Die Federbeinanbindung 2 umfaßt einen Federbeinaufnahmeabschnitt 10, der hier als kreiszylindrische Bohrung ausgebildet ist. Die Federbeinanbindung 2 ist durch einen buchsenartigen Abschnitt des Basiskörpers gebildet, dessen axiale Länge größer ist als der Innen-Durchmesser des Federbeinaufnahmeabschnitts 10.
Die Federbeinanbindung 2 ist mit der Radlageranbindung 1 durch eine untere Querwand 11 sowie durch einen ersten Rippenbogen 12 und einen zweiten Rippenbogen 13 verbunden. Die Querwand 11 erstreckt sich in Einbauposition im wesentlichen horizontal von einem unteren Endabschnitt der Federbeinanbindung 2 ausgehend zu einem oberen Bereich der Radlageranbindung 1. Die Querwand 11 durchquert dabei einen zwischen den beiden Rippenbögen 12, 13 begrenzten Bogenraum. Die Querwand 11 bildet im Zusammenspiel mit den beiden Rippenbögen 12, 13 sowie mit dem zwischen den beiden Rippenbögen verlaufenden Außenflächenabschnitt 14 der Federbeinanbindung 2 eine zu einer Bremsscheibenlauffläche hin offene Außenwanne.
Der sich von der Federbeinanbindung 2 zur Radlagerlageranbindung 1 hin erstreckende erste Rippenbogen 12 geht auf Höhe der Mittelachse der Durchgangsöffnung 5 in einen Lenkerarmrippenbogen 12a über, der sich bis zu einer Spurstangenanbindung 15 des Lenkerarmes 3 erstreckt.
An dem Lenkerarm 3 ist eine untere Bodenrippe 16 ausgebildet, die sich von der Spurstangenanbindung 15 zum unteren Bereich der Radlageranbindung 1 hin erstreckt. Die Bremszagenanbindung 4 grenzt an die Radlageranbindung 1 an und befindet sich auf einer dem Lenkerarm 3 abgewandten Seite des Schwenklagers. Die Bremszangenanbindung 4 umfaßt eine obere Aufnahmebohrung 17 und ein untere Aufnahmebohrung 18. Die beiden Aufnahmebohrungen 17, 18 sind in spanabhebend überarbeiteten Nasenabschnitten ausgebildet. Zwischen diesen beiden Nasenabschnitten erstreckt sich eine Versteifungsrippe 19, die die beiden Nasenabschnitte gegeneinander abstützt und zugleich die Radlageranbindung 1 in radialer Richtung aussteift.
In 2 ist insbesondere die Innenseite, d. h. die in Einbauposition der Radkasteninnenwand zugewandte Seite des erfindungsgemäßer Schwenklagers erkennbar. Der aus dem Bereich der Federbeinanbindung 2 in die Radlageranbindung 1 übergehende erste Rippenbogen 12 verzweigt sich auf Höhe der Mittelachse der Durchgangsöffnung 5 in den zur Spurstangenanbindung 15 hin ausfließenden Rippenbogenabschnitt 12a. Die untere Bodenrippe 16 des Lenkerarmes 3 geht im unteren Bereich der Radlageranbindung 1 in eine Vertlikalrippe 20 über, die die Radlageranbindung 1 ähnlich wie die Versteifungsrippe 19 in radialer Richtung aussteift und sich bis zu dem die untere Aufnahmebohrung 18 aufnehmenden Nasenabschnitt 21 der Bremszangenanbindung 4 erstreckt. Durch die die Radlageranbindung 1 umlaufenden Rippen ergibt sich unter Einschluß einer Führungsgelenkanbindung 23 eine hohe Strukturfestigkeit.
Auf der dem Lenkerarm 3 gegenüberliegenden Seite des Schwenklagers erstreckt sich der zweite Rippenbogen 13 aus dem Bereich der Federbeinanbindung 2 zur Radlageranbindung 1 hin. Die sich von der Unterkante des Federbeinaufnahmeabschnitts 10 zum oberen Bereich der Radlageranbindung 1 erstreckende Querwand 11 bildet im Zusammenspiel mit den hier erkennbaren Innenflächenabschnitten der Rippenbogen 12, 13 und der Innenfläche der Radlageranbindung 1 eine zu einem Antriebswellengelenk (hier nicht dargestellt) hin nach unten offene Innenwanne. Der Abstand zwischen den beiden Rippenbögen 12, 13 nimmt vom Bereich der Federbeinanbindung 2 ausgehend wenigstens bis auf Höhe der oberen Durchgangsbohrungen 9 zu. Das dargestellte Schwenklager kann in vorteilhafter Weise alternativ zu einem Thixogußverfahren als Kokillengußbauteil gefertigt werden. Es ist möglich, das Schwenklager aus einer kaltaushärtenden Legierung zu fertigen und durch lokale Abschreckung des Bauteils im Bereich der spanabhebend überarbeiteten Flächen eine erhöhte Gefügefestigkeit herbeizuführen.
Die zusätzliche Anbindung des Lenkerarms 3 an die Radlageranbindung 1 über die seitlich in den Randbereich der Radlageranbindung ausfließenden Rippen 12a, 16 führt zu einer hohen Strukturfestigkeit des Lenkerarms 3.
Durch die integral mit dem Schwenklager ausgebildete Ringschulter 6 wird ein besonders zuverlässiger Schutz der ABS-Sensororgane erreicht. Durch die Ablauföffnung 7 kann etwaigen Wasseransammlungen im Bereich des ABS-Sensors zuverlässig vorgebeugt werden. Der im Bereich der Federbeinanbindung 2 ausgebildete Federbeinaufnahmeabschnitt ist mit einer Klemmschraubenaufnahme 22 versehen. Die Geometrie des Federbeinaufnahmeabschnittes 10, des darin aufgenommenen Federbeinabschnitts sowie die Klemmschraubenaufnahme 22 sind derart abgestimmt, daß sich im Klemmzustand eine vorteilhafte, insbesondere spannungsoptimierte Spannungsverteilung im Bereich der Federbeinanbindung 2 ergibt.
Im unteren Bereich der Radlageranbindung 1 ist in der Rippe 20 eine Aufnahmebohrung 23 ausgebildet, um einen unteren Quer- oder Dreieck-Lenkers über ein Gelenkorgan, insbesondere einen Achsschenkelbolzen anzukoppeln.
Für das in den 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel gelten die vorausgegangen Ausführungen sinngemäß. Die Strukturbereiche des Schwenklagers nach den 3 und 4 sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie die hierzu korrespondierenden Strukturbereiche in dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel stehen diese Rippenbögen 12, 13 auf Höhe der Radlagerachse X in Richtung dieser Radlagerachse X noch weiter von der Innenwandung der Radlageranbindung 1 nach innen hervor. Zudem sind die Rippenbögen 12, 13 in ihrem oberen Bereich jeweils mit einem Randwulst 12b, 13b versehen.
Bezugszeichenliste

1: Radiageranbindung
2: Federbeinanbindung
3: Lenkerarm
4: Bremszangenanbindung
5: Durchgangsöffnung
6: Ringschulter
7: Ablauföffnung
8: Aufspannfläche
9: Durchgangsbohrungen
10: Federbeinaufnahmeabschnitt
11: Querwand
12: erster Rippenbogen
12a: Lenkerarmrippenbogen
12b: Randwulst
13: zweiter Rippenbogen
13b: Randwulst
14: Außenflanschabschnitt
15: Spurenstangenanbindung
16: Bogenrippe
17: obere Aufnahmebohrung
18: untere Aufnahmebohrung
19: Versteifungsrippe
20: Vertikalrippe
21: Nasenabschnitt
22: Klemmschraubenaufnahme
23: Führungsgelenkanbindung

Claims

Schwenklager für eine Radaufhängung, umfassend einen Basiskörper, eine an dem Basiskörper ausgebildeten Radlageranbindung (1) zur Anbindung einer Radlagerung, wobei die Radlageranbindung (1) eine Durchgangsöffnung (5) mit einer Mittelachse aufweist, eine Federbeinanbindung (2) zur Anbindung eines Federbeinabschnittes, die einen Federbeinaufnahmeabschnitt aufweist, einen Lenkerarm (3), der integral mit dem Basiskörper ausgebildet ist, eine Führungsgelenkanbindung (23) zur schwenkbewegbaren Anbindung des Basiskörpers an einen Lenker, einen ersten Rippenbogen (12), der sich auf der Seite des Lenkerarms (3) aus dem Bereich der Federbeinanbindung (2) in den Bereich der Radlageranbindung (1) hinein erstreckt, einen zweiten Rippenbogen (13), der sich auf einer der Federbeinanbindung (8) abgewandten Seite des ersten Rippenbogens (12) in den Bereich der Radlageranbindung (1) hinein erstreckt, und eine Querwand (11), die sich zwischen den beiden Rippenbogen (12, 13) erstreckt und einen in Einbauposition unteren Bereich des Federbeinaufnahmeabschnitts (10) mit einem in Einbauposition oberen Bereich der Radlageranbindung (1) verbindet, die Querwand (11) und die beiden Rippenbögen (12, 13) zusammen mit einem Außenflächenabschnitt des Federbeinaufnahmeabschnitts eine zu einer Bremsfläche hin offene Außenwanne bilden und die Querwand (11) und die beiden Rippenbogen (12, 13) zusammen mit einer Innenfläche der Radlageranbindung eine zu einem Antriebswellenbereich hin nach unten offene Innenwanne bilden, wobei der erste Rippenbogen (12) auf Höhe einer Mittelachse der Durchgangsöffnung (5) von der Innenfläche der Radlageranbindung (1) nach innen hervorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die in Einbauposition unteren Rippenkanten der Rippenbögen (12, 13) in einemauf Radachsenhohe liegenden Bereich der Radlageranbindung (1) enden.
Schwenklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwand (11) den zwischen den Rippenbögen (12, 13) liegenden Bogenraum durchsetzt
Schwenklager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radlageranbindung (1) eine die Durchgangsöffnung (5) umsäumende Flanschfläche umfaßt, wobei die Flanschfläche von mehreren Schraubendurchgangsöffnungen (9) durchsetzt ist und wenigstens zwei der Schraubendurchgangsöffnungen (9) in Nachbarschaft zu der Querwand (11) sich in die Innenwanne hinein erstrecken
Schwenklager nach Wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager aus einem Leichtmetallwerkstoff gefertigt ist.
Schwenklager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von dem ersten Rippenbogen (12) im Bereich der Radlageranbindung eine Lenkerarmrippe (12a) abzweigt.
Schwenklager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkerarm (3) auf seinem der Radlageranbindung (1) abgewandten Endbereich in eine Spurstangenanbindung (19) auslauft.
Schwenklager nach wenigstens einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkerarm (3) eine Bodenrippe (16) aufweist, die sich von der Spurstangenanbindung (19) in einen unteren Bereich der Radlageranbindung (1) hinein erstreckt.