DE19807470A1 - Längs-, Quer- oder Schräglenker für Fahrzeug-Radaufhängungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Längs-, Quer- oder Schräglenker für Fahrzeug- Radaufhängungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Lenker dienen in unterschiedlichen Ausführungsformen zur exakten Führung von Fahrzeugrädern und ermöglichen unter den praktischen Randbedingungen der konstruktiven und dynamischen Fahrzeugparameter eine gezielte Beeinflussung der Lenkungs- und Federungscharakteristik. Dabei spielt die Form und die Art der Lagerung der besagten Lenker am Chassis oder an der Karosserie des Fahrzeugs eine besondere Rolle. Es ist üblich, hierfür gummielastische Lagerbuchsen zu verwenden; insbesondere sind an dieser Stelle auch Lagerbuchsen bekannt, die hydraulisch wirkende Einrichtungen zur Dämpfung auftretender Schwingungsbewegungen enthalten - also sogenannte Hydrobuchsen.

Bei der konstruktiven Auslegung und Dimensionierung solcher Hydrobuchsen sind einerseits die in der Praxis auftretenden, auf sie einwirkenden Radial-, Axial- und Torsionskräfte zu berücksichtigen, und andererseits müssen die zur Beherrschung dieser Kräfte erforderlichen Konstruktionselemente körperlich innerhalb des jeweils verfügbaren Einbauraumes unterbringbar sein.

Dieser Konflikt zwischen räumlicher und kräftemäßiger Dimensionierung der Hydrobuchsen konnte bei Verwendung der bisher bekannten Zweikammer- Hydrobuchsen dort, wo diese besonders hohen Belastungen ausgesetzt waren, nur durch entsprechend großvolumige Dimensionierung dieser Lagerbuchsen gelöst werden, indem man jeweils ein geeignetes hochbelastbares Gummi-Federelement und ein im Zusammenwirken mit diesem Federelement die geforderte Federungs- Dämpfungs-Charakteristik realisierendes Zweikammer-Hydrauliksystem innerhalb des Buchsengehäuses unterbrachte. Die Verwendung konventioneller Hydrobuchsen führte daher bei geforderter hoher Belastbarkeit in der Regel zu einer unerwünschten maßlichen und infolgedessen auch gewichtsmäßigen Überdimensionierung der betreffenden Lenker.

Es stellte sich daher die Aufgabe, hochbelastbare Lenker mit Hydrobuchsen- Lagerung zu schaffen, bei denen eine derartige Überdimensionierung nicht erforderlich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lenker der eingangs genannten Gattung gelöst, der die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Belastbarkeit konventioneller Hydrobuchsen insbesondere dadurch beschränkt wird, daß deren elastomere Federelemente nicht nur die Stützkräfte für die aufzunehmenden Lasten aufbringen müssen, sondern innerhalb des verfügbaren Raumes zwischen den inneren und äußeren Anschlußteilen der Buchsen außerdem Aussparungen zur Aufnahme der hydraulischen Zweikammer-Dämpfungssysteme enthalten müssen, wodurch die Tragfähigkeit der Federelemente reduziert wird.

Indem die Erfindung die eine der beiden Hydraulikkammern des Dämpfungssystems an einen separaten Einbauort im Lenker außerhalb des Federelementes und des das Federelement umschließenden hülsenförmigen äußeren Anschlußteiles der Lagerbuchse unterbringt, macht sie innerhalb dieses äußeren Anschlußteiles Raum frei, der erfindungsgemäß für eine höher belastbare Auslegung des Federelementes genutzt wird.

Dabei steht die separat in das Lagergehäuse eingebaute Hydraulikkammer über eine an eine in der Wandung der im Federelement verbleibenden Kammer angebrachte Öffnung angeschlossene Leitung, die gleichzeitig als Drosselkanal fungiert, mit dieser Kammer - die auch als Arbeitskammer bezeichnet wird - in Strömungsverbindung, wodurch in üblicher Weise eine Dämpfung der in das Federelement eingeleiteten Schwingungen bewirkt wird. Da die besagte als Drosselkanal wirkende Verbindungsleitung bezüglich Form, Länge und Durchmesser weitgehend frei gestaltet werden kann, ist eine genaue Abstimmung des Dämpfungsverhaltens auf die jeweiligen Erfordernisse bzw. Vorgaben möglich.

Die separat außerhalb der Federbuchse angeordnete Kammer - auch Ausgleichskammer genannt - weist mindestens einen auslenkbaren Wandungsbereich auf, um die beim Einfedern aus der Arbeitskammer verdrängte Hydraulikflüssigkeit aufnehmen zu können. Vorzugsweise ist dieser Wandungsbereich durch eine flexible, insbesondere rollbalgartige, flüssigkeitsdicht in die Kammerwandung eingesetzte Membran gebildet. Ferner ist es konstruktiv und herstellungstechnisch vorteilhaft, diese Kammer aus zwei zylindrischen Gehäuseteilen zusammenzusetzen, diese flüssigkeitsdicht zu fügen, an den Drosselkanal anzuschließen und form- und/oder stoffschlüssig in der entsprechenden Ausnehmung des Lenkers zu fixieren.

Der Drosselkanal ist vorteilhaft - zumindest teilweise - in die Wandung der separaten Hydraulikkammer eingeformt, und zwar insbesondere in Form einer kreisringförmigen oder wendeligen Sicke oder Nut.

Durch die konstruktive Gestaltung des gummielastischen Federelementes und insbesondere durch die Form und Anordnung der in das Federelement integrierten Hydraulikkammer (Arbeitskammer) können erfindungsgemäße Lenker mit sehr unterschiedlich weichen oder harten hochbelastbaren, unterschiedlich dämpfenden Lagerungen versehen werden. Beispielsweise kann sich die Arbeitskammer in einem kleinen Winkelbereich symmetrisch zur Horizontale erstrecken, um hauptsächlich horizontale Belastungswechsel der Lenkerlagerung zu dämpfen. Soll sich die Dämpfung dagegen auch auf vertikale Belastungswechsel auswirken, so muß der Winkelbereich, über den sich die Arbeitskammer erstreckt, derart ausgeweitet werden, daß auch diese Belastungswechsel eine Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit aus der Arbeitskammer und damit eine gedrosselte Strömung durch den Drosselkanal bewirken, so daß sie einer Dämpfung unterliegen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Prinzip-Darstellungen der beigefügten Zeichnung verwiesen; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenkers in der in Fig. 2 angegebenen Schnittebene I-I,

Fig. 2 einen entsprechenden Längsschnitt in der Schnittebene II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkers in der Schnittebene III-III gemäß Fig. 4,

Fig. 4 einen entsprechenden Längsschnitt in der Schnittebene IV-IV gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist der dort dargestellte Lenker 1 ein Lagerauge in Form einer Ausnehmung 1.1 auf, in die eine Lagerbuchse eingesetzt ist, die ein inneres Anschlußteil 3, ein äußeres Anschlußteil 4 und ein diese beiden Teile konzentrisch gegeneinander abstützendes Federelement 5 eingesetzt ist. Im Gegensatz zu konventionellen Hydrobuchsen enthält diese Lagerbuchse nur eine Hydraulikkammer 6. Die zweite, das hydraulische Dämpfungssystem vervollständigende Hydraulikkammer 8 ist separat in einer weiteren Ausnehmung 1.2 des Lenkers 1 untergebracht und steht mit der ersten Kammer 6 (Arbeitskammer) über einen an deren Öffnung 6.1 angeschlossenen Drosselkanal 7 in Strömungsverbindung.

Das Gehäuse der in die Ausnehmung 1.2 eingesetzten zweiten Hydraulikkammer 8 ist aus zwei Teilen 8.3 und 8.4 flüssigkeitsdicht zusammengefügt und weist an seinen Stirnseiten in Richtung ihrer Flächennormalen auslenkbare Wandungsbereiche 8.1 und 8.2 in Form flüssigkeitsdicht in die Kammerwandung eingefügter Rollmembranen auf. Wird die Lagerbuchse 2, 3, 4 in horizontaler Richtung belastet, so daß sich das Volumen der Hydraulikkammer 6 ändert, so wird Hydraulikflüssigkeit durch die Öffnung 6.1 in den Drosselkanal 7 und durch diesen in die zweite Hydraulikkammer 8 verschoben, was zu einer Ausbeulung der Membranen 8.1 und 8.2 in Richtung ihrer Flächennormalen N1 und N2 führt. Nach dem von konventionellen Hydrobuchsen und Hydrolagern bekannten Funktionsprinzip werden dabei die die Verschiebung der Hydraulikflüssigkeit bewirkenden Relativbewegungen der Anschußteile 3 und 4 wirksam gedämpft, und zwar werden in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkers insbesondere etwa horizontale Relativbewegungen gedämpft, weil in dieser die Ausdehnung der Arbeitskammer 6 in Umfangsrichtung symmetrisch einem Winkelbereich von -45° bis +45° - bezogen auf die Horizontale H - entspricht, so daß im wesentlichen nur horizontale Relativbewegungen zu einer Änderung des Kammervolumens führen.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkers weist im Prinzip die gleichen Funktionselemente wie die vorstehend beschriebene Lösung auf; jedoch ist der Drosselkanal 7 hier wendelig in die Wandung der zweiten Hydraulikkammer eingeformt, wodurch er eine größere Länge aufweisen kann, und die Arbeitskammer 6 erstreckt sich - bezogen auf die Horizontale H - von einem Winkel α₁ = -45° bis zu einem Winkel α₂ = +135°, so daß nicht nur Horizontalbelastungen, sondern auch Vertikalbelastungen, die zu Relativbewegungen der Lageranschlußteile 3 und 4 führen, Verschiebungen von Hydraulikflüssigkeit durch den Drosselkanal 7 in die zweite Hydraulikkammer 8 bewirken und somit gedämpft werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere vorteilhafte Variante eines erfindungsgemäßen Lenkers, die sich dadurch auszeichnet, daß die Längsachsen A1 und A2 der Ausnehmungen 1.1 bzw. 1.2, die bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen parallel zueinander verlaufen, hier senkrecht aufeinander stehen. Diese Ausführungsform erweist sich bei bestimmten Einbaugeometrien des Lenkers als zweckmäßig und ermöglicht vorteilhafte Weiterbildungen des hydraulischen Dämpfungssystems und seiner Komponenten.

In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist der die getrennten Ausnehmungen 1.1 und 1.2 enthaltende Lenker 1 ganz oder teilweise unter Verwendung von Strangpreßprofilen zusammengefügt, die kostengünstig herstellbar und verarbeitbar sind. Insbesondere in Anwendungsfällen, in denen der verfügbare Einbauraum oder andere konstruktive Vorgaben kompliziertere Formgebungen erfordern, ist der Lenker 1 vorzugsweise - ganz oder teilweise - aus Aluminium- Druckgußteilen zusammengefügt bzw. insgesamt als Druckgußteil ausgebildet, wie beispielsweise die in der Zeichnung dargestellten Ausführungen zeigen.

Claims (11)

1. Längs-, Quer- oder Schräglenker (1) für Fahrzeug-Radaufhängungen, der an mindestens einem seiner Enden eine erste Ausnehmung (1.1) mit einer in diese eingefügten dreh- und/oder axial- und/oder radialelastischen Lagerbuchse (2) aufweist, die ein zentrisch angeordnetes inneres Anschlußteil (3), ein hülsenförmiges form- und/oder stoffschlüssig in der Ausnehmung (1.1) fixiertes äußeres Anschlußteil (4) und ein form- und/oder stoffschlüssig zwischen diesen Anschlußteilen (3, 4) eingefügtes, die Anschlußteile (3, 4) gegeneinander abstützendes elastomeres Federelement (5) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in das elastomere Federelement (5) eine mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllte erste Kammer (6) eingeformt ist, deren Volumen sich bei Relativbewegungen der Anschlußteile (3, 4) ändert und deren Ausdehnung in Umfangsrichtung einem Winkel α ≦ 180° entspricht und die über einen an eine in der Wandung der ersten Kammer (6) angebrachte Öffnung (6.1) angeschlossenen Drosselkanal (7) mit einer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten zweiten Kammer (8) in Strömungsverbindung steht, die in einer separat von der ersten Ausnehmung (1.1) in dem Lenker (1) angeordneten zweiten Ausnehmung (1.2) fixiert ist und deren Wandung mindestens einen in Richtung ihrer Flächennormalen (N1, N2) auslenkbaren Bereich (8.1, 8.2) aufweist.

2. Lenker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auslenkbare Bereich (8.1, 8.2) der Wandung der zweiten Kammer (8) durch eine flexible, flüssigkeitsdicht in die Kammerwandung eingefügte Membran gebildet ist.

3. Lenker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausnehmung (1.2) zylindrisch ausgebildet und die zweite Kammer (8) aus zwei Gehäuseteilen (8.3, 8.4) flüssigkeitsdicht gefügt und form- und/oder stoffschlüssig in der Ausnehmung (1.2) fixiert ist.

4. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (7) in einer in die Wandung (8.5) der zweiten Kammer (8) eingeformten Sicke oder Nut (8.6) verläuft.

5. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der ersten Kammer (6) in Umfangsrichtung einem Winkel α ≦ 180° entspricht, der sich - bezogen auf die Horizontale (H) - von α₁ = -α/4 bis α₂ = +3α/4 erstreckt, insbesondere von α₁≈ -45° bis α₂ ≈ +135°.

6. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der ersten Kammer (6) in Umfangsrichtung einem Winkel α ≦ 90° entspricht.

7. Lenker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der ersten Kammer (6) in Umfangsrichtung einem Winkel α ≦ 90° entspricht, der sich - bezogen auf die Horizontale (H) - von α₁ = -α/2 bis α₂ = +α/2 erstreckt, insbesondere von α₁ ≈ -45° bis α₂ ≈ +45°.

8. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (A1) der ersten Ausnehmung (1.1) zur Längsachse (A2) der zweiten Ausnehmung (1.2) nicht parallel verläuft.

9. Lenker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Längsachse (A1) der ersten Ausnehmung (1.1) mit der Richtung der Längsachse (A2) der zweiten Ausnehmung (1.2) einen Winkel von 90° bildet.

10. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er ganz oder teilweise unter Verwendung von Alu-Strangpreßprofilen zusammengefügt ist.

11. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er ganz oder teilweise durch Druckguß gebildet oder unter Verwendung von Druckgußteilen gefügt ist.