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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug, insbesondere als Hinterachse für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Lageranordnung zur Anbindung einer Verbundlenkerachse an einen Aufbau eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Verbundlenkerachsen werden als Teil der Radaufhängung eines Fahrzeugs zumeist als Hinterachse ausgebildet. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen werden sie bevorzugt mit einem auf die Vorderräder wirkenden Frontantrieb kombiniert. Deren Aufbau sieht zwei Längsschwingen vor, an welchen jeweils ein Rad der Fahrzeugachse drehbar angeordnet ist. Die Längsschwingen sind über ein quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufendes Torsionsprofil zumeist biegesteif miteinander verbunden. Dabei ist das Torsionsprofil derart ausgebildet, dass es beim Ein- und Ausfedern einer der Längsschwingen in sich verdreht wird. Hierdurch wird der einfache konstruktive Aufbau einer Fahrzeugachse ermöglicht, bei welcher das Torsionsprofil als Stabilisator wirkt.
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Zur Kopplung der Verbundlenkerachse mit dem Aufbau des Fahrzeugs werden geeignete Lageranordnungen eingesetzt. Diese können in üblicher Weise ein Gummi-Metall-Lager beinhalten. In ihrer zueinander beabstandeten und zwischen den Längsschwingen und dem Fahrzeugaufbau liegenden Anordnung bilden sie jeweils eine bauliche Drehachse, um welche herum die jeweilige Längsschwinge verschwenkbar ist.
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Bedingt durch den Aufbau einer solchen Verbundlenkerachse zeigt das damit ausgestattete Fahrzeug in Kurvenfahrten die Tendenz zum Übersteuern. Dies liegt insbesondere an dem Verlauf der Drehachsen der Lager, welche die mögliche Bewegungsrichtung der Längsschwingen gegenüber dem Fahrzeug vorgeben. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die einzelnen Drehachsen der beiden Lageranordnungen miteinander fluchten. Um eine das Übersteuern kompensierende oder zumindest abschwächende Korrektur an der sich beim Ein- und Ausfedern verändernden Spur der Räder vornehmen zu können, sind im Stand der Technik bereits entsprechende Lösungen bekannt. So kann die jeweilige Drehachse der Lageranordnungen beispielsweise von 20° bis 30° gegenüber der Fahrzeugquerrichtung geneigt sein. Hierdurch wird bei Kurvenfahrten erreicht, dass die kurvenäußere Längsschwinge bei ihrem Einfedern gegenüber dem Fahrzeug in Fahrrichtung nach vorn verlagert wird. Demgegenüber findet eine Verlagerung der kurveninneren Längsschwinge nach hinten statt.
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Bedingt durch die Schrägstellung unterliegen die Lageranordnungen der Verbundlenkerachse dann allerdings einem erhöhten Verschleiß. Durch die erforderliche Verformung etwaiger elastischer Körper innerhalb der Lageranordnung in Kombination mit deren Verdrehung entstehen zudem nicht selten unerwünschte Quitschgeräusche.
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Die
US 7,914,019 B2 offenbart eine als Verbundlenkerachse ausgeführte Hinterachse für ein Fahrzeug, welche gegensteuernde Eigenschaften besitzt. So soll unter Einwirkung einer Seitenkraft auf das jeweils kurvenäußere Rad eine Drehbewegung des Rads um eine virtuelle Spreizachse in Richtung Vorspur veranlasst werden. Die Räder sind hierzu über endseitig der beiden Längsschwingen angeordnete Radträger mit der Verbundlenkerachse gekoppelt. Hierzu sind oberhalb und unterhalb des jeweiligen Radmittelpunktes jeweils zwei torsionsweiche aber biegesteife Stützelemente vorgesehen, über welche die Radträger an die Längsschwingen angebunden sind. Besagte Stützelemente sind wie die virtuelle Spreizachse auch in einer seitlichen Projektion im Wesentlichen gleichermaßen gegenüber der Vertikalrichtung geneigt. Die einzelnen Stützelemente pro Radträger setzen sich aus Anbindungs-Stützelementen und Torsions-Stützelementen zusammen, über welche der Radträger an der jeweiligen Längsschwinge abgestützt ist. Durch die Anordnung der Stützelemente ist der Schubmittelpunkt jedes oberhalb des Radmittelpunktes liegenden Stützelements in Fahrzeug-Querrichtung betrachtet nennenswert vom Schubmittelpunkt jedes unterhalb des Radmittelpunktes liegenden Stützelements beabstandet. Insbesondere durch die Torsionsweichheit der Stützelemente ist eine begrenzte Verdrehung der Radträger und somit der beiden Hinterräder unter Seitenkrafteinfluss ermöglicht. Die Verdrehung erfolgt dabei um die im Wesentlichen durch die Stützelemente und deren Schubmittelpunkte gebildete Spreizachse.
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Der
JP H07-190132 A ist der Aufbau einer Verbundlenkerachse zu entnehmen, welche über ein Gummi-Metall-Lager beinhaltende Lageranordnungen an einen Fahrzeugaufbau anbindbar ist. Die bauliche Drehachse der Lageranordnungen erstreckt sich dabei parallel zur Querrichtung des Fahrzeugs. Die Gummi-Metall-Lager sehen eine Außenhülse und ein in der Außenhülse angeordnete Innenhülse vor. Endseitig der Innenhülse ist diese mit einer im Durchmesser größeren Platte verbunden. Die Hülsen selbst sind über einen zwischen diesen angeordneten Gummikörper elastisch gegeneinander abgestützt. Im Bereich der Platte weist auch die Außenhülse eine endseitige Aufweitung auf, wobei sowohl die Aufweitung der Außenhülse als auch die Platte der Innenhülse über den Gummikörper miteinander verbunden sind. Hierdurch werden beim Auftreten von Seitenkräften etwaige Verschiebungen der Lager in deren Längsrichtung weitestgehend verhindert.
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Mit der
EP 0 903 251 A1 wurde ebenfalls eine Verbundlenkerachse für ein Kraftfahrzeug offenbart, welche über zwei Lageranordnungen an dem Fahrzeugaufbau anbindbar ist. Die Lageranordnungen sind mittels Gummi-Metall-Lager längsfedernd ausgebildet, um einen Längsfedereffekt der Verbundlenkerachse in Fahrzeuglängsrichtung zu erhalten. Hierzu wird die Anordnung von Koppelgliedern vorgeschlagen, welche die jeweilige Längsschwinge der Verbundlenkerachse mit der zugehörigen Lageranordnung verbinden. Dabei sind die Koppelglieder derart beweglich mit den Längsschwingen gekoppelt, dass die Gummi-Metall-Lager in sich verkantet werden können, beispielsweise durch eine Deformation des jeweiligen Gummikörpers.
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Auch der
DE 43 22 910 A1 ist eine Verbundlenkerachse zu entnehmen, welche eine begrenzte Neigbarkeit der Längsschwingen gegenüber der Fahrzeuglängsrichtung zulässt. Hierzu ist jeweils zwischen Lageranordnung und Längsschwinge ein kurzes Koppelglied vorgesehen, welches die Ausbildung einer vertikalen Schwenkachse der so geschaffenen Lagervorrichtung zwischen Längsschwinge und Koppelglied ermöglicht.
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Weiterhin befasst sich auch die
FR 2 520 072 A mit der Ausbildung einer Verbundlenkerachse und versucht dessen Übersteuerungstendenz durch die Ausgestaltung der Gummi-Metall-Lager zu reduzieren. Gemäß der Lehre wird der Einsatz von unnachgiebigen Elementen innerhalb des Gummikörpers aufgezeigt, welche insbesondere bei Seitenkräften aktiviert werden. Hierzu weisen die Innenhülse und die Außenhülse des jeweiligen Lagers einen endseitigen Kragen auf. Die unnachgiebigen Elemente sind dabei derart innerhalb des Gummikörpers angeordnet, dass sich die Kragen der Hülsen bei Seitenbelastungen gegeneinander abstützen können.
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Aus der
DE 43 11 090 A1 geht ein Lager in Form eines Gummi-Metall-Lagers für die schwenkbare Anlenkung einer Verbundlenkerachse am Aufbau eines Kraftfahrzeugs hervor. Ziel ist die Ausgestaltung der Lager derart, dass über diese eine Korrektur der Spur von an der Verbundlenkerachse drehbar angeordneten Reifen erreichbar ist. Das Lager besitzt zwei im Durchmesser unterschiedliche metallische Hülsen, welche unter Eingliederung eines elastischen Gummikörpers ineinander angeordnet sind. Bevorzugt ist der Gummikörper zwischen den Hülsen einvulkanisiert, so dass besagte Hülsen über den Gummikörper miteinander verbunden sind. Weiterhin sind wenigstens zwei durch den Gummikörper hindurch angeordnete und sich parallel zur Längsrichtung der Hülsen erstreckende Öffnungen vorgesehen. Um eine Korrektur der Spur zu erhalten wird vorgeschlagen, die den jeweiligen Gummikörper durchsetzenden Öffnungen in ihrem Verlauf gegenüber der Drehachse des Lagers zu neigen. Hierdurch werden bei Geradeausfahrt ein hoher Abrollkomfort und bei Kurvenfahrten eine hohe Seitensteifigkeit sowie Spurwinkelsteifigkeit erreicht.
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Zur Vermeidung von Geräuschen und erhöhtem Verschleiß zeigt die
DE 10 2009 040 163 A1 eine alternative Ausgestaltung eines Lagers zur Anbindung einer Verbundlenkerachse an einen Fahrzeugaufbau. Dieses umfasst zwei ineinander angeordnete Hülsen und einen die Hülsen miteinander verbindenden Gummikörper. Das Lager ist derart ausgebildet, dass die äußere Hülse mit der Verbundlenkerachse und die innere Hülse mit einem feststehenden Teil des Fahrzeugaufbaus zu verbinden ist. Weiterhin ist eine mit der inneren Hülse des Lagers stoffschlüssig verbundene oder einstückig ausgeführte Anschlagscheibe vorgesehen, welche fest haftend mit dem Gummikörper verbunden ist. Hierdurch finden keine etwaigen Relativbewegungen im Fahrbetrieb zwischen Gummikörper und Fahrzeugaufbau statt. Im Ergebnis werden so Quitschgeräusche vermieden und der Verschleiß reduziert.
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Die
GB 2 033 533 A zeigt den Aufbau eines Gummi-Metall-Lagers mit einer Innenhülse und einer Außenhülse sowie einem zwischen den Hülsen angeordneten und an diesen anvulkanisierten Gummikörper. Die dem Gummikörper zugewandten Mantelflächen der Hülsen sind zumindest bereichsweise schräg ausgebildet, so dass sie gegenüber der baulichen Drehachse der Lager geneigt verlaufen. Hierdurch wird erreicht, dass beim Einleiten von Axialkräften in das Lager die Innen- und Außenhülse in eine vorbestimmte Richtung radial gegeneinander elastisch verlagert werden.
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Die im Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Reduzierung der Übersteuerungstendenz von Verbundlenkerachse sehen zumeist aufwendige Ausgestaltungen vor. Nicht selten wird hierdurch der Platzbedarf zur Unterbringung erhöht. Insbesondere die Anordnung zusätzlicher Zwischenglieder und Schwenkachsen können dem Fahrwerk eine unerwünschte Hysterese zuführen. Zudem erhöhen sich die Anzahl verschleißender Bauteile sowie das Gesamtgewicht derartiger Achsausgestaltungen. Gleichzeitig nehmen die ungefederten Massen zu, was sich ebenfalls nachteilig auf das Fahrverhalten und insbesondere den Komfort auswirken kann. Solche Lösungen, welche eine spezielle Ausbildung der Gummi-Metall-Lager vorschlagen, können ebenfalls als aufwendig in der Herstellung und anfällig in Bezug auf Verschleiß angesehen werden. Fraglich ist zudem, in wieweit die Gummi-Metall-Lager allein tatsächlich zu einer Verbesserung in Bezug auf die Übersteuerungstendenz von Verbundlenkerachsen beitragen können.
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Demnach bietet die Ausgestaltung von Verbundlenkerachsen durchaus noch Raum für Verbesserungen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbundlenkerachse in Bezug auf ihre Übersteuerungstendenz zu verbessern, wobei die Verbesserungen mit einer leichten, platzsparenden und einfach herzustellenden sowie insbesondere in Bezug auf den Verschleiß der Lager langlebigen Ausgestaltung einhergehen. Weiterhin soll eine die Übersteuerungstendenz verbessernde Lageranordnung zur Anbindung der Verbundlenkerachse an einem Aufbau eines Fahrzeugs aufgezeigt werden, welche leicht ist, eine platzsparende und einfache Herstellung ermöglicht sowie insbesondere in Bezug auf den Verschleiß der Lager eine langlebige Ausgestaltung aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer Verbundlenkerachse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie in einer Lageranordnung für eine Verbundlenkerachse mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweils abhängigen Unteransprüche.
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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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Gemäß der Erfindung wird nachfolgend eine Verbundlenkerachse für ein Fahrzeug aufgezeigt, welche sich insbesondere als Hinterachse für ein Fahrzeug eignet. Besonders bevorzugt kann die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse mit einem Frontantrieb in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug kombiniert werden.
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Die erfindungsgemäße Verbundlenkerachse umfasst zwei Längsschwingen, welche zueinander beabstandet sind und der Kopplung mit jeweils einem Rad dienen. Im Verbauten Zustand der Verbundlenkerachse erstrecken sich diese Längsschwingen im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung des entsprechenden Fahrzeugs. Weiterhin sind besagte Längsschwingen durch ein sich zwischen diesen erstreckendes Torsionsprofil miteinander verbunden. Die Verbindung der beiden Längsschwingen über das Torsionsprofil ist bevorzugt biegesteif ausgeführt. Das Torsionsprofil selbst dient dabei als Stabilisator, wobei es gegen einen Bauart bedingten Widerstand in sich verdrehbar ist. Neben der Ausführung als Hohlprofil eignet sich insbesondere ein U-förmiger oder T-förmiger Querschnitt für das Torsionsprofil.
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Zur Anbindung der Verbundlenkerachse an einen Aufbau eines Fahrzeugs sind ferner zwei Lageranordnungen vorgesehen. Bei dem Aufbau des Fahrzeugs kann es sich beispielsweise um einen tragenden Fahrzeugrahmen oder um einen Hilfsrahmen oder um einen entsprechend ausgebildeten Bereich einer selbsttragenden Karosserie handeln.
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Die Lageranordnungen sind zueinander beabstandet angeordnet, wobei die einzelne Lageranordnung mit jeweils einer der Längsschwingen verbunden sind. In dieser Anordnung bilden die Lageranordnungen jeweils ein Drehlager, um dessen Drehachse herum die jeweilige Längsschwinge verschwenkbar an den Aufbau des Fahrzeugs anbindbar ist. Die Drehachsen der beiden Lageranordnungen verlaufen dabei zumindest parallel zueinander. Besonders bevorzugt fluchten die beiden Drehachsen der Lageranordnungen miteinander, so dass die Verbundlenkerachse um eine einzelne Drehachse herum verschwenkbar ist.
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Die Lageranordnungen selbst besitzen jeweils einen Lagerkern, welcher mit jeweils einer der Längsschwingen verbunden ist. Zudem ist wenigstens ein Lagerarm pro Lageranordnung vorgesehen, mit welchem der Lagerkern gekoppelt ist. Auf diese Weise sind die Längsschwingen jeweils über einen Lagerkern mit mindestens einem Lagerarm der entsprechenden Lageranordnung verbunden. Dabei dient die Anordnung des Lagerkerns der Verdrehbarkeit, so dass die Längsschwingen gegenüber den Lagerarmen verschwenkbar sind.
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Erfindungsgemäß ist der jeweilige Lagerarm dazu ausgebildet, um in eine Richtung ausgelenkt zu werden. Die mögliche Richtung ist hierbei nicht willkürlich, sondern vorbestimmt. Im weiteren Verlauf wird die Richtung der Auslenkung nachfolgend allgemein als Biegerichtung benannt.
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In Bezug auf die Fahreigenschaften eines so ausgestatteten Fahrzeugs treten insbesondere in Kurvenfahrten unterschiedlich hohe Seitenkräfte auf. Diese werden überwiegend über das kurvenäußere Rad auf die zugehörige Längsschwinge und von da aus auf die jeweilige Lageranordnung übertragen. Eben diese Seitenkräfte bewirken vorliegend, dass die Lageranordnungen und insbesondere die Lagerarme in Abhängigkeit von der jeweiligen Stärke der Seitenkräfte in die Biegerichtung ausgelenkt werden können. Erfindungsgemäß ist der jeweilige Lagerarm dabei so ausgebildet, dass die mögliche die Biegerichtung und die jeweilige Drehachse der Lageranordnung einen Winkel zwischen sich einschließen. Mit anderen Worten lässt sich der Lagerarm hierdurch nicht parallel zur Drehachse der Lageranordnung auslenken, sondern in einem Winkel zu dieser.
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Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung liegt zunächst darin begründet, dass die jeweiligen Drehachsen der beiden Lageranordnungen nicht gegeneinander geneigt sind. Hierdurch werden die Belastungen der Lagerkerne deutlich reduziert, da die Lagerkerne keine diese verkantenden Bewegungen kompensieren müssen. Folglich sind durch die Lagerkerne beim Ein- und Ausfedern der Längsschwingen lediglich deren jeweiligen Drehbewegungen um die Drehachsen herum und die statischen sowie dynamischen Querbelastungen aufzunehmen.
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Insbesondere durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Lagerarme ergibt sich in vorteilhafter Weise eine effektive Möglichkeit zur Korrektur der Spur der Räder, um die Übersteuerungstendenz zu reduzieren. So bewirkt die unter Einfluss von Seitenkräften auftretende Auslenkung des jeweiligen Lagerarms, dass die damit gekoppelte Längsschwinge und somit das daran angeordnete Rad in Biegerichtung verlagert wird. Die Biegerichtung ist hierbei die Resultierende aus einer Querverlagerung und einer Längsverlagerung des Lagerarms in Bezug auf die Längsrichtung des Fahrzeugs. Dabei ist die Biegerichtung so vorgegeben, dass die Längsverlagerung in Fahrtrichtung des Fahrzeugs bei dessen Vorwärtsfahrt erfolgt, während die in Rede stehende Querrichtung zum jeweils gegenüberliegenden Rad hin erfolgt. So federt die kurvenäußere Seitenschwinge bei Kurvenfahrten ein, wobei das zugehörige kurvenäußere Rad gegen die Rückstellkraft des Lagerarms in Querrichtung unter das Fahrzeug und gleichzeitig nach vorn verlagert wird. Hierdurch ergibt sich eine leichte Rotation des kurvenäußeren Rads, wodurch sich dessen Spur entsprechend vorteilhaft verändert.
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In Bezug auf die Ausgestaltung des Lagerarms kann diese selbst beispielsweise über ein Drehgelenk verfügen, um seine erfindungsgemäße Auslenkung zu ermöglichen. Hierzu muss allerdings das Drehgelenk selbst entsprechende Rückstellkräfte aufbringen können. Alternativ kann der Lagerarm hierbei auch über andere Mittel mit einer seiner Auslenkung entgegenwirkenden Federkraft belastet sein.
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Besonders bevorzugt ist der Lagerarm so ausgebildet, dass dieser selbst zumindest abschnittsweise elastisch ist. Auf diese Weise reduziert sich der Fertigungsaufwand für die erfindungsgemäße Ausgestaltung auf ein Minimum. So kann der Lagerarm in vorteilhafter Weise einen Stützabschnitt und einen elastischen Biegeabschnitt umfassen. Der Biegeabschnitt ist dazu ausgebildet, um die Auslenkbarkeit des Lagerarms durch dessen elastische Verformung zu ermöglichen. Hierzu kann der Biegeabschnitt eine entsprechende elastische Materialwahl aufweisen. Bevorzugt resultiert die elastische Verformbarkeit des Biegeabschnitts aus dessen Querschnittsabmessungen. So kann zumindest der Biegeabschnitt bevorzugt aus einem Flachmaterial gebildet sein, welches eine entsprechend starke Achse und eine schwache Achse aufweist. Dies lässt sich durch die jeweils unterschiedlichen Widerstandsmomente begründen. Die schwache Achse erstreckt sich dabei in Richtung einer die Dicke des Flachmaterials übersteigenden Breite. Durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, dass der Lagerarm um die schwache Achse seines Biegeabschnitts herum elastisch verformbar ist.
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In jedem Fall ist vorgesehen, dass die mögliche Biegerichtung des Lagerarms durch die Ausgestaltung seines Biegeabschnitts vorgegeben ist. Grundsätzlich sind unterschiedliche Ausgestaltungsformen des Biegeabschnitts denkbar, um dessen Widerstandsmoment in Biegerichtung an den erforderlichen Widerstand anzupassen. So kann dieser neben geeigneten Querschnittsabmessungen beispielsweise auch gezielt eingebrachte Durchbrüche aufweisen, welche zur Anpassung des Widerstandsmoments beitragen.
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Der Stützabschnitt ist in vorteilhafter Weise mit dem Lagerkern gekoppelt, während der Biegeabschnitt einen ausreichend dimensionierten Verbindungsbereich aufweist. Über besagten Verbindungsbereich kann der Lagerarm zumindest mittelbar an den Aufbau des Fahrzeugs angebunden werden. Denkbar ist, dass der Biegeabschnitt gegenüber dem Stützabschnitt länger ausgeführt ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die elastische Verformung des Lagerarms auf dessen Biegeabschnitt konzentriert oder gar vollständig reduziert.
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Um nun den gegeneinander geneigten Verlauf von Drehachse und Biegerichtung der jeweiligen Lageranordnung zu realisieren, sind diverse Ausgestaltungsmöglichkeiten denkbar, welche nachfolgend beschrieben werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Lagerarm eine zwischen seinem Stützabschnitt und seinem Biegeabschnitt angeordnete Stufe besitzt. Bei der Stufe kann es sich beispielsweise um einen Versprung innerhalb des Verlaufs des Lagerarms handeln. Weiterhin kann die Stufe auch durch einen Querschnittssprung des Lagerarms realisiert sein. Bei Anordnung einer solchen Stufe weist diese in vorteilhafter Weise eine dreiecksförmige oder trapezförmige Kontur auf. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der bevorzugt flächige Stützabschnitt und der ebenfalls bevorzugt flächige Biegeabschnitt nicht in einer gemeinsamen Ebene verlaufen, sondern in Bezug auf die Längsrichtung des Lagerarms um diese herum oder um eine parallel zu dieser verlaufenden Achse herum gegeneinander verdreht sind.
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In Bezug auf die Anordnung der Verbundlenkerachse an einem Fahrzeug kann hierdurch in vorteilhafter Weise der jeweilige Stützabschnitt parallel zur Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufen. Hierdurch ist der Lagerkern derart mit dem Stützabschnitt gekoppelt, dass dessen Drehachse eine Normale zum Stützabschnitt bildet. Durch den gegen den Stützabschnitt verdrehten Biegeabschnitt ist dieser entsprechend gegenüber der Längsrichtung des Fahrzeugs geneigt. Hierdurch ist auch die Biegerichtung des Lagerarms geneigt, so dass der erfindungsgemäße Winkel zwischen Biegerichtung und Drehrichtung eingestellt ist. Da die Biegerichtung durch den Verlauf des Biegeabschnitts vorgegeben wird, ist diese ebenfalls gegenüber der Drehachse der Lageranordnung geneigt.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann der Lagerarm auch derart in sich verdreht ausgebildet sein, dass der Stützabschnitt und der Biegeabschnitt wie zuvor beschrieben gegeneinander geneigt sind. Mit anderen Worten kann der Lagerarm hierbei zwischen seinem Stützabschnitt und seinem Biegeabschnitt um seine Längsrichtung herum in sich verdreht sein. Auch in dieser Ausgestaltung wird die vorteilhafte Winkelstellung von Biegerichtung und Drehachse zueinander erreicht.
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In einer weiteren alternativen Ausgestaltung können der Stützabschnitt und der Biegeabschnitt des Lagerarms sich auch in einer gemeinsamen Ebene erstrecken. In Bezug auf die Anordnung der Verbundlenkerachse an einem Fahrzeug ist der so ausgestaltete Lagerarm dann gegenüber der Längsrichtung und der Querrichtung des Fahrzeugs geneigt. Hierbei entspricht die Biegerichtung des Lagerarms einer Normalen der Ebene, innerhalb der sich der gesamte Lagerarm erstreckt. Der erfindungsgemäße Winkel zwischen Drehachse und Biegerichtung wird dann dadurch erreicht, dass der die Drehachse vorgebende Lagerkern geneigt gegenüber einer Normalen zum Stützabschnitt mit diesem gekoppelt wird.
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Bevorzugt ist der Lagerarm in den zuvor aufgezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten aus Flachmaterial gebildet. Dabei kann es sich bevorzugt um Flacheisen handeln. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Lagerarm um ein Biegeteil, so dass Stützabschnitt und Biegeabschnitt sowie jene diese verbindende Stufe aus einem materialeinheitlich einstückigen Bestandteil gebildet sind. Demgegenüber kann die Stufe auch dadurch gebildet sein, dass entweder der Biegeabschnitt oder der Stützabschnitt beispielsweise einen dreiecksförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweist. Hierdurch wird ebenfalls erreicht, dass wenigstens jeweils eine Seitenfläche des Biegeabschnitts gegenüber wenigstens einer Seitenfläche des Stützabschnitts wie zuvor beschrieben gegeneinander geneigt verläuft. Um eine möglichst elastische Ausgestaltung des Biegeabschnitts zu erhalten, sollte sich hierbei der dreiecksförmige oder trapezförmige Querschnitt auf den Stützabschnitt beschränken. Demgegenüber kann der Querschnitt des Biegeabschnitts bevorzugt rechteckig ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann jede der Lageranordnungen jeweils zwei Lagerarme aufweisen. Insbesondere vor dem Hintergrund einer ausreichenden Stabilität und exakten Führung des Lagerkerns ergeben sich hieraus entsprechende Vorteile. So kann der zugehörige Lagerkern dann jeweils zwischen den beiden Lagerarmen angeordnet sein, wobei er mit beiden Lagerarmen gekoppelt ist.
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Hierauf aufbauend sieht eine besonders bevorzugte Weiterentwicklung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens vor, dass die Auslenkung des Lagerarms auf an jeweils kurvenäußeren Lageranordnung beginnt oder sich nur auf diese reduziert.
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Demgegenüber ist eine begrenzte Verschieblichkeit der Längsschwingen gegenüber den jeweiligen Lagerarmen angedacht. Hierbei sind die Lageranordnungen bevorzugt so ausgebildet, dass eine Belastung des jeweils kurvenäußeren Rads durch Seitenkräfte eine unmittelbare Lasteinleitung in einen der zugehörigen Lagerarme bewirkt und folglich dessen Auslenkung zumindest einleiten kann. Andererseits kann insbesondere die in Querrichtung erfolgende Verlagerung des kurvenäußeren Rads, welche über die Längsschwingen und das diese verbindende Torsionsprofil auf die jeweils gegenüberliegende kurveninnere Lageranordnung übertragen wird, durch die angedachte Verschieblichkeit kompensiert werden. In diesem Fall erfolgt keine eine Auslenkung einleitende Belastung eines Lagerarms der kurveninneren Lageranordnung.
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Um eine solche Ausgestaltung zu realisieren, kann der Lagerkern bevorzugt eine mit jeweils einer der Längsschwingen verbundene Außenhülse besitzen. Weiterhin kann in dieser Außenhülse eine Innenhülse angeordnet sein, welche bevorzugt mit den beiden Lagerarmen der jeweiligen Lageranordnung gekoppelt ist. Zur Reduzierung der Übertragung von Schwingungen und zur elastischen Ausgestaltung der Lageranordnungen kann zwischen der Innenhülse und der Außenhülse zumindest bereichsweise ein elastischer Körper angeordnet sein. Bevorzugt ist dieser Körper aus Gummi gebildet und an die einander zugewandten Oberflächen der ineinander angeordneten Hülsen anvulkanisiert. In jedem Fall ist hierbei vorgesehen, dass zumindest die Außenhülse in Richtung der jeweiligen Drehachse verlagerbar ist. Um nun die zuvor geschilderte Verschieblichkeit innerhalb der Lageranordnungen zu erreichen, ist die jeweilige Außenhülse in vorteilhafter Weise zu einem der beiden Lagerarme pro Lageranordnung beabstandet.
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Besonders bevorzugt sind die Außenhülsen der beiden Lageranordnungen dabei von den einander abgewandten Lagerarmen beabstandet. Auf diese Weise wird das zuvor beschriebene Verhalten erreicht, wobei zumindest der jeweils innere Lagerarme der jeweils kurvenäußeren Lageranordnung durch Seitenkräfte belastet wird, während innerhalb der kurveninneren Lageranordnung primär eine Verschiebung erfolgt.
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Denkbar ist, dass die Verschiebung innerhalb der Lageranordnungen erreicht wird, indem sich Innenhülse und Außenhülse relativ zueinander verlagern lassen. Eine solche Verlagerung kann beispielsweise über den mit den Hülsen fest verbundenen elastischen Körper erfolgen. Hierdurch können in vorteilhafter Weise etwaige Quitschgeräusche wirksam verhindert werden, da keinerlei Relativbewegung zwischen dem elastischen Körper und den mit diesem verbundenen Hülsen erfolgt.
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Alternativ kann der elastische Körper selbstverständlich mit nur einer der Hülsen verbunden sein, so dass die jeweils andere Hülse gegenüber dem elastischen Körper verlagerbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung können die Lageranordnungen auch einen Bolzen aufweisen, welcher durch die Innenhülsen hindurch verläuft und mit den jeweiligen Lagerarmen gekoppelt ist. Auf diese Weise können die Lagerkerne über ihre Innenhülsen auf dem Bolzen verschoben werden.
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Besonders bevorzugt weisen die Lagerkerne einen Kragen auf, welcher fest mit der Innenhülse verbunden ist. Besagter Kragen kann dabei endseitig der Innenhülse angeordnet sein, wobei er einen Endanschlag für die gegenüber der Innenhülse verlagerbare Außenhülse bildet. Auf diese Weise sind bereits die Lagerkerne so ausgestaltet, dass diese eine relative Verlagerung der jeweils ineinander angeordneten Hülsen in nur einer Richtung zulassen.
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Gemäß einer weiteren Entwicklung kann der Verbindungsbereich des jeweiligen Lagerarms durch einen gegenüber dem Biegeabschnitt abgewinkelten Flansch des Lagerarms gebildet sein. Besonders bevorzugt ist dieser materialeinheitlich einstückig mit dem Biegeabschnitt verbunden. Hierdurch ist eine überaus wirtschaftliche Herstellung ermöglicht, indem die jeweiligen Lagerarme als Biegeformen gefertigt werden.
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Um eine möglichst einfache und die Montage erleichternde Anbindung der Verbundlenkerachse an den Aufbau eines Fahrzeugs zu erhalten, kann der Verbindungsbereich des Lagerarms ferner mit einer entsprechenden Montageplatte verbunden sein. Auf diese Weise kann die gesamte Verbundlenkerachse über jeweils eine Montageplatte der Lageranordnungen an den Aufbau eines Fahrzeugs angebunden werden. Hierdurch werden neben der Montage auch etwaige Reparaturen erleichtert.
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Die vorgestellte erfindungsgemäße Verbundlenkerachse trägt entscheidend zur Verbesserung der Übersteuerungstendenz eines damit ausgestatteten Fahrzeugs bei. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die hierzu notwendige Spurveränderung durch Eindrehen des kurvenäußeren Rads über die zueinander winklige Ausgestaltung von Biegerichtung und Drehachse erfolgt. Da die hierfür erforderliche Bewegung nicht innerhalb der Lagerkerne, sondern durch die Auslenkung der Lagerarme erfolgt, wird der Verschleiß der Lagerkerne deutlich reduziert. Dabei ist die Auslenkung der Lagerarme überaus langlebig, da diese aus einem demgegenüber stabileren Material, insbesondere aus Stahl gefertigt sein können. Insgesamt wird hierdurch eine leichte, platzsparende und einfach herzustellende sowie insbesondere in Bezug auf den Verschleiß der Lager langlebige Ausgestaltung einer Verbundlenkerachse erreicht.
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Die Erfindung ist ferner auf eine Lageranordnung für eine Verbundlenkerachse, insbesondere für eine wie zuvor ausgestaltete Verbundlenkerachse gerichtet, welche im weiteren Verlauf näher erläutert wird.
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Durch die erfindungsgemäße Lageranordnung kann eine von zwei über ein Torsionsprofil miteinander verbundenen Längsschwingen der Verbundlenkerachse an einen Aufbau eines Fahrzeugs verschwenkbar angebunden werden. Die Lageranordnung umfasst einen mit einer der Längsschwingen verbindbaren Lagerkern und wenigstens einen mit dem Lagerkern gekoppelten Lagerarm. Erfindungsgemäß ist der Lagerarm derart ausgebildet, dass dieser in eine Biegerichtung ausgelenkt werden kann. Dabei schließen die Biegerichtung und die Drehachsen einen Winkel zwischen sich ein.
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Die sich hieraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit der zuvor erläuterten erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse ausgeführt, so dass an dieser Stelle auf die vorherigen Ausführungen verwiesen wird.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Koppellenkerachse mit Blick auf eine Unterseite einer zur Anbindung an ein Fahrzeug vorgesehenen Lageranordnung sowie
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2 ein Detail der Lageranordnung aus 1 in einer perspektivischen Darstellungsweise.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 ist eine untere Ansicht auf einen Ausschnitt einer schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Verbundlenkerachse 1 zu entnehmen. Die vorliegende Darstellung beschränkt sich auf eine Seite der Verbundlenkerachse 1, welche der nicht näher gezeigten Kopplung mit einem Rad eines ebenfalls nicht näher gezeigten Fahrzeugs dient. Folglich gelten die weiteren Ausführungen für die hier nicht gezeigte Seite der Verbundlenkerachse 1 entsprechend. Besagtes Fahrzeug weist eine Längsrichtung x auf, welche sich in dessen Fahrtrichtung bei Vorwärtsfahrt erstreckt. Demgegenüber besitzt das Fahrzeug eine rechtwinklig zu seiner Längsrichtung x verlaufende Querrichtung y sowie eine auf der Längsrichtung x und Querrichtung y rechtwinklig stehende und vorliegend in die Blattebene eintauchende Hochrichtung z.
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Die Verbundlenkerachse 1 umfasst zwei Längsschwingen 2, von denen vorliegend nur eine dargestellt ist. Besagte Längsschwingen 2 sind durch ein Torsionsprofil 3 miteinander verbunden. Die hier gezeigte Längsschwinge 2 weist einen S-förmig geschwungenen Verlauf auf, wobei sie sich im Wesentlichen in die Längsrichtung x des nicht gezeigten Fahrzeugs erstreckt. An einem ersten Endabschnitt 4 der Längsschwinge 2 ist ein Radträger 5 angeordnet, welcher zur Kopplung mit dem nicht gezeigten Rad dient. An einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden Endabschnitt 6 ist die Längsschwinge 2 mit einer Lageranordnung 7 verbunden.
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Die Lageranordnung 7 weist eine Drehachse a auf, um welche herum die Längsschwinge 2 verschwenkbar ist. Die verlängerte Darstellung der Drehachse a soll verdeutlichen, dass hier nicht gezeigte weitere Längsschwinge 2 ebenfalls eine Lageranordnung 7 mit einer Drehachse a besitzt, wobei die Drehachsen a miteinander fluchten. Die Lageranordnungen 7 dienen dazu die Verbundlenkerachse 1 über ihre beiden Längsschwingen 2 an einen Aufbau 8 des nicht gezeigten Fahrzeugs anzubinden. Zwischen der Längsschwinge 2 und dem Torsionsprofil 3 erstreckt sich eine mit diesen verbundene Federaufnahme 9, gegen welche sich eine nicht näher gezeigte Schraubenfeder des Fahrzeugs abstützen kann.
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Die Lageranordnung 7 besitzt einen Lagerkern 10, welcher mit dem zweiten Endabschnitt 6 der Längsschwinge 2 verbunden ist. Weiterhin weist die Lageranordnung 7 zwei Lagerarme 11 auf, zwischen denen der Lagerkern 10 angeordnet ist. Zudem ist der Lagerkern 10 mit beiden Lagerarmen 11 gekoppelt. Hierzu besitzt der Lagerkern 10 eine mit der Längsschwinge 2 verbundene Außenhülse 12, innerhalb der eine Innenhülse 13 angeordnet ist. Zwischen Innenhülse 13 und Außenhülse 12 ist in nicht näher gezeigter Weise ein elastischer Körper angeordnet. Wie zu erkennen, ist die Außenhülse 12 zu jenem der beiden Lagerarme 11 beabstandet, welcher dem Radträger 5 zugewandt ist. Durch einen zwischen der Außenhülse 12 und besagtem Lagerarm 11 eingehaltenen Abstand b ist die Außenhülse 12 in Richtung der Drehachsen a relativ zur Lageranordnung 7 verlagerbar. Hierbei ist der Lagerkern 10 über die sich zwischen den beiden Lagerarmen 11 erstreckende Innenhülse 13 mit diesen gekoppelt. Die Innenhülse 13 weist an einem dem Abstand b zum Lagerarm 11 gegenüberliegenden Ende einen Kragen 13a auf, an welchem sich die Außenhülse 12 abstützen kann.
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Die Lagerarme 11 weisen jeweils einen Verbindungsbereich 14 auf, welcher in Form eines Flansches gegenüber den Lagerarmen 11 abgewinkelt ist. Dabei sind die Lagerarme 11 über ihre Verbindungsbereiche 14 mit einer Montageplatte 15 verbunden. Durch die Montageplatte 15 ist die Verbundlenkerachse 1 mittels Verbindungsmitteln 16 an den Aufbau 8 des Fahrzeugs anbindbar.
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Die Lagerarme 11 sind dazu ausgebildet, um in eine Biegerichtung c ausgelenkt zu werden. Dabei sind die Lagerarme 11 derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass die durch den Lagerkern 10 verlaufende Drehachse a der hier gezeigten Lageranordnung 7 und die Biegerichtung c der Lagerarme 11 einen Winkel d zwischen sich einschließen. Vorliegend beträgt der Winkel d von 15° bis 30°, bevorzugt von 20° bis 25°. Die Biegerichtung c wird maßgeblich durch die Ausgestaltung der Lagerarme 11 und/oder deren Anordnung in Bezug auf die Längsrichtung x und die Querrichtung y des Fahrzeugs bestimmt. Näheres hierzu ist Inhalt der Beschreibung von 2.
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2 zeigt eine isolierte Darstellung der beiden Lagerarme 11 der Lageranordnung 7 aus 1 in einer perspektivischen Ansicht. Hierdurch wird deutlich, dass der jeweilige Lagerarm 11 einen Stützabschnitt 17 und einen elastischen Biegeabschnitt 18 umfasst. Der gesamte Lagerarm 11 ist aus einem Flachmaterial gebildet und als Biegeform ausgeführt. Durch den somit rechteckigen Querschnitt des Lagerarms 11 weist dieser eine schwache Achse e auf, so dass die Biegerichtung c des Lagerarms 11 durch den Verlauf des Biegeabschnitts 18 vorgegeben ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Biegerichtung c in Richtung einer Normalen des Biegeabschnitts 18. Der Stützabschnitt 17 ist in hier nicht gezeigter Weise mit dem Lagerkern 10 aus 1 gekoppelt. Hierzu weist der jeweilige Stützabschnitt 17 eine durch diesen hindurch angeordnete Öffnung 19 auf, wobei die beiden Öffnungen 19 der Stützabschnitte 17 miteinander fluchten. Besagte Öffnungen 19 dienen der Aufnahme eines hier nicht näher gezeigten Bolzens oder der der Aufnahme der Innenhülse 13 aus 1.
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Zwischen dem Stützabschnitt 17 und dem Biegeabschnitt 18 des jeweiligen Lagerarms 11 ist eine Stufe 20 in Form eines Versprungs angeordnet. In einer Zusammenschau von 1 ist ersichtlich, dass diese Stufe 20 eine dreiecksförmige oder trapezförmige Kontur aufweist. Durch diesen Verlauf der Stufe 20 sind der Stützabschnitt 17 und der Biegeabschnitt 18 des jeweiligen Lagerarms 11 gegeneinander geneigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbundlenkerachse
- 2
- Längsschwinge von 1
- 3
- Torsionsprofil von 1
- 4
- erster Endabschnitt von 2
- 5
- Radträger an 2
- 6
- zweiter Endabschnitt von 2
- 7
- Lageranordnung von 1
- 8
- Aufbau eines Fahrzeugs
- 9
- Federaufnahme zwischen 2 und 3
- 10
- Lagerkern von 7
- 11
- Lagerarm von 7
- 12
- Außenhülse von 10
- 13
- Innenhülse von 10
- 13a
- Kragen von 13
- 14
- Verbindungsbereich von 11
- 15
- Montageplatte von 7
- 16
- Verbindungsmittel für 15
- 17
- Stützabschnitt von 11
- 18
- Biegeabschnitt von 11
- 19
- Öffnung in 14
- 20
- Stufe in 11
- a
- Drehachse von 7
- b
- Abstand zwischen 11 und 12
- c
- Biegerichtung von 11
- d
- Winkel zwischen a und c
- e
- schwache Achse von 11
- x
- Längsrichtung
- y
- Querrichtung
- z
- Hochrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7914019 B2 [0006]
- JP 07-190132 A [0007]
- EP 0903251 A1 [0008]
- DE 4322910 A1 [0009]
- FR 2520072 A [0010]
- DE 4311090 A1 [0011]
- DE 102009040163 A1 [0012]
- GB 2033533 A [0013]
