DE3205716A1

DE3205716A1 - Elastisch nachgiebige schwenklagerung zur gegenseitigen schwenkbaren verbindung von teilen eines kraftfahrzeuges, beispielsweise eines radtraegers mit einem radfuehrungsglied

Info

Publication number: DE3205716A1
Application number: DE19823205716
Authority: DE
Inventors: Otto 7057 Leutenbach Solleder
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1983-09-01
Also published as: JPS58149812A; FR2521496A1; GB2115080B; US4615538A; JPH0155699B2; GB2115080A; FR2521496B1; GB8303262D0; DE3205716C2

Description

Daiinlor-Benz Aktiengesellschaft Palm 13 966 A

Stuttgart /C/ ^EPT ro-gro

15.Febr.1982

Elastisch nachgiebige Schwenklagerung zur ge-. genseitigen schwenkbaren Verbindung von Teilen

eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines Radträgers mit einem Radführungsglied

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Die Erfindung betrifft eine elastisch nachgiebige Schwenklagerung zur gegenseitigen schwenkbaren Verbindung von Teilen eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines Radträgers, mit einem Radführungsglied, mit einem auf einem am einen Teil gehaltenen und sich von diesem frei wegerstreckenden Lagerschaft angeordneten, den anderen Teil aufnehmenden Lagerkörper, wobei der Lagerschaft einen zylindrischen Schraubenbolzen aufweist, der mit seinem einen Endstück eine zylindrische Ausnehmung des ihn haltenden Teils durchdringt und durch Verspannen des Schraubenbolzens mit diesem Teil eine Innenhülse des Lagerkörpers mit ihrer einen Stirnfläche unter Druck an den den Schraubenbolzen haltenden Teil anlegbar ist.

Bei bekannten Schwenklagerungen der vorstehend beschriebenen Art sitzt die Innenhülse des Lagerkörpers unmittelbar auf dem Schraubenbolzen und liegt mit ihrer einen Stirnfläche roibunftsschliissiß an einer Anlagefläche des den Schraubenbolzen tragenden Teils an (vgl. Fahrwerktechnik I, von Reimpoll, Seite 39», Bild 3.9/2).

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Sofern hierbei der Schraubenbolzen zentrisch in der Innenhülse des Lagerkörpers sowie in der zylindrischen Ausnehmung des ihn haltenden Radträgers mit radialem Spiel angeordnet ist, wird das Gesamtbiegemoment einerseits zur Hälfte als Biegemoment über den Schraubenbolzen in das ihn haltende Teil eingeleitet, andererseits stützt sich das Biegemoment zur Hälfte als Längskraft im Schraubenbolzen und an der Anlagefläche des Radträgers ab. Eine Übertragung der Querkraft erfolgt dann durch Reibschluß.

Liegt jedoch der Schraubenbolzen an der Mantelfläche von Innenhülse und zylindrischer Ausnehmung an, unterliegt der Schraubenbolzen einer größeren Biegebeanspruchung, indem sich die Krafteinleitung in den Schraubenbolzen nicht mehr allein über die Stirnfläche der Innenhülse, sondern zum Teil auch über die Berührungsfläche zwischen dem Schraubenbolzenumfang und dem Umfang der Innenhülsenbohrung vollzieht.

Bei Wechselkräften wird die Querkraft weiterhin durch Reibschluß übertragen.

Die Querschnitte von Schraubenbolzen und innenhülse sind dabei entsprechend groß zu dimensionieren, damit die auftretenden Spannungen nicht zu Überbeanspruchungen führen können. Aus großen Querschnitten resultieren aber große Trägheitsmomente und entsprechend kleine Verformungen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei Schwenklagerungen der eingangs erläuterten Art den Einfluß der auf die zur Kraftaufnahme dienenden Komponenten wirkenden Kräfte erheblich herabzusetzen, sowie eine elastischere Aufnahme von Stößen zum Zwecke einer Verminderung von aus der Belastung entspringenden Spannungen in der Schwenklagerung zu bewerkstelligen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schraubenbolzen eine über ihre Länge geschlitzte, mit radialer Vorspannung in die zylindrische Ausnehmung des den Schraubenbolzen haltenden Teils hineinragende und die Innenhülse des Lagerkörpers aufnehmende zylindrische Metallhülse mit radialem Spiel trägt.

Die Ausstattung der erfindungsgemäßen Schwenklagerung mit der Metallhülse ermöglicht ein Aufteilen der in die Schwenklagerung eingeleiteten Kräfte, derart, daß sie sowohl teilweise die Querkraft als auch anteilig das Biegemoment aufnimmt. Die Belastung des Schraubenbolzens auf Biegung verringert sich dadurch zwangsläufig, wobei unter normalen Einsatzbedingungen die Übertragung der senkrecht zur Achse des Lagerschaftes gerichteten Querkräfte ausschließlich durch den Reibschluß zwischen Lagerkörper-Innenhülse und der Anlagefläche des den Schraubenbolzen tragenden Teils erfolgt. Spannhülse und Schraubenbolzen bilden hierbei einen Lagorschaft für den Lagerkörper.

Die Metallhülse bietet des weiteren den Vorteil, daß sie den Reibschluß zwischen Lagerkörper-Innenhülse und Anlagefläche bei Auftreten heftiger und harter Stöße relativ lange aufrechterhält. Dies beruht auf der anteiligen Aufnahme des Biegemomentes und der damit verbundenen Entlastung des Schraubenbolzens. Dabei wird die durch die Biegung im Schraubenbolzen wirksam werdende Längskraft und somit auch der Verlust an Anpreßkraft für den Reibschluß entsprechend klein gehalten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß der durch die Metallhülse ermöglichte größere zulässige Vorforinungsweg einen wirksamen Abbau von Stoßkräften bewirkt. Für den Abbau von Stoßenergie steht somit bei der

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5· erfindungsgemäßen Schwenklagerurig, im Vergleich zu den bekannten Schwenklagerüngen, ein längerer Verformungsweg zur Verfügung. Die dabei entstehenden Relativbewegungen zwischen Metallhülse, Lagerkörper-Innenhülse und beispielsweise einem den Schraubenbolzen tragenden Radträger erzeugen Reibung an den Umfangswanden der die Metallhülse aufnehmenden Ausnehmungen, weil die Metallhülse mit radialer Vorspannung an den Umfangswänden anliegt. Dies führt zu einer Vernichtung von Stoßenergie und damit zu einem Dämpfeffekt, durch den Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt und dadurch Schwingungen zum Abklingen gebracht werden, was zur Verbesserung des Fahrkomforts von Kraftfahrzeugen und zu geringerer Belastung nachfolgender Bauteile beiträgt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion ergibt sich aus der radialen Nachgiebigkeit der vorgespannten Metallhülse, indem sich die Metallhülse der Uinfangsform der sie aufnehmenden Ausnehmungen anpaßt und dadurch die Kräfte großflächiger übertragen werden. Es treten dadurch an den einander benachbarten Kanten der Ausnehmungen keine so ausgeprägten Verformungen durch Flächenpressung auf als bei einer radial starren Hülse. Dennoch wird auch eine Schwenklagerung noch unter die Erfindung fallend betrachtet, bei der anstelle der geschlitzten Metallhülse eine am Umfang geschlossene bzw. radial starre oder entlang einer Mantellinie lediglich teilweise geschlitzte Hülse vorgesehen ist, sofern es sich bei dieser um eine in die Innenhülse des Lagerkörpers und die Ausnehmung des den Schraubenbolzen haltenden Teils mit entsprechender Passungsqualität eingepreßte, relativ dünnwandige Hülse handelt, die in der Lage ist, das Biegemoment anteilig aufzunehmen.

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Aufgrund der erfindungsgemäß zustandegebrachten Aufteilung und Übertragung von Querkräften und Biegemomenten ergibt sich für die einzelnen Komponenten der Schwenklagerung eine wesentliche Erhöhung der Zeit- bzw. Dauerfestigkeit. Es bietet sich somit die Möglichkeit, diese Bauteile aus weniger hochfesten Materialien herzustellen.

Ein weiterer gravierender Vorteil der Erfindung besteht schließlich darin, daß durch sie eine Sicherung des Schraubenbolzens gegen selbsttätiges Losdrehen, bzw. die Erhaltung der Schraubenbolzenvorspannung erzielt wird. Dies wird erreicht durch weitgehendste Verhinderung von Relativbewegungen zwischen Schraubenkopf und Innenhülse bzw. Schraubenmutter und dem den Schraubenbolzen haltenden Teil. Die Metallhülse begrenzt dabei den Verformungsweg durch anteilige Aufnahme des Biegetnoments bzw. der Querkraft an der Anlagefläche der Innenhülse_?beispielsweise an einem Radträger, sofern einmal der Reibschluß überschritten werden sollte.

Durch die entlastende Wirkung der Metallhülse kann der Schraubenbolzen im Durchmesser entsprechend klein gehalten werden (kleines Trägheitsmoment), d.h. der Schraubenbolzen ist in der Lage, auftretende Verformungen mitzumachen, wobei die Haftreibung bestehen bleibt, weil der Schraubenkopf bzw. die Schraubenmutter stets an den Verbindungstoilen anliegen.

Als Metallhülse eignet sich besonders vorteilhaft eine entlang einer Mantellinie geschlitzte Spannhülse aus Stahl, > die in nicht eingebautem Zustand einen Außendurchmesser besitzt, der größer ist als der Innendurchmesser der sie aufnehmenden Ausnehmungen, so daß sie in diesen mit Preßsitz gehalten ist. Dabei können Spannhülsen nach DIN 73^ό (leichte Ausführung) sowie nach DIN ΙΊ8Ι (schwere Ausfüh-

'lO rung) Verwendung finden.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung schetnatisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Bei der in der Zeichnung als Ausführungsbexspiel der Erfindung dargestellten elastisch nachgiebigen Schwenklagerung handelt es sich beispielsweise um eine solche zur schwenkbaren Verbindung eines Radführungsgliedes mit einem Radträger.

Bei der im Längsschnitt dargestellten Schwenklagerung bezeichnet 10 als Ganzes einen Lagerkörper derselben, der in einer zylindrischen Ausnehmung 12 des mit Xh bezeichneten Radführungsgliedes mit Preßsitz angeordnet ist.

Der Lagerkörper 10 ist mit Hilfe eines Schraubenbolzens 16 seitlich an einem Radträger 18 festgelegt.

Der Lagerkörper 10 besitzt eine in Achsrichtung von einer zylindrischen Bohrung 20 durchdrungene Innenhülse 22, auf deren Außenumfang z.B. ein Gummikörper 2h aufgebracht, vorzugsweise aufvulkanisiert^ist. Auf den Außenumfang dieses Gummikörpers ist vorzugsweise eine zur Innenhülse koaxiale Außenhülse 26 aufvulkanisiert, die mit Preßsitz in der Ausnehmung 12 des Radführungsgliedes Xh gehalten ist.

Der Gummikörper könnte auf die Innenhülse 22 auch lose aufgebracht und diese mit Spannmitteln versehen sein, um den Gummikörper zum gegenseitigen elastischen Verbinden des Radführungsgliedes Xh mit der Innenhülse 22 in radialer Richtung zwischen diesen Teilen zu verspannen. Ebenso könnte dieser mit entsprechendem Übermaß zwischen Innenhülse und Außenhülse eingepreßt werden.

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Die Innenhülse 22 besitzt zwei planparallele Stirnflächen 28 und 30. Mit Hilfe des Schraubenbolzens 16, der vorzugsweise eine zylindrische Sechskant-Schaftschraube bildet, ist der Lagerkörper 10 mit der Stirnfläche 28 seiner Innenhülse 22 an einer Anlagefläche 32 des Radträgers 18 reibungsschlüssig festgelegt. Hierzu ist der Radträger 18 mit einer diesen im Bereich der Anlagefläche 32 durchdringenden zylindrischen Bohrung 3^ ausgestattet, durch welche der Schraubenschaft 16' mit seinem ein Außengewinde aufweisenden Schaftendstück hindurchgeführt ist.

Zwischen der Stirnfläche 30 der Lagerkörper-Innenhülse 22 und dem Schraubenkopf 16" ist eine auf den Schraubenschaft aufgebrachte Zwischenscheibe 36 angeordnet.

Zum Verspannen des Lagerkörpers 10 am Radträger 18 dient eine auf das aus dem Radträger 18 herausragende Schaftendstück aufgeschraubte Gewindemutter 38, die sich vorzugsweise an einer am Radträger anliegenden Zwischenscheibe kO abstützt .

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, sind die Innendurchmesser der zylindrischen Bohrungen 20, 3^ von Innenhülse und Radträger 18 größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Schraubenschaftes I6¹. Es ist dadurch möglich, zwisehen der Innenhülse 22 des Lagerkörpers 10 bzw. den Innenumfang der zylindrischen Bohrung 3^ des Radträgers 18 und dem. Schraubenschaft l6· des Schraubenbolzens l6 ein zylindrisches Zwischenglied in Form einer auf den Schraubenschaft l6' aufgesteckten zylindrischen Stahlhülse k2 derart vorzusehen, daß sie in den zylindrischen Bohrungen 20, 3*» mit radialer Vorspannung und in dieser der Schraubenschaft I6¹

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mit geringem radialen Spiel gehalten ist. Zu diesem Zweck ist die Stahlhülse vorzugsweise durch eine entsprechend dimensionierte, über ihre gesamte Länge einen Schlitz hU aufweisende Spannhülse gebildet, die sich durch die gesamte Innenhülse 22 hindurch- und in die Bohrung "}k des Radträgers 18 hineinerstreckt, und dabei im Abstand von der Zwischenscheibe '+0 in der Bohrung 3k endet. Die geschlitzte Spannhülse kZ besitzt in nicht eingebautem Zustand einen größeren Außendurchmesser als die Bohrungen 2o, 3k, so daß sie in der Innenhülse 22 des Lagerkörpers 10 und im Radträger 18 mit Preßsitz gehalten ist. In verspanntem Zustand des Schraubenbolzens erfolgt die Übertragung von am Radführungsglied wirksam werdenden Querkräften auf den Radträger durch Reibschluß zwischen den Flächen 28, 32 der Lagerkörper-Innenhülse 22 und des Radträgers 18. Dabei ist die Spannhülse k2, aufgrund ihrer Elastizität, in der Lage, Querkräfte teilweise mit aufzunehmen, so daß beispielsweise bei kräftigen harten Stoßen der Reibschluß entsprechend lange bestehen bleibt. Ebenso werden durch die Spannhülse wirksam werdende Biegemomente anteilig aufgenommen, so daß der Schraubenbolzen mit einem entsprechend kleineren Biegemoment belastet wird. Die Verringerung des Biegemoments am Schraubenbolzen bewirkt, daß die dabei entstehenden Längskräfte im Schraubenbolzen entsprechend reduziert und dadurch die durch seine Vorspannung erzeugte Anpreßkraft lediglich in verhältnismäßig geringem Maße beeinträchtigt wird.

Bei der Aufnahme von Biegemomenten vollziehen sich zwischen dem Radträger, der Spannhülse und der Lagerkörper-Innönhülse Reibung erzeugende Relativbewegungon, wodurch Stoßenergie vernichtet und ein Dämpfeffekt erzielt wird.

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Die Anordnung der längsgeschlitzten Spannhülse ^2 schafft überdies einen problemlosen Korrosionsschutz für den Schraubenschaft l6· des Schraubenbolzens 16 und erlaubt gröbere Toleranzen bei der Herstellung der Bohrungen 20, 3^· Anstelle einer aus Stahl bestehenden Spannhülse könnte diese auch aus anderem Metall, insbesondere Aluminium, bestehen. Der Lagerkörper könnte radial auch starr ausgelegt sein und beispielsweise ein Kugelgelenk bilden.

Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Dairo 13 966/H. Stuttgart EPT.fo-gro 15. Febr. 19B2 Patentansprüche 10

1. !Elastisch nachgiebige Schwenkte rung zur gegenseitigen wenkbaren Verbindung von Teilen eines Kraftfahrzeuges,

beispielsweise eines Radträgers, mit einem Radführungsglied, mit einem auf einem am einen Teil gehaltenen und sich von diesem frei wegerstreckenden Lagerschaft angeordneten, den anderen Teil aufnehmenden Lagerkörper, wobei der Lagerschaft einen zylindrischen Schraubenbolzen aufweist, der mit seinem einen Endstück eine zylindrische Ausnehmung des ihn haltenden Teils durchdringt und durch Verspannen des Schraubenbolzens mit diesem Teil eine Innenhülse des Lagerkörpers mit ihrer einen Stirnfläche unter Druck an den den Schraubenbolzen haltenden Teil anlegbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenbolzen (l6) eine über ihre gesamte Länge geschlitzte, mit radialer Vorspannung in die zylindrische Ausnehmung (3'+) des den Schraubenbolzen (l6) haltenden Teils

*jO (l8) hineinragende und die Innenhülse (22) des Lagerkörpers (lO) aufnehmende zylindrische Metallhülse ('(2) mit radialem Spiel trägt.

2. Schwenklagerung nach Anspruch 1,

d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Metallhülso (^2) durch eine an sich bekannte Spannhülse gebildet- ist.