DE3240981C2

DE3240981C2 -

Info

Publication number: DE3240981C2
Application number: DE19823240981
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8060 Dachau De Mueller; Johann Ing.(Grad.) 8000 Muenchen De Niklas
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1993-04-15
Also published as: DE3240981A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gummi-Metall-Lager nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein solches Lager ist aus der DE-OS 28 38 391 bekannt. Es dient hier für die schwenkbare Anlenkung eines Radfüh rungslenkers oder eines Achsverbundes am Aufbau eines Kraftfahrzeuges. Im Falle eines Achsverbundes, insbesonde re einer Koppel- oder Verbundlenkerachse, nimmt das Lager die auf das Fahrzeugrad wirkende Seitenkraft auf. Die innere und die äußere Metallhülse werden dabei gegeneinan der verschoben. Bei entsprechender Auslegung des Lagers läßt sich dadurch ein Drehen des Achsverbundes in Richtung Nachspur verringern bzw. Vorspur erreichen. Wie aus der Vorveröffentlichung zu entnehmen ist, sind die Einzellager jeweils nur in eine Richtung wirksam. Soll eine entspre chende Verschiebung auch für die in entgegengesetzter Richtung eingeleiteten Kräfte erzielt werden, dann müssen zwei Teillager axial unmittelbar zu einem Gesamtlager aneinander gefügt werden.

Neben den Seitenkräften treten, bedingt durch Beschleuni gen oder Verzögern der Fahrgeschwindigkeit, am Fahrzeugrad Kräfte auf, die in Längsrichtung des Fahrzeuges wirken. Diese Kräfte werden bei einem mit einem Längslenker ge führten Fahrzeugrad von dem Lager aufgenommen, mit dem der Längslenker am Fahrzeugaufbau gehalten ist. Liegt nun der Lagerpunkt nicht in der Wirkungslinie dieser Längskräfte, treten im Lager Querkraftkomponenten auf, die zu einer resultierenden Kraft führen, deren Wirkungslinie schräg zur Längsachse des Fahrzeugs verläuft. Das führt bei den üblicherweise verwendeten Gummi-Metall-Lagern zu einem Auswandern des Lagers und mit ihm zu einer Spurverstellung des Fahrzeugrades über den Längslenker. Je nach Art der Geschwindigkeitsänderung wird das Lager dabei auf Zug oder Schub beansprucht.

Bei ebener Betrachtung und unter Berücksichtigung auf reine Längskräfte in Radmittenebene angreifend, sind die Wir kungslinien der an dem Lager angreifenden Schub- und Zugkräfte deckungsgleich. Bei einer praxisnäheren Betrach tung kommen zu diesen Längskräften noch räumlich ange stellte Kräfte hinzu, insbesondere aus der Feder herrührend, die dazu führen, daß die am Lager angreifenden Zug- und Schub kräfte nicht mehr auf der gleichen Wirkungslinie liegen. Das hat zur Folge, daß das Fahrzeug beim Bremsen und beim Beschleunigen jeweils ein anderes Eigenlenkverhalten zeigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gummi-Metall-Lager der genannten Art so weiterzubilden, daß es bei Zug- und Schubkräften, die in etwa radial auf das Lager einwirken und unterschiedliche Wirkungslinien aufweisen, jeweils in eine vorbestimmte Richtung auswandert und eine übermäßige Flächenpressung des Gummikörpers ausschließt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Lager lassen sich die Einflüsse beim Verzögern oder Beschleunigen des Fahrzeuges getrennt ausgleichen. Nach den zu erwartenden Wirkungslinien der auf das Lager einwirkenden Kräfte, die sich rechnerisch bestimmen lassen, und entsprechend dem gewollten Lenkver halten des Fahrzeugs werden die Ansteigwinkel der Flächen abschnitte der inneren Metallhülse gewählt.

Die Wirkungsweise des Lagers beruht darauf, daß der Gummi körper in senkrecht aufeinander stehenden Richtungen unterschiedliche Federraten aufweist. Durch die schräg gestellten Flächenabschnitte wird die einwirkende Kraft je nach Ansteigwinkel in unterschiedliche Komponenten aufge teilt, so daß das Lager in Richtung der Federrate einmal mehr und einmal weniger auswandert. Um gezielte Federraten zu erhalten, ist es zweckmäßig, den Gummikörper mit nie renartigen Ausnehmungen zu versehen. Um diese Ausnehmungen gezielt anbringen zu können, ist es weiter vorteilhaft, die schräg gestellten Flächenabschnitte nur über einen Teil der axialen Ausdehnung der inneren Metallhülse vorzu sehen. Dadurch erhält die Metallhülse auch eine für die Fertigung einfachere Form.

Das Lager läßt sich in einem Kraftfahrzeug rechtwinklig zu dessen Längsachse anordnen und ermöglicht genaue Einhal tung der Anschlußmaße. Bei gewünschter Achsparallelität des Lagers zur Radachse ist bei vorhandenen Ausgangssturz winkeln auch eine Abweichung der horizontalen Einbaulage um den Sturzwinkel möglich. Durch die radachsparallele Anordnung des Lagers läßt sich die Spur des Rades, bei spielsweise die Vorspur in einfacher Weise einstellen. Hierzu ist zwischen der inneren Metallhülse und einem Schraubbolzen, mit dem das Lager mit dem Längslenker am Fahrzeugaufbau oder dergleichen befestigt ist, eine Gewin dehülse vorgesehen. Der Längslenker läßt sich durch diese Anordnung auf der Gewindehülse axial verschieben bis zur gewünschten Vorspur. Mit Kontermuttern wird er dann in dieser Lage fixiert. Diese Einstellmöglichkeit der Vorspur wirkt sich nicht auf die übrige Achsgeometrie aus oder nur in sehr geringem Maße.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel be schrieben und in der Zeichnung dargestellt. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Fahrzeugrad mit Längs- und Querlenker in der Draufsicht,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Gummi-Metall-Lager im Schnitt,

Fig. 3 ein Kräfteplan einer auf das Gummi-Metall-Lager einwirkenden Kraft und

Fig. 4 die Anlenkung des Längslenkers am Fahrzeugauf bau.

Das in Fig. 1 gezeigte Fahrzeugrad 1 gehört zu einer Hin terachskonstruktion mit getrennter Quer- und Längsführung. Die Längsführung übernimmt ein Längslenker 2 der starr mit einem Radträger 3 verbunden ist. Mit seinem anderen Ende ist der Längslenker 2 über ein Lager 4 am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau gehalten. Das Lager 4 ist dabei quer zur Fahrzeuglängsachse und etwa parallel zur Radachse 1 a eingebaut. Die Querführung übernehmen Querlen ker 6, die mit dem Radträger 3 gelenkig verbunden sind. In der Zeichnung ist lediglich einer der Querlenker 6 ange deutet. Der Pfeil 7 gibt die Fahrtrichtung an.

Beim Beschleunigen oder Verzögern der Geschwindigkeit, also beispielsweise beim Anfahren oder Abbremsen des Fahr zeugs, wirken in der Radmitte, die mit 8 bezeichnet ist, entweder die Kraft F _s oder F _z. Diese Kräfte nimmt das Lager 4 auf, an dem in radialer Richtung die entsprechen den Kräfte F _s′ und F _z′ wirken. Das Lager 4 liegt aus in der Praxis gegebenen Gründen außerhalb der Radmitte 8 und damit der Wirkungslinie der Kräfte F _s und F _z. Die am Lager 4 auftretenden Kräfte weisen daher eine Querkomponente auf, so daß die Kräfte F _s′ und F _z′ als resultierende Kräf te schräg zur Radmittenebene und damit auch zur Fahrzeug längsachse angestellt sind. Außerdem sind die Wirkungsli nien der Kräfte F _s′ und F _z′ nicht deckungsgleich. Beim Beschleunigen und beim Verzögern ändert der Fahrzeugaufbau seinen Höhenstand unterschiedlich und die daraus resultie renden Federkräfte (die Feder selbst ist in der Zeichnung nicht dargestellt) beeinflussen die am Lager auftretenden Schub- und Zugkräfte in unterschiedlichem Maß mit der Folge, daß die Wirkungslinien der Kräfte F _s′ und F _z′ nicht deckungsgleich sind.

Fig. 2 läßt das Lager 4 erkennen. Es besteht aus einer äußeren Metallhülse 9 und einer inneren Metallhülse 10. Zwischen den Metallhülsen 9, 10 ist ein Gummikörper 11 vorgesehen der an den Metallhülsen durch Vulkanisieren befestigt ist. Die innere Metallhülse 10 weist an ihrer äußeren Mantelfläche in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Flächenabschnitte 10 a, 10 b auf, die jeweils zu einer der beiden Stirnseiten der inneren Metallhülse ansteigen. Der Ansteigwinkel δ _Z des Flächenab schnittes 10 a ist verschieden von dem Ansteigwinkel w _S des Flächenabschnittes 10 b. Die Ansteigwinkel sind bezogen auf die Lagerlängsachse, die die Bezugsziffer 12 trägt. Die Flächenabschnitte 10 a, b erstrecken sich nur über einen Teil der axialen Ausdehnung und sind axial zueinander versetzt. Außerdem reichen sie nicht ganz zu den Stirnsei ten der inneren Metallhülse 10 heran. Die Endabschnitte der Stirnseiten sind als zylindrische Fortsätze gebildet. Desweiteren liegen sich die Flächenabschnitte 10 a, b diametral gegenüber. Dies ist bedingt durch die etwa in einer Ebene liegenden Kräfte F _s′ und F _z′. Wären die Kräfte räumlich zueinander angestellt, müßten auch die Flächenab schnitt 10 a, b entsprechend am Umfang verteilt sein.

Die äußere Metallhülse 9 ist etwa in der Mitte ihrer axialen Ausdehnung eingeschnürt und erweitert sich von dort kegelstumpfförmig bis annähernd zu den Stirnseiten. Die Endabschnitte der Stirnseiten sind zylindrisch ausge führt und sitzen in einem Befestigungsauge 13 des Längs lenkers 2. Durch die eingeschnürte Form der äußeren Metall hülse 9 wird erreicht, daß sie zu den Flächenabschnitten 10 a, b in etwa parallel verläuft.

Der Gummikörper 11 weist zwei senkrecht zueinander stehen de Federraten c _x und c _y auf. Dabei verläuft c _x in Richtung der Schräge der Flächenabschnitte 10 a, b, während c _y senk recht dazu steht. Um die Federrate c _x noch zu verkleinern weist der Gummikörper 11 in Achsrichtung und im Anschluß an die ansteigenden Flächenabschnitte 10 a, b nierenförmige Ausnehmungen 14 auf.

In Fig. 2 ist gestrichelt dargestellt, wie sich die äußere und die innere Metallhülse 9, 10 gegeneinander verschie ben, wenn entweder die Kraft F _s′ oder F _z′ auf das Lager 4 einwirkt. In Fig. 3 ist am Beispiel der Kraft F _z′ gezeigt, welche Wirkung der Winkel δ _Z auf die Verschieberichtung ausübt. Die Kraft F _z′ läßt sich in eine in der Richtung der Schräge des Flächenabschnitts 10 a liegende Komponente X ^X und in eine senkrecht zu diesem Flächenabschnitt liegen de Komponente Y ^Y zerlegen. Durch die unterschiedlichen Federraten c _x und c _y wandert das Lager in Richtung c _x um den Betrag x _a aus und in c _y Richtung um y _a. Die daraus resultierende Auswanderung ist mit a bezeichnet.

In Fig. 4 ist der Längslenker 2 über das Lager 4 am Fahr zeugaufbau 5 gelagert. Dazu ist der Längslenker 2 mit seinem Befestigungsauge zwischen fahrzeugfesten Laschen angeordnet. Zur Befestigung dient ein Schraubbolzen 18, der sich durch die innere Metallhülse 10 erstreckt und an einer der Laschen eingeschraubt ist. Zwischen dem Schaft des Schraubbolzens 18 und der inneren Metallhülse 10 ist eine Gewindehülse 15 angeordnet, auf der zwei Klemmuttern 16, 17 aufgeschraubt sind. Die Klemmuttern 16, 17 liegen an den Stirnseiten der inneren Metallhülse 10 an und sind gegeneinander verspannt. Werden sie gelöst, kann das Lager 4 und damit der Längslenker 2 in Richtung der Schraubbol zenachse und damit quer zur Fahrtrichtung 7 verschoben werden. Auf diese Weise läßt sich mit einfachen Mitteln die statische Vorspur des Fahrzeugrades 1 einstellen.

Claims

1. Gummi-Metall-Lager mit einer äußeren und einer inneren Metallhülse und einem dazwischen angeordneten und an den Metallhülsen befestigten, elastischen Gummikörper, bei dem sich beim Einleiten von in etwa radial wirken den Kräften in das Lager die Metallhülsen in eine vor bestimmte Richtung zueinander verschieben und die inne re Metallhülse an ihrer äußeren Mantelfläche in Um fangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Flächen abschnitte aufweist, die jeweils zu einer der Stirn seiten der inneren Metallhülse ansteigen, dadurch ge kennzeichnet, daß die Ansteigewinkel (δ _z; w _s) der Flächenabschnitte (10 a; b) bezogen auf die Lagerachse (12) verschieden sind und daß die äußere Metallhülse (9) etwa in der Mitte ihrer axialen Ausdehnung einge schnürt ist und sich von dort kegelstumpfartig bis an nähernd zu den Stirnseiten erweitert.

2. Verwendung eines Lagers nach Anspruch 1 für die fahrzeugseitige Lagerung eines Längslenkers einer mit getrennter Quer- und Längsführung ausgebildeten Radaufhängung für Räder eines Kraftfahrzeuges, derart, daß das Lager mit seiner äußeren Metall hülse in einem Befestigungsauge des Längslenkers festsitzt und über einen sich durch die innere Metallhülse erstreckenden Schraubbolzen am Fahr zeugaufbau oder dgl. befestigt ist, wobei zwischen der inneren Metallhülse (10) und dem Schraubbolzen (18) eine Gewindehülse angeordnet ist und der Längslenker über zwei auf der Gewindehülse (15) vorgesehenen und an den Stirnseiten der inneren Metallhülse (10) anliegenden Klemmuttern (16, 17) einstellbar gehalten ist.