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Sogenannte „Multilenker"-Achsen sind mit einer
Vielzahl von Armen ausgestattet, die für jede Seite des Rades einerseits über ein
Fahrzeugbauteil wie die Nabe, andererseits über ein anderes Fahrzeugbauteil
wie die Karosserie oder den Motorträger des Fahrzeugs angelenkt
werden. Die entsprechenden Anordnungen der Arme bilden eine Vorrichtung, die
einen Nabenwinkel bezüglich
der Karosserie definiert, der insbesondere vom Zangenwinkel des
Rades abhängen
wird, das auf der Nabe montiert wird.
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Unter
Berücksichtigung
der Symmetrie einer solchen Achse bezüglich der Längsachse des Fahrzeugs, wird
im nachfolgenden mit „Halbachse" der sich auf selbes,
linkes oder rechtes Rad beziehende Teil der Achse bezeichnet.
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Es
ist verständlich,
daß Präzision bei
der Herstellung der Arme der Halbachse gefragt ist.
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Gewöhnlich weisen
derartige Arme mindestens zwei Öffnungen
auf, die auf eingeklemmte Weise zwei elastische Gelenkblöcke aufnehmen.
Diese Blöcke
werden jeder durch einen Innenring und einen Außenring gebildet, wobei eine
elastische Verbindung die beiden Ringe verbindet. Die Achse des
Innenrings definiert im wesentlichen eine allgemeine Gelenkachse,
während
die Achse des Außenrings
im wesentlichen eine allgemeine Blockachse definiert. Insbesondere
müßte der
Abstand zwischen den Achsen der Innenringe der beiden Blöcke eines
Arms, der dem Abstand zwischen den bei Gelenkachsen des Arms entspricht
(und der die „nutzbare" Länge dieses
Arms definiert), enge Toleranzen berücksichtigen.
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Während die
Verarbeitung oder Formung der Öffnungen
in den Rohlingen der Arme Genauigkeiten erreicht, die diese Toleranzen
weitgehend berücksichtigen,
erlauben die aktuellen Herstellungstechniken der elastischen Gelenkblöcke es nicht,
so gute Ergebnisse zu liefern. Es ist besonders eine verbleibende
Exzentrizität
zwischen dem inneren und dem äußeren Ring
eines Blocks auf den hergestellten Armen fest zustellen. Diese verbleibenden
Exzentrizitäten äußern sich
im allgemeinen in den unterschiedlichen nutzbaren Längen vom
einen Arm zum anderen und die können
folglich die vorgenannten Toleranzen nicht berücksichtigen.
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Es
sind weitere Typen von Gelenkblöcken bekannt,
beispielsweise vom Typ Kugelgelenk, die keine Eigenschaften einer
Exzentrizität
zwischen der Gelenk- und der Blockachse aufweisen, die jedoch auch
keine Elastizitätseigenschaften
aufweisen und die Filterung von Schwingungen nicht zulassen.
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Die
vorliegende Erfindung verbessert die Situation für die Arme, die mindestens
einen elastischen Gelenkblock aufweisen.
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Sie
ist in allgemeiner Weise anwendbar auf einen Arm, der dazu bestimmt
ist, an zwei getrennten Elementen, insbesondere eines Kraftfahrzeuges,
angelenkt zu sein, über
mindestens zwei Gelenke, von denen zumindest eines elastisch ist.
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Die
vorliegende Erfindung läßt sich
zunächst in
der Form eines Herstellungsverfahrens eines Arms wiedergeben, das
die folgenden Schritte aufweist:
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- a) Vorbereiten von wenigstens zwei Gelenkblöcken, die
jeweils eine allgemeine Blockachse und eine allgemeine Gelenkachse
aufweisen, und von denen wenigstens einer ein elastischer Gelenkblock
ist, der eine elastische Verbindung zwischen einem Innenring, dessen
Achse im wesentlichen die Gelenkachse definiert, und einem Außenring aufweist,
dessen Achse im wesentlichen die Blockachse definiert, sowie einen
Armkörper
mit wenigstens zwei Öffnungen
aufweist, die dazu dienen, jeweils einen Gelenkblock aufzunehmen, und
- b) Montieren eines Arms, der bereit ist, angelenkt zu sein,
wobei die beiden Gelenkblöcke
auf eingeklemmte Weise in den Öffnungen
aufgenommen sind.
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Gemäß einer
ersten wichtigen Eigenschaft der Erfindung weist der Schritt a)
darüber
hinaus einen Verarbeitungsschritt auf, der darin besteht, die Winkelposition
des oder der elastischen Gelenkblöcke zusammen mit dem Abstand
zwischen den beiden Blockachsen festzulegen, unter Einstellen einer dieser
Größen bezüglich der
ande ren, in Abhängigkeit
eines gewünschten
Abstands zwischen den beiden Gelenkachsen und unter Berücksichtigen
einer verbleibenden Exzentrizität
zwischen dem Innenring und dem Außenring des oder der elastischen
Gelenkblöcke
Gemäß einer
zweiten wichtigen Eigenschaft der Erfindung sind im Schritt b) der
oder die elastischen Gelenkblöcke
auf eingeklemmte Weise in einer Winkelposition aufgenommen, die
die eingestellte Größe berücksichtigt.
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Folglich
ermöglicht
das Verfahren der Erfindung, die begrenzten Toleranzen bei dem gewünschten
Abstand mit den in ihren Aufnahmen montierten Gelenkblöcken zu
berücksichtigen,
unter Kompensieren des Effekts einer verbleibenden Exzentrizität zwischen
den Innen- und Außenringen
des oder der elastischen Gelenkblöcke.
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Der
so hergestellte Arm kann also zwei elastische Gelenkblöcke oder
auch einen elastischen Gelenkblock und einen Block unterschiedlichen
Typs, wie einen Gelenkblock vom Typ Kugelgelenk, aufweisen.
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Vorzugsweise
weist Schritt a) ein Messen der Position und des Wertes der verbleibenden
Exzentrizität
der Ringe des oder der elastischen Gelenkblöcke auf.
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In
einer Ausführungsform,
wo die beiden Blöcke
elastische Gelenkblöcke
sind, weist Schritt a) vorzugsweise einen Verarbeitungsschritt auf,
der darin besteht, gleichzeitig festzulegen:
- – den Abstand
zwischen den entsprechenden Außenringen
der beiden Blöcke,
- – die
Winkelposition des einen der beiden Blöcke, und
- – die
Winkelposition des anderen Blocks,
unter Einstellen von
wenigstens einer dieser Größen bezüglich der
anderen, in Abhängigkeit
des gewünschten
Abstands zwischen den Achsen der entsprechenden Innenringe der beiden
Blöcke
und unter Berücksichtigen
der verbleibenden Exzentrizitäten zwischen
den Innen- und Außenringen
des einen und des anderen der Blöcke.
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Bei
Schritt b) sind die Gelenkblöcke
in den Öffnungen
in Winkelpositionen aufgenommen, die die eingestellte Größe berücksichtigen.
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Das
Verfahren kann im Sinne der vorliegenden Erfindung gemäß mindestens
drei prinzipiellen Ausführungsformen
abweichen.
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In
einer ersten Ausführungsform
weist Schritt a) die folgenden Schritte auf:
- a1)
Positionieren der Gelenkblöcke
auf einer Montageeinrichtung, die einen gewünschten Abstand zwischen den
beiden Gelenkachsen definiert,
- a2) Messen des Abstands zwischen den beiden Achsen der Blöcke, und
- a3) Anordnen der beiden Öffnungen
in dem Körper
des Arms, unter Vorsehen eines Abstandes zwischen den Öffnungen,
der dem während
des zweiten Schritts a2) gemessenen Abstand entspricht,
wobei
das Verfahren durch das Einbringen der Blöcke in die Öffnungen, ohne Veränderung
der Winkelposition des elastischen Gelenkblocks, fortgesetzt wird.
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Diese
erste Ausführungsform
ist auch gut zur Herstellung eines Arms geeignet, der einen Kugelgelenkblock
und einen elastischen Gelenkblock aufweist, sowie zur Herstellung
eines Arms, der zwei elastische Gelenkblöcke aufweist.
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Außerdem kann
in einer Ausführungsform, wo
die beiden Blöcke
elastische Gelenkblöcke
sind, die elastische Verbindung jedes Blocks nicht isotrope elastische
Umfangseigenschaften aufweisen.
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In
einer zweiten Ausführungsform
weist Schritt a) die folgenden Verarbeitungsschritte auf:
- a1) Anbringen der Öffnungen in den Körper des Arms,
mit einer Zwischenachse zwischen den Öffnungen, die dem gewünschten
Abstand entspricht,
- a2) Fixieren der Winkelposition des einen der beiden Blöcke um ihn
in eine der Öffnungen
in dieser Winkelposition einzusetzen, unter Vorbehalten dieses oder
des anderen elastischen Gelenkblockes dem nachfolgenden Schritt,
und
- a3) Einstellen der Winkelposition dieses elastischen Gelenkblocks
derart, daß der
Abstand zwischen den beiden Gelenkachsen dem gewünschten Abstand entspricht,
wobei
das Verfahren fortgesetzt wird durch das Einsetzen des elastischen
Gelenkblocks in die andere Öffnung
ohne Veränderung
seiner Winkelposition.
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Der
erste Block, dessen Winkelposition in Schritt a2) festgelegt wird,
kann direkt in seiner Aufnahme vor Schritt a2) eingesetzt werden,
oder noch später
ohne Veränderung
seiner Winkelposition eingesetzt werden.
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In
dieser zweiten Ausführungsform
wird die vorgenannte Messung der Position und des Wertes der Exzentrizität bei dem
zweiten einzusetzenden Block vor dem Schritt a3) durchgeführt.
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Wie
die vorangehende Ausführungsform
ist diese zweite Ausführungsform
sowohl zur Herstellung eines Arms, der einen Kugelgelenkblock und
einen elastischen Gelenkblock aufweist, als auch zur Herstellung
eines Arms geeignet, der zwei elasti- sche Gelenkblöcke aufweist.
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Außerdem kann
in einer Ausführungsform, wo
die beiden Blöcke
elastische Gelenkblöcke
sind, die elastische Verbindung des ersten Blocks, die während des
Schritts a2) aufgenommen wird, nicht isotrope elastische Umfangseigenschaften
aufweisen.
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In
einer Ausführungsform,
wo die beiden Blöcke
jeder eine Verbindung mit nicht isotropen elastischen Umfangseigenschaften
aufweisen, geht dem Schritt a2) eine Vergleichsmessung des Wertes
der verbleibenden Exzentrizitäten
der beiden Blöcke
voraus, wobei der erste aufgenommene Block der Block mit der geringsten
Exzentri zität
ist.
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In
einer dritten Ausführungsform
sind die beiden Blöcke
elastische Gelenkblöcke,
und der Schritt a) weist ein Einstellen der Winkelpositionen der
beiden Blöcke
auf, unter Ausrichten ihrer Exzentrizität im wesentlichen senkrecht
zur großen
Abmessung des Körpers
des Arms.
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Vorzugsweise
sind die Exzentrizitäten
im wesentlichen in einer gleichen Richtung einer zur großen Abmessung
des Körpers
des Arms senkrechten Richtung ausgerichtet.
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Auf
einem Arm mit zwei elastischen Gelenkblöcken berücksichtigt der Abstand zwischen
den Innenringen der Blöcke
in ihren Aufnahmen nach Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorteilhafterweise Toleranzen, die besser als zwei Zehntel Millimetern
und bevorzugt besser als ein Zehntel Millimeter sind.
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Allgemeiner
zielt die vorliegende Erfindung auch auf einen Arm ab, der dazu
dient, an zwei getrennten Elementen angelenkt zu werden, insbesondere
eines Kraftfahrzeugs, wobei dieser Arm zwei Öffnungen und zwei Gelenkblöcke aufweist,
die jeweils eine allgemeine Blockachse und eine allgemeine Gelenkachse
aufweisen. Die beiden Blöcke
sind auf eingeklemmte Weise in den Öffnungen aufgenommen, und wenigstens
einer ist ein elastischer Gelenkblock mit einer elastischen Verbindung,
die einen Innenring mit einer Achse, die im wesentlichen die Gelenkachse
definiert, mit einem Außenring
mit einer Achse, die im wesentlichen die Achse des Blocks definiert,
verbindet.
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Nach
einer ersten Definition des erfindungsgemäßen Arms wird die Winkelposition
des/der elastischen Gelenkblocks/-blöcke in seiner/ihrer Öffnung in
Abhängigkeit
der Zwischenachse der Öffnungen gewählt, um
einen gewünschten
Abstand zwischen den Gelenkachsen der Blöcke einzuhalten.
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Nach
einer anderen Definition des erfindungsgemäßen Arms wird die Zwischenachse
der Öffnungen
in Abhängigkeit
der Winkelposition des/der elastischen Gelenkblocks/-Blöcke in seiner/ihrer Öffnung gewählt, um
einen gewünschten Abstand
zwi schen den Gelenkachsen der Blöcke
einzuhalten.
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In
einem Arm, der mit mindestens einem elastischen Gelenk versehen
ist im Sinne der vorliegenden Erfindung, wird der Effekt einer verbleibenden
Exzentrizität
zwischen den Innen- und Außenringen
des/der elastischen Gelenkblocks/-blöcke auf diese Weise kompensiert.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf vorteilhafte, jedoch nicht einschränkende Weise
auf einen Arm für Kraftfahrzeug-Halbachsen
anwendbar.
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Bei
bekannten Multilenker-Halbachsen, die vier Arme oder mehr aufweisen,
erlauben es die verbleibenden Exzentrizitäten in den Blöcken der
unterschiedlichen Arme nicht, einen exakten Nabenwinkel der Halbachse
bezüglich
der Karosserie zu er- halten. Von diesem Winkel wird insbesondere
der Zangenwinkel eines Rades abhängen,
das auf der Nabe montiert wird.
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In
Großserie
hergestellte Multilenker-Halbachsen weisen gewöhnlich ein Stellorgan auf,
zum Beispiel auf einem Zangenpleuel angeordnet, das es erlaubt,
nach Montage der Halbachse den Nabenwinkel in akzeptablen Toleranzgrenzen,
unter Änderung
der nutzbaren Länge
dieses Pleuels, einzustellen.
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Das
Zangenpleuel muss folglich ein Stellorgan (wie ein Gewindestangensystem
mit Mutter, oder auch einen mit der Karosserie verbundenen Exzenter)
aufweisen und ein Zangenpleuel-Stellschritt muss am Ende durchgeführt werden,
um den Nabenwinkel einzustellen.
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Die
Verwendung von mindestens einem erfindungsgemäßen Gelenkarm in einer Multilenker-Halbachse
ermöglicht
es, diese kostspieligen Unzulänglichkeiten
ganz oder zum Teil zu überwinden, sogar
in gewissen Fällen
das Zangenpleuel wegzulassen.
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Deshalb
zielt die vorliegende Erfindung auch auf eine Kraftfahrzeug-Halbachse
ab, wobei diese Halbachse eine Vielzahl von Armen und Gelenken aufweist,
die die Arme einerseits mit einer Radtragnabe und andererseits mit
der Fahrzeugkarosserie verbinden, und die einer Anordnung folgen,
die geeignet ist, einen Nabenwinkel bezüglich der Karosserie zu definieren.
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Gemäß einer
wichtigen Eigenschaft weist die Halbachse mindestens einen erfindungsgemäßen Gelenkarm
auf, und die vorgenannte Anordnung wird durch eine Einstellung der
Position und/oder der Winkelrichtung jedes elastischen Gelenkblocks
in seiner Aufnahme ausgeführt,
um den Nabenwinkel bezüglich
der Karosserie entsprechend der begrenzten Toleranzen zu definieren.
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Auf
diese Weise kann die Halbachse ohne Stellorgan des Nabenwinkels
bezüglich
der Karosserie funktionieren.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
entspricht dieser Winkel dem Zangenwinkel eines Rades, das dazu
bestimmt ist, auf der Nabe montiert zu werden.
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Andere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der angehängten Zeichnungen
klar werden, in denen:
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1 eine Hinterachse eines
Kraftfahrzeugs, genannt „Multilenker", darstellt, die
eine Vielzahl von Gelenkarmen aufweist;
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2 schematisch eine andere
Multilenker-Halbachse, genannt „mit übereinander liegenden Armen" darstellt, die ein
Zangenpleuel aufweist;
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3 einen Armrohling darstellt,
der Öffnungen
aufweist, die zur Aufnahme der Gelenkblöcke bestimmt sind;
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4 einen elastischen Gelenkblock
mit einem Innenring und einem Außenring darstellt, die in Bezug
aufeinander eine verbleibende Exzentrizität e aufweisen;
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5 schematisch einen Gelenkarm
darstellt, der bereit ist zur Montage in einer Multilenker-Halbachse
des in 2 dargestellten
Typs;
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6 schematisch verschiedene
Stellungen einer Vorrichtung zur Durchführung eines Herstellungsverfahrens
eines Gelenkarms 1 im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7A und 7B schematisch zwei aufeinander folgende
Schritte und einen Arm darstellen, den man durch ein Verfahren gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhält;
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8 einen Schritt eines Verfahrens
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
darstellt;
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9A, 9B und 9C aufeinander
folgende Schritte eines `Verfahrens ge-
mäß einer
dritten Ausführungsform
darstellen; und
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10 schematisch einen elastischen
Gelenkblock darstellt, der einen Ring aus Elastomermaterial mit
nicht isotropen elastischen Eigenschaften aufweist.
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Die
Zeichnungen enthalten im wesentlichen Elemente mit bestimmter Eigenschaft.
Sie können daher
nicht nur zum leichteren Verständnis
der Beschreibung dienen, sondern gegebenenfalls auch zur Definition
der Erfindung beitragen.
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Es
wird zunächst
auf 1 Bezug genommen,
in der eine Multilenker-Achse eine Vielzahl von Armen 1 bis 4 aufweist,
die einerseits am Querträger TRA
eines Kraftfahrzeuges, auch hinterer Träger genannt, und andererseits
an einer Nabe 9A, 9B angelenkt sind, die dazu
bestimmt ist, ein Rad RO des Kraftfahrzeugs zu tragen.
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Unter
Bezugnahme auf eine detaillierte Darstellung einer Halbachse (2), weist diese Multilenker-Halbachse
einen oberen hinteren Arm 1, einen oberen vorderen Arm 2,
einen unteren vorderen Arm 3 und einen unteren hinteren
Arm 4 auf. Diese Arme weisen jeder einen Gelenkblock 11 auf,
der direkt oder mittels des Querträgers TRA mit der Karosserie
des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) verbunden ist, sowie einen
anderen Gelenkblock 12, der mit einem Achszapfen 7 verbunden
ist, der die Nabe 9 des Rades RO trägt. Der mit 4 bezeichnete
Arm in 2, genannt „unterer
hinterer Arm", weist
im dargestellten Beispiel eine Auflage für ein Aufhängungselement 8 wie
einen Stoßdämpfer und/oder
eine Feder auf.
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Selbstverständlich können die
Arme der Halbachse einerseits an der Nabe und andererseits an der
Karosserie oder dem Chassis des Kraftfahrzeugs, gegebenenfalls mittels
eines Bauteils wie einem Träger
oder auch einem gefilterten Querträger, angelenkt sein.
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Die
Halbachse aus 2 weist
einen fünften Arm 5, „Zangenpleuel" genannt, auf, der
auch mit dem Achszapfen 7 einerseits, und andererseits
mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs (direkt oder indirekt) verbunden
ist. Das Pleuel 5 ist dazu bestimmt, einen Zangenwinkel
des Rades, sowohl in Ruhe als auch, wenn die Aufhängung beansprucht
wird, zu definieren. Dieses Pleuel der Halbachse von vorbekannter
Technik unterscheidet sich von den anderen Armen durch ein Einstellungsmittel
der Position seiner Gelenkblöcke 51 und/oder 52,
wobei diese Einstellung nach der Montage der Gesamtheit der Arme in
der Halbachse durchgeführt
wird.
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Die
Richtung D1 zeigt die Längsachse
des Kraftfahrzeugs an, während
die Richtung D2 die Projektion der Geraden D1 auf der Ebene des
Rades des Kraftfahrzeugs anzeigt. Der Winkel α zwischen den beiden Richtungen
D1 und D2 stellt den Zangenwinkel des Rades RO dar.
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Die
entsprechenden Positionen der Arme, die die Halbachse aufweist,
definieren folglich diesen Zangenwinkel.
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Das
Verhalten des Kraftfahrzeugs ist direkt verbunden mit dem Winkel,
den die Nabe mit dem Fahrzeuggehäuse
und insbesondere mit dem Zangenwinkel und seinen Änderungen
bildet. Ein falscher Winkel hat ein Über- oder Untersteuern zur
Folge, das durch eine Instabilität
des Kraftfahrzeugs, eine anormale Abnützung der Bereifung etc. begleitet wird.
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In
der Halbachse des Standes der Technik (2) erlauben die Stellorgane des Zangenpleuels 5 somit
die Einstellung des Zangenwinkels α auf einen vorgeschrie benen
Wert. Der Abstand zwischen dem anfänglichen Zangenwinkel und dem
eingestellten Zangenwinkel rührt
grundsätzlich
von den Ungenauigkeiten der Herstellungstoleranzen der Arme des
Standes der Technik her.
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In
Bezug auf die 3 bis 5 weist ein Gelenkarm einen
Armkörper 13 auf,
der mit zwei Öffnungen 131 und 132 versehen
ist, die dazu bestimmt sind, Gelenkblöcke aufzunehmen, im beschriebenen
Beispiel elastische.
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Die Öffnungen 131 und 132 können im
Armkörper 13 durch
maschinelle Bearbeitung oder auch durch Formung angebracht sein.
Der Körper
mindestens eines Arms der Halbachse kann gegossen, geschmiedet,
in Rohrform oder auch in einem stranggepreßten Aluminiumprofil ausgeführt, oder
aus Blech gezogen sein.
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Unter
Bezugnahme auf 4 weist
ein elastischer Gelenkblock 11 einen Elastomerring 112 von allgemeiner
zylindrischer hohler Form auf, der auf der Innenseite an einen Innenkäfig 113 und
auf der Außenseite
an einen Außenkäfig 111 befestigt
ist. Der Außenkäfig 111 ist
vorzugsweise in der Form eines metallischen Rings ausgeführt, der
fest mit der äußeren Oberfläche des
Elastomerrings 112 verbunden ist, und der Innenkäfig 113 ist
vorzugsweise in der Form eines metallenen Innenrings ausgeführt, der fest
mit der inneren Oberfläche
des Elastomerrings 112 verbunden ist.
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Zwei
Gelenkblöcke
des in 4 dargestellten
Typs sind nun in den Öffnungen 131 und 132 des Armkörpers 13 aufgenommen,
um den Gelenkarm 1 zu bilden, der geeignet ist, in einer
Halbachse des in einer der 1 oder 2 dargestellten Typs montiert
zu werden.
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Vorzugsweise
sind diese elastischen Gelenkblöcke
in an sich bekannter Art in die Öffnungen 131 und 132 fest
eingepreßt,
wobei ihre Außenringe 111 in
eingeklemmter Weise in diesen Öffnungen
aufgenommen sind. Die Öffnungen 131 und 132 sind
in einem Ausführungsbeispiel
im Armkörper 13 durch Kragenformung
angeordnet zur späteren
festen Einpressung der Gelenkblöcke 11 und 12.
Sie können
in gleicher Weise in den Öffnungen
des Armkörpers 13 durch
Einbringen von zylindrischen Hülsen,
die z.B. durch Schweißung
festgehalten werden, angeordnet sein.
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Die
derzeitigen Herstellungstechniken der Ringe aus Elastomermaterial 112 gestatten
es nicht, einen nach allen seinen Radialrichtungen perfekten symmetrischen
Ring zu erhalten. Deshalb weist der Gelenkblock mit seinen Innen-
und Außenringen,
die eine allgemeine Gelenkachse bzw. eine allgemeine Blockachse
definieren, oft eine verbleibende Exzentrizität e zwischen seinen Innen-
und Außenringen auf.
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Typischerweise
folgt die statistische Verteilung der Exzentrizität zwischen
den Innen- und Außenringen
eines elastischen Gelenkblocks einem Gesetz von Gauss, mit einem
Maximalexzentrizitätswert
in der Größenordnung
von 0,75 bis 1 mm. Außerdem
liegt die Genauigkeit der Ausführung
der Zwischenachse zwischen den Öffnungen 131 und 132 des
Armkörpers 13 in
der Größenordnung
von 0,1 mm. Folglich ist die Änderung,
die geeignet ist, sich auf einem Abstand d1 (5) zwischen den Achsen der Innenringe
der Gelenkblöcke,
die einmal in ihre Aufnahme montiert sind, zu entstehen, von der Größenordnung
von 1,5 bis 2 mm für
die Arme des Standes der Technik angesichts des Vorhandenseins von
zwei elastischen Gelenken. Denn die Varianz über der Verteilung des gewünschten
Abstandes zwischen den Achsen der Innenringe der Blöcke ist
insbesondere gleich der Summe der Varianzen über die Exzentrizitäten jedes
der beiden Blöcke
und der Varianz über
die Zwischenachse der Aufnahmen 131 und 132 (folglich
ungefähr
zweimal die Varianz über
die Exzentrizität
eines Blocks).
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Diese
Streuung über
den Abstand, der die Achsen der Innenringe trennt, und über eine
Vielzahl von Armen einer Multilenkerachse erlaubt es nicht, einen
Zangenwinkel in den für
die Konstrukteure vorgeschriebenen Toleranzen sicherzustellen. Aus
diesem Grund ist in den Achsen des Standes der Technik (2) die Anordnung des Arms 5 (oder
Zangenpleuels) bezüglich
der anderen Arme 1 bis 4 einstellbar. Man muß deshalb
einen komplexeren Arm vorsehen und einen Verarbeitungsschritt der
Einstellung des Zangenwinkels nach dem Zusammenbau der Achse.
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Man
versteht damit, daß die
Geometrie einer Multilenker Halbachse, und insbesondere der Zangenwinkel
eines Rades, das dazu bestimmt ist, auf einer solchen Halbachse
montiert zu sein, in erster Linie von der Genauigkeit der Abstände zwischen den
Innenringen der unterschiedlichen elastischen Gelenkblöcke, die
in den Armen der Halbachse montiert sind, abhängt.
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Unter
Bezugnahme auf die 7A und 7B weist das Herstellungsverfahren
eines Arms gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen ersten Schritt auf, der darin besteht,
die beiden elastischen Gelenkblöcke 11 und 12 in
einer Zwischenachsen-Meßanordnung
anzuordnen. Die Gelenkblöcke
werden über
ihren Innenring zentriert, so daß der Abstand zwischen den
Achsen der Innenringe bzw. der beiden Blöcke einem gewünschten Wert
d1 entspricht. Ohne die Winkelpositionen der Gelenkblöcke 11 und 12 in
dieser Anordnung zu verändern,
mißt man
den Abstand, der die Achsen der Außenringe der Gelenkblöcke 11 und 12 trennt.
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Zuvor
sieht man einen Armkörper 13 vor,
der höchtens
eine Öffnung 131 aufweist.
In Abhängigkeit des
gemessenen Abstands zwischen den Achsen der Außenringe bzw. der Gelenkblöcke 11 und 12, ordnet
man die zweite Öffnung 132 im
Armkörper 13 derart
an, so daß die
Zwischenachse der Öffnungen 131 und 132 gleich
dem Abstand zwischen den Achsen der Außenringe der beiden Blöcke 11 und 12 bis auf
die Herstellungstoleranzen ist. Das Herstellungsverfahren setzt
sich dann mit einem festen Einpressen der Blöcke 11 und 12,
ohne Veränderung
ihrer Winkelposition, fort.
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Als
Variante mißt
man zuerst den Abstand zwischen den Außenringen der Blöcke 11 und 12.
Die beiden Öffnungen 131 und 132 werden
anschließend in
Abhängigkeit
der dieser Messung entsprechenden Zwischenachse hergestellt oder
geformt. Es kann auch vorgesehen sein, zuerst eine Öffnung herzustellen
oder zu formen, dann den Abstand zwischen den externen Ringen der
Blöcke 11 und 12 zu
messen und anschließend
die andere Öffnung
herzustellen oder zu formen, indem man den Abstand, der dieser Messung
entspricht, als Zwischenachse der Öffnungen verwendet.
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Der
erhaltene Arm weist damit die beiden Gelenkblöcke auf, die auf eingeklemmte
Weise in den Öffnungen 131 und 132 aufgenommen
sind, mit einem Abstand d1 zwischen den Achsen der Innenringe der
Blöcke 11 und 12,
der dem gewünschten Abstand
d1, bis auf die Herstellungs- oder Formungstoleranz der Öffnungen 131 und 132 im
Armkörper 13,
entspricht. Typischerweise sind die derzeitigen Herstel lungs- oder
Formungsgenauigkeiten von zwei Öffnungen
in einem Armrohling besser als 0,1 mm.
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In
dieser ersten Ausführungsform
stimmt der Abstand zwischen den Achsen der Innenringe der Blöcke mit
dem gewünschten
Abstand d1 überein. Gleichwohl ändert sich
die Zwischenachse der Öffnungen
in Abhängigkeit
der verbleibenden Exzentrizitäten
der Ringe der beiden Blöcke,
wobei die Position der beiden Blöcke
willkürlich
gewählt
wird. Die Varianz des Abstandes zwischen den Achsen der Innenringe
ist gleich der Varianz der Herstellungstoleranz der Zwischenachse
der Öffnungen,
die viel niedriger ist als die der Exzentrizität der Blöcke.
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Unter
Bezugnahme auf 8 sieht
das Herstellungsverfahren eines Arms gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine vorhergehende Anordnung der Öffnungen 131 und 132 in
einem gewünschten
Abstand der Zwischenachse vor, der gleich dem gesuchten Abstand
d1 zwischen den Achsen der Innenringe ist. Man fixiert die Winkelposition
des einen der Blöcke 11 willkürlich im Hinblick
auf dessen Aufnahme, in dieser Winkelposition, in einer der Öffnungen 131.
Vorzugsweise ist dieser Block 11 direkt in der Öffnung 131 aufgenommen.
Als Variante zeigt eine Bezugsmarkierung die fixierte Winkelposition
an und der Block 11 wird später eingeführt.
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Der
andere Gelenkblock 12 wird einer Messung seiner Exzentrizität e unterzogen,
bevor er in der anderen freien Aufnahme 132 des Körpers des Arms 13 montiert
wird.
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Vorzugsweise
werden der bereits montierte Gelenkblock 11 und der Gelenkblock 12,
bevor dieser montiert wird, alle beide in einer Meßanordnung
angeordnet. In dieser Anordnung mißt man die Exzentrizität e des
Gelenkblocks 12 sowie einen Abstand zwischen der Achse
des Innenrings des aufgenommenen Blocks 11 und dem Mittelpunkt
der freien Öffnung 132.
Man berechnet in Abhängigkeit
dieser Messungen die Winkelposition des zweiten aufzunehmenden Blocks 12,
um den gewünschten
Abstand d1 zwischen den Achsen der Innenringe der Blöcke zu berücksichtigen,
wobei man einen Abstand zwischen den Achsen ihres Außenrings,
der der Zwischenachse der Öffnungen 131 und 132 entspricht, berücksichtigt.
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Als
Variante werden der bereits montierte Gelenkblock 11 und
der Gelenkblock 12, bevor er montiert wird, alle beide
in einer Anordnung mit einem Abstand d1, der die Achsen ihres Innenrings trennt,
angeordnet. Der Gelenkblock 12 wird anschließend einer
Rotation um die Achse seines Innenringes unterzogen bis zu einer
Winkelposition, die in Abhängigkeit
seiner Exzentrizität
e gewählt wird,
in der die Achsen der Außenringe
der Gelenkblöcke 11 und 12 in
einem Abstand der Zwischenachse der Öffnungen 131 und 132 des
Körpers
des Arms 13 getrennt sind.
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Wenn
die Winkelposition des Gelenkblocks 12 auf diese Weise
eingestellt wird, wird dieser Block 12 fest in die verbleibende Öffnung 132 ohne Änderung
seiner Winkelposition eingepreßt.
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Als
Variante oder als Ergänzung
dieser zweiten Ausführungsform
werden die beiden Gelenkblöcke 11 und 12 zunächst in
einer Exzentrizitätsmeßanordnung
plaziert. Nach Vergleich der Exzentrizitäten der Blöcke 11 und 12 ist
der erste Block, der in einer der Öffnungen des Körpers des
Arms 13 aufgenommen wird, derjenige mit der niedrigeren
Exzentrizität. In
einer solchen Ausführungsform
ist die Varianz des fünften
Abstandes d1 vorteilhafterweise gleich der Varianz der Herstellungs-
oder Formungstoleranz der Zwischenachse.
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In
dieser zweiten Ausführungsform
wie in der vorangehenden Ausführungsform
umfaßt
der erhaltene Arm zwei Gelenkblöcke,
die auf eingeklemmte Weise aufgenommen sind, mit dem gewünschten
Abstand d1 zwischen den Achsen der Innenringe unter Berücksichtigung
von Toleranzen besser als 0,1 mm, da ja die Zwischenachse der Öffnungen übereinstimmend
mit dem gewünschten
Abstand d1, bis auf Herstellungs- oder Formungstoleranzen, verbleibt.
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Unter
Bezugnahme nunmehr auf die 9A bis 9C sieht das Herstellungsverfahren
eines Arms gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zunächst
die entsprechenden Messungen der Exzentrizitäten e1 und e2 der Blöcke 11 und 12 vor.
Auf diese Messungen folgt eine Ausrichtung der beiden Gelenkblöcke 11 und 12,
so daß ihre
Exzentrizitäten e1
bzw. e2 beide ganz parallel zu einer selben Richtung sind, die im
wesentlichen senkrecht zur großen Abmessung
des Körpers
des Arms 13 ist (vertikal im in 9B dargestellten Beispiel). Vorzugsweise
ist die Richtung der Exzentrizitäten
die selbe wie zwischen den beiden Gelenkblöcken 11 und 12 (Pfeile e1
und e2).
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Die
beiden Gelenkblöcke 11 und 12 werden anschließend in
den Öffnungen
des Körpers
des Arms 12 montiert, zuvor mit einem Abstand der Zwischenachse
d1 angeordnet, wobei dieser Abstand d1 sodann den Abstand zwischen
den Achsen der Innenringe der Blöcke
definiert. Die Richtung der verbleibenden Exzentrizitäten der
Ringe der beiden in ihren Aufnahmen montierten Blöcke bleibt
erhalten und verbleibt im wesentlichen senkrecht zur großen Abmessung
des Arms (9C).
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In
dieser dritten Ausführungsform
stimmt die Zwischenachse der Öffnungen
mit dem gewünschten Abstand
d1, bis auf Herstellungs- oder Formungstoleranzen, überein.
Außerdem
stimmt der Abstand zwischen den Achsen der Innenringe der Blöcke überein mit
diesem Abstand d1, abgesehen von Meßtoleranzen und Herstellungsoder
Formungstoleranzen, zu denen eine Toleranz aufgrund einer Differenz
(maximal 1 mm) der zwischen den beiden Blöcken verbleibenden Exzentrizitäten hinzukommen müßte. Diese
Toleranz bemißt
sich jedoch für
eine senkrechte Ausrichtung der Exzentrizitäten, indem man das Verhältnis zwischen
dieser maximalen Differenz der Exzentrizitäten und der Zwischenachse der Öffnungen
bildet (ungefähr
400 mm). Sie bleibt geringer als 0,1 mm.
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Man
versteht unter "im
wesentlichen senkrecht" eine
Richtung der Exzentrizitäten,
die einen zwischen 80° und
100° enthaltenen
Winkel mit der großen
Abmessung des Körpers
des Arms bilden, wodurch ermöglicht
wird, eine Toleranz von weniger als 0,2 mm zu bewahren.
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Im
allgemeinen werden in einem Arm, der in Großserie gemäß irgend einer zuvor beschriebenen Ausführungsformen
hergestellt wurde, die Winkelpositionen der elastischen Gelenkblöcke in ihren
Aufnahmen und die Zwischenachse der die Aufnahmen bildenden Öffnungen
gegenseitig eingestellt, um einen gewünschten Abstand zwischen den
Achsen der Innenringe der beiden Blöcke zu berücksichtigen, so daß die Varianz
des gewünschten
Abstands d1 statistisch kleiner als die Summe der Varianzen der
Exzentrizitäten
der Blöcke
und der Ausführungstoleranz der
Zwi schenachse ist.
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Die
vorliegende Erfindung hat ebenfalls eine automatisierte Einrichtung
zur Großserienherstellung von
Gelenkarmen gemäß einer
der drei zuvor beschriebenen Ausführungsformen zum Ziel.
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Die
in 6 dargestellte Einrichtung
umfaßt eine
erste Station P1, der elastische Gelenkblöcke 11 und 12 sowie
ein Armrohling 13 zugeleitet werden.
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Die
zweite Station P2 ist eine Meßstation. Eine
Robotervorrichtung erfaßt
die Gelenkblöcke 11 und 12 z.
B. an ihrem Innenring in einer Weise, um sie um diesen zu zentrieren.
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Zur
Ausführung
der Verfahren gemäß der oben
genannten ersten und zweiten Ausführungsformen ist die Station
P2 mit Meßmitteln
der Zwischenachsen ausgestattet. Sie kann auch Mittel zum in Drehbewegung
Bringen eines Blocks (für
die Ausführung
des Verfahrens gemäß der zweiten
Ausführungsform)
oder beider Blöcke
(für die
Ausführung des
Verfahrens gemäß der dritten
Ausführungsform) und
eines oder zweier Fühler
PA1, PA2, die in Kontakt mit der äußeren Oberfläche ihres
Außenrings sind
zur Messung des Wertes einer verbleibenden Exzentrizität e1, e2
zwischen den Innen- und Außenringen
der Gelenkblöcke
sowie der Winkelposition dieser Exzentrizität.
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Diese
Messungen erlauben die Definition einer Richtung (oder Winkelposition)
der Gelenkblöcke,
derart, daß der
Abstand, der die Achsen ihres Außenrings trennt, mit der Zwischenachse
der Öffnungen 131 und 132 des
Körpers
des Arms 13 übereinstimmt,
wobei die Öffnungen
in der Station P3 angeordnet werden. Gegebenenfalls werden die Öffnungen 131 und 132 mit
einer Zwischenachse angeordnet, die ausgehend von den in Station
P2 durchgeführten
Messungen bestimmt wurde, oder es werden weiterhin die relativen
Winkelpositionen der Gelenkblöcke 11 und 12 in
Abhängigkeit
der gemessenen Exzentrizitäten
und der Zwischenachse der Öffnungen 131 und 132,
die zuvor in Station P3 im Körper
des Arms 13 angeordnet wurden, eingestellt. Die Reihenfolge,
die diese beiden Verarbeitungsschritte regelt, hängt selbstverständlich von
der aus den drei oben beschriebenen Ausführungsformen zur automatisierten
Herstellung von Halbachsenarmen im Sinne der vorliegenden Erfindung
ausgewählten Ausführungsform
ab.
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Die
Station P2 ist vorzugsweise mit einer Prüfeinrichtung (nicht dargestellt)
verbunden, die in der Lage ist, die Herstellungs- oder Formungsstationen
P3 zu steuern. Diese Prüfeinrichtung
weist insbesondere einen Prozessor und einen energieunabhängigen Speicher
auf, zu dem der Prozessor Zugang hat. Vorteilhafterweise weist dieser
Speicher ein Berechnungsmodul der Winkelpositionen der Blöcke und/oder
der Zwischenachse der einzurichtenden Öffnungen, in Abhängigkeit
des Abstands d1, auf, der zwischen den Achsen Innenringe der einmal aufgenommenen
Blöcke
gewünscht
wird. Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Erfindung auch ein solches
Berechnungsmodul vor. Die Mittel zum in Drehbewegung Bringen in
Station P2 ermöglichen
es, die Blöcke
in der durch die Prüfeinrichtung
bestimmte Position zu bringen.
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In
der Station P4 der Vorrichtung werden die Gelenkblöcke 11 und 12,
deren Winkelposition gegebenenfalls eingestellt wird, fest in die Öffnungen 131 und 132 des
Körpers
des Arms ohne Veränderung
ihrer Winkelposition eingepreßt.
Dazu verwendet man zwischen den Stationen P2 und P3 einen Transferroboter
der Blöcke 11 und 12,
der die Winkelpositionen der Endstation P2 fixierten Blöcke beibehält.
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Man
erhält
also in Station P4 einen montierbereiten Gelenkarm 1, um
mit den anderen Armen die Multilenker-Halbachse im Sinne der vorliegenden Erfindung
zu bilden.
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In
einer Variante bringt ein Markieren in Station P2 auf den äußeren Oberflächen der
Blöcke 11 und 12 eine
Kennzeichnung an (z.B. eine Kerbe), die die Ausrichtung ihrer Exzentrizität oder allgemeiner die
Winkelposition anzeigt, die sie in den Aufnahmen des Armrohlings
einnehmen müssen,
um den gewünschten
Abstand d1 zwischen den Achsen ihrer Innenringe, insbesondere für die Durchführung des Verfahrens
gemäß der zweiten
und dritten Ausführungsform
zu berücksichtigen.
Beispielsweise kann diese Kennzeichnung eine Richtung und eine zur großen Abmessung
des Körpers
des Arms senkrechte Richtung anzeigen, um die spätere Montage der Blöcke in den Öffnungen 131 und 132 zu
indizieren.
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Gegebenenfalls
können
die Verarbeitungsstation P3 und die Einpreßstation P4 einerseits, und die
Meß- und
Ausrichtungsstation P2 andererseits voneinander beabstandet sein.
Beispielsweise kann eine Vorrichtung vorgesehen sein mit Stationen
der Verarbeitung oder Formung des Armrohlings und der Einführung der
Blöcke
in die Öffnungen
des Armkörpers,
wohingegen die Gelenkblöcke
in der Einführungsstation
mit einer Markierung übergeben
werden, die ein Indexieren ihrer Einführung in ihre Aufnahme ermöglicht.
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Zur
Ausführung
des Verfahrens gemäß der zweiten
Ausführungsform
kann die Station P1 direkt Mittel zum festen Einpressen des ersten
Gelenkblocks 11 in einer Öffnung des Armkörpers aufweisen.
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Der
hergestellte Arm weist unter Berücksichtigung
der Ausrichtung seiner Gelenk- blöcke und der Zwischenachse der Öffnungen
des Armkörpers
einen Spielraum zwischen den Innenringen der Gelenkblöcke auf,
der einen gewünschten
Abstand mit sehr zufriedenstellender Genauigkeit (in der Größenordnung von
einem Zehntel Millimeter) berücksichtigt.
Die Multilenker-Halbachse, die erfindungsgemäß hergestellte Arme aufweist,
berücksichtigt
den Zangenwinkel α mit
den vorgeschriebenen Toleranzen. Das Zangenpleuel zur Einstellung
des Winkels α kann deshalb
entfallen.
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Selbstverständlich beschränkt sich
die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform.
Sie erstreckt sich auf andere Varianten.
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So
wird man verstehen, daß die
elastischen Gelenkblöcke
ausgehend von einem Ring aus vollem Elastomermaterial (wie vorstehend
beschrieben) ausgeführt
sein können,
oder auch ausgehend von einem Elastomerring ausgeführt sein,
der Hohlräume (10) aufweist, und dessen
elastische Eigenschaften folglich nicht isotrop sind. Ein Gelenkarm, dessen
beide Blöcke
nicht isotrope elastische Eigenschaften aufweisen, wird vorzugsweise
gemäß der ersten
beschriebenen Ausführungsform
hergestellt, weil ja die Winkelposition der Gelenkblöcke 11 und 12 im
Laufe des Verfahrens gemäß dieser
ersten Ausführungsform
nicht verändert
wird.
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Ein
Gelenkarm, der nur einen elastischen Gelenkblock aufweist, dessen
Elastizitätseigenschaften
nicht isotrop sind, wird vorzugsweise gemäß der zuvor beschrie benen zweiten
Ausführungsform
hergestellt. Dieser nicht isotrop elastische Gelenkblock wird der
erste sein, der in der Öffnung
des Armrohlings 13 aufgenommen wird, da ja seine Winkelposition
im Laufe dieses Verfahrens nicht verändert wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist auch auf einen Arm anwendbar, der mehr
als zwei Gelenkblöcke
aufweist, wie z.B. einen aus drei Ecken zusammengesetzten Arm. Es
kann eine Einstellung der Winkelpositionen der mit der Karosserie
verbundenen Blöcke vorgesehen
werden und/oder eine Einstellung der beiden Zwischenachsen der Öffnungen,
so daß jeder Abstand
zwischen der Achse des Innenrings der Blöcke, die mit der Karosserie
verbunden sind, und der Achse des Innenrings des Blocks, der mit
der Nabe verbunden ist, mit einem gewünschten Abstand übereinstimmt.
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Außerdem und.
insbesondere für
einen aus drei Ecken zusammengesetzten Arm läßt sich die vorliegende Erfindung
darüber
hinaus auf einen Arm anwenden, dessen eines seiner Gelenke elastisch ist,
während
das andere Gelenk vom Typ Kugelgelenk ist. Ein Gelenk vom Typ Kugelgelenk
definiert eine in einem Kegel einbeschriebene Bewegung. In dieser
Ausführungsform
will man eine maximale Genauigkeit zwischen der Spitze des Kegels
und der Achse des Innenrings des elastischen Gelenkblocks erreichen.
Die Winkelposition des elastischen Gelenkblocks und der Abstand
zwischen der Spitze des Kegels und der Achse des Außenrings
des elastischen Gelenkblocks werden wechselseitig eingestellt, um
diese Genauigkeit zu erhalten.
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Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die Herstellung eines Arms für eine Halbachse
für Kraftfahrzeuge
beschränkt.
Sie kann genauso gut auf die Herstellung eines Armes zur Stützung eines
anderen Bauteils des Fahrzeugs verwendet werden, z.B. auf einen
Arm oder einen Schwingarm zumindest zur Unterstützung oder zur Kontrolle der
Bewegungen des Motorblocks des Fahrzeugs.