WO2018196914A1 - Lageranordnung für einen wankstabilisator und fahrwerk mit dem wankstabilisator - Google Patents

Lageranordnung für einen wankstabilisator und fahrwerk mit dem wankstabilisator Download PDF

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WO2018196914A1
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plastic
bearing
base region
intermediate layer
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PCT/DE2018/100315
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Sebastian Krüger
Yuan Yao
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement for supporting a roll stabilizer, with an annular bearing unit, wherein the bearing unit has a receiving area for enclosing the roll stabilizer, with an at least partially annular, metallic intermediate layer, wherein the metallic intermediate layer is arranged coaxially to a bearing axis in the bearing unit with an at least partially annular material base region made of a first plastic, wherein the material base region is arranged concentrically to the metallic intermediate layer, with an at least partially annular material additive region of a second plastic, wherein the additional material region is arranged concentrically to the metallic intermediate layer and / or to the material base region. Furthermore, the invention relates to a chassis of a motor vehicle with a bearing arrangement as described above for supporting a roll stabilizer.
  • Stabilizers in particular anti-roll bars, are used in motor vehicles in order to reduce rolling or rolling movements of the vehicle about the vehicle's longitudinal axis. These stabilizers have the task to reduce the roll tendency of the vehicle when cornering and to influence the cornering behavior, ie to increase driving safety.
  • active roll stabilizers the stabilizer is rotatably mounted on the vehicle body via two stabilizer halves. By actively rotating the two stabilizer halves to each other, the roll of the vehicle at different road bumps and cornering can be reduced.
  • the actuator which actively regulates the stabilization of the vehicle, is eliminated.
  • a bearing assembly For guiding and holding or articulation of the stabilizer on a frame of the motor vehicle body is a bearing assembly. Such a bearing arrangement is complex due to the versatile and versatile requirements.
  • the invention has for its object to provide an improved bearing assembly for a roll stabilizer. This object is achieved by a bearing arrangement with the features of claim 1 and by a chassis with the features of claim 10. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims of the following description and / or the accompanying figures.
  • the invention relates to a bearing assembly for supporting a roll stabilizer.
  • a roll stabilizer is used in a vehicle.
  • roll stabilizers serve to control, in particular control, damping and / or compensation of the rolling movement and / or roll movement of the vehicle about its longitudinal axis.
  • the roll stabilizer is particularly preferably used on a front axle of the vehicle. Alternatively or optionally in addition, the roll stabilizer can be arranged on the rear axle.
  • the storage can be done either directly or under inclusion of a subframe (subframe, axle carrier) on the body or frame of the vehicle.
  • the roll stabilizer is designed as a mechanical, passive or as an active roll stabilizer.
  • the bearing assembly has a, in particular one or more parts, annular bearing unit, wherein the bearing unit has a receiving area for the umschsch practitioner receiving the roll stabilizer. This receiving area is designed such that the storage unit receives the roll stabilizer.
  • the bearing assembly and / or the bearing unit defines a bearing axis.
  • a tubular receiving element can be arranged on the inside of the inner circumference of the bearing unit.
  • This tubular receiving element may be connected by vulcanization with the storage unit.
  • the receiving element may be formed from a metal material based on steel, aluminum, plastic or a hybrid material.
  • the bearing assembly may further include other components, such as e.g. have a clamp assembly for connection to the vehicle or side rings.
  • the storage unit can be designed as a socket.
  • the bush can be designed with a circular or annular cross-section.
  • the bearing assembly in particular the bearing unit has an at least partially annular, metallic intermediate layer, wherein the at least partially annular, metallic intermediate layer is arranged coaxially to the bearing axis in the bearing unit.
  • This intermediate layer can be designed as a metal insert.
  • the intermediate layer may be formed as a sleeve or one or more sleeve sections. The intermediate layer is aligned coaxially with the bearing axis.
  • the bearing assembly in particular the bearing unit has an at least partially annular material base region made of a first plastic, wherein the material base region is arranged concentrically to the metallic intermediate layer.
  • the partially annular material base region is preferably a semi-annular material base region.
  • the material base region may be formed as a hollow cylinder section or as a hollow cylinder.
  • the bearing assembly, in particular the bearing unit has an at least partially annular material additive region of a second plastic, wherein the additional material region is arranged concentrically to the metallic intermediate layer and / or to the material base region.
  • the partially annular material additive region is a semi-annular material additive region.
  • the first plastic is different from the second plastic.
  • a multilayer (multilayer) construction of the storage unit is achieved. Due to this multilayer structure and the targeted material pairings of two different plastics can be adjusted by the different properties of the plastics, a desired overall material property for the storage unit and thus for the bearing assembly.
  • acoustics means the acoustic decoupling of the transfer path from the actuator system into the chassis. This is particularly advantageous in active roll stabilization. In particular, it can be avoided that at large angles of rotation, such as in active roll stabilization, on bad roads, lifts or off-road, it comes to breakage in the material, since the material-specific strain or deformation can now be significantly increased. Alternatively or additionally, the operating temperature and media resistance can be increased.
  • the multilayer structure it is thus possible to achieve a significantly improved material overall property, for example improved damping, and thus a reduction in excitation transport through the bearing arrangement in the vehicle.
  • the operational internal deformations can be increased, taking into account a long / extended life of the storage unit.
  • the first plastic at least a first material property and the second plastic at least a second material property, which of the first Material property differs, have.
  • the material properties can thus be arbitrarily combined to form an entire, desired overall material property.
  • the first material property is a first stiffness and the second material property is a second stiffness deviating therefrom. That the first plastic has at least one first stiffness and the second plastic at least one second, differing from the first, stiffness.
  • Stiffness describes the resistance of a body to elastic deformation by a force or a moment.
  • the first plastic is configured as a first polymer, in particular a first natural rubber
  • the second plastic as a second polymer, in particular as a second natural rubber.
  • Polymer can also be understood to mean polymer materials or polymeric composite materials. These advantageously have better damping properties than metallic bearing arrangements. In addition, these are cheaper. Also, lightweight polymers can be used to save weight.
  • Natural rubbers can be used because of the high elongation at break, which were previously not used due to the limited use temperatures and media resistance. Natural rubber is advantageously very durable and has a spontaneous reversible stiffening of the material under mechanical stress.
  • the polymers or the plastics are also designed as a material-like or similar to each other. Due to the material-like design, the polymers or plastics can be better connected with each other.
  • the first plastic is materially connected to the second plastic.
  • the basic material area with the Additional material area bonded cohesively.
  • the cohesive connection can advantageously be achieved by vulcanization. Vulcanization, for example, is described as a chemical process for converting rubber or related polymers into more durable materials via, for example, the addition of sulfur as a vulcanizing agent or other equivalent vulcanizing agent. These additives alter the polymer by forming crosslinks between the individual polymer chains.
  • the vulcanization process is prematurely interrupted so that in a subsequent production step, i. subsequent vulcanization step, the still uncrosslinked sulfur molecules of the polymer of the basic material area can form a bond with the other material, for example the polymer of the additional material area or / and the intermediate layer.
  • the vulcanization results in a production-technically simple and cost-effective connection.
  • the additional material area in a longitudinal section to the bearing axis forms an envelope for the material base area. Therefore, the wrapper may also be referred to as outer skin.
  • the envelope can completely and / or closedly circulate the basic material region in the longitudinal section.
  • the material base region preferably with the exception of the region of the intermediate layer, can be enveloped by such an outer skin.
  • the additional material region extends from the intermediate layer around the material main body and then again reaches the intermediate layer.
  • the storage unit can be completely, ie introduced with an intermediate layer in such an envelope from the additional material area.
  • the additional material region can be designed, for example, as a polymer skin, in particular a thin one.
  • the polymer skin is applied to the actual storage unit, which ensures the function, here the rigidity.
  • the material base region may also be formed as a polymer. In the direction of rotation about the bearing axis, the additional material area preferably extends with a constant cross section over at least 150 °.
  • the additional material area is embedded in the material base area.
  • the basic material area encloses the additional material area.
  • the additional material area is embedded annularly in the basic material area. This results in a homogeneous distribution and a more even damping.
  • the additional material area is directly connected to the intermediate layer, wherein the basic material area in the longitudinal section the material addition range, e.g. U-shaped overlaps. At the axial end regions of the material base region, the latter is bonded cohesively to the intermediate layer.
  • the material base region and the additional material region are arranged such that a first mechanical stress is formed in operation in the material base region and a second mechanical stress different thereto is formed in the material additive region.
  • mechanical loads and the associated deformations of the storage unit are not homogeneously distributed over the entire storage unit, so that a first load range with low and a second load range with high loads are present.
  • the additional material area is arranged in the first load area, wherein the additional material area may, for example, have a lower rigidity than the basic area of the material.
  • the material base region is arranged in the second load region.
  • the additional material area and / or the first load area is arranged in a middle area of the intermediate layer, in particular centrally in the material base area, and directly connected to the intermediate layer.
  • the intermediate layer of the Material additional area and / or the first load area mechanically supported and / or relieved, so that lower loads are expected during operation.
  • the additional material area has a shape adapted to the loads. It can be better represented by this shaping of the strain profile of the bearing unit in operation, i. it is a volume-rich application area possible, whereby a further increase in the decoupling is generated in the storage unit. As a result, the life of the bearing assembly while increasing the damping of the storage unit can be further increased.
  • the additional material area can be designed, for example, as a lying B-shaped cross-sectional shape which bears against the intermediate layer with the B longitudinal side. Also, the additional material area may be e.g. be formed trapezoidal or triangular.
  • At least two additional material areas are provided in the basic material area.
  • the additional material areas can be spatially separated from each other. Such partial use of the additional material areas is especially important if there are different main load directions or in different directions different stiffnesses are required, such as for better acoustic decoupling in the main direction of travel of a vehicle.
  • the plastics of the additional material areas can be identical in each case. However, it is also possible to provide different plastics in the additional material areas, for example with different properties. Also, several independent material additive areas may be provided with different, partly different or the same plastics. It is also possible that such a material additive region and a further recess, in particular annular recess for a material of foreign material, for example, is provided.
  • the bearing unit comprises two half-shells, each half-shell having an inner shell and an outer shell as shells, which on the between the respective inner shell and the associated outer shell arranged intermediate layer are interconnected.
  • the bearing unit is formed in one piece and forms a continuous shell.
  • the continuous shell has an inner shell and an outer shell, which are connected to one another via the intermediate layer arranged between the respective inner shell and the associated outer shell.
  • the intermediate layer with the respective outer shell on the one hand and the respective inner shell on the other hand for example, materially bonded, in particular by scorching or injection molding mechanically connected. It is possible that the intermediate layer protrudes laterally beyond the outer shell and the inner shell. Alternatively, it may be completely, in particular flush or reset, embedded between the outer shell and the inner shell.
  • the inner shell and the outer shell each comprise such a material base region.
  • the additional material area is provided in or on the material base region of the outer shell.
  • the additional material area is used in a region, in particular in the first load area, in the outer shell with low deformation or load.
  • the additional material area comprises a plastic having a lower rigidity in comparison to the plastic of the material base area and thus generates a soft area in the bearing arrangement or in the storage unit, e.g. for increased decoupling with small deformations.
  • the additional material area may be provided in or on the material base region of the inner shell.
  • the additional material area is preferably used in a region, in particular in the first loading region, in the inner shell with low deformation or load.
  • the material additive region has a plastic with a lower rigidity compared to the plastic of the material base region and thus generates a soft region in the bearing arrangement or in the storage unit, for example for increased decoupling with small deformations.
  • the inner shell may consist of the additional material area and the outer shell of the material base area. In this case, the inner shell preferably consists entirely of the additional material area. This is advantageous if only the inside of the bearing unit is subjected to high deformations.
  • the basic material area in the outer shell can also be adapted.
  • this embodiment is used in a lower half-shell.
  • the storage unit may be wrapped, i. be embedded in a kind of thin skin of, for example, polymers as the material addition area.
  • the bearing unit may comprise the outer shell, the inner shell and, for example, the intermediate layer.
  • the outer shell and the inner shell in this case advantageously, but not necessarily, completely from the material base region.
  • the enclosure with the additional material region may alternatively comprise only the outer shell and / or the inner shell, but without the region in which the outer shell or the inner shell rest against the intermediate layer.
  • the additional material area is provided in the material base region of the outer shell and formed in longitudinal section B-shaped, wherein the Materiazusatz Scheme rests against the intermediate layer with the B-shaped longitudinal side.
  • the additional material region may be provided in the material base region of the outer shell and be formed partially divided.
  • the two half shells with respect to the additional material area and the material base area are made equal to each other.
  • the two half shells are not the same, ie they can each have a different material base area and / or a different material addition area.
  • a bearing arrangement with a bearing unit made of polymer or rubber shells, the so-called polymer or rubber bushing, in which a metal insert is integrated as an intermediate layer provided.
  • a bearing unit made of polymer or rubber shells, the so-called polymer or rubber bushing, in which a metal insert is integrated as an intermediate layer provided.
  • a sheath which is formed as a particular thin skin of the different polymer, advantageously covers the polymer or rubber bushing as protection against external influences.
  • the bearing assembly comprises a housing in which the bearing unit is embedded.
  • Another object of the invention relates to a chassis of a motor vehicle with the bearing assembly according to the above description for the storage of a roll stabilizer.
  • the roll stabilizer can be designed as an active or as a passive roll stabilizer and serves to improve the driving dynamics and thus increases safety and comfort. Rolling movements of the vehicles can be influenced and largely eliminated.
  • FIG. 2 shows a section of an upper half shell of the bearing unit in a first exemplary embodiment in a sectional representation
  • FIG. 3 shows a section of a lower half shell of the bearing unit of the first exemplary embodiment in a sectional representation
  • FIG. 4 shows a section of the upper half shell of the bearing unit in a second exemplary embodiment in a sectional view
  • FIG. 5 shows a section of the lower half shell of the bearing unit of the second exemplary embodiment in a sectional representation
  • FIG. 6 a section of the upper half-shell of the bearing unit in a third exemplary embodiment in a sectional representation
  • FIG. 7 shows a section of the lower half-shell of the bearing unit in a fourth exemplary embodiment in a sectional illustration
  • FIG. 8 shows a section of the upper half shell of the bearing unit in a fifth exemplary embodiment in a sectional representation
  • FIG 9 shows a section of the lower half shell of the bearing unit in a sixth embodiment in a sectional view.
  • FIG. 1 shows a view of a roll stabilizer 1 with a bearing arrangement 2, in particular a polymer bearing arrangement.
  • a bearing arrangement 2 in particular a polymer bearing arrangement.
  • Such roll stabilizers 1 have the task of reducing the tendency of a vehicle to roll when cornering and to influence the cornering behavior, ie to increase driving safety.
  • the bearing assembly 2 compensates for relative movements between the roll stabilizer 1 and a subframe (not shown) purely by internal deformation.
  • a subframe not shown
  • Occurring high deformations are not over the entire camp distributed homogeneously; The transformation is divided here into areas of different degrees of deformation.
  • the bearing assembly 2 has an annular bearing unit 3, wherein the bearing unit 3 has a receiving area 4 for the umschmony magnesium receiving the stabilizer 1.
  • the bearing unit 3 has two half shells 1 1, 12, namely an upper half shell 1 1 and a lower half shell 12.
  • FIG. 2 shows the upper half shell 1 1 of the bearing unit 3 (FIG. 1) in detail.
  • the upper half-shell 1 1 has an upper, annular inner shell 5b and an upper, annular outer shell 5a, which is arranged via a ring-shaped and / or sleeve-shaped metallic intermediate layer 6 (metallic insert) arranged between the upper inner shell 5b and the associated upper outer shell 5a. connected to each other.
  • the upper inner shell 5b, the upper outer shell 5a and the intermediate layer 6 are arranged coaxially to a bearing axis A (FIG. 1).
  • the metallic intermediate layer 6 can protrude laterally and / or in the axial direction over the half shell 1 1.
  • the upper inner shell 5b and the upper outer shell 5a each have an annular base region 8 arranged concentrically with the metallic intermediate layer 6.
  • the upper outer shell 5a has an annular additional material area 7. This is arranged directly on the intermediate layer 6 and annular, concentric with the intermediate layer 6 or integrally connected thereto.
  • the additional material region 7 is provided in a longitudinal section parallelepiped in the upper outer shell 5a.
  • the material base region 8 surrounds the additional material region 7 in a U-shape, with the free limbs of the U-shaped material base region 8 resting against the intermediate layer 6 or being adhesively bonded to the intermediate layer 6.
  • the material base region 8 has a first plastic.
  • the first plastic may be formed as a polymer and / or polymer material, in particular natural rubber.
  • the additional material area 7 has a second plastic.
  • the second plastic may likewise be a polymer or / and polymer material, in particular natural rubber.
  • the 7 may be material-like or similar to the first plastic of the material base region 8, which, however, has different material properties, with regard to, for example, rigidity, than the first plastic of the material base region 8.
  • the individual layers cohesively connect by vulcanization may be used as a vulcanizing agent in vulcanizing.
  • the material base region 8 is advantageously first to be sprayed, so that it can still be completely crosslinked in a further vulcanization step.
  • the vulcanization process must be prematurely interrupted so that in the further vulcanization step the still uncrosslinked sulfur molecules of the additional material area 7 bond with the molecules of the basic material area
  • a first loading area with a first mechanical load and a second loading area with a different second mechanical load are formed in the upper half-shell 11. These can cause different deformations in the upper half shell 1 1.
  • the additional material area 7 is arranged in the first load area and the material base area 8 in the second load area. Due to the lower rigidity of the additional material area 7, with respect to the material base area 8, a soft area for increased decoupling can be generated with small deformations.
  • FIG. 3 shows a sectional view of the lower half shell 12 of the bearing unit 3 (FIG. 1) of the first exemplary embodiment.
  • a lower inner shell 9b and a lower outer shell 9a can be seen in the longitudinal section.
  • the metallic intermediate layer 6 can be seen between the lower inner shell 9b and the lower outer shell 9a.
  • the arrangement of the lower inner shell 9b, the lower outer shell 9a and the intermediate layer 6 is analogous to the upper half shell 1 1 ( Figure 2).
  • the structure of the lower outer shell 9a is analogous to the upper outer shell 5a of Figure 2.
  • the structure of the lower inner shell 9b is analogous to the upper inner shell 5b ( Figure 2).
  • the plastics of the additional material regions 7 and / or of the basic material region 8 in the upper half shell 11 (FIG. 2) and lower half shell 12 may be identical or different.
  • Figure 4 shows a sectional view of the upper half-shell 1 1 of the bearing unit 3 ( Figure 1) in a second embodiment.
  • the upper half shell 1 1 has an upper outer shell 5a, an upper inner shell 5b and an intermediate layer 6, which, as described in Figure 2, are arranged to each other.
  • the upper inner shell 5b has the material base region 8.
  • the annular material addition region 7 is inserted in the upper outer shell 5a.
  • the additional material area 7 is trapezoidal in longitudinal section.
  • the material base region 8 surrounds the additional material region 7 in the shape of a U, wherein the free limbs of the U-shaped material base region 8 rest on the intermediate layer 6 or are fastened in a materially bonded manner.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the lower half shell 12 of the bearing unit 3 (FIG. 1) in the second exemplary embodiment.
  • the construction of the lower outer shell 9a is analogous to the upper outer shell 5a of FIG. 4.
  • the structure of the lower inner shell 9b is analogous to the upper inner shell 5b of FIG. 4.
  • FIG. 6 shows a section of the upper half shell 1 1 of the bearing unit 3 (FIG. 1) in a third exemplary embodiment in a sectional illustration.
  • the upper outer shell 5a, the upper inner shell 5b and the intermediate layer 6 are, as described in Figure 2, arranged to each other.
  • the upper outer shell 5a and the upper inner shell 5b each have the material base region 8.
  • the upper outer shell 5a and the upper inner shell 5b are enveloped by the additional material area 7. In this case, only those areas are enveloped by the additional material region 7, which do not rest directly on the intermediate layer 6.
  • the intermediate layer 6 projects laterally in the axial direction with respect to the additional material region 7.
  • the additional material region 7 is formed as a polymer skin and applied to the material base region 8 of the upper outer shell 5a and the upper inner shell 5b on the outside.
  • This skin is in particular a thin polymer skin of only a few, in particular less than 2, millimeters. This skin thus protects the inner material base region 8 from environmental influences. Environmental influences can be, for example, rockfall or pollution, salt, etc.
  • FIG. 7 shows a section of the lower half shell 12 of the bearing unit 3 (FIG. 1) in a fourth exemplary embodiment in a sectional illustration.
  • the lower outer shell 9a, the lower inner shell 9b and the intermediate layer 6 are, as described in Figure 2, arranged to each other.
  • the lower outer shell 9a consists of the material base region 8.
  • the lower inner shell 9b consists of the Additional material area 7, ie the lower inner shell 9b is configured as the additional material area 7. This is advantageous if the lower inner shell 9b of the bearing unit 3 (FIG. 1) is exposed to high deformations due to high mechanical loads.
  • a material harder / stronger material or plastic as in the lower outer shell 9a, can be used as a material additive region 7.
  • FIG. 8 shows a section of the upper half shell 1 1 of the bearing unit 3 (FIG. 1) in a fifth exemplary embodiment in a sectional illustration.
  • the upper outer shell 5a, the upper inner shell 5b and the intermediate layer 6 are, as described in Figure 2, arranged to each other.
  • the upper inner shell 5b consists of the material base region 8.
  • the upper outer shell 5a comprises the additional material region 7.
  • the additional material region 7 is B-shaped in longitudinal section. In this case, the B rests with its longitudinal side against the intermediate layer 6 or is bonded cohesively to the intermediate layer 6.
  • a strain curve 10 is modeled, which simulates the mechanical load curve.
  • the additional material region 7 is thus reproduced in terms of shaping the mechanical load profile.
  • Other mechanical load profiles can be simulated.
  • FIG. 9 shows a section of the lower half shell 12 of the bearing unit 3 (FIG. 1) in a sixth exemplary embodiment in a sectional illustration.
  • the lower outer shell 9a, the lower inner shell 9b and the intermediate layer 6 are, as described in Figure 2, arranged to each other.
  • the lower inner shell 9b consists of the material base region 8.
  • the lower outer shell 9a comprises the additional material region 7. This is formed as a partially divided additional material region 7.
  • the respective additional material regions 7 are rectangular in a longitudinal section and lie against the intermediate layer 6 with the longitudinal side of the rectangle or are connected to this cohesively.
  • the rectangles may each comprise the same second plastic.
  • the rectangles can be the same size. This partial design is especially important when there are different ones Skin load directions exist or different stiffnesses are required in different directions, such as for better acoustic decoupling in the main direction of travel of the vehicle.
  • the upper and lower half-shell 1 1, 12 of the bearing unit 3 can also be performed differently as needed.
  • all upper and lower half-shells can be combined with each other here, depending on the desired properties of the storage unit 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (2) zur Lagerung eines Wankstabilisators (1), mit einer ringförmigen Lagereinheit (3), wobei die Lagereinheit (3) einen Aufnahmebereich (4) zur umschließbaren Aufnahme des Wankstabilisators (1) aufweist, mit einer zumindest teilringförmigen, metallischen Zwischenschicht (6), wobei die metallische Zwischenschicht (6) koaxial zu einer Lagerachse in der Lagereinheit (3) angeordnet ist, mit einem zumindest teilringförmigen Materialgrundbereich (8) aus einem ersten Kunststoff, wobei der Materialgrundbereich (8) konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht (6) angeordnet ist, mit einem zumindest teilringförmigen Materialzusatzbereich (7) aus einem zweiten Kunststoff, wobei der Materialzusatzbereich (7) konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht (6) und/oder zu dem Materialgrundbereich (8) angeordnet ist, wobei der erste Kunststoff unterschiedlich zu dem zweiten Kunststoff ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit einer solchen Lageranordnung (2) zur Lagerung des Wankstabilisators (1).

Description

Lageranordnung für einen Wankstabilisator und Fahrwerk mit dem
Wankstabilisator
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung eines Wankstabilisators, mit einer ringförmigen Lagereinheit, wobei die Lagereinheit einen Aufnahmebereich zur umschließbaren Aufnahme des Wankstabilisators aufweist, mit einer zumindest teilringförmigen, metallischen Zwischenschicht, wobei die metallische Zwischenschicht koaxial zu einer Lagerachse in der Lagereinheit angeordnet ist, mit einem zumindest teilringförmigen Materialgrundbereich aus einem ersten Kunststoff, wobei der Materialgrundbereich konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht angeordnet ist, mit einem zumindest teilringförmigen Materialzusatzbereich aus einem zweiten Kunststoff, wobei der Materialzusatzbereich konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht und/oder zu dem Materialgrundbereich angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit einer wie oben beschriebenen Lageranordnung zur Lagerung eines Wankstabilisators.
Stabilisatoren, insbesondere Wankstabilisatoren werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt um Roll- bzw. Wankbewegungen des Fahrzeugs um die Fahrzeuglängsachse zu verkleinern. Diese Stabilisatoren haben die Aufgabe die Wankneigung des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt zu verringern und das Kurvenverhalten zu beeinflussen, also die Fahrsicherheit zu erhöhen. Bei aktiven Wankstabilisatoren ist der Stabilisator über zwei Stabilsatorhälften drehbar am Fahrzeugaufbau gelagert. Durch das aktive Verdrehen der beiden Stabilisatorhälften zueinander kann das Wanken des Fahrzeugs bei unterschiedlichen Fahrbahnunebenheiten und in Kurvenfahrten verringert werden. Demgegenüber entfällt bei einem passiven Wankstabilisator der Aktuator, der die Stabilisierung des Fahrzeugs aktiv regelt. Zur Führung und Halterung bzw. Anlenkung des Stabilisators an einem Gestell des Kraftfahrzeugaufbaus dient eine Lageranordnung. Eine solche Lageranordnung ist aufgrund der vielfältig zu beachtenden und vielseitigen Anforderungen komplex.
Die Druckschrift DE 102005018609 A1 , die wohl den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, beschreibt ein als Lageranordnung ausgebildetes Stabilisatorlager, welches einen Elastomerkörper zur stoffschlüssigen Anbindung an einen Torsionsstab eines Stabilisators umfasst. In dem Elastomerkörper ist eine ringförmige Oberflächenpaarung mit verminderter Reibung eingebettet und von dem Elastomerkörper umschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lageranordnung für einen Wankstabilisator bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Fahrwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Gegenstand der Erfindung ist eine Lageranordnung zur Lagerung eines Wankstabilisators. Insbesondere wird ein solcher Wankstabilisator in einem Fahrzeug eingesetzt. Insbesondere dienen Wankstabilisatoren der Kontrolle, insbesondere Steuerung, Dämpfung und/oder Kompensation der Rollbewegung und/oder Wankbewegung des Fahrzeugs um dessen Längsachse. Der Wankstabilisator wird besonders bevorzugt an einer Vorderachse des Fahrzeugs eingesetzt. Alternativ oder optional ergänzend kann der Wankstabilisator an der Hinterachse angeordnet werden. Die Lagerung kann dabei entweder direkt oder aber unter Eingliederung eines Hilfsrahmens (Fahrschemel, Achsträger) an dem Aufbau oder Gestell des Fahrzeugs erfolgen. Durch die Reduzierung der Wankbewegung des Fahrzeugs wird der Fahrkomfort erhöht, und das Fahrverhalten wird sicherer und agiler. Bevorzugt ist der Wankstabilisator als ein mechanischer, passiver oder als ein aktiver Wankstabilisator ausgebildet. Die Lageranordnung weist eine, insbesondere ein- oder mehrteilige, ringförmige Lagereinheit auf, wobei die Lagereinheit einen Aufnahmebereich zur umschließbaren Aufnahme des Wankstabilisators aufweist. Dieser Aufnahmebereich ist derart ausgeführt, dass die Lagereinheit den Wankstabilisator aufnimmt. Die Lageranordnung und/oder die Lagereinheit definiert eine Lagerachse.
Insbesondere kann innenseitig am Innenumfang der Lagereinheit ein rohrförmiges Aufnahmeelement angeordnet sein. Dieses rohrförmige Aufnahmeelement kann durch Vulkanisation mit der Lagereinheit verbunden sein. Das Aufnahmeelement kann aus einem Metallwerkstoff auf Basis von Stahl, Aluminium, Kunststoff oder einem Hybridwerkstoff gebildet sein. Die Lageranordnung kann ferner weitere Komponenten, wie z.B. eine Schellenanordnung zur Anbindung an das Fahrzeug oder Seitenringe aufweisen.
Die Lagereinheit kann als Buchse ausgeführt sein. Insbesondere kann die Buchse mit einem kreisrundem oder kreisringförmigen Querschnitt ausgeführt sein.
Die Lageranordnung, insbesondere die Lagereinheit weist eine zumindest teilringförmige, metallische Zwischenschicht auf, wobei die zumindest teilringförmige, metallische Zwischenschicht koaxial zu der Lagerachse in der Lagereinheit angeordnet ist. Diese Zwischenschicht kann als ein Metalleinleger ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Zwischenschicht als eine Hülse oder ein oder mehrere Hülsenabschnitte ausgebildet sein. Die Zwischenschicht ist koaxial zu der Lagerachse ausgerichtet.
Die Lageranordnung, insbesondere die Lagereinheit weist einen zumindest teilringförmigen Materialgrundbereich aus einem ersten Kunststoff auf, wobei der Materialgrundbereich konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht angeordnet ist. Vorzugsweise ist der teilringförmige Materialgrundbereich ein halbringförmiger Materialgrundbereich. Im Speziellen kann der Materialgrundbereich als ein Hohlzylinderabschnitt oder als ein Hohlzylinder ausgebildet sein. Die Lageranordnung, insbesondere die Lagereinheit weist einen zumindest teilringförmigen Materialzusatzbereich aus einem zweiten Kunststoff auf, wobei der Materialzusatzbereich konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht und/oder zu dem Materialgrundbereich angeordnet ist. Vorzugsweise ist der teilringförmige Materialzusatzbereich ein halbringförmiger Materialzusatzbereich.
Im Rahmen der Erfindung ist der erste Kunststoff unterschiedlich zu dem zweiten Kunststoff. Somit wird ein multilayer (mehrschichtiger) Aufbau der Lagereinheit erreicht. Aufgrund dieses multilayer Aufbaus und der gezielten Werkstoffpaarungen zweier unterschiedlicher Kunststoffe kann durch die unterschiedlichen Eigenschaften der Kunststoffe eine gewünschte Materialgesamteigenschaft für die Lagereinheit und damit für die Lageranordnung eingestellt werden.
Durch die Ausgestaltung der Lagereinheit mit dem ersten und zweiten Kunststoff, wobei der erste Kunststoff unterschiedlich zu dem zweiten Kunststoff ist, lassen sich nicht nur die Lebensdauer und beispielsweise die Steifigkeit verbessern, sondern vorzugsweise auch die Akustik. Dabei ist mit Akustik die akustische Entkopplung des Transferpfades aus der Aktuatorik in das Chassis gemeint. Dies ist insbesondere bei der aktiven Wankstabilisierung von Vorteil. Insbesondere kann vermieden werden, dass bei großen Verdrehwinkeln, wie zum Beispiel in der aktiven Wankstabilisierung, auf Schlechtwegen, Hebebühnen oder im Gelände, es zum Bruch im Material kommt, da die materialspezifische Dehnung bzw. Verformung nun wesentlich erhöht werden kann. Alternativ oder ergänzend kann auch die Einsatztemperatur und Medienbeständigkeit erhöht werden. Durch den multilayer Aufbau kann somit eine deutlich verbesserte Materialgesamteigenschaft, beispielsweise eine verbesserte Dämpfung, und damit eine Reduzierung an Anregungstransport durch die Lageranordnung im Fahrzeug erzielt werden. Vorteilhafterweise können die betriebsbedingten inneren Verformungen gesteigert werden, unter Berücksichtigung einer langen/verlängerten Lebensdauer der Lagereinheit.
Dabei kann der erste Kunststoff mindestens eine erste Materialeigenschaft und der zweite Kunststoff mindestens eine zweite Materialeigenschaft, welche von der ersten Materialeigenschaft abweicht, aufweisen. Die Materialeigenschaften lassen sich somit beliebig zu einer gesamten, gewünschten Materialgesamteigenschaft kombinieren.
Vorteilhafterweise ist die erste Materialeigenschaft eine erste Steifigkeit und die zweite Materialeigenschaft eine davon abweichende zweite Steifigkeit. D.h. der erste Kunststoff weist mindestens eine erste Steifigkeit und der zweite Kunststoff mindestens eine zweite, von der ersten abweichenden, Steifigkeit auf. Dadurch lässt sich insbesondere die Steifigkeit beliebig einstellen, womit eine verbesserte Dämpfung mit einer langen Lebensdauer der Lageranordnung bewerkstelligt wird. Durch die Steifigkeit wird der Widerstand eines Körpers gegen elastische Verformung durch eine Kraft oder ein Moment beschrieben.
Vorteilhafterweise ist der erste Kunststoff als ein erstes Polymer, insbesondere ein erster Naturkautschuk, und der zweite Kunststoff als ein zweites Polymer, insbesondere als ein zweiter Naturkautschuk, ausgestaltet. Dabei können unter Polymeren auch Polymerwerkstoffe oder polymere Verbundwerkstoffe verstanden werden. Diese weisen vorteilhafterweise gegenüber metallischen Lageranordnungen bessere Dämpfungseigenschaften auf. Zusätzlich sind diese kostengünstiger. Auch können Leichtbau-Polymere verwendet werden, um Gewicht einzusparen.
Vorteilhafterweise können wegen der hohen Reißdehnung Naturkautschuke zum Einsatz kommen, welche bisher aufgrund der limitierten Einsatztemperaturen und Medienbeständigkeit nicht zum Einsatz kamen. Naturkautschuk ist vorteilhafterweise sehr strapazierfähig und weist eine spontane reversible Versteifung des Materials unter mechanischer Belastung auf.
Bevorzugt sind die Polymere bzw. die Kunststoffe zudem als materialähnlich bzw. artähnlich zueinander ausgebildet. Durch die materialähnliche Ausbildung lassen sich die Polymere bzw. Kunststoffe besser miteinander verbinden.
Bevorzugt ist der erste Kunststoff mit dem zweiten Kunststoff stoffschlüssig verbunden. Alternativ oder ergänzend ist der Materialgrundbereich mit dem Materialzusatzbereich stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung kann vorteilhafterweise durch eine Vulkanisation erzielt werden. Vulkanisation ist beispielsweise als ein chemischer Prozess beschreibbar zur Umwandlung von Kautschuk oder verwandten Polymeren in mehr haltbare Materialien über beispielsweise die Zugabe von Schwefel als Vulkanisiermittel oder andere gleichwertige Vulkanisiermittel. Diese Zusätze verändern das Polymer durch die Bildung von Vernetzungen zwischen den einzelnen Polymerketten.
Vorteilhafterweise ist beim Anspritzen des Polymers des Materialgrundbereiches der Vulkanisierprozess vorzeitig zu unterbrechen, sodass in einem nachfolgenden Fertigungsschritt, d.h. nachfolgenden Vulkanisationsschritt, die noch unvernetzten Schwefelmoleküle des Polymers des Materialgrundbereiches eine Bindung mit dem anderen Material, beispielsweise dem Polymer des Materialzusatzbereiches oder/und der Zwischenschicht, eingehen können. Demnach ist es vorteilhaft, den massemäßigen größeren Werkstoff zuerst anzuspritzen, damit sich dieser im nachfolgenden Vulkanisationsschritt noch fertig vernetzen kann. Dadurch ergibt sich eine gute und ausreichende Vernetzung. Durch die Vulkanisation ergibt sich eine fertigungstechnisch einfache und kostengünstige Verbindung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet der Materialzusatzbereich in einem Längsschnitt zu der Lagerachse eine Umhüllung für den Materialgrundbereich. Daher kann die Umhüllung auch als Außenhaut bezeichnet werden. Die Umhüllung kann den Materialgrundbereich in dem Längsschnitt vollständig und/oder geschlossen umlaufen. Dadurch kann der Materialgrundbereich, vorzugsweise mit Ausnahme im Bereich der Zwischenschicht, durch eine solche Außenhaut eingehüllt sein. Insbesondere verläuft der Materialzusatzbereich in dem Längsschnitt von der Zwischenschicht um den Materialgrundkörper herum und erreicht dann wieder die Zwischenschicht. Alternativ kann die Lagereinheit komplett, d.h. mit Zwischenschicht in einer solchen Umhüllung aus dem Materialzusatzbereich eingebracht sein. Der Materialzusatzbereich kann beispielsweise als eine insbesondere dünn ausgestaltete Polymerhaut ausgebildet sein. So wird um die eigentliche Lagereinheit, welche die Funktion, hier die Steifigkeit, sicherstellt, die Polymerhaut aufgebracht. Diese schützt den innenliegenden Materialgrundbereich vor äußeren Einflüssen, Umwelteinflüssen, z. B. Steinschlag und Salz im Fahrwerkbereich. Dadurch kann die Lebensdauer erhöht werden. Der Materialgrundbereich kann ebenfalls als ein Polymer ausgebildet sein. In Umlaufrichtung um die Lagerachse erstreckt sich der Materialzusatzbereich vorzugsweise mit einem konstanten Querschnitt über mindestens 150°.
Alternativ ist der Materialzusatzbereich in dem Materialgrundbereich eingebettet. Insbesondere umschließt der Materialgrundbereich den Materialzusatzbereich. Vorteilhafterweise ist der Materialzusatzbereich in den Materialgrundbereich ringförmig eingebettet. Daraus ergibt sich eine homogene Verteilung und eine gleichmäßigere Dämpfung. Besonders bevorzugt ist der Materialzusatzbereich unmittelbar mit der Zwischenschicht verbunden, wobei der Materialgrundbereich in dem Längsschnitt den Materialzusatzbereich z.B. u-förmig übergreift. An den axialen Endbereichen des Materialgrundbereichs ist dieser mit der Zwischenschicht stoffschlüssig verbunden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der Materialgrundbereich und der Materialzusatzbereich so angeordnet, dass im Betrieb in dem Materialgrundbereich eine erste mechanische Belastung und in dem Materialzusatzbereich eine dazu unterschiedliche zweite mechanische Belastung ausgebildet wird. Im Betrieb sind mechanische Belastungen und die damit einhergehenden Verformungen der Lagereinheit nicht über die gesamte Lagereinheit homogen verteilt, so dass ein erster Belastungsbereich mit niedrigen und ein zweiter Belastungsbereich mit hohen Belastungen vorhanden sind. Vorteilhafterweise ist der Materialzusatzbereich in dem ersten Belastungsbereich angeordnet, wobei der Materialzusatzbereich beispielsweise eine geringere Steifigkeit als der Materialgrundbereich aufweisen kann. Der Materialgrundbereich ist dagegen in dem zweiten Belastungsbereich angeordnet.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist der Materialzusatzbereich und/oder der erste Belastungsbereich in einem Mittelbereich der Zwischenschicht insbesondere mittig in dem Materialgrundbereich, und unmittelbar mit der Zwischenschicht verbunden, angeordnet. Durch die Zwischenschicht wird der Materialzusatzbereich und/oder der erste Belastungsbereich mechanisch gestützt und/oder entlastet, so dass hier geringere Belastungen im Betrieb zu erwarten sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Materialzusatzbereich eine an die Belastungen angepasste Formgebung auf. Dabei kann durch diese Formgebung der Dehnungsverlauf der Lagereinheit im Betrieb besser abgebildet werden, d.h. es ist ein volumenreicherer Einsatzbereich möglich, wodurch eine weitere Erhöhung der Entkopplung in der Lagereinheit erzeugt wird. Dadurch lässt sich die Lebensdauer der Lageranordnung bei gleichzeitiger Dämpfungssteigerung der Lagereinheit weiter steigern. Der Materialzusatzbereich kann beispielsweise als liegend B-förmige Querschnittsform, welche an der Zwischenschicht mit der B-Längsseite anliegt, ausgestaltet sein. Auch kann der Materialzusatzbereich z.B. trapezförmig oder dreieckig ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei Materialzusatzbereiche in dem Materialgrundbereich vorgesehen. Dabei können die Materialzusatzbereiche räumlich voneinander getrennt sein. Eine solche partielle Verwendung der Materialzusatzbereiche ist vor allem wichtig, wenn es verschiedene Hauptlastrichtungen gibt oder in unterschiedliche Richtungen unterschiedliche Steifigkeiten gefordert werden, etwa zur besseren akustischen Entkopplung in die Hauptfahrtrichtung eines Fahrzeugs. Dabei können die Kunststoffe der Materialzusatzbereiche jeweils identisch sein. Es können aber auch unterschiedliche Kunststoffe in den Materialzusatzbereichen, beispielsweise mit unterschiedlichen Eigenschaften, vorgesehen sein. Auch können mehrere unabhängige Materialzusatzbereiche mit unterschiedlichen, teilweise unterschiedlichen oder gleichen Kunststoffen vorgesehen sein. Auch ist es möglich, dass ein solcher Materialzusatzbereich und eine weitere Aussparung, insbesondere ringförmige Aussparung für ein beispielsweise artfremdes Material vorgesehen ist.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfasst die Lagereinheit zwei Halbschalen, wobei jede Halbschale eine Innenschale und eine Außenschale als Schalen aufweist, welche über die zwischen der jeweiligen Innenschale und der zugehörigen Außenschale angeordnete Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Alternativ oder ergänzend ist die Lagereinheit einteilig ausgebildet und bildet eine durchgehende Schale aus. Die durchgehende Schale weist eine Innenschale und eine Außenschale auf, welche über die zwischen der jeweiligen Innenschale und der zugehörigen Außenschale angeordnete Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Zweckmäßig kann die Zwischenschicht mit der jeweiligen Außenschale einerseits und der jeweiligen Innenschale andererseits beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Anvulkanisieren oder Anspritzen mechanisch verbunden sein. Es ist möglich, dass die Zwischenschicht seitlich über die Außenschale und die Innenschale vorsteht. Alternativ kann sie vollständig, insbesondere bündig oder zurückgesetzt, zwischen der Außenschale und der Innenschale eingebettet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Innenschale und die Außenschale jeweils einen derartigen Materialgrundbereich. Dabei ist der Materialzusatzbereich in oder an dem Materialgrundbereich der Außenschale vorgesehen. Bevorzugt ist der Materialzusatzbereich in einem Bereich, insbesondere in dem ersten Belastungsbereich, in der Außenschale mit niedriger Verformung oder Belastung eingesetzt. In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist der Materialzusatzbereich einen Kunststoff mit einer geringeren Steifigkeit im Vergleich zu dem Kunststoff von dem Materialgrundbereich auf und erzeugt so in der Lageranordnung oder in der Lagereinheit einen weichen Bereich z.B. für eine erhöhte Entkopplung bei kleinen Verformungen.
Alternativ oder ergänzend kann der Materialzusatzbereich in oder an dem Materialgrundbereich der Innenschale vorgesehen sein. Bevorzugt ist der Materialzusatzbereich in einem Bereich, insbesondere in dem ersten Belastungsbereich, in der Innenschale mit niedriger Verformung oder Belastung eingesetzt. In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist der Materialzusatzbereich einen Kunststoff mit einer geringeren Steifigkeit im Vergleich zu dem Kunststoff von dem Materialgrundbereich auf und erzeugt so in der Lageranordnung oder in der Lagereinheit einen weichen Bereich z.B. für eine erhöhte Entkopplung bei kleinen Verformungen. Alternativ oder ergänzend kann die Innenschale aus dem Materialzusatzbereich und die Außenschale aus dem Materialgrundbereich bestehen. Dabei besteht die Innenschale bevorzugt vollständig aus dem Materialzusatzbereich. Dies ist vorteilhaft, wenn nur die Innenseite der Lagereinheit hohen Verformungen ausgesetzt ist. Hier kann als Materialzusatzbereich ein deutlich festeres/härteres Material als das Materialgrundbereich zum Einsatz kommen. Für die Erreichung der Steifigkeit kann zudem der Materialgrundbereich in der Außenschale angepasst werden. Vorzugsweise wird diese Ausgestaltung bei einer unteren Halbschale eingesetzt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Lagereinheit eingehüllt sein, d.h. in eine Art dünne Haut aus beispielsweise Polymeren als der Materialzusatzbereich eingebettet sein. Die Lagereinheit kann die Außenschale, die Innenschale und beispielsweise die Zwischenschicht umfassen. Die Außenschale und die Innenschale bestehen in diesem Fall vorteilhafterweise, jedoch nicht zwingend, vollständig aus dem Materialgrundbereich. Die Umhüllung mit dem Materialzusatzbereich kann alternativ nur die Außenschale und/oder die Innenschale, jedoch ohne den Bereich an dem die Außenschale bzw. die Innenschale an der Zwischenschicht anliegen, umfassen.
Bei einer möglichen Konkretisierung ist der Materialzusatzbereich in dem Materialgrundbereich der Außenschale vorgesehen und im Längsschnitt B-förmig ausgebildet, wobei der Materiazusatzbereich an der Zwischenschicht mit der B- förmigen Längsseite anliegt. Alternativ oder zusätzlich kann der Materialzusatzbereich in dem Materialgrundbereich der Außenschale vorgesehen sein und partiell geteilt ausgebildet sein.
Bevorzugt sind die beiden Halbschalen mit Bezug auf den Materialzusatzbereich und den Materialgrundbereich gleich zueinander ausgeführt. Alternativ sind die beiden Halbschalen nicht gleich ausgeführt, d.h. sie können sowohl jeweils einen unterschiedlichen Materialgrundbereich und/oder einen unterschiedlichen Materialzusatzbereich aufweisen. D.h. es können mehrere verschiedene Materialzusatzbereiche und Materialgrundbereiche mit unterschiedlichen Kunststoffen in einer Lageranordnung zum Einsatz kommen. Auch hierdurch wird die Flexibilität einer solchen Lageranordnung hinsichtlich ihrer Eigenschaften wie Dämpfung etc. erhöht.
Insbesondere vorteilhaft ist eine Lageranordnung mit einer Lagereinheit aus Polymeroder Kautschuk-Halbschalen, der sogenannten Polymer- / oder Kautschukbüchse, in die ein Metalleinleger als Zwischenschicht integriert ist, vorgesehen. In ein und demselben Lager ist ein multilayer Aufbau und eine gezielte Werkstoffpaarung durch den Einsatz von zumindest einem unterschiedlichen Polymer, welches unterschiedliche Eigenschaften hat, vorgesehen. Eine Ummantelung, welche als insbesondere dünne Haut aus dem unterschiedlichen Polymer ausgebildet ist, überzieht vorteilhafterweise die Polymer- oder Kautschukbüchse als Schutz gegen äußere Einflüsse. Vorzugsweise umfasst die Lageranordnung ein Gehäuse, in welchem die Lagereinheit eingebettet ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit der Lageranordnung gemäß der obigen Beschreibung zur Lagerung eines Wankstabilisators. Der Wankstabilisator kann dabei als ein aktiver oder als ein passiver Wankstabilisator ausgebildet sein und dient der Verbesserung der Fahrdynamik und erhöht damit Sicherheit und Komfort. Wankbewegungen der Fahrzeuge können beeinflusst und weitestgehend eliminiert werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Wankstabilisator mit Lageranordnung,
Figur 2 einen Ausschnitt einer oberen Halbschale der Lagereinheit in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung, Figur 3 einen Ausschnitt einer unteren Halbschale der Lagereinheit des ersten Ausführungsbeispiels in einer Schnittdarstellung,
Figur 4 einen Ausschnitt der oberen Halbschale der Lagereinheit in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung,
Figur 5 einen Ausschnitt der unteren Halbschale der Lagereinheit des zweiten Ausführungsbeispiels in einer Schnittdarstellung,
Figur 6 einen Ausschnitt der oberen Halbschale der Lagereinheit in einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung,
Figur 7 einen Ausschnitt der unteren Halbschale der Lagereinheit in einem vierten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung,
Figur 8 einen Ausschnitt der oberen Halbschale der Lagereinheit in einem fünften Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung,
Figur 9 einen Ausschnitt der unteren Halbschale der Lagereinheit in einem sechsten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung.
Figur 1 zeigt eine Ansicht eines Wankstabilisators 1 mit einer Lageranordnung 2, insbesondere einer Polymerlageranordnung. Solche Wankstabilisatoren 1 haben die Aufgabe die Wankneigung eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt zu verringern und das Kurvenverhalten zu beeinflussen, also die Fahrsicherheit zu erhöhen. Die Lageranordnung 2 gleicht Relativbewegungen zwischen dem Wankstabilisator 1 und einem Hilfsrahmen (nicht gezeigt) rein durch innere Verformung aus. Bei großen Verdrehwinkeln, wie zum Beispiel in der aktiven Wankstabilisierung, auf Schlechtwegen, Hebebühnen oder im Gelände, kommt es häufig zu materialspezifischen Problemen, da gewisse Materialien nur eine gewisse Dehnung vertragen. Auftretende hohe Verformungen sind jedoch nicht über das gesamte Lager homogen verteilt; die Umformung teilt sich hier in Bereiche unterschiedlich hoher Verformung.
Bei den auftretenden Umwelteinflüssen im Fahrwerksbereich und bei den fahrzeugeigenen Belastungen ist man in der Auslegung, in Bezug auf die Verwendung von Materialien der Lageranordnung 2, oft sehr stark eingeschränkt. Daher ist das Ergebnis der Materialauswahl häufig ein Kompromiss aus Lebensdauer und geforderter Steifigkeit. Kommen dann weitere Anforderungen, wie zum Beispiel durch die aktive Wankstabilisierung hinzu, so wird in einer solchen Auslegung ein drittes Bewertungskriterium notwendig, nämlich die akustische Entkopplung des Transferpfades aus der Aktuatorik in das Fahrzeug. Akustik, Steifigkeit und Lebensdauer sind jedoch konkurrierende Eigenschaften mit natürlichen Grenzen, in deren Spannungsfeld die Auslegung der Lageranordnung 2 erfolgen muss, um optimale Eigenschaften zu erzielen. Diese Auslegung wird durch eine Verwendung eines mulitlayer Aufbaus der Lageranordnung 2 vereinfacht oder verbessert.
Die Lageranordnung 2 weist eine ringförmige Lagereinheit 3 auf, wobei die Lagereinheit 3 einen Aufnahmebereich 4 zur umschließbaren Aufnahme des Stabilisators 1 aufweist. Die Lagereinheit 3 weist zwei Halbschalen 1 1 ,12, nämlich eine obere Halbschale 1 1 und eine untere Halbschale 12 auf.
Figur 2 zeigt die obere Halbschale 1 1 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) im Detail. Die obere Halbschale 1 1 weist eine obere, ringförmige Innenschale 5b und eine obere, ringförmige Außenschale 5a auf, die über eine zwischen der oberen Innenschale 5b und der zugehörigen oberen Außenschale 5a angeordnete, ringförmig oder/und hülsenförmig ausgebildete metallische Zwischenschicht 6 (metallischer Einleger) miteinander verbunden sind. Dabei sind die obere Innenschale 5b, die obere Außenschale 5a und Zwischenschicht 6 koaxial zu einer Lagerachse A (Figur 1 ) angeordnet. Die metallische Zwischenschicht 6 kann seitlich und/oder in axialer Richtung über die Halbschale 1 1 vorstehen. Die obere Innenschale 5b und die obere Außenschale 5a weist jeweils einen ringförmigen, konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht 6 angeordneten, Materialgrundbereich 8 auf. Die obere Außenschale 5a weist einen ringförmigen Materialzusatzbereich 7 auf. Dieser ist direkt an der Zwischenschicht 6 und ringförmig, konzentrisch zu der Zwischenschicht 6 angeordnet oder stoffschlüssig mit dieser verbunden. Der Materialzusatzbereich 7 ist in einem Längsschnitt quaderförmig in der oberen Außenschale 5a vorgesehen. Der Materialgrundbereich 8 umgreift den Materialzusatzbereich 7 u-förmig, wobei die freien Schenkel des u-förmigen Materialgrundbereichs 8 an der Zwischenschicht 6 aufliegen oder stoffschlüssig mit der Zwischenschicht 6 verbunden sind.
Der Materialgrundbereich 8 weist einen ersten Kunststoff auf. Der erste Kunststoff kann als ein Polymer oder/und Polymerwerkstoff, insbesondere Naturkautschuk ausgebildet sein. Der Materialzusatzbereich 7 weist einen zweiten Kunststoff auf. Der zweite Kunststoff kann ebenfalls ein Polymer oder/und Polymerwerkstoff, insbesondere Naturkautschuk sein. Der zweite Kunststoff des Materialzusatzbereichs
7 kann materialähnlich bzw. artähnlich zu dem ersten Kunststoff des Materialgrundbereichs 8 sein, welcher jedoch andere Materialeigenschaften, hinsichtlich beispielsweise der Steifigkeit, als der erste Kunststoff des Materialgrundbereichs 8 aufweist.
Durch die Ähnlichkeit der Kunststoffe soll sichergestellt werden, dass sich die einzelnen Schichten stoffschlüssig durch Vulkanisieren verbinden. Bevorzugt kann beim Vulkanisieren Schwefel als Vulkanisiermittel verwendet werden. Der Materialgrundbereich 8 ist vorteilhafterweise zuerst anzuspritzen, damit sich dieser in einem weiteren Vulkanisationsschritt noch fertig vernetzen kann. Beim Anspritzen des Materialzusatzbereichs 7 ist der Vulkanisierprozess vorzeitig zu unterbrechen, sodass in dem weiteren Vulkanisationsschritt die noch unvernetzten Schwefelmoleküle des Materialzusatzbereichs 7 eine Bindung mit den Molekülen des Materialgrundbereiches
8 eingehen können. lm Betrieb bildet sich in der oberen Halbschale 1 1 ein erster Belastungsbereich mit einer ersten mechanischen Belastung und ein zweiter Belastungsbereich mit einer dazu unterschiedlichen zweiten mechanischen Belastung aus. Diese können unterschiedliche Verformungen in der oberen Halbschale 1 1 bewirken.
Der Materialzusatzbereich 7 wird in dem ersten Belastungsbereich und der Materialgrundbereich 8 in dem zweiten Belastungsbereich angeordnet. Durch die geringere Steifigkeit des Materialzusatzbereichs 7, in Bezug auf den Materialgrundbereich 8, kann ein weicher Bereich für eine erhöhte Entkopplung bei kleinen Verformungen erzeugt werden.
Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung der unteren Halbschale 12 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) des ersten Ausführungsbeispiels. In dem Längsschnitt ist eine untere Innenschale 9b und eine untere Außenschale 9a zu sehen. Ebenfalls analog zu Figur 2 ist die metallische Zwischenschicht 6 zwischen der unteren Innenschale 9b und der unteren Außenschale 9a zu sehen. Die Anordnung der unteren Innenschale 9b, der unteren Außenschale 9a und der Zwischenschicht 6 ist analog zu der oberen Halbschale 1 1 (Figur 2). Der Aufbau der unteren Außenschale 9a ist analog zu der oberen Außenschale 5a der Figur 2. Der Aufbau der untere Innenschale 9b ist analog zu der oberen Innenschale 5b (Figur 2).
Die Kunststoffe der Materialzusatzbereiche 7 und/oder des Materialgrundbereiches 8 in der oberen Halbschale 1 1 (Figur 2) und unteren Halbschale 12 können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung der oberen Halbschale 1 1 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die obere Halbschale 1 1 weist eine obere Außenschale 5a, eine obere Innenschale 5b und eine Zwischenschicht 6 auf, die, wie in Figur 2 beschrieben, zueinander angeordnet sind. Die obere Innenschale 5b weist den Materialgrundbereich 8 auf. Der ringförmige Materialzusatzbereich 7 ist in der oberen Außenschale 5a eingesetzt. Der Materialzusatzbereich 7 ist im Längsschnitt trapezförmig. Dabei ist der Materialzusatzbereich 7 mit der Zwischenschicht 6 stoffschlüssig verbunden oder angeordnet. Der Materialgrundbereich 8 umgreift den Materialzusatzbereich 7 u-förmig, wobei die freien Schenkel des u-förmigen Materialgrundbereichs 8 an der Zwischenschicht 6 aufliegen oder stoffschlüssig befestigt sind.
Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung der unteren Halbschale 12 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) in dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Aufbau der unteren Außenschale 9a ist analog zu der oberen Außenschale 5a der Figur 4. Der Aufbau der unteren Innenschale 9b ist analog zu der oberen Innenschale 5b der Figur 4.
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt der oberen Halbschale 1 1 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) in einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Die obere Außenschale 5a, die obere Innenschale 5b und die Zwischenschicht 6 sind, wie in Figur 2 beschrieben, zueinander angeordnet. Die obere Außenschale 5a und die obere Innenschale 5b weisen jeweils den Materialgrundbereich 8 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die obere Außenschale 5a und die obere Innenschale 5b von dem Materialzusatzbereich 7 umhüllt. Dabei sind nur jene Bereiche von dem Materialzusatzbereich 7 umhüllt, welche nicht direkt an der Zwischenschicht 6 anliegen. Die Zwischenschicht 6 steht gegenüber dem Materialzusatzbereich 7 seitlich in axialer Richtung hervor. Der Materialzusatzbereich 7 ist als eine Polymerhaut ausgebildet und auf den Materialgrundbereich 8 der oberen Außenschale 5a als auch der oberen Innenschale 5b außen aufgebracht. Diese Haut ist insbesondere eine dünne Polymerhaut von nur wenigen, insbesondere unter 2, Millimetern. Diese Haut schützt somit den inneren Materialgrundbereich 8 vor Umwelteinflüssen. Umwelteinflüsse können beispielsweise Steinschlag oder Verschmutzung, Salz etc. sein.
Figur 7 zeigt einen Ausschnitt der unteren Halbschale 12 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) in einem vierten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Die untere Außenschale 9a, die untere Innenschale 9b und die Zwischenschicht 6 sind, wie in Figur 2, beschrieben zueinander angeordnet. Die untere Außenschale 9a besteht aus dem Materialgrundbereich 8. Die untere Innenschale 9b besteht aus dem Materialzusatzbereich 7, d.h. die untere Innenschale 9b ist als der Materialzusatzbereich 7 ausgestaltet. Dies ist vorteilhaft, wenn die untere Innenschale 9b der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) hohen Verformungen durch hohe mechanische Belastungen ausgesetzt ist. Hier kann als Materialzusatzbereich 7 ein deutlich härteres / festeres Material bzw. Kunststoff, als in der unteren Außenschale 9a, verwendet werden.
Figur 8 zeigt einen Ausschnitt der oberen Halbschale 1 1 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) in einem fünften Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Die obere Außenschale 5a, die obere Innenschale 5b und die Zwischenschicht 6 sind, wie in Figur 2 beschrieben, zueinander angeordnet. Die obere Innenschale 5b besteht aus dem Materialgrundbereich 8. Die obere Außenschale 5a umfasst den Materialzusatzbereich 7. Der Materialzusatzbereich 7 ist im Längsschnitt B-förmig ausgebildet. Dabei liegt das B mit seiner Längsseite an der Zwischenschicht 6 an oder ist mit der Zwischenschicht 6 stoffschlüssig verbunden. Durch die B-Form ist ein Dehnungsverlauf 10 nachgebildet, welcher den mechanischen Belastungsverlauf nachbildet. Der Materialzusatzbereich 7 ist somit hinsichtlich des mechanischen Belastungsverlaufs formgebend nachgebildet. Somit ist eine weiterhin verbesserte Dämpfung möglich. Auch andere mechanischen Belastungsverläufe können nachgebildet werden.
Figur 9 zeigt einen Ausschnitt der unteren Halbschale 12 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) in einem sechsten Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung. Die untere Außenschale 9a, die untere Innenschale 9b und die Zwischenschicht 6 sind, wie in Figur 2 beschrieben, zueinander angeordnet. Die untere Innenschale 9b besteht aus dem Materialgrundbereich 8. Die untere Außenschale 9a umfasst den Materialzusatzbereich 7. Dieser ist als ein partiell geteilter Materialzusatzbereich 7 ausgebildet. Dabei sind die jeweiligen Materialzusatzbereiche 7 rechteckig in einem Längsschnitt ausgebildet und liegen an der Zwischenschicht 6 mit der Längsseite des Rechtecks an oder sind mit dieser stoffschlüssig verbunden. Die Rechtecke können jeweils den gleichen zweiten Kunststoff umfassen. Die Rechtecke können gleich groß sein. Diese partielle Ausgestaltung ist vor Allem wichtig, wenn es verschiedene Hautlastrichtungen gibt oder in unterschiedliche Richtungen unterschiedliche Steifigkeiten gefordert werden, etwa zur besseren akustischen Entkopplung in der Hauptfahrtrichtung des Fahrzeugs.
Die obere und die untere Halbschale 1 1 , 12 der Lagereinheit 3 (Figur 1 ) können nach Bedarf auch unterschiedlich ausgeführt werden. So sind alle oberen und unteren Halbschalen hier miteinander kombinierbar, abhängig von den gewünschten Eigenschaften der Lagereinheit 3.
Bezugszeichenliste
1 Wankstabilisator
2 Lageranordnung
3 Lagereinheit
4 Aufnahmebereich
5a obere Außenschale
5b obere Innenschale
6 Zwischenschicht
7 Materialzusatzbereichs
8 Materialgrundbereich
9a untere Außenschale
9b untere Innenschale
10 Dehnungsverlauf
1 1 Obere Halbschale
12 Untere Halbschale
A Lagerachse

Claims

Patentansprüche
1 . Lageranordnung (2) zur Lagerung eines Wankstabilisators (1 ), mit einer ringförmigen Lagereinheit (3), wobei die Lagereinheit (3) einen Aufnahmebereich (4) zur umschließbaren Aufnahme des Wankstabilisators (1 ) aufweist, mit einer zumindest teilringförmigen, metallischen Zwischenschicht (6), wobei die metallische Zwischenschicht (6) koaxial zu einer Lagerachse in der Lagereinheit (3) angeordnet ist, mit einem zumindest teilringförmigen Materialgrundbereich (8) aus einem ersten Kunststoff, wobei der Materialgrundbereich (8) konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht (6) angeordnet ist, mit einem zumindest teilringförmigen Materialzusatzbereich (7) aus einem zweiten Kunststoff, wobei der Materialzusatzbereich (7) konzentrisch zu der metallischen Zwischenschicht (6) und/oder zu dem Materialgrundbereich (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoff unterschiedlich zu dem zweiten Kunststoff ist.
2. Lageranordnung (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoff mindestens eine erste Steifigkeit aufweist und der zweite Kunststoff mindestens eine zweite, von der ersten abweichende, Steifigkeit aufweist.
3. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoff als ein erstes Polymer, insbesondere Naturkautschuk, und der zweite Kunststoff als ein zweites Polymer ausgestaltet ist.
4. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoff mit dem zweiten Kunststoff stoffschlüssig verbunden ist.
5. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Längsschnitt zu der Lagerachse der Materialzusatzbereich (7) eine Umhüllung für den Materialgrundbereich (8) bildet.
6. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialzusatzbereich (7) in dem Materialgrundbereich (8) eingebettet ist.
7. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb in einem ersten Belastungsbereich eine erste mechanische Belastung und in einem zweiten Belastungsbereich eine dazu unterschiedliche, zweite mechanische Belastung ausgebildet wird, wobei der Materialzusatzbereich (7) in dem ersten Belastungsbereich und der Materialgrundbereich (8) in dem zweiten Belastungsbereich angeordnet ist.
8. Lageranordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit (3) zwei Halbschalen (1 1 , 12) als Schalen umfasst oder eine umlaufende Schale bildet, wobei die Schale eine Innenschale (5b, 9b) und eine Außenschale (5a, 9a) aufweist, welche über die zwischen der jeweiligen Innenschale (5b, 9b) und der zugehörigen Außenschale (5a, 9a) angeordnete Zwischenschicht (6) miteinander verbunden sind.
9. Lageranordnung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (5b, 9b) und die Außenschale (5a,9a) jeweils einen derartigen Materialgrundbereich (8) umfassen und der Materialzusatzbereich (7) in oder an dem Materialgrundbereich (8) der Außenschale (5a, 9a) vorgesehen ist, und/oder die Innenschale (5b, 9b) und die Außenschale (5a,9a) jeweils einen derartigen Materialgrundbereich (8) umfassen und der Materialzusatzbereich (7) in oder an dem Materialgrundbereich (8) der Innenschale (5b,9b) vorgesehen ist, und/oder die Innenschale (5b, 9b) aus dem Materialzusatzbereich (7) und die Außenschale (5a, 9a) aus dem Materialgrundbereich (8) bestehen.
10. Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges mit der Lageranordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und mit einem Wankstabilisator (1 ), wobei die Lageranordnung (2) zur Lagerung des Wankstabilisators (1 ) angeordnet ist.
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