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Die Erfindung bezieht sich auf einen
Radführungslenker
mit Elastomerlager zur Anbindung an einen Fahrzeugaufbau, umfassend
ein Lageraußenteil, das
fest mit dem Radführungslenker
verbunden ist, ein Lagerinnenteil zur Festlegung an einem Fahrzeugaufbau,
und eine Anordnung aus einem oder mehreren Elastomerkörpern zwischen
dem Lageraußenteil
und dem Lagerinnenteil zur Bereitstellung eines elastokinematischen
Grundverhaltens.
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Derartige Radführungslenker in Verbindung mit
Elastomerlagern sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.
Beispielhaft seien hier die
DE
42 40 188 C2 und die
DE 42 03 366 C1 genannt.
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Bei einer Mißbrauchsbelastung besteht die Gefahr
einer Überlastung
des Radführungslenkers. Ziel
der Erfindung ist es daher, ein durch Überlastung verursachtes Beulen
oder Knicken des Radführungslenkers
zu verhindern.
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Hierzu wird ein Radführungslenker
mit Elastomerlager mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.
Dieser zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß an dem
Elastomerlager eine Fangeinrichtung aus Elastomermaterial zwischen
dem Lageraußenteil
und dem Lagerinnenteil vorgesehen ist, die in einer Lagerebene senkrecht
zu der Lagerachse nach einem radialen Freiweg eine Relativbewegung
quer zu dem Freiweg einschränkt oder
begrenzt.
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Hierdurch wird im Gegensatz zu einfachen Pufferanschlägen im Maximallastbereich
eine deutlich verbesserte Stabilisierung des Lagers erzielt, da die
Fangvorrichtung eine zusätzliche
Führung
zwischen dem Lagerinnenteil und dem Lageraußenteil bewirkt. So wird durch
die Fangvorrichtung bei einer Belastung im Maximallastbereich ein übermäßiges seitliches
Ausweichen unterbunden.
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Durch die Stabilisierung des Elastomerlagers
wird eine Verbesserung der Betriebssicherheit des Radführungslenkers
erzielt. Dies ist erheblich kostengünstiger und gewichtsparender,
als beispielsweise eine Verstärkung
der Struktur des Radführungslenkers.
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Ein weiterer Vorteil der Fangvorrichtung
liegt darin, daß diese
unter normalen Betriebsbedingungen das elastokinematische Grundverhalten
des Elastomerlagers nicht beeinträchtigt. Vielmehr wird die Fangvorrichtung
erst im Bereich der Maximallast wirksam, um eine Überlastung
des Lagers und insbesondere des Radführungslenkers zu vermeiden.
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Um die Wirkung der Fangvorrichtung
optimal auszunutzen, wird gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der radiale Freiweg so
vorgesehen, daß dieser
mit der Richtung der radialen Hauptbelastung des Lagers zusammenfällt.
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Zur werteren Stabilisierung des Lagers
können
neben einer Begrenzung quer zu dem Freiweg zusätzliche Anschlagmittel aus
Elastomermaterial zur Begrenzung einer Relativverschiebung des Außenteils
gegenüber
einer Lageraufnahme in Richtung der Lagerachse vorgesehen werden.
Dies ist insbesondere bei einer schrägen Belastung des Radführungslenkers
vorteilhaft, bei der die auf das Elastomerlager einwirkenden Kräfte versetzt
oder schräg zu
der Lagerachse angreifen. Über
die Anschlagmittel wird insbesondere ein zu großes seitliches Wandern des
Radführungslenkers
bzw. des Lageraußenteils
unterbunden.
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Zu dem gleichen Zweck können an
einer Lageraufnahme am Fahrzeugaufbau Pufferelemente vorgesehen
werden, welche als Anschläge
für den Radführungslenker
dienen. Möglich
ist weiterhin, entsprechende Puffer am Radführungslenker selbst anzubringen,
welche zwecks Wegbegrenzung gegen die Lageraufnahme oder ein Abschnitt
des Fahrzeugaufbaus anschlagen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung ist die Fangeinrichtung derart konturiert, um bei
Anlage das Innenteil zu dem Außenteil
in einer durch die Kontur der Fangeinrichtung definierten Lagezuordnung
auszurichten. Diese Lagezuordnung läßt sich so einstellen, daß bei einer
maximalen Belastung die Spannungen im Radführungslenker unterhalb einer
kritischen Schwelle bleiben.
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Vorzugsweise werden Elemente der
Fangeinrichtung aus Elastomermaterial am Außenteil vorgesehen. Sie können dort
beispielsweise anvulkanisiert werden.
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Für
die Fangeinrichtung sind eine Vielzahl von konstruktiven Gestaltungen
denkbar. Nachfolgend seien einige, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen
erläutert.
Allen Fangeinrichtung gemeinsam ist neben der Pufferwirkung der
zusätzliche
Führungseffekt,
der eine Stabilisierung des Lagers bewirkt.
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So kann die Fangeinrichtung beispielsweise als
Elastomerpuffer mit einer komprimierbaren Höhlung ausgebildet sein. Die
Höhlung
ist dabei so angeordnet, daß nach Überwinden
des Freiwegs und Komprimierung der Höhlung durch das Innenteil letzteres
in Querrichtung zumindest teilweise von dem Elastomerpuffer umschlossen
und in seiner Bewegung eingeschränkt
wird.
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Weiterhin ist es möglich, als
Fangeinrichtung einen Elastomerpuffer mit einer im Querschnitt konkaven,
insbesondere U- oder V-förmigen
Profilöffnung
einzusetzen, wobei die Profilöffnung
zu dem Innenteil hin ausgerichtet ist und nach Überwindung des Freiwegs als
Anschlag in Radialrichtung und Querrichtung wirkt.
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Anstelle eines Puffers ist auch eine
elastische Membran als Fangeinrichtung einsetzbar, die eine Vertiefung
für das
Innenteil aufweist. Die Vertiefung ist zu dem Innenteil hin ausgerichtet
und schränkt
nach Überwindung
des Freiwegs eine Relativbewegung in Radialrichtung und Querrichtung
ein.
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Prinzipiell kann die Fangeinrichtung
unmittelbar mit einem Abschnitt des Innenteils zusammenwirken. Es
ist jedoch auch möglich,
an dieser einen Vorsprung vorzusehen, der in seiner Form auf die Fangeinrichtung
an dem Außenteil
abgestimmt ist und seinerseits ein Teil der Fangeinrichtung darstellt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung umfaßt
die Fangeinrichtung einen an dem Innenteil vorgesehenen Vorsprung,
der nach Überwindung
des Freiwegs in die Höhlung
bzw. Profilöffnung
des Elastomerpuffers bzw. die Vertiefung der Membran eindringt.
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Sofern die Elemente der Fangeinrichtung
an dem Außenteil
aus einem Elastomermaterial bestehen, kann der Vorsprung verhältnismäßig steif
ausgebildet sein, beispielsweise auch aus Metall gefertigt sein.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist jedoch auch der Vorsprung aus Elastomermaterial gebildet,
um ein weiches Ansprechen der Fangeinrichtung zu ermöglichen.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die Fangeinrichtung
in bezug auf das Innenteil und das Außenteil in umgekehrter Anordnung
einzubauen, so daß sich
dann der Elastomerpuffer anstatt an dem Lageraußenteil an dem Lagerinnenteil
befindet und ein gegebenenfalls vorhandener Vorsprung anstatt an
dem Lagerinnenteil an dem Lageraußenteil vorgesehen ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
räumliche
Teilansicht eines Ausführungsbeispiels
eines Radführungslenkers
im Anbindungsbereich an einem Fahrzeugaufbau,
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2 eine
Abwandlung des Ausführungsbeispiels
aus 1 mit einer Fangeinrichtung
am Fahrzeugaufbau,
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3 eine
weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels
aus 1 mit einer Fangeinrichtung am
Radführungslenker,
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4 eine
Schnittansicht durch eine Lagerebene des Elastomerlagers des Radführungslenkers aus 1,
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5 eine
Schnittansicht entsprechend 4 eines
zweiten Ausführungsbeispiels
mit einem abgewandelten Elastomerlager,
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6 eine
Schnittansicht entsprechend 4 eines
dritten Ausführungsbeispiels
mit einem abgewandelten Elastomerlager,
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7 eine
Schnittansicht entsprechend 4 eines
vierten Ausführungsbeispiels
mit einem abgewandelten Elastomerlager, und in
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8 eine
Schnittansicht entlang der Längsachse
des Elastomerlagers aus 1.
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Das erste Ausführungsbeispiel zeigt einen Radführungslenker 1,
der über
ein Elastomerlager 2 und eine Lageraufnahme 3 an
einem hier nicht näher dargestellten
Fahrzeugaufbau angesenkt ist. Die Lageraufnahme 3 kann
integral mit dem Fahrzeugaufbau ausgebildet sein, jedoch auch als
separates Element ausgeführt
werden, das am Fahrzeugaufbau zu befestigen ist.
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Der Radführungslenker 1 ist
hier beispielhaft als Längslenker
dargestellt. In 1 ist
die Vorwärtsfahrtrichtung über die
Pfeilrichtung A angedeutet.
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Zur Vermeidung einer Beschädigung des Radführungslenkers 1 bei
einer Mißbrauchsbelastung
sind verschiedene Fangmechanismen vorgesehen, die ein Knicken oder
Beulen des Radführungslenkers 1 verhindern
sollen.
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Neben einer weiter unten noch näher erläuterten
und insbesondere in 1 dargestellten
Möglichkeit
einer Modifikation des Elastomerlagers 2 kann durch verschiedene
Maßnahmen
an dem Radführungslenker 1 selbst
oder auch am Fahrzeugaufbau bzw. der Lageaufnahme 3 eine
Stabilisierung des Lenkers 1 bei einer Belastung im maximalen
Bereich realisiert werden, ohne daß hierdurch das elastokinematische
Grundverhalten des Lagers 2 im normalen Betrieb beeinträchtigt würde.
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2 zeigt
eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels,
bei der das rückseitige
Ende der Lageaufnahme 3 mit einem konturierten Pufferelement 4 aus
einem Elastomermaterial ausgekleidet ist, das nicht allein eine
Anschlagsfunktion übernimmt,
sondern bei Anlage des Radführungslenkers 1 gleichzeitig
auch eine seitliche Führung
bewirkt. Durch das Pufferelement 4 werden die Hebelverhältnisse
am Radführungslenker 1 verändert. Dadurch wird
die Beanspruchung des Radführungslenkers 1 abgesenkt.
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Zudem wird hierdurch ein übermäßiger Verformungsweg
an dem Elastomerlager 2 und damit eine etwaige Beschädigung desselben
vermieden.
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3 zeigt
eine weitere Abwandlung, bei der als Fangmechanismus seitliche Pufferelemente 5 an dem
Radführungslenker 1 vorgesehen
sind. Bei einem maximalen Verschwenken des Radführungslenkers 1 gelangen
diese Pufferelemente 5 mit Seitenwandabschnitten oder Kanten
der Lageraufnahme 3 in Eingriff. Auch hier dienen die Pufferelemente 5 nicht
allein als Anschlagsbegrenzung, sondern übernehmen zusätzlich eine
seitliche Führungsfunktion und
ermöglichen
damit eine in bezug auf die Hebelverhältnisse günstigere Abstützung des
Radführungslenker 1.
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Nachfolgend sollen nun die bereits
angedeuteten Modifikationen des Elastomerlagers 2 zum Zweck
der Lenkerstabilisierung anhand der 4 bis 8 näher erläutert werden. Dabei sind in
den Figuren gleichartige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Alle nachfolgend erläuterten
Ausgestaltungsformen des Elastomerlagers 2 weisen ein hülsenartiges
Lageraußenteil 6 auf,
das fest mit dem Radführungslenker 1 verbunden
ist. Das Lageraußenteil 6 kann
dabei integral mit dem Radführungslenker 1 ausgebildet
oder aber auch in eine entsprechende Aussparung desselben einpreßt sein.
Weiterhin umfaßt
das Elastomerlager 2 ein rohrförmiges Lagerinnenteil 7 zur
Festlegung an dem Fahrzeugaufbau, die hier über die Lageraufnahme 3 erfolgt.
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Zwischen dem Lageraußenteil 3 und
dem Lagerinnenteil 7 ist eine an sich bekannte Anordnung aus
einem oder mehreren Elastomerkörpern 8, 9 vorgesehen,
die ein für
den normalen Fahrbetrieb geeignetes und auf das jeweilige Fahrwerk
abgestimmtes elastokinematischen Grundverhalten besitzt. Bei der hier
dargestellten Ausführungsform
eines Längslenkers
ist im Hinblick auf einen hohen Fahrkomfort eine in Fahrzeuglängsrichtung
weiche Ausgestaltung vorgesehen.
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Die damit verbundenen, großen Verschiebungswege
können
jedoch bei hohen Belastungen zu einer Überlastung des Lagers 2 oder
des Radführungslenker 1 führen. Aus
diesem Grund ist in dem Elastomerlager 2 eine Fangeinrichtung 10 zwischen dem
Lageraußenteil 6 und
dem Lagerinnenteil 7 vorgesehen. Die Fangeinrichtung 10 ist
derart ausgebildet, daß diese
in der in den 4 bis 7 dargestellten Lagerebene senkrecht
zu der Lagerachse B erst nach einem radialen Freiweg x eine Relativbewegung
quer zu dem Freiweg x einschränkt
oder begrenzt. Vorher wird das elastokinematische Grundverhalten
nicht beeinträchtigt.
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Zweckmäßigerweise ist der radiale
Freiweg x in Richtung der radialen Hauptbelastung des Lagers 2 angeordnet,
die hier mit der Fahrzeuglängsrichtung
zusammenfällt.
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Die Fangeinrichtung 10 weist
einen Elastomerpuffer 11 an einer Innenwand des Lageraußenteils 6 auf.
Vorzugsweise ist der Elastomerpuffer 11 an die Innenwand
anvulkanisiert.
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Durch eine entsprechende Konturierung
ermöglicht
die Fangeinrichtung 10 bzw. der Elastomerpuffer 11 bei
einer Anlage des Innenteils 7 eine Ausrichtung desselben
zu dem Außenteil 6.
Bei einer Belastung im Maximalbereich läßt sich so das aufbauseitige
Ende des Radführungslenkers 1 in
eine gewünschte,
für die
Beanspruchung günstige
Position zwingen.
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Zu diesem Zweck weist der Elastomerpuffer 11 des
ersten Ausführungsbeispiels
eine komprimierbare Höhlung 12 auf.
Nach Überwinden
des Freiwegs x wird die Höhlung 12 bei
einer weiteren Relativverschiebung zwischen dem Innenteil 7 und
dem Außenteil 6 zusammengedrückt, so
daß schließlich das
Innenteil 6 teilweise von dem Elastomerpuffer 11 umschlossen
wird. Dadurch wird nicht nur eine weitere Radialbewegung, sondern
auch eine Querbewegung eingeschränkt
und der Radführungslenker 1 in einer
definierten Lage stabilisiert.
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Das zweite Ausführungsbeispiel in 5 zeigt eine ähnliche
Ausgestaltung, unterscheidet sich jedoch in der Fangeinrichtung 10.
Diese wird in 5 durch
einen Elastomerpuffer 13 mit einer im Querschnitt konkaven,
insbesondere U- oder V-förmigen Profilöffnung 14 gebildet.
Die Profilöffnung 14 ist
zu dem Innenteil 7 hin ausgerichtet ist und wirkt nach Überwindung
des Freiwegs x als Anschlag in Radialrichtung und Querrichtung.
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Eine weitere Ausgestaltung der Fangeinrichtung 10 ist
in 6 dargestellt. Als
Fangeinrichtung 10 dient dort eine elastische Membran 15,
die eine Vertiefung 16 für das Innenteil 7 aufweist.
Die Vertiefung 16 ist zu dem Innenteil 7 hin ausgerichtet,
und zwar derart, daß nach Überwindung
des Freiwegs x eine Relativbewegung in Radialrichtung und Querrichtung
zunächst
stark behindert und schließlich
unterbunden wird.
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Schließlich kann das Innenteil 7 mit
einem Vorsprung 17 versehen werden, der mit den an dem Außenteil 6 vorgesehenen
Komponenten der Fangeinrichtung 10 korrespondiert. Bei
dem in 7 dargestellten,
vierten Ausführungsbeispiel,
ist der Vorsprung 17 entsprechend der Profilöffnung 18 des Elastomerkörpers 19 im
Querschnitt etwa V-förmig ausgebildet.
Hierdurch wird bei einer Anlage eine besonders gute Seitenführung und
Stabilisierung erzielt.
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Der Vorsprung 17 kann integral
mit dem Innenteil 7 ausgebildet sein. Es ist jedoch auch
möglich,
den Vorsprung 17 als Elastomerkörper auszubilden und an das
Innenteil 7 anzuvulkanisieren, wodurch sich im Moment des
Anschlags eine weiche Abpufferung realisieren läßt und eine zu starke Stoßbelastung
vermieden wird.
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An die jeweiligen Elastomerpuffer 11 bzw. 13 angepaßte Vorsprünge können auch
bei den in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen verwendet
werden. Dies gilt entsprechend auch für die in 6 dargestellte Vertiefung 16 in
der Membran 15.
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8 zeigt
schließlich
eine Möglichkeit,
mit der einem zu starken Verkanten des Außenteils 6 gegenüber dem
Innenteil 7 entgegengewirkt werden kann. Dazu sind an den
axialen Enden des Außenteils 6 Anschlagmittel
bzw. Pufferelemente 20 bzw. 21 vorgesehen, die
bei einer Verschiebung in Richtung der Lageachse B im Extremfall
gegen Seitenwandabschnitte 5 der Lageraufnahme 3 anstoßen. Auch
dies trägt
zu einer Stabilisierung des Radführungslenkers 1 im
Bereich maximaler Belastung bei. Die axialen Pufferelemente 20 und 21 können dabei als
Fortsetzungen der Elastomerkörper 8 bzw. 9 ausgebildet
sein. Sie sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich an
denjenigen Stellen angeordnet, zu denen der Radführungslenker 1 infolge
der geometrischen Gegebenheiten der Radaufhängung ausweicht.
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Unter anderen Voraussetzungen kann
es möglich
sein, entsprechende axiale Pufferelemente 20 und 21 auch
an anderer Stelle an den axialen Enden des Außenteils 6 vorzusehen.
Gleiches gilt entsprechend für
die Anordnung der Fangeinrichtung 10, die hier lediglich
beispielhaft auf die Richtung der maximalen radialen Belastung des
Elastomerlagers 2 abgestimmt ist.
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Bei den vorstehend erläuterten
Ausführungsbeispielen
sind die Elastomerpuffer 11, 13 bzw. 19 jeweils
an dem Außenteil 6 vorgesehen,
wohingegen ein gegebenenfalls vorhandener Vorsprung 17 sich an
dem Innenteil 7 befindet. Es ist jedoch auch möglich, im
Sinne einer klimatischen Umkehr die Elastomerpufter an dem Innenteil 7 und
einen gegebenenfalls vorhandenen Vorsprung an dem Außenteil 6 zu positionieren.
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In sämtlichen Fällen wird im Maximallastbereich
eine deutlich verbesserte Stabilisierung des Radführungslenkers 1 erzielt,
da die Fangvorrichtung 10 eine zusätzliche Führung zwischen dem Lagerinnenteil 7 und
dem Lageraußenteil 6 bewirkt.
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Daraus resultiert eine Verbesserung
der Betriebssicherheit des Radführungslenkers 1,
die wiederum eine Verminderung des Bauteilgewichts erlaubt.
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Da die Fangvorrichtung 10 zur
Vermeidung einer Überlastung
erst im Bereich der maximalen Last wirksam ist, wird unter normalen
Betriebsbedingungen das elastokinematische Grundverhalten des Elastomerlagers
nicht beeinträchtigt.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf
die dargestellten Ausführungsformen
und Abwandlungen beschränkt,
sondern umfaßt
vielmehr alle in den Patentansprüchen
angegeben Lösungen.
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- 1
- Radführungslenker
- 2
- Elastomerlager
- 3
- Lageraufnahme
- 4
- Pufferelement
- 5
- Pufferelemente
- 6
- Außenteil
- 7
- Innenteil
- 8
- Elastomerkörper
- 9
- Elastomerkörper
- 10
- Fangeinrichtung
- 11
- Elastomerpuffer
- 12
- Höhlung
- 13
- Elastomerpuffer
- 14
- Profilöffnung
- 15
- Membran
- 16
- Vertiefung
- 17
- Vorsprung
- 18
- Profilöffnung
- 19
- Elastomerpuffer
- 20
- zusätzliches
Anschlagmittel/axiales Pufferelement
- 21
- zusätzliches
Anschlagmittel/axiales Pufferelement
- A
- Vorwärtsfahrtrichtung
- B
- Lagerachse
- x
- Freiweg