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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fahrwerkstechnik
und betrifft nach ihrer Gattung ein Radlager, insbesondere einer
Verbundlenkerhinterachse.
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Stand der Technik
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Aufgrund
vorteilhafter Fahreigenschaften sind moderne Kraftfahrzeuge häufig
mit Verbundlenkerhinterachsen ausgestattet. Verbundlenkerhinterachsen
als solche sind den Fachleuten auf dem Gebiet der Fahrwerkstechnik
hinlänglich bekannt. So werden Verbundlenkerhinterachsen
beispielsweise in den Modellen "Opel Corsa" und "Opel Astra" der Anmelderin
serienmäßig eingesetzt. In der Patentliteratur
sind Verbundlenkerhinterachsen beispielsweise in dem europäischen
Patent
EP 0 681 932
B2 und der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2004 032 808 A1 der
Anmelderin beschrieben.
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Verbundlenkerhinterachsen
umfassen in der Regel zwei starre Längslenker, die durch
eine biegesteife jedoch torsionsweiche Querstrebe ("Verbundlenker")
miteinander verbunden sind. Die Querstrebe wirkt als Stabilisator,
wodurch bei einer Kurvenfahrt, wenn das kurveninnere Rad ausfedert
und das kurvenäußere Rad einfedert, das Kurvenverhalten
des Fahrzeugs erheblich verbessert werden kann. Gewöhnlich
sind die Längslenker an ihren vorderen Enden an der Fahrzeugkarosserie
bzw. einem Fahrschemel angelenkt und an den hinteren Enden jeweils
mit einem Radlager zur drehbeweglichen Lagerung eines Fahrzeugrads
versehen.
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Nun
muss eine Verbundlenkerhinterachse, neben dem Fahrzeuggewicht, auch
alle Kräfte aufnehmen, die während einer Beschleunigung,
Verzögerung oder Kurvenfahrt an den Rädern angreifen. So
treten insbesondere bei einer Kurvenfahrt an den Radaufstandslinien
der Räder Seitenkräfte auf, durch welche die Längslenker
um deren vordere Lagerstellen an der Fahrzeugkarosserie verschwenkt
werden.
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Verbundlenkerhinterachsen
neigen aus diesem Grund konstruktionsbedingt zu einer Übersteuerungsbewegung
bei Kurvenfahrt ("Seitenkraftübersteuern"), welche in unerwünschter
Weise zur Folge haben kann, dass das Fahrzeugheck leichter ausbricht.
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Moderne
Kraftfahrzeuge sind zudem oftmals mit einer elektronischen Fahrwerkssteuerung
ausgestattet, die es beispielsweise ermöglicht auf Basis
einer manuellen Fahrereingabe die Fahreigenschaften wahlweise für
eine eher sportliche Fahrweise oder eine eher komfortable Fahrweise
einzustellen. So kann beispielsweise für eine sportliche
Fahrweise das Fahrwerk "härter" gemacht werden, indem die Dämpferabstimmung
entsprechend angepasst wird. In ausgefeilteren elektronischen Fahrwerkssteuerungen
kann auch in Abhängigkeit von speziellen Fahrsituationen
Einfluss auf die Fahreigenschaften des Fahrwerks genommen werden.
Hierzu ist jedoch eine Kenntnis der momentan auf das Fahrzeug einwirkenden
mechanischen Kräfte erforderlich. Soll beispielsweise bei
einer elektronischen Steuerung des Fahrwerks das oben beschriebene
Seitenkraftübersteuern von Verbundlenkerhinterachsen bei
Kurvenfahrt berücksichtigt werden, ist eine Kenntnis der
hierbei auf die Räder einwirkenden Seitenkräfte,
Normalkräfte und Bremskräfte vorteilhaft.
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Aufgabenstellung
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Demnach
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein technisch
einfach zu realisierendes Radlager eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung zu
stellen, welches eine Erfassung der in einer speziellen Fahrsituation,
insbesondere einer Kurvenfahrt, auf die Räder einwirkenden
Kräfte ermöglicht.
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Lösung der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch ein Radlager
mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale
der Unteransprüche angegeben.
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Erfindungsgemäß ist
ein Radlager, insbesondere einer Verbundlenkerhinterachse, zur drehbeweglichen
Lagerung eines Fahrzeugsrads an einem Kraftfahrzeug gezeigt. Das
Radlager umfasst in herkömmlicher Weise ein Wälzlager
mit wenigstens einem (Wälzlager-)Innenteil und einem (Wälzlager-)Außenteil.
Zwischen Innen- und Außenteil sind Wälzkörper
beispielsweise in zwei Wälzkörperreihen angeordnet,
so dass Innen- und Außenteil gegeneinander verdreht werden
können. Das Fahrzeugrad bzw. die Radfelge ist an einem
Radbefestigungsabschnitt einer mit dem Wälzlager verbundenen
oder in das Wälzlager integrierten Radnabe befestigt. Die Radnabe
formt zu diesem Zweck das genannte Innenteil des Wälzlagers
oder ist mit diesem drehfest verbunden. Am Außenteil des
Radlagers, das beispielsweise auch als Lagergehäuse dienen
kann, ist ein Lagerbefestigungsabschnitt zur Befestigung des Radlagers
am Fahrzeug angeformt.
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In
dem erfindungsgemäßen Radlager ist das Außenteil
bzw. Wälzlager über einen Verbindungsabschnitt
mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden, wobei der Verbindungsabschnitt
so ausgebildet ist, dass er eine Verschwenkung um eine Schwenkachse
des Außenteils in Bezug auf den Lagerbefestigungsabschnitt
ermöglicht. Hierbei kann die Schwenkachse so gerichtet
sein, dass sie, in Vorwärtslaufrichtung des Rads bzw. in
Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet, eine Aufstandsebene des
Rads hinter einer Radaufstandslinie durchstößt.
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Durch
die elastisch schwenkbare Anbindung des Außenteils am Lagerbefestigungsabschnitt
und durch die Vorgabe einer Schwenkachse, die so gerichtet ist,
dass sie eine Aufstandsebene des Rads hinter einer Radaufstandslinie
des Rads passiert, kann ein gewünschtes elastokinematisches
Verhalten des Radlagers beim Einwirken von Seitenkräften bei
Kurvenfahrt erreicht werden. Wirkt eine Seitenkraft auf das Rad
bei Kurvenfahrt an dessen Radaufstandslinie ein, so wird dem Rad über
einen Hebelarm, der sich zwischen der Radaufstandslinie und dem
Durchstoßpunkt der Schwenkachse durch die Aufstandsebene
des Rads erstreckt, eine Untersteuerungsbewegung auferlegt, so dass
in vorteilhafter Weise einer bei Kurvenfahrt auftretenden Übersteuerungsbewegung
entgegengewirkt wird.
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Das
erfindungsgemäße Radlager zeichnet sich nun in
wesentlicher Weise dadurch aus, dass der Verbindungsabschnitt mit
wenigstens einem Dehnungssensor versehen ist. Der Dehnungssensor ist
hierbei so ausgebildet und angeordnet, dass er eine Formänderung
(Dehnung bzw. Stauchung) des Verbindungsabschnitts beim Verschwenken
des Außenteils bzw. Wälzlagers relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt
erfassen kann. Beispielsweise kontaktiert der Dehnungssensor zu
diesem Zweck die Oberfläche bzw. die Außenseite
des Verbindungsabschnitts.
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Bei
dem in dem erfindungsgemäßen Radlager eingesetzten
Dehnungssensor handelt es sich um ein elektronisches Bauteil, welches
eine Formänderung des Verbindungsabschnitts erfassen und
ein der Formänderung des Verbindungsabschnitts entsprechendes
elektronisches Signal an einem Signalausgang bereitstellen kann.
Das erfindungsgemäße Radlager mit dem Dehnungssensor ermöglich
somit in vorteilhafter Weise eine direkte Erfassung einer Formänderung
des Verbindungsabschnitts beim Verschwenken des Außenteils
bzw. Wälzlagers relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt,
wodurch die auf das Radlager bzw. das Rad an der Radaufstandslinie einwirkenden
Kräfte, insbesondere Seitenkräfte bei einer Kurvenfahrt,
ermittelt werden können. Die elektronischen Signale, die
den auf das Rad einwirkenden Kräften entsprechen, können
für eine Steuerung/Regelung eines elektronisch steuerbaren
Fahrwerks genutzt werden.
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Die
Erfassung einer Formänderung des Verbindungsabschnitts
erfolgt beispielsweise mittels flächiger Dehnungssensoren,
so genannte Dehnungsmessstreifen, bei denen sich bei einer durch
eine Formänderung des Verbindungsabschnitts bewirkten Eigendeformation
des Messstreifens in Messrichtung eine (auf dem piezoresistiven
Widerstandseffekt basierende) Änderung des spezifischen
elektrischen Widerstands eines in der Regel gitterförmig
angeordneten Widerstandsdrahts des Messstreifens ergibt. Typischer
Weise verringert sich bei einer Stauchung eines Dehnungsmessstreifens
in Messrichtung (Streifenrichtung) der spezifische elektrische Widerstand
des Widerstandsdrahts, wohingegen sich der spezifische elektrische
Widerstand bei einer Dehnung des Dehnungsmessstreifens in Messrichtung erhöht.
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In
einer einfachen Bauweise besteht ein solcher Dehnungsmessstreifen
beispielsweise aus einer Messgitterfolie, bei der ein mit elektrischen
Anschlüssen versehener Widerstandsdraht gitterartig zwischen
zwei miteinander verklebten Kunststofffolien eingebracht ist, die
als Träger und zum Schutz des Widerstandsdrahts dienen.
Als Material für den Widerstandsdraht wird beispielsweise
Konstantan oder Platin-Wolfram eingesetzt. Die Widerstandsfolien
bestehen beispielsweise aus einem Harz oder Polyamid.
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Die
Dehnungsmessstreifen werden beispielsweise auf die Oberfläche
des Verbindungsabschnitts aufgebracht.
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Insbesondere
können die Dehnungsmessstreifen direkt aufgeätzt
oder aufgedruckt werden, beispielsweise durch Einsatz der so genannten
Nanotechnologie.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Radlagers ist das Außenteil mittels eines elastischen ersten
Federmittels, das insbesondere in Form einer Blattfeder ausgebildet
sein kann, mit dem Lagerbefestigungsabschnitt verbunden. In diesem
Fall kann es vorteilhaft sein, wenn auf gegenüberliegenden
Seiten des ersten Federmittels jeweils Dehnungssensoren zum Messen
von Formänderungen des ersten Federmittels angeordnet sind.
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In
dem erfindungsgemäßen Radlager kann zudem wenigstens
ein elastisches zweites Federmittel so angeordnet sein, dass durch
dessen Federsteifigkeit die zum Verschwenken des Außenteils
bzw. Wälzlager relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt aufzubringende
mechanische Kraft vorgegeben ist. In diesem Fall ist es besonders
vorteilhaft, wenn das zweite Federmittel mit wenigstens einem wie
oben beschriebenen Dehnungssensor zum Messen von Formänderungen
(Dehnungen und Stauchungen) des zweiten Federmittels versehen ist.
Beispielsweise kontaktiert der Dehnungssensor zu diesem Zweck die
Oberfläche bzw. die Außenseite des zweiten Federmittels.
Die elektronischen Signale des Dehnungssensors können für
eine Steuerung/Regelung eines elektronisch steuerbaren Fahrwerks
genutzt werden.
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In
dem erfindungsgemäßen Radlager können
beispielsweise zwei zweite Federmittel so angeordnet sein, dass
durch die Federsteifigkeit des einen zweiten Federmittels die zum
Verschwenken in die eine Schwenkrichtung aufzubringende mechanische Kraft
und durch die Federsteifigkeit des anderen zweiten Federmittels
die zum Verschwenken in die andere Schwenkrichtung aufzubringende
mechanische Kraft vorgegeben ist. In diesem Fall ist es besonders
vorteilhaft, wenn die beiden zweiten Federmittel jeweils mit wenigstens
einem Dehnungssensor zum Messen von Dehnungen beim Verschwenken des
Außenteils relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt versehen
sind.
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In
dem erfindungsgemäßen Radlager kann zudem wenigstens
ein elastisch verformbarer Dämpfungskörper so
angeordnet sein, dass durch dessen Steifigkeit die zum Verschwenken
des Außenteils bzw. Wälzlager relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt
aufzubringende mechanische Kraft vorgegeben ist. In diesem Fall
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Dämpfungskörper
mit wenigstens einem wie oben beschriebenen Dehnungssensor zum Messen
von Formänderungen (Dehnungen und Stauchungen) des Dämpfungskörpers
versehen ist. Beispielsweise kontaktiert der Dehnungssensor zu diesem
Zweck die Oberfläche bzw. die Außenseite des Dämpfungskörpers.
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In
dem erfindungsgemäßen Radlager können
beispielsweise zwei elastisch verformbare Dämpfungskörper
so angeordnet sein, dass durch die Steifigkeit des einen Dämpfungskörpers
die zum Verschwenken in die eine Schwenkrichtung aufzubringende
mechanische Kraft und durch die Steifigkeit des anderen Dämpfungskörpers
die zum Verschwenken in die andere Schwenkrichtung aufzubringende
mechanische Kraft vorgegeben ist. In diesem Fall ist es besonders
vorteilhaft, wenn die beiden Dämpfungskörpers
jeweils mit wenigstens einem Dehnungssensor zum Messen von Dehnungen
beim Verschwenken des Außenteils bzw. Wälzlager
relativ zum Lagerbefestigungsabschnitt versehen sind.
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Das
erfindungsgemäße Radlager kann Teil einer Messanordnung
sein, welche ein wie oben beschriebenes Radlager mit wenigstens
einem Dehnungssensor und eine mit dem wenigstens einen Dehnungssensor
datentechnisch verbundene und zum Verarbeiten von maschinenlesbaren
Steuerbefehlen geeignete, elektronische Steuer- und Kontrolleinrichtung
umfasst.
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Die
Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Verbundlenkerhinterachse
eines Kraftfahrzeugs, die mit zwei im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung
sich erstreckenden starren Längslenkern versehen ist, die
durch eine biegefeste jedoch torsionsweiche, im Wesentlichen in
Fahrzeugquerrichtung sich erstreckende Querstrebe miteinander verbunden,
welche als Stabilisator wirkt. Die Längslenker sind jeweils
mit ihrem einen Ende, bei dem es sich in der Regel um das in Vorwärtsfahrtrichtung
vordere Ende handelt, um eine schräg oder quer zur Fahrzeuglängsrichtung
angeordnete Schwenkachse schwenkbar an einer Fahrzeugkarosserie
bzw. einem an der Fahrzeugkarosserie angebrachten Fahrschemel gelagert.
An ihrem anderen Ende sind die Längslenker jeweils mit
einem Radlager zur drehbaren Lagerung eines Fahrzeugrads um seine
Radmittenachse versehen. In der erfindungsgemäßen Verbundlenkerhinterachse
sind die Radlager der Längslenker wie oben beschrieben
ausgebildet.
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Die
Erfindung erstreckt sich ferner auf ein Kraftfahrzeug mit einer
wie oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verbundlenkerhinterachse.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
genommen wird. Es zeigen:
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1 in
einer schematischen Schnittdarstellung den grundlegenden Aufbau
eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Radlagers;
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2 in
schematischen Schnittdarstellungen die Lage der Schwenkachse des
Radlagers von 1;
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3 in
einer schematischen perspektivischen Darstellung den Aufbau einer
herkömmlichen Verbundlenkerhinterachse.
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Sei
zunächst 3 betrachtet, worin in einer perspektivischen
Darstellung der Aufbau einer herkömmlichen Verbundlenkerhinterachse
in schematischer Weise gezeigt ist.
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Demnach
umfasst die insgesamt mit der Bezugszahl 101 bezeichnete
Verbundlenkerhinterachse zwei im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung
sich erstreckende, starre Längslenker 102, die über
eine im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung sich erstreckende,
biegesteife jedoch torsionsweiche Querstrebe 103 miteinander
verbunden sind. Die Querstrebe 103, welche beispielsweise
durch Verschweißen mit den beiden Längslenkern 102 verbunden
ist, wirkt als Stabilisator beim gegengleichen Ein- und Ausfedern
der beiden von der Verbundlenkerhinterachse 101 getragenen
Räder.
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Jeder
Längslenker 102 ist an seinem frontseitigen Ende über
eine elastische Dämpfungsbuchse 104 an der Fahrzeugkarosserie
oder an einem an der Fahrzeugkarosserie befestigten Fahrschemel montiert,
was in 3 nicht näher dargestellt ist. Die Dämpfungsbuchse 104 ist
zu diesem Zweck in ein vom frontseitigen Ende des Längslenkers 2 geformtes
Lagerauge 105 eingesetzt.
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Jede
Dämpfungsbuchse 104 umfasst einen im Wesentlichen
zylindrischen äußeren Buchsenmantel, der vom Lagerauge
umgriffen wird, und einen hierzu koaxial angeordneten inneren Anlaufkörper 106,
zwischen denen ein beispielsweise aus Gummi bestehender Dämpfungskörper
angeordnet ist. Zur Befestigung jedes Längslenkers 102 an
der Karosserie bzw. Fahrschemel ist der Buchsenmantel beispielsweise
durch Einpressen fest mit dem Lagerauge 105 verbunden und
der Anlaufkörper 106 über Schraubbolzen 107 mit
der Karosserie bzw. dem Fahrschemel fest verschraubt. Die Dämpfungsbuchse 104 ist
mit ihrer Achsenrichtung hier beispielsweise quer zur Fahrzeuglängsrichtung
gerichtet, so dass der Längslenker 102 um eine
quer zur Fahrzeuglängsrichtung orientierte Schwenkachse
elastisch verschwenkbar ist. Gleichermaßen wäre
es möglich, die Dämpfungsbuchse 4 mit
ihrer Achsenrichtung schräg zur Fahrzeuglängsrichtung
anzuordnen.
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An
den Längslenkern 102 ist jeweils am heckseitigen
Ende ein Radlager 108 befestigt, das mit einem Radbefestigungsflansch 109 versehen
ist, an den über nicht näher dargestellte Befestigungsschrauben
ein Rad um dessen Radmittenachse drehbar gelagert werden kann. Den
Längslenkern 102 sitzen zudem jeweils Stoßdämpfer 110 auf.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 wird nun
ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Radlagers beschrieben. Sei zunächst 1 betrachtet,
worin eine schematische Schnittdarstellung des linken hinteren Radlagers 1 einer
Verbundlenkerhinterachse in einer Ansicht von oben gezeigt ist.
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Das
Radlager 1 ist mit einem Wälzlager zur drehbeweglichen
Lagerung eines Rads am Fahrzeug versehen. Das Wälzlager
umfasst einen als Lagergehäuse dienenden Außenring 2,
einen Innenring 3 und eine in das Wälzlager integrierte
Radnabe 4. Zwischen dem Außenring 2,
dem Innenring 3 und der Radnabe 4 befinden sich
Wälzkugeln 5 in einem von diesen Bauteilen gemeinsam
geformten Wälzkugelhohlraum 33. Die Wälzkugeln 5 sind
in zwei Wälzkugelreihen angeordnet, nämlich eine
fahrzeugseitige Wälzkugelreihe 6 und eine radseitige
Wälzkugelreihe 7. Für die Wälzkugeln 5 der
fahrzeugseitigen Wälzkugelreihe 6 formen der Außenring 2 und
der Innenring 3 gemeinsam eine fahrzeugseitige Laufbahn 8,
welche die Wälzkugeln 5 teilweise umgibt. Für
die Wälzkugeln 5 der radseitigen Wälzkugelreihe 7 formen
der Außenring und die Radnabe 4 gemeinsam eine
radseitige Laufbahn 9, welche die Wälzkugeln 5 ebenso teilweise
umgibt.
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Die
Radnabe 4 hintergreift den Innenring 3 mit einem
fahrzeugseitigen Bund 13. Zudem ist der Innenring 3 in
einer radialen Ausnehmung 14 der Radnabe 4 aufgenommen,
so dass der Innenring 3 und die Radnabe 4 axial
gesichert sind.
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Am
radseitigen Ende der Radnabe 4 ist ein Radflansch 10 angeformt,
welcher zur Befestigung eines Rads 20 und einer nicht dargestellten
Bremsscheibe beispielsweise mittels Befestigungsschrauben dient.
Am Außenteil 2 bzw. genauer an der Lasche 31 ist
ein nicht näher dargestellter Bremssattel befestigt, welcher
mit der Bremsscheibe so zusammenwirkt, dass diese gebremst werden
kann. Die Radnabe 4 und der Innenring 3 sind drehbeweglich gegenüber
dem Außenring 2 gelagert, so dass ein auf dem
Radflansch 10 befestigtes Rad um seine Radmittenachse 12 gedreht
werden kann. Fahrzeugseitig zwischen Innenring 3 und Außenring 2 bzw. radseitig
zwischen Radnabe 4 und Außenring 2 sind jeweils
Dichtringe 18 angeordnet, welche verhindern, dass Feuchtigkeit
und Schmutz in den Wälzkugelhohlraum 33 gelangen.
Zudem ist die Radnabe 4 mit einem Hohlraum 11 zur
Aufnahme einer Antriebswelle zum Antrieb des auf dem Radflansch 10 montierten
Rads versehen.
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Der
Außenring 2 ist über einen Verbindungsabschnitt 15 mit
einem Lagerbefestigungsflansch 16 zur Befestigung des Wälzlagers
am Kraftfahrzeug verbunden. Der Lagerbefestigungsflansch 16 ist
mit einer Durchbrechung 17 versehen, durch welche eine
Antriebswelle zum Antrieb eines auf dem Radflansch 10 montierten
Rads hindurch greifen kann.
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Der
Verbindungsabschnitt 15 ist heckseitig der Radmittenachse 12 angeordnet
und ist mit dem Lagerbefestigungsflansch 16 und dem Außenring 2 monolithisch
(einteilig) ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 15 ist
in flacher Bauweise in der Art einer Blattfeder geformt und ermöglicht
so eine elastische Schwenkbewegung des Außenrings 2 bzw. Wälzlagers
in Bezug auf den Lagerbefestigungsflansch 16 um eine Schwenkachse 19.
Die Schwenkachse 19 wird durch den Verbindungsabschnitt 15 vorgegeben.
In Sturzrichtung des auf dem Radflansch 10 montierten Rads
ist der Verbindungsabschnitt 15 steif.
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Wie
in 1 weiterhin ersichtlich ist, ist in gegenüberliegender
Position zum Verbindungsabschnitt 15 ein gestufter Führungsbolzen 26 angeordnet,
der durch eine Durchbrechung 28 hindurch greift, die in
einer am Außenring 2 angeformten Lasche 31 ausgebildet
ist. Der Führungsbolzen 26 ist mit einem in 1 nicht
näher dargestellten Außengewinde versehen, mit
dem er in eine mit einem Innengewinde versehene Gewindebohrung 27 des
Lagerbefestigungsflansches 16 geschraubt ist, so dass der
Führungsbolzen 26 mit dem Lagerbefestigungsflansch 16 fest
verbunden ist. Der Führungsbolzen 26 ist innerhalb
der Durchbrechung 28 der Lasche 31 des Außenrings 2 im
Wesentlichen spielfrei geführt. Innerhalb der Durchbrechung 28 kann
ein elastisch dämpfendes Lager, beispielsweise ein Gummilager, für
den Führungsbolzen 26 vorgesehen sein. Der Führungsbolzen 26 ist
so angeordnet, dass er eine Schwenkbewegung des Außenrings 2 bzw.
Wälzlagers um die Schwenkachse 19 ermöglicht,
was dadurch erreicht wird, dass der Führungsbolzen 26 senkrecht
auf der Schwenkachse 19 steht.
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Zwischen
der Lasche 31 des Außenrings 2 und dem
Lagerbefestigungsflansch 16 ist eine erste Tellerfeder 29 angeordnet,
die jeweiligen Anlageflächen dieser beiden Bauteile anliegt.
Gleichermaßen ist zwischen der Lasche 31 des Außenrings 2 und
einem Bolzenkopf 32 des Führungsbolzens 26 eine zweite
Tellerfeder 30 angeordnet, die jeweiligen Anlageflächen
dieser beiden Bauteile anliegt. Der Führungsbolzen 26 dient
für eine Führung sowohl der ersten Tellerfeder 29 als
auch der zweiten Tellerfeder 30. Die jeweiligen Federsteifigkeiten
der beiden Tellerfedern 29, 30 sind in etwa gleich
groß, so dass kein Nettomoment der beteiligten Federkräfte
auftritt. Die erste Tellerfeder 29 wirkt einer Verschwenkung
des Außenrings 2 in der einen Schwenkrichtung
hin zum Lagerbefestigungsflansch 16 entgegen bzw. versteift diese
eine Schwenkbewegung. Die zweite Tellerfeder 30 wirkt einer
Verschwenkung des Außenrings 2 in der anderen
Schwenkrichtung weg vom Lagerbefestigungsflansch 16 entgegen
bzw. versteift diese andere Schwenkbewegung. Durch die beiden Tellerfedern 29, 30 kann
somit eine Versteifung der Verschwenkung des Außenrings 2 bzw.
Wälzlagers um die Schwenkachse 19 erreicht werden,
so dass die zum Verschwenken des Außenrings 2 aufzubringende
Kraft in gewünschter Weise eingestellt werden kann. Die
Federsteifigkeiten der beiden Tellerfedern sind so gewählt,
dass bei den üblicherweise einwirkenden Kräften
eine gewünschte Begrenzung der Schwenkauslenkung des Außenrings 2 in
beiden Schwenkrichtungen, welche beispielsweise im Bereich einiger
Grad liegt, realisiert ist.
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2 zeigt
den Verlauf der Schwenkachse 19 in Bezug auf ein auf den
Radflansch 10 montiertes Rad 20. In 2 zeigen
die linke Darstellung eine Seitenansicht des linken hinteren Rads
und die rechte Darstellung eine Rückansicht des linken
hinteren Rads 20.
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Das
Rad 20 steht auf einer Aufstandsebene 21 und liegt
der Aufstandsebene 21 in einer Radaufstandslinie 22 an.
Die Radaufstandslinie 22 ergibt sich zumindest gedanklich
aus der Schnittlinie zweier Ebenen, nämlich, bezogen auf
eine Geradeausstellung des montierten Rads 20, einer das
Rad 20 in Fahrzeugquerrichtung teilenden (querverlaufenden) vertikalen
Radmittenebene 23 und der Aufstandsebene 21.
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Wie
der linken Darstellung von 2 (Seitenansicht)
entnommen werden kann, erstreckt sich die Schwenkachse 19,
entsprechend der Position des Verbindungsabschnitts 15 hinter
der Radmittenachse 12, hinter der querverlaufenden vertikalen Radmittenebene 23.
Die Schwenkachse 19 liegt in der Seitenansicht leicht schräg
im Raum, wobei sie oberhalb einer horizontalen Radmittenebene 25 einen
größeren senkrechten Abstand zur querverlaufenden
vertikalen Radmittenebene 23 hat als unterhalb der horizontalen
Radmittenebene 25. Die Schwenkachse 19 durchstößt
die Aufstandsebene 21 des Rads 20 hinter der Radaufstandslinie 22.
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Wie
der rechten Darstellung von 2 (Rückansicht)
entnommen werden kann, ist die Schwenkachse 19 zudem so
gerichtet, dass sie die Aufstandsebene 21 auf der dem Fahrzeug
abgewandten Seite einer, bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung,
längsverlaufenden vertikalen (radialen) Radmittenebene 24 durchstößt.
Der Rückansicht kann insbesondere entnommen werden, dass sich
die Schwenkachse 19 oberhalb der horizontalen Radmittenebene 25 auf
der dem Fahrzeug zugewandten Seite der längsverlaufenden
vertikalen Radmittenebene 25 und unterhalb der horizontalen
Radmittenebene 25 auf der dem Fahrzeug abgewandten Seite
der längsverlaufenden vertikalen Radmittenebene 25 befindet.
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Obgleich
dies in den Figuren nicht näher dargestellt ist, ist der
Verbindungsabschnitt 15 für eine besonders genaue
Vorgabe der Schwenkachse 19 so geformt, dass er sich über
eine horizontale Radmittenebene 25 hinweg erstreckt.
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Wird
bei einer Kurvenfahrt eine Seitenkraft an der Radaufstandslinie 22 auf
das Rad 20 ausgeübt, so wirkt die Seitenkraft
auf einen Hebelarm, der durch den Abstand zwischen dem Durchstoßpunkt der
Schwenkachse 19 durch die Aufstandsebene 21 und
der Radaufstandslinie 22 gegeben ist, wodurch eine Untersteuerungsbewegung
erzeugt wird, da der Außenring 2 in Richtung zum
Lagerbefestigungsflansch 16 verschwenkt wird. Zudem wird
das Rad 20 bei dieser Bewegung gestürzt. Durch
die beiden Tellerfedern 29, 30 wird die Schwenkbewegung
in gewünschter Weise versteift.
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In
einer Verbundlenkerhinterachse, wie sie beispielhaft in Zusammenhang
mit 3 beschrieben wurde, werden erfindungsgemäße
Radlager 1 jeweils an den Längsträgern
beispielsweise durch Verschraubungen befestigt. Das in 1 dargestellte
Radlager 1 wird zu diesem Zweck als linkes hinteres Radlager
eingesetzt, während ein entsprechend spiegelverkehrt aufgebautes
Radlager als rechtes hinteres Radlager eingesetzt wird.
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Durch
das in 1 gezeigte Radlager 1 kann in vorteilhafter
Weise einer bei Kurvenfahrt auftretenden Übersteuerungsbewegung
entgegen gewirkt werden, da eine bei Kurvenfahrt an der Radaufstandslinie 22 zur
Fahrzeugmitte hin auf das Rad 20 einwirkende Seitenkraft
das Rad 20 im Sinne einer Untersteuerungsbewegung um die
Schwenkachse 19 verschwenkt.
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Bei
einer Bremsung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise durch Klemmung
der an der Radnabe 4 montierten Bremsscheibe mithilfe des
am Außenteil 2 montierten Bremssattels, nimmt
der Führungsbolzen 26 die hierbei auftretenden
Bremsmomente auf, so dass eine Verwindung des Verbindungsabschnitts 15 in
vorteilhafter Weise vermieden wird. Durch die spielfreie Aufnahme
des Führungsbolzens 26 in der Durchbrechung 28 kann
eine unerwünschte Geräuschentwicklung bei der
Aufnahme von Bremsmomenten vermieden werden.
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Auf
den beiden gegenüberliegenden Oberflächen (Außenseiten)
des Verbindungsabschnitts 15 ist jeweils ein flächiger
Dehnungsmessstreifen 34, 35 angebracht. Die beiden
Dehnungsmessstreifen 34, 35 sind jeweils in Form
einer Messgitterfolie ausgebildet, wobei ein mit elektrischen Anschlüssen
versehener Widerstandsdraht gitterartig zwischen zwei miteinander
verklebten Kunststofffolien eingebracht ist. Der Widerstandsdraht
besteht hier beispielsweise aus Konstantan, die Widerstandsfolien
bestehen hier beispielsweise aus Epoxydharz. Die Dehnungsmessstreifen
werden bei einer Formänderung (Dehnung oder Stauchung)
des Verbindungsabschnitts 15 in Streifenrichtung deformiert,
wodurch sich der spezifische elektrische Widerstand des Konstantandrahts ändert. Über
die beiden Dehnungsmessstreifen 34, 35 kann somit
eine Dehnung oder Stauchung des Verbindungsabschnitts 15 beim
Verschwenken des Außenrings 2 bzw. Wälzlagers
relativ zum Lagerbefestigungsflansch 16 erfasst werden.
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An
einem nicht näher dargestellten Signalausgang eines jeden
der beiden Dehnungsmessstreifen 34, 35 wird ein
elektrisches Signal, beispielsweise in Form einer elektrischen Spannung
bereit gestellt, welche auf dem spezifischen elektrischen Widerstand des
Widerstandsdrahts bzw. des momentanen Dehnungszustands des Verbindungsabschnitts 15 basiert.
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Weiterhin
sind auf einer Oberfläche der ersten Tellerfeder 29 und
auf einer Oberfläche der zweiten Tellerfeder 30 jeweils
Dehnungsmessstreifen 36, 37 angeordnet, die in
gleicher Weise wie die beiden Dehnungsmessstreifen des Verbindungsabschnitts 15 aufgebaut
sind. Die beiden Dehnungsmessstreifen 36, 37 ermöglichen
eine Erfassung einer Formänderung der ersten Tellerfeder 29 bzw.
der zweiten Tellerfeder 30 und ermöglichen so
einen Rückschluss auf die auf die beiden Tellerfedern 29, 30 einwirkenden
mechanischen Kräfte.
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Wird
das Rad 20 mithilfe der am Radflansch 10 befestigten
Bremsscheibe und dem an der Lasche 31 des Außenteils 2 angebrachten
Bremssattel gebremst, so kann über die Dehnungsmessstreifen auch
das einwirkend Bremsmoment erfasst werden, welches eine Schubspannung
am Verbindungsabschnitt 15 erzeugt.
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Die
elektronischen Signale der vier Dehnungsmessstreifen, welche die
Formänderungen bzw. die einwirkenden Kräfte widerspiegeln,
können für eine Steuerung/Regelung eines elektronisch
steuerbaren Fahrwerks genutzt werden. Zu diesem Zweck ist eine in 1 nicht
näher dargestellte elektronische Steuer- und Kontrolleinrichtung
vorgesehen, welche mit den vier Dehnungsmessstreifen datentechnisch
verbunden ist.
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Anstelle
der beiden Tellerfedern 29, 30 könnten
auch elastische Dämpfungskörper, welche beispielsweise
aus Gummi bestehen, vorgesehen sein, die in entsprechender Weise
mit Dehnungsmessstreifen versehen sind, um die Formänderungen
der Dämpfungskörper zu erfassen.
-
- 1
- Radlager
- 2
- Außenring
- 3
- Innenring
- 4
- Radnabe
- 5
- Wälzkugeln
- 6
- fahrzeugseitige
Wälzkugelreihe
- 7
- radseitige
Wälzkugelreihe
- 8
- fahrzeugseitige
Laufbahn
- 9
- radseitige
Laufbahn
- 10
- Radflansch
- 11
- Hohlraum
- 12
- Radmittenachse
- 13
- Bund
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Verbindungsabschnitt
- 16
- Lagerbefestigungsflansch
- 17
- Durchbrechung
- 18
- Dichtring
- 19
- Schwenkachse
- 20
- Rad
- 21
- Aufstandsebene
- 22
- Radaufstandslinie
- 23
- querverlaufende
vertikale Radmittenebene
- 24
- längsverlaufende
vertikale Radmittenebene
- 25
- horizontale
Radmittenebene
- 26
- Führungsbolzen
- 27
- Gewindebohrung
- 28
- Durchbrechung
- 29
- erste
Tellerfeder
- 30
- zweite
Tellerfeder
- 31
- Lasche
- 32
- Bolzenkopf
- 33
- Wälzkugelhohlraum
- 34
- erster
Dehnungsmessstreifen
- 35
- zweiter
Dehnungsmessstreifen
- 36
- dritter
Dehnungsmessstreifen
- 37
- vierter
Dehnungsmessstreifen
- 101
- Verbundlenkerhinterachse
- 102
- Längslenker
- 103
- Querstrebe
- 104
- Dämpfungsbuchse
- 105
- Lagerauge
- 106
- Anlaufkörper
- 107
- Schraubbolzen
- 108
- Radlager
- 109
- Radbefestigungsflansch
- 110
- Stoßdämpfer
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0681932
B2 [0002]
- - DE 102004032808 A1 [0002]