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Die Erfindung betrifft einen Achsschenkel oder ein Schwenklager einer Fahrzeug-Achse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird insbesondere auf die
DE 42 32 136 A1 und auf
JP 2010 - 69 962 A verwiesen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich dabei sowohl auf rein gegenständliche Merkmale als auch auf Merkmale, die vorrangig den Herstellprozess eines erfindungsgemäßen Achsschenkels oder Schwenklagers (im weiteren wird der Einfachheit halber nurmehr von einem Schwenklager gesprochen, ohne damit einen Achsschenkel oder Radträger eines nicht lenkbaren Fzg.-Rades ausschließen zu wollen) betreffen.
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Schwenklager von Fahrzeug-Achsen, an denen ein Rad des Fahrzeugs gelagert wird oder ist, sind in mannigfachen Ausführungsformen bekannt. Weiterer Bestandteil von Fahrzeug-Achsen, beispielsweise solchen der Federbein-Bauart sind bekanntlich neben den Tragfedern, über die der Fahrzeug-Aufbau anteilig auf dem jeweiligen Fzg.-Rad abgestützt ist, Schwingungsdämpfer, mit denen die sich aufgrund der federnden Abstützung im Betrieb des Fahrzeugs ergebenden Schwingungen des jeweiligen Rades bzw. Achsschenkels/Schwenklagers gegenüber dem Fzg.-Aufbau bedämpft werden.
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Üblicherweise ist ein solcher Schwingungsdämpfer bzw. dessen sog. Hüllrohr, welches ein äußeres üblicherweise kreiszylindrisches Rohr ist, innerhalb dessen sich die wesentlichen Bestandteile des Dämpfers befinden und aus dem die Kolbenstange des Dämpfer-Kolbens herausragt, so am Schwenklager/Achsschenkel befestigt, wie dies in der
DE 10 2005 040 101 A gezeigt ist, nämlich über einen am Schwenklager vorgesehenen Klemmring. Beispielsweise in der
DE 29 34 671 C2 oder in der
EP 1 285 783 B1 ist eine alternative Anordnung vorgeschlagen, wonach Dämpfungselemente in die Achsschenkelkonstruktion integriert sein können durch Eingießen oder durch einteiliges Herstellen des Dämpferzylinders. Letzteres vereinfacht den Montageprozess eines entsprechenden Achsschenkels.
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Beispielsweise bei der in der letztgenannten Schrift figürlich gezeigten Achsschenkelkonstruktion dürfte sich jedoch hinsichtlich der Betriebsfestigkeit Probleme einstellen. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für einen Achsschenkel oder ein Schwenklager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, wie eine stabile Konstruktion mit geringem Gewicht erzielbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Rippen über ihre gesamte Länge entlang des Hüllrohres verlaufen und dass eine weitere Rippe über eine weite Strecke vom Hüllrohr beabstandet ist und über Stützstege an einer der erstgenannten Rippen abgestützt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Eine biegesteife und lastpfadgerechte Integration des sog. Hüllrohrs des Schwingungsdämpfers in das Schwenklager in seiner Gesamtheit ist mit der angegebenen Gestaltung und Anordnung von Stützrippen darstellbar, über die der vom Aufnahmeabschnitt für das Radlager weit entfernte (und somit dem Aufnahmeabschnitt abgewandte) Endabschnitt des Hüllrohrs (= dessen „freies“ Ende) zusätzlich zur eigenen Rohr-Außenkontur am besagten Aufnahmeabschnitt abgestützt ist. Insbesondere bei einer gewichtsoptimierten Ausführung in einer Leichtmetall-Gusslegierung ist damit mit relativ geringem Gewicht des Hüllrohrs sowie des gesamten Schwenklagers eine hohe Festigkeit und Bauteil-Steifigkeit erzielbar. Dabei ist das Hüllrohr mit den Stützrippen im Gießprozess selbst geformt und somit gegossen.
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Die Funktion des besagten Hüllrohrs des Schwingungsdämpfers kann dabei - wie grundsätzlich bekannt, unterschiedlich sein. So kann entweder im Hüllrohr der Dämpferkolben direkt längs der Zylinderachse dieses üblicherweise kreiszylindrischen Rohres verschiebbar geführt sein, oder es kann im Hüllrohr eine sog.
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Dämpferpatrone angeordnet sein, innerhalb derer der Dämpferkolben verschiebbar geführt ist. In beiden Fällen befindet sich jedoch innerhalb des Hüllrohres ein Dämpfer-Fluid, welches im Rahmen der Schwingungs-Dämpfung (Druckstufe/Zugstufe) vom Dämpferkolben bewegt wird und dabei eine oder mehrere Engstellen passiert. Falls eine sog. Dämpferpatrone vorgesehen ist, kann das diese Patrone umgebende Volumen im Hüllrohr als Ausgleichsvolumen für das Dämpferfluid fungieren; es kann aber auch ein auf das im Hüllrohr befindliche Dämpferfluid einwirkendes Druckgaspolster innerhalb des Hüllrohres vorgesehen sein, welches unter den Begriff des „Dämpfer-Fluids“ fallen soll. In diesen Fällen muss auch ein in Guss ausgeführtes Schwingungsdämpfer-Hüllrohr bezüglich des darin enthaltenen Dämpfer-Fluids absolut dicht sein, was aber durch mögliche Porositäten im Gussmaterial eigentlich nicht absolut gewährleistet werden kann. Um solche Undichtigkeiten auszuschließen, bleibt zumindest in demjenigen Abschnitt des Hüllrohres, in welchem sich das Dämpfer-Fluid befindet oder befinden kann und der somit ein Behältnis für das Dämpfer-Fluid bildet, innenseitig und/oder außenseitig nach dem Gießprozess mechanisch unbearbeitet. Die damit am fertigen Bauteil noch vorhandene Gusshaut gewährleistet dann absolute Dichtheit. Sollte hingegen in das Hüllrohr eine in sich abgeschlossene Schwingungsdämpfer-Einheit eingesetzt sein, aus der kein Dämpferfluid in das Hüllrohr übertritt, so muss dieses letztgenannte Merkmal selbstverständlich nicht realisiert sein.
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Im übrigen kann die Innenwand des Hüllrohres zumindest über demjenigen Abschnitt, in welchem es mit einem im Rahmen der Schwingungs-Dämpfung bewegten Fluid befüllt ist, im Hinblick auf den Gießprozess zur Darstellung der Entformbarkeit geringfügig konisch verlaufen. Für den Fall, dass der Dämpferkolben innerhalb des Hüllrohres geführt ist, kann dann sogar ein vom Hub des Kolbens abhängiges Dämpfungsverhalten erzielt werden, nämlich resultierend aus dem sich aufgrund dieser Konizität über der Bewegung des Dämpfer-Kolbens hinsichtlich der Dicke verändernden Ringspalt zwischen dem Dämpferkolben und der Innenwand des Hüllrohres. In anderen Bereichen, die nicht mit Dämpfer-Fluid in Kontakt kommen, kann hingegen die Innenwand eines im Gießprozess hergestellten Hüllrohres durchaus im Anschluss an den Gießprozess mechanisch bearbeitet sein, und zwar um eine bzw. die bereits genannte Dämpferpatrone oder ein Führungselement oder Befestigungselement für dieselbe geeignet aufnehmen zu können.
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Ein erfindungsgemäßes Schwenklager kann in besonders einfacher Weise an unterschiedliche Lastanforderungen, die beispielsweise in unterschiedlichen Fahrzeug-Typen einer hinsichtlich der geometrischen Abmessungen gleichen Fahrzeug-Baureihe auftreten, angepasst werden. Es können nämlich für verschiedene Fahrzeug-Achsen verschiedene Achsschenkel oder Schwenklager mit gleichen Außenabmessungen aber bereichsweise unterschiedlichen Wandstärken und Legierungszusammensetzungen vorgesehen sein. Mit unterschiedlichen Legierungs-Zusammensetzungen kann sich auch das Herstellverfahren ändern, insbesondere dahingehend, ob anschließend an den Gießprozess eine Wärmebehandlung durchgeführt wird.
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In den beigefügten 1, 2 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung perspektivisch dargestellt, wobei 1 die Ansicht von innen, d.h. am Fahrzeug von der Mitte der Achse aus gesehen und 2 die Ansicht von außen, d.h. vom Rad aus gesehen, zeigt. In 3 ist das Dämpfer-Hüllrohr (anaog der Ansicht von 1) geschnitten dargestellt, so dass man eine darin angeordnete Dämpfer-Patrone erkennt.
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Vom gesamthaft dargestellten und vorliegend ein einziges Bauteil bildenden Schwenklager 1 ist mit der Bezugsziffer 11 dessen sog. Aufnahmeabschnitt für ein Radlager gekennzeichnet, der hier ein größeres Sackloch 12 enthält, in welches die Radlager-Einheit von außen her quasi eingesteckt wird. Das vorliegende Schwenklager 1 ist somit nur für eine nicht angetriebene Achse geeignet; es ist jedoch auch möglich, quasi im Boden des hier vorliegenden Sacklochs 12 einen Durchbruch für eine Rad-Antriebsswelle vorzusehen.
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Integraler Bestandteil des Schwenklagers 1 ist ein Hüllrohr 13, das quasi als Dämpferrohr eines Schwingungsdämpfers fungiert und in welches vorliegend - wie 3 zeigt - eine Dämpfer-Patrone 2 eingesetzt ist, in deren Zylinderrohr 21 der Dämpferkolben 22 des Schwingungsdämpfers verschiebbar geführt ist. Am Dämpferkolben 22 ist wie üblich die aus der Dämpferpatrone 2 ist und dem Hüllrohr 13 heraus ragende Dämpfer-Kolbenstange 23 befestigt. Innerhalb des Hüllrohres 13 befindet sich ferner ein Teil des Dämpferfluids aus der Dämpferpatrone 2, auf deren Einbau im Hüllrohr 13 später noch näher eingegangen wird.
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Zunächst sei jedoch die Gestaltung des durch Gießen hergestellten Schwenklagers 1 erläutert, dessen Hüllrohr 13 in diesem Gießprozess zusammen mit der gesamten Struktur des Schwenklagers 1 geformt wird. Über mehrere Rippen 14a - 14d ist der in den Figuren obere, vom Aufnahmeabschnitt 11 abgewandte Abschnitt des freien Endes des Hüllrohres 13 am besagten Aufnahmeabschnitt 11 abgestützt. Die Rippen 14a - 14c verlaufen dabei über ihre gesamte Länge entlang des Hüllrohres 13, während die Rippe 14d über eine weite Strecke vom Hüllrohr 13 beabstandet ist und über Stützstege 15a, 15b an der Rippe 14c abgestützt ist. Die Rippen 14a, 14c und 14d liegen dabei im wesentlichen in einer von der Längsachse und der Hochachse des Fahrzeugs aufgespannten Ebene, während die vierte Rippe 14b im wesentlichen in einer von der Querachse und des Hochachse des Fahrzeugs aufgespannten Ebene liegt.
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Mit Ausnahme der mehreren Bohrungen 16, 17 zur Aufnahme von Schrauben beispielsweise zur Anbindung von Lenkern, aber auch zur Fixierung der Radlager-Einheit, ist beim Herstellen des Schwenklagers nach dem eigentlichen Gießprozess keine umfangeiche mechanische Nacharbeit erforderlich, insbesondere wenn das Schwenklager im Druckguss hergestellt wird, wobei im Hinblick auf das Bauteil-Gewicht vorteilhafterweise dünne Wandstärken darstellbar sind. Insbesondere sollen weite Abschnitte des Hüllrohres 13 nach dem Gießprozess mechanisch unbearbeitet bleiben, um die Gusshaut nicht zu entfernen, welche die Dichtheit des Hüllrohres 13 im Hinblick auf das in diesem befindliche Dämpfer-Fluid gewährleistet.
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3 zeigt eine grundsätzlich bekannte Dämpfer-Patrone 2, insbesondere bestehend aus einem Zylinderrohr 21 mit darin geführtem Dämpfer-Kolben 22 mit einer Kolbenstange 23, die in das Hüllrohr 13 eingesetzt ist. In bekannter Weise kann bei der Bewegung des Dämpfer-Kolbens 22 nach unten, d.h. zum Aufnahmeabschnitt 11 des Schwenklagers 1 hin, ein Teil des in der Dämpfer-Patrone 2 befindlichen Dampfer-Fluids aus dieser Patrone 2 in das Hüllrohr 13 bzw. den Zwischenraum Z zwischen der Innenwand des Hüllrohres 13 und der Außenwand der Dämpfer-Patrone 2 übertreten. Ferner befindet sich in diesem nach oben hin durch ein später noch kurz erläutertes Führungs- und Befestigungselement 24 abgeschlossenen Zwischenraum Z vorzugsweise ein Druckgaspolster, welches in bekannter Weise durch das übertretende Dämpferfluid komprimiert wird. Damit das Dämpfer-Fluid sowie das ggf. vorgesehene Druckgaspolster sicher innerhalb des Hüllrohres 13 gehalten wird, d.h. damit dieses trotz dessen Herstellung als Gussbauteil absolut dicht ist, bleibt jedenfalls derjenige Bereich des Hüllrohres 13, der quasi ein Behältnis für diese(s) Dämpfer-Fluid(e) bildet, nach dem Gießprozess innenseitig und oder außenseitig mechanisch unbearbeitet.
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Mechanisch bearbeitet wird jedoch anschließend an den Gießprozess die Innenwand des Hüllrohres 13 dort, wo dies für den Einbau der Dämpferpatrone 2 erforderlich ist. Zum einen ist dies im untersten, dem Aufnahmeabschnitt 11 des Schwenklagers 1 benachbarten bzw. zugewandten Bereich des ein Sackloch darstellenden Innenraum des Hüllrohres 13, wo die Dämpfer-Patrone 2 mit ihrem in der 3 (sowie im Einbauzustand im Fahrzeug) unteren Ende auf dem Boden des genannten Sacklochs aufliegt, erforderlich. Zum anderen ist dies im gegenüberliegenden quasi freien und dem Aufnahmeabschnitt 11 abgewandten Endbereich des Hüllrohres 13 erforderlich, in den ein die Dämpfer-Patrone 2 im Hüllrohr 13 befestigendes und gleichzeitig die Kolbenstange 23 der Dämpfer-Patrone 2 führendes Führungs- und Befestigungselement 24 eingesetzt ist. Vorliegend ist dieses Führungs- und Befestigungselement 24 im Hüllrohr 13 gegenüber der Dämpfer-Patrone 2 quasi eingespannt, indem ein oberer Endabschnitt 13a des Hüllrohres 13 wie figürlich dargestellt umgebördelt ist. Eine solche Gestaltung ist jedoch nur bei der erstmaligen Herstellung eines solchen Schwenklagers 1 möglich; nach einem eventuell erforderlichen Austausch der Dämpfer-Patrone 2 kann das Führungs- und Befestigungselement 24 beispielsweise durch eine auf den freien Endabschnitt des Hüllrohres 13 aufgeschraubte Kappe zwischen dem Hüllrohr 13 und der Dämpfer-Patrone 2 eingespannt werden, nachdem auf die Außenseite des Hüllrohres 13 ein mit dieser figürlich nicht dargestellten Kappe zusammenwirkendes Gewinde eingebracht wurde.