Befestigungselement, insbesondere zur

Verbindung zweier Teile in einem Fahrwerk

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement, insbesondere zur Verbindung zweier Teile in einem Fahrwerk, das eine zentrische Achse aufweist, auf der in axialem Abstand zueinander mindestens zwei Trägerelemente aus dämpfendem Material angeordnet sind.

Befestigungselemente dieser Art werden benötigt, um beispielsweise in Fahrzeug-Radaufhängungen zwei Teile, die im Betrieb gewisse Bewegungen ausfuhren, relativ zueinander festzulegen. Derartige Befestigungselemente werden auch als Koppelstangen bezeichnet. Sie sorgen dafür, dass die relativ zueinander festzulegenden Teile schwingungsarm gehalten sind.

Bei vorbekannten Lösungen ist eine zentrale Metallachse vorgesehen, auf die rotationssymmetrisch ausgebildete Trägerelemente aufgeschoben werden. Dabei sind die Trägerelemente so geformt, dass zwei Trägerelemente zwischen sich ein zu haltendes Teil festlegen können. Die Trägerelemente bestehen dabei aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, so dass ein hinreichendes Dämpfungsverhalten erzielt werden kann. Dabei hat sich die Verwendung von Polyurethan bewährt.

Sowohl bei der Materialauswahl für die Trägerelemente als auch bei deren Ausformung sind dabei Grenzen zu beachten, die durch die aufzunehmenden Kräfte definiert sind.

Es hat sich herausgestellt, dass Koppelstangen der eingangs genannten Art diesbezüglich noch Wünsche offenlassen. Es ist insbesondere als negativ empfunden worden, dass unerwünschte Einflüsse in Form von Biegemomenten auftreten, wenn das Befestigungselement so dimensioniert werden muss, dass es hohe Haltekräfte aufnehmen kann.

Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein Befestigungselement der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es in der Lage ist, hohe Kräfte aufzunehmen und dabei dennoch die Einleitung von unerwünschten Kräften und Momenten gering hält. Weiterhin wird angestrebt, dass das Trägerelement leicht herstellbar und montierbar sein soll, wodurch sich eine kostengünstige Realisierung ergeben soll. Damit soll das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert werden, das mit dem Fahrwerk ausgestattet ist, in dem das Befestigungselement eingebaut ist.

Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Trägerelemente des Befestigungselements aus mindestens zwei unterschiedlichen Bauteilen und/oder aus verschiedenen Materialien besteht.

Das Trägerelement besteht hiernach also entweder aus zwei Bauteilen, die zusammenwirken; diese Bauteile können, müssen aber nicht aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Genauso ist es möglich, dass das Bauteil zwar einteilig ausgebildet ist, jedoch aus unterschiedlichen

Materialien aufgebaut ist; die letztgenannte Möglichkeit ist insbesondere im Zusammenhang mit dem Mehrkomponenten-Spritzgießen interessant.

Die beiden unterschiedlichen Bauteile sind dabei bevorzugt konzentrisch um die Achse und axial aneinander angrenzend angeordnet. Das eine Bauteil kann aus einem elastischen, dämpfenden Material bestehen, das eine größere Härte als das andere Bauteil aufweist. Dabei ist bevorzugt ein Kunststoff vorgesehen. Besonders bevorzugt kann der Kunststoff Polyurethan sein. Um die Festigkeit dieses Bauteils zu erhöhen, kann vorgesehen werden, dass es mit Verstärkungsfasern versehen ist, wobei vor allem an Glasfasern oder an Kohlenstofffasern gedacht ist. Das andere Bauteil besteht bevorzugt ebenfalls aus einem elastischen, dämpfenden Material. Dabei ist bevorzugt ein elastomeres Material, insbesondere ein Material auf Kautschukbasis oder auf Silikonbasis, vorgesehen.

Die beiden Bauteile sind gemäß einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform durch einen Zwei-Komponenten- Spritzgießprozess hergestellt. Alternativ können die beiden Bauteile natürlich auch erst durch einen Montageprozess zu den Trägerelementen zusammengebaut werden.

Eines der Bauteile, nämlich das aus weicherem Material, kann eine ringförmige Gestalt mit im Radialschnitt rechteckiger Form aufweisen. Alternativ kann auch eine ringförmige Gestalt mit im Radialschnitt keilförmiger, kreisförmiger oder elliptischer Kontur vorgesehen werden. Die axiale Erstreckung des Bauteils kann im Falle der keilförmigen Struktur mit zunehmendem Abstand von der Achse ansteigen.

Weiterhin sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass eines der Bauteile eine Zentrierfläche, insbesondere eine solche mit zylindrischer Form, für das

andere Bauteil aufweist. Die Zentrierfläche kann so ausgestaltet sein, dass sie eine Anlagefläche für den radial innenliegenden Rand eines der Bauteile bildet. Möglich ist es auch, dass zur Zentrierung des einen Bauteils ein separates Bauteil eingesetzt wird, das die Zentrierfläche aufweist.

Mindestens ein Trägerelement kann an seinem radial außenliegenden Rand von einem zumindest abschnittsweise hülsenförmigen Bauteil eingefasst sein. Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass das radial nach außen gerichtete Verdrängen insbesondere von weichem Material eines der Bauteile begrenzt wird. Das zumindest abschnittsweise hülsenförmige Bauteil besteht dabei zumeist aus Metall oder aus Kunststoff. Im Falle der Ausbildung des hülsenförmigen Bauteils aus Kunststoff ist bevorzugt Polyamid vorgesehen. Dieser kann mit Verstärkungsfasern verstärkt sein, insbesondere mit Glasfasern oder Kohlenstofffasern. Das zumindest abschnittsweise hülsenförmige Bauteil kann weiterhin eine axiale Anlagefläche für eines der Baueile aufweisen.

Das zumindest abschnittsweise hülsenförmige Bauteil kann ferner einen Hinterschnitt zur formschlüssigen Festlegung mindestens eines der Baueile aufweisen. Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, dass eine vormontierte Einheit geschaffen werden kann, die verliersicher gehandhabt werden kann. Es kann auch vorgesehen werden, dass zwischen dem hülsenförmigen Bauteil und mindestens einem der Bauteile im montierten Zustand ein Presssitz vorliegt, um einen festen Verbund zu schaffen.

Mindestens zwei axial aneinander angrenzende Trägerelemente können mit korrespondierenden Führungsflächen versehen werden, die die beiden Trägerelemente bei einer relativen axialen Verschiebung zueinander führen. Diese Führungsflächen dienen zusätzlich auch der besseren Führung der

Trägerelemente in die Durchgangsbohrung der zu klemmenden beiden Teile im Fahrwerk, wodurch die Montage des Befestigungselements gemäß dessen Funktion sicherer gestaltet wird. Die Führungsflächen können dabei nach Art einer Male-Female-Konfiguration zusammenwirken und so für eine gute Führung der beiden Bauteile sorgen, wenn sie axial aufeinander zu bewegt werden. Die Führungsflächen weisen dabei bevorzugt im Radialschnitt eine kegelige Form auf. Die Führungsflächen können schließlich an axialen Vorsprüngen der Trägerelemente angeordnet sein.

Zwei der Trägerelemente können durch ein weiteres, teilweise hülsenförmiges Bauteil auf definiertem Abstand gehalten werden.

Durch die Ausgestaltung der Trägerelemente als mindestens zweiteiliges Bauteil unter Verwendung unterschiedlich harter Materialien kann erreicht werden, dass - vor allem im Zusammenwirken mit den weiteren genannten Maßnahmen - unerwünschte Kräfte und Momente, insbesondere Biegemomente, reduziert werden, wobei dennoch relativ große Kräfte problemlos aufgenommen werden können.

Es ist möglich, eine vormontierte, verliersichere Einheit zu schaffen, so dass der Handhabungsaufwand deutlich geringer wird, verglichen mit vorbekannten Lösungen. Es wird damit insbesondere ermöglicht, die Logistik der Koppelstange und ihrer Zusammenbauteile, insbesondere der Trägerelemente, positiv zu beeinflussen, da komplette Einheiten vorbereitet und an die Montagestelle geliefert werden können.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Befestigungselement zur Halterung zweier Teile einer Fahrzeug- Aufhängung in geschnittener, perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 den rechten oberen Endbereich des Befestigungselements in vergrößerter Ansicht und im Radialschnitt, wobei eine zu Fig. 1 etwas alternativ gestaltete Ausführungsvariante dargestellt ist, und

Fig. 3 den oberen Bereich des Befestigungselements gemäß Fig. 2 in einer alternativen Ausgestaltung.

In den Figuren ist ein Befestigungselement 1 zu sehen, das als Koppelelement bezeichnet wird; sie wird unter der Handelsbezeichnung Pogostik vertrieben. Das Befestigungselement dient dazu, zwei Teile 2 und 3 (s. Fig. 1) eines Fahrwerks relativ zueinander festzulegen, was in schwingungsdämpfender und sicherer Weise zu geschehen hat. Die Teile 2 bzw. 3 sind in Fig. 1 nur schematisch angedeutet.

Hierzu weist das Befestigungselement 1 eine zentrale Achse 4 aus Stahl auf, auf der mehrere Trägerelemente 5, 6, 7, 8 angeordnet sind. Jedes Trägerelement 5, 6, 7, 8 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Im Radialschnitt haben die Trägerelemente 5, 6, 7, 8 eine einseitig spitz zulaufende Form. Möglich ist auch eine einfache zylindrische Form. Je zwei Trägerelemente, nämlich die Trägerelemente 5 und 6 und die Trägerelemente 7 und 8, sind so auf der Achse 4 angeordnet, dass sie mit ihren spitz zulaufenden Bereichen aufeinander zu gerichtet sind. Demgemäß bilden die Trägerelemente 5 und 6 sowie 7 und 8 zwischen sich Aufhahmebereiche für die Teile 2 bzw. 3.

Die Achse 4 hat in oberen Bereich einen Kopf 20. Dort kann auch ein Gewinde mit einer Mutter vorgesehen werden. Im unteren Bereich ist - was nicht näher illustriert ist - ein Gewinde vorgesehen, auf das eine Mutter 21 aufgeschraubt ist. Damit ergibt sich im montierten Zustand des Befestigungselements 1 ein fester Verbund, mit dem die beiden Teile 2 und 3 fest gelagert werden können.

Wesentlich ist, dass die Trägerelemente 5, 6, 7, 8 im Ausfuhrungsbeispiel aus je zwei unterschiedlichen Bauteilen 9 und 10 bestehen, wobei die Bauteile 9, 10 aus verschiedenen Materialien bestehen.

Das Bauteil 9 ist aus Material gefertigt, das weicher ist als das des Bauteils 10. Das Material des Bauteils 9 ist bevorzugt ein elastomeres Material, das eine Kautschukbasis oder Silikonbasis haben kann.

Demgegenüber ist das Bauteil 10 relativ hart. Es besteht im Ausführungsbeispiel aus Polyurethan, dessen Härtegrad anwendungsspezifisch gewählt wird. Möglich sind freilich auch andere thermoplastische Kunststoffe. Das Trägerelement 5, 6, 7, 8 und damit die Bauteile 9 und 10 sind teilweise in hülsenförmigen Bauteilen 12 bzw. 13 untergebracht. Das hülsenförmige Bauteil 12 besteht im Ausführungsbeispiel aus Metall. Eine Fertigung aus einem faserverstärkten Kunststoff, bevorzugt aus Polyamid mit Verstärkungsfasern aus Glas oder Kohlenstoff, ist auch möglich. Das hülsenförmige Bauteil 13 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem faserverstärkten Kunststoff, bevorzugt aus Polyamid mit Verstärkungsfasern aus Glas oder Kohlenstoff. Eine Fertigung aus Metall ist auch möglich.

Das obere und das untere hülsenförmige Bauteil 12 weisen im Radialschnitt eine L-förmige und damit napfartige Kontur auf und bilden damit axiale

Anlageflächen 14 für das weichere Bauteil 9. Das härtere Bauteil 10 grenzt entsprechend an das Bauteil 9 an, wobei die beiden Bauteile 9, 10 flächig über eine Ringfläche aneinander anliegen.

Das mittlere hülsenförmige Bauteil 13 weist axiale Anlageflächen 14 für zwei Bauteile 9 auf, die durch das Bauteil 13 auch axial voneinander beabstandet werden.

Da die hülsenförmigen Abschnitte der Bauteile 12 und 13 bauartbedingt die - weichen und entsprechend leicht verformbaren - Bauteile 9 in axialer und radialere Richtung umgreifen, stellen sie für den Rand 11 der Bauteile 9 und 10 insoweit bzw. im Rahmen ihrer axialen Erstreckung eine Randeinfassung dar.

Bei der Beaufschlagung mit einer axialen Kraft auf das Befestigungselement 1 verhindern daher die hülsenförmigen Bauteile 12, 13, dass das relativ weiche Material des Bauteils 9 radial verdrängt bzw. gequetscht wird. Damit werden ein hoher Dämpfungskomfort und geringe unerwünschte Kräfte und Momente, insbesondere Biegemomente, erreicht und dennoch eine hohe axiale Steifigkeit des Befestigungselements 1 aufrecht erhalten, ohne dass es zu Funktionseinbußen käme.

Einige Details der vorgeschlagenen Lösung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2. Hier sind die Bauteile 9 aus weichem Material nicht - wie in Fig. 1 - im Radialschnitt rechteckig ausgebildet; sie weisen vielmehr eine Keilform auf. Dabei wird die axiale Erstreckung der Bauteile 9 mit wachsendem Abstand von der Achse größer.

Die hülsenformigen Bauteile 12, 13 haben hier (dargestellt nur für das Bauteil 12) einen Hinterschnitt 15, der durch einen Umformvorgang erzeugt werden kann. Dieser Hinterschnitt 15 schafft die Möglichkeit, eine verliersichere Einheit vorzumontieren, was die Logistik wesentlich vereinfacht. Ebenso kann die erwünschte Funktion des Hinterschnitts - nämlich die einer verliersicheren Vormontage der einzelnen Bauteile - durch einen einfachen Pressverband zwischen den Bauteilen 10 und 12 bzw. 10 und 13 erreicht werden.

Damit die beiden Trägerelemente 5 und 6 bzw. 7 und 8 beim axialen

Aufeinandertreffen sauber relativ zueinander geführt werden, sind an den Bauteilen 10 axiale Vorsprünge 18 bzw. 19 angeordnet, die mit einer Führungsfläche 16 bzw. 17 versehen sind. Die Führungsflächen 16, 17 korrespondieren zueinander, d. h. sie weisen vorliegend Kegelflächen mit gleichem Kegelwinkel auf. Treffen die Trägerelemente 5, 6, 7, 8 aufeinander, werden sie daher durch die Kegelflächen sicher geführt. Ebenso dienen diese Führungsflächen zusätzlich auch der besseren Einführung der Trägerelemente in die Durchgangsbohrung der zu klemmenden Teile 2 und 3 im Fahrwerk, wodurch die Montage des Befestigungselements 1 gemäß dessen Funktion sicherer gestaltet wird.

In Fig. 3 ist insoweit eine alternative Ausgestaltung der Erfindung zu sehen, als dass hier das aus den Bauteilen 9 und 10 bestehende Trägerelement 5 - Analoges kann natürlich auch für die anderen Trägerelemente 6, 7, 8 gelten - so ausgestaltet ist, dass das Bauteil 10 eine zylindrische Zentrierfläche 22 aufweist, die für die Zentrierung des Bauteils 9 sorgt. Die Zentrierfläche 22 dient dabei auch als radiale Randeinfassung des Bauteils 9 nach innen hin - ähnlich der des Randes 11 durch die Bauteile 12 und 13. Eine konische Ausbildung der Zentrierfläche 22 ist genauso möglich. Da das Bauteil 9

bevorzugt aus weicherem Material besteht als das Bauteil 10, wird das Bauteil 9 durch das Bauteil 10 und das hülsenförmige Bauteil 12 bei Beaufschlagung mit Kräften gut in Position gehalten.

Die verschiedenen Einzelteile werden durch die vorgeschlagene

Ausgestaltung derart zusammengefügt, dass vormontierte Einheiten entstehen, die dem Anwender am Montageband den Einbau der Befestigungselemente in das Fahrwerk erleichtern, da die Anzahl der zu handhabenden teile geringer als bislang ist. Durch die vorgeschlagenen Trägerelemente mit Führungsflächen samt Vorsprüngen wird die Montagesicherheit des Befestigungselements am Fahrwerk erhöht.

Bezugszeichenliste;

1 Befestigungselement

2 Teil

3 Teil

4 Achse

5 Trägerelement

6 Trägerelement

7 Trägerelement

8 Trägerelement

9 Bauteil

10 Bauteil

11 Rand

12 hülsenförmiges Bauteil

13 hülsenförmiges Bauteil

14 axiale Anlagefläche

15 Hinterschnitt

16 Führungsfläche

17 Führungsfläche

18 axialer Vorsprung

19 axialer Vorsprung

20 Kopf

21 Mutter

22 Zentrierfläche