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Dokumentenidentifikation DE10344804A1 12.05.2005
Titel Schwenklagerung
Anmelder Aktiebolaget SKF, Göteborg/Gotenburg, SE
Erfinder Brandenstein, Manfred, 97776 Eußenheim, DE;
Herbst, Hubert, 97503 Gädheim, DE;
Olschewski, Armin, 97422 Schweinfurt, DE;
Stubenrauch, Arno, 97491 Aidhausen, DE
Vertreter Gosdin, M., Dipl.-Ing.Univ. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 97422 Schweinfurt
DE-Anmeldedatum 26.09.2003
DE-Aktenzeichen 10344804
Offenlegungstag 12.05.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.05.2005
IPC-Hauptklasse F16C 19/38
IPC-Nebenklasse B60G 7/02   F16C 21/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Schwenklagerung, insbesondere zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Schwenklagerung ist als ein zweireihiges Rollenlager ausgebildet und weist einen Außenring (1) mit einer ersten äußeren Laufbahn (6) und einer zweiten äußeren Laufbahn (7) sowie einen ersten Innenring (4) mit einer ersten inneren Laufbahn (8) und einen zweiten Innenring (5) mit einer zweiten inneren Laufbahn (9), der axial neben dem ersten Innenring (4) angeordnet ist. Zwischen den äußeren Laufbahnen (6, 7) des Außenrings (1) und den inneren Laufbahnen (8, 9) der Innenringe (4, 5) rollen zwei Sätze von Rollen ab. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Schwenklagerung besteht darin, dass der Außenring (1) mit dem ersten Innenring (4) und dem zweiten Innenring (5) jeweils ein Axialgleitlager ausbildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schwenklagerung, insbesondere zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs.

Die Räder eines Fahrzeugs oder die Achsen, an denen die Räder montiert sind, werden in der Regel federnd am Chassis des Fahrzeugs aufgehängt, um einen hohen Fahrkomfort und eine hohe Fahrsicherheit zu erreichen. Die dabei eingesetzten Federsysteme werden zumeist schwenkbar gelagert, damit das Ein- und Ausfedern möglichst leichtgängig erfolgt. Als Federsystem kann beispielsweise eine Blattfederanordnung eingesetzt werden, die aus mehreren übereinander gestapelten Federn besteht. In diesem Zusammenhang ist es bereits bekannt, die Enden des Blattfederstapels jeweils mittels eines Gleitlagers schwenkbar am Chassis aufzuhängen, um eine ungehinderte Bewegung des Blattfederstapels beim Ein- und Ausfedern zu ermöglichen. Im Bereich eines der Enden des Blattfederstapels wird ein weiteres Schwenklager angeordnet, um die mit dem Ein- und Ausfedern des Blattfederstapels verbundene Längenänderung zu kompensieren. Die bislang für diesen Zweck verwendeten Gleitlager sind in der Lage, trotz des in Radialrichtung sehr begrenzten Bauraum vergleichsweise große Radialkräfte aufzunehmen und haben sich gut bewährt. Allerdings ist es erforderlich, die Gleitlager zur Sicherstellung einer einwandfreien Funktion nachzuschmieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Schwenklager so auszubilden, dass es möglichst wartungsfrei betrieben werden kann und trotz eines geringen radialen Bauraums große radiale Kräfte aufnehmen kann sowie insbesondere zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Kraftfahrzeugs geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Schwenklagerung dient insbesondere der schwenkbare Aufhängung eines Federsystems eines Kraftfahrzeugs und ist als ein zweireihiges Rollenlager ausgebildet. Das Rollenlager weist einen Außenring mit einer ersten äußeren Laufbahn und einer zweiten äußeren Laufbahn auf, sowie einen ersten Innenring mit einer ersten inneren Laufbahn und einen zweiten Innenring der axial neben den ersten Innenring angeordnet ist, mit einer zweiten inneren Laufbahn. Zwischen den äußeren Laufbahnen des Außenrings und den inneren Laufbahnen der Innenringe rollen zwei Sätze von Rollen ab. Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Schwenklagerung besteht darin, dass der Außenring mit dem ersten Innenring und dem zweiten Innenring jeweils ein Axialgleitlager ausbildet.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass die beiden Innenringe mit Hilfe des Außenrings auf einen definierten axialen Abstand gehalten werden können und es somit hierzu keinerlei weiterer Hilfsmittel wie beispielsweise einer Abstandshülse bedarf. Dadurch können Bauteile eingespart werden und die Montage der Schwenklagerung kann vereinfacht werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jeweils ein Axialgleitbelag auf einer ersten axialen Endfläche des ersten Innenrings oder einer benachbarten ersten axialen Gegenfläche des Außenrings und auf einer zweiten axialen Endfläche des zweiten Innenrings oder einer benachbarten zweiten axialen Gegenfläche des Außenrings angeordnet. Dadurch können bei einem relativ einfachen Aufbau gute Gleiteigenschaften der beiden Axialgleitlager erzielt werden.

Der Außenring kann im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn und der zweiten äußeren Laufbahn eine radiale Verdickung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass eine sehr hohe mechanische Stabilität erzielt werden kann. Dabei können die beiden axialen Gegenflächen des Außenrings im Bereich der radialen Verdickung des Außenrings ausgebildet sein. Weiterhin kann die innere Mantelfläche des Außenrings im Bereich der radialen Verdickung mit einer gegenüberliegenden Radialfläche einen Dichtspalt ausbilden. Dadurch wird bewirkt, dass ein in der Schwenklagerung vorgehaltenes Schmiermittel im axialen Bereich der inneren und äußeren Laufbahnen verbleibt. Die innere Mantelfläche des Außenrings ist im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn und der zweiten äußeren Laufbahn bevorzugt wenigstens abschnittsweise maximal 0,5 mm von der gegenüberliegenden Radialfläche beabstandet. Weiterhin beträgt dieser Abstand vorzugsweise wenigstens 0,05 mm.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schwenklagerung bildet die innere Mantelfläche des Außenrings im axialen Bereich zwischen den beiden äußeren Laufbahnen mit der gegenüberliegenden Radialfläche ein Radialgleitlager aus. In dem Radialgleitlager kann ein Radialspiel vorhanden sein, das vorzugsweise zwischen 30 &mgr;m und 60 &mgr;m beträgt. Durch das Radialgleitlager ist die erfindungsgemäße Schwenklagerung in der Lage, auch hohe Belastungen aufzunehmen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Schwenklagerung so auszubilden, dass sich die innere Mantelfläche des Außenrings auf die gegenüberliegende Radialfläche abstützt, wenn ein Schwellwert für die auf die Schwenklagerung einwirkende Radiallast überschritten wird. Dies hat zur Folge, dass bei kleinen Radiallasten die Schwenkbewegung durch das Abrollen der Wälzkörper auf den Laufbahnen erfolgt. Bei sehr großen Radiallasten, insbesondere bei impulsartig auftretenden Lasten, die zu einer temporären Verformung des Außenrings führen, wird die Belastung durch das Radialgleitlager aufgenommen und dadurch insbesondere auch das Ausmaß der Verformung des Außenrings begrenzt. Dies hat den Vorteil, dass das Rollenlager lediglich auf die im Betrieb zu erwartende Dauerlast auszulegen ist. Gegebenenfalls auftretende Lastspitzen werden vom Radialgleitlager aufgenommen.

Die innere Mantelfläche des Außenrings oder die gegenüberliegende Radialfläche können einen Radialgleitbelag aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass das Radgleitlager nicht regelmäßig nachgeschmiert werden muss und je nach Anwendungsfall für die gesamte Lebensdauer wartungsfrei ausgebildet werden kann.

Bei der Ausbildung der Schwenklagerung ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Außenring eine zylinderförmige äußere Mantelfläche aufweist und der Durchmesser des Außenrings im Bereich seiner beiden axialen Enden jeweils reduziert ist. Dies erleichtert zum einen das Einpressen des Außenrings in eine Bohrung oder in eine sonstige Einbauumgebung und verhindert zum anderen, dass die vergleichsweise dünnen axialen Enden des Außenrings bei der Montage beschädigt oder verformt werden.

Das Rollenlager ist vorzugsweise als Kegelrollenlager oder als Zylinderrollenlager, insbesondere als Schrägzylinderrollenlager ausgebildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung in Schnittdarstellung und

2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung in Schnittdarstellung.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung im montierten Zustand in Schnittdarstellung. Die Schwenklagerung ist als ein zweireihiges Schräg-Zylindenollenlager ausgebildet und weist einen Außenring 1 auf, der in ein Auge einer Blattfeder 2 eingepresst ist. Die Blattfeder 2 ist Bestandteil eines Blattfederstapels, mit dem eine Achse eines Lastkraftwagens federnd am Chassis aufgehängt ist. Auf einen Bolzen 3, der fest mit dem Chassis des Lastkraftwagens verbunden ist, sind ein erster Innenring 4 und ein zweiter Innenring 5 aufgepresst. Der Außenring 1 weist eine erste äußere Laufbahn 6 und eine dazu axial beabstandete zweite äußere Laufbahn 7 auf. In entsprechender Weise weisen der erste Innenring 4 eine erste innere Laufbahn 8 und der zweite Innenring 5 eine zweite innere Laufbahn 9 auf, die den äußeren Laufbahnen 6 und 7 gegenüberliegen. Zwischen der ersten äußeren Laufbahn 6 und der ersten inneren Laufbahn 8 ist ein erster Satz von Zylindenollen 10 angeordnet. Ein zweiter Satz von Zylindenollen 11 ist zwischen der zweiten äußeren Laufbahn 7 und der zweiten inneren Laufbahn 9 angeordnet. Die in den axialen Endbereichen 12 und 13 des Außenrings 1 zwischen dem Außenring 1 und dem ersten Innenring 4 bzw. dem zweiten Innenring 5 ausgebildeten radialen Spalte sind durch Dichtringe 14 und 15 abgedichtet. Der durch die Dichtringe 14 und 15 verschlossene Innenbereich des zweireihigen Schräg-Zylindenollenlagers ist mit einem Schmiermittel, insbesondere mit einem Fett ausgefüllt.

Im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn 6 und der zweiten äußeren Laufbahn 7 weist der Außenring 1 eine radial einwärts gerichtete Verdickung 16 auf. Die Verdickung 16 reicht so nahe an den Bolzen 3 heran, dass die innere Mantelfläche 17 des Außenrings 1 und die äußere Mantelfläche 18 des Bolzens 3 miteinander einen Dichtspalt 19 ausbilden. Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist es dabei, dass die Verdickung 16 des Außenrings 1 mit den jeweils benachbarten axialen Endflächen 20 und 21 der beiden Innenring 4 und 5 radial überlappt. An den axialen Endflächen 20 und 21 sind Axialgleitbeläge 22 und 23 befestigt, die axial an der Verdickung 17 des Außenrings 1 anliegen. Dadurch ist gewährleistet, dass die beiden Innenringe 4 und 5 auf einen axialen Mindestabstand zueinander gehalten werden, der der axialen Erstreckung des Außenrings 1 im Bereich der Verdickung 17 entspricht. Beim Verschwenken der Blattfeder 2 relativ zum Bolzen 3 kommt es zu einer Gleitbewegung zwischen dem Außenring 1 und den benachbarten Axialgleitbelägen 22 und 23 der Innenringe 4 und 5, durch die die Schwenkbewegung nicht wesentlich beeinträchtigt wird.

Prinzipiell ist es in Abwandlung des in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel auch möglich, die Axialgleitbeläge 22 und 23 am Außenring 1 zu befestigen. Um eine ausreichende Anlagefläche zwischen dem Außenring 1 und den Axialgleitbelägen 22 und 23 zu gewährleisten, wird die radiale Ausdehnung des Dichtspaltes 19 relativ klein bemessen und beträgt vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5 mm. Bei diesen Abmessungen ist zudem gewährleistet, dass das Schmiermittel in dem axialen Abschnitt verbleibt, in dem die Abrollbewegung der Zylinderrollen 10 bzw. 11 stattfindet. Weiterhin ist sichergestellt, dass das zweireihige Schräg-Zylinderrollenlager ungehindert geschwenkt werden kann. Außerdem lässt sich mit dieser Geometrie eine sehr hohe Wandstärke des Außenrings 1 erzielen, so dass der Außenring 1 sehr stabil gegenüber Verformungen ist. Da der Außenring 1 in der Regel zur Erreichung einer Mindestauspresskraft fest in das Auge der Blattfeder 2 eingepresst werden muss und somit durch die Unrundheiten des Auges der Blattfeder 2 sehr hohe Radialkräfte auftreten können, kommt der Formstabilität des Außenrings 1 im Hinblick auf eine einwandfreie Funktion des zweireihigen Schräg-Zylinderrollenlagers entscheidende Bedeutung zu. Auch wenn die radiale Wandstärke des Außenrings 1 im Bereich der ersten äußeren Laufbahn 6 und der zweiten äußeren Laufbahn 7 durch den benötigten Freiraum für die Wälzkörper 10 und 11 begrenzt ist, hat es sich gezeigt, dass eine ausreichende Formstabilität durch eine Optimierung der radialen Wandstärke im axialen Bereich zwischen den äußeren Laufbahnen 6 und 7 möglich ist.

Um das Einpressen des Außenrings 1 in das Auge der Blattfeder 2 zu erleichtern und um Beschädigung und Verformungen des Außenrings 1 zu verhindern, weist der Außenring 1 in seinen beiden axialen Endbereichen 12 und 13 jeweils einen reduzierten Außendurchmesser auf, so dass es in den axialen Endbereichen 12 und 13 zu keiner bzw. allenfalls zu einer geringförmigen radialen Überdeckung mit dem Auge der Blattfeder 2 kommt. Die vorstehend beschriebene Geometrie ist somit im Hinblick auf eine möglichst massive Ausbildung des zweireihigen Schräg-Zylinderrollenlagers ausgelegt, da andernfalls unter den gegebenen Randbedingungen der Einsatz eines Wälzlagers nicht möglich wäre.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung in einer 1 entsprechenden Darstellung. Die Einbauumgebung wurde analog zu 1 gewählt. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, dass auf der inneren Mantelfläche 17 des Außenrings 1 ein Radialgleitbelag 24 befestigt ist und dadurch zwischen dem Außenring 1 und dem Bolzen 3 ein Radialgleitlager ausgebildet ist. Dieses Radialgleitlager weist allerdings ein relativ großes Spiel von vorzugsweise 30 bis 60 &mgr;m auf und ist somit durch das zusätzlich vorhandene Schräg-Zylinderrollenlager bei den vorwiegend herrschenden Betriebsbedingungen außer Funktion gesetzt, da das Schräg-Zylinderrollenlager die innere Mantelfläche 17 des Außenrings 1 und die äußere Mantelfläche 18 des Bolzens 3 mit hoher Präzision zentriert und somit der Radialgleitbelag 24 über den gesamten Umfang im gleichen Abstand zum Bolzen 3 angeordnet ist. Treten allerdings sehr starke Radiallasten auf, die einen Schwellwert überschreiten, so kommt es in Folge einer Verformung des Außenrings 1 zu einer Berührung zwischen dem Radialgleitbelag 24 des Außenrings 1 und der äußeren Mantelfläche 18 des Bolzens 3. Eine weitergehende Verformung kann nur noch in dem sehr geringen Maß erfolgen, in dem der Radialgleitbelag 24 radial gestaucht wird. Dabei entfaltet der Radialgleitbelag 24 einen dämpfende Wirkung. Auch bei dieser hohen Belastung ist ein Verschwenkung der Blattfeder 2 relativ zum Bolzen 3 möglich. Durch die Kombination des Schräg-Zylinderrollenlagers und des Radialgleitlagers können somit auch insbesondere impulsartig auftretende starke Radiallasten ohne Beschädigung der Lageranordnung aufgenommen werden. Das Radialgleitlager tritt nur bei diesen hohen Radiallasten in Aktion. Bei kleinen Radiallasten erfolgt die schwenkbare Lagerung der Blattfeder 2 relativ zum Bolzen 3 ausschließlich durch das zweireihige Schräg-Zylinderrollenlager. Der Schwellwert für die Radiallast, ab der es zu einer Aktivierung des Radialgleitlagers kommt, kann über die Geometrie der Verdickung 16 des Außenrings 1 und über die radiale Entfernung zwischen dem Radialgleitbelag 24 und der äußeren Mantelfläche 18 des Bolzens 3 vorgegeben werden. Da überwiegend lediglich das Schräg-Zylinderrollenlager in Betrieb ist und zudem das Radialgleitlager über den Radialgleitbelag 24 aus einem Gleitmaterial verfügt, ist es möglich, die Lageranordnung mit einer Lebensdauerschmierung zu versehen und damit wartungsfrei zu gestalten. In Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist es prinzipiell auch möglich, den Radialgleitbelag 24 am Bolzen 3 zu befestigen.

1Außenring 2Blattfeder 3Bolzen 4erster Innenring 5zweiter Innenring 6erste äußere Laufbahn 7zweite äußere Laufbahn 8erste innere Laufbahn 9zweite innere Laufbahn 10erster Satz Zylinderrollen 11zweiter Satz Zylinderrollen 12erster axialer Endbereich des Außenrings 1 13zweiter axialer Endbereich des Außenrings 1 14erster Dichtring 15zweiter Dichtring 16Radiale Verdickung 17innere Mantelfläche des Außenrings 1 18äußere Mantelfläche des Bolzen 3 19Dichtspalt 20erste axiale Endfläche 21zweite axiale Endfläche 22erster Axialgleitbelag 23zweiter Axialgleitbelag 24Radialgleitbelag

Anspruch[de]
  1. Schwenklagerung, insbesondere zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs, wobei die Schwenklagerung als ein zweireihiges Rollenlager ausgebildet ist, mit einem Außenring (1), der eine erste äußere Laufbahn (6) und eine zweite äußere Laufbahn (7) aufweist, einem ersten Innenring (4), der eine erste innere Laufbahn (8) aufweist, einem zweiten Innenring (5), der axial neben dem ersten Innenring (4) angeordnet ist und eine zweite innere Laufbahn (9) aufweist sowie zwei Sätzen von Rollen (10, 11), die zwischen den äußeren Laufbahnen (6, 7) des Außenrings (1) und den inneren Laufbahnen (8, 9) der Innenringe (4, 5) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1) mit dem ersten Innenring (4) und dem zweiten Innenring (5) jeweils ein Axialgleitlager ausbildet.
  2. Schwenklagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Axialgleitbelag (22, 23) auf einer ersten axialen Endfläche (20) des ersten Innenrings (4) oder einer benachbarten ersten axialen Gegenfläche des Außenrings (1) und auf einer zweiten axialen Endfläche (21) des zweiten Innenrings oder einer benachbarten zweiten axialen Gegenfläche des Außenrings (1) angeordnet ist.
  3. Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1) im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn (6) und der zweiten äußeren Laufbahn (7) eine radiale Verdickung (16) aufweist.
  4. Schwenklagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden axialen Gegenflächen des Außenrings (1) im Bereich der radialen Verdickung (16) ausgebildet sind.
  5. Schwenklagerung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (17) des Außenrings (1) im Bereich der radialen Verdickung (16) mit einer gegenüberliegenden Radialfläche (18) einen Dichtspalt (19) ausbildet.
  6. Schwenklagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (17) des Außenrings (1) im Bereich der radialen Verdickung (16) wenigstens abschnittsweise maximal 0,5 mm von der gegenüberliegenden Radialfläche (18) beabstandet ist.
  7. Schwenklagerung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (17) des Außenrings (1) im Bereich der radialen Verdickung (16) wenigstens 0,05 mm von der gegenüberliegenden Radialfläche (18) beabstandet ist.
  8. Schwenklagerung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (17) des Außenrings (1) im Bereich der radialen Verdickung (16) mit der gegenüberliegenden Radialfläche (18) ein Radialgleitlager ausbildet.
  9. Schwenklagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Radialgleitlager ein Radialspiel vorhanden ist.
  10. Schwenklagerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialspiel zwischen 30 &mgr;m und 60 &mgr;m beträgt.
  11. Schwenklagerung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die innere Mantelfläche (17) des Außenrings (1) auf die gegenüberliegende Radialfläche (18) abstützt, wenn ein Schwellwert für die auf die Schwenklagerung einwirkende Radiallast überschritten wird.
  12. Schwenklagerung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (17) des Außenrings (1) oder die gegenüberliegende Radialfläche einen Radialgleitbelag (24) aufweist.
  13. Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1) eine zylinderförmige äußere Mantelfläche aufweist und der Durchmesser des Außenrings (1) im Bereich seiner beiden axialen Enden (12, 13) jeweils reduziert ist.
  14. Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenlager als Kegelrollenlager oder Zylinderrollenlager, insbesondere als Schräg-Zylinderrollenlager ausgebildet ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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