DE10311851A1

DE10311851A1 - Schwenklagerung

Info

Publication number: DE10311851A1
Application number: DE10311851A
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandenstein; Hubert Herbst; Werner Dr. Horn; Alexander Walter; Armin Olschewski
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: DE10311851B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwenklagerung, insbesondere zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Schwenklagerung ist als ein zweireihiges Rollenlager ausgebildet, das einen Außenring (1) mit einer ersten äußeren Laufbahn (7) und einer zweiten äußeren Laufbahn (8) aufweist. Das Rollenlager weist weiterhin einen ersten Innenring (4) mit einer ersten inneren Laufbahn (9) und einen zweiten Innenring (5), der axial naben dem ersten Innenring (4) angeordnet ist, mit einer zweiten inneren Laufbahn (10) auf. Zwischen den äußeren Laufbahnen (7, 8) des Außenrings (1) und den inneren Laufbahnen (9, 10) der Innenringe (4, 5) rollen zwei Sätze von Rollen (11, 12) ab. Die erfindungsgemäße Schwenklagerung zeichnet sich dadurch aus, dass die innere Mantelfläche (18) des Außenrings (1) im axialen Bereich zwischen den beiden äußeren Laufbahnen (7, 8) mit einer gegenüberliegenden Radialfläche ein Gleitlager ausbildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenklagerung, insbesondere zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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 möglichst 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 Blattfedern 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 verwendeten Gleitlager sind in der Lage, trotz des in Radialrichtung sehr begrenzten Bauraums 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 zugrunde, ein möglichst wartungsfreies 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 ist insbesondere zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs vorgesehen und als zweireihiges Rollenlager ausgebildet. Das Rollenlager weist einen Außenring mit einer ersten äußeren Laufbahn und einer zweiten äußeren Laufbahn auf. Weiterhin weist das Rollenlager 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 auf. 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 die innere Mantelfläche des Außenrings im axialen Bereich zwischen den beiden äußeren, Laufbahnen mit einer gegenüberliegenden Radialfläche ein Gleitlager ausbildet.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass das Rollenlager keine kurzen Wartungsintervalle benötigt und sogar völlig wartungsfrei ausgebildet werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schwenklagerung besteht in der in Radialrichtung sehr kompakten Bauweise, die bei vielen Anwendungen einen Ersatz der bislang eingesetzten reinen Gleitlager ohne Änderung der Einbaugeometrie möglich macht. Durch das in das Rollenlager integrierte Gleitlager ist die erfindungsgemäße Schwenklagerung in der Lage auch hohe radiale Belastungen aufzunehmen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in dem Gleitlager ein Radialspiel vorhanden, das insbesondere zwischen 30 μm und 60 μm beträgt. 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 Gleitlager 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 Gleitlager aufgenommen.
Die innere Mantelfläche des Außenrings oder die gegenüberliegende Radialfläche kann eine Beschichtung aus einem Gleitmaterial aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass das Gleitlager nicht regelmäßig nachgeschmiert werden muss und je nach Anwendungsfall für die gesamte Lebensdauer wartungsfrei ausgelegt werden kann. Das Gleitmaterial kann insbesondere auf PTFE-Basis hergestellt sein.
Der Außenring kann im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn und der zweiten äußeren Laufbahn eine radiale Verdickung aufweisen. Auf diese Weise kann die mechanische Stabilität der Schwenklagerung erhöht werden, so dass das Gleitlager nur für sehr hohe Belastungen zum Tragen kommt.
Die der inneren Mantelfläche des Außenrings gegenüberliegende Radialfläche kann durch eine äußere Mantelfläche wenigstens einer der beiden Innenringe gebildet werden. Ebenso ist es auch möglich, dass diese Fläche durch eine äußere Mantelfläche einer Hülse gebildet wird, die axial zwischen den beiden Innenringen angeordnet ist.
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 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 Schräg-Zylinderrollenlager ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung, das eine axial zwischen den Innenringen angeordnete Hülse aufweist, in Schnittdarstellung und
2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung, bei dem die Innenringe so ausgebildet sind, dass sie axial aneinander stoßen.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung im montierten Zustand in Schnittdarstellung. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einem Anwendungsfall, bei der die Schwenklagerung zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs eingesetzt wird. Die Schwenklagerung ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein zweireihiges Schräg-Zylinderrollenlager 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 einem Bolzen 3, der fest mit dem Chassis des Lastkraftwagens verbunden ist, sind ein erster Innenring 4 und ein zweiter Innenring 5 aufgepresst. Die Innenringe 4 und 5 werden durch eine axial dazwischen angeordnete Hülse 6 auf einen definierten Abstand zueinander gehalten.
Der Außenring 1 weist eine erste äußere Laufbahn 7 und eine dazu axial beabstandete zweite äußere Laufbahn 8 auf. In entsprechender Weise weisen der erste Innenring 4 eine erste innere Laufbahn 9 und der zweite Innenring 5 eine zweite innere Laufbahn 10 auf, die den äußeren Laufbahnen 7 und 8 gegenüberliegen. Zwischen der ersten äußeren Laufbahn 7 und der ersten inneren Laufbahn 9 ist ein erster Satz von Zylinderrollen 11 angeordnet. Ein zweiter Satz von Zylinderrollen 12 ist zwischen der zweiten äußeren Laufbahn 8 und der zweiten inneren Laufbahn 10 angeordnet. Die in den axialen Endbereichen 13 und 14 des Außenrings 1 zwischen dem Außenring 1 und dem ersten Innenring 4 bzw. dem zweiten Innenring 5 ausgebildeten radialen Spalte sind durch Dichtringe 15 und 16 abgedichtet. Der durch die Dichtringe 15 und 16 verschlossene Innenbereich des zweireihigen Schräg-Zylinderrollenlagers ist mit einem Schmiermittel, insbesondere mit einem Fett ausgefüllt.
Im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn 7 und der zweiten äußeren Laufbahn 8 weist der Außenring 1 eine radial einwärts gerichtete Verdickung 17 auf. Die Verdickung 17 reicht so nahe an die Hülse 6 heran, dass zwischen der inneren Mantelfläche 18 des Außenrings 1 und der äußeren Mantelfläche 19 der Hülse 6 ein ringförmiger Spalt 20 ausgebildet wird. Die radiale Ausdehnung des Spaltes 20 beträgt vorzugsweise zwischen 30 und 60 μm. Die radiale Verdickung 17 kann auch entfallen und stattdessen kann zur Ausbildung des Spaltes 20 in den vorstehend genannten Abmessungen auch eine Hülse 6 mit einer entsprechend größeren Radialausdehnung verwendet werden. In dem radial an den Spalt 20 angrenzenden Bereich ist auf der äußeren Mantelfläche 19 der Hülse 6 eine Beschichtung 21 aus einem Gleitmaterial, beispielsweise aus Duralloy, aufgebracht. Alternativ dazu kann auch eine entsprechende Beschichtung 21 auf der inneren Mantelfläche 18 des Außenrings 1 aufgebracht sein. Durch die innere Mantelfläche 18 des Außenrings 1 und die äußere Mantelfläche 19 der Hülse 6 wird somit ein Gleitlager mit einem Spiel von vorzugsweise 30 bis 60 μm ausgebildet.
Durch das zusätzlich vorhandene Schräg-Zylinderrollenlager ist das Gleitlager infolge des Spiels bei den vorwiegend herrschenden Betriebsbedingungen außer Funktion gesetzt, da das Schräg-Zylinderrollenlager die innere Mantelfläche 18 des Außenrings 1 und die äußere Mantelfläche 19 der Hülse 6 mit hoher Präzision zentriert und der Spalt 20 somit über den gesamten Umfang mit gleichförmiger radialer Ausdehnung ausgebildet 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 der inneren Mantelfläche 18 des Außenrings 1 und der Beschichtung 21 auf der äußeren Mantelfläche 19 der Hülse 6. Eine weitergehende Verformung kann nur noch in dem sehr geringen Maße folgen, indem die Beschichtung 21 zusammengedrückt wird. Dabei entfaltet die Beschichtung 21 eine dämpfende Wirkung. Durch die Kombination des Schräg-Zylinderrollenlagers und des Gleitlagers können somit auch insbesondere impulsartig auftretende starke Radialbelastungen ohne Beschädigung der Lageranordnung aufgenommen werden. Das Gleitlager tritt nur bei diesen hohen Belastungen in Aktion. Bei kleinen Radiallasten erfolgt die schwenkbare Lagerung der Blattfeder 2 ausschließlich durch das zweireihige Schräg-Zylinderrollenlager. Der Schwellwert für die radiale Belastung, ab dem es zu einer Aktivierung des Gleitlagers kommt, kann über die Geometrie der Verdickung 17 des Außenrings 1 und über die radiale Ausdehnung des Spaltes 20 vorgegeben werden. Da überwiegend lediglich das Schräg-Zylinderrollenlager in Betrieb ist und das Gleitlager über die Beschichtung 21 aus einem Gleitmaterial verfügt, ist es möglich, die Lageranordnung mit einer Lebensdauerschmierung zu versehen und damit wartungsfrei zu gestalten.
Um das Einpressen des Außenrings 1 in das Auge der Blattfeder 2 zu erleichtern und um Beschädigungen und Verformungen des Außenrings 1 zu verhindern, weist der Außenring 1 in seinen beiden axialen Endbereichen 13 und 14 jeweils einen reduzierten Außendurchmesser auf, so dass es in den axialen Endbereichen 13 und 14 zu keiner bzw. allenfalls zu einer geringfügigen radialen Überdeckung mit dem Auge der Blattfeder 2 kommt.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung in einer 1 entsprechenden Darstellung. Die Anwendungssituation wurde analog 1 gewählt. Das Ausführungsbeispiel der 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß 1 dadurch, dass keine Hülse 6 vorgesehen ist, sondern die beiden Innenringe 4 und 5 jeweils in Axialrichtung derart verlängert sind, dass sie axial aneinander stoßen und die inneren Laufbahnen 9 und 10 dennoch entsprechend 1 axial zueinander beabstandet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Spalt 20 zwischen der inneren Mantelfläche 18 und den gegenüberliegenden äußeren Mantelflächen 22 und 23 der Innenringe 4 und 5 ausgebildet. Die Beschichtung 21 ist auf der inneren Mantelfläche 18 des Außenrings 1 angeordnet. Der sonstige Aufbau des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Schwenklagerung und dessen Funktionsweise entsprechen dem Ausführungsbeispiel der 1.
In einer weiteren Abwandlung ist es auch möglich, nur einen der beiden Innenringe 4 oder 5 axial zu verlängern und den anderen gegenüber 1 unverändert beizubehalten. Dann ist es allerdings erforderlich, die Verlängerung deutlich größer auszuführen als in 2 dargestellt. Es besteht auch die Möglichkeit, die Verlängerung der Innenringe 4 und/oder 5 so auszubilden, dass die Innenringe axial nicht aneinander stoßen und den verbleibenden Zwischenraum durch eine entsprechend angepasste Hülse 6 auszufüllen. Alternativ zur Anordnung der Beschichtung 21 auf der inneren Mantelfläche 18 des Außenrings 1 kann die Beschichtung 21 auch auf die äußeren Mantelflächen 21 und 22 der Innenringe 4 und 5 bzw. auf die äußere Mantelfläche 19 der Hülse 6 aufgebracht sein.

1: Außenring
2: Blattfeder
3: Bolzen
4: erster Innenring
5: zweiter Innenring
6: Hülse
7: erste äußere Laufbahn
8: zweite äußere Laufbahn
9: erste innere Laufbahn
10: zweite innere Laufbahn
11: erster Satz Zylinderrollen
12: zweiter Satz Zylinderrollen
13: erster axialer Endbereich des Außenrings 1
14: zweiter axialer Endbereich des Außenrings 1
15: erster Dichtring
16: zweiter Dichtring
17: radiale Verdickung
18: innere Mantelfläche des Außenrings 1
19: äußere Mantelfläche der Hülse 6
20: Spalt
21: Beschichtung
22: äußere Mantelfläche des ersten Innenrings 4
23: äußere Mantelfläche des zweiten Innenrings 5

Claims

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 (7) und eine zweite äußere Laufbahn (8) aufweist, einem ersten Innenring (4), der eine erste innere Laufbahn (9) aufweist, einem zweiten Innenring (5), der axial neben dem ersten Innenring (4) angeordnet ist und eine zweite innere Laufbahn (10) aufweist sowie zwei Sätzen von Rollen (11, 12), die zwischen den äußeren Laufbahnen (7, 8) des Außenrings (1) und den inneren Laufbahnen (9, 10) der Innenringe (4, 5) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (18) des Außenrings (1) im axialen Bereich zwischen den beiden äußeren Laufbahnen (7, 8) mit einer gegenüberliegenden Radialfläche ein Gleitlager ausbildet.
Schwenklagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gleitlager ein Radialspiel vorhanden ist.
Schwenklagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialspiel zwischen 30 μm und 60 μm beträgt.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die innere Mantelfläche (18) des Außenrings (1) auf die gegenüberliegende Radialfläche abstützt, wenn ein Schwellwert für die auf die Schwenklagerung einwirkende Radiallast überschritten wird.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (18) des Außenrings (1) oder die gegenüberliegende Radialfläche eine Beschichtung (21) aus einem Gleitmaterial aufweist.
Schwenklagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmaterial auf PTFE-Basis hergestellt sein.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (1) im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn (7) und der zweiten äußeren Laufbahn (8) eine radiale Verdickung (17) aufweist.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der inneren Mantelfläche (18) des Außenrings (1) gegenüberliegende Radialfläche durch eine äußere Mantelfläche (22, 23) wenigstens einer der beiden Innenringe (4, 5) gebildet wird.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der inneren Mantelfläche (18) des Außenrings (1) gegenüberliegende Radialfläche durch eine äußere Mantelfläche (19) einer Hülse (6) gebildet wird, die axial zwischen den beiden Innenringen (4, 5) angeordnet ist.
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 (13, 14) jeweils reduziert ist.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenlager als Kegelrollenlager oder Zylinderrollenlager, insbesondere als Schräg-Zylinderrollenlager ausgebildet ist.