DE10311908A1

DE10311908A1 - Schwenklagerung zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10311908A1
Application number: DE10311908A
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandenstein; Arno Stubenrauch; Hubert Herbst; Dieter Döllner; Armin Olschewski; Nils Manne; Sven Gothberg
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwenklagerung zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs. Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass die Schwenklagerung als ein zweireihiges Rollenlager ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Schwenklagerung weist einen Außenring (1) mit einer ersten äußeren Laufbahn (7) und einer zweiten äußeren Laufbahn (8), einen ersten Innenring (4) mit einer ersten inneren Laufbahn (9) und einen zweiten Innenring (5), der axial neben dem ersten Innenring (4) angeordnet ist, mit einer zweiten inneren Laufbahn (10) auf sowie zwei Sätze von Rollen (11, 12), die zwischen den äußeren Laufbahnen (7, 8) und den inneren Laufbahnen (9, 10) abrollen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenklagerung 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 Blattfeder-Anordnung 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 haben sich im Hinblick auf ihre Funktionsweise zwar relativ gut bewährt, müssen zur Sicherstellung einer einwandfreien Funktion allerdings nachgeschmiert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein möglichst wartungsfreies Schwenklager zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Schwenklagerung zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass sie als ein zweireihiges Rollenlager ausgebildet ist. Die Schwenklagerung weist einen Außenring mit einer ersten und einer zweiten äußeren Laufbahn, 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 sowie zwei Sätze von Rollen, die zwischen den äußeren Laufbahnen und den inneren Laufbahnen abrollen.
Die erfindungsgemäße Schwenklagerung hat den Vorteil, dass sie während ihrer gesamten Lebensdauer ohne Nachschmierung auskommt. Die Wartungsfreiheit wird durch eine Abkehr von den bislang eingesetzten Gleitlagern erreicht, die erfindungsgemäß durch ein zweireihiges Rollenlager ersetzt werden. Rollenlager wurden für diesen Zweck wegen des sehr begrenzten radialen Bauraums und der in der Einbauumgebung vorhandenen Unrundheiten bislang nicht in Betracht gezogen.
Die Wandstärke des Außenrings kann im axialen Bereich zwischen der ersten und der zweiten äußeren Laufbahn eine radiale Verdickung aufweisen, die insbesondere einteilig mit dem Außenring ausgebildet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die innere Mantelfläche des Außenrings im Bereich der Verdickung mit einer gegenüberliegenden Radialfläche einen Dichtspalt ausbildet. Dadurch wird bewirkt, dass ein in der Lagerung vorgehaltenes Schmiermittel im axialen Bereich der inneren und äußeren Laufbahnen verbleibt. Weiterhin wird durch die radiale Verdickung eine Aussteifung des Rollenlagers erreicht. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Unrundheiten in der Einbauumgebung des Rollenlagers auf den Außenring übertragen.
Die Geometrie der Schwenklagerung wird vorzugsweise so ausgebildet, dass die innere Mantelfläche des Außenrings im axialen Bereich zwischen der ersten und zweiten äußeren Laufbahn wenigstens abschnittsweise maximal 0,5 mm von der gegenüberliegenden Radialfläche beabstandet ist. Weiterhin ist die innere Mantelfläche des Außenrings im axialen Bereich zwischen der ersten und zweiten äußeren Laufbahn wenigstens 0,05 mm von der gegenüberliegenden Radialfläche beabstandet. Dieser Mindestabstand ist erforderlich, um sicher zu stellen, dass die Funktionsfähigkeit des Rollenlagers unter üblichen Betriebsbedingungen gegeben ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die der inneren Mantelfläche des Außenrings gegenüberliegende Radialfläche durch eine äußere Mantelfläche wenigstens einer der beiden Innenringe gebildet. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Radialfläche durch eine äußere Mantelfläche einer Hülse gebildet, 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, deren Durchmesser im Bereich der axialen Enden des Außenrings reduziert ist. Dies erleichtert zum einen das Einpressen des Außenrings beispielsweise in das Auge eines Blattfederstapels und verhindert zum anderen, dass die vergleichsweise dünnen axialen Enden bei der Montage beschädigt oder verformt werden.
Das Rollenlager ist vorzugsweise als Kegelrollenlager oder 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. Die Schwenklagerung ist 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 einen 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. Die Hülse 6 dient der Einstellung der Schwenklagerung und wir hierzu bezüglich ihrer Längsabmessungen präzise bearbeitet. Der Außenring 1 weist eine erste äußere Laufbahn 7 und eine dazu axial beabstandete zweite 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 beziehungsweise 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-Zylindenollenlagers 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 die innere Mantelfläche 18 des Außenrings 1 und die äußere Mantelfläche 19 der Hülse 6 miteinander einen Dichtspalt 20 ausbilden. Die radiale Ausdehnung des Dichtspaltes 20 beträgt vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,5 mm. Bei diesen Abmessungen ist gewährleistet, dass das Schmiermittel in dem axialen Abschnitt verbleibt, in dem die Abrollbewegung der Zylinderrollen 11 bzw. 12 stattfindet. Weiterhin ist sichergestellt, dass das zweireihige Schräg-Zylinderrollenlager ungehindert geschwenkt werden kann. Außerdem lässt sich mit dieser Geometrie eine sehr hohe radiale Wandstärke des Außenrings 1 erzielen, so dass der Außenring 1 sehr stabil gegenüber Verformungen ist. Zur Optimierung der Wandstärke des Außenrings 1 wird die Wandstärke der Hülse 6 möglichst gering gewählt, wobei als untere Grenze eine ausreichende Stabilität der Hülse 6 im Hinblick auf die axiale Krafteinwirkung der Innenringe 4 und 5 insbesondere bei der Montage angesehen wird. Eine hohe Formstabilität des Außenrings 1 ist deshalb erforderlich, da das Auge der Blattfeder 2 in der Regel nicht spanend bearbeitet ist und damit gewisse Unrundheiten aufweist. Der Außenring 1 muss beim Einpressen in das Auge der Blattfeder 2 diesen Unrundheiten standhalten, um eine einwandfreie Funktion des zweireihigen Schräg-Zylindenollenlagers zu gewährleisten. 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 hohe Radialkräfte auftreten können, kommt der Formstabilität des Außenrings 1 entscheidende Bedeutung zu. Auch wenn die radiale Wandstärke des Außenrings 1 im Bereich der ersten äußeren Laufbahn 7 und der zweiten Außenlaufbahn 8 durch den benötigten Freiraum für die Wälzkörper 11 und 12 begrenzt ist, hat es sich gezeigt, dass eine ausreichende Formstabilität durch eine Optimierung der radialen Wandstärke im axialen Bereich zwischen den äußeren Laufbahnen 7 und 8 möglich ist.
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. 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 weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schwenklagerung in einer 1 entsprechenden Darstellung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem 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 Dichtspalt 20 zwischen der inneren Mantelfläche 18 und den gegenüberliegenden äußeren Mantelflächen 21 und 22 der Innenring 4 und 5 ausgebildet. Der sonstige Aufbau des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Schwenklagerung entspricht in identischer Weise 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. Ebenso 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.

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: Dichtspalt
21: äußere Mantelfläche des ersten Innenrings 4
22: äußere Mantelfläche des zweiten Innenrings 5

Claims

Schwenklagerung zur schwenkbaren Aufhängung eines Federsystems eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass 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.
Schwenklagerung nach Anspruch 1, 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 Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Verdickung (17) einteilig mit dem Außenring (1) ausgebildet ist.
Schwenklagerung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (18) des Außenrings (1) im Bereich der radialen Verdickung (17) mit einer gegenüberliegenden Radialfläche einen Dichtspalt (20) ausbildet.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (18) des Außenrings (1) im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn (7) und der zweiten äußeren Laufbahn (8) wenigstens abschnittsweise maximal 0,5 mm von der gegenüberliegenden Radialfläche beabstandet ist.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (18) des Außenrings (1) im axialen Bereich zwischen der ersten äußeren Laufbahn (7) und der zweiten äußeren Laufbahn (8) wenigstens 0,05 mm von der gegenüberliegenden Radialfläche beabstandet ist.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der inneren Mantelfläche (18) des Außenrings (1) gegenüberliegende Radialfläche durch eine äußere Mantelfläche (21, 22) 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, deren Durchmesser im Bereich der beiden axialen Enden (13, 14) des Außenrings (1) jeweils reduziert ist.
Schwenklagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenlager als Kegelrollenlager oder Zylindenollenlager, insbesondere als Schräg-Zylindenollenlager ausgebildet ist.