DE3107380C2

DE3107380C2 - Schwenklager

Info

Publication number: DE3107380C2
Application number: DE19813107380
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter 2100 Hamburg Hartleif; Gerd Schulz
Original assignee: GERD SCHULZ FAHRZEUG- und CONTAINER-TECHNIK 2100 HAMBURG DE
Current assignee: GERD SCHULZ FAHRZEUG- und CONTAINER-TECHNIK 2100 HAMBURG DE
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE3107380A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schwenklager, wie es bei der Lagerung von Ausgleichsschwingungen an Mehrachsaggregaten von Fahrzeugen verwendbar ist. Die auftretenden Kräfte werden von einem beweglichen auf ein feststehendes Bauteil mittels eines aus Gummi od.dgl. bestehenden Körpers übertragen. Die Erfindung schlägt die Verwendung einer Stütze vor, die die auf den Körper einwirkenden radialen Lagerkräfte begrenzt und darüber hinausgehende Radialkräfte unmittelbar von dem beweglichen auf das feste Bauteil überträgt. Diese Stütze besteht in einem Ausführungsbeispiel aus einem Ringsegment, das auf der druckbeanspruchten Seite des Körpers in diesen eingelassen ist, aus erheblich härterem Material als dieser besteht, und im eingebauten Zustand mit seiner Oberfläche tiefer liegt als die Oberfläche des Körpers.

Description

65 Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den

Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung betrifft ein Schwenklager, insbesonde- Die Erfindung ist nachstehend anhand der in der

re für die Ausgleichsschwingen von Mehrachsaggrega- Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielc erläu-

tert Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Zweiachs-Aggregat, wie es beispielsweise bei Sattelaufliegern verwendet wird;

Fig.2 eine Draufsicht auf das Aggregat gemäß Fig.l;

Fi g. 3 einen Schnitt durch die Lagerung einer Ausgleichsschwinge entsprechend der Linie IH-III in F i g. 1;

F i g. 4 in perspektivischer Darstellung die Ansicht eines Gummikörpers für das Schwenklager der Ausgieichsschwinge;

Fig.5 ein Ausführungsbeispiel eines zur Verwendung mit einem Körper ^mäß Fig.4 bestimmten Stützelementes perspektivischer Darstellung;

Fig.6 in perspektivischer Darstellung die in den F i g. 4 und 5 gezeigten Teile des Schwenklagers in zusammengesetztem Zustand;

F i g. 7 eine Ansicht des Schwenklagers;

F i g. 8 einen Schnitt gemäß VIII-VIII in F i g. 7; und

Fig.9 in perspektivischer Darstellung eine andere Ausführungsform eines aus Gummi od. dgL bestehenden Körpers für das Schwenklager.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Doppelachs-Aggregat abgebildet, wie es beispielsweise für Anhänger oder Sattelauflieger eingesetzt wird. Das Aggregat weist zwei Achsen 10,11 auf, an denen Zwillingsräder 12,13,14,15 in üblicher Weise befestigt sind. Die Achsen 10,11 werden an dem nicht dargestellten Fahrzeug mit Hilfe von Federn 16,17, 18, 19 und Lenkern 20, 21 gehalten und abgestützt, die ihrerseits an Lagerböcken 22,23, 24 angreifen. Diese Lagerböcke sind beiderseits der Fahrzeuglängsachse 25 mit dem nicht dargestellten Fahrzeug-Rahmen verschweißt

Die in Fahrtrichtung vorn (links in den F i g. 1 und 2) liegenden Enden der Federn 16, 18 der vorlaufenden Achse 10 und die in Fahrtrichtung hinten (rechts in F i g. 1 und 2) liegenden Enden der Federn 17, 19 der nachlaufenden Achse 11 stützen sich unmittelbar in ihren Lagerbock*^ 22,24 ab. Die zwischen den Achsen 10, 11 befindlichen Enden der Federn 16 bis 19 sind demgegenüber in Ausgleichsschwingen 26, 27 gehalten, von denen je eine auf jeder Seite der Längsachse 23 vorgesehen ist. Die Ausgleichsschwingen sind schwenkbar im Lagerbock 23 gehalten und tragen die Lenker 21 für die nachlaufende Achse 1?. Die Ausgleichsschwingen 26,27 sind ihrerseits in Schwenklagern 28 in den Lagerböcken 23 gehalten. Im Falle eines dreiachsigen Aggregates sind derartige Ausgleichsschwingen sowohl vor als auch hinter der mittleren Achs° vorgesehen. Durch diese konventionelle Konstruktion von Achsaggregaten mit Ausgleichsschwinge findet eine Verteilung der dynamischen Achslasten statt.

Die erfindungsgemäße Lagerung einer Ausgleichsschwinge 27 in ihre::i Lagerbock 23 ist in F i g. 3 im Schnitt gezeigt. Sowohl der Lagerbock als auch die Ausgleichsschwinge ist als Schweißkonstruktion ausgeführt.

Die Ausgleichsschwinge 27 weist zwei Seitenbleche 40, 41 auf, die mit Hilfe verschiedener Querwände, z. B. einer Deckplatte 42, verbunden sind. Zwei auf die Innenflächen der Seitenbleche 40,41 aufgeschweißte Stutzen 43, 44 werden von einem Bolzen 45 durchsetzt, an den der Lenker 21 für die nachlaufende Achse 11 angeschlossen wird; aus Gründen der Übersichtlichkeit ist er in F i g. 3 fortgelassen worden. Eine weitere Verbindung /wischen den beiden beitenblechen 40, 41 bilde: eine eingeschweißte Buchse Af-. deren Bohrung 47 die das Schwenklager bildenden Teile umgibt.

Der Laeerbock ist ebenfalls aus Blechen zusammengesetzt und weist zwei Seitenwände 50,51 auf, die durch Querwände 52 und Aussteifungen 53 miteinander verbunden sind. Der Abstand der Innenflächen der Seitenwände 50, 51 ist geringfügig größer als die durch die Seitenbleche 40, 41 begrenzte Dicke der Ausgleichsschwinge 27, so daß diese in den Lagerbock 23 eingeführt werden kaiin.

Koaxial zur Bohrung 47 der eingesetzten Ausgleichsschwinge sind auf die Außenseiten der Seitenwände 50, 51 durchbohrte Lagerstutzen 54, 55 aufgeschweißt, durch die ein Spannbolzen 56 hindurchgeführt ist Die Achse des Spannbolzens 56 stellt die Drehachse 60 für das Schwenklager dar.

Das Schwenklager 28 weist einen zur Drehachse 60 rotationssymmetrischen Körper 70 auf; er besteht aus Gummi oder einem vergleichbaren elastomeren Material und ist auf eine Metallbuchse 71 aufvulkanisiert od. dgl. Der Innendurchmesser der Metallbuchse 71 entspricht dem >.ußendurchmesser des Spannbolzens 56.

Der Außendurchmesser des Körpers 7C ^:.~λ im entspannten Zustand größer als der Durchmesser o"-*r Bohrung 47 der Buchse 46. Durch das Eintreffen des Körpers 70 mit seiner Metallbuchse 71 in die Bohrung 47 entsteht eine drehfeste Kraftschlußverbindung zwischen dem Körper 70 und der Ausgleichsschwinge 27. Durch entsprechende Wahl der axialen Abmessungen der Metallbuchse 71 und/oder durch in Richtung auf das Innere des Lagerbockes 23 tragende Vorsprünge an den Lagerstutzen 54, 55 läßt sich durch Festziehen einer Spannmutter 57 auf dem Spannbolzen 56 eine drehfeste Kraftschlußverbindung zwischen der Metallbuchse 71 und dem Lagerbock 23 herstellen, die aber auch von einer Formschlußverbindung ersetzt oder ergänzt sein kann. Es wird auf diese Weise erreicht, daß die Ausgleichsschwinge 27 aufgrund der Elastizität des Körpers 70 eine Schwenkbewegung um die Drehachse 60 relativ zum Lagerbock 23 ausführen kann, ohne daß die an der Lagerung beteiligten Elemente 27, 70,71,56,23 aufeinander gleiten würden.

Zusätzlich zu dem insoweit konventionellen Aufbau des Scnwenklagers ist in dessen Körper 70 ein Stützelement 75 eingelassen, das im Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 3 bis 8 die Form einer im Querschnitt rechtekkigen Halbschale hat. Zur Form, den relativen Abmessungen und der relativen Lage des Körpers 70 und des Stützelementes 75 wird insbesondere auf die Fig.4, 5 und 7 bzw. 8 hingewiesen.

Hiernach ist die radiale Dicke des Stützelementes 75 um das Maß m (F i g. 8) geringer als die Dicke des eingebauten Körpers 70 zwischen der Metallbuchse 71 und der Bohrung 47. Der Rücksprung des Stützelementes 75 um das Maß m hat zur Folge, daß die vom Schwenklager ->u übertragenden Kräfte bei durchschnittlicher Belastung nach wie vor allein vom Körper 70 und erst bei darüber hinausgehenden Kräften zusätzlich von dem Stützelement 75 aufgenommen werden. Das Maß m wird unter Berücksichtigung der Spanne der zu übertragenden Kräfte und der Kompressions-Kennlinie des Körpers 70 so gewählt, daß sich das Stützelement 75 bei auftretenden Stoßbelastungen aufgrund der zuieizt zunehmenden Kompressionskräfte im Körper 70 nu'· vergleichsweise langsam gegen die Innenfläche der Buchse 46 legt, ohne daß dabei größere Stöße entstehen können. Bei der Bemessung ist aber von entscheidender Wichtigkeit auch, daß das Stützelement 75 mit der Buchse 46 so früh in Kontakt kommt, daß die einwirkenden zusätzlichen Torsionskräfte vom Körper 70 noch aufgenommen werden können, ohne daß die Grenzen

der inneren Festigkeit seines Materials und/oder die Regenerationstemperatur des Gummis überschritten

Die Breite des Stützelementes 75 in Richtung der Achse 60 wird so bemessen, daß die sich im Kontaktfall s zwischen Stützelement und Buchse 46 einstellende Flächenpressung im Rahmen der zulässigen Grenzwerte bleibt Die Länge des Stützelementes 75 in Umfangspchtung gemessen beträgt im Ausführungsbeispiel der Fig.8 180°. Und je nach der Größe der auftretenden dynamischen Radialkräfte kann es zweckmäßig sein, die Länge des Slützelementes zu einem Vollkreis zu vergrößern. Eine Halbkreisausführung gemäß Fig.8 hat sich in Versuchen im Rahmen der dabei gefahrenen Achslasten bewährt.

Wie in allen Figuren dargestellt und insbesondere aus Fig.3 zu erkennen, befindet sich ein Abschnitt des SiüUcicnicnies 75 iüi Bereich eines vertikal verlaufenden Radius' zur Achse 60, so daß das Stützelement zumindest teilweise in dem statisch am stärksten bean- spruchten Teil des Körpers liegt.

Das Material für das Stützelement 75 ist so gewählt, daß seine Verformbarkeit um mehrere Größenanordnungen geringer als Gummi ist Bevorzugt wird Metall, es ist aber auch ein Hartkunststoff denkbar.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß die der Buchse 46 zugekehrte Oberfläche des Stützelementes ballig im Querschnitt ausgebildet ist, um leichte Pendelbewegungen der Ausgleichsschwinge nicht zu behindern. Weiterhin läßt sich das Maß m (F i g. 8) indirekt dadurch ver- größern, daß der Durchmesser der Bohrung 47 in der Buchse 46 partiell vergrößert wird, so daß im axialen Bereich des Stützelementes 75 eine Nut in der Buchse 46 vorhanden ist Je nach Tiefe dieser Nut verschiebt sich der Moment des Kontaktes zwischen dem Stützelement und der Buchse. Schließlich kann alternativ oder additiv vorgesehen sein, daß das Stützelement 75 entgegen der Darstellung in den F i g. 3 und 7 nicht auf der Metallbuchse 71 aufliegt, sondern in radialer Richtung erst um ein gewisses Maß hinter deren Außenfläche beginnt.

Die in F i g. 9 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der F i g. 1 bis 7 dadurch, daß das Stützelement 75" keine in Umfangsrichtung des Körpers 70" parallel ausgerichtete seitliche Begrenzungen aufweist Ausgehend von der dargestellten Position, in der sich das Stützelement 75" in dem statisch am stärksten beanspruchten — in der Zeichnung wiederum unten liegenden — Bereich des Körpers 70" befindet, nähern sich die seitlichen Begrenzungen des Stützelemen- so tes von dem unten liegenden stärkst belasteten Bereich bis zu den in der Mittelebene des Schwenklagers befindlichen Enden des Stützelementes. Der Verlauf der Begrenzungen und die sich ergebende Tonnenform des Stützelementes itrt in Fig.9 gut zu erkennen. Dieser oder ein äquivalenter Verlauf der seitlichen Begrenzungen haben den Vorteil, daß die Gefahr einer Rillenbildung in der Bohrung 47 durch Verschwenken des Lagers unter größerer Last minimiert wird.

60

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

ten an Kraftfahrzeugen oder deren Anhängern, das ei-

Patentansprüche: nen aus Gummi oder einem vergleichbaren elastomeren

Material bestehenden Körper, der von einer den festen

1 Schwenklager, insbesondere für die Ausgleichs- TeU des Schwenklagers bildenden Metallbuchse durchschwingen von Mehrachsaggregaten an Kraftfahr- 5 setzt und drehfest mit dieser verbunden ist und dessen zeugen oder deren Anhängern, das einen aus Gum- radial außen liegende Oberfläche m eine Bohrung des zu mi oder einem vergleichbaren elastomeren Material lagernden Bauteils einführbar und drehfest mit diesem bestehenden Körper, der von einer den festen Teil verbindbar ist, sowie eine Abstützung aufweist, die in des Schwenklagers bildenden Metallbuchse durch- das elastomere Materiai des Körpers eingebettet ist, setzt und drehfest mit dieser verbunden ist und des- to sich aus dem Bereich der Oberfläche des Körpers radial sen radial außen liegende Oberfläche in eine Bon- in diesen hinein erstreckt und in axialer Richtung des rung des zu lagernden Bauteils einführbar und dreh- Körpers eine zur mindestens teilweisen Aufnahme der fest mit diesem verbindbar ist, sowie eine Abstüt- radialen Lagerkräfte ausreichende Breite aufweist und zung aufweist, die in das elastomere Material des aus einem gegenüber dem elastomeren Material des Körpers eingebettet ist, sich aus dem Bereich der is Körpers erheblich härteren Material besteht Oberfläche des Körpers radial in diesen hinein er- Ausgleichsschwingen haben in dem genannten Zustreckt und in axialer Richtung des Körpers eine zur sammenhang den Zweck, die auf die Achsen einwirkenmindestens teilweisen Aufnahme der radialen La- den dynamischen Kräfte zu verteilen. Die Verwendung gerkräfte ^reichende Breite aufweist und aus ei- der einleitend genannten Schwenklager für derartige nem sreeeÜsber dem elastomeren Material des Kör- 20 Ausgleichsschwingen, die seit längeren Jahren in Gepers "erheblich härteren Material besteht, da- brauch sind, haben es vor allem ermöglicht, daß sich die durch gekennzeichnet, daß die Abstützung Lagerelemente verwindungsfrei bewegen können; sie aus einem einzigen Stützelement (75) besteht, wel- haben zusätzlich eine wesentliche Geräuschdämpfung ches die Form einer Halbschale mit konzentrischen, erbracht und Laststöße über die Walkarbeit der Lager auf Kreiszylindern liegenden Begrenzungsflächen 25 gemildert.

auf der inneren und äußeren ümfangswand hat und Ein nicht unerheblicher Nachteil der bekannten

dessen Stirnflächen in einer gemeinsamen Radial- Schwenklager ergibt sich als Folge der Hysterese innerebene zur Schwenklager-Achse (60) liegen. halb des Gummi-Körpers. Diese Hysterese führt dazu,

2. Schwenklager nach Anspruch I₁ dadurch ge- daß der Kräfteausgleich über die Schwingen deutlich kennzeichnet, daß das Stützelement (75) im stärkst- 30 geringer ist als bei siner beispielsweise kugelgelagerten belasteten Umfangsabschnitt des Körpers (70) ange- Ausgleichsschwinge der Fall wäre. Ein verringerter ordnet ist Ausgleich hat aber nicht nur eine erhöhte M aterialbean-

3. Schwenklager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch spruchung des Achsaggregates zur Folge, sondern führt gekennzeichnet, daß das Stütc lement (75) halbto- zu erhöhten Beanspruchungen der Straßen, zu einer rusförmig mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet 25 Verringerung der übertragbaren Bremskräfte und letzti_st Hch dazu, daß die nach den einschlägiger. Vorschriften " 4. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis maximal zulässigen Achslasten nicht voll ausgeschöpft

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Stütz- werden konnten.

elements (75) in radialer Richtung kleiner ist als die Es ist bereits bekannt, mehrteilige Abstützungen in

radiale Dicke des eingebauten Körpers (70). -»0 das elastomere Material des Schwenklagerkörpers ein-

5. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis zubetten, die von einer bestimmten Belastung an die

4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Außei> Lagerkräfte übernehmen, um somit das elastomere Mafläche des Stützelements (75) im Querschnitt ballig teriai nicht zu überlasten. So zeigt z. B. die DE-OS ausgebildet ist. 21 ^{40 124} Abstützungen in der Form mehrerer Segmen-

6. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis 45 te, die DE-OS 22 20 857 in der Form mehrerer Ringe

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (47) des und die FR-PS 23 71 607 in der Form mehrerer Radialzu lagernden Bauteils (27) in ihrem dem Stützele- stifte. Diese bekannten Lösungen haben jedoch den ment (75) zugeordneten Bereich einen axialen Ab- Nachteil, daß der Körper aus elastomerem Material schnitt mit vergrößertem Durchmesser aufweist durch diese Abstützungen stark zergliedert wird und

7. Schwenklager nach Anspruch 5 und 6, dadurch 50 dadurch die Standfestigkeit des Schwenklagers, insbegekennzeichnet daß der axiale Abschnitt der Boh- sondere des Körpers aus elastomerem Material leidet rung (47) entsprechend der Balligkeit des Stützele- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ments (75) ausgeformt ist die Schwenklager der einleitend genannten Art unter

8. Schwenklager nach einem der Ansprüche 1 bis Beibehaltung ihrer Vorzüge dahingehend zu verbes-7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite des 55 sern, daß auch stärkere dynamische Kräfte ohne Beein-Stützelements (75) etwa ein Drittel der tragenden trächtigung übertragen werden und die Standfestigkeit axialen Länge des Körpers (70) beträgt deutlich erhöht wird.

9. Schwenklager nach mindestens einem der An- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß Sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeschlagen, daß die Abstützung aus einem einzigen Stützelement (75") tonnenförmig ausgebildete seitli- 60 Stützelement bestehi, welches die Form einer Halbschache Begrenzungsflächen aufweist, die spiegelbildlich Ic mit konzentrischen, auf Kreiszylindern liegenden Bczueinander, insbesondere bogenförmig verlaufen grenzungsflächen auf der inneren und äußeren Um-(F i g. 9). fangswand hat und dessen Stirnflächen in einer gemeinsamen Radialebene zur Schwenklager-Achse liegen.