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Die
Erfindung betrifft eine Schwenklagerung, insbesondere zur schwenkbaren
Aufhängung
eines Federsystems eines Fahrzeugs.
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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.
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Aus
der
DE 197 50 113
A1 ist ein Wälzlager zur
Abstützung
von sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegenden Maschinenteilen
bekannt. Das bekannte Lager weist zwei Lagerringe auf, von denen
wenigstens einer als Gleitring ausgebildet ist. Zur axialen Abstützung des
Lagers ist eine Gleitscheibenkombination vorgesehen, die aus zwei ebenen
Anlaufscheiben aus Stahl und einer dazwischen angeordneten, mittleren
Anlaufscheibe aus Kunststoff besteht. Die Gleitscheibenkombination
ist jeweils zwischen die beiden Lagerringe einerseits und eine Wand
des das Lager aufnehmenden Gehäuses
andererseits eingebettet.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 μm und 60 μm 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.
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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.
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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.
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Das
Rollenlager ist vorzugsweise als Kegelrollenlager oder als Zylinderrollenlager,
insbesondere als Schrägzylinderrollenlager
ausgebildet.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schwenklagerung
in Schnittdarstellung und
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Schwenklagerung
in Schnittdarstellung.
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1 zeigt
ein erstes 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. 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 Zylinderrollen 10 angeordnet.
Ein zweiter Satz von Zylinderrollen 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-Zylinderrollenlagers
ist mit einem Schmiermittel, insbesondere mit einem Fett ausgefüllt.
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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.
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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.
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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.
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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 μm
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.
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- 1
- Außenring
- 2
- Blattfeder
- 3
- Bolzen
- 4
- erster
Innenring
- 5
- zweiter
Innenring
- 6
- erste äußere Laufbahn
- 7
- zweite äußere Laufbahn
- 8
- erste
innere Laufbahn
- 9
- zweite
innere Laufbahn
- 10
- erster
Satz Zylinderrollen
- 11
- zweiter
Satz Zylinderrollen
- 12
- erster
axialer Endbereich des Außenrings 1
- 13
- zweiter
axialer Endbereich des Außenrings 1
- 14
- erster
Dichtring
- 15
- zweiter
Dichtring
- 16
- Radiale
Verdickung
- 17
- innere
Mantelfläche
des Außenrings 1
- 18
- äußere Mantelfläche des
Bolzen 3
- 19
- Dichtspalt
- 20
- erste
axiale Endfläche
- 21
- zweite
axiale Endfläche
- 22
- erster
Axialgleitbelag
- 23
- zweiter
Axialgleitbelag
- 24
- Radialgleitbelag