DE1156323B - Drehlager fuer das am Fahrzeugrahmen gelagerte Ende des Fuehrungsarmes von Parallelogrammlenkgestaengen - Google Patents
Drehlager fuer das am Fahrzeugrahmen gelagerte Ende des Fuehrungsarmes von ParallelogrammlenkgestaengenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
T 17642 Π/63 c
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 24. OKTOBER 1963
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 24. OKTOBER 1963
Die Erfindung bezieht sich auf Drehlager für das am Fahrzeugrahmen gelagerte Ende des Führungsarmes
von Parallelogrammlenkgestängen. Um jedes Spiel im Lenkgestänge auszuschalten, muß dieses
Drehlager spielfrei sein und soll sich auch bei einem Verschleiß der Lageroberflächen selbsttätig nachstellen,
um die Spielfreiheit ständig zu gewährleisten. Insbesondere beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit
über unebene Fahrbahnen wirken aber aus dem Gewicht des Lenkgestänges und den senkrecht zur
Fahrbahn auftretenden Beschleunigungen auf das Ende des Führungsarmes senkrecht zu dessen
Schwenkebene große Schwingungskräfte, die von dem verhältnismäßig kurzen Drehlager als Biegekräfte aufgenommen
werden müssen.
Ein bekanntes Drehlager für den Führungsarm eines Parallelogrammlenkgestänges besitzt einen
Lagerzapfen mit konischem Lagerkopf, um den ein entsprechend konisch geformtes Lagerauge des Führungsarmes
schwenkbar ist, wobei die Lagerflächen durch eine Feder in fester gegenseitiger Anlage gehalten
werden. Bei diesem Drehlager beträgt der Kegelwinkel der zusammenwirkenden Lagerfiächen
mehr als etwa 40°. Ein großer Kegelwinkel ist aber für die Aufnahme der auf Grund der Schwingungskräfte
auf das Drehlager wirkenden schwingenden Biegemomente ungünstig. Auf einen Hebel wirkende
Biegemomente werden am günstigsten von einem zylindrischen Lager, also einem Lager mit dem
Kegelwinkel Null vom Lagerauge auf den Lagerzapfen übertragen, da dann die Kräfte des Kräftepaars
senkrecht zu den Lagerflächen wirken. Bei einem großen Kegelwinkel hat jede Kraft senkrecht
zur Drehlagerachse, weil sie einen Winkel mit den Lagerflächen einschließt, eine Komponente, die bestrebt
ist, das Lagerauge axial gegenüber dem Lagerkopf zu verschieben. Bei einem Kegelwinkel von 40°
ist die axiale Kraftkomponente so groß, daß die bei dem bekannten Lager aus Platzgründen gewählte,
verhältnismäßig schwache Kegelschraubenfeder nicht in der Lage ist, die spielfreie Anlage der zusammenwirkenden
Lagerflächen sicherzustellen. Erst recht gilt dies bei harten Fahrbahnstößen. Die Folge der am
Hebel senkrecht zu dessen Schwenkebene wirkenden Kräfte ist, daß der Lagerspalt atmet. Da das bekannte
Drehlager aber nach unten offen ist, kommt bei einem Atmen des Lagers Schmutz zwischen die
Lagerflächen, so daß der Verschleiß des bei dem bekannten Drehlager außerdem unmittelbar auf dem
Lagerkopf gelagerten Lagerauges besonders groß ist. Ferner ist dort der Lagerzapfen mittels einer Mutter
mit einer Schulter gegen den waagerechten Arm einer Drehlager für das am Fahrzeugrahmen
gelagerte Ende des Führungsarmes
von Parallelogrammlenkgestängen
gelagerte Ende des Führungsarmes
von Parallelogrammlenkgestängen
Anmelder:
Thompson Ramo Wooldridge Inc.,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)
Cleveland, Ohio (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing- F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
Edward J. Herbenar, Detroit, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
besonderen, am Fahrzeugrahmen befestigten Konsole gezogen. Die auf den Lagerzapfen wirkenden Biegeschwingungen
müssen von dieser Schulter und damit von einer kleinen Basis auf die Konsole übertragen
werden. Dadurch arbeitet sich die Schulter aber in der Konsole ein, so daß der Zapfen mit der Zeit lose
wird. Ein loser Zapfen bedeutet aber, daß die Lenkräder Spiel bekommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehlager zu schaffen, das während der gesamten
Lebensdauer des Fahrzeuges keiner Wartung bedarf und somit auch nicht geschmiert zu werden braucht.
Voraussetzung hierfür ist eine ständig spielfreie Aufnahme der Kräfte bzw. Biegemomente in einer
die Achse des Drehlagers enthaltenden Ebene, notfalls Selbstschmierung und Verhinderung des Verlustes
einer einmal eingeführten Schmierstoffüllung und jedes Eindringens von Staub und Schmutz.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem Drehlager nach der Erfindung, das ebenso wie das bekannte
Drehlager einen am Fahrzeugrahmen zu befestigenden Lagerzapfen mit konischem Lagerkopf aufweist,
um den ein entsprechend konisch geformtes Lagerauge des Fahrzeugrahmens schwenkbar ist und bei
dem die Lagerflächen durch eine Feder in fester
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gegenseitiger Anlage gehalten werden, die Kombination folgender Merkmale vorgesehen, nämlich daß
der aus dem engeren Ende des Lagerauges herausragende Lagerzapfen aus einem Stück mit einer unmittelbar
am Fahrzeugrahmen zu befestigenden Konsole besteht, daß der Kegelwinkel der sich im wesentlichen
über die ganze Höhe des Lagerauges erstrekkenden Lagerflächen nur geringfügig größer als dessen
Selbsthemmungswinkel ist, daß zwischen den beiden Lagerflächen eine Auskleidung aus einem Kunststoff
mit Selbstschmierungseigenschaften, wie Polyamid, angeordnet ist und daß das Lagerauge an seinem
weiteren Ende durch einen Deckel und an seinem engeren Ende durch eine den herausragenden Lagerzapfen
umgebende Dichtung abgeschlossen ist.
Wenn hier von einem Selbsthemmungswinkel der Lagerflächen gesprochen ist, so wird darunter derjenige
Kegelwinkel verstanden, dessen Tangens gerade gleich dem Reibungsbeiwert der miteinander
zusammenwirkenden Lagerflächen ist.
Dadurch, daß der aus dem engeren Ende des Lagerauges herausragende Lagerzapfen aus einem
Stück mit einer unmittelbar am Fahrzeugrahmen zu befestigenden Konsole besteht, können die auf den
Lagerzapfen wirkenden Biegekräfte einmal direkt auf den Fahrzeugrahmen abgesetzt werden, wodurch eine
besondere Konsole mit ihrer Befestigung erspart wird, und zum anderen diese Biegekräfte auch auf einer
großen Basis auf den Fahrzeugrahmen übertragen werden, so daß die Gefahr des Lockerwerdens des
Lagerzapfens ausgeschaltet ist. Dadurch, daß der Kegelwinkel der sich im wesentlichen über die ganze
Höhe des Lagerauges erstreckenden Lagerflächen nur geringfügig größer als der Selbsthemmungswinkel ist,
verhält sich das Lager bezüglich der Übertragung der Biegemomente auf den Lagerkopf praktisch wie eitf
zylindrisches Lager, hat aber dennoch den Vorte|| eines konischen Lagers, daß es sich unter der Wirkung der Feder selbsttätig spielfrei einstellt. Bei einem
Kegelwinkel, der größer als der Selbsthemmungswinkel ist, bleibt das Lager auch unter der Wirkung
der Feder noch frei drehbar. Die Kräfte des Kräftepaares, das eine auf das Ende des Hebels wirkende
Kraft als Biegemoment von dem Lagerauge auf den Lagerzapfen überträgt, schließen mit der Lagerfläche
aber jeweils einen Winkel ein, der nur dem halben Kegelwinkel entspricht und damit unter dem Selbsthemmungswinkel
liegt. Damit sind aber die aus diesen Kräften resultierenden Axialkomponenten geringer
als die ihr entgegenwirkenden Reibungskräfte. Die am Ende des Hebels wirkenden Kräfte sind also
niemals in der Lage, das Lagerauge gegenüber dem Lagerzapfen axial zu verschieben. Die Feder hat hier
also nur die Aufgabe, die Spielfreiheit des Lagers und damit sicherzustellen, daß der Hebel immer genau in
einer Ebene hin und her schwenkt und das Lenkgestänge somit kein Spiel hat. Wenn der Kegelwinkel
aber nur wenig oberhalb des Selbsthemmungswinkels liegt, ist es für die Aufrechierhaltung einer leichten
Schwenkbarkeit des Lagers erforderlich, daß der gleich gute Reibungsbeiwert der aufeinandergleitenden
Lagerflächen über die ganze Lebensdauer erhalten bleibt; denn bei einer Erhöhung des Reibungsbeiwertes
wird ja auch der Selbsthemmungswinkel größer. Bei dem geringen Unterschied des Kegelwinkeis
des Lagers gegenüber dem Selbsthemmungswinkel würde eine Vergrößerung des ursprünglichen
Reibungswertes zu einem Festsetzen des Lagers und damit zu hohen Lenkkräften und einer Zerstörung
des Lagers führen. Um dies zu vermeiden, ist deshalb nicht nur das Lager an beiden Enden dicht abgeschlossen,
um die erste Füllung mit einem Schmiermittel im Lager zu halten und jeden Zutritt von Staub
und Schmutz zu verhindern, sondern ferner zwischen den beiden Lagerflächen eine Auskleidung aus einem
Kunststoff mit Selbstschmierungseigenschaften, wie Polyamid, angeordnet, die einen geringen Reibungsbeiwert
auch im Notfall bei mangelnder Schmierung sicherstellt. Die Auskleidung aus einem Polyamid
od. dgl. verhindert außerdem einen Verschleiß der Lagerflächen durch die bei harten Fahrbahnstößen
auftretende Schlagbeanspruchung.
Die Einzelmerkmale der Erfindung tragen also alle zur Lösung eines einheitlichen Problems, nämlich der
Schaffung eine Drehlagers beil, das während der gesamten
Lebensdauer des Fahrzeugs keiner Wartung und Schmierung bedarf. Mit dem gemäß der Erfindung
ausgebildeten Drehlager ist erstmals ein Drehlager für das am Fahrzeugrahmen gelagerte Ende des
Führungsarmes von Parallelogrammlenkgestängen geschaffen, das in der Praxis tatsächlich bewiesen hat,
daß es über die ganze Lebensdauer des Fahrzeugs keiner Wartung und Schmierung bedarf.
Einzelne Merkmale der Erfindung sind für sich und zum Teil auch in Unterkombination bekannt.
So ist es bekannt, ein Drehlager mit konischem Lagerauge und Lagerkopf am weiteren Ende durch einen
Deckel abzuschließen. Ferner ist es bei Kugelgelenken bekannt, das Gelenk an einem Ende mittels
eines Deckels und am anderen Ende mittels einer den herausragenden Gelenkzapfen umgebenden Dichtung
abzuschließen.
Ferner ist in der Zeichnung einer Patentschrift beieits ein Spurstangenlager^ezeigtj bei dem die
.Lagerflächen einen schlanken -GÖlenk-winkel von etwa
1^° haben. Dort ist aber das Lagerauge der Spurstange
unmittelbar auf dem konischen Abschnitt des Lagerzapfens gelagert. Schmiermittel und/oder
Schmiernuten zum Schmieren des Lagers und Dichtungen zuvAbdichten des Lagers fehlen jedoch. Abgesehen
davon, daß bei der in der betreffenden Patentschrift beschriebenen Erfindung die Größe des
Kegelwinkels keine Bedeutung hat und auch in der Beschreibung über die Größe des Kegelwinkels nichts
gesagt ist, würde bei trockener Reibung und dem Zutritt von Schmutz und Staub ein Kegelwinkel von
15° auch schon unterhalb des Selbsthemmungswinkels der miteinander zusammenwirkenden Lagerflächen
liegen. Ein solches Lager würde also sofort festfressen. Die Darstellung des schlanken Kegelwinkels
von 15° ist dort also nur eine zufällige. Wie alle anderen Veröffentlichungen zeigen, sind in der
Praxis die konischen Drehlager bisher auch immer nur mit einem großen Kegelwinkel ausgeführt. Somit
konnte die zufällige Darstellung des Kegelwinkels von 15° dem Fachmann keine Anregung geben, zur
Schaffung eines über die ganze Lebensdauer eines Fahrzeuges betriebsfähigen und wartungsfreien Drehlagers
für den Führungsarm eines Gelenkgestänges einen Kegelwinkel der Lagerflächen zu wählen, der
nur ein geringes größer als der Selbsthemmungswinkel der zusammenwirkenden Lagerflächen ist.
Zur Sicherung eines stets gleich guten geringen Reibungsbeiwertes des Lagers ist es förderlich, wenn,
gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, die Lagerfläche des Lagerkopfes mit Kadmium plattiert
ist. Ferner ist es vorteilhaft, in der einen Lagerfläche jeweils längs einer Mantellinie verlaufende Schmiernuten
vorzusehen, um eine gute Verteilung des Schmierstoffes auf der Lagerfläche zu erreichen.
Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Fig. 1 ist eine vereinfachte Stirnansicht eines in bekannter Weise ausgebildeten Parallelogrammlenkgestänges
für Kraftfahrzeuge, bei dem das Drehlager nach der Erfindung Verwendung findet;
Fig. 2 ist ein teilweise, teilweise im Schnitt gezeigte Ansicht eines Drehlagers nach der Erfindung;
Fig. 3 ist eine Ansicht im rechten Winkel zu der in Fig. 2, und zwar längs der Linie IH-III in Fig. 1,
und
Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2.
Aus Fig. 1 erkennt man, daß die Lenkräder 10 eines Fahrzeugs auf Achsschenkeln 11 gelagert sind.
Mit diesen Achsschenkeln 11 sind die Spurstangen 12 durch Gelenke 13 verbunden. Die Spurstangen 12
selbst sind an einer Querstange 14 über Gelenke 15 angelenkt. Die Querstange 14 ist an einem Ende mit
dem Lenkstockhebel 16 verbunden und am anderen Ende an einem Führungsarm 18 angelenkt, der über
das in den Fig. 2 bis 4 gezeigte Drehlager gemäß der Erfindung an einem nicht gezeigten Längsträger des
Fahrzeugrahmens hängt.
Der Führungsarm 18 hat an seinem Ende ein Lagerauge 19 mit konischer Bohrung 26, die am
engeren Ende bei 20 offen und an ihrem weiteren Ende mit einem Deckel 21 verschlossen ist, der sich
an einer ringförmigen Schulter 22 abstützt und durch eine nach innen umgelegte Kante 23 der Wand des
Lagerauges in seiner Lage gehalten wird. In der Bohrung 26 ist ein Lagerzapfen 24 mit seinem konischen
Kopf 25 gelagert. Der aus der engeren Öffnung 20 herausragende Teil des Lagerzapfens 24 bildet eine
durch den Übergangsabschnitt 30 gegenüber der Achse des Drehlagers versetzte Konsole 29 mit Befestigungslöchem
27 und 28, die es gestatten, den Lagerzapfen unmittelbar seitlich am Längsträger
eines Fahrzeugrahmens zu befestigen. Der Abschnitt 30 ist mit dem Lagerkopf 25 über einen zylindrischen
Abschnitt 31 verbunden.
Damit das Drehlager einen geringen Reibungswert und eine längere Lebensdauer hat, ist der Lagerkopf
25 mit Kadmium plattiert und zwischen dem Lagerkopf und dem Lagerauge 19 eine Auskleidungsbuchse
32 aus einem zähen selbstschmierenden Kunststoff, vorzugsweise einem Polyamid, angeordnet, die an
ihrer Innenfläche Schmiernuten 33 aufweist, die jeweils längs einer Mantellinie der konischen Lagerfläche
verlaufen.
Der Kegelwinkel des Lagerkopfes 25, des Lagerauges 19 und der Auskleidungsbuchse 32 ist so gewählt,
daß er etwas größer ist als derjenige Kegelwinkel, bei dem eine Selbsthemmung des Drehlagers
eintreten würde. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Kegelwinkel etwa 12 bis 15°. Bei
den genannten Materialien der Lagerflächen würde eine Selbsthemmung bei einem Kegelwinkel bis etwa
12° eintreten. Es sei bemerkt, daß der maximale Kegelwinkel, bei dem gerade noch eine Selbsthemmung
auftritt, bei verschiedenen Materialien und Oberflächenbeschaffenheiten variiert. In jedem Fall
soll jedoch der Kegelwinkel der Lagerflächen aber etwas größer als der Selbsthemmungswinkel sein. Die
Auskleidungsbuchse 32 und der Lagerkopf 25 werden durch eine Kegelschraubenfeder 34 in ihrer Lage gehalten;
diese Feder stützt sich an ihrem unteren weiteren Ende an dem Deckel 21 und an ihrem oberen,
engen Ende an einem Druckstück 35 ab, das mit einem nach unten ragenden zylindrischen Fortsatz 36
mit relativ fester Passung in der obersten Windung der Feder sitzt. Der Teller 37 des Druckstücks 35 hat
eine sphärische Druckfläche 38, die mit einer sphärischen Aussparung 38 im unteren Teil des Lagerkopfes
25 zusammenarbeitet. Die Feder 34 wird von einer Aussparung 40 des Lagerkopfes 25 aufgenommen,
so daß die Lagerfläche des Lagerkopfes 25 und die Lagerfläche des Lagerauges 19 im wesentlichen
über die ganze Höhe des Lagerauges zusammenwirken.
Wegen der Eigenschaften der verwendeten Lagerwerkstoffe, d. h. der Kadmiumplattierung des Lagerkopfes
25 und der aus einem Polyamid hergestellten Auskleidungsbuchse 32, tritt in dem Drehlager nur
ein sehr geringer bzw. praktisch überhaupt kein Verschleiß auf; wenn jedoch ein geringer Verschleiß auftritt,
werden das Lagerauge 19 und die Auskleidungsbuchse 32 durch die Feder 34 axial gegen den Lagerkopf
25 gedrückt, so daß sich das Drehlager während seiner gesamten Lebensdauer selbsttätig nachstellt,
um die Teile in enger gegenseitiger Anlage zu halten und eine zügige Drehbarkeit des Lagers zu gewährleisten.
Gleichzeitig ist das Eindringen von Fremdkörpern in das Lager verhindert. Das Drehlager wird
nur einmal mit einer Schmierstoffüllung versehen. Damit diese nicht verlorengeht, ist eine ringförmige
Dichtung 42 vorgesehen, die mit ihrem oberen nach innen ragenden Wulst 43 dicht an der Oberfläche des
zylindrischen Abschnitts 31 des Lagerzapfens 24 anliegt. Damit die Dichtung 42 auch eine Abdichtung
gegenüber dem Lagerauge 19 bewirkt, ist dieses mit mehreren durch Prägen oder Schmieden an ihm
ausgebildeten fingerähnlichen Vorsprüngen 44 versehen, die hinter der unteren äußeren Wulst 45 der
Dichtung greifen, um diese auf dem Lagerauge zu halten.
Durch die Erfindung ist somit ein Drehlager geschaffen, das während der gesamten Lebensdauer
keine Wartung benötigt und leicht und wirtschaftlich herzustellen ist.
Claims (3)
1. Drehlager für das am Fahrzeugrahmen gelagerte Ende des Führungsannes von Parallelogrammlenkgestängen
mit einem am Fahrzeugrahmen zu befestigenden Lagerzapfen mit konischem Lagerkopf, um den ein entsprechend
konisch geformtes Lagerauge des Führungsarmes schwenkbar ist, wobei die Lagerflächen durch eine
Feder in fester, gegenseitiger Anlage gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem
engeren Ende des Lagerauges (19) herausragende Lagerzapfen (24) aus einem Stück mit einer unmittelbar
am Fahrzeugrahmen zu befestigenden Konsole (29) besteht, daß der Kegelwinkel der
sich im wesentlichen über die ganze Höhe des Lagerauges (19) erstreckenden Lagerflächen nur
geringfügig größer als deren Selbsthemmungswinkel ist, daß zwischen den beiden Lagerflächen
eine Auskleidung (32) aus einem Kunststoff mit Selbstschmierungseigenschaften, wie Polyamid,
angeordnet ist und daß das Lagerauge (19) an seinem weiteren Ende durch einen Deckel (21)
und an seinem engeren Ende durch eine den herausragenden Lagerzapfen (24) umgebende Dichtung
(42) abgeschlossen ist.
2. Drehlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerfläche des Lagerkopfes (25) mit Kadmium plattiert ist.
3. Drehlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Lagerfläche jeweils
längs einer Mantellinie verlaufende Schmiernuten (33) vorgesehen sind.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr, 661 821, 866 578;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1001131,1 022 918;
deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 708 573, 790 297;
französische Patentschriften Nr. 770 914, 774 570, 558;
britische Patentschrift Nr. 289 272; USA.-Patentschriften Nr. 1 718 229, 1 845 697,
470 215,2479 339;
Dr. Karl Wolf, Lehrbuch der Technischen Mechanik starrer Systeme, 1931, S. 112.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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DET17642A DE1156323B (de) | 1959-12-11 | 1959-12-22 | Drehlager fuer das am Fahrzeugrahmen gelagerte Ende des Fuehrungsarmes von Parallelogrammlenkgestaengen |
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1156323B true DE1156323B (de) | 1963-10-24 |
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ID=25999361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DET17642A Pending DE1156323B (de) | 1959-12-11 | 1959-12-22 | Drehlager fuer das am Fahrzeugrahmen gelagerte Ende des Fuehrungsarmes von Parallelogrammlenkgestaengen |
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Country | Link |
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