DE10239618A1

DE10239618A1 - Verschiebelager und Motorradgabel mit einem solchen Verschiebelager

Info

Publication number: DE10239618A1
Application number: DE10239618A
Authority: DE
Inventors: Gerd Vilsmeier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-11
Also published as: US7168725B2; WO2004020273A1; US20050151342A1; EP1532043B1; JP2005536397A; CN1678490A; DE50311395D1; CN100376450C; EP1532043A1

Abstract

Verschiebelager, insbesondere für Gabelrohre von Motorradgabeln, mit einem Innenteil, das an seiner Außenseite sich in Verschieberichtung erstreckende Laufbahnen aufweist, einem Außenteil, welches das Innenteil umgreift und relativ zum Innenteil verschieblich ist, mindestens zwei Wälzkörpern, die im Innern des Außenteils angeordnet sind und die jeweils um eine zugeordnete im Innern des Außenteils angeordnete Drehachse drehbar gelagert sind, wobei die Wälzkörper bei einer Verschiebung des Innenteils im Außenteil auf den Laufbahnen abrollen. Die Wälzkörper haben eine konvexe Form und die Laufbahnen haben jeweils eine konkave Form zur Übertragung von senkrecht und/oder quer zu den Laufbahnen wirkenden Kräften.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verschiebelager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Motorradgabel gemäß Patentanspruch 13.

Aus der DE 199 57 964 A1 ist eine Vorderradführung für ein Motorrad bekannt. Das Motorrad weist eine Motorradgabel mit zwei Gabelrohren auf. Die Gabelrohre bestehen jeweils aus einem unteren Teil, das als „Radträgerrohr" bezeichnet werden kann und an dem das Vorderrad befestigt ist. Das Radträgerrohr bildet ein Außenteil eines Verschiebelagers. In das Radträgerrohr ist ein bananenartig gekrümmtes Innenteil eingeschoben, das den unteren Abschnitt eines oberen Gabelrohrelementes bildet. Das bananenförmig gekrümmte Endstück des oberen Gabelrohres weist an seiner Vorderseite und an seiner Hinterseite jeweils eine Führungsfläche auf. Im Radträgerrohr sind Wälzlager angeordnet, die auf den Führungsflächen abrollbar sind. Das bananenförmig gekrümmte Endstück kann relativ zum Radträger verschoben werden, wobei die Wälzlager bzw. Wälzkörper auf den Führungen abrollen. Einzelheiten hinsichtlich der konkreten konstruktiven Gestaltung der Führungsflächen und der Wälzlager bzw. Wälzkörper sind der DE 199 57 964 A1 nicht zu entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs beschriebene Lager so zu verbessern, dass es dauerhaft spielfrei ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung geht von einem Verschiebelager mit einem Innenteil und einem Außenteil aus. Das Innenteil weist an seiner Außenseite Laufbahnen auf, die sich in Verschieberichtung erstrecken. Das Außenteil umgreift das Innenteil und ist relativ zum Innenteil verschieblich. Im Inneren des Außenteils sind mindestens zwei Wälzkörper angeordnet. Die Wälzkörper sind jeweils um eine im Inneren des Außenteils angeordnete Drehachse drehbar gelagert. Bei einer Verschiebung des Innenteils relativ zum Außenteil rollen die Wälzkörper auf den Laufbahnen des Innenteils ab.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht nun darin, Wälzkörper zu verwenden, die eine konvexe Form haben und die Laufbahnen, auf denen die Wälzkörper abrollen, konkav zu gestalten. Durch die konvexe Form der Wälzkörper und die konkave Form der Laufbahnen kann das Verschiebelager sowohl senkrecht zur Laufbahn wirkende Druckkräfte als auch quer zur Laufbahn wirkende Seitenkräfte aufnehmen. Die Wälzkörper und schmiegen sich eng an die Laufbahnen an, was eine gute Kraftverteilung sicherstellt und eine Materialabplattung verhindert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung überdecken die Drehachsen der Wälzkörper – vergleichbar mit einer Kreisbogensehne – ein bogenartiges Wandsegment des Außenteils. Die Enden der Drehachsen sind jeweils an der Innenseite des Außenteils befestigt bzw. gelagert.

Die Wälzkörper können beispielsweise kugelförmig oder ellipsoidförmig oder ganz allgemein gesprochen ballig ausgeführt sein. Vorzugsweise sind die Wälzkörper seitlich abgeflacht. Im Falle kugelförmiger Wälzkörper handelt es sich dann um „abgeflachte" Kugeln, d.h. um kugelförmige Körper, bei denen seitlich Kugelkalotten „fehlen".

Vorzugsweise ist das Außenteil ein geschlossenes, zum Beispiel kreiszylindrisches Rohr bzw. ein kreiszylindrischer ringförmiger Lagerkäfig. Vorzugsweise weist das Außenteil über seinen Umfang Wandungsabschnitte auf, die sich in ihrer Wandstärke unterscheiden. Mit einer über den Außenumfang variierenden Wandstärke kann ganz gezielt die Steifigkeit des Außenteils konstruktiv vorgegeben werden. Ein ganz entscheidendes Qualitätskriterium bei Verschiebelagern ist die Spielfreiheit. Spielfreiheit soll möglichst über die gesamte Lebensdauer des Lagers gewährleistet sein. Spielfreiheit kann dadurch erreicht werden, dass die Wälzkörper gegenüber den Laufbahnen bzw. dem Innenteil „vorgespannt" sind. Die Wälzkörper sind im Außenteil gelagert und selbst nahezu unelastisch. Deshalb muss das Außenteil zumindest im Bereich der Wälzkörper eine gewisse radiale Elastizität aufweisen. Die erforderliche Elastizität kann durch geeignete Dimensionierung der Wandstärken des Außenteils in den einzelnen Umfangsbereichen erreicht werden. Vorzugsweise ist die Wandstärke des Außenteils in den von den Drehachsen und den Wälzkörpern überdeckten Wandabschnitten geringer als in den übrigen Wandabschnitten. Das Außenteil kann sich somit im Bereich der Wälzkörper in gewissem Umfang radial dehnen.

Das Außenteil ist vorzugsweise ein kreiszylindrischer Lagerring. Bei einer Motorradgabel wird dieser Lagerring beispielsweise durch Einpressen im Radträgerrohr fixiert. Durch das Einpressen entstehen radial von außen auf den Lagerring einwirkende Kräfte. Dennoch sollte, wie oben dargelegt, das Außenteil, das heißt der „Lagerring" zumindest im Bereich der Wälzkörper eine gewisse radiale Elastizität aufweisen. Vorzugsweise ist deshalb an der Außenseite des Außenteils in den von den Drehachsen und den Wälzkörpern überdeckten Wandabschnitten des Außenteils jeweils eine Aussparung vorgesehen. Im Bereich der von den Wälzkörpern und den Drehachsen überdeckten Wandabschnitten des Außenteils besteht also zwischen dem Außenumfang des Außenteils und einem das Außenteil umgebenden Bauelement, wie zum Beispiel einem Radrohrträger, in dem das Außenteil eingepresst ist, ein gewisser radialer Zwischenraum. Dieser Zwischenraum ermöglicht eine gewisse radiale Aufweitung des Außenteils.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Wand des Außenteils im Mittelbereich der Drehachsen jeweils eine Durchgangsöffnung aufweist. Mit einer derartigen Durchgangsöffnung kann gezielt eine Materialschwächung der Wandung des Außenteils und somit die erforderliche Elastizität erreicht werden. Zudem hat eine Durchgangsöffnung den Vorteil, dass die Wälzkörper näher zum Außenumfang des Außenteils hin gerückt sein können. Ein Teil der Wälzkörper kann sogar in die Durchgangsöffnung, das heißt in den Wandbereich des Außenteils ragen, was eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht.

Die Wälzkörper können auf den Drehachsen gleit- oder wälzgelagert sein. Das Verschiebelager kann zwei oder mehr Wälzkörper aufweisen. Wenn zwei Wälzkörper vorgesehen sind, können diese diametral gegenüberliegend im Außenteil angeordnet sein.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Wälzkörper an ihrem Außenumfang im Mittelbereich der jeweiligen Drehachse ein „Mitnahmeelement" aufweisen. Das Mitnahmeelement kann beispielsweise ein elastischer Kunst stoffring oder eine Verzahnung sein. Es stellt sicher, dass bei einer Relativverschiebung des Innenteils gegenüber dem Außenteil die Wälzkörper tatsächlich auf den Laufbahnen abrollen. Gleitreibung kann somit vermieden werden.

Im folgenden wir die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Verschiebelager gemäß dem Stand der Technik, wie es aus der DE 199 57 964 A1 bekannt ist;
2 ein Verschiebelager gemäß der Erfindung in dreidimensionaler Darstellung; 1 zeigt eine Vorderradaufhängung eines Motorrads mit einem Verschiebelager 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Vorderradaufhängung ist durch zwei Gabelrohre gebildet, von denen hier nur ein Gabelrohr zu sehen ist. Jedes der beiden Gabelrohre besteht aus einem unteren Teil 2, das im folgenden als „Radträgerrohr" bzw. als „Außenteil" bezeichnet wird und einem oberen Teil 3, an dessen unterem Ende ein im folgenden als Innenteil 4 bezeichnetes bananenförmig gekrümmtes Element vorgesehen ist. Das Innenteil 4 weist eine vordere und eine hintere Laufbahn 5, 6 auf. Drehbar gelagert im Außenteil 2 sind Wälzkörper 7, 8, die auf den zugeordneten Laufbahnen abrollen, wenn das Außenteil 2 relativ zum Innenteil 4 verschoben wird.
2 zeigt ein Verschiebelager 1 gemäß der Erfindung. Das Verschiebelager 1 weist ein in einem Radträgerrohr 2 angeordnetes Außenteil 7 und ein relativ dazu verschiebliches Innenteil 8 auf. Das Außenteil 7 ist im wesentlichen durch einen kreiszylindrischen Ring gebildet, der in das Radträgerrohr eingepresst ist. Dieser Ring kann auch als „Lagerkäfig" bezeichnet werden. Das Außenteil 7 kann in Axialrichtung im Radträgerrohr durch einen Absatz (nicht dargestellt) und auf der anderen Seite beispielsweise durch einen Sicherungsring (nicht dargestellt) axial festgelegt sein.
Im Inneren des Außenteils 7 sind zwei Wälzkörper 9, 10 angeordnet. Die Wälzkörper 9, 10 sind drehbar, zum Beispiel durch Gleitlager oder Wälzlager auf zugeordneten Drehachsen 11, 12 gelagert. Die Wälzkörper können beispielsweise kugelförmig oder ellipsoidförmig sein oder eine sonstige ballige bzw. konvexe Form haben. Bei dem in den 2-4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper kugelförmig mit „abgeschnittenen Seiten". Die Wälzkörper rollen bei einer Relativverschiebung des Außenteils 7 gegenüber den Innenteil 8 auf entsprechend konkav gestalteten Laufbahnen 13, 14, ab die sich in Verschieberichtung an der Außenseite des Innenteils 8 erstrecken. Aufgrund der konvexen Form der Wälzkörper 9, 10 und der konkaven Form der Laufbahn 13, 14 schmiegen sich die Wälzpartner gut aneinander an, was eine hohe Standfestigkeit sicherstellt. Ein weiterer hieraus resultierender Vorteil besteht darin, dass das Verschiebelager 1 sowohl senkrecht als auch quer zu den Laufbahnen 13, 14 wirkende Kräfte aufnehmen kann.
Die Krümmungsradien der Wälzkörper 9, 10 und der Laufbahnen 13, 14 müssen nicht unbedingt exakt gleich sein. Vielmehr kann der Krümmungsradius der Laufbahnen 13, 14 etwas größer sein als der Krümmungsradius der Wälzkörper 9, 10. Dadurch wird eine definierte Anlage der Wälzkörper 9, 10 an den Laufbahnen 13, 14 sichergestellt.

Claims

Verschiebelager, insbesondere für Gabelrohre von Motorradgabeln, mit einem Innenteil (8), das an seiner Außenseite sich in Verschieberichtung erstreckende Laufbahnen (13, 14) aufweist, einem Außenteil (7), welches das Innenteil (8) umgreift und relativ zum Innenteil (8) verschieblich ist, mindestens zwei Wälzkörpern (9, 10), die im Innern des Außenteils (7) angeordnet sind und die jeweils um eine zugeordnete im Innern des Außenteils (7) angeordnete Drehachse (11, 12) drehbar gelagert sind, wobei die Wälzkörper (9, 10) bei einer Verschiebung des Innenteils (8) im Außenteil (7) auf den Laufbahnen (13, 14) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (9, 10) eine konvexe Form und die Laufbahnen (13, 14) jeweils eine konkave Form haben, zur Übertragung von senkrecht und/oder quer zu den Laufbahnen wirkenden Kräften.
Verschiebelager nach Anspruch 1, wobei die Drehachsen (11, 12) jeweils sehnenartig ein bogenartiges Wandsegment des Außenteils (7) überdecken, wobei die Enden der Drehachsen jeweils an der Innenseite des Außenteils (7) gehalten sind.
Verschiebelager nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Außenteil (7) im wesentlichen kreiszylindrisch ist und Wandungsabschnitte unterschiedlicher Stärke aufweist.
Verschiebelager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wandstärke des Außenteils (7) in den von den Drehachsen (11, 12) und den Wälzkörpern (9, 10) überdeckten Wandabschnitten geringer ist als in den übrigen Wandabschnitten.
Verschiebelager nach Anspruch 4, wobei die geringere Wandstärke in den von den Drehachsen (11, 12) und den Wälzkörpern (9, 10) überdeckten Wandabschnitten durch eine Aussparung (15, 16) realisiert ist, die am Außenumfang des Außenteils (7) vorgesehen ist.
Verschiebelager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wand des Außenteils (7) im Mittelbereich der Drehachsen (11, 12) jeweils eine Durchgangsöffnung (21, 22) aufweist, in die, in einer Stirnansicht des Außenteils (7) gesehen, der zugeordnete Wälzkörper (9, 10) ragt.
Verschiebelager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Wälzkörper (9, 10) auf den Drehachsen (11, 12) gleitgelagert sind.
Verschiebelager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Wälzkörper (9, 10) auf den Drehachsen (11, 12) wälzgelagert sind.
Verschiebelager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei genau zwei Wälzkörper (9, 10) vorgesehen sind, die diametral gegenüberliegend im Außenteil (7) angeordnet sind.
Verschiebelager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Wälzkörper (9, 10) an ihrem Außenumfang im Mittelbereich der jeweiligen Drehachse (11, 12) ein Mitnahmeelement (17, 18) aufweisen, das bei einer Relativverschiebung des Innenteils (8) gegenüber dem Außenteil (7) ein Abrollen der Wälzkörper (9) auf den Laufbahnen (13, 14) sicherstellt.
Verschiebelager nach Anspruch 10, wobei das Mitnahmeelement (17, 18) ein elastischer Ring ist.
Verschiebelager nach Anspruch 10, wobei das Mitnahmeelement (17, 18) durch eine Verzahnung gebildet ist, die mit einer zugeordneten Gegenverzahnung des Innenteils (8) kämmt.
Motorradgabel mit zwei Gabelrohren, die jeweils ein Verschiebelager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweisen.
Motorradgabel nach Anspruch 13, wobei die beiden Gabelrohre jeweils ein Radträgerrohrstück (2) aufweisen, an denen ein Vorderrad befestigt ist, und ein in den Radträgerrohrstücken (2) verschiebliches oberes Gabelrohrstück, wobei die Außenteile (7) in die Radträgerrohrstücke (2) eingepresst und die Innenteile durch die unteren Enden der oberen Gabelrohrstücke gebildet sind.