DE102004006490B3

DE102004006490B3 - Stützanordnung zur axial und radial nachgiebigen Abstützung eines Wellenlagers

Info

Publication number: DE102004006490B3
Application number: DE200410006490
Authority: DE
Inventors: Joachim Rothe; Josef Bauer; Maximilian Näßl; Dirk Zimmermann
Original assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2024-02-11
Also published as: WO2005078293A1

Abstract

Zur Stützanordnung gehören ein radial äußerer Stützring (12), der in einem Lagergehäuse (40) anzuordnen ist, ein radial innerer Stützring (14), in den sich das Wellenlager einbauen lässt, ein Verbindungskörper (16) aus gummielastischem Material, der den inneren Stützring (14) radial und axial elastisch auslenkbar mit dem äußeren Stützring (12) verbindet, und mindestens zwei nockenartige Anschläge (20), die an einem der beiden Stützringe (12, 14) befestigt und dem anderen Stützring (14, 12) zugewandt sind. Die an einem der Stützringe (12, 14) befestigten Anschläge (20) tragen je einen Gleitkörper (24), und an dem anderen der beiden Stützringe (14, 12) sind Gleitflächen angeordnet, die je einem der Gleitkörper (24) zugewandt sind. Die Anschläge (20), Gleitkörper (24) und Gleitflächen (28) sind so beschaffen, dass sie die radiale Auslenkbarkeit des inneren Stützrings (14) begrenzen, dessen axiale Auslenkbarkeit aber selbst bei größtmöglicher radialer Auslenkung nicht nennenswert behindern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stütranordnung zur axial und radial nachgiebigen Abstützung eines Wellenlagers, insbesondere eines Mittellagers im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.

In DE 38 32 543 A1 (Spalte 1 Zeilen 12-25) wird als Stand der Technik ein Mittellager mit einer dem vorstehend genannten Zweck dienenden Stütranordnung vorausgesetzt, die einen radial äußeren Stützring, einen radial inneren Stützring und einen diese beiden Stützringe miteinander verbindenden gummielastischen Verbindungskörper in Gestalt einer Faltmembran aufweist. Dabei wird ein Nachteil dieser vorausgesetzten Stützanordnung vor allem darin gesehen (Spalte 1 Zeilen 26-31), dass die aus Gummi bestehende Faltmembran infolge von Axialbeanspruchungen wechselseitig geknickt werde und zu frühzeitiger Beschädigung neige, mit der Folge, dass das gesamte Mittellager häufig ausgewechselt werden müsse.

Als Abhilfe wird in DE 38 32 543 A1 ein Lager empfohlen, bei dem der radial äußere Stützring von einem zweiteiligen Gehäuse gebildet ist und der gummielastische Verbindungskörper zumindest drei von dem radial inneren Stützring sternartig abstehende Lagerstege aufweist, die beim Zusammenbau des Lagers unter radiale Vorspannung gesetzt werden. Um radiale Auslenkungen des radial inneren Stützrings zu begrenzen, sind an den radial inneren Stützring zwischen den Stegen nockenartige Anschläge angeformt, die radial nach außen ragen, ebenfalls Bestandteile des gummielastischen Verbindungskörpers sind jedoch kürzer sind als die unter Vorspannung stehenden Stege. Durch diese Anschläge soll in radialer Richtung eine progressive Kennung (Federcharakteristik) erreicht werden.

Eine ähnliche, ebenfalls für ein Gelenkwellen-Mittel- oder Zwischenlager vorgesehene Stütranordnung, bei der nockenartige Anschläge von Kröpfungen des radial inneren Stützrings und daran befestigten Anschlagpuffern gebildet sind, ist aus DE 81 12 477 U1 bekannt.

Beiden aus DE 38 32 543 A1 und DE 81 12 477 U1 bekannten Stützanordnungen mit radialen Anschlägen ist gemeinsam, dass ihre radiale Federcharakteristik stark von der axialen Auslenkung der beiden Stützringe in bezug zueinander abhängt. Auf die beiden vorstehend genannten Stützanordnungen mit radialen Anschlägen bezieht sich der Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stützanordnung dieser Gattung derart weiterzubilden, dass sie eine lange Lebensdauer, im Allgemeinen entsprechend derjenigen eines Kraftfahrzeugs, auch dann aufweist, wenn ihre Anschläge aus verhältnismäßig weichem Werkstoff bestehen, um bei allen im Betrieb vorkommenden Auslenkungen des Wellenlagers in axialer und/oder radialer Richtung Körperschallübertragung im Wesentlichen auszuschließen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, dass die Anschläge mit Gleitkörpern versehen sind, die nahezu reibungsfrei auf den ihnen zugeordneten Gleitflächen in axialer Richtung und ggf. in engen Grenzen auch in Umfangsrichtung gleiten können, sind die Anschläge als solche außer Stande, axiale Relativbewegungen der beiden Stützringe in bezug zueinander in irgend einer Weise zu behindern. Deshalb besteht bei der Werkstoffauswahl für die Anschläge und bei deren Gestaltung vollständige Freiheit, neben der gewünschten Federcharakteristik der Anschläge auf deren Fähigkeit zu achten, die Übertragung von Körperschall zu vermeiden oder zumindest auf Amplituden und Frequenzen zu beschränken, die nicht als störend empfunden werden. In jedem Fall wird die Membran, die den Verbindungskörper zwischen den beiden Stützringen bildet, durch die in je einem Freiraum der Membran angeordneten Anschläge und deren Gleitkörper von radialen Kräften im Wesentlichen entlastet, so dass die Membran – und somit die gesamte Stützanordnung – eine lange Lebensdauer hat.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine erste Stützanordnung in axialer Ansicht,
2 den axialen Schnitt II-II in 1,
3 eine zweite Stützanordnung in axialer Ansicht,
4 den axialen Schnitt IV-IV in 3,
5 eine dritte Stützanordnung in axialer Ansicht,
6 den axialen Schnitt VI-VI in 5,
7 eine vierte Stützanordnung in axialer Ansicht,
8 den axialen Schnitt VIII-VIII in 7,
9 eine fünfte Stützanordnung in axialer Ansicht,
10 den axialen Schnitt X-X in 9,
11 eine sechste Stützanordnung in axialer Ansicht,
12 den axialen Schnitt XII-XII in 11 und
13 einen Gleitkörper aus 11 und 12 für sich genommen in einer Ansicht radial von innen.
Jede der dargestellten Stützanordnungen ist als Ganze mit 10 bezeichnet und zur axial und radial nachgiebigen Abstützung eines nicht dargestellten, handelsüblichen Wälzlagers vorgesehen, das als Mittellager im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dient. Jede der dargestellten Stützanordnungen 10 hat einen radial äußeren Stützring 12 und einen radial inneren Stützring 14. Beide Stützringe 12 und 14 bestehen vorzugsweise aus Stahl und sind miteinander durch einen Verbindungskörper 16 aus Gummi verbunden. Der Verbindungskörper 16 hat die Form einer Faltmembran, die jedoch durch mehrere Freiräume 18 unterbrochen und somit in ebenso viele stegartige Abschnitte unterteilt ist. In sämtlichen hier dargestellten Ausführungsbeispielen weist die den Verbindungskörper 16 bildende Faltmembran drei Freiräume 18 und dementsprechend drei stegartige Abschnitte auf, von denen sich jeder über ungefähr 60°, bezogen auf die in Ruhelage gemeinsame Achse A der beiden Stützringe 12 und 14, erstreckt. In jedem der drei Freiräume 18 ist ein Anschlag 20 aus Gummi angeordnet, der ebenso wie der Verbindungskörper 16 an den radial inneren Stützring 14 anvulkanisiert, jedoch im Gegensatz zu dem Verbindungskörper vom radial äußeren Stützring 12 getrennt ist. Die Anordnung kann auch umgekehrt sein dergestalt, dass die Anschläge 20 mit dem äußeren Stützring 12 fest verbunden sind, beispielsweise durch Anvulkanisieren, vom inneren Stützkörper 14 jedoch getrennt sind.
Die Anschläge 20 sind in den einzelnen Ausführungsbeispielen unterschiedlich gestaltet. Bei der Stützanordnung gemäß 1 und 2 bestehen sie aus massivem Gummi (oder gummiartigem Material). Bei den Stützanordnungen gemäß 3 und 4 sowie gemäß 5 und 6 weisen die Anschläge 20 hingegen je zwei Reihen von drei bzw. vier achsparallelen Kanälen 22 auf. Gemäß 3 und 4 erstrecken sich die Kanäle 22 vollständig durch die Anschläge 20 hindurch, also von einer Stirnseite zur anderen. Gemäß 5 und 6 gehen die Kanäle 22 hingegen abwechselnd von der einen oder anderen Stirnseite der Anschläge 20 aus, erweitern sich mit zunehmendem Abstand von der betreffenden Stirnseite und enden vor der entgegengesetzten Stirnseite; die Kanäle 22 sind hier also Sacklöcher, die im Längsschnitt gemäß 6 keulenartig aussehen. In jedem Fall haben die achsparallelen Kanäle 22 die Wirkung, die Übertragung von Körperschall in radialer Richtung nahezu vollständig selbst dann auszuschließen, wenn die Anschläge 20 aus nicht besonders weichem Gummi bestehen.
Jeder der Anschläge 20 endet in radialem Abstand von dem äußeren Stützring 12 und trägt einen mit ihm fest verbundenen Gleitkörper 24, der beispielsweise aus Polyamid, ggf. mit Einschlüssen aus Polytetrafluorethylen, besteht. Die Gleitkörper 24 sind an ihrer inneren Seite fest mit dem zugehörigen Anschlag 20 verbunden, beispielsweise anvulkanisiert, und weisen an ihrer radial äußeren Seite eine kreiszylindrisch gewölbte Umfangsfläche 26 auf.
Bei den Stützanordnungen 10 gemäß 1 und 2 sowie gemäß 3 und 4 und gemäß 5 und 6 liegt jeder der Gleitkörper 24 mit seiner Umfangsfläche 26 in der dargestellten gegenseitig zentrierten Ruhelage der beiden Stützringe 12 und 14 an einer Gleitfläche 28 an der Innenseite des radial äußeren Stützrings 12 an. Dabei kann zwischen jeder der Umfangsflächen 26 und der zugehörigen Gleitfläche 28 eine Vorspannung herrschen, die bei üblicher Belastung des inneren Stützrings 14, beispielsweise durch das Eigengewicht eines in ihm gelagerten Wellenabschnitts, falls gewünscht aber auch bei allen im Betrieb vorkommenden dynamischen Belastungen, dafür sorgt, dass die Anlage jedes Gleitkörpers 24 an der zugehörigen Gleitfläche 28 erhalten bleibt.
Die in 7 und 8 dargestellte Stützanordnung 10 hat gegenüber den bisher beschriebenen Stützanordnungen die Besonderheit, dass jedem am inneren Stützring 14 befestigten Anschlag 20 samt zugehörigem Gleitkörper 24 ein am radial äußeren Stützring 12 befestigter Anschlag 30 samt zugehörigem Gleitkörper 32 radial gegenübersteht. Die Gleitkörper 32 bestehen vorzugsweise aus gleichem oder ähnlichem Material wie die Gleitkörper 24. Die radial äußere Umfangsfläche 26 jedes einem radial inneren Anschlag 20 zugeordneten Gleitkörpers 24 liegt wiederum an einer Gleitfläche 28 an, die dem äußeren Stützring 12 zugeordnet ist, wobei diese Gleitfläche 28 jedoch nicht am äußeren Stützring 12 selbst sondern an einem der Gleitkörper 32 ausgebildet ist, die über einen der Anschläge 30 mit dem äußeren Stützring 12 verbunden sind.
In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist der radial äußere Stützring 12 an einer unteren Gehäusehälfte 34 befestigt, beispielsweise mit einigen Schweißpunkten 36. Der unteren Gehäusehälfte 34 ist gemäß 1 eine obere Gehäusehälfte 38 zugeordnet, die beispielsweise Bestandteil einer Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs sein kann. Die beiden Gehäusehälften 34 und 38 bilden zusammen ein Lagergehäuse 40, das durch in den Zeichnungen nur angedeutete Schrauben 42 zusammengehalten ist.
Die Stütranordnung gemäß 9 und 10 entspricht der in 1 und 2 dargestellten mit der Ausnahme, dass zwischen der radial äußeren Umfangsfläche 26 jedes Gleitkörpers 24 und der zugehörigen, am radial äußeren Stützring 12 ausgebildeten Gleitfläche 28 ein radiales Spiel 44 vorgesehen ist. Außerdem ist diese Gleitfläche 28 nicht von einer Metallfläche des radial äußeren Stützrings 12 gebildet sondern von einer Beschichtung 45 dieses Stützrings 12, die aus gleichem oder ähnlichem Material bestehen kann wie die Gleitkörper 24.
Die Stütranordnung gemäß 11 bis 13 unterscheidet sich von der in 1 und 2 dargestellten dadurch, dass die Gleitkörper 24 je zwei zueinander hin gebogene Schenkel 46 und einen diese miteinander verbindenden schmalen Steg 48 aufweisen. Die Schenkel 46 und der Steg 48 sind in den zugehörigen Anschlag 20 eingebettet, beispielsweise einvulkanisiert. Zum Fixieren jedes dieser in 11 bis 13 dargestellten Gleitkörper 24 während des Vulkanisierens ist in der dazu verwendeten Vulkanisierform ein Paar Stifte vorgesehen, die nach dem Entnehmen der fertigen Stütranordnung 10 in 11 angedeutete Löcher 50 zurücklassen. Es ist allerdings auch möglich, beim Vulkanisieren nur dafür zu sorgen, dass in den Anschlägen 20 Aussparungen zum Aufnehmen je eines Gleitkörpers 24 entstehen, der dann nachträglich im zugehörigen Anschlag 20 verankert wird. Hierzu eignet sich der in 13 dargestellte Gleitkörper 24, sofern dessen Steg 48 unterbrochen ist, beispielsweise in einer Ebene, die nach dem Einbau des Gleitkörpers 24 die Achse A der Stütranordnung 10 enthält.

Claims

Stütranordnung zur nachgiebigen Abstützung eines Wellenlagers, mit – einem radial äußeren Stützring (12), der in einem Lagergehäuse (40) anzuordnen ist, – einem radial inneren Stützring (14), in den sich das Wellenlager einbauen lässt, – einem Verbindungskörper (16) aus gummielastischem Material, der den inneren Stützring (14) radial und axial elastisch auslenkbar mit dem äußeren Stützring (12) verbindet, und – mindestens zwei nockenartigen Anschlägen (20), die an einem der beiden Stützringe (12, 14) befestigt und dem anderen Stützring (14, 12) zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die an einem der Stützringe (12, 14) befestigten Anschläge (20) je einen Gleitkörper (24) tragen, – an dem anderen der beiden Stützringe (14, 12) Gleitflächen (28) angeordnet sind, die je einem der Gleitkörper (24) zugewandt sind, und – der Verbindungskörper (16) eine Faltmembran ist, in der für jeden der Anschläge (20) samt zugehörigem Gleitkörper (24) ein die Faltmembran unterbrechender Freiraum (18) ausgespart ist, – wobei die Anschläge (20), Gleitkörper (24) und Gleitflächen (28) so beschaffen sind, dass sie die radiale Auslenkbarkeit des inneren Stützrings (14) begrenzen, dessen axiale Auslenkbarkeit aber selbst bei größtmöglicher radialer Auslenkung nicht nennenswert behindern.
Stütranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (20) an einem der Stützringe (14) anvulkanisierte Gummikörper sind.
Stützanordnung nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (20) achsparallele Kanäle (22) enthalten.
Stütranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (22) in axialer Richtung durch den betreffenden Anschlag (20) hindurch gehen.
Stützanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (22) von je einer Stirnseite des betreffenden Anschlags (20) ausgehen und vor dessen entgegengesetzter Stirnseite enden.
Stütranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (22) sich mit zunehmendem Abstand von der Stirnseite, von der sie ausgehen, erweitern.
Stütranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedem an dem inneren Stützring (14) befestigten Anschlag (20) samt zugehörigem Gleitkörper (24) ein am äußeren Stützring (12) befestigter Anschlag (30) samt zugehörigem Gleitkörper (32) radial gegenüber steht, so dass für jeden Gleitkörper (24) der ihm gegenüberstehende Gleitkörper (32) die zugehörige Gleitfläche (28) bildet.
Stütranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (20, 30) in radialer Richtung vorgespannt sind.
Stütranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Stützring (10) an einer Gehäusehälfte (34) des Lagergehäuses (40) dauerhaft befestigt ist.