DE102008023903A1

DE102008023903A1 - Radiallagerung für eine Antriebshalbwelle

Info

Publication number: DE102008023903A1
Application number: DE102008023903A
Authority: DE
Inventors: Jesiel Costa; Edson Fescina; Kleberson Sierra
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2009-11-19
Also published as: BRPI0901541A2; BRPI0901541A8

Abstract

Es wird eine Radiallagerung für eine Welle bereitgestellt, wobei die Radiallagerung (100) mindestens zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Lagerungselemente (110, 120) mit einer Halterung zur Aufnahme eines Radiallagers (130) zwischen den mindestens zwei Lagerungselementen (110, 120) umfasst, so dass eine Radialebene (E1) des Radiallagers (130) parallel zu den Lagerungselementen (110, 120) ausgerichtet ist. Hierbei umfasst jedes der mindestens zwei Lagerelemente (110, 120) mindestens ein Befestigungsflanschteil (112, 122) und die Befestigungsflanschteile (112, 122) bilden einen Befestigungsflansch zur Befestigung der Radiallagerung, wobei der Befestigungsflansch eine Ebene (E2) definiert und die Ebene (E2) einen Winkel (α) mit der Radialebene (E1) einschließt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radiallagerung zur Lagerung einer Welle, insbesondere eine Radiallagerung für eine Antriebswelle bzw. eine Antriebshalbwelle, die ein Getriebe in einem Kraftfahrzeug mit einem anzutreibenden Rad verbindet, wobei die Antriebshalbwelle über ein in der Radiallagerung eingesetztes Radiallager abgestützt ist und die Radiallagerung mindestens zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Lagerungselemente mit einer Halterung zur Aufnahme des Radiallagers zwischen den mindestens zwei Lagerungselementen umfasst, so dass eine Radialebene des Radiallagers parallel zu den Lagerungselementen ausgerichtet ist.
Hintergrund der Erfindung
In Kraftfahrzeugen werden im allgemeinen drehbare Wellen, insbesondere Antriebswellen und Antriebshalbwellen, zur Übertragung von Drehbewegungen eingesetzt. Gemäß dem Stand der Technik gibt es verschiedene Ansätze diese Wellen zu lagern. Insbesondere in Fahrzeugen mit einem quer zu dem Fahrzeug angeordneten Motor ist ein mit dem Motor verbundenes Getriebe oder Differential in der Regel exzentrisch bezüglich einer längsverlaufenden Mittellinie des Fahrzeugs angeordnet. Unter den genannten Antriebswellen sind im folgenden jene Wellen zu verstehen, die direkt mit den jeweiligen anzutreibenden Rädern verbunden sind und eine Rotationsbewegung auf diese übertragen. Da die Länge dieser Antriebswellen für ein linkes und ein rechtes anzutreibendes Rad insbesondere zur Einhaltung gleicher Lenk- bzw. Einschlagwinkel betragsmäßig gleich sein muss, ist es notwendig eine zusätzliche Antriebshalbwelle vorzusehen. Diese überbrückt den aufgrund der exzentrischen Anordnung des Getriebes oder des Differentials entstehenden Abstand zwischen Getriebe bzw. Differential und der hierdurch entfernt angeordneten Antriebswelle. Damit ist es möglich, das naheliegende Rad direkt über eine Antriebswelle anzutreiben, wohingegen für das entgegengesetzte entfernte angetriebene Rad die zusätzlich Antriebshalbwelle zur Übertragung der Drehbewegung von dem Getriebe bzw. Differential auf die entfernt angeordnete Antriebswelle vorgesehen ist. Zur Lagerung der Antriebshalbwelle ist insbesondere an deren von dem Getriebe oder Differential entfernten Ende eine Lagerung mittels einer entsprechenden Radiallagerung notwendig.
Aus der Druckschrift DE 197 80 424 B4 ist eine Radiallagerung für eine Antriebshalbwelle bekannt. Hierbei ist eine Antriebshalbwelle über ein in einem brennkraftmaschinenseitig lagefixierten Halter eingesetztes Radiallager abgestützt. Der Halter selbst ist in einem Gehäuse befestigt, das an der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Die Druckschrift GB 383 312 A zeigt eine Radiallagerhalterung aus Polymer-Material, die im wesentlichen aus zwei U-förmigen Elementen besteht, die an den Enden der U-Schenkel miteinander verbunden sind und somit eine Ausnehmung zwischen den beiden Elementen bereitgestellt wird, in der ein Radiallager eingepresst bzw. fixiert ist. Die Radiallagerhalterung weist somit eine radiale Teilung auf. Aufgrund dieser Anordnung entsteht eine in radialer Rich tung auf das Radiallager gerichtete Druckkraft, die zu einer Verformung des Radiallagers führen und eine Beschädigung oder eine Blockierung des Radiallagers verursachen kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radiallagerung für eine Welle bzw. eine Antriebshalbwelle bereitzustellen, die eine Beschädigung eines Radiallagers verhindert und ein geringes bzw. im Vergleich zum Stand der Technik reduziertes Gewicht aufweist, sowie derart ausgebildet ist, dass die Radiallagerung einfach und direkt ohne Verwendung zusätzlicher Zwischenstücke bzw. Adapterstücke an einem Motorblock befestigt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Radiallagerung für eine Welle wie bspw. eine Antriebshalbwelle nach Anspruch 1 gelöst.
Demnach umfasst die Radiallagerung mindestens zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Lagerungselemente mit einer Halterung zur Aufnahme eines Radiallagers zwischen den mindestens zwei Lagerungselementen, so dass eine Radialebene des Radiallagers parallel zu den Lagerungselementen ausgerichtet ist, wobei jedes der mindestens zwei Lagerungselemente mindestens ein Befestigungsflanschteil umfasst und die Befestigungsflanschteile einen Befestigungsflansch zur Befestigung der Radiallagerung bilden, wobei der Befestigungsflansch eine (zweite) Ebene definiert und die (zweite) Ebene einen Winkel α mit der Radialebene des Radiallagers einschließt.
Die mindestens zwei Lagerungselemente können als flächige Elemente, wie bspw. Scheiben oder Platten, ausgebildet sein, die parallel zueinander angeordnet und in einer ersten Ebene zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Ausführungsformen möglich. Die erste Ebene ist dabei zwischen den mindestens zwei Lage rungselementen angeordnet und kann parallel zu diesen ausgerichtet sein. Hieraus folgt, dass die durch den Befestigungsflansch definierte zweite Ebene nicht parallel zu der ersten Ebene ausgerichtet ist. Die Lagerungselemente können geeignete Flansche, Buchsen oder Fortsätze aufweisen, mittels derer die mindestens zwei Lagerungselemente miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann punktuell an einzelnen Punkten oder flächig an Kontaktflächen erfolgen.
Das Radiallager selbst ist zwischen den mindestens zwei Lagerungselementen angeordnet und derart ausgerichtet, dass eine Rotationsachse des Radiallagers und somit eine Rotationsachse der Welle senkrecht zu den Lagerungselementen bzw. der ersten Ebene steht. Die Lagerungselemente sind zur Aufnahme des Radiallagers und der Welle ausgestaltet und weisen hierzu jeweils mindestens eine Öffnung für die Welle auf, wobei die jeweiligen Öffnungen miteinander fluchten, so dass die Welle sich durch die parallel angeordneten Lagerungselemente erstrecken kann. Die Lagerungselemente bilden außerdem die Halterung zur Aufnahme des Radiallagers. Die Halterung kann bspw. Ausnehmungen, Flansche und/oder Fortsätze umfassen, um das Radiallager zu fixieren. Insbesondere eine Fixierung in axialer Richtung kann durch eine geeignete Ausgestaltung der Halterung bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Befestigungsflanschteile zur Befestigung der Radiallagerung derart ausgestaltet, dass diese an einem Motorblock eines Kraftfahrzeugs befestigt werden können. Somit ist es möglich, die Radiallagerung direkt bzw. unmittelbar an dem Motorblock anzubringen. Zusätzliche Vorrichtungen zur Befestigung oder Adapterstücke bzw. Zwischenstücke, die zwischen den Befestigungsflanschteilen und dem Motorblock angeordnet sind, können somit entfallen. Dies vereinfacht einerseits die Montage und erlaubt darüber hinaus eine potentielle Einsparung von Material und Gewicht.
Des weiteren können die Befestigungsflanschteile Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung der Radiallagerung umfassen. Diese Befestigungsvorrichtungen umfassen bspw. geeignete Ausnehmungen und Bohrungen sowie Verbin dungsmittel, um die Befestigungsflanschteile an dem Motorblock zu befestigen. Die Verbindungsmittel können hierzu bspw. Schrauben und/oder Muttern oder andere geeignete Verbindungsmittel umfassen.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform sind die mindestens zwei Lagerungselemente mittels Verbindungselementen miteinander verbunden. Auch diese Verbindungsmittel können bspw. Schrauben und/oder Muttern, Nieten oder andere geeignete Verbindungsmittel sein.
Weiterhin kann der zwischen der zweiten Ebene und der Radialebene eingeschlossene Winkel α ein rechter Winkel sein. Somit ist die zweite Ebene bzw. der Befestigungsflansch senkrecht zu den mindestens zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Lagerungselementen (110, 120) ausgerichtet. Dies bedeutet, dass sich die Befestigungsflanschteile in diesem Fall senkrecht von den jeweiligen zugehörigen Lagerungselementen erstrecken. Selbstverständlich ist ebenso jeder andere beliebig gewählte Winkel α zwischen den Befestigungsflanschteilen und den zugehörigen Lagerungselementen bzw. zwischen der zweiten Ebene E2 und der Radialebene möglich. Jedoch sollte der Winkel α nicht 0° bzw. 180° betragen, da ansonsten die Befestigungsflanschteile lediglich eine geradlinige Verlängerung der Lagerungselemente darstellen würden.
Außerdem kann mindestens eines der mindestens zwei Lagerungselemente als kaltumgeformtes Blechteil ausgebildet sein. Grundsätzlich ist jedes geeignete Material wie bspw. Kunststoff, faserverstärktes Material oder Metall, einsetzbar. Auch ist eine unterschiedliche Materialwahl für die einzelnen Lagerungselemente unabhängig voneinander möglich. Zur Herstellung der Lagerungselemente sind alle geeigneten Formgebungsverfahren wie bspw. Press-, Tiefzieh-, Biege- und Stanz- sowie Kaltumformungsverfahren im allgemeinen einsetzbar. Die Lagerungselemente können jeweils einstückig ausgebildet sein oder aus mehreren Komponenten zusammengefügt sein, die je nach Material bspw. durch Schweißen oder andere geeignete Verbindungsverfahren miteinander verbunden werden. Eine Verwendung von kaltumgeformten Lagerungselemen ten, bspw. aus Blech, erlaubt jedoch eine einfache und spanlose Herstellung sowie eine zusätzliche Reduzierung des Gewichts bei gleichzeitig hoher Steifigkeit der Lagerungselemente.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist die Halterung zur Aufnahme des Radiallagers aus zwei Aufnahmeflanschen gebildet, die eine äußere Oberfläche eines Außenrings des Radiallagers beaufschlagen, so dass das Radiallager in einer axialen Richtung des Radiallagers fixierbar ist. Die Halterung umfasst somit zwei Aufnahmeflansche, wobei sich von jeweils einem Lagerungselement ausgehend jeweils ein Aufnahmeflansch erstreckt.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform sind die Aufnahmeflansche formschlüssig zusammengefügt, wobei die Halterung eine einer sphärischen Mantelfläche des Außenrings angepasste Aufnahme aufweist. Dies bedeutet, dass die Aufnahmeflansche derart ausgestaltet sind, dass sie eine der sphärischen bzw. konvexen Außenkontur des Außenrings des Radiallagers angepasste konkave Kontur aufweisen. Hierdurch kann sich das Radiallager in der Halterung selbst zentrieren bzw. ausrichten. Eine derartige Formangleichung der Aufnahmeflansche an die Mantelfläche begünstigt somit eine spielfreie Anordnung des Außenrings in der Radiallagerung, wodurch gleichzeitig eine Geräuschentwicklung in dem Lagerungsbereich der Welle unterbunden oder zumindest reduziert werden kann.
Außerdem wird ein Radiallagerungssystem für eine Welle bereitgestellt, das mindestens eine Radiallagerung und mindestens ein Radiallager umfasst, wobei mindestens eine der Radiallagerungen gemäß der voranstehenden Beschreibung ausgebildet und das mindestens eine Radiallager in der Radiallagerung angeordnet ist.
Die beschriebene Radiallagerung eignet sich selbstverständlich nicht nur zur Lagerung einer Antriebshalbwelle. Vielmehr kann hiermit grundsätzlich jede andere drehende oder ruhende Welle gelagert werden. Auch ist eine direkte Befestigung an einem Motorblock rein beispielhaft, so dass eine derartig aus gestaltete Radiallagerung ebenso an jeder anderen entsprechend ausgebildeten Oberfläche eines anderen Bauteils oder einer anderen Struktur befestigbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt dabei
1 eine Radiallagerung zur Lagerung einer Welle in einer seitlichen Ansicht,
2 die Radiallagerung zur Lagerung eine Welle in stirnseitiger Ansicht,
3 die Radiallagerung zur Lagerung einer Welle in eingebautem Zustand, verbunden mit einem Motor sowie einer eingesetzten Antriebshalbwelle, in perspektivischer Ansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Radiallagerung 100 zur Lagerung einer Welle in einer seitlichen Ansicht. Die Radiallagerung 100 umfasst zwei Lagerungselemente 110, 120, die sich im wesentlichen in senkrechter Richtung parallel zueinander erstrecken und flächig miteinander in einer ersten Ebene in Kontakt stehen bzw. verbunden sind. Diese erste Ebene ist in der dargestellten Ausführungsform parallel zu der Radialebene E1 des Radiallagers ausgerichtet. Zwischen den Lagerungselementen 110, 120 ist ein Radiallager 130 angeordnet. Zur Aufnahme des Radiallagers 130 stellen die Lagerungselemente eine Halterung bereit, die von jeweils einer Öffnung in jedem der beiden Lagerungselemente und von zwei Aufnahmeflanschen 111, 121 gebildet wird, wobei die Öffnungen durch die Aufnahmeflansche 111, 121 begrenzt werden. Die Aufnahmeflansche 111, 121 sind derart ausgeführt, dass sie eine konkave Querschnittsform aufweisen und somit flächig auf einer Mantelfläche eines Außenrings 131 des Radiallagers 130 anliegen, die eine sphärische bzw. konvexe Querschnittsform bzw. Kontur aufweist. Dies ermöglicht einerseits eine Drehung des Radiallagers relativ zu der Radiallagerung, so dass sich das Radiallager 130 im Betrieb selbst ausrichten bzw. zentrieren kann. Eine parallele Ausrichtung der Radialebene des Radiallagers bezüglich der Lagerungselemente 110, 120 ist daher nicht als absolut zu verstehen, sondern kann vielmehr je nach Einbausituation abweichen. Des weiteren wird das Radiallager 130 durch die Aufnahmeflansche 111, 121 in eingebautem Zustand in einer axialen Richtung des Radiallagers bzw. in Richtung der Rotationsachse A-A der Welle fixiert, so dass das Radiallager 130 nicht aus der Radiallagerung 100 bewegt werden kann. Die Lagerungselemente 110, 120 weisen an ersten Enden jeweils ein Befestigungsflanschteil 112, 122 auf. Diese erstrecken sich im wesentlichen senkrecht von den Lagerungselementen 110, 120 und bilden zusammen einen gemeinsamen Befestigungsflansch, der eine zweiten Ebene E2 definiert. Zur Verstärkung und Aussteifung der Befestigungsflanschteile können optional Verstrebungen 140 vorgesehen sein, die in der dargestellten Ausführungsform in die Lagerungselemente 110, 120 und die Befestigungsflanschteile 112, 122 integriert bzw. mit diesen ausgeformt sind. Die Lagerungselemente 110, 120 sind darüber hinaus in der dargestellten Ausführungsform jeweils einstückig mit dem jeweiligen Befestigungsflanschteil 112, 122 ausgebildet und können bspw. durch Biegen, Pressen und/oder sogenanntes Tiefziehen sowie andere geeignete Formgebungsverfahren hergestellt sein. Selbstverständlich können auch andere geeignete Aussteifungsmaßnahmen vorgesehen werden, wie bspw. Winkel und/oder Rippen.
2 zeigt die in 1 beschriebene Radiallagerung zur Lagerung einer Welle in stirnseitiger Ansicht. Die dargestellten Lagerungselemente 110, 120 weisen eine im wesentlichen plattenförmige Form auf. Dies bedeutet, dass sie sich im wesentlichen in einer Ebene erstrecken, wobei die dargestellte trapezförmige Form der Fläche lediglich als Beispiel dient. Ebenso sind quadratische, rechteckige, mehreckige, ovale, runde oder andere geeignete Formen möglich. Des weiteren ist in der Öffnung der Lagerungselemente 110, 120 das eingesetzte Radiallager 130 dargestellt, sowie die Verstrebungen 140 der Lagerungselemente 110, 120. Als Befestigungsvorrichtungen 150 sind in der darge stellten Ausführungsform eine Anzahl von Bohrungen in den Lagerungselementen 110, 120 vorgesehen, in die Schrauben mit Muttern oder Niete sowie andere geeignete Verbindungsmittel eingesetzt werden können, um die beiden Lagerungselemente 110, 120 miteinander zu verbinden.
3 zeigt die Radiallagerung 100 zur Lagerung einer Welle in eingebautem Zustand, die mit einem Motorblock 160 sowie einer eingesetzten Antriebswelle 170 verbunden ist, in perspektivischer Ansicht. Die Radiallagerung 100 liegt mit dem Befestigungsflansch bzw. den Befestigungsflanschteilen 112, 122 flächig an dem Motorblock 160 an und ist bzw. sind auf geeignete Weise an diesem fixiert. In die Radiallagerung 100 ist ein Radiallager 130 eingesetzt, das die Antriebshalbwelle 170 lagert. In der dargestellten Ausführungsform sind die Befestigungsflanschteile 112, 122 asymmetrisch ausgeführt, wobei der nach unten weisende Befestigungsflanschteil für eine bessere Stützwirkung größer ausgebildet ist. Selbstverständlich ist diese Ausführung rein beispielhaft. Die jeweilige Form kann vielmehr jeweiligen Belastungssituationen angepasst bzw. entsprechend ausgelegt werden. Des weiteren sind die Befestigungsvorrichtungen 150 sowie die Verstrebungen 140 dargestellt.

100: Radiallagerung
110: Lagerungselement 1
111: Aufnahmeflansch 1
112: Befestigungsflansch 1
120: Lagerungselement 2
121: Aufnahmeflansch 2
122: Befestigungsflansch 2
130: Radiallager
131: Außenring
140: Verstrebung
150: Befestigungsvorrichtung
160: Motorblock
170: Antriebshalbwelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19780424 B4 [0003]
- GB 383312 A [0004]

Claims

Radiallagerung für eine Welle, wobei die Radiallagerung (100) mindestens zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Lagerungselemente (110, 120) mit einer Halterung zur Aufnahme eines Radiallagers (130) zwischen den mindestens zwei Lagerungselementen (110, 120) umfasst, so dass eine Radialebene (E1) des Radiallagers (130) parallel zu den Lagerungselementen (110, 120) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der mindestens zwei Lagerelemente (110, 120) mindestens ein Befestigungsflanschteil (112, 122) umfasst und die Befestigungsflanschteile (112, 122) einen Befestigungsflansch zur Befestigung der Radiallagerung bilden, wobei der Befestigungsflansch eine Ebene (E2) definiert und die Ebene (E2) einen Winkel (α) mit der Radialebene (E1) einschließt.
Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsflanschteile (112, 122) derart ausgestaltet sind, dass diese an einem Motorblock eines Kraftfahrzeugs befestigt werden können.
Radiallagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsflanschteile (112, 122) Befestigungsvorrichtungen (150) zur Befestigung der Radiallagerung (100) umfassen.
Radiallagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Lagerungselemente (110, 120) mittels Verbindungselementen miteinander verbunden sind.
Radiallagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Ebene (E2) und der Radialebene (E1) eingeschlossene Winkel (α) ein rechter Winkel ist.
Radiallagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der mindestens zwei Lagerungselemente (110, 120) als kaltumgeformtes Blechteil ausgebildet ist.
Radiallagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung zur Aufnahme des Radiallagers (130) aus zwei Aufnahmeflanschen (111, 121) gebildet ist, die eine äußere Oberfläche eines Außenrings des Radiallagers (130) beaufschlagen, so dass das Radiallager (130) in einer axialen Richtung fixierbar ist.
Radiallagerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Aufnahmeflansche (111, 121) formschlüssig zusammengefügt sind, wobei die Halterung eine einer sphärischen Mantelfläche des Außenrings angepasste Aufnahme aufweist.
Radiallagerungssystem mit mindestens einer Radiallagerung (100) und mindestens einem Radiallager (130) dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Radiallagerungen (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist und das Radiallager (130) in der Radiallagerung (100) angeordnet ist.