DE19755563C1 - Mittellager für eine Welle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittellager für eine Welle, insbesondere eine Gelenkwelle nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein gattungsgemäßes Mittellager beschreibt die US 28 93 790.

Nachteilig ist bei diesem Mittellager jedoch, daß eine Axialbewegung der Welle nur in sehr begrenzter Art und Weise aufgenommen werden kann. Das Lager ist gemäß seiner konstruktiven Auslegung nicht für die Aufnahme größerer axialer Kräfte bzw. Verschiebungen vorgese­ hen.

In der DT 26 29 393 A1 ist ein weiteres Mittellager beschrieben.

Hierbei können zwar innerhalb des Wälzlagers größere Axialbewegungen aufgenommen werden als mit dem oben beschriebenen Lager, durch die Anordnung der Dichtele­ mente sind diese Bewegungen jedoch ebenfalls nur in begrenztem Umfang möglich.

Des weiteren ist bei diesem bekannten Mittellager die Verwendung von Zylinderrollenlagern nachteilig, da diese Lagerform beim Stillstand der Welle nicht bela­ stet werden kann und im Falle einer Belastung zu Rat­ termarken an den Lagerlaufflächen führt. Es ist jedoch bei diesem Mittellager aus konstruktiven Gründen nicht möglich, eine andere Lagerform als Zylinderrollenla­ gern zu verwenden.

Ein weiteres Mittellager ist aus der DT 24 57 941 A1 bekannt. Dabei ist zwischen einem das Wälzlager umge­ benden Innenelement und einem das Innenelement umge­ benden Außenelement ein verzahnter Torusring angeord­ net. Dieser soll durch Abrollen an dem Innen- bzw. Au­ ßenelement sowohl Axial- als auch Kipp- bzw. Radial­ kräfte aufnehmen können.

Der Ausgleich der Axial- und Kippkräfte durch das Ab­ rollen des verzahnten und somit formschlüssigen Torus­ ringes ist jedoch nachteilig, weil dadurch stets eine Abhängigkeit zwischen der radialen und der axialen Steifigkeit des gesamten Wellenlagers gegeben ist. So wird bei einer Änderung der axialen Steifigkeit des Wellenlagers, was durch eine Abänderung z. B. des Mate­ rials, der Größe oder auch der Verzahnung des Torus­ ringes erreicht wird, automatisch auch die radiale Steifigkeit bzw. Kippsteifigkeit beeinflußt.

Zusätzlich setzt das dort beschriebene Wellenlager ei­ ner auftretenden Kippkraft einen Widerstand entgegen, was jedoch eigentlich nicht erwünscht ist, da diese Kippbewegung von der Gelenk- bzw. Kardanwelle aufgrund ihrer konstruktiven Ausgestaltung sowieso ausgeglichen wird.

In der DE 81 00 855 U1 ist eine Lageranordnung zur elastischen Abstützung einer rotierenden Welle be­ schrieben, bei welchem auf dem Außenring des Wälzla­ gers ein aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff hergestelltes ringförmiges Element direkt aufgebracht ist.

Der dort dargestellte Aufbau weist jedoch ebenfalls den bereite oben beschriebenen Nachteil der Abhängig­ keit der radialen Steifigkeit von der axialen auf.

Aus der DE 83 09 873 U1 ist ein mit einer Dichtman­ schette abgedichteter Gelenkkopf bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mittel­ lager für eine Gelenkwelle zu schaffen, mittels wel­ chem sehr große Axialbewegungen der Welle aufgenommen werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Dadurch, daß das Wälzlager Kräfte in Axialrichtung aufnehmen kann, weil es auf dem Gleitring axial ver­ schieblich ist, werden an das Abkoppelelement keine Axialkräfte mehr weitergegeben. Das Abkoppelelement muß daher nur Kippbewegungen aufnehmen und kann vor­ teilhafterweise konstruktiv sehr exakt auf eine be­ stimmte radiale Steifigkeit ausgelegt werden, ohne daß dabei die axiale Steifigkeit des gesamten Mittellagers beeinflußt wird.

Die axiale Verschiebung der Welle wird über eine Gleitbewegung des Wälzlagers auf dem Gleitring aufge­ nommen. Durch diese Gleitbewegung ist die axiale Stei­ figkeit des Mittellagers sehr gering, wodurch bereits kleinste im Betrieb auftretende Kräfte nicht mehr an die Welle weitergegeben werden. Der axiale Verschiebe­ weg des Wälzlagers auf dem Gleitring kann dabei belie­ big groß sein.

Dieser axiale Verschiebeweg wird durch die erfindungs­ gemäße Anordnung des Staubschutzringes zwischen dem Wälzlager und dem Gleitring gewährleistet, da dieser die Axialbewegung des Wälzlagers gegenüber dem Glei­ tring mitmacht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.

Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch ein erfin­ dungsgemäßes Mittellager für eine Gelenkwelle.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist auf einer nur teilweise dargestellten Gelenkwelle 1 ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 2a und einem Außenring 2b, welcher breiter als der Innenring 2a ausgebildet ist, in an sich bekannter Weise aufgebracht. Der Innenring 2a ist dabei mit einer Preßpassung auf der Gelenkwelle 1 be­ festigt. Die Gelenkwelle 1 kann beispielsweise im Bo­ denbereich eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges angeordnet sein.

Das Wälzlager 2 ist hierbei als Dünnringlager ausge­ bildet, wodurch eine sehr kleine und dünne Form des Wälzlagers 2 gegeben ist. Dadurch ist es möglich, die Masse der Gelenkwelle 1 relativ gering zu halten.

Über den Umfang des Außenrings 2b des Wälzlagers 2 ist ein Gleitring 3 angebracht, entlang welchem das Wälz­ lager 2 in axialer Richtung gleiten kann. Der Glei­ tring 3 ist dabei in axialer Richtung breiter als der Außenring 2b. Somit können die in axialer Richtung der Gelenkwelle 1 im Betrieb auftretenden Kräfte durch die axiale Verschiebung des Wälzlagers 2 in dem Gleitring 3 aufgenommen werden. Die relative Lage des Innenrings 2a zu der Gelenkwelle 1 bleibt dabei jedoch erhalten. Auf der unteren Hälfte der Zeichnung ist das Wälzlager 2 gegenüber dem Gleitring 3 in axialer Richtung ver­ schoben dargestellt.

Der Gleitring 3 kann vorzugsweise aus Kunststoff aus­ gebildet sein und wird von einem elastisch ausgebilde­ ten und somit nachgiebigen Abkoppelelement 4 umgeben. Das Abkoppelelement 4 ist dabei fest mit dem Gleitring 3 und einem das Abkoppelelement 4 umgebenden Lagerge­ häuse 5 verbunden. Somit ergibt sich eine feste Ver­ bindung des Gleitrings 3 mit dem Lagergehäuse 5 über das Abkoppelelement 4. Das Lagergehäuse 5 ist hierbei über eine Befestigungseinrichtung 6 mit der nicht dar­ gestellten Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden.

Durch eine Verformung des aus elastomerem Material be­ stehenden Abkoppelelements 4 können die in der Gelenk­ welle 1 z. B. durch Schwingungen der ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine entstehenden Kippbe­ wegungen elastisch aufgenommen werden. Des weiteren ergibt sich durch das Abkoppelelement 4 auch eine Dämpfung von durch die Gelenkwelle 1 oder das Wälzla­ ger 2 entstehenden oder über das Lagergehäuse 5 einge­ leiteten Geräuschen.

Die Federkennlinie des Abkoppelelements 4 ist in die­ sem Fall in radialer Richtung kleiner als 60 N/mm, wo­ durch nur ein sehr geringer Widerstand gegen ein Kip­ pen der Gelenkwelle 1 vorhanden ist. Um die Steifig­ keit des Abkoppelelements 4 und somit auch dessen Ge­ räuschdämpfung zu beeinflussen, können verschiedene Materialien mit z. B. unterschiedlicher Härte zum Ein­ satz kommen, das Abkoppelelement 4 kann aus verschie­ denen radialen Schichten aufgebaut sein oder es kann mit Aussparungen bzw. Querschnittsänderungen in Um­ fangsrichtung versehen sein. Die radiale Steifigkeit bzw. Nachgiebigkeit des Abkoppelelements 4 ist jedoch in jeder axialen Position des Wälzlagers 2 auf dem Gleitring 3 dieselbe.

Durch die Anordnung des Gleitrings 3 und des Abkoppel­ elements 4 wird somit eine Abkopplung der beim Betrieb der Gelenkwelle 1 auftretenden radialen und axialen Kräfte voneinander erreicht. Diese können dadurch un­ abhängig voneinander den jeweiligen Gegebenheiten an der Gelenkwelle 1 angepaßt werden.

Um das Wälzlager 2 und den Gleitring 3 vor Verschmut­ zung zu schützen, befindet sich um das Wälzlager 2 und den Gleitring 3 ein schlauchartiger, das Wälzlager 2 und den Gleitring 3 seitlich umfassender, umlaufender Staubschutzbalg 7, wodurch sich die Lebensdauer des Wälzlagers 2 und des Gleitrings 3 entsprechend erhöht. Zur sicheren Befestigung an dem Wälzlager 2 und dem Gleitring 3 ist der Staubschutzbalg 7 an seinen Enden mit Vorsprüngen 8 und 9 versehen, welche in Aussparun­ gen 10 und 11 eingreifen, die sich an dem Außenring 2b des Wälzlagers 2 bzw. an dem Gleitring 3 befinden.

Der Staubschutzbalg 7 verhindert durch eine entspre­ chende Umfangsspannung in den Vorsprüngen 8 und 9 bzw. den Aussparungen 10 und 11 das Mitdrehen des Außen­ rings 2b des Wälzlagers 2.

Claims (6)

1. Mittellager für eine Welle, insbesondere eine Ge­ lenkwelle, mit einem auf der Gelenkwelle angeord­ neten Wälzlager und mit einem das Mittellager um­ gebenden Lagergehäuse, wobei über den äußeren Um­ fang des Wälzlageraußenrings ein Gleitring angeordnet ist, und wobei zwischen dem Gleitring und dem Lagerge­ häuse ein Abkoppelelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (2) in dem Gleitring (3) axial ver­ schieblich ist, und daß um das Wälzlager (2) und den Gleitring (3) ein Staubschutzbalg (7) ange­ ordnet ist.

2. Mittellager für eine Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkoppelelement (4) mit dem Gleitring (3) und dem Lagergehäuse (5) fest verbunden ist.

3. Mittellager für eine Gelenkwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkoppelelement (4) aus elastomerem Material ausgebildet ist.

4. Mittellager für eine Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abkoppelelement (4) mit Querschnittsänderun­ gen in Umfangsrichtung und/oder Aussparungen ver­ sehen ist.

5. Mittellager für eine Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (2) als Dünnringlager ausgebildet ist.

6. Mittellager für eine Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubschutzbalg (7) an seinen Enden mit Vorsprüngen (8, 9) versehen ist, wobei der eine Vorsprung (8) dafür vorgesehen ist, in eine an dem Außenring (2b) des Wälzlagers (2) sich be­ findliche Aussparung (10) einzugreifen, und der andere Vorsprung (9) dafür vorgesehen ist, in ei­ ne an dem Gleitring (3) sich befindliche Ausspa­ rung (11) einzugreifen.