DE102005014916A1

DE102005014916A1 - Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102005014916A1
Application number: DE102005014916A
Authority: DE
Inventors: Harald Hochmuth; Alexander Dipl.-Ing. Zernickel (FH); Piotr Dipl.-Ing. Olszewski; Rémy BERNHARDT
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-10-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radiallagerung für eine Antriebshalbwelle (7) von Fahrzeugen, die über ein abgedichtetes Radiallager (9) von einem Halteelement (10) aufgenommen ist, das an einem Gehäuse befestigt ist, und wobei zur Selbstausrichtung des Radiallagers (9) dessen Außenring (9.1) eine bogenförmige Mantelfläche (9.5) aufweist, die von einer korrespondierenden, entgegengesetzt zur Mantelfläche (9.5) des Außenringes (9.1) ausgebildeten bogenförmigen Aufnahmefläche (10.7) des Halteelements (10) aufgenommen ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die Aufnahmefläche (10.6, 10.7) des Halteelements (10) zweiteilig ausgebildet, wobei die bogenförmige Mantelfläche (9.5) des Außenringes (9.1) nur über einen Teil ihrer axialen Ausdehnung von der bogenförmigen Aufnahmefläche (10.7) des Halteelements (10) umschlossen ist, während der andere Teil der Mantelfläche (9.5) des Außenringes (9.1) durch einen Freiraum (14) radial beabstandet von der Aufnahmefläche (10.6) des Halteelements (10) angeordnet ist, in dem ein aus einem Stahl bestehender axial verschiebbarer Ring (12) angeordnet ist, der eine korrespondierende, entgegengesetzt zur Mantelfläche (9.5) des Außenringes (9.1) ausgebildete bogenförmige Aufnahmefläche (12.1) und eine zylindrische Mantelfläche (12.2) aufweist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen, insbesondere für eine Antriebshalbwelle, die ein an einer quer eingebauten Brennkraftmaschine angeflanschtes Getriebe mit einem angetriebenen Vorderrad verbindet, wobei die Antriebshalbwelle über ein abgedichtetes Radiallager von einem Halteelement aufgenommen ist, das an einem Gehäuse befestigt ist und wobei zur Selbstausrichtung des Radiallagers dessen Außenring eine bogenförmige Mantelfläche aufweist, die von einer korrespondierenden, entgegengesetzt zur Mantelfläche des Außenringes ausgebildeten bogenförmigen Aufnahmefläche des Halteelementes aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung

Eine solch gattungsgemäß ausgebildete Radiallagerung ist aus der DE 196 18 798 A1 vorbekannt. Ein abgedichtetes Rillenkugellager, dessen Außenring eine bogenförmige Mantelfläche aufweist, ist von einem Halteelement in Form eines Flansches aufgenommen, wobei dieses Halteelement wiederum an einem Gehäuse befestigt ist und so die Antriebswelle abstützt. Das Halteelement ist mit einer ebenfalls bogenförmigen Aufnahmebohrung versehen, so dass bei Montage der Antriebswelle das Lager im Halteelement um seine Achse um einen bestimmten Teilbetrag verschwenkbar ist, so dass eine begrenzte Ausrichtung des Radiallagers möglich ist. Das Halteelement für die Aufnahme des Radiallagers ist aus zwei spanlos geformten Halbschalen gebildet, die formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei beide Halbschalen mit einer bogenförmigen inneren Aufnahmefläche versehen sind.

Nachteilig dabei ist, dass ein derart gestaltetes Halteelement einen aufwendigen Herstellungsprozeß erfordert. Zum einen muß jede Halbschale separat durch einen spanlosen Formgebungsprozeß hergestellt werden und zum anderen müssen beide Halbschalenelemente miteinander verbunden werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen bereitzustellen, die einen Ausgleich von Ausrichtungsfehlern der Welle ebenso ermöglicht, aber einfacher und damit kostengünstiger herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass die Aufnahmefläche des Halteelements zweiteilig ausgebildet ist, wobei die bogenförmige Mantelfläche des Außenringes nur über einen Teil ihrer axialen Ausdehnung von der bogenförmigen Aufnahmefläche des Halteelements umschlossen ist, während der andere Teil der Mantelfläche des Außenringes durch einen Freiraum radial beabstandet von der Aufnahmefläche des Halteelementes angeordnet ist, in dem ein aus einem Stahl bestehender, axial verschiebbarer Ring angeordnet ist, der eine korrespondierende, entgegengesetzt zur Mantelfläche des Außenringes ausgebildete bogenförmige Aufnahmefläche und eine zylindrische Mantelfläche aufweist.

Die bogenförmige Mantelfläche des Außenringes und die dazugehörige bogenförmige Aufnahmefläche des Halteelements erlauben, wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, bei der Montage eine Selbstausrichtung des Radiallagers im Halteelement, so daß eine spannungsfreie Radiallagerung sichergestellt ist, die eine Unrundheit des Lagers vermeidet. Diese Maßnahme hat einen positiven Einfluß auf das Verschleißverhalten der Radiallagerung und folglich auf die Lebensdauer. Die exakte Ausrichtung des Radiallagers zur Antriebshalbwelle wirkt sich weiterhin positiv auf das Geräuschverhalten aus, da die Radiallagerung folglich dadurch keinerlei Geräuschentwicklung verursacht. Von dieser Radiallagerung wird somit kein den Fahrkomfort nachteilig beeinflussender Körperschall auf den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen. Durch die Erfindung wird diese an sich bekannte Selbstausrichtung jedoch viel kostengünstiger möglich, da das Halteelement einstückig herstellbar ist. Die Herstellung des Halteelements mit der unterschiedlich gestalteten Aufnahmefläche, die einmal bogenförmig und einmal zylindrisch ist, kann in eleganter Art und Weise durch Spanlostechnologie erfolgen. Auch die Herstellung des im Freiraum angeordneten axial verschiebbaren Ringes ist kein wesentlicher zusätzlicher Aufwand und kann ebenfalls in kostengünstiger Weise spanlos erfolgen. Das Verspannen erfolgt derart, dass der im Freiraum des Halteelements angeordnete Ring mit wachsender axialer Verschiebung und das Halteelement eine größer werdende radiale Haltekraft auf den verschwenkten Außenring des Radiallagers ausüben.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das Halteelement als ein aus einem Radial- und einem Axialteil bestehender Flansch ausgebildet ist, dessen senkrecht zu einer Achse des Radiallagers verlaufender Radialteil mit Befestigungsmitteln versehen ist. Der Radialteil erlaubt mit seiner Anlagefläche zum einen eine sichere Anlage am Gehäuse und zum anderen durch seine Befestigungsmittel eine sichere Verbindung mit dem Gehäuse.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist vorge sehen, dass der Axialteil des Halteelements stufenförmig ausgebildet ist, wobei der den Freiraum begrenzende Teil eine zylindrische Aufnahmefläche aufweist. Ein solches Halteelement läßt sich in kostengünstiger Weise einstückig durch nacheinander ablaufende Umformvorgänge herstellen.

Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 4 soll der axial verschiebbare Ring einen durchgehenden radialen Spalt aufweisen. Dieser radiale Spalt verbessert die Spannungseinwirkung auf das Radiallager und erleichtert außerdem die Montage der kompletten Baueinheit.

Aus Anspruch 5 geht hervor, dass der axial verschiebbare Ring am äußeren Ende seiner zylindrischen Mantelfläche mit einem Freistich versehen ist. Dieser Freistich sorgt dafür, dass, wie aus Anspruch 6 ersichtlich, der axial verschiebbare Ring mit dem Axialteil des Halteelementes formschlüssig verbindbar ist.

Schließlich ist nach Anspruch 7 vorgesehen, dass im montierten Zustand das Halteelement und der axial verschiebbare Ring in einer Radialebene angeordnet sind. Dadurch ist sichergestellt, dass der axial verschiebbare Ring nicht zu weit in den Freiraum zwischen Außenring und axial verlaufenden Teil des Halteelementes hinein geschoben werden kann.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

1 einen schematischen Aufbau einer bekannten Antriebsanordnung einer Brennkraftmaschine mit einer Antriebswelle,

2 eine Seitenansicht auf ein Halteelement mit axial verschiebbarem Ring und mit aufgenommenem Radiallager,

3, 3a einen Schnitt entlang der Linie III–III in 2,

4 eine Seitenansicht auf einen axial verschiebbaren Ring,

5 einen Schnitt entlang der Linie V–V in 4,

6 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit aus 5 und

7 einen Längsschnitt durch ein Halteelement.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In 1 ist der Aufbau einer bekannten Antriebsanordnung für ein vorderachsangetriebenens Fahrzeug in einer schematischen Darstellung gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 1 ist dabei eine im Fahrzeug quer eingebaute Brennkraftmaschine bezeichnet, die mit einem Getriebe 2 eine Einheit bildet. Das Getriebe 2 ist jeweils über eine Kardanwelle 3, 4 mit angetriebenen Vorderrädern 5, 6 verbunden. Die Kardanwelle 3 ist über ein Kardangelenk 8 mit einer Antriebshalbwelle 7 verbunden, die wiederum über ein Radiallager 9, welches in einem Halteelement 10 angeordnet ist, abgestützt ist. Das Radiallager 9 ist nun in erfindungsgemäßer Weise im Halteelement 10 eingesetzt, wie die nachfolgende Beschreibung erkennen läßt.

Wie insbesondere aus den 2, 3, 3a und 7 ersichtlich, ist das erfindungsgemäße Halteelement 10 flanschartig derart gestaltet, daß ein senkrecht zu einer Lagerachse 11 verlaufender Radialteil 10.1 mit Befestigungsbohrungen 10.2 zur Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungsschrauben versehen ist. Im Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsbohrungen 10.2 in einem Abstand von 180° auf dem Radialteil 10.1 gegenüberliegend angeordnet. Die Ausbildung und Anordnung der Befesti gungsbohrungen 10.2 ist in den unterschiedlichsten Varianten möglich, für die Erfindung aber nicht von Bedeutung. Ein stufenförmig ausgebildete Axialteil 10.3 des Halteelements 10 besteht aus den beiden Bereichen 10.4 und 10.5, wobei der Bereich 10.4 eine zylindrische Aufnahmefläche 10.6 und der Bereich 10.5 eine bognförmige Aufnahmefläche 10.7 aufweist.

Wie die 3, 3a, 4, 5 und 6 auch zeigen, gehört zur erfindungsgemäßen Radiallagerung weiter ein Ring 12, der eine bogenförmige Aufnahmefläche 12.1 und eine zylindrische Mantelfläche 12.2 besitzt. Außerdem weist der Ring 12 einen durchgehenden radialen Spalt 12.3 auf. Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung in 6 erkennbar, ist der Ring 12 im Bereich seiner zylindrischen Mantelfläche 12.2 mit einem rechtsseitig angeordneten Freistich 12.4 versehen, der für den Zusammenhalt der Radiallagerung erforderlich ist, wie später noch zu sehen sein wird.

Wie die 3 und 3a zeigen, besteht das Radiallager 9 aus einem Lageraußenring 9.1 und einem Lagerinnenring 9.2, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Lagerkugeln 9.3 abwälzen, die in einem nicht näher bezeichneten Käfig untergebracht sind. Nach außen ist das Radiallager 9 beidseitig durch Dichtungen 9.4 geschützt. Während der Lagerinnenring 9.2 die Antriebshalbwelle 7 aufnimmt, ist der Lageraußenring 9.1 mit seiner bogenförmigen Mantelfläche 9.5 vom Halteelement 10 und dem darin angeordneten Ring 12 aufgenommen. Die zylindrische Aufnahmefläche 10.6 und die bogenförmige Aufnahmefläche 10.7 des Halteelementes 10 sind dabei auf die zylindrische Mantelfläche 12.2 des Ringes 12 und die bogenförmige Mantelfläche 9.5 des Lageraußenringes 9.1 abgestimmt, während die bogenförmige Aufnahmefläche 12.1 des Ringes 12 ebenfalls mit der bogenförmigen Mantelfläche 9.5 des Lageraußenringes 9.1 übereinstimmt.

Die Montage der erfindungsgemäßen Radiallagerung wird nachstehend anhand der 3 und 3a näher beschrieben:
Zunächst wird beim Hersteller der Radiallagereinheit das komplette Radial lager 9 in das Halteelement 10 von rechts nach links eingeschoben. Anschließend wird der Ring 12 ebenfalls in das Halteelement 10 eingeführt, wobei seine zylindrische Mantelfläche 12.2 von der zylindrischen Aufnahmefläche 10.6 des Halteelements 10 umgeben ist. Der Ring 12 wiederum umfaßt mit seiner bogenförmigen Aufnahmefläche 12.1 die bogenförmige Mantelfläche 9.5 des Lageraußenringes 9.1. Danach wird der Ring 12 in der zylindrischen Aufnahmefläche 10.6 des Halteelements 10 beweglich fixiert, indem vom Halteelement 10 Material in den Freistich 12.4 des Ringes 12 verschoben wird. Auf diese Weise ist eine aus Halteelement 10, Radiallager 9 und Ring 12 bestehende Baueinheit gebildet, die auf dem Weg vom Hersteller zum Kunden nicht in ihre Einzelbestandteile zerfallen kann, wobei der Ring 12 nach dieser Vormontage axial verschiebbar ist.

Wird nun, wie aus 3a ersichtlich, eine derart vormontierte Lagerbaugruppe zu einem Endverbraucher geliefert, erfolgt als erster Montageschritt die Verbindung der Antriebshalbwelle 7 mit dem Radiallager 9. Dies geschieht derart, dass das Radiallager 9 einschließlich Halteelement 10 und eingeführtem Ring 12 mit der Aufnahmebohrung des Innenringes 9.2 auf die Antriebshalbwelle 7 aufgeschoben wird. Beim Heranführen des Halteelements 10 an eine Anschlußkonstruktion 13 kann sich bei einer Fehlstellung der Antriebshalbwelle 7 der Lageraußenring 9.1 im Halteelement 10 durch eine Schwenkbewegung ausrichten. Dabei verschwenkt die bogenförmige Mantelfläche 9.5 des Außenringes 9.1 in den beiden bogenförmigen Aufnahmeflächen 10.7 und 12.1 von Halteelement 10 und Ring 12. Beim Einführen von nicht dargestellten Befestigungsschrauben von der Seite der Anschlußkonstruktion 13 in die Befestigungsbohrungen 10.2 des Halteelementes 10 wird dieses an der Stirnseite der Anschlußkonstruktion 13 zur Anlage gebracht. Dabei preßt die Anschlußkonstruktion 13 den Ring 12 in einen Freiraum 14, der in radialer Richtung einerseits vom Axialteil 10.3 des Halteelementes 10 und andererseits vom Lageraußenring 9.1 begrenzt ist. Je weiter der Ring 12 in den Freiraum 14 in axialer Richtung hineingepreßt wird, um so größer ist die radiale Kraft, die vom Ring 12 und vom Halteelement 10 auf den Lageraußenring 9.1 aufgebracht wird. Auf diese Weise ist das Radiallager 9 in seiner verschwenkten Stellung, deren Größe sich nach der Fehlstellung der Antriebshalbwelle 7 richtet, fest arretiert. Dabei liegt der axial verschiebbare Ring 12 mit seiner rechten Stirnfläche an der Anschlußkonstruktion 13 an, d.h., beide berühren sich in der Radialebene R-R. Der Ring 12 hat dabei seine Endposition erreicht.

1: Brennkraftmaschine
2: Getriebe
3: Kardanwelle
4: Kardanwelle
5: Vorderrad
6: Vorderrad
7: Antriebshalbwelle
8: Kardangelenk
9: Radiallager
9.1: Lageraußenring
9.2: Lagerinnenring
9.3: Lagerkugel
9.4: Dichtung
9.5: bogenförmige Mantelfläche
10: Halteelement
10.1: Radialteil
10.2: Befestigungsbohrung
10.3: Axialteil
10.4: Bereich
10.5: Bereich
10.6: zylindrische Aufnahmefläche
10.7: bogenförmige Aufnahmefläche
11: Lagerachse
12: Ring
12.1: bogenförmige Aufnahmefläche
12.2: zylindrische Mantelfläche
12.3: Spalt
12.4: Freistich
13: Anschlußkonstruktion
14: Freiraum
R-R: Radialebene

Claims

Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen, insbesondere für eine Antriebshalbwelle (7), die ein an einer quer eingebauten Brennkraftmaschine (1) angeflanschtes Getriebe (2) mit einem angetriebenen Vorderrad (5) verbindet, wobei die Antriebshalbwelle (7) über ein abgedichtetes Radiallager (9) von einem Halteelement (10) aufgenommen ist, das an einem Gehäuse befestigt ist und wobei zur Selbstausrichtung des Radiallagers (9) dessen Außenring (9.1) eine bogenförmige Mantelfläche (9.5) aufweist, die von einer korrespondierenden, entgegengesetzt zur Mantelfläche (9.5) des Außenringes (9.1) ausgebildeten bogenförmigen Aufnahmefläche (10.7) des Halteelements (10) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmefläche (10.6, 10.7) des Halteelements (10) zweiteilig ausgebildet ist, wobei die bogenförmige Mantelfläche (9.5) des Außenringes (9.1) nur über einen Teil ihrer axialen Ausdehnung von der bogenförmigen Aufnahmefläche (10.7) des Halteelements (10) umschlossen ist, während der andere Teil der Mantelfläche (9.5) des Außenringes (9.1) durch einen Freiraum (14) radial beabstandet von der Aufnahmefläche (10.6) des Halteelements (10) angeordnet ist, in dem ein aus einem Stahl bestehender, axial verschiebbarer Ring (12) angeordnet ist, der eine korrespondierende, entgegengesetzt zur Mantelfläche (9.5) des Außenringes (9.1) ausgebildete bogenförmige Aufnahmenfläche (12.1) und eine zylindrische Mantelfläche (12.2) aufweist.
Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (10) als ein aus einem Radial- (10.1) und einem Axialteil (10.3) bestehender Flansch ausgebildet ist, dessen senkrecht zu einer Achse (11) des Radiallagers (9) verlaufender Radialteil (10.1) mit Befestigungsmitteln (10.2) versehen ist.
Radiallagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialteil (10.3) des Halteelements (10) stufenförmig ausgebildet ist, wobei der den Freiraum (14) begrenzende Teil (10.4) eine zylindrische Aufnahmefläche (10.6) aufweist.
Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axial verschiebbare Ring (12) einen durchgehenden radialen Spalt (12.3) aufweist.
Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axial verschiebbare Ring (12) am äußeren Ende seiner zylindrischen Mantelfläche (12.2) mit einem Freistich (12.4) versehen ist.
Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axial verschiebbare Ring (12) mit dem Axialteil (10.3) des Halteelements (10) formschlüssig verbunden ist.
Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand das Halteelement (10) und der axial verschiebbare Ring (12) in einer Radialebene (R-R) angeordnet sind.