DE102006011136B4

DE102006011136B4 - Wellenlager

Info

Publication number: DE102006011136B4
Application number: DE102006011136A
Authority: DE
Inventors: Reiner Schmid
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: IFA Technologies GmbH
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2026-03-11
Also published as: DE102006011136A1; US20070211980A1; US7637666B2

Abstract

Wellenlager mit einem Außenteil (1), einem Innenteil (2) und einem zwischen Außenteil (1) und Innenteil (2) angeordneten elastischen Element (3, 4, 5), das ein elastomeres Material enthält, wobei das elastische Element (3, 4, 5) erste und zweite elastische Bereiche (3, 4) mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten und einen zwischen Außenteil (1) und Innenteil (2) vorgesehenen Führungsträger (5) umfaßt, wobei die ersten elastischen Bereiche (3) zwischen dem Außenteil (1) und dem Führungsträger (5) und die zweiten elastischen Bereiche (4) zwischen dem Führungsträger (5) und dem Innenteil (2) angeordnet sind, und der Führungsträger (5) gegen eines von Außenteil (1) und Innenteil (2) zumindest axial beweglich und gegen das andere zumindest radial beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten elastischen Bereiche (3, 4) umfangsmäßig abwechselnd angeordnet sind, dass die ersten elastischen Bereiche (3) durch zur Aufnahme von axialen Bewegungen vorgesehene Balgelemente gebildet sind, und dass die zweiten elastischen Bereiche (4) durch zur...

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellenlager mit einem Außenteil, einem Innenteil und einem zwischen Außenteil und Innenteil angeordneten elastischen Element, das ein elastomeres Material enthält.
Aus der DE 28 51 018 A1 und der DE 41 39 923 A1 sind Wellen lager bekannt, welche einen Außenteil, einen Innenteil und ein dazwischen angeordnetes elastisches Element aus einem elastomeren Material enthalten. Außenteil und Innenteil sind jeweils in Form von hohlzylindrischen Stützringen ausgebildet, das dazwischen angeordnete elastische Element in Form eines einstückig ausgebildeten rotationssymmetrischen Galgens. Dieses Balgelement nimmt in gleicher Weise axiale wie radiale an dem Wellenlager auftretende Kräfte auf, wobei die Federsteifigkeiten in radialer und in axialer Richtung untrennbar miteinander verbunden sind.
Aus der DE 101 54 705 B4 geht ein elastisches Lager als bekannt hervor, das in radialer Richtung elastisch nachgiebig ist. Dazu sind zwischen einem inneren und einem äußeren Ring zwei elastische, radial aufeinander folgende Stützkörper angeordnet, die erste und zweite elastische Bereiche bilden. Die beiden Stützkörper bilden eine Art Schiebeverzahnung, so dass auch eine axiale Verschiebbarkeit der beiden Stützkörper gegeneinander gegeben ist.
Auch die DE 34 46 518 A1 zeigt unterschiedliche elastische Bereiche, die in radialer Richtung gesehen aufeinander folgen. Diese Bereiche werden aus zwei radial benachbarten Gummikörpern gebildet, die zwischen Stützringen einvulkanisiert sind. Der äußere und innere Gummikörper haben unterschiedliche Steifigkeiten. Der innere Gummikörper weist eine V-förmige Falte auf, die auch eine Axialverschiebung der damit verbundenen Teile relativ zueinander zulässt. Der äußere Gummikörper besitzt die Form eines Ringzylinders.
In der DE 197 55 307 A1 ist ein weiteres elastisches Lager dargestellt, das unterschiedliche Steifigkeiten in unterschiedlichen radialen Richtungen besitzt. Ein zwischen Ringen vulkanisiertes Gummiteil weist auf seinem Umfang Segmente unterschiedlicher Steifigkeiten auf, die beispielsweise durch Ausnehmungen im Gummiteil oder durch eingesetzte Füllkörper anderer Steifigkeit realisiert sind.
Ähnliches zeigt auch die DE 37 01 887 A1 mit einem zwischen einer Innenhülse und einer Außenhülse eingesetzten gummielastischen Lagerkörper, der auf dem Umfang verteilte Ausnehmungen besitzt, in die Füllkörper zur Veränderung der Dämpfungs- und/oder Steifigkeitseigenschaften eingesetzt sind.
Aus der DE 41 38 609 C2 geht ein Kugelhülsen-Zentralgelenk als bekannt hervor, das mit einem Federkörper gekoppelt ist, der mehrere Schichten mit unterschiedlichen Härtegraden aufweist.
In der US 5,492,41 ist ein radial elastisches Lager dargestellt, das auch Gleitbewegungen der Lagerteile gegeneinander in Längsrichtung zulässt.
Die DE 31 28 619 A1 zeigt ein Faltenbalglager, das in axialer und radialer Richtung unterschiedliche Steifigkeiten besitzt.
Die US 3,243,239 zeigt elastisches Lager mit einem V-förmigen Gummikörper, der radiale und axiale Bewegungen der damit verbundenen Bauteile elastisch aufzufangen in der Lage ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wellenlager zu schaffen, bei dem die Federsteifigkeiten in axialer Richtung und in radialer Richtung unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Wellenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Wellenlagers sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die Erfindung wird ein Wellenlager mit einem Außenteil, einem Innenteil und einem zwischen Außenteil und Innenteil angeordneten elastischen Element, das ein elastomeres Material enthält, geschaffen. Es ist vorgesehen, dass das elastische Element erste und zweite elastische Bereiche mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten und einen zwischen Außenteil und Innenteil vorgesehenen Führungsträger umfasst, wobei die ersten elastischen Bereiche zwischen dem Außenteil und dem Führungsträger und die zweiten elastischen Bereiche zwischen dem Führungsträger und dem Innenteil angeordnet sind, und der Führungsträger gegen eines von Außenteil und Innenteil zumindest axial beweglich und gegen das andere zumindest radial beweglich ist. Erfindungsgemäß sind die ersten und zweiten elastischen Bereiche umfangsmäßig abwechselnd angeordnet. Weiterhin sind die ersten elastischen Bereiche durch zur Aufnahme von axialen Bewegungen vorgesehene Balgelemente gebildet. Die zweiten elastischen Bereiche sind durch zur Aufnahme von radialen Bewegungen vorgesehene Elastomerblöcke gebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Führungsträger umfangsmäßig verteilte radial weiter innen liegende erste Stützbereiche und radial weiter außen liegende zweite Stützbereiche aufweist, wobei die ersten elastischen Bereiche des elastischen Elements zwischen den radial innen liegenden ersten Stützbereichen des Führungsträgers und dem Außenteil angeordnet sind, und die zweiten elastischen Bereiche des elastischen Elements zwischen den radial außen liegenden zweiten Stützbereichen des Führungsträgers und dem Innenteil angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Außenteil eine hohlzylindrische Innenfläche aufweist und dass die radial außen liegenden zweiten Stützbereiche des Führungsträgers jeweils an die hohlzylindrische Innenfläche des Außenteils angepasste und an dieser gleitend anliegende teilzylindrische Außenflächen aufweisen, so dass der Führungsträger in dem Außenteil radial geführt und axial verschieblich gelagert ist.
Die zur Aufnahme von radialen Bewegungen vorgesehenen Elastomerblöcke können Aussparungen, Öffnungen oder Löcher aufweisen, welche zur Beeinflussung der radialen Federsteifigkeit vorgesehen sind.
Dabei können die Elastomerblöcke jeweils eine Anzahl von parallel zur Achsrichtung des Wellenlagers verlaufenden Bohrungen aufweisen.
Die Aussparungen, Öffnungen oder Löcher können wahlweise in verschiedenen Größen und/oder Anordnungen vorgesehen sein.
Die ersten elastischen Bereiche können am Außenteil anvulkanisiert sein.
Die zweiten elastischen Bereiche können am Innenteil anvulkanisiert sein.
Weiterhin können die ersten und/oder zweiten elastischen Bereiche an dem Führungsträger anvulkanisiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die zweiten elastischen Bereiche formschlüssig an dem Führungsträger gehalten.
Der Führungsträger kann durch ein Blechformteil oder durch ein Gussteil gebildet sein. Die Herstellung erfolgt zum Beispiel durch ein Feingussverfahren, ein Aluminiumdruckgussverfahren oder ein Kunststoffspritzgussverfahren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind an den axialen Seiten der zweiten Stützbereiche des Führungsträgers radial nach innen verlaufende, im Falle eines Blechformteils nach innen umgebogene Laschen vorgesehen, durch welche die zweiten elastischen Bereiche gegen eine axiale Verschiebung gesichert formschlüssig an dem Führungsträger gehalten sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung haben die zweiten elastischen Bereiche die Form von Segmenten eines Kreisrings.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind drei erste elastische Bereiche und drei zweite elastische Bereiche umfangsmäßig abwechselnd verteilt vorgesehen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wellenlagers anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
1a) und b) in der Draufsicht bzw. in einer geschnittenen Seitenansicht ein Wellenlager gemäß ei nem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches einen Außenteil, einen Innenteil und ein zwischen Außenteil und Innenteil angeordnetes elastisches Element umfaßt;
2 eine perspektivische Darstellung des Außenteils des in 1 gezeigten Wellenlagers einschließlich eines Führungsträgers und zwischen Außenteil und Führungsträger angeordneten ersten Bereichen des elastischen Elements;
3 den Innenteil des Wellenlagers von 1 einschließlich an diesem angeordneten zweiten Bereichen des elastischen Elements; und
4 den Führungsträger des in 1 gezeigten Wellenlagers allein.
Das in den 1 bis 4 insgesamt bzw. in seinen Bestandteilen dargestellte Wellenlager umfaßt einen Außenteil 1, einen Innenteil 2 und ein zwischen Außenteil 1 und Innenteil 2 angeordnetes elastisches Element, welches erste elastische Bereiche 3 und zweite elastische Bereiche 4 und einen zwischen Außenteil 1 und Innenteil 2 vorgesehenen Führungsträger 5 umfaßt. Der Außenteil 1 und der Innenteil 2 sind jeweils in Form von im wesentlichen hohlzylindrischen Körpern ausgebildet. Der Führungsträger 5 hat umfangsmäßig verteilt drei radial weiter innen liegende erste Stützbereiche 51 und drei radial weiter außen liegende zweite Stützbereiche 52. Zwischen den radial innen liegenden ersten Stützbereichen 51 des Führungsträgers 5 und dem Außenteil 1 sind die ersten elastischen Bereiche 3 angeordnet, und zwischen den radial außen liegenden zweiten Stützbereichen 52 des Führungsträgers 5 und dem Innenteil 2 sind die zweiten elastischen Bereiche 3 ange ordnet. Entsprechend der Anzahl der radial innen liegenden ersten Stützbereiche 51 und der radial außen liegenden zweiten Stützbereiche 52 sind an der Zahl jeweils drei erste elastische Bereiche 3 und drei zweite elastische Bereiche 4 umfangsmäßig verteilt und abwechselnd vorgesehen.
Die radial außen liegenden zweiten Stützbereiche 52 des Führungsträgers 5 haben jeweils an die hohlzylindrische Innenfläche des Außenteils angepaßte und an dieser gleitend anliegende teilzylindrische Außenflächen, so dass der Führungsträger 5 in dem Außenteil radial geführt aber axial verschieblich gelagert ist.
Wie insbesondere im unteren Teil der Querschnittsdarstellung von 1b) zu erkennen ist, sind die ersten elastischen Bereiche 3 durch Balgelemente gebildet, welche zur Aufnahme der axialen Bewegungen dienen, welche zwischen dem Führungsträger 5 und dem Außenteil 1 aufgrund der eben beschriebenen Möglichkeit der axialen Verschiebung bei gleichzeitiger radialer Führung zwischen diesen Teilen möglich ist.
Die zweiten elastischen Bereiche 4 sind durch Elastomerblöcke gebildet, die insbesondere zur Aufnahme von radialen Bewegungen vorgesehen sind. Diese Elastomerblöcke 4 sind im oberen Teil von 1b) im Querschnitt und in 3 in perspektivischer Darstellung besonders deutlich zu sehen.
Wie ebenfalls aus 1b) und 3 ersichtlich ist, sind in den Elastomerblöcken 4 parallel zur Achsrichtung des Wellenlagers verlaufende Bohrungen 6 vorgesehen, durch welche die radiale Federsteifigkeit der Elastomerblöcke 4 einstellbar bzw. beeinflußbar ist. Diese Löcher 6 oder anstelle oder zusätzlich vorgesehene Aussparungen oder Öffnungen anderer Form können wahlweise in verschiedenen Größen und/oder Anordnungen vorgesehen sein.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die in Form von Balgelementen ausgebildeten ersten elastischen Bereiche 3 an der Innenseite des Außenteils 1 anvulkanisiert und auch an der Außenseite der radial weiter innen liegenden ersten Stützbereiche 51 des Führungsträgers 5 anvulkanisiert. Auf diese Weise wird eine stabile, spielfreie und dauerhafte Verbindung dieser Balgelemente mit dem Außenteil 1 und dem Führungsträger 2 hergestellt. Weiterhin sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die in Form der Elastomerblöcke vorgesehenen zweiten elastischen Bereiche 5 an der Außenseite des Innenteils 2 anvulkanisiert. An dem Führungsträger 5, genauer gesagt an der Innenseite der radial weiter außen liegenden zweiten Stützbereiche 52 desselben, sind die durch die Elastomerblöcke gebildeten zweiten elastischen Bereiche 4 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch formschlüssig gehalten. Dazu ist der Führungsträger 5, der in 4 für sich dargestellt ist, durch ein Blechformteil gebildet, welches an den axialen Seiten der radial weiter außen liegenden zweiten Stützbereiche 52 nach radial innen umgebogene Laschen 53, 54 aufweist, durch welche die Elastomerblöcke 4 der zweiten elastischen Bereiche gegen eine axiale Verschiebung gesichert formschlüssig an dem Führungsträger 5 gehalten sind. Alternativ können die Elastomerblöcke 4 der zweiten elastischen Bereiche aber auch an dem Führungsträger 5 anvulkanisiert werden.
Auf diese Weise ist es möglich, baukastenartig Wellenlager mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen, indem nämlich einerseits durch den Außenteil 1, den Führungsträger 5 und die dazwischen anvulkanisierten Balgelemente der ersten elastischen Bereiche 3 bebildete Komponenten mit andererseits einem Innenteil 2 mit daran anvulkanisierten Elastomerblöcken der zweiten elastischen Bereiche 4 unterschiedlicher Federsteifigkeiten kombiniert werden. Zur Darstellung der unterschiedlichen Federsteifigkeiten der Elastomerblöcke 4 können einfach Vulkanisierwerkzeuge mit entsprechend unterschiedlichen Einsätzen verwendet werden, beispielsweise für verschiedene geeignete Durchmesser und/oder Anordnungen der Löcher oder Aussparungen 6.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die die zweiten elastischen Bereiche 4 bildenden Elastomerblöcke die Form von Segmenten eines Kreisrings. Die die ersten elastischen Bereiche 3 bildenden Balgen haben die in 1b) im Querschnitt gezeigte einfache Balgenform. Anstelle dessen können für die ersten und zweiten elastischen Bereiche 3, 4 jedoch auch andere Formen gewählt werden.
Auch können die für eine radiale Bewegung vorgesehenen elastischen Bereiche außen und die für eine axiale Bewegung vorgesehenen elastischen Bereiche innen vorgesehen sein.
Auch kann vorgesehen sein, dass die einen elastischen Bereiche zwar hauptsächlich und in erster Linie zur Aufnahme der radialen Bewegungen vorgesehen sind, dass jedoch die anderen elastischen Bereiche, welche hauptsächlich zur Aufnahme von axialen Bewegungen vorgesehen sind, in einem gewissen Umfang auch radiale Bewegungen aufzunehmen in der Lage sind.

1: Außenteil
2: Innenteil
3: erste elastische Bereiche
4: zweite elastische Bereiche
5: Führungsträger
6: Löcher
51: erste Stützbereiche
52: zweite Stützbereiche
53: Lasche
54: Lasche

Claims

Wellenlager mit einem Außenteil (1), einem Innenteil (2) und einem zwischen Außenteil (1) und Innenteil (2) angeordneten elastischen Element (3, 4, 5), das ein elastomeres Material enthält, wobei das elastische Element (3, 4, 5) erste und zweite elastische Bereiche (3, 4) mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten und einen zwischen Außenteil (1) und Innenteil (2) vorgesehenen Führungsträger (5) umfaßt, wobei die ersten elastischen Bereiche (3) zwischen dem Außenteil (1) und dem Führungsträger (5) und die zweiten elastischen Bereiche (4) zwischen dem Führungsträger (5) und dem Innenteil (2) angeordnet sind, und der Führungsträger (5) gegen eines von Außenteil (1) und Innenteil (2) zumindest axial beweglich und gegen das andere zumindest radial beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten elastischen Bereiche (3, 4) umfangsmäßig abwechselnd angeordnet sind, dass die ersten elastischen Bereiche (3) durch zur Aufnahme von axialen Bewegungen vorgesehene Balgelemente gebildet sind, und dass die zweiten elastischen Bereiche (4) durch zur Aufnahme von radialen Bewegungen vorgesehene Elastomerblöcke gebildet sind.
Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsträger (5) umfangsmäßig verteilte radial weiter innen liegende erste Stützbereiche (51) und radial weiter außen liegende zweite Stützbereiche (52) aufweist, wobei die ersten elastischen Bereiche (3) des elastischen Elements (3, 4, 5) zwischen den radial innen liegenden ersten Stützbereichen (51) des Führungsträgers (5) und dem Außenteil (1) angeordnet sind, und die zweiten elastischen Bereiche (4) des elastischen Elements (3, 4, 5) zwischen den radial außen liegenden zweiten Stützbereichen (52) des Führungsträgers (5) und dem Innenteil (2) angeordnet sind.
Wellenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (1) eine hohlzylindrische Innenfläche aufweist, und dass die radial außen liegenden zweiten Stützbereiche (52) des Führungsträgers (5) jeweils an die hohlzylindrische Innenfläche des Außenteils (1) angepaßte und an dieser gleitend anliegende teilzylindrische Außenflächen aufweisen, so dass der Führungsträger (5) in dem Außenteil (1) radial geführt axial verschieblich gelagert ist.
Wellenlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Aufnahme von radialen Bewegungen vorgesehenen Elastomerblöcke (4) Aussparungen, Öffnungen oder Löcher (6) aufweisen, welche zur Beeinflussung der radialen Federsteifigkeit vorgesehen sind.
Wellenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerblöcke (4) jeweils eine Anzahl von parallel zur Achsrichtung des Wellenlagers verlaufenden Löchern (6) aufweisen.
Wellenlager nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen, Öffnungen oder Löcher (6) wahlweise in verschiedenen Größen und/oder Anordnungen vorgesehen sind.
Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten elastischen Bereiche (3) am Außenteil (1) anvulkanisiert sind.
Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten elastischen Bereiche (4) am Innenteil (2) anvulkanisiert sind.
Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten elastischen Bereiche (3, 4) an dem Führungsträger (5) anvulkanisiert sind.
Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten elastischen Bereiche (4) formschlüssig an dem Führungsträger (5) gehalten sind.
Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsträger (5) als Blechformteil, Aluminiumdruckgussteil, Feingussteil oder Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.
Wellenlager nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den axialen Seiten der zweiten Stützbereiche (52) des Führungsträgers (5) radial nach innen verlaufende Laschen (53, 54) vorgesehen sind, durch welche die zweiten elastischen Bereiche (4) gegen eine axiale Verschiebung gesichert formschlüssig an dem Führungsträger (5) gehalten sind.
Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten elastischen Bereiche (4) die Form von Segmenten eines Kreisrings haben.
Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass drei erste elastische Bereiche (3) und drei zweite elastische Bereiche (4) umfangsmäßig abwechselnd verteilt vorgesehen sind.