DE102011120633B4

DE102011120633B4 - Lagerträger für Wälzlager an Wellen

Info

Publication number: DE102011120633B4
Application number: DE201110120633
Authority: DE
Inventors: Friedrich Back
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2031-12-10
Also published as: DE102011120633A1

Abstract

Lagerträger (1) für Wälzlager (10) an Wellen (11), insbesondere an Antriebswellen (11) für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) aus einer Traverse (12) und einem mit der Traverse (12) durch einen Schweißvorgang fest verbundenen Tragring (20) für das Wälzlager (10) besteht, wobei die Traverse (12) eine Aufnahme (9) für den Tragring (20) hat, deren Innenfläche (14) als Rundbogen (13) mit einem dem Innenradius (Ri) des Tragrings (20) entsprechenden Radius (Ra) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Lagerträger für Wälzlager an Wellen insbesondere an Antriebswellen für Fahrzeuge. In der Technik besteht das Bedürfnis eine eigene Lagerung von Wellen vorzunehmen, insbesondere wenn es sich um Antriebswellen bei Fahrzeugen handelt. Diese Lager sind bei heckgetriebenen Fahrzeugen mit zwei- oder mehrteiligen Antriebswellen zwingend erforderlich. Dabei werden die Antriebswellen am Unterboden des Fahrzeugs über die Lagerträger befestigt, wobei in den überwiegenden Fällen die Lagerträger mit Kugellagern ausgerüstet werden, welche von einer Gummischicht umfasst werden.
In der DE 102 12 474 C1 ist eine Lagereinheit dargestellt, bei der in eine runde Bohrung der Halterung ein Kugellager eingefügt ist, das von einer elastischen Zwischenschicht zwischen dem Außenring des Kugellagers und dem Lagerträger eingefügt ist. Halterung und Lagerträger sind in dieser Ausführung einstückig ausgebildet. Diese Konstruktion ist folglich nur für Wellen mit gleichem Durchmesser und exakt vorgegebener Lage der Wellenachse geeignet. Vergleichbar hiermit sind auch Ausführungen, wie sie in der DE 35 11 480 C1 und der DE 197 55 307 A1 gezeigt sind. Eine Möglichkeit die bekannten Lagerträger auch bei Wellen mit unterschiedlichem Durchmesser oder auch bei Wellen mit leicht versetzter Wellenachse anzuwenden besteht nicht.
Die Problematik bei versetzten Wellenachsen wird in dem US-Patent 4 421 187 gelöst, indem das Kugellager von zwei Ringen eingefasst ist, die eine mondsichelförmige Gestalt haben und die zu einander verdrehbar sind. Hierdurch kann die Lagermitte des Kugellagers an eine geringfügig abweichende Lagermitte der Wellenachse angepasst werden. Diese Konstruktion ist sehr aufwendig in der Herstellung und darüber hinaus fehlt die Gummieinfassung, welche für eine Dämpfung von Schwingungen der Welle von erheblicher Bedeutung ist.
Eine weitere Lösung der Problematik ist der DE 2 013 305 A zu entnehmen, bei der an einer Traverse die äußere Metallhülse des Wellenlagers unter Zwischenlage einer elastischen Beilage angeschraubt wird. Die Beilage ist auswechselbar, so dass der Mittelpunkt der Lagerung im Kardantunnel verändert werden kann.
Darstellung der Erfindung
Von dem genannten Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Lagerträger für Wälzlager an Wellen zu schaffen, der mit möglichst geringem Aufwand hergestellt werden kann und der ohne größeren Aufwand an unterschiedliche Achsabstände zwischen Wellenachse und Anschraubfläche angepasst werden kann. Dabei soll eine Einfassung des Wälzlagers durch ein Elastomer beibehalten werden und auch eine leichte Anpassung an Durchmesseränderungen möglich sein.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Der erfindungsgemäße Lagerträger besteht aus einer Traverse und einem mit der Traverse durch einen Schweißvorgang oder Durchsetzfügen (clinchen) fest verbundenen Tragring für das Wälzlager. Die Traverse selbst hat eine Aufnahme für den Tragring, deren Innenfläche als Rundbogen mit einem dem Radius des Tragrings etwa entsprechenden Radius versehen ist. Bei einer Anordnung des Lagerträgers an einer Kardanwelle eines Fahrzeugs, die im Kardanwellentunnel untergebracht ist, wird diese Ausgestaltung des Lagerträgers auf die unterste mögliche Lage der Antriebswelle ausgelegt. Der Tragring liegt dann mit einem Teil seiner Ringfläche an der Innenfläche der Aufnahme an und wird darin mit dem Lagerträger verschweißt. Hierfür wird in der Regel eine Punktschweißung eingesetzt.
Die Traverse ist bügelartig ausgebildet und hat zu ihrer Befestigung an einer Halterung, zum Beispiel am Unterboden eines Kraftfahrzeugs, seitliche Ausleger. Sie überspannt in der Regel den Kardanwellentunnel.
Durch verschiedene Kombinationen von Motoren, Getrieben und auch Hinterachsgetrieben kann die Wellenachse nach oben verschoben werden, so dass ein Achsabstand zwischen der Wellenachse und der Anschraubfläche entsteht. Um hier einen Ausgleich zu erreichen ist es in Fortführung des Erfindungsgedankens vorgesehen die Aufnahme der Traverse auf ihrer Innenfläche mit wenigstens einer durchgängigen Auswölbung oder mit mehreren in Abständen voneinender angebrachten Auswölbungen auszustatten an die der Tragring angeschweißt wird. Durch diese Auswölbung bzw. Auswölbungen wird der Tragring nach oben verschoben und zwar genau um den Betrag der durch die Achsabstände zwischen Wellenachse und Anschraubfläche gegeben ist. Die Höhe der Auswölbungen wird folglich durch den Achsabstand der Wellenachse von der Anschlussfläche für den Lagerträger bestimmt. Dabei ist es günstig wenn die Auswölbungen Anlageflächen für den Tragring und den Schweißvorgang haben. Diese Anlageflächen können sich sowohl in radialer als auch in achsialer Richtung erstrecken. Dabei sind die Innenradien der Anlageflächen an den Auswölbungen gleich mit dem Außenradius des Tragrings, sodass eine glatte Anlagefläche entsteht und beide Flächen dicht aneinander anliegen. Es ist günstig wenn drei Auswölbungen vorgesehen sind welche ausgehend von der Mittellinie der Traverse zu ihren Seiten hin angepasst an den Außenradius des Tragrings sich abflachen. Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass jede Auswölbung in engem Kontakt mit dem Tragring steht. Diese Anordnung ist symmetrisch. Denkbar sind aber auch Auswölbungen die asymmetrisch ausgestaltet sind, sodass auch horizontale Verschiebungen der Wellenachse erfasst werden können. Die Auswölbungen sind dann unterschiedlich auf den sich gegenüberliegenden Seiten der Innenfläche der Aufnahme.
Die bevorzugte Ausführungsform des Lagerträgers sieht vor, dass derselbe aus einem Blechstreifen hergestellt wird, der im Tiefziehverfahren entsprechend ausgebildet wird. Der Lagerträger hat einen mittleren Teil, der durch seitlich abgewinkelte Ränder versteift ist. Für die Herstellung der Auswölbungen wird ein Prägeverfahren herangezogen. Durch ein entsprechendes Werkzeug werden die Auswölbungen am Lagerträger herausgedrückt.
Nachdem der Tragring in der Aufnahme der Traverse verschweißt worden ist kann das Kugellager, welches von einem Elastomer umgeben ist, in den Tragring eingepresst werden. Möglich ist aber auch den Tragring und das Kugellager durch Vulkanisation mit dem Elastomer zu verbinden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt:
1: eine Frontansicht des Lagerträgers,
2: einen Querschnitt durch den Lagerträger nach 1,
3: eine perspektivische Ansicht des Lagerträgers,
4: einen Querschnitt durch den Lagerträger mit eingesetztem Kugellager und eingefügt in einen Kardanwellentunnel, und
5: einen Schnitt gemäß der Linie c-c durch den Lagerträger nach 4.
Ausführung der Erfindung
Die 1 bis 5 behandeln eine Ausführungsform bei der der Lagerträger 1 für ein Lager ausgebildet ist, das bei einer Antriebswelle 11 mit leicht nach oben versetzter Wellenachse 8 zum Einsatz kommt. Zwischen Wellenachse 8 und Anschraubfläche 15 besteht der Achsabstand A. Die Traverse 12 ist von ihrer Größe und Gestalt her so angeordnet, dass sie den Tragring 20 aufnimmt. Dabei ist die Aufnahme 9 als Rundbogen 13 ausgeführt deren Innenfläche 14 mit dem Radius Ri ausgebildet wird, welcher dem Außenradius Ra des Tragrings 20 entspricht.
Die Anpassung der Lagermitte an die Wellenachse 8 wird durch ein entsprechendes Anheben des Tragrings 20 erreicht. Dieses erfolgt dadurch dass die Innenfläche 14 der Aufnahme 9 der Traverse 12 mit den Auswölbungen 30 versehen wird. Diese Auswölbungen 30 werden so ausgeführt, dass der Tragring 20 um den Achsabstand A nach oben verschoben wird. Die Traverse 12 bleibt ansonsten in ihrer Ausbildung unverändert. Sie hat die Form eines Bügels mit den seitlichen Auslegern 16, über die die Traverse am Unterboden 17 des Kraftfahrzeugs verschraubt wird.
In vorliegendem Beispiel sind drei Auswölbungen 30 vorhanden die von der Innenfläche 14 der Aufnahme 9 hervorstehen und symmmetrisch angeordnet sind. Diese Auswölbungen 30 haben Anlageflächen 31 und 32 deren Innenradien Rf dem Außenradius Ra des Tragrings 20 entsprechen. Dabei flachen sich die Auswölbungen 30, wie auf den Figuren zu sehen, ausgehend von der Mittellinie 33 des Lagerträgers 1 radial zu ihren Seiten hin ab. Diese Abflachung ist an den Außenradius Ra des Tragrings 20 angepasst. An dieser Stelle wird angemerkt, dass auch eine andere Zahl an Auswölbungen 30 gewählt werden kann, sowie auch eine andere Anordnung derselben. Zum Beispiel kann durch eine asymmetrische Anordnung der Auswölbungen 30 auch eine Verschiebung der Lagermitte in der horizontalen Ebene 34 erreicht werden. Hierfür ist auf der einen Seite der Ausnehmung eine Verstärkung der Auswölbung 30 und auf der gegenüber liegenden Seite eine entsprechende Verringerung erforderlich.
Durch die Ausgestaltung des Lagerträgers 1 aus einem Blechstreifen 18 mit seitlich abgewinkelten Versteifungen 19 besteht die Möglichkeit die Auswölbungen 30 im Prägeverfahren herzustellen. Bei diesem Verfahren wird ein Teil des Blechstreifens 18, wie in den Figuren gut sichtbar, nach innen gedrückt. Diese Ausbildung des Lagerträgers 1 mit der Traverse 12 ist in allen 1 bis 5 wiedergegeben. Auch die Bezugszeichen werden durchgängig verwendet. Im Schnitt der 2 sind die einzelnen Schweißstellen 4 sichtbar gemacht mit denen der Tragring 20 an den Auswölbungen 30 verschweißt ist. An jeder Auswölbung ist eine Schweißstelle 4 vorhanden
In der 3 ist der Lagerträger 1 perspektivisch gezeigt. Dieser Lagerträger 1 wird wie in der 4 verdeutlicht mit einem Kugellager 10 versehen, welches von dem Elastomerring 5 umgeben ist. Der Lagerträger 1 wird mit dem Kugellager 10 auf die Welle aufgezogen und am Unterboden 17 des Fahrzeugs verschraubt. Im vorliegenden Fall befindet sich die Welle 11 in dem Kardanwellentunnel 28. Das Kugellager 10 ist zusammen mit dem Elastomer 5 in den Tragring 20 eingepresst oder einvulkanisiert.
In der 5 ist die Ausgestaltung des Elastomerrings 5 der elastisch das Kugellager 10 umgibt sichtbar gemacht. Dabei ist der Elastomerring 5 im Schnitt gesehen hutförmig ausgebildet, so dass seine Elastizität durch seine Ausgestaltung noch erhöht wird.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lagerträgers erlaubt eine leichte Anpassung der Lagermitte an die Wellenachse bei einer leicht verschobenen Wellenachse. Dieses ist insbesondere bei Antriebswellen an Fahrzeugen mit Heckantrieb von Vorteil. Außerdem kann es auch bei mehrteiligen Antriebswellen angewendet werden. Der Lagerträger ist folglich äußerst variabel. Das oben angeführte Beispiel geht von einer Anordnung des Lagerträgers in seiner Null-Position von der tiefsten Position der Wellenachse aus. Möglich ist aber auch eine höher gelegene Null-Position für die Wellenachse zu wählen und die Variabilität des Lagerträgers durch eine Erhöhung, beziehungsweise die Wahl von niederen Auswölbungen durchzuführen. Dabei bleibt auch in diesem Ausführungsbeispiel der Abstand der Traverse vom Unterboden immer gleich.

Claims

Lagerträger (1) für Wälzlager (10) an Antriebswellen (11) für Fahrzeuge, aus einer Traverse (12) und einem mit der Traverse (12) fest verbundenen Tragring (20) für das Wälzlager (10), wobei die Traverse (12) eine Aufnahme (9) für den Tragring (20) hat, deren Innenfläche (14) als Rundbogen (13) mit einem Innenradius (Ri), ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (9) der Traverse (12) auf ihrer Innenfläche (14) mindestens eine aus der Traverse (12) geformte Auswölbung (30) mit einer Anlagefläche (31, 32) für den Tragring (20) hat, wobei der Innenradius bzw. die Innenradien (Rf) der Anlagefläche bzw. der Anlageflächen (31, 32) an der bzw. den Auswölbungen (30) dem Außenradius (Ra) des Tragrings (20) entsprechen und der Tragring (20) an die Anlagefläche bzw. die Anlageflächen (31, 32) der Auswölbung bzw. der Auswölbungen angeschweißt oder angeclincht ist.
Lagerträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (12) bügelartig ausgebildet ist und seitliche Ausleger (16) zur Befestigung der Traverse (12) an einer Halterung am Unterboden (17) eines Kraftfahrzeuges hat.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorstehenden Höhen jeder Auswölbung (30) durch den Achsabstand (A) der Wellenachse (8) von der Anschlussfläche (15) für den Lagerträger (15) bestimmt wird.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Auswölbungen (30) an der Innenfläche (14) der Aufnahme (9) vorhanden sind.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswölbungen (30) ausgehend von der senkrechten Mittellinie (33) der Traverse (12) zu ihren Seiten hin angepasst an den Außenradius (Ra) des Tragrings (20) sich abflachen.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswölbungen symmetrisch zur Mittellinie (33) der Traverse (12) angeordnet sind.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswölbungen (30) asymmetrisch angeordnet sind.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) aus einem Blechstreifen (18) hergestellt ist.
Lagerträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (18) des Lagerträgers (1) seitlich abgewinkelte Randstreifen (19) als Versteifungen hat.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswölbungen (30) im Prägeverfahren oder je nach Umformgrad durch Tiefziehen hergestellt sind.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das von einem Elastomer (5) umgebene Wälzlager (10) in den Tragring (20) eingepresst ist.
Lagerträger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomer (5) mit dem Tragring (20) und dem Wälzlager (10) durch Vulkanisation verbunden ist.