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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Gelenkwelle eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Konventionelle Lageranordnungen für Gelenkwellen weisen eine einfache Elastomerspur zur Dämpfung von Schwingungen auf.
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Dieser konstruktive Ansatz kann zu einer relativ geringen Lebensdauer der Lageranordnung führen, sobald diese großen Auslenkungen in radialer und/oder axialer Richtung unterworfen wird.
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Des Weiteren kann eine Lageranordnung mit einfacher Elastomerspur Schwingungen häufig nur in relativ eingeschränktem Maße isolieren. Schließlich kann eine solche Lageranordnung einen großen Bauraum beanspruchen.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass diese bei langer Lebensdauer und kompakter Bauweise Schwingungen zuverlässig isolieren kann.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist der Lagerträger durch eine zweite elastische Einrichtung relativ zum Boden beweglich gelagert, wobei die zweite elastische Einrichtung eine durch zwei Lagerstellen verlaufende Scharnierachse ausbildet, welche von der ersten elastischen Einrichtung beabstandet ist. Hierdurch wird ein Hebelarm geschaffen durch den der Lagerträger bei axialer Wellenbewegung verkippt wird.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass ein Lagerträger, der durch eine zweite elastische Einrichtung relativ zum Boden beweglich gelagert ist, eine Art Doppelscharnier für eine Gelenkwelle realisiert. Hierdurch kann eine Gelenkwelle in axialer Richtung ausgelenkt werden, wobei in den elastischen Einrichtungen vorteilhaft jeweils nahezu nur eine Drehbewegung ausgeführt wird. Hierbei durchlaufen Elastomerelemente der elastischen Einrichtungen nur relativ geringe Wege relativ zueinander. Dies erhöht die Lebensdauer der Lageranordnung bei einer Reduktion des Bauraums für diese. Durch diese Lageranordnung wird die Krafteinleitung in den Boden eines Kraftfahrzeugs beim Durchlaufen einer ersten Resonanzschwingung deutlich reduziert. Trotz Durchlaufen einer zusätzlichen Resonanzüberhöhung wird die Krafteinleitung in den Resonanzbereichen um 40% reduziert. Des Weiteren werden hochfrequente Schwingungen deutlich besser als bei bisherigen Lageranordnungen isoliert, da der zwischen zwei elastischen Einrichtungen aufgenommene Lagerträger quasi als Zwischenmasse fungiert.
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Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
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Vor diesem Hintergrund könnte der Lagerträger elastisch gegen den Boden neigbar sein, wobei der Innenring unabhängig von der Neigung des Lagerträgers gegen den Boden elastisch gegen den Lagerträger neigbar ist. Hierdurch bildet die Lageranordnung ein Doppelscharnier aus, welches eine Axialverschiebung einer Gelenkwelle durch Drehbewegungen in den elastischen Einrichtungen aufnimmt.
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Die zweite elastische Einrichtung könnte an den Lagerstellen Elastomerelemente mit flächigen, scheibenförmigen und/oder stiftförmigen Abschnitten aufweisen, welche zwischen einem Befestigungsflansch des Lagerträgers und dem Boden zumindest teilweise sandwichartig aufgenommen sind. Konkret ist denkbar, dass die Elastomerelemente der zweiten elastischen Einrichtung von Befestigungsbolzen durchgriffen werden und im Querschnitt H-förmig ausgebildet sind. So kann ein scheibenförmiger Abschnitt zwischen dem Boden und dem Befestigungsflansch und ein anderer scheibenförmiger Abschnitt zwischen dem Befestigungsbolzen und dem Befestigungsflansch verpresst werden. Die beiden scheibenförmigen Abschnitte könnten durch einen Hohlhals miteinander verbunden sein, welcher den Befestigungsbolzen im Wesentlichen konzentrisch umgibt. Die Elastomerelemente sind aus einem massiven Elastomer gefertigt und elastisch komprimierbar.
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Die erste elastische Einrichtung könnte zwei ringförmige Elastomerelemente aufweisen, welche an gegenüberliegenden Stellen am Lagerträger angeordnet sind und jeweils einen Lagerzapfen des Innenrings umfangen. Hierdurch können die Lagerzapfen elastisch aus einer Ruhelage ausgelenkt werden. Des Weiteren ist der Innenring um eine Achse drehbar, welche kolinear mit den Lagerzapfen ausgerichtet ist. Diese Achse ist parallel zur Scharnierachse durch die Lagerstellen der zweiten elastischen Einrichtung orientiert. Die ringförmigen Elastomerelemente könnten insbesondere als einteilige oder mehrteilige Bauteile in den Lagerträger eingeclipst werden.
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Vom Innenring könnten zwei diametral gegenüberliegende Lagerzapfen radial nach außen abragen. Der Innenring ist hierdurch um eine Achse drehbar, welche kolinear mit den Lagerzapfen ausgerichtet ist. Der Innenring ist so relativ zum Lagerträger verdrehbar.
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In den Lagerzapfen könnten Sicherungsbolzen aufgenommen sein. Hierdurch wird der Innenring verliersicher am Lagerträger befestigt.
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Vor diesem Hintergrund könnte der Innenring derart reversibel deformierbar sein, dass er nach Einfügen in den Lagerträger in seine runde Ursprungsform zurückspringt und dabei die Lagerzapfen in die ihnen zugeordneten Aufnahmen im Lagerträger presst.
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Die erste elastische Einrichtung könnte ein ringförmiges Elastomerelement aufweisen, welches konzentrisch zum Innenring angeordnet ist, diesen gegen den Lagerträger elastisch beweglich lagert und zur Scharnierachse durch die Lagerstellen beabstandet ist. Bei dieser Ausführung wird der Innenring längs seines Umfangs stabil elastisch gelagert.
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Vor diesem Hintergrund könnte das ringförmige Elastomerelement sowohl in einer segmentierten Nut des Lagerträgers als auch in einer segmentierten Nut des Innenrings aufgenommen sein. Das ringförmige Elastomerelement dient hierdurch als Verbindungsmittel zwischen dem Innenring und dem Lagerträger. Das ringförmige Elastomerelement kann relativ einfach in die Nuten eingeclipst werden.
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Segmente der segmentierten Nut des Innenrings könnten jeweils eine Abflachung aufweisen. Hierdurch wird eine Verdrehsicherung hergestellt, die verhindert, dass der Innenring sich mit der Gelenkwelle mitdreht.
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Die ringförmigen Elastomerelemente könnten als fluidgefüllte Schläuche ausgebildet sein. Eine Fluidfüllung kann die Dämpfungseigenschaften des ringförmigen Elastomerelements positiv unterstützen, indem das Fluid innerhalb dessen verdrängbar ist. Ein solcher Schlauch kann aus einem thermoplastischen Elastomer gefertigt sein. Die zwei Enden eines Schlauchs können nach dessen Befüllung mit Fluid miteinander verschweißt werden. So ist ein dichter Ring erzeugbar.
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Innerhalb des Innenrings könnte ein Kugellager aufgenommen sein. Vorteilhaft wird eine Gelenkwelle durch das Kugellager gelagert. Des Weiteren wird der Innenring durch das Einpressen eines Kugellagers in seiner Form stabilisiert.
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Der Innenring und der Lagerträger sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt.
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Die hier beschriebenen Lageranordnungen können vorteilhaft aufgrund der ihnen zugeordneten elastischen Einrichtungen Montageungenauigkeiten ausgleichen. Die Elastomerelemente können als reine Gummiformteile vulkanisiert werden. Insoweit ist kein Bindemittelsystem erforderlich und es entfallen komplexe Vulkanisationswerkzeuge.
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Die hier beschriebenen Lageranordnungen eignen sich besonders gut zur Lagerung mehrteiliger Gelenkwellen.
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Die hier beschriebenen Lageranordnungen eignen sich weiter zur Verwendung in Kraftfahrzeugen mit Heck- oder Allradantrieb.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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In der Zeichnung zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht einer Lageranordnung mit einem Innenring, der an zwei gegenüberliegenden Lagerpunkten im Lagerträger schwenkbar gelagert ist,
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2 eine Ansicht der Lageranordnung gemäß 1 in Richtung der Längsachse einer nicht gezeigten Gelenkwelle,
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2a eine Schnittansicht der Lageranordnung gemäß 1 in Richtung der Längsachse einer nicht gezeigten Gelenkwelle,
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3 eine weitere Schnittansicht der Lageranordnung gemäß 1, wobei die Schnittebene orthogonal zur Stand- oder Auflageebene des Lagerträgers orientiert ist,
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4 eine perspektivische Seitenansicht der Lageranordnung gemäß 1,
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5 eine Seitenansicht der Lageranordnung gemäß 1, wobei der Lagerträger relativ zum Boden verkippt ist.
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6 eine perspektivische Ansicht der Lageranordnung gemäß 1, wobei der Lagerträger relativ zum Boden verkippt ist,
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7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Lageranordnung mit verkleinertem Lagerträger,
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8 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Lagerträgers, bei welchem der Innenring durch einen konzentrisch angeordneten Fluidschlauch gegen den Lagerträger gelagert ist, und
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9 eine Schnittansicht des Lagerträgers gemäß 8, wobei die Schnittebene orthogonal zur Stand- oder Auflageebene des Lagerträgers orientiert ist.
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt eine Lageranordnung, umfassend einen Boden 1, an welchem ein Lagerträger 2 befestigt ist, wobei der Lagerträger 2 einen Innenring 3 zur konzentrischen Aufnahme eines Wellenabschnitts aufweist, wobei der Lagerträger 2 den Innenring 3 trägt und mit diesem verbunden ist und wobei der Innenring 3 am Lagerträger 2 durch eine erste elastische Einrichtung 4 beweglich gelagert ist. Der Lagerträger 2 ist durch eine zweite elastische Einrichtung 5 relativ zum Boden 1 beweglich gelagert.
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Der Lagerträger 2 ist durch eine zweite elastische Einrichtung 5 relativ zum Boden 1 beweglich gelagert, wobei die zweite elastische Einrichtung 5 eine durch zwei Lagerstellen 5' verlaufende Scharnierachse ausbildet, welche von der ersten elastischen Einrichtung 4 beabstandet ist.
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2 zeigt eine Ansicht der Lageranordnung gemäß 1 in Richtung der Längsachse einer nicht gezeigten Gelenkwelle.
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2a zeigt eine Schnittansicht der Lageranordnung gemäß 1 in Richtung der Längsachse einer nicht gezeigten Gelenkwelle.
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3 zeigt, dass die erste elastische Einrichtung 4 zwei ringförmige Elastomerelemente 4a, 4b aufweist, welche an gegenüberliegenden Stellen am Lagerträger 2 angeordnet sind und jeweils einen Lagerzapfen 3a, 3b des Innenrings 3 umfangen. Hierdurch können die Lagerzapfen 3a, 3b elastisch aus einer Ruhelage ausgelenkt werden. Des Weiteren ist der Innenring 3 um eine Achse drehbar, welche kolinear mit den Lagerzapfen 3a, 3b ausgerichtet ist.
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Vom Innenring 3 ragen zwei diametral gegenüberliegende Lagerzapfen 3a, 3b radial nach außen ab. Der Innenring 3 ist hierdurch um eine Achse drehbar, welche kolinear mit den Lagerzapfen 3a, 3b ausgerichtet ist. Der Innenring 3 ist so relativ zum Lagerträger 2 verdrehbar. In den Lagerzapfen 3a, 3b sind Sicherungsbolzen 6 aufgenommen. Hierdurch wird der Innenring 3 verliersicher am Lagerträger 2 befestigt.
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Die ringförmigen Elastomerelemente 4a, 4b sind zwischen einer zylindrischen Vertiefung 7 des Lagerträgers 2 und einer Begrenzungsschulter 8 des Innenrings 3 montiert.
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4 zeigt, dass die zweite elastische Einrichtung 5 an den Lagerstellen 5' Elastomerelemente 5a, 5b mit flächigen, scheibenförmigen und/oder stiftförmigen Abschnitten aufweist, welche zwischen einem Befestigungsflansch 2a, 2b des Lagerträgers 2 und dem Boden 1 zumindest teilweise sandwichartig aufgenommen sind.
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Konkret sind die Elastomerelemente 5a, 5b der zweiten elastischen Einrichtung 5 von Befestigungsbolzen 9 durchgriffen und im Querschnitt H-förmig ausgebildet. Dies ist in 2a besonders gut dargestellt. Die Befestigungsbolzen 9 sind aus Stahl gefertigt und vom Typ M6.
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2a zeigt, dass ein erster scheibenförmiger Abschnitt 11 zwischen dem Befestigungsflansch 2a und dem Boden 1 verpresst ist. Zwischen dem Befestigungsbolzen 9 und dem Befestigungsflansch 2a ist ein zweiter scheibenförmiger Abschnitt 10 verpresst.
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Die beiden scheibenförmigen Abschnitte 10, 11 sind durch einen Hohlhals 12 miteinander verbunden, welcher den Befestigungsbolzen 9 im Wesentlichen konzentrisch umgibt. Die Elastomerelemente 5a, 5b sind aus einem massiven Elastomer gefertigt und elastisch komprimierbar.
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5 und 6 zeigen, dass der Lagerträger 2 elastisch gegen den Boden 1 neigbar ist, wobei der Innenring 3 unabhängig von der Neigung des Lagerträgers 2 gegen den Boden 1 elastisch gegen den Lagerträger 2 neigbar ist. Hierdurch bildet die Lageranordnung ein Doppelscharnier aus, welches eine Axialverschiebung einer Gelenkwelle durch Drehbewegungen in den elastischen Einrichtungen 4, 5 aufnimmt.
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7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung, bei welcher der Lagerträger 2 derart ausgestaltet ist, dass nur ein Teil des Innenrings 3 vom Lagerträger 2 umgeben ist. Konkret liegt der dem Boden 1 abgewandte Teil des Innenrings 3 frei. Durch diese Ausgestaltung kann Bauraum eingespart und kann der Lagerträger 2 günstiger, insbesondere kostengünstiger, hergestellt werden.
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8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lagerträgers 2 einer Lageranordnung, bei welcher die erste elastische Einrichtung 4 ein ringförmiges Elastomerelement 4c aufweist, welches konzentrisch zum Innenring 3 angeordnet ist, diesen gegen den Lagerträger 2 elastisch beweglich lagert und zur Scharnierachse durch die Lagerstellen 5' beabstandet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Innenring 3 längs seines Umfangs stabil elastisch gelagert. Dieser Lagerträger 2 weist keine Querverstrebung zwischen den Befestigungsflanschen 2a, 2b auf.
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9 zeigt, dass das ringförmige Elastomerelement 4c sowohl in einer segmentierten Nut 14 des Lagerträgers 2 als auch in einer segmentierten Nut 13 des Innenrings 3 aufgenommen ist. Das ringförmige Elastomerelement 4c dient hierdurch als Verbindungsmittel zwischen dem Innenring 3 und dem Lagerträger 2. Das ringförmige Elastomerelement 4c kann relativ einfach in die Nuten 13, 14 eingeclipst werden.
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Die Segmente 13a der segmentierten Nut 13 des Innenrings 3 weisen jeweils eine Abflachung 15 auf. So wird ein Mitdrehen des Innenrings 3 mit der Gelenkwelle verhindert.
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Die ringförmigen Elastomerelemente 4a, 4b, 4c der 1 bis 9 sind als fluidgefüllte Schläuche ausgebildet. Eine Füllung mit viskosem Fluid unterstützt die Dämpfungseigenschaften des jeweiligen ringförmigen Elastomerelements 4a, 4b, 4c positiv, indem das Fluid innerhalb dessen verdrängbar ist. Ein solcher Schlauch ist aus einem thermoplastischen Elastomer gefertigt.
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In allen Ausführungsbeispielen der 1 bis 9 ist innerhalb des Innenrings 3 ein Kugellager 16 aufgenommen. Vorteilhaft wird eine nicht gezeigte Gelenkwelle durch das Kugellager 16 gelagert. Des Weiteren wird der Innenring 3 durch das Einpressen eines Kugellagers 16 in seiner Form stabilisiert. Der Innenring 3 und der Lagerträger 2 sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt.
