DE102012017892B4 - Drehstützlager - Google Patents
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Abstract
Drehstützlagermit einem Innenteil (2) mit einer zentralen Lagerachse (3) zur Verbindung mit einem ersten zu lagernden Bauteil,mit einem das Innenteil (2) mit in radialer Richtung und in Rotationsrichtung mit Bewegungsfreiräumen umgebenden Außenteil (4) zur Verbindung mit einem zweiten zu lagernden Bauteil, undmit Elastomerkörpern (21, 26) in zumindest einem Teil der Bewegungsfreiräume zwischen dem Innenteil (2) und dem Außenteil (4), wobei das Innenteil (2) eine im Querschnitt sternförmige Außenkontur mit wenigstens drei Sternstegen (5) aufweist, mit jeweils zwei stegseitigen zur radialen Lageraußenseite hinweisenden, in Rotationsrichtung wirkenden Stützflanken (6, 7) und jeweils einer Stegaußenfläche zwischen den Stützflanken (6, 7) als in Radialrichtung wirkender Innenteil-Radialstützfläche (8),das Außenteil (4) eine im Querschnitt gesehen zugeordnete Innenkontur als Innenverzahnung (13) aufweist, wobei zugeordnete Zahnstege (14) jeweils zwischen zwei benachbarte Sternstege (5) dergestalt eingreifen, dass Stützflanken (6, 7) und Zahnflanken (15, 16) ebenso wie Innenteil-Radialstützflächen (8) und jeweils zwischen den Zahnstegen (14) liegende Außenteil-Radialstützflächen (19) beabstandet gegenüberliegen, undin den Räumen zwischen gegenüberliegenden Stützflanken (6, 7) und Zahnflanken (15, 16) und/oder zwischen Innenteil-Radialstützflächen (8) und Außenteil-Radialstützflächen (19) Elastomerkörper (21, 26) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenteil-Radialstützflächen (8) konvex ballig nach außen und die zugeordneten Außenteil-Radialstützflächen (19) konkav gewölbt sind, wobei die Wölbungen der Innenteil-Radialstützflächen (8) und der Außenteil-Radialstützflächen (19) im Querschnitt kreisbogenförmig konzentrischausgeführt sind, dergestalt, dass die Kreisbögen einer Innenteil-Radialstützfläche und einer zugeordneten Außenteil-Radialstützfläche jeweils aus Kreisen mit einem zur Lagerachse (3) seitlich versetzten, gemeinsamen Kreismittelpunkt (9) gebildet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Drehstützlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein bekanntes, gattungsgemäßes Drehstützlager (
GB 2 019 529 A - Das Innenteil weist hier eine im Querschnitt sternförmige Außenkontur mit wenigstens drei Sternstegen auf, mit jeweils zwei stegseitigen zur radialen Lageraußenseite hin weisenden, in Rotationsrichtung wirkenden Stützflanken und jeweils einer Stegaußenfläche zwischen den Stützflanken als in Radialrichtung wirkender Innenteil-Radialstützfläche.
- Das Außenteil hat eine im Querschnitt gesehen zugeordnete Innenkontur als Innenverzahnung, wobei zugeordnete Zahnstege jeweils zwischen zwei benachbarte Sternstege dergestalt eingreifen, dass Stützflanken und Zahnflanken ebenso wie Innenteil-Radialstützflächen und jeweils zwischen den Zahnstegen liegende Außenteil-Radialstützflächen gegenüberliegen.
- In den Räumen zwischen gegenüberliegenden Stützflanken und Zahnflanken und/oder zwischen Innenteil-Radialstützflächen und Außenteil-Radialstützflächen sind zumindest teilweise Elastomerkörper angebracht.
- Ein solches Drehstützlager ist geeignet zur elastischen Aufnahme von Radial-, Axial- und Torsionslasten und durch die Anordnung des Innenteils im Außenteil kompakt aufgebaut.
- Ähnliche Drehstützlager sind weiter aus
GB 446 985 A DE 203 04 434 U1 bekannt. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Drehstützlager so auszugestalten, dass bei möglichst gleichförmiger Elastomerkörperbelastung sehr große Torsionskräfte aufgenommen werden können. Dabei soll anfänglich die Torsionsfedersteifigkeit weich und dann überproportional ansteigend verlaufen.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass für eine möglichst gleichförmige Elastomerkörperbelastung die Innenteil-Radialstützflächen konvex ballig nach außen und die zugeordneten Außenteil-Radialstützflächen konkav gewölbt sind und die Wölbungen der Innenteil-Radialstützflächen und der Außenteil-Radialstützflächen im Querschnitt kreisbogenförmig konzentrisch ausgeführt sind, wobei die Kreisbögen einer Innenteil-Radialstützfläche und einer zugeordneten Außenteil-Radialstützfläche jeweils aus Kreisen mit einem zur Lagerachse seitlich versetzten, gemeinsamen Kreismittelpunkt gebildet sind. Dabei ist ersichtlich der Radius für die Innenteil-Radialstützfläche kleiner als der Radius für die Außenteil-Radialstützfläche. Mit einem solchen Kreismittelpunktversatz gegenüber der zentralen Lagerachse wird die Funktion einer exzentrischen Anordnung erreicht, welche den gewünschten Effekt einer überproportional ansteigenden Torsionsfedersteifigkeit nach einer anfänglich weichen Torsionsfedersteifigkeit vorteilhaft verstärkt.
- Weiter wird dieser Effekt dadurch unterstützt, dass die Stützflanken des zugeordneten Sternstegs auf diesen versetzten Kreismittelpunkt hin gerichtet sind, wobei eine zugeordnete Zahnflanke dagegen auf die Lagerachse hin ausgerichtet ist.
- Zweckmäßig wird das Innenteil weitgehend symmetrisch mit vier jeweils um 90° versetzten Sternstegen und das Außenteil entsprechend mit vier zugeordneten Zahnstegen ausgeführt.
- In einer ersten Ausführungsform sind zwischen den Innenteil-Radialstützflächen und den Außenteil-Radialstützflächen Elastomerkörper angebracht, welche Radial-, Axial- und Torsionslasten aufnehmen können. Dabei sind die jeweils mit Freiräumen beabstandeten Stützflanken und Zahnflanken mit einer Elastomerschicht überzogen, wodurch insbesondere für hohe Torsionsbelastungen elastische Anschläge mit überproportional stark ansteigender Torsionsfedersteifigkeit geschaffen sind.
- In einer zweiten Ausführungsform sind zusätzlich zu den vorstehend erläuterten Elastomerkörpern bei einer Anordnung mit vier Sternstegen zwischen vier oder zwei radial gegenüberliegenden Stützflanken/Zahnflanken Elastomerkörper angebracht. Diese Elastomerkörper wirken insbesondere bei Torsionsauslenkungen, so dass durch deren Ausgestaltung die anfängliche Torsionsfedersteifigkeit variiert und individuellen Gegebenheiten angepasst werden kann. Ebenso kann damit durch Dimensionierung dieser Elastomerkörper einfach vorbestimmt werden, ab welcher Torsionsbelastung die Anschlagfunktion zwischen Stützflanken und Zahnflanken zur Wirkung kommt.
- An den Stellen mit Elastomerkörpern zwischen Stützflanken und Zahnflanken können deren Abstände für ein ausreichend großes Elastomerkörpervolumen dadurch vergrößert werden, dass die Breite der dortigen Sternstege entsprechend reduziert wird.
- Konstruktiv einfach kann die Außenkontur des Außenteils als kreiszylindrische Buchse mit der Lagerachse als Zylinderachse ausgeführt sein, wobei jedoch auch andere Außenkonturen, zum Beispiel Oval- oder Kastenformen möglich sind.
- Bei einer dritten Ausführungsform ist das Außenteil aus mehreren, vorzugsweise vier gleichen, radial geteilten Außenteilelementen zusammengesetzt, die im Herstellzustand mit unbelasteten Elastomerkörpern an den Teilungsstellen mit Spalten beabstandet sind. Ein solches Außenteil wird bei der Montage in ein im Innendurchmesser dagegen kleineres Aufnahmeauge unter Schließung der Spalte eingepresst. Damit kann, wenn erforderlich, in den Elastomerkörpern eine Vorspannung aufgebracht werden.
- Die Elastomerkörper können in allgemein bekannter Weise als einvulkanisierte Gummikörper ausgeführt sein.
- Anhand einer Zeichnung werden drei Ausführungseispiele der Erfindung erläutert.
- Es zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch ein Drehstützlager einer ersten Ausführungsform, -
2 eine axiale Draufsicht auf das Drehstützlager nach1 , -
3 einen Längsschnitt entlang der Linie A-A von2 , -
4 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Drehstützlagers, -
5 eine axiale Draufsicht auf das Drehstützlager nach4 , -
6 einen Längsschnitt entlang der Linie A-A von5 , -
7 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Drehstützlagers im Herstellzustand, -
8 einen Querschnitt entsprechend7 im montierten Zustand, -
9 eine axiale Draufsicht entsprechend8 , und -
10 einen Längsschnitt entsprechend der Linie A-A aus9 . - In den
1 bis3 ist eine erste Ausführungsform eines Drehstützlagers1 dargestellt. Das Drehstützlager besteht aus einem zylindrischen (jedoch nicht kreiszylindrischen) Innenteil2 mit einer zentralen Lagerachse3 und einem das Innenteil2 umgebenden und aufnehmenden Außenteil4 . - Das Innenteil
2 weist eine im Querschnitt sternförmige Außenkontur mit drei um 90° jeweils versetzten Sternstegen5a ,5b ,5c ,5d auf. Die Gestalt und Funktion der vier gleichen Sternstege5a ,5b ,5c ,5d wird anhand des Sternstegs5a erläutert: - Der Sternsteg
5a hat zwei seitliche, in Rotationsrichtung wirkende Stützflanken6 ,7 sowie eine Stegaußenfläche als Innenteil-Radialstützfläche8 zwischen den Stützflanken6 ,7 . Die Innenteil-Radialstützfläche8 ist im Querschnitt als Kreisbogen eines Kreises ausgeführt, dessen Kreismittelpunkt9 um eine Strecke10 seitlich versetzt zur Lagerachse3 liegt. Die Stützflanken6 ,7 sind ebenfalls auf den versetzten Kreismittelpunkt9 in gerichtet (siehe strichlierte Linien11 ,12 ). - Das Außenteil
4 hat eine im Querschnitt gesehen der Außenkontur des Innenteils2 zugeordnete Innenkontur als Innenverzahnung13 mit vier Zahnstegen14a ,14b ,14c ,14d , wobei die Zahnstege14 jeweils zwischen zwei benachbarte Sternstege5 mit Bewegungsfreiräumen in Rotations- und Radialrichtung eingreifen. Anhand des Zahnstegs14a wird die Gestalt und Funktion der jeweils gleichen Zahnstege14a ,14b ,14c ,14d erläutert: - Der Zahnsteg
14a greift keilförmig zwischen die Sternstege5a und5d ein mit Zahnflanken15 und16 . Dabei ist die zur Stützflanke6 benachbarte Zahnflanke15 auf die Lagerachse3 hin gerichtet (siehe strichlierte Linie17 ). - Die andere Zahnflanke
16 verläuft parallel und versetzt zur benachbarten Stützflanke des Sternstegs5d , welcher entsprechend der Stützflanke7 ebenfalls auf einem (nicht dargestellten) zur Lagerachse3 versetzten, dem Sternsteg5d zugeordneten Kreismittelpunkt hin gerichtet ist. - Der Innenteil-Radialstützfläche
8 mit dem Radius18 ist eine Außenteil-Radialstützfläche19 zugeordnet, die ebenfalls kreisbogenförmig mit dem Kreismittelpunkt9 und dem größeren Radius20 ausgeführt ist. In den dadurch gebildeten Spalt zwischen der Innenteil-Radialstützfläche8 und der Außenteil-Radialstützfläche19 ist jeweils ein Elastomerkörper21a ,21b ,21c ,21d als Gummikörper einvulkanisiert. - Die jeweils beabstandeten und gegenüberliegenden Stützflanken
6 ,7 und Zahnflanken15 ,16 sind mit einer Elastomerschicht22 zur Ausbildung elastischer Anschläge überzogen. - Das Drehstützlager
1 nach den1 bis3 kann Axial-, Radial- und Rotationslasten aufnehmen und abstützen. Solange Rotationslasten in den Elastomerkörpern21 aufgenommen werden, ist die Rotationsfedersteifigkeit relativ weich, wobei durch den Versatz10 zwischen der Lagerachse3 und jeweils einem zugeordneten Kreismittelpunkt9 ein für Auslegungen und Anpassungen verwendbarer Exzentereffekt hinzukommt. Bei größeren Auslenkungen erfolgt über die Elastomerschicht22 jeweils eine Anlage und ein Anschlag zugeordneter Stützflanken/Zahnflanken, wodurch die Torsionsfedersteifigkeit überproportional stark ansteigt. - Das Innenteil
2 weist hier eine zentrale Bohrung23 für eine Rohranbindung eines ersten zu lagernden Bauteils auf. Alternativ dazu kann auch eine an sich bekannte Pratzenanbindung mit in3 strichliert eingezeichneten beidseitigen Pratzen24 erfolgen. - Das Außenteil
4 hat eine kreiszylindrische Außenkontur25 mit der Lagerachse3 als Zylinderachse. Das Außenteil4 kann mit üblichen Verbindungstechniken kraft- und/oder formschlüssig mit einem zweiten zu lagernden Bauteil verbunden werden. - In den
4 bis6 ist eine zweite Ausführungsform eines Drehstützlagers1 gezeigt, das prinzipiell gleich wie das Drehstützlager nach den1 bis3 aufgebaut ist. Daher sind gleiche Bauelemente und Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und es werden nur die wesentlichen Unterschiede erläutert: - Insbesondere aus dem Querschnitt nach
4 ist ersichtlich, dass zusätzlich zu den Elastomerkörpern21a bis21d beziehungsweise mit diesen zusammenhängend weitere vier Elastomerkörper26a ,26b ,26c ,26d mit vergleichsweise größerem Volumen zwischen dem Innenteil2 und dem Außenteil4 zusätzlich angebracht sind. Die Elastomerkörper26a und26c sowie26b und26d sind jeweils gegenüberliegend zwischen dem Zahnsteg14b und Sternsteg5b sowie dem Zahnsteg14d und dem Sternsteg5d und entsprechend zwischen dem Zahnsteg14c und dem Sternsteg5c sowie zwischen dem Zahnsteg14a und dem Sternsteg5a angeordnet. Im Bereich der relativ voluminösen Elastomerkörper26a bis26d sind gegenüber der ersten Ausführungsform die angrenzenden Sternstege5a bis5d in ihrer Breite reduziert. - Mit den zusätzlichen Elastomerkörpern
26a bis26d der zweiten Ausführungsform sind gegenüber der ersten Ausführungsform Anpassungen an individuelle Gegebenheiten und Anforderungen sowie Optimierungen möglich. - In den
7 bis10 ist eine dritte Ausführungsform eines Drehstützlagers1 gezeigt, welches im Wesentlichen den vorstehenden beiden Ausführungsformen hinsichtlich der Gestalt und der Funktion entspricht, so dass gleiche Bauelemente und Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und nur die wesentlichen Unterschiede erläutert werden. - Ersichtlich besteht auch dieses Stützlager aus dem sternförmigen Innenteil
2 und dem Außenteil4 mit entsprechender Innenverzahnung. Es sind auch hier die radial äußeren Elastomerkörper21a ,21b ,21c und21d vorgesehen sowie die beiden gegenüberliegenden Elastomerkörper26a und26c (die Elastomerkörper26b und26d der zweiten Ausführungsform sind hier nicht verwendet). - Der wesentliche Unterschied der dritten Ausführungsform zu den beiden vorstehenden Ausführungsformen besteht darin, dass das Außenteil
4 hier aus vier gleichen radial geteilten Außenteilelementen28a ,28b ,28c ,28d zusammengesetzt ist. Im Herstellzustand mit bereits einvulkanisierten und unbelasteten Elastomerkörpern21a bis21d und26a und26c (in7 dargestellt) sind die vier Außenteilelemente28a bis28d an den Teilungsstellen mit Spalten29a ,29b ,29c ,29d beabstandet. - Bei der Montage wird das vierteilige Außenteil
4 in ein im Innendurchmesser kleineres Aufnahmeauge27 eingepresst (in den8 bis10 dargestellt), wodurch die Spalte29a bis29d geschlossen und der Raum für die Elastomerkörper21 reduziert wird, so dass in den Elastomerkörpern21 und26 eine Vorspannung aufgebaut wird.
Claims (9)
- Drehstützlager mit einem Innenteil (2) mit einer zentralen Lagerachse (3) zur Verbindung mit einem ersten zu lagernden Bauteil, mit einem das Innenteil (2) mit in radialer Richtung und in Rotationsrichtung mit Bewegungsfreiräumen umgebenden Außenteil (4) zur Verbindung mit einem zweiten zu lagernden Bauteil, und mit Elastomerkörpern (21, 26) in zumindest einem Teil der Bewegungsfreiräume zwischen dem Innenteil (2) und dem Außenteil (4), wobei das Innenteil (2) eine im Querschnitt sternförmige Außenkontur mit wenigstens drei Sternstegen (5) aufweist, mit jeweils zwei stegseitigen zur radialen Lageraußenseite hinweisenden, in Rotationsrichtung wirkenden Stützflanken (6, 7) und jeweils einer Stegaußenfläche zwischen den Stützflanken (6, 7) als in Radialrichtung wirkender Innenteil-Radialstützfläche (8), das Außenteil (4) eine im Querschnitt gesehen zugeordnete Innenkontur als Innenverzahnung (13) aufweist, wobei zugeordnete Zahnstege (14) jeweils zwischen zwei benachbarte Sternstege (5) dergestalt eingreifen, dass Stützflanken (6, 7) und Zahnflanken (15, 16) ebenso wie Innenteil-Radialstützflächen (8) und jeweils zwischen den Zahnstegen (14) liegende Außenteil-Radialstützflächen (19) beabstandet gegenüberliegen, und in den Räumen zwischen gegenüberliegenden Stützflanken (6, 7) und Zahnflanken (15, 16) und/oder zwischen Innenteil-Radialstützflächen (8) und Außenteil-Radialstützflächen (19) Elastomerkörper (21, 26) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenteil-Radialstützflächen (8) konvex ballig nach außen und die zugeordneten Außenteil-Radialstützflächen (19) konkav gewölbt sind, wobei die Wölbungen der Innenteil-Radialstützflächen (8) und der Außenteil-Radialstützflächen (19) im Querschnitt kreisbogenförmig konzentrischausgeführt sind, dergestalt, dass die Kreisbögen einer Innenteil-Radialstützfläche und einer zugeordneten Außenteil-Radialstützfläche jeweils aus Kreisen mit einem zur Lagerachse (3) seitlich versetzten, gemeinsamen Kreismittelpunkt (9) gebildet sind.
- Drehstützlager nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflanken (6, 7) eines Sternstegs (5a) jeweils auf diesen versetzten Kreismittelpunkt (9) hin gerichtet sind, wobei eine Zahnflanke (15) aufdie Lagerachse (3) hin ausgerichtet ist. - Drehstützlager nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (2) vier jeweils um 90° versetzte Sternstege (5a, 5b, 5c, 5d) mit entsprechend angeordneten Zahnstegen (14a, 14b, 14c, 14d) des Außenteils (4) aufweist. - Drehstützlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche
Anspruch 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Innenteil-Radialstützflächen (8) und den Außenteil-Radialstützflächen (19) Elastomerkörper (21) angebracht sind, und dass die jeweils mit Freiräumen beabstandeten Stützflanken (6, 7) und Zahnflanken (15, 16) mit einer Elastomerschicht (22) überzogen sind. - Drehstützlager nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich bei einer Anordnung mit vier um 90° versetzten Sternstegen (5) zwischen vier oder zwei radial gegenüberliegenden, beabstandeten und zugeordneten Stützflanken (6, 7) und Zahnflanken (15, 16) Elastomerkörper (26) angebracht sind. - Drehstützlager nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen Stützflanken (6, 7) und Zahnflanken (15, 16) mit dort angebrachten Elastomerkörpern (26) durch eine dortige Reduzierung der Breite der Sternstege (5) größer sind als die übrigen Abstände zwischen Stützflanken (6, 7) und Zahnflanken (15, 16). - Drehstützlager nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Außenteils (4) als kreiszylindrische Buchse mit der Lagerachse (3) als Zylinderachse ausgeführt ist. - Drehstützlager nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (4) aus mehreren, vorzugsweise vier gleichen, radial geteilten Außenteilelementen (28a, 28b, 28c, 28d) zusammengesetzt ist, die im Herstellzustand mit unbelasteten Elastomerkörpern (21, 26) an den Teilungsstellen mit Spalten (29a, 29b, 29c, 29d) beabstandet sind, und dass das Außenteil (4) bei der Montage in ein im Innendurchmesser kleineres Aufnahmeauge (27) unter Schließung der Spalte (29a, 29b, 29c, 29d) einpressbar ist, wodurch eine Vorspannung in den Elastomerkörpern (21) aufgebracht wird. - Drehstützlager nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerkörper (21, 26) einvulkanisierte Gummikörper sind.
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