DE102014107483A1

DE102014107483A1 - Zentrierhülse zur Lagerung und Zentrierung eines Wellenendes

Info

Publication number: DE102014107483A1
Application number: DE102014107483.1A
Authority: DE
Inventors: Manuel Erdmann; Frederik Götz; Timo Armbruster
Original assignee: Trelleborg Vibracoustic GmbH
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-28
Also published as: US10316896B2; US20170159720A1; CN106460952B; KR20170033278A; KR101933068B1; WO2015181184A1; CN106460952A; DE102014107483B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrierhülse (10) zur Lagerung und Zentrierung eines Wellenendes mit einer Innenbuchse (12) und einer Außenbuchse (14), die die Innenbuchse (12) umgibt, wobei zwischen der Innenbuchse (12) und der Außenbuchse (14) ein Federelement (16) angeordnet ist, und wobei das Federelement (16) mit einer Dichtlippe (18) versehen ist. Um ein Abheben der Dichtlippe (18) bei hohen kardanischen Winkeln zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Innenbuchse (12) mit Durchgängen (30) versehen ist, die von dem Elastomer durchdrungen sind, um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Federelement (16) und der Innenbuchse (12) zu schaffen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrierhülse zur Lagerung und Zentrierung eines Wellenendes mit einer Innenbuchse und einer Außenbuchse, die die Innenbuchse umgibt, wobei zwischen der Innenbuchse und der Außenbuchse ein Federelement aus einem Elastomer angeordnet ist und wobei das Federelement mit einer Dichtlippe versehen ist.
Zentrierhülsen der eingangs genannten Art dienen zur Zentrierung und Positionierung eines Wellenendes. Hierfür ist eine genaue Konzentrizität zwischen der Außenbuchse und der Innenbuchse erforderlich. Zudem ist für eine exakte Positionierung eine hohe radiale Steifigkeit notwendig, da ansonsten die Gefahr des Auswanderns der Welle besteht. Ferner ist es erforderlich, dass die Zentrierhülse eine geringe kardanische Steifigkeit aufweist, um die Kippbewegung der beiden Wellenenden auszugleichen.
Aus der DE 10 2005 029 741 A1 geht eine Zentrierhülse hervor, die einer Hardyscheibe zugeordnet ist. Die Zentrierhülse weist eine Innenbuchse und eine Außenbuchse auf, zwischen denen ein sphärisch ausgebildetes Federelement aus einem Elastomer einvulkanisiert ist. Die sphärische Ausbildung des Federelements gewährleistet eine hohe radiale Steifigkeit bei einer gleichzeitig geringen kardanischen Steifigkeit. Zur Abdichtung der Zentrierhülse ragt von dem Federelement radial einwärts eine Dichtlippe ab, die an einem der Wellenenden dichtend anliegt. Nachteilig hierbei ist, dass bei hohen kardanischen Winkeln, die Dichlippe von dem Wellenende abhebt, so dass die Abdichtfunktion nicht mehr ausreichend gewährleistet ist.
Zur Umgehung dieses Nachteils, geht aus der DE 20 2013 006 359 U1 eine Zentrierhülse hervor, deren Federelement eine umlaufende Ausnehmung aufweist, die sich um eine Dichtlippe herum erstreckt. Eine derartige Lösung ist jedoch aufwendig und somit teuer in der Herstellung. Darüber hinaus wird bei der hierin offenbarten Zentrierhülse ein Haftvermittler zur Anbindung des Federelementes an die Außenbuchse und die Innenbuchse verwendet, was sich zusätzlich negativ auf die Herstellungskosten auswirkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zentrierhülse der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei hohen kardanischen Winkeln ein zuverlässiges Anliegen der Dichtlippe an einem Wellenende gewährleistet und zudem kostengünstig in der Fertigung ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einer Zentrierhülse der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Innenbuchse mit Durchgängen versehen ist, die von dem Elastomer durchdrungen sind, um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Federelement und der Innenbuchse zu schaffen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zentrierhülse sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Zentrierhülse dienen die Durchgänge als Durchtrittsöffnungen für das Elastomer, so dass das Elastomer durch die Durchgänge hindurchtritt beziehungsweise hindurchfließt. Gleichzeitig umgibt das Elastomer die Durchgänge außenumfangsseitig. Folglich umgibt beziehungsweise umgreift das Federelement die Durchgänge. Dadurch ist das Federelement formschlüssig an die Innenbuchse angebunden. Dabei ist erfindungsgemäß erkannt worden, dass die Dichtlippe infolge des Formschlusses derart an die Innenbuchse angebunden ist, dass bei einer Auslenkung der Innenbuchse und einer damit einhergehenden Bewegung des Federelements die Dichtlippe nachgezogen wird, so dass ein Abheben der Dichtlippe vermieden wird. Ferner ist erkannt worden, dass die Dichtlippe selbst bei hohen kardanischen Winkeln beziehungsweise Beugewinkeln nicht abhebt. Dadurch wird auch bei hohen kardanischen Winkeln beziehungsweise Beugewinkeln eine zuverlässige Abdichtfunktion gewährleistet. Ferner kann aufgrund des Formschlusses auf die Verwendung eines Haft- oder Bindemittels zum Verbinden des Federelements beziehungsweise der Dichtlippe mit der Innenbuchse verzichtet werden. Folglich ist die erfindungsgemäße Zentrierhülse kostengünstig in der Herstellung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die Durchgänge in Axialrichtung. Weiterhin bevorzugt erstrecken sich die Durchgänge in Axialrichtung parallel zu einer Mittelachse der Innenbuchse. Weiterhin vorteilhaft erstrecken sich die Durchgänge von einer ersten Stirnseite der Innenbuchse zu einer zweiten Stirnseite der Innenbuchse. Dadurch umschließt das Federelement die Durchgänge in axialer Richtung, so dass eine ausreichend Haftung in Axialrichtung gewährleistet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Durchgänge in die Mantelfläche der Innenbuchse eingebracht. Die Mantelfläche kann vorliegend auch als Außenumfangsfläche der Innenbuchse bezeichnet werden.
Vorteilhaft ist die Innenbuchse aus einem Innenbuchsenabschnitt und einem Außenbuchsenabschnitt gebildet, wobei die Durchgänge im Außenbuchsenabschnitt eingebracht sind. Dadurch wird eine verbesserte Anbindung des Federelements und insbesondere der Dichtlippe an den Durchgängen erzielt. Die Innenbuchse ist dabei bevorzugt einstückig ausgebildet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Innenbuchse mindestens drei Durchgänge auf. Weiterhin bevorzugt weist die Innenbuchse mindestens sechs Durchgänge auf. Dadurch wird ein fester Formschluss des Federelements mit der Innenbuchse erzielt. Des Weiteren wird dadurch sichergestellt, dass die Dichtlippe selbst bei hohen kardanischen Winkeln beziehungsweise Beugewinkeln zuverlässig an der Innenbuchse anliegt und nicht abhebt. Somit wird eine ausreichende Dichtfunktion gewährleistet.
Bevorzugt sind die Durchgänge in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet. Dadurch wird eine über den Umfang der Innenbuchse gleichmäßige Anbindung des Federelementes und der Dichtlippe gewährleistet.
Die Durchgänge können im Querschnitt näherungsweise die Form eines Langloches aufweisen. Ferner können die Durchgänge im Querschnitt oval, kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Durchgänge mit einer abgerundeten Umrandung ausgebildet. Dadurch wird ein scharfkantiger Übergang vermieden, der bei einer Bewegung der Innenbuchse zu einer Beschädigung des Federelements führt.
Die Innenbuchse kann mit Ausnehmungen versehen sein. Bevorzugt sind die Ausnehmungen in die Mantelfläche der Innenbuchse beziehungsweise des Außenbuchsenabschnitts eingebracht. Weiterhin bevorzugt erstreckt sich jede der Ausnehmung von einer Stirnseite der Innenbuchse in Axialrichtung einwärts. Vorteilhaft erstrecken sich zu beiden Stirnseiten der Innenbuchse Ausnehmungen axial einwärts. Hierbei können sich die Ausnehmungen gegenüberliegen. Die Ausnehmungen können näherungsweise halbkreisförmig ausgebildet sein. Weiterhin bevorzugt sind die Ausnehmungen mit einer abgerundeten Umrandung versehen, um eine Beschädigung des Federelements bei einer Bewegung der Innenbuchse zu vermeiden. Vorteilhaft ist jeweils eine Ausnehmung zwischen zwei Durchgängen angeordnet.
Vorteilhaft ist das Federelement sphärisch ausgebildet und weist eine einheitliche Dicke auf. Dadurch kann eine hohe radiale Steifigkeit realisiert werden. Ferner kann durch die einheitliche Dicke eine einfache Fertigung des Federelements sichergestellt werden. Zudem gewährleistet die einheitliche Dicke, dass das Federelement gleichmäßig abgenutzt wird und die radiale sowie kardanische Steifigkeit in Umfangsrichtung der Welle konstant ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Außenkontur der Innenbuchse sphärisch ausgebildet.
Weiterhin vorteilhaft ist die Innenbuchse an wenigstens einer der Stirnseiten mit einer umlaufenden Fase versehen.
Vorteilhaft ist die Innenbuchse aus Kunststoff gefertigt. Dadurch ist die Innenbuchse kostengünstig in der Herstellung und weist ein geringes Gewicht auf. Die Innenbuchse kann mittels Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Außenbuchse teilweise sphärisch und als Tiefziehteil ausgebildet ist. Bevorzugt ist die dem Federelement zugewandte Fläche der Außenbuchse sphärisch ausgebildet. Das Tiefziehen ermöglich eine kostengünstige Herstellung der Außenbuchse. Ferner kann die Außenbuchse durch Hydroformen oder Hämmern hergestellt werden.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Zentrierhülse anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Zentrierhülse;
2 eine Vorderansicht einer Innenbuchse der erfindungsgemäßen Zentrierhülse;
3 einen Schnitt durch die Innenbuchse entlang der Linie III-III von 2;
4 einen Schnitt durch die Innenbuchse entlang der Linie IV-IV von 2 und
5 eine perspektivische Ansicht der Innenbuchse der erfindungsgemäßen Zentrierhülse.
In 1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Zentrierhülse 10 gezeigt, die zur Positionierung und Zentrierung eines nicht dargestellten Wellenendes dient.
Die Zentrierhülse 10 weist eine Innenbuchse 12 und eine die Innenbuchse 12 umgebende Außenbuchse 14 auf, wobei zwischen den beiden Buchsen 12, 14 ein Federelement 16 aus einem Elastomer eingebracht ist. Das Federelement 16 weist eine Dichtlippe 18 auf, die von dem Federelement 16 in Radialrichtung R in Richtung der Mittelachse M der Zentrierhülse 10 abragt. Die Dichtlippe 18 dient zum Abdichten der Zentrierhülse 10, indem diese an einem in die Innenbuchse 12 eingebrachten nicht dargestellten Wellenende dichtend anliegt.
Die Außenbuchse ist mit einem näherungsweise zylinderförmigen Anschlussabschnitt 20 und einem sich daran anschließenden sphärisch ausgebildeten Aufnahmeabschnitt 22 ausgebildet. Innerhalb des Aufnahmeabschnitts 22 ist die Innenbuchse 12 und das Federelement 16 angeordnet beziehungsweise eingebracht.
Wie insbesondere aus den 2 bis 5 ersichtlich ist, ist die Innenbuchse 12 näherungsweise ringförmig ausgebildet und weist eine im Querschnitt sphärisch ausgebildete Mantelfläche 42 auf. Die Innenbuchse 12 ist dabei einstückig ausgebildet und umfasst ferner einen Innenbuchsenabschnitt 24 und einen Außenbuchsenabschnitt 26. Der Innenbuchsenabschnitt 24 ist an den Stirnseiten 32, 34 jeweils mit einer umlaufenden Fase 28 versehen.
Der Außenbuchsenabschnitt 26 umfasst Durchgänge 30, die sich in Axialrichtung A von einer ersten Stirnseite 32 zu einer zweiten Stirnseite 34 der Innenbuchse 12 erstrecken. Die Durchgänge 30 weisen im Querschnitt näherungsweise die Form eines Langloches auf und sind zudem in äquidistanten Abständen zueinander über den Umfang der Innenbuchse 12 beziehungsweise dem Außenbuchsenabschnitt 26 verteilt. Vorliegend sind sechs Durchgänge 30 in den Außenbuchsenabschnitt 26 eingebracht. Bevorzugt sind wenigstens drei Durchgänge 30 in den Außenbuchsenabschnitt 26 eingebracht. Weiterhin bevorzugt sind wenigstens sechs Durchgänge 30 in den Außenbuchsenabschnitt 26 eingebracht. Die Durchgänge 30 beziehungsweise die Durchtrittsöffnungen der Durchgänge 30 sind von einer abgerundeten Umrandung 36 umgeben.
Zwischen zwei Durchgängen 30 ist auf jeder der Stirnseiten 32, 34 der Innenbuchse 12 eine Ausnehmung 38 in die Mantelfläche 42 der Innenbuchse 12 beziehungsweise des Außenbuchsenabschnitts 26 eingebracht. Die Ausnehmungen 38 sind im Querschnitt näherungsweise halbkreisförmig ausgebildet und erstrecken sich von der jeweiligen Stirnseite 32, 34 in Axialrichtung A einwärts. Die Ausnehmungen 38 sind mit einer abgerundeten Umrandung 40 versehen.
Das Federelement 16 ist mittels der Durchgänge 30 formschlüssig mit der Innenbuchse 12 verbunden, indem das Elastomer durch die Durchgänge 30 hindurchtritt und diese außenumfangsseitig umgibt. Zudem bewirken die Durchgänge 30 und die Ausnehmungen 38 eine Anbindung der Dichtlippe 18 an die Innenbuchse 12, so dass bei hohen kardanischen Winkeln beziehungsweise Beugewinkeln der Innenbuchse 12 die Dichtlippe 18 die kardanischen Bewegungen der Innenbuchse 12 mitmacht und stets an der Innenbuchse 12 anliegt. Dadurch wird selbst bei hohen kardanischen Winkeln eine zuverlässiges Abdichten der Zentrierhülse 10 gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Zentrierhülse 10 zeichnet sich dadurch aus, dass die Innenbuchse 12 mit Durchgänge 30 versehen ist, die von dem Elastomer des Federelements 16 durchdrungen und außenumfangsseitig umgeben sind. Dadurch sind die Durchgänge 30 von dem Federelement 16 umschlossen, so dass das Federelement 16 formschlüssig mit der Innenbuchse 12 verbunden ist. Zudem ist die Dichtlippe 18 des Federelements 16 über die Durchgänge 30 und Ausnehmungen 38 an die Innenbuchse 12 angebunden, so dass bei hohen kardanischen Winkeln beziehungsweise Bewegungen der Innenbuchse 12 relativ zu der Außenbuchse 14 die Dichtlippe 18 die gleichen kardanischen Bewegungen ausführt. Dadurch liegt die Dichtlippe 18 stets an der Innenbuchse 12 und dem Wellenende an und gewährleistet somit stets eine Abdichtfunktion. Dadurch können hohe Beugewinkel mit gleichbleibender Abdichtfunktion realisiert werden. Zudem kann auf die Verwendung eines Haftmittels zur Verbindung des Federelements 16 mit der Innenbuchse 12 verzichtet werden, so dass die erfindungsgemäße Zentrierhülse 10 kostengünstig in der Herstellung ist.
Bezugszeichenliste

10: Zentrierhülse
12: Innenbuchse
14: Außenbuchse
16: Federelement
18: Dichtlippe
20: Anschlussabschnitt
22: Aufnahmeabschnitt
24: Innenbuchsenabschnitt
26: Außenbuchsenabschnitt
28: Fase
30: Durchgänge
32: erste Stirnseite
34: zweite Stirnseite
36: abgerundete Umrandung
38: Ausnehmung
40: abgerundete Umrandung
42: Mantelfläche
A: Axialrichtung
R: Radialrichtung
M: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005029741 A1 [0003]
DE 202013006359 U1 [0004]

Claims

Zentrierhülse (10) zur Lagerung und Zentrierung eines Wellenendes mit einer Innenbuchse (12) und einer Außenbuchse (14), die die Innenbuchse (12) umgibt, wobei zwischen der Innenbuchse (12) und der Außenbuchse (14) ein Federelement (16) aus einem Elastomer angeordnet ist, und wobei das Federelement (16) mit einer Dichtlippe (18) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (12) mit Durchgängen (30) versehen ist, die von dem Elastomer durchdrungen sind, um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Federelement (16) und der Innenbuchse (12) zu schaffen.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchgänge (30) in Axialrichtung (A) erstrecken.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchgänge (30) von einer ersten Stirnseite (32) der Innenbuchse (12) zu einer zweiten Stirnseite (34) der Innenbuchse (12) erstrecken.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (12) aus einem Innenbuchsenabschnitt (24) und einem Außenbuchsenabschnitt (26) gebildet ist, wobei die Durchgänge (30) im Außenbuchsenabschnitt (26) eingebracht sind.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (12) wenigstens drei Durchgänge (30) aufweist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge (30) in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet sind.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Durchgänge (30) im Querschnitt näherungsweise die Form eines Langloches aufweisen.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (12) mit Ausnehmungen (38) versehen ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) sphärisch ausgebildet ist und eine einheitliche Dicke aufweist.
Lageranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mantelfläche (42) der Innenbuchse (12) im Querschnitt sphärisch ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (12) an wenigstens einer der Stirnseiten (32, 34) mit einer umlaufenden Fase (28) versehen ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (12) aus Kunststoff gefertigt ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenbuchse (14) teilweise sphärisch und als Tiefziehteil ausgebildet ist.