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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wellenlager umfassend ein Wälzlager und einen Außenring, der das Wälzlager unter Ausbildung eines Ringspaltes umgibt, wobei in den Ringspalt ein Elastomerkörper eingebracht ist und wobei der Elastomerkörper eine relative Auslenkung des Wälzlagers zu dem Außenring ermöglicht.
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Derartige Wellenlager werden insbesondere zur Lagerung der Kardanwelle eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, um die während des Fahrbetriebs auf die Kardanwelle einwirkenden Schwingungen zu dämpfen.
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Ein Wellenlager der eingangs genannten Art geht aus der
DE 101 13 442 C2 hervor. Zur Begrenzung der radialen Auslenkung des Wälzlagers weist das Lager einen C-förmigen Ring auf, der an dem Außenring befestigt ist und dessen Schenkel parallel zu der Umfangsfläche des Außenrings verläuft. Der Schenkel dient als radialer Anschlag des Wälzlagers. Eine Begrenzung der axialen Auslenkung ist nicht vorgesehen.
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Ferner gehen aus den Druckschriften
DE 23 47 446 A ,
DE 39 08 965 C2 und
DE 43 17 062 A1 ebenfalls Wellenlager der eingangs genannten Art hervor, die einen Radialanschlag zur Begrenzung der radialen Auslenkung eines Wälzlagers aufweisen.
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Derartige Wellenlager haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund der fehlenden axialen Begrenzung bei großen axialen Auslenkungen die Gefahr besteht, dass der Elastomerkörper einreißt und das Wellenlager ausfällt.
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Aus der
DE 10 2008 014 666 A1 geht ferner ein Wellenlager hervor, das einen radial inneren Stützring, ein Lagergehäuse und einen den radial inneren Stützring und das Lagergehäuse verbindenden Elastomerkörper aufweist. Zur Begrenzung der axialen Auslenkung des radial inneren Stützrings relativ zum Lagergehäuse weist das Wellenlager Auslenkungsbegrenzungsmittel auf, die als von dem Lagergehäuse in Richtung der Mittelachse umgebogene Anschlagabschnitte ausgebildet sind. Eine Begrenzung der radialen Auslenkung ist bei diesem Wellenlager nicht vorgesehen, so dass durch plötzlich auftretende, schlagartige Belastungen der radial innere Stützring gegen das Lagergehäuse schlägt. Dies ist als störendes Anschlaggeräusch innerhalb des Fahrgastraums wahrnehmbar.
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Aus der
DE 41 39 923 C2 geht ein Wellenlager hervor, das zur Begrenzung der axialen und radialen Auslenkung des radial innenliegenden Stützrings beziehungsweise des Wälzlagers einen Radialanschlag aufweist, an dem zusätzlich ein Axialanschlag angeformt ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung ist es zwar möglich, die radiale und axiale Auslenkung des radial innenliegenden Stützrings beziehungsweise Wälzlagers zu begrenzen, jedoch ist die axiale Begrenzung nur in einer axialen Richtung möglich. Zudem besteht die Gefahr, dass der Elastomerkörper bei großen radialen und/oder axialen Auslenkungen verkantet und ausfällt.
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DE 100 48 998 C1 befasst sich mit einer elastischen Lageraufhängung für ein Wellenlager, das über eine V-förmige elastomere Falte mit einer Anschlagshülse beweglich verbunden ist. Zur Begrenzung der radialen Auslenkung ist ein Anschlagspuffer vorgesehen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wellenlager der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, das eine verbesserte Begrenzung der Auslenkungen in axialer und radialer Richtung und gleichzeitig eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Wellenlager vorgeschlagen, das einen ersten Anschlag aufweist, der die relative Auslenkung des Wälzlagers zu dem Außenring in eine erste Axial- und/oder in Radialrichtung begrenzt und das einen zweiten Anschlag aufweist, der die relative Auslenkung des Wälzlagers zu dem Außenring in eine zweite Axial- und/oder in Radialrichtung begrenzt. Einer der Anschläge ist an einem Anschlagelement ausgebildet und das Anschlagelement ist als separates Element ausgebildet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wellenlagers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass zwei Anschläge, die eine Auslenkung des Wälzlagers in Radialrichtung und in eine erste und/oder zweite Axialrichtung begrenzen, das Wälzlager bei großen axialen und/oder radialen Auslenkungen führen. Dadurch kann der Elastomerkörper bei großen radialen und/oder axialen Auslenkungen nicht mehr am Außenring verkanten und somit ausfallen. Folglich weist das erfindungsgemäße Wellenlager eine erhöhte Lebensdauer auf.
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Infolge der Ausbildung einer der Anschläge an einem Anschlagelement und als separates Element kann das Anschlagelement mit dem Außenring und/oder dem Wälzlager verbunden sein. Die Verbindung des Anschlagelementes mit dem Wälzlager und/oder Außenring erfolgt dabei auf bekannte Weise, wie beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen und/oder Verlöten. Vorteilhaft ist das Anschlagelement in den Außenring eingepresst. Das Anschlagelement kann auch als Scheibenelement, Ringelement oder Anschlagblech ausgeführt sein.
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Vorteilhaft ist das Anschlagelement aus einer Lochscheibe aus Blech gebildet. In vorteilhafter Ausgestaltung sind der erste Anschlag an einem ersten Anschlagelement und der zweite Anschlag an einem zweiten Anschlagelement ausgebildet, die jeweils mit dem Außenring verbunden sind. Bevorzugt sind beide Anschlagelemente jeweils stirnseitig mit dem Außenring verbunden, insbesondere in den Außenring eingepresst. Beide Anschlagelemente können aber auch mit dem Wälzlager verbunden sein.
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Bevorzugt ist der an dem Anschlagelement ausgebildete Anschlag aus einem in Richtung der Mittelachse vorspringenden Anschlagabschnitt gebildet. Der Anschlagabschnitt begrenzt dabei die relative Auslenkung des Wälzlagers zu dem Außenring in Radialrichtung und/oder Axialrichtung. Bevorzugt ist der Anschlagabschnitt durch Umformen, insbesondere Umbiegen, wenigstens eines Abschnitts des Anschlagelements gebildet. Dadurch lässt sich ein kostengünstiger Anschlag erzeugen. Bevorzugt weist der Anschlagabschnitt einen Axialanschlagabschnitt und einen Radialanschlagabschnitt auf. Der Axialanschlagabschnitt und der Radialanschlagabschnitt können miteinander verbunden sein. Weiterhin schließen der Axialanschlagabschnitt und der Radialanschlagabschnitt einen Winkel zueinander ein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Anschlagabschnitt wenigstens einen in Richtung der Mittelachse abragenden Vorsprung auf, der eine relative Auslenkung des Wälzlagers zu dem Außenring in Axialrichtung begrenzt. Der Vorsprung dient dabei als Axialanschlagabschnitt für eine Relativbewegung des Wälzlagers in Axialrichtung, insbesondere in die zweite Axialrichtung. Vorteilhaft ist der Vorsprung aus einem umgebogenen Abschnitt des sich in Axialrichtung erstreckenden Radialanschlagabschnitts gebildet. Vorteilhaft ist das Anschlagelement im Bereich des Vorsprungs im Querschnitt näherungsweise hakenförmig ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft ist das Anschlagelement außerhalb des Vorsprungs im Querschnitt näherungsweise C-förmig ausgebildet.
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Zur Herstellung des Anschlagelements wird vorteilhaft eine Lochscheibe aus Blech verwendet werden, wobei durch Umbiegen eines Abschnitts zunächst der Radialanschlagabschnitt gebildet wird, und anschließend durch Umbiegen eines Abschnitts des Radialanschlagabschnitts wird der Vorsprung beziehungsweise der Axialanschlagabschnitt gebildet.
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Der Anschlagabschnitt kann eine Vielzahl an Vorsprüngen aufweisen, die in äquidistanten Abständen zueinander angeordnet sind. Dadurch wird eine effektive Begrenzung der Auslenkung in Axialrichtung, insbesondere in die zweite Axialrichtung, gewährleistet.
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Vorteilhaft ist einer der Anschläge an dem Außenring ausgebildet. Dadurch ist einer der Anschläge einstückig mit dem Außenring verbunden. Bevorzugt ist der an dem Außenring ausgebildete Anschlag im Bereich einer der Stirnseiten des Außenrings angeordnet. Dabei kann der Anschlag durch Umformen eines Abschnitts des Außenrings geformt sein oder bereits bei der Herstellung des Außenrings erzeugt beziehungsweise angeformt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können beide Anschläge an dem Außenring ausgebildet sein. Vorteilhaft sind beidseits der Stirnseiten des Außenringes jeweils ein Anschlag angeordnet. Bevorzugt weist der an dem Außenring ausgebildete Anschlag einen Axialanschlagabschnitt und einen Radialanschlagabschnitt auf. Dabei erstreckt sich der Radialanschlagabschnitt in Axialrichtung und der Axialanschlagabschnitt radial einwärts in Richtung der Mittelachse des Wellenlagers. Vorteilhaft schließen der Axialanschlagabschnitt und der Radialanschlagabschnitt einen rechten Winkel zueinander ein.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist der erste Anschlag im Bereich einer ersten Stirnseite des Wellenlagers angeordnet, und der zweite Anschlag ist im Bereich einer zweiten Stirnseite des Wellenlagers angeordnet. Somit sind die beiden Anschläge in Axialrichtung gesehen voneinander beabstandet angeordnet. Dadurch wird eine verbesserte Führung bei großen radialen und/oder axialen Auslenkungen des Wälzlagers relativ zum Außenring gewährleistet.
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An dem Elastomerkörper kann wenigstens ein Elastomeranschlag ausgebildet sein, der mit wenigstens einem der Anschläge zusammenwirkt. Vorteilhaft sind an dem Elastomerkörper zwei Elastomeranschläge ausgebildet, wobei ein erster Elastomeranschlag mit dem ersten Anschlag und ein zweiter Elastomeranschlag mit dem zweiten Anschlag zusammenwirkt. Die Elastomeranschläge bewirken bei einem Anschlag an einem der Anschläge und/oder den Anschlägen eine progressive Kraftwegkennlinie.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der wenigstens eine Elastomeranschlag als ein von dem Elastomerkörper abragender Vorsprung ausgebildet. Bevorzugt ragt der Elastomeranschlag in einem Winkel von dem Elastomerkörper ab. Je nach Wahl des Winkels lassen sich unterschiedliche Vorspannungen an dem Elastomeranschlag und somit unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken einstellen.
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Weiterhin vorteilhaft ist der Außenring als Lagerträger ausgebildet. Bevorzugt ist der Lagerträger aus Metall, insbesondere aus Gußwerkstoff, hergestellt.
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Ferner kann der Elastomerkörper von einer Außenhülse umgeben sein. Die Außenhülse bewirkt eine gleichmäßige Flächenpressung, wenn der Elastomerkörper in den Außenring eingepresst ist. Zudem dient der Außenring als Einbauhilfe zum Einpressen des Elastomerkörpers in den Außenring.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in den Elastomerkörper eine Innenhülse eingebracht. Vorzugsweise ist die Innenhülse in den Elastomerkörper einvulkanisiert. Die Verbindung der Innenhülse mit dem Elastomerkörper kann dabei formschlüssig und/oder unter Verwendung eines Bindemittels erfolgen. Bei einer formschlüssigen Verbindung sind in die Innenhülse Öffnungen eingebracht, die von dem Elastomer des Elastomerkörpers durchdrungen sind. Bevorzugt ist die Innenhülse radial innenliegend in den Elastomerkörper einvulkanisiert. Die Innenhülse bewirkt eine gleichmäßige Flächenpressung und somit eine gleichmäßige Kraftverteilung auf das Wälzlager.
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Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Kardanwellenlager anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Kardanwellenlagers und
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2 einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Kardanwellenlager entlang der Linie II-II von 1.
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In 1 ist eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Wellenlagers 10 gezeigt, das zur Lagerung einer nicht dargestellten Kardanwelle dient. Das Wellenlager 10 kann auch als Kardanwellenlager bezeichnet werden.
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Gemäß 2, die einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Kardanwellenlager 10 zeigt, weist das Kardanwellenlager 10 einen Lagerträger 12 auf. Der Lagerträger 12 umfasst eine Aufnahmeöffnung 14, in die ein Wälzlager 16 eingebracht ist. Zwischen dem Lagerträger 12 und dem Wälzlager 16 ist ein Ringspalt 18 ausgebildet, in dem ein Elastomerkörper 20 angeordnet ist. Vorteilhaft ist der Elastomerkörper 20 in den Ringspalt eingepresst. Der Elastomerkörper 20 verbindet dabei das Wälzlager 16 elastisch mit dem Lagerträger 12, so dass sich das Wälzlager relativ zu dem Lagerträger in Radial- R und/oder Axialrichtung A bewegen kann.
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Wie in 2 ersichtlich ist, weist der Elastomerkörper 20 einen radial innenliegenden Abschnitt 22 und einen radial außenliegenden Abschnitt 24 auf, die über eine sich in Axialrichtung A erstreckende Falte 26 miteinander verbunden sind. In den radial innenliegenden Abschnitt 22 ist eine Innenbuchse 28 eingebracht, insbesondere einvulkanisiert. Die Innenbuchse 28 dient zur Festlegung des Wälzlagers 16 an dem Elasdtomerkörper 20, in dem diese eine gleichmäßige Flächenpressung und somit eine gleichmäßige Kraftverteilung auf das Wälzlager 16, insbesondere auf dessen Außenring, bewirkt. Von dem radial innenliegenden Abschnitt ragt ein erster Elastomeranschlag 30 und ein zweiter Elastomeranschlag 32 ab.
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Beide Elastomeranschläge 30, 32 ragen dabei in einem Winkel von dem radial innenliegenden Abschnitt 22 ab. Je nach Wahl des Winkels lassen sich unterschiedliche Vorspannungen an den Elastomeranschlägen einstellen. Der radial außenliegende Abschnitt 24 ist umfangsseitig mit einer Außenhülse 34 versehen. Über die Außenhülse 34 liegt der Elastomerkörper 20 an dem Lagerträger 12 an. Die Außenhülse 34 bewirkt einerseits eine gleichmäßige Flächenpressung zwischen Lagerträger 12 und Elastomerkörper 20 und dient andererseits als Einbauhilfe, wenn der Elastomerkörper 20 in den Lagerträger 12 beziehungsweise den Ringspalt 18 eingepresst wird.
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Ferner weist der Lagerträger 12 an einer ersten Stirnseite 36 einen radial einwärts ragenden ersten Anschlag 38 auf, der eine Relativbewegung des Wälzlagers 16 zu dem Lagerträger 12 in Radialrichtung R und in eine erste Axialrichtung A1 begrenzt. Der erste Vorsprung 38 weist hierzu einen ersten Axialanschlagabschnitt, der sich in Radialrichtung R erstreckt und einen ersten Radialanschlagabschnitt 42, der sich in eine zweite Axialrichtung A2 erstreckt, auf. Bei einer Relativbewegung des Wälzlagers 16 zu dem Lagerträger 12 schlägt der erste Elastomeranschlag 30 an dem ersten Anschlag 38 an, so dass die Relativbewegung des Wälzlagers 16 zu dem Lagerträger 12 begrenzt wird. Insbesondere schlägt der erste Vorsprung 30 bei einer Relativbewegung in die erste Axialrichtung A1 an dem ersten Radialanschlagabschnitt 42 und bei einer Relativbewegung in Radialrichtung R an dem ersten Axialanschlagabschnitt 40 an.
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Ferner weist der Lagerträger 12 an einer zweiten Stirnseite 44 einen zweiten Anschlag 46 auf, der eine Relativbewegung des Wälzlagers 20 zu dem Lagerträger 12 in die zweite Axialrichtung A2 und in Radialrichtung R begrenzt. Der zweite Anschlag 46 ist dabei an einem Anschlagelement 48 ausgebildet, das in die Aufnahmeöffnung 14 eingebracht, insbesondere eingepresst, ist. Das Anschlagelement 48 ist dabei als separates Element ausgebildet, das in die Aufnahmeöffnung 14 eingepresst ist. Das Anschlagelement 48 kann auch als Scheibenelement, Ringelement oder Anschlagblech bezeichnet werden. Das Anschlagelement 48 weist einen Anlageabschnitt 50 zur Anlage an der Innenfläche des Lagerträgers 12 und einen sich daran anschließenden in Richtung der Mittelachse M beziehungsweise in Radialrichtung R abragenden Anschlagabschnitt 49 auf. Der Anschlagabschnitt 49 umfasst einen Übergangsabschnitt 52, einen sich an den Übergangsabschnitt 52 anschließenden zweiten Radialanschlagabschnitt 54 und einen von dem zweiten Radialanschlagabschnitt 54 radial einwärts abragenden Vorsprung 56 auf, wie in 2 ersichtlich ist. Der Vorsprung 56 ist dabei als zweiter Axialanschlagabschnitt 58 ausgebildet, der eine Relativbewegung des Wälzlagers 16 zu dem Lagerträger 12 in die zweite Axialrichtung A2 begrenzt. Wie in 1 ersichtlich ist, sind an dem Ringelement 48 mehrere Vorsprünge 56 ausgebildet, die in äquidistanten Abständen zueinander über den Umfang des Ringelements 48 gesehen angeordnet sind. Der Übergangsabschnitt 52, der zweite Radialanschlagabschnitt 54 und der Vorsprung 56 sind dabei durch umformen beziehungsweise umbiegen eines Abschnitts des Anschlagelementes 48 gebildet.
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Das erfindungsgemäße Kardanwellenlager 10 zeichnet sich durch seine zwei Anschläge 38, 46 aus, die eine Relativbewegung des Wälzlagers 16 zu dem Lagerträger 12 sowohl in Axialrichtung A als auch in Radialrichtung R begrenzen. Durch die beiden Anschläge 38, 46 wird selbst bei großen axialen und radialen Auslenkungen des Wälzlagers 16 das Kardanwellenlager 10 stets geführt. Dadurch kommt es bei großen radialen und/oder axialen Auslenkungen nicht zu einer Verkantung des Elastomerkörpers 20, insbesondere dessen Falte 26, mit dem Lagerträger. Folglich weist das erfindungsgemäße Kardanwellenlagers 10 eine erhöhte Lebensdauer auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kardanwellenlager
- 12
- Lagerträger
- 14
- Aufnahmeöffnung
- 16
- Wälzlager
- 18
- Ringspalt
- 20
- Elastomerkörper
- 22
- radial innenliegenden Abschnitt
- 24
- radial außenliegenden Abschnitt
- 26
- Falte
- 28
- Innenbuchse
- 30
- erster Elastomeranschlag
- 32
- zweiter Elastomeranschlag
- 34
- Außenhülse
- 36
- erste Stirnseite
- 38
- erster Anschlag
- 40
- erster Axialanschlagabschnitt
- 42
- erster Radialanschlagabschnitt
- 44
- zweite Stirnseite
- 46
- zweiter Anschlag
- 48
- Anschlagelement
- 49
- Anschlagabschnitt
- 50
- Anlageabschnitt
- 52
- Übergangsabschnitt
- 54
- zweiter Radialanschlagabschnitt
- 56
- Vorsprung
- 58
- zweiter Axialanschlagabschnitt
- A
- Axialrichtung
- R
- Radialrichtung
- A1
- erste Axialrichtung
- A2
- zweite Axialrichtung
- M
- Mittelachse
