DE102017110874A1

DE102017110874A1 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE102017110874A1
Application number: DE102017110874.2A
Authority: DE
Inventors: Petric Seipel
Original assignee: Henniges Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Bayrak Technik De GmbH
Priority date: 2017-05-18
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2018-11-22
Also published as: CN108953371B; CN108953371A; US20180334030A1; US10919386B2

Abstract

Eine Lageranordnung, die zum Einbau in einen Lagerträger (1) vorgesehen ist, hat wenigstens ein Drehlager (2) sowie wenigstens eine das Drehlager (2) aufnehmende Elastomermanschette, die wenigstens eine zur Aufnahme in dem Lagerträger (1) ausgebildete Reibschlussfläche (5) aufweist. Die Elastomermanschette (4) weist wenigstens eine Elastomerfalte (6) auf, über deren Faltenverlauf hinweg das Manschettenmaterial wenigstens eine Steifigkeitsschwächung (7) hat. Die Steifigkeitsschwächung (7) weist im Manschettenmaterial entweder eine Reduktion der Materialstärke oder aber eine Erhöhung der Elastizität auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zum Einbau in einen Lagerträger mit wenigstens einem Drehlager sowie wenigstens einer das Drehlager aufnehmenden Elastomermanschette.
Derartige Lageranordnungen sind insbesondere im Kraftfahrzeugbau zur Schwingungsdämpfung eingesetzte Gelenkwellenmittellager oder Kardanwellenzwischenlager, deren Elastomermanschetten für die Antriebswellen als Schwingungsdämpfer fungieren. Zur betriebssicheren Aufnahme der Elastomermanschette in einem Lagerträger ist die sogenannte Insert-Technologie bekannt, bei der die Elastomermanschette durch Verpressen, Umformen, Fügen oder Umspritzen von Klemmen- oder Anschlussringen fester und unlösbarer Bestandteil der in dem Lagerträger aufzunehmenden Baugruppe, des Inserts, wird. Insgesamt gestaltet sich die Herstellung derartiger Lageranordnungen aufwendig, da das Verpressen die Einhaltung enger Toleranzmaßen, das Umformen den Einsatz teurer Bördelwerkzeuge, das Fügen den Einsatz zusätzlicher Sicherungselemente und das Umspritzen den Einsatz teurer Spritzgusswerkzeuge erfordert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Lageranordnung der eingangsgenannten Gattung aufzuzeigen, deren Herstellung auf Basis einer besonders einfachen und kurzen Arbeitsgangfolge möglich ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Elastomermanschette wenigstens eine zur Aufnahme in dem Lagerträger ausgebildete Reibschlussfläche aufweist, und dass die Elastomermanschette wenigstens eine Elastomerfalte aufweist, über deren Faltenverlauf hinweg das Manschettenmaterial wenigstens eine Steifigkeitsschwächung hat. Somit führt wenigstens eine über das Drehlager in den Lagerträger eingeleitete Axialkraft zu elastischen Verformungen der Elastomermanschette und damit zu fortwährenden Veränderungen des Faltenverlaufes. Da die Steifigkeitsschwächung über den Faltenverlauf des Manschettenmaterials hinweg ausgebildet ist, führt jede Veränderung des Faltenverlaufes zu einer Verformung der Elastomermanschette und damit zu einem Verformungswiderstand, welchen die Elastomermanschette einem Lagerträger über seine Reibschlussfläche entgegensetzt. Folglich führt die in die Lageranordnung eingeleitete Axialkraft zu einer Erhöhung der an der Reibschlussfläche angreifenden Normalkräfte und damit zu einer Verstärkung eines zwischen Elastomermanschette und Lagerträger hergestellten Kraftschlusses. Mit der Verstärkung des Kraftschlusses weist die erfindungsgemäße Lageranordnung eine Art Selbsthemmung auf, mit der sie gegen wenigstens eine aus einem Lagerträger axial herausgehende Bewegung gesichert ist.
Auf zusätzliche Bauteile, wie Außenringe, Sicherungsringe oder zusätzliche Arbeitsgänge, wie Bördeln oder Spritzgießen, kann vorteilhaft verzichtet werden. Eine für den Einbau der erfindungsgemäßen Lageranordnung erforderliche Arbeitsschrittfolge beschränkt sich auf eine einfache Einsteckbewegung mit der die vorzugsweise als Insert ausgebildete Lageranordnung in einem Lagerträger montiert wird.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung weist die Steifigkeitsschwächung wenigstens eine Reduktion der Materialstärke im Manschettenmaterial auf. Zur Einstellung unterschiedlicher Materialstärken bedarf es beispielsweise einer konstruktiven Anpassung eines Spritzgusswerkzeuges derart, dass die mit diesem Spritzgusswerkzeug hergestellte Elastomermanschette eine über den Faltenverlauf ihrer Elastomermanschette hinweg veränderliche Materialstärke aufweist.
Eine alternative zur Materialstärkenreduktion liegt darin, die Steifigkeitsschwächung durch wenigstens eine Erhöhung der Elastizität im Manschettenmaterial auszubilden. Zur Einstellung unterschiedlicher Elastizitäten, bedarf es beispielsweise einer über den Faltenverlauf der Elastomerfalte hinweg veränderlichen Materialzusammensetzung oder Materialbeschaffenheit. Eine Erhöhung der Elastizität wird vorzugsweise über eine entsprechende Modifikation einer zur Herstellung der Elastomermanschette geeigneten elastomeren Vergussmasse realisiert.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist mit dem Drehlager und der Elastomermanschette ein Insert ausgebildet. Zur Ausbildung eines derartigen Inserts wird das Drehlager inklusive eines das Drehlager gegebenenfalls aufnehmenden Lagerkäfigs in eine Vulkanisationsform eingelegt, in welcher es mit einer zur Elastomermanschette ausvulkanisierenden elastomeren Vergussmasse umspritzt wird.
Zur Begrenzung von radialen Bewegungen des Drehlagers weist die Elastomermanschette wenigstens einen mit dem Manschettenmaterial ausgeformten Radialanschlag auf. Dieser hat vorzugsweise einen am Drehlager oder dessen Lagerkäfig gelegenen Anschlagpuffer auf der einen Seite der Elastomerfalte sowie einen im Bereich der Reibschlussfläche gelegenen Gegenpuffer auf der gegenüberliegenden Seite der Elastomerfalte.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist die Elastomermanschette wenigstens einen mit dem Manschettenmaterial ausgeformten Axialanschlag zur Begrenzung wenigstens einer axialen Bewegung des Drehlagers auf. Der Axialanschlag weist quer zu den Passflächen ausgerichtete Anschlagflächen auf, die für einen einseitigen Anschlag an einem die Lageranordnung aufnehmenden Lagerträger geeignet sind. Die Sicherung der Lageranordnung in der mit einem Lagerträger generierten Anschlagposition, erfolgt schließlich durch die Verstärkung des Kraftschlusses, wenn die Lageranordnung mit einer Axialkraft beaufschlagt wird, mit welcher sie aus ihrer Anschlagsposition herausbewegt wird. Grundsätzlich liegt es jedoch im Rahmen der Erfindung, wenn auf einen Axialanschlag verzichtet wird und das Drehlager in zwei Elastomermanschetten mit gegensätzlichen Wirkrichtungen gehalten und die Lageranordnung in beiden axialen Richtungen durch eine Bestärkung des zwischen Elastomermanschette und Lagerträger hergestellten Kraftschlusses gesichert ist. Weiterhin denkbar ist die Ausbildung einer Elastomermanschette mit Doppelwirkung, beispielsweise mit zwei über eine Kammer voneinander getrennten Elastomerfalten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

1: Eine erfindungsgemäße Lageranordnung im Mittenschnitt;
2: eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Lageranordnung in einem unbelasteten Zustand; und
3: eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Lageranordnung in einem axial belasteten Zustand.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung, die in einen Lagerträger 1 eingebaut ist. Die Lageranordnung umfasst ein Drehlager 2, einen das Drehlager 2 aufnehmenden Lagerkäfig 3 sowie eine das Drehlager 2 zusammen mit dem Lagerkäfig 3 aufnehmende Elastomermanschette 4. Die Elastomermanschette 4 weist eine zur Aufnahme in einem Lagerträger 1 ausgebildete Reibschlussfläche 5 sowie eine Elastomerfalte 6 auf, über deren Faltenverlauf hinweg das Manschettenmaterial eine Steifigkeitsschwächung 7 (fein schraffierter Bereich) hat. Die Steifigkeitsschwächung 7 ist durch eine Reduktion der Materialstärke im Manschettenmaterial der Elastomermanschette 4 hergestellt. Mit dem Drehlager 2, dem Lagerkäfig 3 und der Elastomermanschette 4 ist ein Insert ausgebildet, bei welchem der Lagerkäfig 3 mit dem Manschettenmaterial der Elastomermanschette 4 umspritzt ist. Durch eine während des Spritzgussprozesses am Lagerkäfig 3 generierte Formänderung ist das Drehlager 2 schließlich im Lagerkäfig 3 verklemmt. Die Elastomermanschette 4 weist außerdem einen mit ihrem Manschettenmaterial ausgeformten Radialanschlag 8 zur Begrenzung radialer Bewegungen des Drehlagers 2 auf. Zur Begrenzung einer axialen Bewegung des Drehlagers 2 weist die Elastomermanschette 4 hingegen einen mit ihrem Manschettenmaterial ausgeformten Axialanschlag 9 auf.
Die 2 zeigt eine Prinzipskizze der Lageranordnung gemäß 1 in einem unbelasteten Zustand. In diesem Zustand hat sich die Steifigkeitsschwächung 7, welche durch einen schraffierten Bereich dargestellt ist, im unmittelbaren Umschlagbereich der Elastomerfalte 6 positioniert. Mit den zwischen der Reibschlussfläche 5 und dem Lagerträger 1 wirkenden Normalkräften ist eine einfache Kraftschlussverbindung 10 hergestellt.
Die 3 zeigt eine Prinzipskizze der Lageranordnung gemäß 1 in einem axial belasteten Zustand. In diesem Zustand hat sich die Steifigkeitsschwächung 7, welche durch einen schraffierten Bereich dargestellt ist, ein Stück weit aus dem Umschlagbereich der Elastomerfalte 6 heraus radial nach innen bewegt. Zwischen der Reibschlussfläche 5 und dem Lagerträger 1 wirkende Normalkräfte sind aufgrund des veränderten Faltenverlaufes vergrößert, so dass die Lageranordnung gegen ein Herausbewegen aus dem Lagerträger 1 in einer verstärkten Kraftschlussverbindung 11 gesichert ist.
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Claims

Lageranordnung zum Einbau in einen Lagerträger, mit wenigstens einem Drehlager sowie wenigstens einer das Drehlager aufnehmenden Elastomermanschette, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomermanschette (4) wenigstens eine zur Aufnahme in dem Lagerträger (1) ausgebildete Reibschlussfläche (5) aufweist, und dass die Elastomermanschette (4) wenigstens eine Elastomerfalte (6) aufweist, über deren Faltenverlauf hinweg das Manschettenmaterial wenigstens eine Steifigkeitsschwächung (7) hat.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsschwächung (7) wenigstens eine Reduktion der Materialstärke im Manschettenmaterial aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsschwächung (7) wenigstens eine Erhöhung der Elastizität im Manschettenmaterial aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Drehlager (2) und der Elastomermanschette (4) ein Insert ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomermanschette (4) wenigstens einen mit dem Manschettenmaterial ausgeformten Radialanschlag (8) zur Begrenzung radialer Bewegungen des Drehlagers (2) aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomermanschette (4) wenigstens einen mit dem Manschettenmaterial ausgeformten Axialanschlag (9) zur Begrenzung wenigstens einer axialen Bewegung des Drehlagers (2) aufweist.