DE1157082B - Elastisch nachgiebige Mittellagerung fuer eine zweiteilige Kraftfahrzeugantriebswelle - Google Patents

Elastisch nachgiebige Mittellagerung fuer eine zweiteilige Kraftfahrzeugantriebswelle

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DE1157082B
DE1157082B DEB49668A DEB0049668A DE1157082B DE 1157082 B DE1157082 B DE 1157082B DE B49668 A DEB49668 A DE B49668A DE B0049668 A DEB0049668 A DE B0049668A DE 1157082 B DE1157082 B DE 1157082B
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DE
Germany
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bearing
central
bearing ring
spring
drive shaft
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Application number
DEB49668A
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English (en)
Inventor
Robert W Halberg
Roger S Hutton
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Borg Warner Corp
Original Assignee
Borg Warner Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/06Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
    • F16C27/066Ball or roller bearings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/22Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of main drive shafting, e.g. cardan shaft

Description

  • Elastisch nachgiebige Mittellagerung für eine zweiteilige Kraftfahrzeugantriebswelle Gegenstand des Hauptpatents 1132 808 ist eine elastisch nachgiebige Mittellagerung für eine zweiteilige Kraftfahrzeugantriebswelle, deren beide Abschnitte an ihren inneren Enden miteinander und an ihren äußeren Enden mit einem treibenden sowie mit einem getriebenen Teil des Fahrzeuges, insbesondere einerseits dem Geschwindigkeitswechselgetriebe, andererseits dem Ausgleichsgetriebe, durch je ein Universalgelenk verbunden sind, wobei die Mittellagerung in der Nähe des mittleren Universalgelenkes angeordnet ist und für sie Mittel zur elastischen nachgiebigen Stützung der Antriebswelle, Mittel zur Führung der Antriebswelle bei Auslenkbewegungen auf einem im wesentlichen aufwärts-abwärts gerichteten, zur Vertikalen in der Fahrzeugquerebene geringfügig schrägen Weg und Mittel zur Dämpfung der geführten Bewegung vorgesehen sind.
  • Die Ausbildung nach dem Hauptpatent beruht auf folgenden Vorgängen an mehrteiligen Kraftfahrzeugantriebswellen: Bei einem Kraftfahrzeug mit einer durch drei oder mehr Universalgelenke unterteilten Antriebswelle, bei der zwei Antriebswellenabschnitte mit einem mittleren Universalgelenk untereinander verbunden und an ihren Enden mit weiteren Universalgelenken angeschlossen sind und für einen der Wellenabschnitte neben dem mittleren Universalgelenk ein Lager vorgesehen ist, ergeben sich Schwierigkeiten, einen ruhigen Lauf der Antriebswelle sicherzustellen, wenn Winkeländerungen an den Universalgelenken auftreten. Wird beispielsweise vom Antriebsmotor ein gleichförmiges Drehmoment in die Antriebswelle eingeleitet, so entsteht bei gestreckter Lage der beiden Wellenabschnitte keine horizontale Lagerkraft. Geht die gestreckte Lage durch irgendeine vertikale Bewegung der äußeren Wellenenden jedoch in eine Winkellage über, d. h. wird aus dem von den beiden Wellenabschnitten eingeschlossenen gestreckten Winkel ein kleinerer Winkel, dann entsteht infolge des in der Verbindungslinie zwischen den beiden äußeren Gelenken weiterzuleitenden Drehmomentes an der außerhalb dieser Verbindungslinie liegenden Mittellagerung ein Abstützmoment (Abstand des Mittelgelenkes von der Verbindungslinie mal Abstützkraft), und die bei vertikalen Ausschlägen auftretende horizontale Lagerkraft muß von der Mittellagerung abgefangen werden. Infolge Ungleichförmigkeiten des gebeugten Mittelgelenkes und des Abtriebes entstehen zusätzlich veränderliche Drehmomente, die sich in entsprechenden Abstützmomenten und Abstützkräften äußern. Wird der Beugungswinkel verkleinert, dann wächst der Abstand des Mittelgelenkes von der Verbindungslinie zwischen den beiden äußeren Gelenken, die Stützkraft wird bei gleichem Abstützmoment kleiner, und ein Aufschaukeln der Bewegung wird vermieden.
  • Dies wird beim Hauptpatent 11.32 808 mittels einer Halterung gelöst, die in einer vertikalen Fahrzeug querebene entweder schwenkfähig am Kraftfahrzeug selbst mit zum Fahrzeug fester Schwenkachse angeordnet ist oder bei starrer Befestigung am Kraftfahrzeug in sich federnd nachgiebig ist und das Mittellager bei etwaigen Auslenkbewegungen um die feste oder eine Momentanschwenkachse seitlich und etwas unterhalb der Lagermitte führt, wobei diese Bewegung durch Federn oder Gummipuffer aufgefangen wird.
  • Zur Erzeugung eines ruhigeren Laufes einer zweiteiligen Antriebswelle von Kraftfahrzeugen ist es zwar bekannt, das Mittellager in Gummipuffern abzustützen. Hierbei ist das Lager selbst aber allseits frei beweglich, ohne eine bestimmte Führungsbahn, so daß ein Aufschaukeln der Bewegung nicht verhindert wird. Die Halterungen für diese Gummipuffer sind dabei ebenfalls schwenkbar gelagert, so daß sich das Lager sowohl waagerecht als auch senkrecht bewegen kann. Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatents 1132 808 und hat zur Aufgabe, vor allem die für die Führung einzusetzenden Mittel zu vereinfachen.
  • Die Erfindung besteht darin, daß für eine Mittellagerung der eingangs erwähnten Art zwei fest mit dem Fahrzeugrahmen verbundene, als Führungsmittel dienende Führungsschienen vorgesehen werden, die beiderseits eines einen Wellenabschnitt umfassenden Lagerringes angeordnet und gleichsinnig schräg abwärts geneigt sind.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen unter Berücksichtigung der Erläuterung ihrer Gegenstände in der Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. Es zeigt Fig.1 den Grundriß des Hauptabschnittes eines Fahrzeugrahmens und die gesamte Antriebswelle in Verbindung mit dem Ausgleichsgetriebe an einem und dem Geschwindigkeitswechselgetriebe am anderen Ende, Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der ganzen Antriebswelle und die Grenzstellungen der Verlagerungen ihrer bestimmten Einzelteile, welche unter dem Einfluß der Drehmomente auftreten, die bei der Fahrzeugbeschleunigung und dem Abbremsen des Fahrzeuges entstehen, Fig. 3 den vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 der Haltevorrichtung für die Mittellagerung nach einer ersten Ausführungsform, Fig.4, 5 und 6 vergrößerte Querschnitte entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 von verschiedenen anderen Ausführungsformen der Mittellagerung.
  • In den verschiedenen Zeichnungen ist auf gleiche Teile durch gleiche Zeichen Bezug genommen.
  • In Fig. 1 ist ein üblicher Kraftfahrzeugrahmen 9 mit zwei seitlichen Rahmengliedern 10 und 11 dargestellt. Die Rahmenglieder 10 und 11 sind miteinander durch mehrere querverlaufende Rahmenträger, einschließlich der querverlaufenden Rahmenträger 12 und 13, miteinander verbunden. Die Antriebsräder 14 des Kraftfahrzeuges auf der in sich starren Hinterradachse 15 sind in bezug auf den Rahmen 9 durch Tragfedern 16 unterstützt, die an den seitlichen Rahmengliedern 10 und 11 befestigt sind.
  • Eine übliche Antriebsmaschine 17 ist am vorderen Ende des Rahmens 9 angeordnet. Mit ihr ist ein herkömmliches Geschwindigkeitswechselgetriebe 18 verbunden. Die Hinterradachse 15 besitzt ein übliches Ausgleichsgetriebe 19. Die Antriebswellenabschnitte 20 und 21 bilden eine Antriebsverbindung zwischen dem Geschwindigkeitswechselgetriebe 18 und dem Ausgleichsgetriebe 19. Universalgelenke (Kardangelenke) 22, 23 und 24 sind jeweils zwischen dem Geschwindigkeitswechselgetriebe 18 und dem An- ; triebswellenabschnitt 20, zwischen den Abschnitten 20 und 21 und zwischen dem Abschnitt 21 und dem Ausgleichsgetriebe 19 angeordnet.
  • In Fig. 3 erkennt man, daß der Antriebswellenabschnitt 20 in bezug auf den querverlaufenden Rahmenträger 13 in einer U-förmigen Lagerhalterung 25 befestigt ist, die aus einem Winkelprofil gebildet wird und auf einer Lagerplatte 26, die fest mit dem querverlaufenden Rahmenträger 13 verbunden ist, angeordnet ist. Die Halterung 25 besitzt zwei schräge t seitliche Führungsschienen 27 und 28, die an der Innenseite jeweils die Führungsflächen 29 und 30 aufweisen. Zwischen den schrägen Führungsschienen 27 und 28 ist ein Lager mit Lagerring 31 angeordnet, das mehrere Kugeln 32 besitzt, die sich zwischen einem inneren Laufring 33 und einem äußeren, von einem Gummiring 35 eingefaßten Laufring 34 befinden. Der Antriebswellenabschnitt 20 geht durch den inneren Laufring 33 hindurch. Obere und untere Begrenzungen in Form von Anschlägen 36 und 37 sind an der Halterung 25 und einem unteren Flansch der Lagerplatte 26 befestigt. Den oberen Anschlag 36 bildet eine flache Feder mit einem nach unten gerichteten gebogenen Abschnitt, den der äußere Umfang des Gummiringes 35 beaufschlagen kann. Der untere Anschlag 37 wird aus einem rechteckig geformten Metallblock gebildet. Eine C-förmige Feder 38 ist zur Unterstützung des Lagerringes 31 an der inneren Führungsfläche 29 der schrägen seitlichen Führungsschiene 27 befestigt und besitzt am oberen Ende eine nach innen, in Richtung auf die andere seitliche Führungsschiene 28 abgebogene Verlängerung 39. Die seitliche Führungsschiene 27 erstreckt sich schräg nach unten und bildet an der Seite ihrer inneren Führungsfläche 29 mit einer Horizontalen einen spitzen Winkel. Die andere Führungsschiene 28 erstreckt sich ebenfalls schräg nach unten und bildet zwischen ihrer inneren Führungsfläche 30 und einer Horizontalen einen stumpfen Winkel. Die schrägen Führungsschienen 27 und 28 laufen so zusammen, daß der Zwischenraum an ihren unteren Enden kleiner ist. Diese gesamte Mittellagerung der Antriebswelle kann selbstverständlich auch an anderen passenden Teilen des Fahrzeuges angebracht sein.
  • Im Betrieb verhält sich die Mittellagerung folgendermaßen: Wenn das Fahrzeug anfährt, versucht das Drehmoment in Reaktion auf den Fahrwiderstand die Hinterradachse 15 - in Fig. 2 gesehen - im Uhrzeigersinn zu drehen. Das Reaktionsmoment wird von den Tragfedern 16 abgefangen und auf den Rahmen 9 übertragen. Hierbei verbiegen sich die Tragfedern 16 - seitlich gesehen - etwa S-förmig. Diese Verbiegung und damit die Drehung der Hinterradachse 15 ist in erster Näherung proportional zu dem übertragenen Drehmoment und verändert die Winkel in den Universalgelenken 23 und 24 ungefähr im Verhältnis zur Größe der Drehung, wie man es unter Bezugnahme auf Fig. 2 erkennen kann. Es sei jedoch betont, daß auch andere Faktoren eine Veränderung der Winkelgrößen in den Universalgelenken 23 und 24 verursachen, wie z. B. ein Wechsel der Belastung des Fahrzeuges und eine Durchbiegung der Tragfedern 16 beim überfahren von Unebenheiten in der Straße.
  • In dem Lagerring der Mittellagerung vereinigen sich die resultierenden ruhenden und auf die Antriebswelle wirkenden dynamischen Kräfte, wenn das Fahrzeug gefahren wird. Wenn die Antriebsmaschine 17 und das Wechselgetriebe 18 nach unten geneigt sind, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und wenn der vorspringende Abschnitt des Ausgleichsgetriebes 19 etwas nach unten geneigt ist, wie es in ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellt ist, so daß der Beginn der Drehung der Hinterradachse 15 aus der in einer durchgezogenen Linie dargestellten Lage heraus erfolgt, verläuft die resultierende ruhende Kraft am Lagerring 31 in einer horizontalen Richtung von rechts nach links (entsprechend Ansicht gemäß Fig. 4) und unter der Annahme, daß sich die ganze Antriebswelle in der Richtung, wie sie durch den Pfeil in der Fig. 2 angezeigt ist, dreht, und eine Zunahme des von der Antriebsmaschine 17 über die Antriebswelle zur Hinterradachse 15 übertragenen Drehmomentes auch eine Zunahme des Winkels zur Folge hat, da sich der Winkel in dem Universalgelenk 24 entsprechend der anwachsenden Drehung verändert. Die resultierenden dynamischen Kräfte am Lagerring 31 vergrößern sich im allgemeinen in übereinstimmung mit dem zunehmenden Drehmoment und der zunehmenden Drehung des Ausgleichsgetriebes 19. Die Resultierenden dieser an der Mittellagerung wirkenden dynamischen Kräfte neigen dazu, sich gegenseitig auszugleichen, wenn sie entgegengerichtet sind, und dieser Fall würde dann vorliegen, wenn der Lagerring 31 bei den verschiedenen Betriebszuständen der ganzen Antriebswelle in eine günstigste Stellung bewegt wird, was nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
  • Man fand, daß die an dem Lagerring 31 angreifenden resultierenden dynamischen Kräfte, die dazu neigen, den Abschnitt 20 der Antriebswelle und den benachbarten Abschnitt 21 in Schwingungen zu versetzen, gegenseitig ins Gleichgewicht gebracht werden können, wenn eine Tieferlegung des Lagerringes 31 erfolgt, sobald sich die Drehung der ganzen Hinterradachse 15 vergrößert, und daß sich dadurch ein verhältnismäßig ruhiges Arbeiten der Antriebswelle ergibt. Um dieses zu erreichen, sind die seitlichen Führungsschienen 27 und 28 in einem Winkel angeordnet, und zwar so, daß sie nach unten links geneigt sind, wenn man vom hinteren Ende des Fahrzeuges die Führungsschienen betrachtet, so daß die nach links gerichtete resultierende horizontale ruhende Kraft an dem Lagerring 31 diesen nach unten hin gegen den Druck der C-förmigen Feder 38, die anfänglich nur das Gewicht des von dem Lagerring 31 umschlossenen Lagers und den mittleren Abschnitt der ganzen Antriebswelle trug, verschieben kann. Bei einer Beschleunigung des Fahrzeuges in der Vorwärtsrichtung ruft die resultierende, an dem Lagerring 31 angreifende ruhende Kraft ein abwärts gerichtetes Rollen des Lagerringes an der C-förmigen Feder 38 hervor, wobei diese Bewegung des Lagerringes von der resultierenden horizontalen ruhenden, an dem Lagerring 31 angreifenden Kraft abhängig ist, bis sie durch den unteren Begrenzungsanschlag 37 gestoppt wird.
  • Wenn man die Bremsen des Fahrzeuges betätigt, neigt das Ausgleichsgetriebe 19 dazu, sich in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, also in einer Richtung, die der vorerwähnten Richtung, die sich beim Antrieb des Fahrzeuges von der Antriebsmaschine aus ergibt, entgegengesetzt ist. Darüber hinaus findet eine übertragung eines Drehmomentes von der Hinterachse 15 her über die gesamte Antriebswelle zurück zur Antriebsmaschine 17 hin statt. Die resultierende ruhende, an dem Lagerring 31 angreifende Kraft ist deshalb, wenn man die Fig. 3 betrachtet, von links nach rechts gerichtet. Diese ruhende Kraft neigt dazu, den Lagerring 31 auf der inneren Führungsfläche 30 der schrägen Führungsschiene 28 nach oben zu schieben. Wenn sie genügend groß ist, verursacht sie durch die Federverlängerung 39 eine Ablenkung des Lagerringes 31 in Richtung auf die innere Führungsfläche 30, wodurch die Berührung mit der Führungsfläche 30 aufrechterhalten wird. Der obere Begrenzungsanschlag 36 ist durch seine gebogene Form für eine federnde Aufnahme des sich beim Bremsen des Fahrzeuges nach oben bewegenden Lagerringes 31 geschaffen, um das Lager in einer Stellung zu halten, die am besten für eine ruhige Arbeitsweise der ganzen Antriebswelle unter solchen Arbeitsverhältnissen geeignet ist. Der über dem Lagerring 31 befindliche Gummiring 35 dämpft die Bewegung gegen den oberen Begrenzungsanschlag 36.
  • In einer weiteren Erläuterung der Wirkungsweise dieser Vorrichtung sei herausgestellt, daß sich das am Wellenabschnitt befestigte Lager mit dem Lagerring 31. innerhalb der seitlichen Führungsschienen 27 und 28 frei bewegen kann, weil es nicht an irgendeinem Teil des Kraftfahrzeuges fest angeschlossen ist. Die Bewegung auf einer der seitlichen Führungsschienen, die abhängig ist von der Richtung der zu dem Zeitpunkt wirkenden waagerechten Kraft, ist rollender Art. Wenn die waagerechte Kraft in Richtung auf die schräge Führungsschiene 27 angreift, wird unter Druck eine Berührung zwischen dem Gummiring 35 und einem Punkt auf der Führungsfläche der C-förmigen Feder 38 hergestellt. Dieser Punkt liegt in dem unteren linken Viertel des Ringes 35, wenn man durch den Mittelpunkt des Lagerringes 31 eine waagerechte und eine senkrechte Koordinate zieht. Umgekehrt wird bei einer auf die schräge Führungsschiene 28 gerichteten waagerechten Kraft unter Druck eine Berührung zwischen dem Gummiring 35 und einem Punkt auf der inneren Führungsfläche 30 in dem unteren rechten Viertel hervorgerufen. Wenn die waagerechte Kraft auf die schräge Führungsschiene 27 gerichtet ist, rollt das Lager mit dem Lagerring 31 auf der C-förmigen Feder 38 nach unten. Zwischen dem äußeren Umfang des Gummiringes 35 auf der anderen Seite und der inneren Führungsfläche 30 der schrägen Führungsschiene 28 tritt ein reibender oder bremsender Einfluß auf. Umgekehrt tritt bei einer auf die schräge Führungsschiene 28 gerichteten waagerechten Kraft ein reibender oder bremsender Einfluß zwischen dem äußeren Umfang der anderen Seite des Ringes 35 und der Führungsfläche der C-förmigen Feder 38 auf. Dieses rollende Betriebsverhalten zusammen mit den reibenden oder bremsenden Einflüssen neigt dazu, die Bewegung des Lagers unter dem anfänglich hohen Drehmoment auf der ganzen Antriebswelle zu verlangsamen, wodurch eine bessere Regelung im Hinblick auf eine genaue Einstellung für einen ruhigen Arbeitsablauf erzielt wird. Es sei betont, daß die schrägen Führungsschienen 27 und 28 der U-förmigen Halterung 25 konvergieren, wodurch der Lagerring 31, wenn er nach unten hin auf der C-förmigen Feder 38 abrollt, einer einklemmenden Wirkung infolge des Konvergierens der schrägen Führungsschienen 27 und 28 ausgesetzt wird, wodurch eine weitere Verzögerung der Abwärtsbewegung des Lagerringes hervorgerufen wird, die reibende oder bremsende Wirkung entsprechend den oben stehenden Ausführungen verstärkt wird, die Schwingkräfte gedämpft werden und ein Schwingen der Antriebswelle bei Resonanzfrequenzen ausgeschlossen wird.
  • Die zweite Ausführungsart der Halterung für das Lager, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist, besitzt zwei gebogene, im wesentlichen konzentrische seitliche Führungsschienen 40 und 41, die auf der Lagerplatte 26 befestigt sind und, von dem hinteren Teil des Fahrzeuges aus gesehen, schräg nach links unten verlaufend, in einem solchen gegenseitigen Zwischenraum angebracht sind, daß der Lagerring 31 dazwischen angeordnet werden kann. Die schräge Führungsschiene 40 besitzt eine innere konkave Führungsfläche 42 und die schräge Führungsschiene 41 eine innere konvexe Führungsfläche 43, so daß sich der Lagerring 31 zwischen diesen beiden Führungsflächen unter dem Einfluß der obenerwähnten resultierenden ruhenden Kraft auf einem schwach gekrümmten Bogen bewegt.
  • Eine Feder 44 ist angeordnet, um anfänglich das Gewicht des Lagers und des mittleren Abschnittes der gesamten Antriebswelle zu tragen und einen sich vergrößernden Widerstand auf eine unter dem Einfluß der resultierenden ruhenden Kraft zustande kommende Abwärtsbewegung des von dem Lagerring 31 umfaßten Lagers auszuüben, bis diese Bewegung durch einen unteren Begrenzungsanschlag 45, der aus einem rechteckförmigen Metallblock auf dem unteren Flansch der Lagerplatte 26 gebildet wird, beendet wird. Auf der Lagerplatte 26 ist weiterhin ein oberer Begrenzungsanschlag 46 in Form eines Winkeleisenstückes angebracht und dafür vorgesehen, eine nach oben gerichtete Bewegung des Lagerringes 31 zu begrenzen.
  • Wenn die an dem Lager angreifende waagerechte ruhende Kraft - vom hinteren Teil des Fahrzeuges aus gesehen - von rechts nach links gerichtet ist, ruft die konzentrische Bogenform der inneren Führungsflächen 42 und 43 der jeweiligen schrägen Führungsschienen 40 und 41 an dem Lager eine abwärts gerichtete Bewegung längs eines schwachen Bogens hervor. Die Führungsschienen setzen dabei der abwärts gerichteten Bewegung einen wachsenden Widerstand entgegen und vermehren den bei Durchbiegung wachsenden Widerstand der Feder 44 noch.
  • Die dritte Ausführungsart der Halterung für das Lager, wie sie in der Fig. 5 gezeigt ist, besitzt ein Paar parallel zueinander auf der Lagerplatte 26 angeordneter schräger Führungsschienen 47 und 48 mit inneren Führungsflächen 49 und 50. Die schrägen Führungsschienen sind - vom hinteren Teil des Fahrzeuges aus gesehen - nach links unten hin geneigt und mit einem solchen Abstand voneinander angeordnet, daß das von dem Lagerring 31 umfaßte Lager dazwischen angebracht werden kann.
  • Eine Feder 51 ist angeordnet, um zunächst das Gewicht des Lagers und des mittleren Abschnittes , der ganzen Antriebswelle zu tragen und um einen anwachsenden Widerstand gegenüber einer abwärts gerichteten, unter dem Einfluß der obenerwähnten resultierenden ruhenden Kraft zustande kommenden Bewegung des Lagers auszuüben, bis dieser Bewegung durch einen unteren Begrenzungsanschlag 52 in Form eines rechteckigen, am unteren Flansch der Lagerplatte 26 angeordneten Metallblockes Einhalt geboten wird. An der Lagerplatte 26 ist weiterhin ein oberer Begrenzungsanschlag 53 aus irgendeinem ; Material angeordnet, um eine aufwärts gerichtete Bewegung des Lagerringes 31 zu begrenzen.
  • Diese Ausführungsart ist in jeder Hinsicht der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsart ähnlich, abgesehen davon, daß die Führungsflächen der schrägen Führungsschienen gerade und nicht wie bei der zweiten Ausführungsart gebogen sind. Die Wirkungsweise ist ebenso die gleiche, mit der Ausnahme, daß die abwärts gerichtete Bewegung des Lagers längs einer Geraden verläuft und nicht eines schwach gekrümm- E ten Bogens.
  • Die vierte Ausführungsart der Halterung für das Lager, welche in der Fig. 6 gezeigt wird, ist jener in Fig. 4 gezeigten Ausführungsart ähnlich, unterscheidet sich jedoch wesentlich im Hinblick auf die Begrenzungsmittel für die Bewegung des Lagers. Eine U-förmig ausgebildete Halterung 54 für das Lager, die auf der Lagerplatte 26 befestigt ist, besitzt zwei schräge Führungsschienen 55 und 56 mit jeweiligen aufeinander zuweisenden Führungsflächen 57 und 58. Die Halterung 54 besitzt als obere Begrenzung für eine Bewegung des Lagers einen nach unten hin vorspringenden Abschnitt 59.
  • Die unteren Begrenzungsmittel für das Lager bestehen aus einem Hebelarm 60, der über einen Bolzen 61 mit seinem einen Ende an der Lagerplatte 26 drehbar gelagert ist und am anderen Ende über einen Bolzen 63 drehbar mit einer Kolbenstange 62 verbunden ist. Die Kolbenstange 62 trägt an ihrem anderen Ende einen Kolben 64, der in einem Zylinder 65 läuft, dessen eines Ende geschlossen und an der Lagerplatte 26 über einen Bolzen 66 drehbar befestigt ist. Das verschlossene Ende des Zylinders 65 bildet zusammen mit dem Kolben 64 einen Raum 67. Dieser Raum besitzt ein kleines Luftloch 68, so daß die ganze Anordnung als ein einseitig wirkender Stoßdämpfer arbeitet. Zwischen dem offenen Ende des Zylinders 65 und dem Kolben 64 ist eine Feder 69 eingespannt. Auf dem Hebelarm 60 ist ein Rolle 70 als Übertragungsglied in bezug auf den Lagerring 31 angebracht. Unterhalb und mit einem gewissen Abstand zur Rolle 70 ist eine flache Feder 71 auf einem unteren Flansch der Lagerplatte 26 befestigt, die als ein zusätzlicher, federnder Begrenzungsanschlag dient. Die flache Feder 71 besitzt ein U-förmig abgebogenes Ende 72, das auf dem unteren Flansch der Lagerplatte 26 ruht.
  • Wenn kein Drehmoment übertragen wird, ruht das Lager auf der Rolle 70 und wird zusammen mit dem mittleren Abschnitt der gesamten Antriebswelle von dem Hebelarm 60 getragen, der von der Feder 69 gehalten wird.
  • Wenn das Fahrzeug bei einer Vorwärtsbewegung beschleunigt wird, und die resultierende ruhende Kraft von rechts nach links gerichtet ist, drückt sie das Lager zwischen den Begrenzungen der schrägen Führungsschienen 55 und 56 gegen den Druck der Feder 69 nach unten und ruft eine nach unten gerichtete Bewegung des Hebelarmes 60 hervor, wodurch die Rolle 70 die flache Feder 71 beaufschlagt und dabei die zweite Stufe eines Widerstandes gegen die abwärts gerichtete Bewegung des Lagers auslöst. Bei Verminderung des Drehmomentes während des Fahrens infolge eines Wechsels des Beschleunigungszustandes auf einen Wert für eine gleichbleibende Reisegeschwindigkeit können die Federn 69 und 71 infolge der verminderten, von rechts nach links gerichteten ruhenden Kraft das Lager nach oben in eine neue Stellung drücken. Sowohl während der abwärts gerichteten als auch während der nach oben gerichteten Verschiebung des Lagers rollt der Gummiring entweder auf der inneren Führungsfläche 57 oder der inneren Führungsfläche 58 der Führungsschiene 55 bzw. 56. Angenommen, das Lager befände sich in der obenerwähnten zweiten Stufe unter Berührung des Gummiringes 35 mit der Rolle 70, dann dreht sich die Rolle 70 während einer solchen nach oben oder nach unten gerichteten Bewegung des Lagers entweder auf dem Gummiring 35 oder auf der flachen Feder 71, indem es dabei einen hemmenden oder reibenden Einfluß auf den anderen Teil ausübt und eine Reibungsdämpfung in bezug auf die Bewegung des Lagers erzeugt.
  • Der Gummiring 35 wird auf der inneren Führungsfläche 57 oder auf der inneren Führungsfläche 58 eingedrückt. Dieses ruft ebenfalls eine Dämpfung hervor. Beide dieser dämpfenden Einflüsse unterstützen die Unterbindung von Schwingungserscheinungen und Resonanzschwingungen der gesamten Antriebswelle. Wenn das Fahrzeug gebremst wird oder rückwärts fährt, ist die ruhende Kraft von links nach rechts gerichtet. Das Lager bewegt sich dann infolge der waagerechten ruhenden Kraft, welche den Druck der Federn 69 und 71 noch vergrößert, auf der Führungsfläche 58 so nach oben, daß es schließlich den Begrenzungsanschlagabschnitt 59 beaufschlagt. Der mit dem geschlossenen Ende des Zylinders 65 zusammenarbeitende Kolben 64 drückt die in dem Zylinder eingeschlossene Luft so zusammen, daß eine rückdrehende Bewegung des Hebelarmes 60 durch ein allmähliches Ausströmen der in dem Zylinder 65 befindlichen Luft verzögert wird. Der einseitig wirkende Stoßdämpfer hemmt somit ein Schlagen und Schwingungserscheinungen der ganzen Antriebswelle bei Resonanzfrequenzen. Die einseitige Wirkungsweise des Stoßdämpfers ergibt sich aus der Wirkungsweise des Kolbens 64, um dessen Rand Luft herumströmen kann, wenn er sich nach unten bewegt, um dessen Rand jedoch infolge der Art seiner Dichtung keine Luft herumströmen kann, wenn er einen aufwärts gerichteten Hub ausführt.
  • Es sei darauf verwiesen, daß sich das U-förmig ausgebildete Ende 72 der Feder 71 nicht unter Spannung befindet, da es nicht auf dem unteren Flansch der Lagerplatte 26 aufliegt. Wenn sich das Lager mit dem Lagerring 31 genügend weit nach unten bewegt, beaufschlagt das Ende 72 der Feder 71 den unteren Flansch der Lagerplatte 26. Dann bildet die Feder 71 die dritte Stufe eines der Abwärtsbewegung des Lagers entgegengerichteten, anwachsenden Widerstandes. Die Reibung des Federendes 72 auf dem unteren Flansch der Lagerplatte 26 ergibt eine weitere Dämpfung.
  • Die in einem Fahrzeug mit einer Antriebswelle, in der sich drei Universalgelenke befinden, eingebaute Vorrichtung wirkt bei allen Fahrbedingungen vorteilhafterweise so, daß sie eine ruhige Arbeitsweise der ganzen Antriebswelle zu allen Zeit hervorruft, unabhängig davon, ob ein Drehmoment von der Antriebsmaschine oder von den Bremsen ausgeht, und unabhängig von der Veränderung der Winkel an den Universalgelenken. Wie bereits oben erwähnt, sind zwei verschiedene Arten von resultierenden Kräften, welche durch die Bewegung der ganzen Antriebswelle erzeugt werden, nämlich die ruhenden und dynamischen, an dem vom Lagerring 31 umfaßten Lager vorhanden. Die resultierende ruhende Kraft ist im wesentlichen waagerecht und bei der besonderen, in Fig. 2 dargestellten Neigung der Antriebsmaschine 17, des Getriebes 18 und des gedrehten Ausgleichsgetriebes 19, bezogen auf die Fig. 3 bis 6, von rechts nach links gerichtet. Die resultierende ruhende Kraft wächst mit dem von der Antriebswelle übertragenen Drehmoment und mit der Neigung, die das Ausgleichsgetriebe 19 bei einem anwachsenden Drehmoment einnimmt. Die resultierenden beweglichen Kräfte greifen in verschiedenen Richtungen und Schwingungen an und verursachen Schwingungserscheinungen des Fahrzeuges, die im allgemeinen die ruhenden Kräfte vergrößern. Um eine ruhige Arbeitsweise der ganzen Antriebswelle auch bei Veränderungen der Größe des Drehmomentes und der Winkel in den Universalgelenken aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, daß sich die resultierenden beweglichen Kräfte im wesentlichen gegenseitig aufheben. Dieses wird dadurch erzielt, daß man die resultierende ruhende Kraft zwingt, an dem von dem Lagerring 31 umfaßten Lager so anzugreifen, daß sie es nach unten hin zwischen den sich gegenüberliegenden schrägen Führungsschienen gegen die Einwirkung der Federvorrichtung versetzt.
  • Die geneigten Führungsschienen sind im Gegensatz zu anderen Vorrichtungen zum Herunterdrücken des Lagers durch eine sich vergrößernde ruhende Kraft vorzugsweise vollwandig und in der Herstellung wirtschaftlich. Die schrägen Führungsschienen können auch so angeordnet werden, daß sie einen dämpfenden Einfluß auf das Lager ausüben und Schwingungserscheinungen bei Resonanzfrequenzen der ganzen Antriebswelle entgegenwirken.
  • Es sei betont, daß die Erfindung nicht durch die gezeigten und beschriebenen besonderen Arten der Ausführung und Anordnung, sondern nur den Schutzumfang der Ansprüche begrenzt ist und daß daher zahlreiche Veränderungen getroffen werden können, ohne sich dabei von den wesentlichen Merkmalen der Erfindung zu entfernen.

Claims (13)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elastisch nachgiebige Mittellagerung für eine zweiteilige Kraftfahrzeugantriebswelle, deren beide Abschnitte an ihren inneren Enden miteinander und an ihren äußeren Enden mit einem treibenden sowie mit einem getriebenen Teil des Fahrzeuges, insbesondere einerseits dem Geschwindigkeitswechselgetriebe, andererseits dem Ausgleichsgetriebe, durch je ein Universalgelenk verbunden sind, wobei die Mittellagerung in der Nähe des mittleren Universalgelenks angeordnet ist und für sie Mittel zur elastisch nachgiebigen Stützung der Antriebswelle, Mittel zur Führung der Antriebswelle bei Auslenkbewegungen auf einem im wesentlichen aufwärts-abwärts gerichteten, zur Vertikalen in der Fahrzeugquerebene geringfügig schrägen Weg und Mittel zur Dämpfung der geführten Bewegung vorgesehen sind, nach Patent 1132 808, gekennzeichnet durch zwei fest mit dem Fahrzeugrahmen (9) verbundene, als Führungsmittel dienende Führungsschienen (27, 28; 40, 41; 47, 48; 55, 56), die beiderseits eines einen Wellenabschnitt (20) umfassenden Lagerringes (31) angeordnet und gleichsinnig schräg abwärts geneigt sind.
  2. 2. Mittellagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen auf dem Lagerring (31) angeordneten Gummiring (35) und durch je einen über und unter dem Lager befestigten Anschlag (36, 37; 45, 46; 52, 53; 60 bis 72, 59).
  3. 3. Mittellagerung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine federnde Vorrichtung, die den Lagerring (31) gegen die Einwirkung einer horizontalen, eine Bewegung des Lagerringes entlang den Führungsschienen hervorrufenden Kraft nachgiebig stützt.
  4. 4. Mittellagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Vorrichtung als eine C-förmige, an einer der Führungsschienen befestigte Feder (38) ausgebildet ist.
  5. 5. Mittellagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die C-förmige Feder an ihrem oberen Ende eine Verlängerung (39) aufweist.
  6. 6. Mittellagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Vorrichtung als eine den Lagerring (31) stützende flache Feder (44; 51; 71) ausgebildet ist, die auf einer fest mit dem Fahrzeug verbundenen Lagerplatte (26) angeordnet ist.
  7. 7. Mittellagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (71) unter dem Lagerring (31) angeordnet ist. B.
  8. Mittellagerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (71) konvex zum Lagerring (31) hin gewölbt ist und an ihrem freien Ende in einen kurzen, konkav zum Lagerring gewölbten Abschnitt (72) übergeht, unter dem sich ein fest mit der Lagerplatte (26) verbundener Flansch erstreckt.
  9. 9. Mittellagerung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als Anschlag dient.
  10. 10. Mittellagerung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Führungsschiene (56) mit einer konvex und die andere (55) mit einer konkav zum Lagerring (31) gewölbten Führungsfläche versehen ist.
  11. 11. Mittellagerung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschienen nach ihren unteren Enden hin konvergieren.
  12. 12. Mittellagerung ausschließlich nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 11, gekennzeichnet durch eine in zwei Stufen wirkende, den Lagerring (31) stützende Vorrichtung, die der Lagerbewegung anfänglich einen verhältnismäßig schwachen und in der zweiten Stufe einen verhältnismäßig großen Widerstand entgegensetzt.
  13. 13. Mittellagerung nach Anspruch 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die untere, federnde Unterstützungsvorrichtung einen mit einem Ende (61) an der fest mit dem Fahrzeug verbundenen Lagerplatte (26) drehbar gelagerten Hebel (60) aufweist, der mit seinem anderen Ende (63) drehbar mit dem einen Ende einer Kolbenstange (62) verbunden ist, an deren anderem Ende ein Kolben (64) sitzt, der in einem einseitig offenen Zylinder (65) gleiten kann, dessen der Kolbenstange abgewandtes Ende bis auf ein Luftloch (68) verschlossen und drehbar mit seinem abgeschlossenen Ende (66) an der Lagerplatte (26) gelagert ist, wobei der Kolben (64) in das offene Ende des Zylinders eingeschoben und eine Feder (69) zwischen dem offenen Ende und dem Kolben (64) eingespannt ist, und daß ein am Hebel (60) befestigtes rollenartiges Glied (70) dem Gummiring (35) so zugeordnet ist, daß bei einer unter dem Einfluß des Anwachsens eines Drehmomentes zustande kommenden abwärts gerichteten Bewegung des Lagerringes sich der Hebel (60) gegen den Druck der eingespannten Feder (69) nach unten bewegt, wobei die flache Feder (71) unterhalb des rollenartigen Gliedes (70) befestigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA: Patentschrift Nr. 2 560 759.
DEB49668A 1956-12-10 1958-07-18 Elastisch nachgiebige Mittellagerung fuer eine zweiteilige Kraftfahrzeugantriebswelle Pending DE1157082B (de)

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US627297A US2953213A (en) 1956-12-10 1956-12-10 Bearing positioning mechanism for propeller shaft
US673041A US2926738A (en) 1957-07-19 1957-07-19 Bearing positioning mechanism

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007020349A1 (de) * 2007-04-30 2008-11-06 Volkswagen Ag Antriebssystem für ein Fahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2560759A (en) * 1945-10-16 1951-07-17 Rolls Royce Bearing support for a two-part universally coupled transmission shaft

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