DE19748727C2 - Lageranordnung - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, wie sie beispielsweise zur Lagerung von Kardanwellen in Kraftfahrzeugen zur Anwendung gelangt.

Stand der Technik

Aus dem DE 296 01 337 U1 ist eine Lageranordnung bekannt, mit einem Gehäuse, das ein Wälzlager außenseitig mit radialem Abstand umschließt, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt ein Federkörper aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist. Die Stirnseiten des Wälzlagers sind jeweils von einer Schleuderscheibe überdeckt, die mit dem Außenring des Wälzlagers drehfest verbunden sind und den Ringraum zwischen Außen- und Innenring vollständig und den Innenring teilweise in radialer Richtung überdecken. Die Schleuderscheiben und das Gehäuse sind mit dem Federkörper jeweils adhäsiv verbunden. Die Schleuderscheiben weisen sich axial entgegen dem Wälzlager erstreckende Auswölbungen auf, die als Fettreservoir ausgebildet und mit einem Kugellagerfett als zusätzlichem Verschmutzungsschutz befüllt sind. Durch das zusätzliche Fettreservoir sollen das Austreten und der Verlust von Kugellagerfett aus dem Wälzkörperraum weitgehend verhindert und das Eindringen von Schmutzpartikeln unterbunden werden.

Aus der DE 39 08 965 A1 ist ein Kardanwellenlager bekannt, bei dem ein Außen- und ein Innenring gemeinsam einen Spalt begrenzen und durch einen im Spalt angeordneten Zwischenring aus Gummi elastisch nachgiebig aufeinander abgestützt sind. In den Innenring ist ein Wälzlager einsetzbar. Das vorbekannte Kardanwellenlager weist außerdem einen Dämpfungsring auf, der auf der Innenseite des Außenrings flüssigkeitsdicht angeordnet ist und zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende, flüssigkeitsgefüllte Kammern aufweist, die durch eine flexible Trennwand voneinander getrennt und durch Dämpfungsöffnungen flüssigkeitsleitend miteinander verbunden sind. Der Zwischenring aus Gummi ist balgförmig ausgebildet und weist einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt auf.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß der Federkörper bei einer guten Elastizität zur Minimierung der Schwingungen der abzustützenden Welle eine gute Haltbarkeit aufweist. Außerdem soll während der Herstellung eine Verunreinigung des für die Vulkanisation des Federkörpers verwendeten Werkzeugs durch Schmiermittel, das aus dem mit Schmiermittel gefüllten und gedichteten Wälzlager während der Vulkanisation austritt, zuverlässig verhindert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß die Lageranordnung zwei mit axialem Abstand zueinander benachbart angeordnete Lagerträger aufweist, die durch einen im Querschnitt betrachtet im wesentlichen Y-förmigen Federkörper mit einem Wälzlager verbunden sind, wobei die Lagerträger, der Federkörper und das Wälzlager eine vormontierbare Einheit bilden, die in der Bohrung eines Gehäuses angeordnet ist, wobei das Wälzlager mit einem Schmiermittel gefüllt und gedichtet ist, wobei die Stirnseiten des Spalts zwischen dem Innen- und dem Außenring des Wälzlagers von jeweils einer Schleuderscheibe überdeckt sind, wobei die Schleuderscheiben jeweils einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen, mit dem Außenring des Wälzlagers drehfest verbunden sind und den Spalt vollständig und den Innenring teilweise in radialer Richtung überdecken, wobei die Schleuderscheiben und die Lagerträger durch den Federkörper adhäsiv verbunden sind, wobei die Schleuderscheiben jeweils eine Auswölbung aufweisen, deren radiale Weite dem radialen Abstand des Spalts entspricht und wobei die Auswölbungen mit den angrenzenden Stirnseiten des Wälzlagers jeweils einen Speicherraum für vulkanisations-bedingt aus dem Wälzlager ausgetretenes Schmiermittel begrenzen. Die adhäsive Verbindung des Wälzlagers mit den Lagerträgern erfolgt durch Vulkanisation des Federkörpers.

Durch die Y-förmige Ausgestaltung des Federkörpers ist von Vorteil, daß die sich vom Lager im wesentlichen axial nach außen erstreckenden Stege, jeweils für sich betrachtet, sehr dünn ausgebildet sind und dadurch eine große Elastizität zu Dämpfung von Schwingungen aufweisen, wobei die Stege durch ihre funktionstechnische Parallelschaltung die Haltbarkeit eines einzigen, wesentlich dickeren Federkörpers aufweisen.

Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Lageranordnung in radialer Richtung zwischen dem Außenring des Wälzlagers und dem Innenumfang des Gehäuses sind sehr gering, so daß, bezogen auf den Durchmesser einer vorgegebenen Bohrung, bedarfsweise ein Wälzlager mit einem vergleichsweise großen Durchmesser zur Anwendung gelangen kann. Zur Abstützung dicker Wellen ist eine derartige Ausgestaltung von hervorzuhebendem Vorteil.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung gelangt bevorzugt als Kardanwellen­ lager in Kraftfahrzeugen zur Anwendung. Die herkömmlichen, mit einem Schmiermittel gefüllten und gedichteten Wälzlager, insbesondere Dünnring- Wälzlager mit vergleichsweise großen Durchmessern, haben wegen der hohen Umfangsgeschwindigkeit nur eine sehr begrenzte Lebensdauer. Bei Kardanwellendrehzahlen von mehr als 6000 Umdrehungen/min glühen die Dichtlippen axial beiderseits des mit Schmiermittel gefüllten Wälzlagers nach kurzer Zeit aus. Dann besteht die Gefahr, daß entweder Schmiermittel aus dem Lager an den Dichtlippen vorbei in die Umgebung austritt und/oder Verunreinigungen aus der Umgebung ins Innere des Lagers gelangen und dadurch sowohl die Gebrauchseigenschaften als auch die Gebrauchsdauer nachteilig beeinflussen. Um diese Nachteile zu vermeiden, sind die Schleuderscheiben vorgesehen, die einerseits geeignet sind, trotz beschädigter Dichtlippen Schmiermittel innerhalb des Wälzlagers zurückzuhalten und andererseits das Innere des Wälzlagers vor Verunreinigungen von außen zu schützen. Eine solche Lageranordnung ist gut geeignet, Kardanwellenlager mit großen Durchmessern abzustützen, wobei das Wälzlager auch bei Drehzahlen von mehr als 6000 Umdrehungen/min ausgezeichnete Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer aufweist.

Die Schleuderscheiben weisen jeweils eine Auswölbung auf, deren radiale Weite dem radialen Abstand des Ringraums entspricht, wobei die Auswölbungen mit den angrenzenden Stirnseiten des Wälzlagers jeweils einen Speicherraum begrenzen. Hierbei ist von Vorteil, daß zur Herstellung der Lageranordnung das vollständige Wälzlager einschließlich Schmiermittel und Dichtungen in die Form zum Vulkanisieren des Federkörpers eingelegt werden kann. Sollten während des Vulkanisationsvorgangs kleine Mengen des Schmiermittels an den Dichtungen des Wälzlagers vorbei in die Umgebung austreten, wird dieses innerhalb des Speicherraums aufgenommen. Dadurch werden Verunreinigungen des Werkzeugs, das zur Vulkanisierung des Federkörpers verwendet wird, ausgeschlossen. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist dadurch wesentlich vereinfacht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umgreifen die Schleuderscheiben den Außenring unter elastischer Vorspannung klammerförmig. Die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung der Schleuderscheiben mit dem Außenring bewirkt, daß diese Teile drehfest miteinander verbunden sind. Durch die Anordnung der Schleuderscheiben, die keinen Bestandteil des Wälzlagers bilden, ist von Vorteil, daß sowohl in der Ausführung als auch in der Größe kostengünstige Standardwälzlager verwendbar sind. Eine Beschädigung/Zerstörung der beispielsweise aus elastomerem Werkstoff bestehenden Standarddichtung innerhalb des Wälzlagers führt nicht zu einem Ausfall, da das innerhalb des Lagers angeordnete Schmiermittel dann durch die Schleuderscheiben im Lager zurückgehalten wird.

Hinsichtlich eines einfachen Aufbaus und einer kostengünstigen Herstellbarkeit der beanspruchten Lageranordnung sind die Schleuderscheiben bevorzugt symmetrisch zur Mittelachse des Lagers ausgebildet. Vor der Vulkanisation des Federkörpers werden die Schleuderscheiben jeweils auf den Außenring des Wälzlagers aufgepreßt, wobei der Federkörper im Anschluß an die Vulkanisation mit den beiden den Außenring des Wälzlagers umgreifenden Schleuderscheiben haftend verbunden ist.

Die Schleuderscheiben sind dem Innenring mit axialem Abstand benachbart zugeordnet. Der Abstand ist derart bemessen, daß die Schleuderscheiben dem Innenring bis auf einen Spalt von kapillaraktiver Enge axial angenähert sind. Die Dichtwirkung sowohl vom Lager in Richtung der Umgebung als auch aus der Umgebung in Richtung des Lagers ist dadurch weiter verbessert.

Bevorzugt bestehen die Schleuderscheiben aus einem polymeren Werkstoff. Eines separaten Korrosionsschutzes bedarf es daher nicht und auch die haftende Verbindung zwischen dem Federkörper und den Schleuderscheiben ist einfach herstellbar. Davon abweichend können die Schleuderscheiben auch aus Aluminium oder Stahl bestehen.

Der Innenring des Wälzlagers kann innenseitig mit einer Beschichtung aus elastomerem Werkstoff versehen sein, wobei die Beschichtung bevorzugt gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Rippen aufweist. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die abzustützende Welle material- und/oder konstruktionsbedingt einen großen Durchmesser aufweist. Durch die Beschichtung und die in Umfangsrichtung verteilten Rippen können Durchmessertoleranzen des Wälzlagers und/oder der Welle problemlos ausgeglichen werden. In Abhängigkeit von der Größe der Toleranzen des Außendurchmessers der Welle und/oder des Innendurchmessers des Wälzlagers wird mehr oder weniger elastomerer Werkstoff der Rippen in die in Umfangsrichtung angrenzenden Hohlräume verdrängt, wobei die radiale Vorspannung, mit der das Wälzlager die abzustützende Welle umschließt, im wesentlichen gleichbleibend ist.

Eine weiter verbesserte Reduzierung von Schwingungen ergibt sich, wenn ein von dem Federkörper und dem Gehäuse begrenzter, kreisringförmiger Hohlraum zumindest zwei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, mit Flüssigkeit gefüllte und volumenveränderlich ausgebildete Kammern aufweist, die strömungsleitend verbunden sind. Die Kammern werden bei Einleitung von Schwingungen abwechselnd zusammengedrückt und auseinandergezogen, wobei sich das im Inneren der zusammengedrückten Kammer ursprünglich vorhandene Flüssigkeitsvolumen durch die flüssigkeitsleitende Verbindung in die benachbarte Kammer verlagert. Dadurch ist ein großer Energieabbau bedingt und die Entstehung von Anschlaggeräuschen wird unterdrückt.

Die Lagerträger weisen beispielsweise jeweils einen im wesentlichen U- förmigen Querschnitt auf, wobei die Schenkel eines jeden Lagerträgers den Innenumfang des Gehäuses unter elastischer Vorspannung dichtend berühren. Die Abdichtung des Hohlraums kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Schenkel außenseitig jeweils einen Dichtring aufweisen, der das Gehäuse dichtend berührt oder dadurch, daß der Innenumfang mit einer Gummierung beschichtet ist, die von den Schenkeln der Lagerträger anliegend und dichtend berührt wird. In jedem Fall muß sichergestellt sein, daß die innerhalb des Hohlraums angeordnete Dämpfungsflüssigkeit auch während einer langen Gebrauchsdauer und großen Auslenkbewegungen des Wälzlagers - bezogen auf das Gehäuse - nicht in die Umgebung gelangt.

Drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lageranordnung sind nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 näher beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Diese zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer hydraulisch dämpfenden Lageranordnung, bei der die Schenkel der Lagerträger jeweils von Dichtringen außenumfangsseitig umschlossen sind.

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer hydraulisch dämpfenden Lageranordnung, bei der der Innenumfang des Gehäuses mit einer Gummierung versehen ist.

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung ohne hydraulische Dämfpung

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung gezeigt, bei der eine vormontierbare Einheit, bestehend aus den beiden Lagerträgern 1, 2, dem Federkörper 3 und dem Dünnring-Wälzlager 4 in der Bohrung 5 des Gehäuses 6 angeordnet ist. Der Außenring 18 des Wälzlagers 4 ist von den beiden Schleuderscheiben 19, 20 klammerförmig umgriffen, wobei die Schleuderscheiben 19, 20 und die beiden Lagerträger 1, 2 durch den Y-förmigen Federkörper 3 adhäsiv verbunden sind.

Die Schenkel 10 der Lagerringe 1, 2 sind außenseitig jeweils von einem Dichtring 12 umschlossen, der das Gehäuse 6 dichtend berührt. Der Hohlraum 7 ist mit einer Flüssigkeit gefüllt und weist zwei einander in Umfangsrichtung benachbarte Kammern auf, die durch einen Dämpfungskanal flüssigkeitsleitend miteinander verbunden sind.

Die Lagerträger 1, 2 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils aus einem metallischen Werkstoff und weisen einen U-förmigen Querschnitt auf. Jeder der Schenkel 10 der Lagerträger 1, 2 ist außenseitig jeweils von einem Dichtring 12 umschlossen, der den Innenumfang 11 des Gehäuses 6 unter elastischer Vorspannung dichtend berührt.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, das sich vom zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß die Schenkel 10 der Lagerringe 1, 2 eine Gummierung 13 des Innenumfangs 11 unter elastischer Vorspannung dichtend berühren. Eine solche Ausgestaltung weist einen teilearmen Aufbau auf und ist in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lageranordnung ohne hydraulische Dämpfung gezeigt, die sich abgesehen davon von den zuvor beschriebenen Lageranordnungen nicht unterscheidet.

Das in den Ausführungsbeispielen Fig. 1 bis 3 gezeigte Dünnring-Wälzlager 4 ist mit Schleuderscheiben 19, 20 versehen, die in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils aus einem polymeren Werkstoff bestehen und spiegelbildlich zur Mittelachse 21 ausgebildet sind. Die Schleuderscheiben 19, 20 weisen einen L-förmigen Querschnitt auf und sind auf den Außenumfang des Außenrings 18 des Wälzlagers 4 aufgepreßt. Die Schleuderscheiben 19, 20 überdecken den Spalt 16 zwischen dem Außen- 18 und dem Innenring 17 und einen Teil des Innenrings 17 in radialer Richtung.

Sollte im Laufe der Gebrauchsdauer und/oder während der Herstellung der Lageranordnung Schmiermittel aus dem Wälzlager 4 in die Umgebung austreten, wird dieses Schmiermittel innerhalb der Speicherräume 24, 25 aufgenommen, die durch die Auswölbungen 22, 23 der Schleuderscheiben 19, 20 begrenzt sind.

Um eine möglichst reibungsarme Relativbeweglichkeit des Innenrings 17 relativ zum Außenring 18 sicherzustellen, sind die Schleuderscheiben 19, 20 dem Innenring 17 mit axialem Abstand benachbart, berührungslos zugeordnet.

Die aus elastomerem Werkstoff bestehende Beschichtung 26 mit ihren Rippen 27 ist vorgesehen, um Durchmessertoleranzen der abzustützenden Welle und/oder des Wälzlagers 4 zu kompensieren. Außerdem ist durch die Beschichtung 26 und die Rippen 27 ein Überschleifen der Welle zur Montage der Lageranordnung nicht erforderlich.

Claims (10)

1. Lageranordnung, umfassend zwei mit axialem Abstand zueinander benachbart angeordnete Lagerträger (1, 2), die durch einen im Querschnitt betrachtet im wesentlichen Y-förmigen Federkörper (3) mit einem Wälzlager (4) verbunden sind, wobei die Lagerträger (1, 2), der Federkörper (3) und das Wälzlager (4) eine vormontierbare Einheit bilden, die in der Bohrung (5) eines Gehäuses (6) angeordnet ist, wobei das Wälzlager (4) mit einem Schmiermittel gefüllt und gedichtet ist, wobei die Stirnseiten (14, 15) des Spalts (16) zwischen dem Innen- (17) und dem Außenring (18) des Wälzlagers (4) von jeweils einer Schleuder­ scheibe (19, 20) überdeckt sind, wobei die Schleuderscheiben (19, 20) jeweils einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen, mit dem Außenring (18) des Wälzlagers (4) drehfest verbunden sind und den Spalt (16) vollständig und den Innenring (17) teilweise in radialer Richtung überdecken, wobei die Schleuderscheiben (19, 20) und die Lagerträger (1, 2) durch den Federkörper (3) adhäsiv verbunden sind, wobei die Schleuderscheiben (19, 20) jeweils eine Auswölbung (22, 23) aufweisen, deren radiale Weite dem radialen Abstand des Spalts (16) entspricht und wobei die Auswölbungen (22, 23) mit den angrenzenden Stirnseiten (14, 15) des Wälzlagers (4) jeweils einen Speicherraum (24, 25) für vulkanisationsbedingt aus dem Wälzlager (4) ausgetretenes Schmiermittel begrenzen.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderscheibe (19, 20) den Außenring (18) unter elastischer Vorspannung klammerförmig umgreifen.

3. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderscheiben (19, 20) symmetrisch zur Mittelachse (21) des Wälzlagers (4) ausgebildet sind.

4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderscheiben (19, 20) dem Innenring (17) mit axialem Abstand benachbart zugeordnet sind.

5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderscheiben (19, 20) aus polymerem Werkstoff ausgebildet sind.

6. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Federkörper (3) und dem Gehäuse (6) begrenzter, kreisringförmiger Hohlraum (7) zumindest zwei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, mit Flüssigkeit gefüllte und volumenveränderliche Kammern (8, 9) aufweist, die strömungsleitend verbunden sind.

7. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerträger (1, 2) jeweils einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen und daß die Schenkel (10) eines jeden Lagerträgers (1, 2) den Innenumfang (11) des Gehäuses (6) unter elastischer Vorspannung dichtend berühren.

8. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (10) außenseitig jeweils einen Dichtring (12) aufweisen, der das Gehäuse (6) dichtend berührt.

9. Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang (11) mit einer Gummierung (13) beschichtet ist.

10. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (17) innenseitig mit einer Beschichtung (26) aus elastomerem Werkstoff versehen ist und daß die Beschichtung (26) durch gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Rippen (27) gebildet ist.