DE2629393A1 - Zwischenlagerstuetze fuer mehrteilige gelenkwellen, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

PATPf'ANWAuTE J E L ■. EMTIN

DIPL-CHEM. LEO ZELLENTIN · DR. RER. NAT. RÜDIGER ZELLENTIN · DIPL-ING. WIGER ZELLENTIN

LUDWIGSHAFEN/RH. MÜNCHEN LUDWIGSHAFEN/RH.

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β Mönchen 22, den 30. Juni 1976

POLMO Fabryka MechanismOw Samochodowych 71-347 Szczecin, Polen

Zwischenlagerstütze für mehrteilige Gelenkwellen, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Zwischenlagerstütze für insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendete, mehrteilige Gelenkwellen.

Fahrzeuge mit großem Achsabstand und vorne angeordnetem Motor und mit Hinterachsenantrieb erfordern den Einsatz von mehrteiligen 'Gelenkwellen für die Übertragung des Antriebs über ein Wechselgetriebe auf die Achsen. Infolge der Verlagerung des elastisch aufgehängten Wechselgetriebes sowie der Bewegungen der Antriebsachse während der Fahrt des Fahrzeuges, unterliegt die Wellenneigung und die wirksame Länge

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- 2 der Welle beständigen Änderungen.

Zur Abstützung: d°r Wellen sowie zur Sicherung ihrer freien Verlagerung in der Längsrichtung und unter einem Winkel werden Zwischenlagerstützen verwendet.

Bekannte Zwisclisnlagerstützen weisen ein in ein --lastisches Lagergehäuse eingebautes Wälzlager auf, das in einem am Fahrzeugrahmen befestigten metallischem Tragarm angeordnet wird. ■.-,"-Iliisnd der Bewegungen des Fahrzeuges treten infolge der Badial- und Winkelbelastungen, die sich aas der übertragung des Drehmomentes unter einem bestimmten Winkel und auch aus dem Vorhandensein einer geringen Unwucht der Wellen ergeben, im Zwischenlager Schwingungen auf. Diese Schwingungen werden durch das aus Gummi oder aus einem anderen Elastomer erzeugte elastische Gehäuse gedämpft, das auf seinem Umfang zwei Kränze zahnartiger VorSprünge aufweist, deren Querschnitt und Form den Anforderungen der Dämpfungscharakteristik angepaßt sind. Von der Stifnflächenseite weist das Gehäuse periphere Aussparungen auf, die seine Elastizität erhöhen und die Winkelbeweglichkeit des Lagers verbessern.

Das elastische Gehäuse erlaubt eine geringe Verlagerung der Weile in Längsrichtung gegenüber dem Fahrzeugrahmen. Die Ermcglichung von erweiterten Verlagerungen in Längsrichtung der Welle wird durch ein Lager bewirkt, dessen auf der Welle aufgesetzter Innenring von zylindrischer Form ist, und dessen

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Laufbahnbreite erheblich großer ist als die Länge von darauf beweglichen Wälzzylindern, wodurch dieser Ring gegenüber den Zylindern in Längsrichtung verschiebbar ist. In bekannten Zwischenlagerstützen ist ein derartiges L^ger mittels eines Metallringes im elastischen Gehäuse angeordnet und von beiden Seiten des Lagers mit Dichtungsringen abgedichtet.

Bekannt sind auch Zwischenlagerstützen, in welchen der Außenring des Lagers eine breite gerade Laufbahn aufweist, auf welcher sich Wälzelemente verschieben können. Derartige Zwischenlagerstützen sind mit Lagern mit Labyrinthdichtungen versehen.

Die Hauptnachteile der bekannten Zwischenlagerstützenlösungen sind die komplizierte Bauart ihrer Gehäuse, die großen Außenabmessungen und ihre relativ geringe Lebensdauer. Der notwendige Einsatz breiter Lagerinnenringe zur Sicherung ihres Zusammenwirkens mit den Wälzelementen und den Dichtungsringen für jede Größe der Längsverlagerung der Welle verursacht eine erhebliche Ausdehnung der gesamten Konstruktion. Bei einer Abdichtung des Lagers mittels Ringen ist das Fassungsvermögen der Schmierkammern verhältnismäßig klein, wodurch eine oftmalige Ergänzung des Schmierfettes während des Betriebes der Zwischenlagerstütze notwendig ist. Eine Labyrinthabdichtung des Lagers gewährleistet keinen sicheren und wirksamen Schutz gegen das Eindringen von Staub und Wasser in das Lagerinnere, was die Lebensdauer des Lagers ungünstig beeinflußt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile eine Konstruktion einer Zwischenlagerstütze für Gelenkwellen anzugeben, die einfacher ist und eine längere Lebensdauer aufweist und bei der insbesondere eine übermäßige Breite der Lagerlaufbahn bei Einhaltung der geforderten Größenbereiche der Längenverschiebungen vermieden wird und bei der die Schmier- und Dichtungsbedingungep des Zwischenstützlagers verbessert werden.

Erfindungsgemäß wurde die gestellte Aufgabe durch Entwicklung einer Zwischenlagerstütze gelöst, in welcher das Lager einen Außenring mit einer annähernd U-förmigen Querschnittsform aufweist, dessen Schenkel zur Innenseite des Lagers gerichtet sind und als Innenstützflächen für die Bewegungen der Wälzelemente dienen. Die Breite der Laufbahn des Außenringes soll erheblich größer als die Länge der zylindrischen Wälzelemente sein, wodurch sich diese längs der Lagerachse im Bereich der Wellenlängsverlagerungen frei verschieben können.

Der Außenring des Lagers ist in einem elastischen aus Gummi oder einem anderen Elastomer hergestellten Gehäuse eingesetzt, das an beiden Stirnseiten ringförmige Vorsprünge aufweist, deren Außenflächen zur Zwischenlagerstützenmitte geneigt sind. Auf diesen VorSprüngen sind elastische aus Gummi oder einem anderen Elastomer hergestellte Seitendeckel aufgesetzt. Diese Deckel weisen in ihrer Mitte eine öffnung auf, deren Umrandun-

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gen in Gestalt von Dichtungskanten ausgebildet sind. Diese Deckel liegen dicht an der Fläche der ringförmigen Vorsprünge des Gehäuses an und dichten mit ihren Innenkanten beide Schmierkammern des Lagers ab. Die Außenabschlüsse der Deckel weisen ringförmige Verdickungen auf, welche die Rolle von Schellen erfüllen. Zur noch besseren Absicherung gegen ein Abrutschen der Deckel von den Vorsprüngen des Gehäuses sind die Außenabschlüsse der Deckel in Form eines Schloßringes ausgebildet, der in die am Ansatz der ringförmigen Vorsprünge des Lagergehäuses ausgeführten Nut eingeht und somit eine Schloßverbindung darstellt. Im Umfang des elastischen Lagergehäuses sind mindestens drei Durchgangsöffnungen ausgeführt, deren Achsen in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Verlängerungen der Halbmesser der Gehäuseinnenöffnung darstellen, wobei die Größe des zwischen den Achsen zweier benachbarter öffnungen eingeschlossenen Winkels, vorzugsweise 30 bis 100° beträgt.

Diese öffnungen dienen zum Aufsetzen der Zwischenlagerstütze auf Stützstifte einer Auswuchtmaschine. Einen vorteilhaften Einfluß auf die Kompaktheit des Zwischenstützenlagers übt der Einsatz von Wälzzylinderelementen mit einem Verhältnis der Länge zum Duchmesser von 1:1 bis 2:1 aus.

Die Hauptvoi'teile der erfindungsgemäßen Lösung bilden die vereinfachte, auf der Verringerung der Anzahl der Bestandteile beruhenden Konstruktion der Zwischenlagerstütze, die Verminderung der Abmessungen und der Eigenmasse der Zwischen-

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lagerstütze bei gleichzeitiger Beibehaltung der geforderten. Arbei f skennwerte.

Die mit abgedichteten Seitendeckeln verschlossenen Bäume bilden zwei große Schmierkammern, die ein Fassungsvermögen aufweisen, das die Erfassung einer für die gesamte Betriebszeit der Zwischenlagerstütze ausreichenden Schmiermittelmenge gewährleistet. Das große Fassungsvermögen der Schmierkammern und die Elastizität der Seitendeckel gewährleisten während der Bewegungen des Lagers in Längsrichtung eine zwangsläufige Verlagerung des Schmierfettes zwischen den Wälzelementen (Rollen) des Lagers und sichern eine gute Schmierung, was die Lebensdauer der Stütze günstig beeinflußt. Zu den weiteren Vorteilen zählt auch die Auswuchtmöglichkeit der Kraftleitung der Wellengelenke im komplett zusammengebauten Zustand, die dank der Ausführung von drei Durchgangsbohrungen im elastischen Gehäuse der Stütze erreicht wird.

Kachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen, auf die bezüglich der Offenbarung wegen ihrer großen Klarheit und Anschaulichkeit ausdrücklich hingewiesen wird, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. Ί eine erfindungsgemäße Zwischenlagerstütze im Längsschnitt;

Fig. 2 ein Wälzlager im Querschnitt;

Fig. 3 einen Teil eines Seitendeckels im Längsschnitt;

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Fig. 4 das elastische Gehäuse in perspektivischer Darstellung mit teilweisem Schnitt, und

Fig. 5 das elastische Gehäuse im Querschnitt.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist eine erfindungsgemäße Zwischenlagerstütze ein elastisches aus Gummi gefertigtes Gehäuse 1 auf, in das das aus Wälzelementen 2 (Rollen), einem Außenring 3, einem Innenring 4 und einem den Rollensatz im Innenring 4 abschließenden Spurring 5 zusammengesetztes Wälzlager unmittelbar eingesetzt ist.

Der Außenring 3 weist einen U-förmigen Querschnitt mit nach innen gerichteten Schenkeln auf und seine gerade Innenlaufbahn 6 ist von beiden Seiten durch Stützflächen 7 begrenzt, die eine Längsverlagerung der Rollen 2 begrenzen. Die Breite der Laufbahn 6, das heißt der Abstand zwischen den Stützflächen 7 ist größer als die Länge der Rollen 2 und der Unterschied dieser Abmessungen bestimmt den Bereich der Längsverlagerung der -Rollen 2 gegenüber dem Lageraußenring 3· Die Breite der Laufbahn 6 wird entsprechend dem Bereich der am häufigsten auftretenden Wellenverlagerungsgrößen angemessen gewählt.

Das elastische Gehäuse 1 ist an beiden Seiten mit ringförmigen Vorsprüngen 8 versehen, die sich nach oben verjüngen und abgerundete Scheitel 9 aufweisen, wobei deren Außenflächen zur Zwischenlagerstützenmitte geneigt ausgebildet sind.

Auf die Vorsprünge 8 sind unmittelbar Seitendeckel 11 aufgesetzt, deren an die Vorsprünge anliegende Teile eine der Form der ringförmigen Vorsprünge 8 angepaßte entsprechende Form aufweisen. Der äußere Abschluß der Deckel 11 weist entlang des gesamten Umfangs eine Verdickung 12 auf, die mit einem Schließring 13 abgeschlossen ist, der in einer am Ansatz der ringförmigen Vorsprünge 8 des elastischen Lagergehäuses 1 ausgeführte Nut eingeht und somit eine Schloßverbindung bildet.

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Die Seitendeckel 11 sind mit einer zentralen öffnung versehen, deren Umrandungen in Form zweier Dichtungskanten 14 vom Simmertyp ausgebildet sind und welche nach dem Aufsetzen auf die Gelenkwelle Schmierkammern 15 abdichten. Der Innenring 4 und der Spurring 5 sind auf Preßmaß auf die Zylinderfläche des hinteren Wellenendes 16 der Zwischenwelle aufgesetzt sowie mittels einer Mutter 1? zwischen den Stirnflächen einer Grabelverbindung 18 und dem hinteren WeI-lenende 16 festgespannt.

Am Umfang des elastischen Gehäuses 1 sind drei Durchgangsöffnungen 19 ausgeführt, deren Achsen in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Verlängerungen der Halbmesser der Gehäuseinnenöffnung darstellen. Der zwischen den Achsen der zwei unteren öffnungen 19 eingeschlossene Winkel beträgt-72°. Um dem Gehäuse 1 die notwendige Elastizität zu verleihen, sind am Gehäuseumfang zwei Reihen länglicher gegeneinander um die Hälfte ihrer Winkelerstreckung verschoben ' angeordnete Ausschnitte 20 ausgeführt. Am Wellenende 16 sowie an der Gabelverbindung 18 sind Schutzbleche 21 angeordnet, welche die Bolle des Schutzes der Zwischenlagerstütze und von Abwerfern der durch die Fahrzeugräder nach oben geschleuderten Verunreinigungen, wie Straßenstaub und Steine, aufgelöstem Asphalt und dergleichen mehr, erfüllen.

Infolge einer Lageänderung des Wechselgetriebes sowie der Antriebsachse unterliegt die Antriebswelle einer Längsverlagerung. Der eng auf· der Welle 16 aufgesetzte Lagerinnenring 4-verschiebt infolge seiner Verlagerung mit der Welle die Wälzelemente 2 in Bewegungsrichtung der Welle. Die sich abrollenden (drehenden) und auf der breiten Laufbahn 6 des Lageraußenringes 3 sich verschiebenden Bollen 2 werden an die Stützfläche 7 des Binges 3 angeschoben, wodurch die auf das elastische Gehäuse 1 wirkende Kraft dessen Verformung verursacht und dabei eine zusätzliche Verlagerung der Welle bewirkt, was im Falle von gegenüber den üblicherweise auftretenden Längenverschiebungen, deren Größe durch den Abstand der Stützflächen

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voneinander berücksichtigt ist, sporadisch auftretenden größeren Verschiebungen von Bedeutung ist. Die Winkelverlagerung der abgestützten Welle wird durch das Lagergehäuse 1 dank seiner sich aus den federnden Eigenschaften des Gummis ergebenden Elastizität und dessen entsprechender Verformung aufgenommen.

Das elastische Gehäuse 1 dämpft auch die im Lager während des Betriebseinsatzes der Welle auftretenden Schwingungen. Die auf den ringförmigen VorSprüngen 8 des Gehäuses 1 aufgesetzten elastischen Seitendeckel, 11 dichten mit ihren Dichtungskanten 14 die Schmierkammern 15 des Lagers ab. Die sich auf der Laufbahn 6 verschiebenden Lagerrollen 2 fördern das Schmierfett aus der einen Kammer in die andere, wodurch in jedem Falle eine gute Schmierung gewährleistet ist. Die elastischen Seitendeckel 11 des Lagers ermöglichen ohne Veränderung der Lage der Dichtungskanten 14 die Übertragung geringer Längsverlagerungen.

Zum Auswuchten wird die mehrteilige Gelenkwelle in Haltern einer Auswuchtmaschine fest eingespannt, wobei der Halter der Zwischenstütze feste Stützstifte aufweist, welche in die im elastischen Lagergehäuse ausgeführten Durchgangsöffnungen hineingehen.

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Claims (9)

"Α°· 30. Juni 1976 EZ/Hu PL 2390 Patentansprüche

1. Zwischenlagerstütze für mehrteilige Gelenkwellen, insbe-

dere für Kraftfahrzeuge, die ein Wälzlager aufweist, dessen eine Laufbahn eine wesentlich größere Breite als die Länge der Wälzelemente aufweist, und das in einem elastischen, aus Gummi oder einem anderen Elastomer erzeugten Gehäuse angeordnet ist und von beiden Seiten mit Dichtungsringen abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Lageraußenring (3) einen annähernd U-förmigen Querschnitt und eine gerade Innenlaufbahn (6) aufweist, die an beiden Seiten durch zur Innenseite des Lagers gerichtete Stützflächen (7) begrenzt ist und daß die Breite dieser Laufbahn (6) größer als die Länge der Wälzelemente (2) ist, wobei die Differenz dieser Abmessungen den Bereich der freien Verlagerung der Wälzelemente (2) entlang der Laufbahnbreite bestimmt, und wobei das elastische Lagergehäuse (1) an beiden Stirnseiten ringförmige Vorsprünge (8) aufweist, deren Außenflächen (10) zur Mitte der Zwischenlagerstütze geneigt sind und die elastische aus Gummi oder einem anderen Elastomer gefertigte Seitendeckel (11) tragen, die in der Mitte eine öffnung aufweisen, deren Umrandungen als Dichtungskanten (14) ausgebildet sind.

2. Zwischenlagerstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (3) unmittelbar im elastischen Gehäuse (1) gelagert oder ausgebildet ist.

3. Zwischenlagerstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Vorsprünge (8) des elastischen Gehäuses (1) nach oben zu verjüngt ausgestaltet sind und abgerundete Scheitel (9) aufweisen.

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4. Zwischenlagerstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitendeckel (11) unmittelbar auf den ringförmigen Vorsprüngen (8) des elastischen Gehäuses (1) aufgesetzt sind.

5- Zwischenlagerstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitendeckel (11) an ihren äußeren Abschlüssen ringförmige Verdickungen (12) aufweisen.

6. Zwischenlagerstütze nach Anspruch 1 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Abschluß der Seitendeckel (11) in Form eines den Deckel an das Gehäuse (1) andrückend und klemmend haltenden Schließrings (13) ausgebildet ist.

7. Zwischenlagerstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzelemente (2) des Lagers eine zylindrische Form mit einem Verhältnis der Länge zum Durchmesser von 1:1 bis 2:1 aufweisen.

8. Zwischenlagerstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Umfang des elastischen Gehäuses (1) mindestens drei Durchgangsöffnungen (19) ausgeführt sind, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Verlängerungen der Halbmesser der Gehäuseinnenöffnung darstellen, wobei die Größe des zwischen den Achsen zweier anliegender Öffnungen eingeschlossenen Winkels im Bereich zwischen 30 und 100° liegt.

9. Zwischenlagerstütze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Achsen der beiden unteren benachbarten Öffnungen 19, 72° beträgt.

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