DE3036771C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine nachgiebige Lagerung von geteilten Antriebswellen für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Lagerungen dieser Art sind aus der GB-PS 10 98 912 bzw. der US-PS 33 06 679 bekannt. In beiden Fällen ist mit eigentlichen Halter eine zylindrische Hülse starr verbunden, deren Ränder leicht radial nach innen eingebogen ausgebildet sind. Diese Hülse bildet den radial äußeren Stützteil für den elastischen Formkörper. In beiden Fällen weist dieser Fremdkörper einen massiven radial inneren Bereich auf, in dem der äußere Laufring des Kugellagers fest eingebettet ist. Der radial innere Teil ist mit Spiel zwischen Schmutzabweiserringen angeordnet, so daß dieser Bereich gegen Abziehen von dem inneren Laufring unter der Wirkung axialer Kräfte geschützt ist. Von diesem radial inneren, kompakten Teil ragen nach außen in Umfangsrichtung verteilte elastische säulenförmige Abschnitte der elastischen Buchse. Diese sind in zwei umfänglichen Reihen angeordnet, die sich im Bereich der eingebogenen Ränder der zylindrischen Hülse abstützen und auf diesen Rändern auch abrollen können. Der radial innere kompakte Bereich des elastischen Körpers weist einen zwischen den Säulenreihen radial vorspringenden Stützwulst auf, zwischen dem und jeder angrenzenden Säule in der Ruhestellung ein schmaler Spalt verbleibt. Wenn dieser Spalt bei axialen Relativbewegungen aufgebraucht ist, legt sich die betreffenden Säulenreihe fest an den mittleren Stützwulst an, wodurch sich der Verformungswiderstand des Stützkörpers gegenüber axialen Kräften abrupt vergrößert. Diese bekannte Lagerung ist geeignet, neben radialen Belastungen auch axiale Belastungen aufzunehmen und eine Begrenzung der axialen Bewegung der Antriebswelle zu gewährleisten. Bei axialer Belastung wirken dabei zwei gekrümmte Abschnitte der elastischen Buchse mit dem Stützring zur Aufnahme der Belastung zusammen. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß bei größerer axialer Belastung ein Abschnitt aus dem Stützring herausgedrückt wird, wodurch die Lagerung versagt. Auch kann der elastische Buchsenkörper über die durch die Anschlagflächen gebildeten Grenzen hinaus in axialer Richtung verformt werden, was verhindert, daß eine blockierte Schiebe­ bewegung der Antriebswelle sich gewaltsam löst und was auch zu einer Überdehnung und damit Beschädigung oder gar Zerstörung der elastischen Buchse führen kann.

Es ist zwar aus der FR-PS 7 97 652 oder dem deutschen Gebrauchsmuster 14 17 045 bei elastischen Gummilagern bekannt, an dem Halter für den Gummi­ körper radial nach innen weisende Abschnitte vorzusehen, welche den elastischen Gummikörper in der Ruhelage mit axialem Spiel über die ganze Höhe des elastischen Körpers übergreifen und so gewährleisten, wenn das axiale Spiel bei einer Relativbewegung aufgebraucht ist, eine weitere Relativbewegung durch Kontakt zwischen dem Gummikörper und den radial nach innen weisenden Abschnitten stark gebremst und gedämpft wird. Hierbei handelt es sich jedoch um schwingmetallähnliche elastische Puffer, die zumeist zu mehreren zur elastischen Abstützung eines Maschinenteils zusammenwirken. Auch wird bei diesen elastischen Lagern zur Begrenzung der axialen Relativbewegung der ela­ stische Gummikörper selbst stark beansprucht und unterliegt daher einer erheb­ lichen Ermüdung. Auch kann man hierbei keine exakte axiale Bewegungsbegren­ zung erreichen.

Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf eine nachgiebige Lagerung von geteilten Antriebswellen für Kraftfahrzeuge und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Lagerung so weiterzubilden, daß das Kugellager unter allen möglichen ra­ dialen und axialen Belastungen sicher mit dem Halter verbunden bleibt und daß die axiale Relativbewegung auf das zulässige Maß absolut sicher begrenzt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Eine auch gegenüber starken axialen Kräften sichere Einbettung der nach­ giebigen Buchsen in dem Halter wird durch die feste Aufnahme des radial äußeren Umfangsbereiches der Buchse in einen entsprechend geformten U-förmigen Quer­ schnittsteil des Halters sichergestellt. Die absolut sichere Begrenzung der axialen Bewegung in der erforderlichen Richtung wird durch den bis in Höhe des äußeren Laufringes des Lagers ragenden Schenkel in Verbindung mit dem radial nach innen über den äußeren Laufring greifenden Bereich der nachgiebigen Buchse erreicht. Durch diese Ausbildung wird gewährleistet, daß der zwischen dem äußeren Lagerring und dem Halter befindliche Bereich der nachgiebigen Buchse zur Begrenzung der axialen Relativbewegung nicht beiträgt und nicht beizutragen braucht, so daß dieser Teil dazu auch nicht speziell ausgebildet werden muß und auch nicht über das zur Erfüllung der vorgesehenen Aufgabe notwendige Maß hinaus beansprucht wird. Die axiale Verformbarkeit und damit auch die axiale Relativbewegung sind somit bei der nachgiebigen Lagerung gemäß der Erfindung absolut begrenzt, so daß über die Kraftvermittlung über Halter und äußeren Laufring des Kugellagers die Kräfte, welche die axiale Schiebeverbindung der Antriebswelle blockieren, überwunden und eine solche Blockierung überwunden werden kann.

Besonders günstig und einfach gestaltet sich die Ausbildung der nachgiebigen Lagerung bei Anwendung der Lehre des Anspruchs 2. Einmal wird hierdurch das Kugellager vor Schmutzeinwirkung zuverlässig geschützt. Es werden aber vor allem der Schmutzring des Kugellagers zusätzlich dazu ausgenutzt, um im Zusammenwirken mit einer an der nachgiebigen Buchse ausgebildeten Lippe, die über den Schmutzring greift, die absolut sichere Begrenzung der axialen Relativbewegung im Kugellager auf einfache und das Kugellager selbst schonende Weise gewährleistet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einer mehr­ teiligen Antriebswelle, die zwei Schiebeverbindungen und eine zu deren Unterstützung dienende Mittellageranordnung gemäß der Erfindung aufweist;

Fig. 2 in Seitenansicht die mehrteilige Antriebswelle und die zugehörige Mittel­ lageranordnung im größeren Maßstabe;

Fig. 3 in weiter vergrößertem Maßstabe und im axialen Schnitt die Mittellager­ anordnung nach der Erfindung zur Unterstützung der geteilten Antriebs­ welle;

Fig. 4 in perspektivischer und auseinandergezogener Darstellung die Teile der Mittellageranordnung und

Fig. 5 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Halters der Mittellageranordnung nach Fig. 4.

Das in Fig. 1 gezeigte Kraftfahrzeug 10 weist eine mehrteilige Antriebswelle 11, 20 auf, die zwischen einem Motorgetriebe 12 und einem Differentialgetriebe 13 für den Antrieb der Hinterräder 14 über die Halbwellen 36 angeordnet ist.

Die mehrteilige Antriebswelle 11, 20 weist mehrere Gelenkverbindungen und Schiebeverbindungen auf. Fig. 2 zeigt eine solche Schiebeverbindung zwischen dem Motorgetriebe 12 und dem Eingangsteil 15, 16 eines Universalgelenkes 18, das über seinen Ausgangsteil 19 mit dem einen Abschnitt 20 der mehrteiligen Antriebswelle 11, 20 verbunden ist. Der Wellenabschnitt 20 greift an seinem anderen Ende mit seiner Längsverzahnung 21 in eine innenverzahnte Buchse 26 einer Schiebeverbindung 27 ein, die mit dem Eingangsteil 28 eines zweiten Uni­ versalgelenkes 29 verbunden ist, dessen Ausgangsteil 30 mit dem zweiten Wellenabschnitt 11 der mehrteiligen Antriebswelle verbunden ist. Deren anderes Ende ist mit dem Eingangsteil 32 eines dritten Universalgelenkes 33 verbunden, dessen Ausgangsteil 34, 35 mit dem Eingang des Differentialgetriebes 13 ver­ bunden ist.

Die mehrteilige Antriebswelle 11, 20 ist durch eine Mittellageranordnung 22 am Fahrzeugchasis abgestützt. Die Abstützung erfolgt in der Nähe der Schiebever­ bindung 27 der Antriebswelle.

Die Mittellageranordnung besteht im wesentlichen aus einem am Fahrzeug­ rahmen gestellfest anbringbaren Halter 23 und einer zum Fahrzeugrahmen 25 hin abgeflachten nachgiebigen Buchse 23.

Einzelheiten der Mittellageranordnung 22 sind am besten in den Fig. 3 und 4 zu erkennen. Danach umfaßt die Mittellageranordnung ein Kugellager 40 mit zwischen einem inneren, rotierenden Laufring 42 und einem äußerem, nicht rotierenden Laufring 43 angeordneten Kugeln 41. Dem Lager ist eine Dichtung 44 zugeordnet, um ein Schmiermittel innerhalb der Lagerkammer 45 zu halten. Der innere Laufring 42 sitzt auf einem zylindrischen Wellenbereich 47 des Ab­ schnittes 20 der mehrteiligen Antriebswelle, und zwar nahe dem der Schiebever­ bindung 27 zugehörenden, die Längsverzahnung 21 aufweisenden Wellenab­ schnittes. Beiderseits des äußeren Laufringes 43 sind Schmutzringe 48 vorge­ sehen, die in einem vorbestimmten geringen Abstand von der Lagerdichtung 44 angeordnet sind.

Die Schmutzringe 48 sind zusammen mit dem äußeren Laufring 43 des Kugel­ lagers in der nachgiebigen Buchse 49 eingebettet. Die nachgiebige Buchse ist mit engem Sitz in den Halter eingebettet oder direkt im Halter selbst ausgeformt. Auf der dem Motorgetriebe zugewandten Seite weist die nachgiebige Buchse 49 eine axial vorspringende Lippe 50 auf, die axial in eine ringförmige Ausnehmung ragt, welche durch eine auf dem Wellenabschnitt 20 fest angeordnete ringförmige Buchse 51 begrenzt wird. Hierdurch wird eine Schikane gebildet, die das Eindringen von Schmutz in den Lagerbereich erschwert.

Auf der dem Differentialgetriebe 13 zugewandten Seite weist die nachgiebige Buchse 49 einen radial über den äußeren Laufring 43 greifenden Bereich 52 auf, der in Form einer den Schmutzring 48 radial nach innen übergreifenden Lippe ausgebildet ist. Auf diese Lippe 52 wird weiter unten noch näher hingewiesen.

Auf dem Wellenabschnitt 20 ist zum weiteren Schutz des Lagers ein Schleuder­ ring 56 fest angeordnet, der an seinem axial freiliegenden Ende einen radial nach außen ragenden Schleuderflansch 57 aufweist.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist die nachgiebige Buchse 49 entlang von zwei konzentrischen Teilkreisen mit im gegenseitigen Abstand angeordneten Schlitzen 53 bzw. 54 versehen. Dadurch wird die radiale Nachgiebigkeit der Buchse 49 vergrößert, bis bei einer radialen Bewegung die Weite der Schlitze 53, 54 auf­ gebraucht ist, worauf die Nachgiebigkeit der Buchse 49 abrupt abnimmt. In dem unteren Umfangbereich 55 der Buchse 49, von dem das Gewicht der mehrteiligen Antriebswelle aufgenommen werden muß, fehlen die Schlitze.

Der schellenförmige Halter 23 ist aus Stahlblech ausgestanzt und weist einen äußeren U-förmigen Querschnittsbereich 60 auf, in dem der dazu komplementäre, radial äußere Umfangsbereich 61 der nachgiebigen Buchse 49 fest aufgenommen ist. Zur Anbringung des Halters an dem Fahrzeugrahmen weist er an seinen Enden nach außen gerichtete Befestigungsflansche 62 mit jeweils einer Öffnung 63 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube auf. An seinen axial weisenden Rändern weist der Halter 23 jeweils Schenkel 64, 65 des U-förmigen Quer­ schnittes auf, die an den axial weisenden Stirnflächen 66 bzw. 67 des radial äußeren Bereiches der nachgiebigen Buchse 49 fest anliegen und der nach­ giebigen Buchse gegenüber allen radialen und axialen Kräften einen sicheren Halt in dem schellenförmigen Halter 33 geben.

Auf der von dem Motorgetriebe 12 abgewandten Seite schließt sich an den Schenkel 65 des Halters 23 ein Ansatz zur Bildung eines Begrenzungsflansches 70 an, der gegenüber dem Schenkel 65 in axialer Richtung von dem Kugellager weg gekröpft ist und sich radial zur Achse des Kugellagers hin bis in Höhe des äußeren Laufringes 43 des Kugellagers 40 erstreckt. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Begrenzungsflansch 20 im Ruhezustand der Antriebswelle einen vorbe­ stimmten kleinen axialen Abstand von der Lippe 52 der nachgiebigen Buchse 49 aufweist. Der Abstand ist so groß gewählt, daß bei normalen Betrieb des Kraftfahrzeuges die Lippe 52 und der Begrenzungsflansch 70 miteinander nicht in Kontakt stehen, so daß in diesem Bereich Vibrationen nicht übertragen werden. Der Abstand zwischen der Lippe 52 und dem Begrenzungsflansch 70 kann in einem Bereich von 1,5 bis 5 mm oder mehr liegen und hängt ab von der in einem konkreten Fall zulässigen axialen Relativbewegung zwischen der Mittellageranordnung und der von ihr unterstützten mehrteiligen Antriebswelle. In jedem Fall wird dieser Abstand ausreichend klein gehalten, um die Relativbewegung auf ein vorbestimmtes maximales Maß absolut zu begrenzen.

Während des normalen Betriebes rotiert die Antriebswelle 11, 20 und ist axialen Kräften in keinem wesentlichen Umfange unterworfen. Etwaige axiale Relativ­ bewegungen können dabei zuverlässig über die Schiebeverbindung 27 aufge­ nommen werden. Durch Verschmutzung oder Kälte oder bei fehlendem Schmier­ mittel kann jedoch die Schiebeverbindung 27 blockieren. In diesem Falle werden die axialen Schiebekräfte über die ganze Antriebswelle 11, 20 übertragen. Die Mittellageranordnung 22 ist nun so ausgebildet, daß sie diese Kräfte zuverlässig aufnehmen und eine Bewegung des Wellenabschnittes 20 über ein zulässiges Maß hinaus verhindern kann. Dies geschieht dadurch, daß die Lippe 52 der Buchse 49 in Kontakt mit dem Begrenzungsflansch 70 tritt, wodurch eine weitere axiale Bewegung des Wellenabschnittes 20 der Antriebswelle zuverlässig verhindert wird. Dadurch steigen die Kräfte im Bereich der Schiebeverbindung 27, was in den meisten Fällen zum Lösen der Blockierung in der Schiebever­ bindung 27 führt. Der Kontakt zwischen der Lippe 52 und dem Begrenzungs­ flansch 70 ist in aller Regel nur kurzzeitig und beeinträchtigt den Fahrkomfort in aller Regel nicht.

Die Abwandlung des schellenförmigen Halters 71 nach Fig. 5 gegenüber dem Halter 23 nach Fig. 4 beschränkt sich im wesentlichen darauf, daß der Begrenzungsflansch 70 zu einer zusammenhängenden Stirnwand auf der einen Seite des schellenförmigen Halters 71 ausgebildet ist, in der eine zu der Öffnung 46 des Laufringes 42 konzentrische Öffnung 78 vorgesehen ist. An­ sonsten entspricht der Halter 71 dem Halter 23 und weist einen U-förmigen äußeren Umfangsbereich 72 von U-förmigen Querschnitt auf, der in axialer Richtung durch zwei Schenkel 75, 76 begrenzt ist, welche zur sicheren und festen Aufnahme der nachgiebigen Buchse dienen. An den Enden des Halters sind nach außen gerichtete Flansche 73 mit Befestigungsöffnungen 74 vorge­ sehen. Die Funktion des Halters 71 in Verbindung mit der nachgiebigen Buchse 22 ist die gleiche wie die des Halters 23.

Der Begrenzungsflansch 70 bzw. 77 wird zwischen Motorgetriebe und Differentialgetriebe so angeordnet, daß die bei einer bestimmten Anordnung der mehrteiligen Antriebswelle auftretenden axialen Kräfte entsprechend aufge­ nommen werden können. Der Begrenzungsflansch kann daher auch auf der dem Motorgetriebe zugewandten Seite des Halters vorgesehen sein. Bedarfsweise können auch an beiden axialen Seiten des Halters entsprechende Begrenzungs­ flansche und an der Buchse entsprechende Lippen vorgesehen sein.

Claims (2)

1. Nachgiebige Lagerung von geteilten Antriebswellen für Kraftfahrzeuge mit einem am Fahrzeugrahmen gestellfest anbringbaren Halter zur Aufnahme einer in radialer Richtung und in axialer Richtung nachgiebigen Buchse, in der der äußere Laufring des mit dem inneren Laufring auf der Antriebswelle sitzenden Kugellagers gehalten ist, und bei der der Halter wenigstens einen in vorbe­ stimmten Abstand von der Seitenfläche der Buchse angeordneten starren Flansch zur Begrenzung der elastischen Verformung der Buchse in wenigstens einer vorbestimmten axialen Richtung aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß der schellenförmige Halter (23) Lagers einen U-förmigen Querschnitt zur festen Aufnahme des dazu komplementären, radial äußeren Umfangsbereiches der nachgiebigen Buchse (49) aufweist, daß wenigstens ein Schenkel (65) des Hal­ ters (23) einen Ansatz zur Bildung des Begrenzungsflansches (70) radial zur Achse des Kugellagers (40) hin bis in Höhe des äußeren Laufringes (43) des Kugellagers (40) auf­ weist, welcher gleichzeitig axial nach außen abgekröpft ist, und daß die nachgie­ bige Buchse (49) einen mit dem Begrenzungsflansch (70) zur Begrenzung der axialen Verformung der Buchse zusammenwirkenden, radial nach innen über den äußeren Laufring (43) greifenden Bereich (52) aufweist.

2. Nachgiebige Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den äußeren Laufring (43) des Kugellagers (40) radial nach innen diesen über­ greifende Schmutzringe (48) vorgesehen sind und die Buchse (49) wenigstens eine axial außen in radialer Richtung über den zugehörigen Schmutzring (48) des Kugellagers (40) greifende Lippe (52) aufweist, die axial zwischen dem Schmutzring (48) und dem Begrenzungsflansch (70) und mit vorbestimmten Abstand gegen­ über diesem angeordnet ist.