DE3701887A1

DE3701887A1 - Zwischenlager fuer die antriebsgelenkwelle von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3701887A1
Application number: DE19873701887
Authority: DE
Inventors: Eberhard Ende; Kurt Dr Ing Schedrat; H-Juergen Schultze
Original assignee: Gelenkwellenbau GmbH
Current assignee: Gelenkwellenbau GmbH
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1988-08-04
Also published as: KR890700763A; EP0299003A1; JPH02501325A; WO1988005503A1; BR8707640A

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische Lagerung, insbe sondere ein Zwischenlager für die Antriebsgelenkwelle von Kraftfahrzeugen, mit einer starren Außenhülse, einer im radialen Abstand von dieser befindlichen Innenhülse, einem zwischen beiden angeordneten gummielastischen Lagerkörper und mit Mitteln zur Veränderung der Dämpfungs- und/oder Steifigkeitseigenschaften.

Dabei ist es bekannt, den Lagerkörper zur Veränderung der Dämpfungs- und/oder Steifigkeitseigenschaften über zusätz liche Dämpfungskörper am Lagergehäuse zu lagern. Diese Dämpfungskörper sind bei demontiertem Lager austauschbar (DE-PS 35 11 480).

Von Nachteil bei dieser Ausbildung ist, daß zur Erreichung der Abstimmbarkeit eine Vielzahl von einzelnen Teilen er forderlich ist und die Veränderung der Charakteristik nur im demontierten Zustand des Lagers möglich ist.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Auf gabe zugrunde, ein Zwischenlager zu schaffen, bei dem die Veränderung von Steifigkeits- und/oder Dämpfungseigen schaften in verschiedenen Schwingebenen unterschiedlich und außerdem im zusammengebauten Zustand des Zwischenlagers er folgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lagerkörper selbst mit über seinen Umfang verteilten Aus nehmungen versehen ist, in die Füllkörper wahlweise ein setzbar sind.

Von Vorteil hierbei ist, daß in einfacher Weise die Füll körper in die Lagerkörper in den Ebenen einsetzbar sind, zu dem hin eine Veränderung der Eigenschaften erfolgen sollen.

Bevorzugt sind die Ausnehmungen als axial durch den Lager körper hindurchverlaufende Öffnungen, insbesondere als zy lindrische Bohrungen ausgebildet. Die Bohrungen und Füll körper können jeden beliebigen Querschnitt, z.B. Vielkant oder dergleichen aufweisen, wichtig ist nur die gegensei tige Anpassung. In diese sind die Füllkörper einsetzbar, welche endseitig mit Köpfen versehen sind. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des Lagerkörpers werden die Aus nehmungen beim Durchdrücken der Bolzen aufgeweitet. Der mittlere Abschnitt des Bolzens entspricht dabei dem Quer schnitt der Bohrung. Nach dem gänzlichen Hindurchschieben legt sich der Bolzen mit seinen beiden endseitigen Köpfen an die Stirnflächen des Lagerkörpers an. Er ist hierdurch axial gegenüber dem Lagerkörper gesichert. Zweckmäßiger weise weist der Bolzen in seinem mittleren Abschnitt einen Querschnitt auf, der geringfügig größer ist, als der Bohrungsquerschnitt, so daß der Bolzen mit Spannung in der Bohrung aufgenommen ist.

Es ist auch möglich, daß die Ausnehmungen als Bohrung mit zwei Stufen ausgebildet sind, und zwar dergestalt, daß ausgehend von einer Stirnfläche des Lagerkörpers eine erste Bohrungsstufe vorhanden ist, die im Öffnungsquerschnitt kleiner ist, als der Einführungsquerschnitt des Füll körpers. An diese schließt sich dann die zweite Bohrungs stufe an, die einen Aufnahmequerschnitt aufweist, der in etwa dem des Füllkörpers entspricht, bzw. geringfügig kleiner, ist als der Einführungsquerschnitt des Füll körpers.

Der Aufnahmeraum der zweiten Bohrungsstufe ist so bemessen, daß er in etwa dem Volumen des Füllkörpers entspricht.

Dabei kann auch vorgesehen sein, daß die ersten Bohrungs stufen Einführungsöffnungen haben, die einen kleineren Querschnitt als der Einführungsquerschnitt des Füllkörpers aufweisen und zu beiden Stirnflächen offen des Lagerkörpers angeordnet sind. Die Bohrungsstufe, die zur Aufnahme des Füllkörpers dient, ist dann zentral im Lagerkörper ange ordnet.

Bei einer Öffnung der Aufnahmebohrung zu beiden Seiten der Stirnflächen des Lagerkörpers ist von Vorteil, daß eventuell eingedrungener Schmutz beim Einschieben des Füll körpers von der einen Stirnfläche her der Schmutz zur anderen Stirnfläche hin ausgepreßt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausnehmungen gleichmäßig über den Umfang des Lager körpers verteilt sind. Dabei können die Ausnehmungen auch in unterschiedlichen radialen Abständen zur Drehachse bzw. zur Achse des Zwischenlagers angeordnet sein.

Bevorzugt sind die Füllkörper als zylindrische Bolzen oder Bolzen sonstigen Querschnitts ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, diese als Kugeln auszubilden.

Neben der radialen Mehrfachanordnung von Ausnehmungen für die Aufnahme der Füllkörper, ist es auch möglich, in Axial richtung des Lagerkörpers gesehen mindestens zwei Füll körper nebeneinander anzuordnen.

Zur Veränderung der Dämpfungs- und/oder Steifigkeitseigen schaften ist desweiteren vorgesehen, daß die Füllkörper aus einem Werkstoff bestehen, der unterschiedliche Steifig keits- und/oder Dämpfungseigenschaften zu denen des Lager körpers aufweist.

Dabei können die Füllkörper beispielsweise aus Metall be stehen. Es ist jedoch auch möglich, einen gefüllten Kunst stoff oder einen Gummi vorzusehen, der zum Lagerkörper unterschiedliche Eigenschaften aufweist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Gelenkwellenstrang mit einem elastischen Zwischenlager, teilweise geschnitten,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer ersten Ausführsform des Zwischenlagers,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Zwischenlager gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungs form des Zwischenlagers mit Stufenbohrung und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungs form des Zwischenlagers mit Kugeln als Füllkörper.

Der in Fig. 1 dargestellte Gelenkwellenstrang besteht aus drei Gelenken 2, die als Kreuzgelenke ausgebildet sind.

Zwischen dem ersten Gelenk 2, daß in der Zeichnungsfigur 1 links dargestellt ist und dem mittleren Gelenk 2 ist eine elastische Lagerung 6 angeordnet. Das Zwischenlager 6 ist auf dem Zapfen 3 durch eine einen Flansch tragende Hülse 4 gehalten. Der Flansch der Hülse 4 ist drehfest mit dem Flansch 5 des mittleren Gelenkes 2 verbunden. Zwischen dem mittleren Gelenk 2 und dem in der Fig. 1 rechts gezeigten Gelenk 2 ist eine Verschiebungen zulassende Profilverzah nung angeordnet. Das Zwischenlager 6 bzw. dessen ver schiedene Alternativen sind anhand der Fig. 2 bis 5 näher erläutert.

Eine erste Ausführungsform ist in den Fig. 2 und 3 darge stellt. Das Zwischenlager 6 weist eine starre Außenhülse 7 auf, die über einen flanschartigen Ansatz mit beispiels weise dem Fahrgestellrahmen eines Kraftfahrzeuges verbind bar ist. Konzentrisch zur Außenhülse 7 ist eine Innenhülse 8 angeordnet. Außenhülse 7 und Innenhülse 8 sind durch einen zwischen beiden angeordneten Lagerkörper 9 mitein ander verbunden. Der Lagerkörper 9 besteht aus einem gummielastischen Material. Seine Grundeigenschaften werden entsprechend den jeweilig geforderten Grundeigenschaften des Zwischenlagers für eine bestimmte Steifigkeits- und/ oder Dämpfungscharakteristik ausgewählt. Dies trifft auch im wesentlichen auf die Formgebung zu. In der Innenhülse 8 des Zwischenlagers 6 ist ein Wälzlager 10 aufgenommen. Das Wälzlager 10 ist mit seinem Wälzlageraußenring 11 in der Innenhülse 8 axial unverschiebbar gesichert. Das Wälzlager 10 weist desweiteren einen Wälzlagerinnenring 12 und da zwischen angeordnete Wälzkörper in Form von Kugeln 13 auf. Mit dem Wälzlagerinnenring 12 ist das Wälzlager 10 und da mit das Zwischenlager 6 auf dem Zapfen 3 angeordnet.

Der Lagerkörper 9 weist über seinen Umfang verteilt ange ordnete Ausnehmungen 15 auf. Beim vorliegenden Beispiel sind zwei konzentrisch zueinander verlaufende Reihen über dem Umfang verteilt angeordnet. D.h. die Ausnehmungen sind auf unterschiedlichen Radien bezogen auf die Achse des Zwischenlagers angeordnet. Es handelt sich hierbei um zylindrische Durchgangsbohrungen 15 a. Die Bohrungen können jedoch jegliche andere Gestalt im Querschnitt annehmen. In den Bohrungen 15 a sind Bolzen 14 a eingesetzt. Die Bolzen 14 a weisen im Querschnitt eine Form auf, die der der Aus nehmungen 15 a angepaßt ist. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 sind die Bolzen 14 a als Zylinderbolzen aus gebildet und sie weisen endseitig Köpfe 16 auf. Die Axial erstreckung des mittleren zylindrischen Bereiches des Bol zens 14 a entspricht der Axialerstreckung des Lagerkörpers 9. Je nach den gewünschten Eigenschaften der Lagerung sind die Bolzen 14 a in die entsprechenden Ausnehmungen 15 a einsetz bar. Dabei kann die Auswahl so getroffen werden, daß die Dämpfungseigenschaften in der Vertikal- und/oder der Hori zontalebene zueinander unterschiedlich sind. Diese Unter schiedlichkeit kann dadurch erreicht werden, daß entweder die Aufnahmebohrungen 15 a freibleiben oder mit den Füll körpern 14 a besetzt werden. Es kann aber auch dadurch er folgen, daß in die verschiedenen Bohrungen 15 a Füllkörper 14 a unterschiedlicher Charakteristik eingesetzt werden. So kann z.B. in einer Reihe von Bohrungen ein Füllkörper 14 a aus Metall eingesetzt werden, während in einer anderen Boh rungsreihe solche aus einem anderen Werkstoff, beispiels weise aus einem Gummi mit einer härteren Charakteristik als der des Lagerkörpers 9, eingesetzt werden. Bei der Ausfüh rungsform gemäß den Fig. 2 und 3 wird der als Bolzen 14 a mit Köpfen 16 ausgebildete Füllkörper 14 a von einer Stirn seite, beispielsweise von der Stirnseite 17 des Lager körpers 9 her eingeschoben.

Aufgrund der Verformbarkeit des Lagerkörpers 9 kann ein solches Einschieben erfolgen. Nachdem der Bolzen 14 a mit seinem in der Zeichenebene links angeordneten Endkopf 16 die Bohrung 15 a passiert hat, kann sich der Lagerkörper 9 wieder ausdehnen und sichert den Füllkörper 14 a in der Boh rung 15 a, so daß dieser axial unverschiebbar gegenüber dem Lagerkörper 9 ist. Bevorzugt weist der mittlere Bereich des Bolzens 14 a einen Querschnitt auf, der geringfügig größer ist als der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsbohrung 15 a. Hierdurch liegt der Bolzen mit Spannung in der Durchgangs bohrung 15 a.

Wie sich aus einer in Zusammenhang mit Fig. 2 dargestell ten schematischen Darstellung ergibt, kann also die Feder kennung in Vertikal- und Horizontalrichtung oder aber auch in jeder beliebigen resultierenden Richtung verändert werden. Desweiteren kann durch die Wahl der Zuordnung der Füllkörper 14 die Schwingungsamplitude des Lagerkörpers 9 begrenzt werden, und zwar insbesondere in der Ebene, die aufgrund des resultierenden Beugewinkels den größten Aus schlag zeigen würde.

Auf diese Art und Weise ist eine optimale Anpassung der Zwischenlagerung an das schwingungstechnische Verhalten auch dann noch möglich, wenn das Zwischenlager schon im Fahrzeug eingebaut ist. Insbesondere besteht das Bestreben, die Laufruhe zu erhöhen, um den Verschleiß gering zu halten und den Komfort zu erhöhen. Angestrebt wird dabei, daß eine unterkritische Betriebsweise für einen möglichst großen Be triebsbereich erreicht wird. Dies wird durch die Auswahl und Zuordnung der Füllkörper 14 a zu bestimmten Bohrungen 15 a erreicht.

Das vorstehend Gesagte gilt auch für die Ausführungsbei spiele wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist im Unterschied zu den Fig. 2 und 3 eine Stufenbohrung als Ausnehmung 15 vorgesehen. Die Stufenbohrung besteht aus einer ersten Boh rungsstufe 15 b und einer zweiten Bohrungsstufe 15 c.

Der Öffnungsquerschnitt der Bohrungsstufe 15, daß ist die Bohrungsstufe, die von einer Stirnseite 17 oder 18 ausgeht ist, mit einem Querschnitt versehen, der geringer ist als der Einführungsquerschnitt des Füllkörpers 14 b, der gemäß Fig. 4 als Zylinderrolle ausgebildet ist. Der mittlere Querschnitt, d.h. der zur endgültigen Aufnahme des Füll körpers 14 b vorgesehene Querschnitt der Ausnehmung ist mit 15 c bezeichnet und ist an den Querschnitt der Füllkörper 14 b angepaßt. Die Füllkörper 14 b können von einer Stirn seite her 17, 18 axial eingeführt werden. Das Einpressen der Füllkörper 14 b erfolgt durch Aufweitung der ersten Boh rungsstufe 15 b aufgrund des elastischen Verhaltens des Lagerkörpers 9. Erreicht der Füllkörper 14 b die zweite Boh rungsstufe 14 c, die zu seiner endgültigen Aufnahme gedacht ist, so verformt sich der Lagerkörper 9 wieder zurück. Der Füllkörper 14 b ist gefangengehalten. Die Länge der zweiten Bohrungsstufe 15 c und auch deren Querschnitt ist dem der Füllkörper 14 b angepaßt. Im vorliegenden Ausführungsbei spiel ist der Füllkörper 14 b bzw. die zu seiner Aufnahme gedachte Bohrungsstufe 15 c zentral angeordnet. Es ist je doch auch möglich über den Umfang gesehen eine Rechts- Links-Versetzung zur Mittelebene vorzusehen. Außerdem ist auch desweiteren eine radialversetzte Anordnung zusätzlich möglich, so wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist. Ein Vorteil in Hinsicht auf die beidseitige Vorsehung von Einführungsbohrungen 15 b, d.h. solchen, die zu beiden Stirnseiten 17, 18 des Lagerkörpers 9 hin offen sind, ist, daß eventuell sich während des Betriebs in den Bohrungen 15 b,15 c absetzender Schmutz beim Einführen des Füll körpers 14 b von der einen Stirnseite 17 in Richtung Auf nahmebohrung 15 c der abgelagerte Schmutz zur anderen Stirnfläche 18 hin herausgedrückt wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 4 im wesentlichen nur dadurch, daß als Füll körper Kugeln 14 c vorgesehen sind. Die Bohrungsstufen 15 c sind entsprechend an die Kugeln 14 c angepaßt, so daß also schalenförmige Sitzflächen gebildet werden.

Die Einführungsbohrungen 15 b sind zylindrisch ausgebildet. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß in Axialrichtung des Zwischenlagers 6 im Lagerkörper 3 Aufnahmestellen 15 c in Form von Aufnahmebohrungen vorgesehen sind, von denen eine jeweils zentral, d.h. in der Mittelebene des Lagers und zwei versetzt dazu angeordnet sind.

Bezugszeichenliste: 1 Gelenkwellenstrang
2 Gelenk
3 Zapfen
4 Hülse mit Flansch
5 Flansch
6 Zwischenlager
7 Außenhülse
8 Innenhülse
9 Lagerkörper
10 Wälzlager
11 Wälzlageraußenring
12 Wälzlagerinnenring
13 Wälzkörper
14 Füllkörper
14 a Bolzen mit Köpfen
14 b Zylinderbolzen
14 c Kugel
15 Ausnehmung
15 a Durchgangsbohrung
15 b Einführungsbohrung (erste Bohrungsstufe)
15 c Aufnahmebohrung (zweite Bohrungsstufe)
16 Bolzenkopf
17, 18 Stirnflächen des Lagerkörpers

Claims

1. Elastische Lagerung, insbesondere ein Zwischenlager für die Antriebsgelenkwelle von Kraftfahrzeugen, mit einer starren Außenhülse, einer im radialen Abstand von dieser befindlichen Innenhülse, einem zwischen beiden angeordneten gummielastischen Lagerkörper und mit Mitteln zur Veränderung der Dämpfungs- und/oder Steifigkeitseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (9) selbst mit über seinen Umfang verteilten Ausnehmungen (15) versehen ist, in die Füll körper (14) wahlweise einsetzbar sind.

2. Elastische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen axial durch den Lagerkörper (9) hindurchverlaufende Öffnungen, insbesondere zylind drische Bohrungen (15) sind, in die als Füllkörper (14) ausgebildete Bolzen (14 a), die endseitig mit Köpfen (16) versehen sind, einsetzbar sind.

3. Elastische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen zwei Stufen, ausgehend von einer Stirnfläche (17, 18) des Lagerkörpers (9) aufweisen, von denen die ersten Stufen einen Querschnitt besitzen, der kleiner ist, als der Einführungsquerschnitt des Füll körpers und deren zweiten Stufen einen Aufnahmequer schnitt besitzen, der dem des Füllkörpers (14) ent spricht, und die einen Aufnahmeraum besitzen, der in etwa dem Volumen des Füllkörpers (14) entspricht.

4. Elastische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (15) gleichmäßig über den Umfang des Lagerkörpers (9) verteilt sind.

5. Elastische Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (15) nur zu einer Stirnfläche (17, 18) des Lagerkörpers (9) offen sind.

6. Elastische Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (15) zu beiden Stirnflächen (17, 18) des Lagerkörpers (9) offen sind.

7. Elastische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (14) als zylindrischer oder einen sonstigen beliebigen Querschnitt aufweisender Bolzen (14 b) ausgebildet ist.

8. Elastische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (14) als Kugel (14 c) ausgebildet ist.

9. Elastische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Füllkörper (14) in Axialrichtung nebeneinander angeordnet sind.

10. Elastische Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (14) aus einem Werkstoff mit unter schiedlichen Steifigkeits- und/oder Dämpfungseigen schaften zu dem des Lagerkörpers (9) besteht.

11. Elastische Lagerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (14) aus Metall besteht.