DE4139923A1 - Lager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager, umfassend zwei eine gedachte Achse koaxial umschließende, hohlzylindrische Stützringe, die durch ein Balgelement aus elastomerem Werkstoff radial elastisch verbunden sind, wobei das Balgelement ein Profil mit zumindest einer in axialer Richtung vorstehenden Falte mit einer axialen Erstreckung aufweist, die die axiale Ausdehnung von keinem der Stützringe übergreift, wobei zumindest ein Anschlagpuffer außerhalb der axialen Erstreckung der Falte vorgesehen ist.

Ein solches Lager ist aus dem DE-GM 81 00 855 bekannt. Danach ist ein ringförmiges Element aus elastisch nachgiebigem Werk­ stoff unmittelbar fest zwischen der Mantelfläche eines Innen­ ringes und der Innenfläche eines Außenringes angeordnet.

Dabei ist allerdings zu beachten, daß das ringförmige Element aus elastischem Werkstoff insbesondere bei großen Belastungen in radialer Richtung im Bereich seiner in axialer Richtung vorspringenden Einfaltungen ungleichmäßig durch Druck- und Schubspannungen belastet wird. Außerdem ist die Pufferwirkung des als Keil ausgebildeten und im elastisch nachgiebigen Werkstoff des Elementes angeordneten Puffer wenig befriedigend. Durch die keilförmige Ausbildung des Puffers wird das Material ungleichmäßig belastet und, bei großen Auslenkbewegungen in radialer Richtung legen sich die Flächen, die die Ausnehmung begrenzen, aneinander an, was die Gebrauchsdauer durch Rißbil­ dung in Umfangsrichtung infolge auftretender Schubspannungen stark einschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Lager derart weiterzuentwickeln, daß sich eine Erhöhung der Ge­ brauchsdauer bei besserer Funktion des Lagers ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Lager der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltung nehmen die Unteran­ sprüche Bezug.

Bei dem erfindungsgemäßen Lager ist es vorgesehen, daß das Balgelement aus einem thermoplastischen Elastomerwerkstoff besteht, daß der Anschlagpuffer ein Profil aufweist, das sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung, ausgehend von zumindest einem der Stützringe, radial in Richtung des anderen Stützringes erstreckt und daß sich der Anschlagpuffer teilweise mit der Falte überlappt. Eine Ausführung des Balgelementes aus thermoplastischem Elastomerwerkstoff ist in wirtschaftlicher Hinsicht wegen der einfachen, problemlosen Fertigung der Teile besonders vorteilhaft. Durch die Ausbildung der Anschlagpuffer, die sich im wesentlichen in radialer Richtung des Lagers erstrecken, wird eine Beschädigung der funktionswesentlichen Teile bei extremer Auslenkung in radialer Richtung wirkungsvoll verhindert. Durch die Länge der Anschlagpuffer kann die maximale Auslenkung des Lagers in radialer Richtung genau eingestellt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß das Balgelement zwei in axialer Richtung entgegengesetzt vorstehende Falten aufweist, die auf voneinander abweichenden Axialebenen bezüglich der gedachten Achse angeordnet und in radialer Richtung einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind. Die Ausgestaltung bedingt eine große Radialbeweglichkeit des Lagers und außerordentlich geringe Belastungen bei radialen Auslenkbewegungen auf das Balgelement und die innerhalb des Balgelementes angeordneten Falten. Ein derart ausgestaltetes Lager weist während einer langen Gebrauchsdauer gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften auf.

Im Hinblick auf eine einfache Fertigung des Balgelementes ist vorgesehen, daß im Bereich zumindest einer axialen Begrenzung des Balgelementes mehrere in Umfangsrichtung durch Abstände voneinander getrennte Anschlagpuffer vorgesehen sind und daß die Anschlagpuffer als Radial- und/oder Axialanschläge ausgebildet sein können.

Nach einer anderen Ausgestaltung können die Anschlagpuffer ringförmig ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung bedingt bei Begrenzung von Extremauslenkungen der beiden Stützringe relativ zueinander eine vergleichsweise geringere Flächenpressung der Anschlagpuffer, wodurch die spezifische Materialbelastung herabgesetzt und die Gebrauchsdauer erhöht wird.

Das Balgelement kann an den einander diagonal gegenüberliegen­ den Ecken seines Profils mit in entgegengesetzter Richtung vorstehenden Anschlagpuffern versehen sein. Durch diese Anord­ nung der Anschlagpuffer wird bei maximaler Auslenkung des Lagers in radialer Richtung eine gleichmäßige Belastung des Dichtbalges gewährleistet. Außerdem treten an dem von dem Lager umschlossenen Teil keine Biegemomente auf.

Die Anschlagpuffer können aus elastomerem Werkstoff bestehen und einstückig mit dem Balgelement ausgebildet sein. Hierbei ist von Vorteil, daß eine derartige Ausgestaltung in fertigungstechnischer Hinsicht von Vorteil und hervorzuhebender Bedeutung ist. Außerdem bedingen Anschlagpuffer aus elastomerem Werkstoff die zuver­ lässige Vermeidung von Anschlaggeräuschen bei Extremaus­ lenkungen des Lagers.

Nach einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß die Anschlagpuffer durch Anschlagbleche gebildet sind, die im Bereich zumindest eines der Stützringe angeordnet sind. Durch separate ausgebildete Anschlagpuffer, die aus Blech bestehen, können verschiedenartig ausgestaltete Anschlagpuffer ver­ gleichsweise einfach hergestellt und nachträglich dem Lager zugeordnet werden. Insbesondere bei Ausbildung der Anschlag­ puffer als Radial- und Axialanschlag weist eine derartige Ausgestaltung Vorteile auf, da sowohl die Anschlagpuffer selbst als auch das zur Anwendung gelangende Balgelement in fertigungs­ technischer Hinsicht einfach und separat hergestellt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Balgelement im Bereich von zumindest einem Stützring durch eine Metalleinlage versteift ist. Die Metalleinlage kann mit Durch­ brechungen versehen sein und im Bereich der Durchbrechungen mit dem Balgelement durchdrungen sein. Die Metalleinlage bedingt eine größere Stabilität des vergleichsweise weichen Balgele­ mentes am äußeren Umfang. Durch diese Metalleinlage ist auch ein Einbau des Lagers direkt in einer kreisförmigen Öffnung eines Gehäuses denkbar, ohne daß der thermoplastische Elasto­ merwerkstoff beschädigt wird. Die Durchbrechungen in der Metalleinlage, die von dem Balgelement durchdrungen sind, bewirken eine einwandfreie und einfache Festlegung des Balgele­ mentes an der Metalleinlage.

Die die Durchbrechungen durchdringenden Bestandteile des Balgelementes können im Bereich der Rückseite der Durchbre­ chungen ineinander übergehend ausgebildet sein. Hierbei ist von Vorteil, daß das Befestigungselement des Lagers, beispielsweise in Form eines Fußes, ebenfalls aus dem preiswerten, thermo­ plastischen Elastomerwerkstoff hergestellt und direkt, ein­ stückig an das Balgelement angeformt werden kann.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Lagers ist vorgesehen, daß ein thermoplastischer Elastomerwerkstoff verwendet und daß zumindest einer der Stützringe im Bereich seines in axialer Richtung vorstehenden Endes im Anschluß an die Formgebung und Verfestigung erneut thermisch erweicht, in Richtung des anderen Stützringes umgeformt und durch Abkühlung verfestigt wird. Dieses Verfahren ermöglicht eine einfache Herstellbarkeit des Lagers. Um das Lager ausformen zu können, sind die Anschläge zunächst einstückig, in axialer Richtung an die Stützringe des Balgelementes angeformt. Nach dem Entformen werden die An­ schläge erneut erwärmt und in die gewünschte Richtung verformt.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefügten Zeichnung eines Ausführungsbeispiels weiter verdeutlicht. Es zeigen

Fig. 1 ein Lager in quergeschnittener Darstellung und

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Lager in einer Ansicht.

Fig. 3 ein anderes Ausgestaltungsbeispiel eines Lagers der erfindungsgemäßen Art in einem Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 4.

Fig. 4 Eine Draufsicht des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist ein Lager gezeigt, umfassend zwei eine gedachte Achse 7 koaxial umschließende, hohlzylindrische Stütz­ ringe 1, 2, die durch ein Balgelement 3 aus thermoplastischem Elastomerwerkstoff radialelastisch verbunden sind. Das Balg­ element 3 weist zwei in axialer Richtung entgegengesetzt vorstehende Falten 3.1, 3.2 auf und Anschlagpuffer 5, 6, die zur Begrenzung einer radialen Auslenkung des Lagers vorgesehen sind. Die Anschlagpuffer 5, 6, die nach dem Entformen des Lagers die gestrichelt dargestellte Lage einnehmen, erstrecken sich nach erneutem Erwärmen und anschließender Verformung im wesentlichen senkrecht zu der gedachten Achse 7. Vorteilhafter­ weise sind mehrere, in Umfangsrichtung durch Abstände vonein­ ander getrennte Anschlagpuffer vorgesehen, wodurch unvorteil­ hafte Materialanhäufungen und hohes Gewicht des Lagers ver­ mieden werden. Die Anschläge 5, 6 schützen die Falten 3.1, 3.2 des Balgelementes 3 vor Beschädigung und mechanischer Überbean­ spruchung bei großen Auslenkungen des Lagers in radialer Richtung. Das zweite Stützelement 2 ist durch einen gekröpften Metallring gebildet, der Durchbrechungen 4 aufweist, die von dem Balgelement 3 durchdrungen sind. Eine gute, widerstands­ fähige und dauerhafte Festlegung des Balgelementes 3 am Stütz­ ring 2 und die Lagerung in einem Gehäuse, das das Lager außen­ seitig umschließt, ist dadurch problemlos möglich.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 gezeigte Lager in einer Ansicht. In diesem Beispiel ist es vorgesehen, daß der Befestigungs­ fuß 10, der zur Befestigung des Lagers vorgesehen ist, aus Metall besteht und an der Metalleinlage des Stützringes 2 befestigt ist. Eine ähnliche Ausbildung der Befestigung ist auch möglich und insbesondere für weniger stark belastete Lager vorteilhaft, wenn der Befestigungsfuß 10 direkt am thermo­ elastischen Material des Balgelementes 3 im Bereich des Stütz­ ringes 2 angeformt ist. Wegen einer übersichtlicheren Dar­ stellung ist der Anschlag 5 im Zustand direkt nach dem Ent­ formen und vor dem Umformen in radialer Richtung abgebildet.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Lager können beispiels­ weise zur Lagerung einer Kardanwelle zur Anwendung gelangen.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel eines Lagers der erfindungsgemäßen Art gezeigt, bei dem der Anschlagpuffer 6 als Radialanschlag ausgebildet ist und aus Blech besteht, wobei an den Radialanschlag ein Axialanschlag 11 angeformt ist, um Auslenkbewegungen der Stützringe 1, 2 in axialer Richtung zu begrenzen. Im Bereich des äußeren Stützringes 2 ist in diesem Fall ein in radialer Richtung nach außen vorspringender weite­ rer Anschlag 12 vorgesehen, der an einem schematisch darge­ stellten Bauteil zur Anlage gelangt. Im Bereich des radial äußeren Stützringes 2 ist ein umlaufender, federnder Wulst 13 angeordnet, der aus elastomerem Werkstoff besteht und ein­ stückig mit dem Balgelement 3 ausgebildet ist. Bei Auslenk­ bewegungen der beiden Stützringe 1, 2 relativ zueinander kann der Wulst 13 mit dem Axialanschlag 11 in Eingriff gebracht werden. Die Wegbegrenzung kann dabei beispielsweise eine progressive Kraft-Weg-Kennlinie aufweisen.

In Fig. 4 ist das in Fig. 3 dargestellte Lager in einer Draufsicht gezeigt.

Claims (11)

1. Lager, umfassend zwei eine gedachte Achse koaxial umschließende, hohlzylindrische Stützringe, die durch ein Balgelement aus elastomerem Werkstoff radial elastisch verbunden sind, wobei das Balgelement ein Profil mit zumindest einer in axialer Richtung vor­ stehenden Falte mit einer axialen Erstreckung aufweist, die die axiale Ausdehnung von keinem der Stützringe übergreift, wobei zumindest ein Anschlagpuffer außer­ halb der axialen Erstreckung der Falte vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Balgelement (3) aus einem thermoplastischen Elastomerwerkstoff besteht, daß der Anschlagpuffer (5, 6) ein Profil aufweist, das sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung, ausgehend von zumindest einem der Stützringe (1, 2), radial in Richtung des anderen Stützringes (2, 1) erstreckt und daß sich der Anschlagpuffer (5, 6) teilweise mit der Falte (3.1, 3.2) überlappt.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Balgelement (3) zwei in axialer Richtung entgegengesetzt vorstehende Falten (3.1, 3.2) aufweist, die auf voneinander abweichenden Axialebenen züglich der gedachten Achse (7) angeordnet und in radialer Richtung einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind.

3. Lager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest einer axialer Begrenzung des Balg­ elementes (3) mehrere in Umfangsrichtung durch Abstände voneinander getrennte Anschlagpuffer (5, 6, . . .) vorge­ sehen sind und daß die Anschlagpuffer (5, 6, . . .) als Radial- und/oder Axialanschlag ausgebildet sind.

4. Lager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest einer axialen Begrenzung des Balg­ elementes (3) ein ringförmig ausgebildeter Anschlagpuffer vorgesehen ist, der als Radial- und/oder Axialanschlag ausgebildet ist.

5. Lager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Balgelement (3) an den einander diagonal gegenüber­ liegenden Ecken (8, 9) seines Profils mit in entgegen­ gesetzter Richtung vorstehenden Anschlagpuffern (5, 6) versehen ist.

6. Lager nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagpuffer (5, 6) aus elastomerem Werkstoff bestehen und einstückig mit dem Balgelement (3) ausge­ bildet sind.

7. Lager nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagpuffer (5, 6) durch Anschlagbleche gebildet sind, die im Bereich zumindest eines der Stützringe (1, 2) angeordnet sind.

8. Lager nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Balgelement (3) im Bereich von zumindestes einem Stützring (1, 2) durch eine Metalleinlage versteift ist.

9. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlage mit Durchbrechungen (4) versehen und im Bereich der Durchbrechungen (4) von dem Balgelement (3) durchdrungen ist.

10. Lager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchbrechungen (4) durchdringenden Bestandteile des Balgelementes (3) im Bereich der Rückseite der Durch­ brechungen (4) ineinander übergehend ausgebildet sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines Lagers nach Anspruch 1 bis 6, bei dem ein polymerer Werkstoff in einem Formwerkzeug in die Gestalt eines Lagers überführt und verfestigt wird, das zwei einander konzentrisch umschließende, im wesent­ lichen hohlzylindrische Stützringe sowie ein die Stütz­ ringe verbindendes Balgelement umfaßt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein thermoplastischer Elastomerwerkstoff verwendet und daß zumindest einer der Stützringe (1, 2) im Bereich seines in axialer Richtung vorstehenden Endes im Anschluß an die Formgebung und Verfestigung erneut ther­ misch erweicht, in Richtung des anderen Stützringes (2, 1) umgeformt und durch Abkühlung verfestigt wird.