DE4310348A1 - Selbstsperrende Metallkappe zur Halterung eines Lagers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstsperrende Metallkappe zur Halterung eines Lagers auf den Lagerzapfen eines Universalgelenkes und insbesondere eine selbstsperrende metallische Lagerkappe und ein Kunststofflager, welche das Lagerkreuz eines Universalgelenkes in den Jochen des Gelenkes halten.

Universalgelenke sind bekannte Vorrichtungen zum Verbin­ den zweier Glieder oder Wellen, die um nicht fluchtende und/oder im Winkel verstellbare Drehachsen rotieren. Universalgelenke dieses Typs werden in weitem Umfang ver­ wendet im Lenkmechanismus von Fahrzeugen. Solche Universal­ gelenke haben ein Lagerkreuz, bestehend aus einem zentra­ len Körper mit vier nach außen verlaufenden und in Um­ fangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Lagerzapfen. Die Lagerzapfen sind koplanar und in entgegengesetzten axial fluchtenden Paaren angeordnet, die rechtwinklig zueinander verlaufen. Eine Lagerschale ist drehbar über dem Ende je­ des Lagerzapfens eingebaut, und jedes der beiden gegenüber­ liegenden Paare von Lagerschalen ist in einem Joch gehalten. Die Joche sind entsprechend mit den drehbaren Elementen ver­ bunden, um zwischen diesen eine Universalgelenkverbindung zu schaffen.

Allgemein haben die äußere Umfangsfläche der Zapfen und die Innenwand der zugehörigen Lagerschale einen Abstand von­ einander und in dem Zwischenraum sind Nadellager eingebaut. Die Nadellager haben einen rollenden Eingriff mit der Lager­ wand oder dem Laufring und dem Zapfen, um eine praktisch reibungsfreie Rotation zwischen beiden zu ermöglichen.

Eine separate Dichtung aus einem Ring eines elastischen, elastomeren Materials ist erforderlich, um die Öffnung abzudichten, die zwischen dem offenen Ende der Lagerschale und dem Zapfen vorhanden ist. Diese separate Dichtung wird allgemein beim Einbau an der Lagerschale angebaut. Beim Zu­ sammenbau von Universalgelenken dieses Typs wird folgen­ dermaßen vorgegangen. Ein Paar gegenüberliegender Lager­ zapfen des Lagerkreuzes wird in einem Paar von Bohrungen positioniert, die in den Armen eines Joches ausgebildet sind. Eine Lagerschale wird axial durch eine der Bohrungen des Joches eingeführt, wobei das offene Ende der Lagerschale das Ende des zugehörigen Lagerzapfens aufnimmt. Danach wird ein Schnappring in der Bohrung hinter dem ge­ schlossenen Ende der Lagerschale eingesetzt, um eine radiale Auswärtsbewegung der Lagerschale weg vom Zapfen zu verhindern. Eine weitere Lagerschale wird durch die Bohrung am entge­ gengesetzten Arm des Joches eingesetzt und in gleicher Wei­ se durch einen Schnappring gehalten. Am anderen Paar der gegenüberliegenden Lagerzapfen wird das Joch dann in gleicher Weise eingebaut.

Die Erfindung betrifft nun eine selbstsperrende Metallkappe für einen Lagerlaufring, die geeignet ist, einen Lagerzapfen aufzunehmen und dann in einer Bohrung des Joches eines Univer­ salgelenkes befestigt wird. Eine metallische Lagerkappe hat ein offenes Ende und eignet sich zur Aufnahme eines Lager­ laufringes in seinem Innern, und sie hat eine Mehrzahl von elastischen nach auswärts verlaufenden Nasen oder Zähnen, die integral mit und im Abstand um die metallische Kappe ein­ wärts von ihrem offenen Ende aus geformt sind. Diese Nasen sperren sofort nach dem Einsetzen, um die Lagerschale in einer Bohrung des Joches nach dem Einsetzen zu halten. Diese neuartige Konstruktion macht den Schnappring und die zugehörige Nut und ebenso den entsprechenden Einbau überflüssig.

Vorzugsweise ist ein Kunststofflager in der selbstsperren­ den Metallkappe eingebaut. Das Kunststofflager besteht aus einer einstückigen Kunststofflagerschale mit offenem Ende und einer integralen Lippendichtung, die um den inneren Umfang des offenen Endes der Kunststofflagerschale angeformt ist, wodurch eine separate Dichtung vermieden werden kann. Wenigstens eine radiale Nut und wenigstens eine axiale Nut sind in der inneren Oberfläche der Lagerschale für Schmier­ zwecke ausgebildet.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der rotierenden Elemente eines Univer­ salgelenkes zeigt mit einer selbst­ sperrenden metallischen Kappe und einem Kunststofflager nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt vergrößert im Schnitt die selbst­ sperrende Kappe und das Lager nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht im wesentlichen längs der Linie 3-3 von Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Universalgelenkes 8 dargestellt mit einem Joch 10 mit einem Paar Armen 12 und 14. Ein Lager­ kreuz 16 ist zwischen den Armen 12, 14 des Joches 10 mittels Lagerschalen 18 eingebaut, die in Bohrungen 19 in den Armen 12, 14 aufgenommen sind. Das Lagerkreuz 16 hat einen zen­ tralen Körper 20 mit vier nach außen verlaufenden und in Umfangsrichtung gleich beabstandeten Lagerzapfen 22. Die Lagerzapfen 22 liegen in einer Ebene und rechtwinklig zu­ einander. Eine Lagerschale 18 ist drehbar über dem Ende jedes Lagerzapfens 20 eingebaut, und jedes der gegenüber­ liegenden Paare von Lagerschalen 18 ist im Joch 10 in Bohrungen 19 gehalten, die in den Armen 12, 14 ausgebildet sind. Ein Paar der Joche 10 ist jeweils mit einem eines Paares von drehbaren Elementen (nicht gezeigt) verbunden, um ein Universalgelenk zwischen diesen zu schaffen.

Das Lager 18 nach der Erfindung hat, wie Fig. 2 zeigt, eine selbstsperrende Metallkappe 24, innerhalb welcher eine Lagerschale 26 aus einem geeigneten Material angeordnet ist. Die Metallkappe 24 hat ein offenes Ende und kann ein Lager aufnehmen, um das Ende des Lagerzapfens 22 als Teil eines Universalgelenkes abzustützen und zu lagern. Das Lager kann von jedem geeigneten Typ sein, beispiels­ weise ein Nadellager, wie es häufig in Universalgelenken verwendet wird. Vorzugsweise wird jedoch ein Lager mit einer Lagerschale aus Kunststoff nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet, wie im Detail noch beschrieben wird.

Die metallische Kappe 24 ist ferner mit einer Mehrzahl von elastischen nach auswärts verlaufenden Nasen 32 versehen, die integral in der Umfangswand der Kappe nach außen vor­ stehend, ausgebildet sind. Die Nasen 32 dienen dazu, die metallische Kappe 24 in der Bohrung 19 der Jocharme 12 oder 14 sicher zu halten, sobald die Metallkappe 24 durch die Bohrung 19 eingeführt worden ist. Die Nasen 32 sind so ge­ formt, daß sie von der Wand der Metallkappe 24 aus schräg nach außen und weg vom offenen Ende der Kappe verlaufen. Wenn somit das offene Ende der Metallkappe 24 in die zuge­ hörige Bohrung eingeführt wird, und da der Außendurchmesser der Metallkappe 24 im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Bohrung ist, werden die elastischen Nasen 32 nach ein­ wärts gebogen, wenn die Metallkappe 24 durch die Bohrung 19 eingeführt wird. Sobald die äußeren Enden der Nasen 32 voll­ ständig durch die Bohrung 19 hindurchgeführt worden sind, kehren die Nasen 32 in ihre nach außen gerichtete Position zurück, so daß die äußeren Enden der Nasen 32 in Eingriff mit der inneren Oberfläche des Jocharmes 12 oder 14 treten. Die Nasen 32 bieten damit eine sofortige und automatische Verankerung des Lagers 18 nach dem Einführen in die Bohrung 19 des Jocharmes 12 oder 14.

Um eine richtige Ausrichtung der Metallkappe 24 in der Bohrung eines Jocharmes 12 oder 14 zu erreichen, sind wenigstens drei Nasen 32 in der Metallkappe vorgesehen. Vorzugsweise werden jedoch vier solcher Nasen 32 geformt, die gleiche Ab­ stände in Umfangsrichtung der Metallkappe haben. Die Nasen 32 können jede geeignete Gestalt haben, und sie können durch jede geeignete Methode geformt und hergestellt werden, vor­ zugsweise, indem Abschnitte der Wand der Metallkappe 24 ge­ stanzt und nach außen gedrückt werden.

In der bevorzugten Ausführungsform ist in der Metallkappe 24 eine Kunststofflagerschale 26 eingebaut. Die Lagerschale 26 ist einstückig mit einem offenen Ende und einer integralen Lippendichtung 28, die am inneren Umfang des offenen Endes angeformt ist. Die Lagerschale 26 ist fest in der Metall­ kappe 24 in jeder geeigneten Weise eingebaut, z. B. durch Einpressen oder mit Hilfe eines Klebstoffes. Geeignete Kleb­ stoffe sind beispielsweise Epoxy-Harze. Die Kunststofflager­ schale 26 hat einen abgeschrägten Rand 34 an ihrem Außen­ umfang ihres geschlossenen Endes, um den Einbau in die Metall­ kappe 24 zu erleichtern. Die Metallkappe 24 verstärkt und ver­ steift die Kunststofflagerschale 26 und hält sie in richtiger Flucht zu dem Lagerzapfen 22 und den Jocharmen 12 und 14.

Der Innendurchmesser der Lagerschale 26 ist praktisch gleich oder etwas kleiner als der Außendurchmesser des Lagerzapfens 22, so daß die Lagerschale 26 eng auf dem Zapfen 22, z. B. mittels eines leichten Festsitzes sitzt. Wie Fig. 1 zeigt, erstreckt sich die integrale Lippendichtung 28 nach außen über die Stirnfläche der Lagerschale 26 hinaus und kann sich dichtend an eine Schulter 30 des Lagerzapfens 22 anlegen. Die integrale Lippendichtung 28 bildet damit ein Dichtelement, um einen Verlust an Schmiermittel aus dem Inneren der Lager­ schale 26 zu vermeiden und ebenso, um das Eindringen von Fremdstoffen in die Lagerschale 26 zu verhindern. Da die Lippendichtung 28 integral an die Lagerschale 26 angeformt ist, ist eine separate Dichtung nicht erforderlich, wodurch auch die Zeit für den Einbau einer solchen eingespart wird.

Die Kunststofflagerschale 26 hat ferner in ihrer inneren Ober­ fläche eine oder mehr langgestreckte Nuten, die radial längs der Stirnwand und axial längs der Seitenwand der Lagerschale 26 verlaufen zur Aufnahme und Verteilung von Schmiermittel in der Grenzfläche zwischen der Lagerschale 26 und dem Lager­ zapfen 22. Zu diesem Zweck sollte eine axiale Nut 36 so an­ geordnet sein, daß sie in Verbindung mit einer zugehörigen radialen Nut 38 steht. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Kunststofflagerschale 26 mit drei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten axialen Nuten 36 versehen, von denen jede in Verbindung mit einer zu­ gehörigen radialen Nut 38 steht, wobei die drei Nuten 38 von einem Schnittpunkt im wesentlichen in der Mitte des geschlos­ senen Endes der Lagerschale 26 ausgehen.

Die Kunststofflagerschale kann aus jedem geeigneten Kunst­ stoffmaterial bestehen. Es wurde gefunden, daß beispiels­ weise Nylon 6,6 mit 30% Glasfüllung und ebenso Nylon 4,6 mit 30% Glasfüllung gut geeignete Materialien für die La­ gerschale sind.

Beim Zusammenbau von Universalgelenken dieses Typs mit selbst­ sperrender Metallkappe und Kunststofflager 18 nach der Er­ findung, wird ein Paar gegenüberliegender Lagerzapfen 22 am Lagerkreuz 16 in dem Paar Bohrungen positioniert, die in den Armen 12 und 14 des Joches 10 ausgebildet sind. Die Nuten 36 und 38 in der inneren Oberfläche der Lagerschale 26 wer­ den gefüllt mit Schmiermittel und das offene Ende des La­ gers 18 wird durch eine der Bohrungen 19 des Joches einge­ führt, wobei das offene Ende der Lagerschale 26 das Ende des zugehörigen Lagerzapfens 22 aufnimmt, beispielsweise mit einem leichten Preß-Sitz. Wenn die an der Metallkappe 24 an­ geformten Nasen 32 die Bohrung 19 vollständig passiert haben, kehrt sie in ihre nach außen gerichtete Position zurück, so daß die äußeren Enden der Nasen an der inneren Oberfläche des Jocharmes 14 anstoßen. Die Kappe 24 bietet somit eine sofortige und automatische Arretierung des Lagers 18, nachdem dieses in die Bohrung 19 des Jocharmes 14 eingesetzt ist. Eine zwei­ te Lageranordnung 18 wird durch die Bohrung im anderen Arm des Joches 10 in gleicher Weise eingeführt und in ihrer Po­ sition gehalten.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Halterung eines Lagers für den La­ gerzapfen eines Lagerkreuzes in einer Bohrung des Joches eines Universalgelenkes, gekennzeichnet durch eine metallische Kappe (24) mit einem offenen Ende zur Aufnahme eines Lagers in ihrem Innenraum; sowie durch eine Mehrzahl von elastischen, sich nach außen erstreckenden Nasen (32), die integral am offenen Ende der metallischen Kappe (24) ausgeformt und um das offene Ende angeordnet sind, und daß durch die Nasen (32) die metallische Kappe (24) in der Bohrung gehalten ist, nachdem die Kappe (24) in die Bohrung eingeführt worden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nase (32) sich nach außen und weg vom offenen Ende der metallischen Kappe (24) erstreckt, wodurch jede Nase (32) beim Einführen der Kappe (24) in die Bohrung eines Jocharmes einwärts gebogen wird und in ihre nach außen gerichtete Position zurückkehrt, nach­ dem die Kappe (24) vollständig in die Bohrung einge­ führt worden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (24) eine Umfangswand hat und die Nasen (32) Abschnitte aufweisen, die von der Umfangswand aus nach außen vorstehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Kappe (24) wenigstens drei Na­ sen (32) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Kappe (24) vier Nasen (32) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (32) im wesentlichen gleiche Abstände in Umfangsrichtung um die Kappe (24) haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (32) im wesentlichen gleiche Abstände in Umfangsrichtung um die Kappe (24) haben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Kunststofflager (18, 26), das in die metallische Kappe (24) eingebaut ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststofflager (18, 26) eine einstückige Kunststofflagerschale (26) aufweist mit einer Umfangs­ wand und einer Stirnwand und mit einem offenen Ende, daß ferner eine integrale Lippendichtung (28) am inneren Umfang des offenen Endes der Stirnwand der Kunststoff­ lagerschale (26) angeformt ist, daß wenigstens eine radial verlaufende Nut (38) in der inneren Oberfläche der Stirnwand der Lagerschale (26) ausgebildet ist, und daß wenigstens eine axial verlaufende Nut (36) in der inneren Umfangsfläche der Umfangswand der Lagerschale (26) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede radial verlaufende Nut (38) so angeordnet ist, daß sie in Verbindung mit einer zugehörigen axial verlaufenden Nut (36) steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei radial verlaufende Nuten (38) und wenigstens drei axial verlaufende Nuten (36) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden Nuten (38) im wesentlichen gleiche Winkelabstände in Umfangsrichtung vonein­ ander haben.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine metallische Kappe (24) mit einer Umfangswand, einer Stirnwand und einem offenen Ende zur Aufnahme eines Lagers in ihrem Innenraum, eine Mehrzahl von elastischen, nach außen verlaufenden Nasen (32) , die integral in der Umfangswand der Lagerkappe (24) an­ grenzend an deren offenes Ende ausgeformt sind, wo­ bei durch die Nasen (32) die Lagerkappe (24) in der Bohrung nach dem Einsetzen gehalten ist, ferner durch eine einstückige Kunststofflagerschale (26), die fest in der metallischen Kappe (24) eingebaut ist, daß die Kunststofflagerschale (26) eine Umfangswand hat, eine Stirnwand und ein offenes Ende, und daß eine integrale Lippendichtung über den Innenumfang der Lagerschale (26) an deren Stirnfläche an ihrem offenen Ende angeformt ist, und daß wenigstens eine radial verlaufende Nut (38) in der inneren Ober­ fläche der Stirnwand der Lagerschale (26) und we­ nigstens eine axial verlaufende Nut (36) in der inneren Oberfläche der Umfangswand der Lagerschale (26) ausgebildet ist.