DE4340607B4

DE4340607B4 - Lager zur drehbaren Lagerung einer Welle

Info

Publication number: DE4340607B4
Application number: DE4340607A
Authority: DE
Inventors: Albert Toledo Aiken; Virginia L. Monclova McClanahan; Michael D. Toledo Penn
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2013-11-30
Also published as: CA2102330A1; GB2273135B; US7044646B1; CA2102330C; GB9324277D0; KR940015305A; JPH06213239A; DE4340607A1; FR2698671B1; FR2698671A1; GB2273135A; BR9304904A

Abstract

Lager zur drehbaren Abstützung einer Welle an einem Träger mit einem Bügel (20; 50), welcher ein Paar an dem Träger befestigbare Schenkel aufweist, mit einem Stützelement (30), das in dem Schenkel des Bügels (20; 50) angeordnet ist, und eine zentrale Durchgangsbohrung (31) aufweist, und mit einem Lager (40), das in der zentralen Durchgangsbohrung des Stützelements (30) zur drehbaren Abstützung der Welle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schenkel des Bügels (20; 50) eine Öffnung (26, 27, 28; 56, 57) aufweist, und daß das Stützelement (30) wenigstens einen nach auswärts verlaufenden, einstückig am Stützelement (30) ausgebildeten Vorsprung (30, 34; 33', 34') hat, der sich zur Verhinderung einer radialen Relativbewegung von Stützelement (30) und Bügel (20; 50) in die Öffnung (26, 27, 28; 56, 57) des Bügels (20; 50) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager zur drehbaren Lagerung einer Welle und insbesondere ein Lager zur Abstützung einer Zwischenwelle eines Fahrzeug-Antriebszuges oder einer Kupplung.

Aus US 4,463,993 ist ein Lager zur drehbaren Abstützung einer Welle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Zur Verbindung von Stützelement und Bügel des Trägers weist dieses Lager am Träger aus relativ starrem Material scharfe, zahnförmig ausgebildete vorspringende Teile auf, welche in das Stützelement aus relativ weichem elastomeren Material eingreifen. Die starren, zahnförmig ausgebildeten vorspringenden Teile können bei dem Transport und der Montage beschädigt werden, und insbesondere besteht eine Beschädigungsgefahr beim Zusammenbau von Bügel und Stützelement.

In den meisten Hinterrad-getriebenen Fahrzeugen ist die Antriebsquelle, wie z.B. ein Brennkraftmotor oder ein Dieselmotor, vorne im Fahrzeug eingebaut. Der Motor ist über einen Antriebszug mit einem oder mehr getriebenen Rädern verbunden, die nahe dem hinteren Ende des Fahrzeuges liegen. Der Antriebszug erstreckt sich typischerweise zwischen einem Getriebe, das mit dem Motor verbunden ist und einem Differential, das mit den getriebenen Rädern verbunden ist. In einigen Fahrzeugen ist der Abstand zwischen dem Getriebe und dem Differential relativ kurz. In solchen Fahrzeugen besteht der Antriebszug aus einem einzigen Rohr, das gewöhnlich als Antriebswelle bezeichnet wird. In anderen Fahrzeugen ist der Abstand zwischen dem Getriebe und dem Differential relativ lang, wodurch die Verwendung einer einstückigen Antriebswelle unpraktisch wird. In diesen Fahrzeugen besteht der Antriebszug aus einer Antriebswelle und einer oder mehr Kupplungswellen. Die Kupplungswellen sind. mit der Antriebswelle und untereinander durch Universalgelenke verbunden.

Ein Antriebszug, der aus einer Antriebswelle und einer oder mehr Kupplungswellen besteht, erfordert die Verwendung von einer oder mehr elastischen Zwischenabstützungen, die gewöhnlich als Mittel-Lager bezeichnet werden. Ein typisches Mittel-Lager dieser Art hat ein ringförmiges Kugellager, in welchem die Kupplungswelle drehbar gelagert ist. Das Kugel lager selbst ist in einem allgemein ringförmigen elastischen Trägerelement abgestützt. Das elastische Trägerelement ist seinerseits in einem allgemein U-förmigen Bügel angeordnet, der an der unteren Oberfläche eines Querstückes angebracht ist, daß sich zwischen den seitlichen Trägern des Fahrzeugrahmens erstreckt. Das elastische Stützelement dient zur Reduzierung von Schwingungen im Antriebszug im Bereich des Mittel-Lagers und auch dazu, eine Übertragung solcher Schwingungen auf den Fahrzeugrahmen zu verhindern.

Im modernen Fahrzeugbau ist es bekannt, daß die Antriebswelle, die Kupplungswellen und die Mittel-Lager häufig an einer Stelle hergestellt, an einer anderen Stelle gelagert und dann zu einem dritten Ort transportiert werden zum Einbau in den Fahrzeugrahmen. Weil die Kugellager und die elastischen Stützelemente der Mittel-Lager ringförmige Gestalt haben, können sie nicht durch Zufall von der Kupplungswelle während der Lagerung und während des Transportes entfernt werden. Die U-förmigen Bügel, durch welche die Kugellager und die elastischen Stützelemente am Fahrzeugrahmen befestigt werden, können jedoch durch Zufall entfernt werden, wenn sie nicht gehalten sind. Es sind solche Halterungen für die Bügel bekannt, die verhindern sollen, daß die Bügel versetzt oder verschoben werden gegenüber dem Rest des Mittel-Lagers. Trotzdem ist es erwünscht, bessere Halterungen für diese U-förmigen Bügel an ihren zugeordneten Mittel-Lagern zu schaffen, die insbesondere einfach aufgebaut und billig herzustellen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager umfassend einen Träger mit einem Bügel und einem Stützelement der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welches einfach aufgebaut und billig herzustellen ist, und auf montagefreundliche und weitgehend beschädigungsfreie Weise eine wieder lösbare Verbindung von Bügel und Stützelement gestattet.

Die Erfindung betrifft damit insbesondere eine verbesserte Halterung für einen Bügel eines elastischen Stützelementes für ein Mittel-Lager. Der Bügel hat einen allgemein U-förmigen Kör per mit einem Paar nach außen verlaufender Endabschnitte an seinen Enden. Entsprechende Öffnungen sind durch diese Endabschnitte ausgebildet, damit der Bügel an einem Querstück eines Rahmens eines Fahrzeuges befestigt werden kann. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine Mehrzahl von Öffnungen durch den Körper des Bügels ausgebildet. Jede dieser Öffnungen hat axial vordere und hintere Nasen, die sich einwärts zur Mitte des Bügels erstrecken. Das Mittel-Lager hat ferner ein elastisches Stützelement mit einer vergrößerten axial verlaufenden Öffnung durch seine Mitte. Die äußere Oberfläche des Stützelementes hat eine Mehrzahl von nach außen verlaufenden Vorsprüngen. Wenn das Stützelement in den Bügel eingebaut wird, treten Teile der axial nach vorne und hinten gerichteten Oberflächen des Stützelementes in Eingriff mit den Nasen, um zu verhindern, daß sich das Stützelement axial nach vorn oder nach hinten relativ zum Bügel bewegt. Gleichzeitig werden die nach außen verlaufenden Vorsprünge in den Öffnungen aufgenommen, die in den Schenkeln des Bügels ausgebildet sind, um zu verhindern, daß das Stützelement nach oben aus dem Bügel herausgezogen werden kann.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist eine Mehrzahl von Öffnungen im Körper des Bügels ausgebildet und ein Paar in Umfangsrichtung und einwärts verlaufenden Flanschen ist daran ausgebildet. Die Vorsprünge des Stützelementes wirken mit den Öffnungen im Bügel zusammen, um diesen darin zu halten, in derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
1 in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines Mittel-Lagers nach der Erfindung zeigt.
2 zeigt eine teilweise geschnittene Vorderansicht des zusammengebauten Lagers nach 1.
3 zeigt in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers.
In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines Mittel-Lagers 10 nach der Erfindung dargestellt. Wie bekannt, eignet sich das Lager 10 zur Befestigung an einem nicht gezeigten Querelement eines Fahrzeugrahmens oder eines anderen Stützelementes, derart, daß es eine nicht gezeigte Welle oder eine andere drehbare Komponente drehbar abstützen kann. Der allgemeine Aufbau und die Wirkungsweise einer solchen Lageranordnung 10 ist bekannt und wird hier nicht beschrieben. In dem US-Patent 4 392 694 ist dieser allgemeine Aufbau und die Wirkungsweise eines solchen Lagers erläutert.
Das Lager 10 umfaßt einen Bügel 20, der einen allgemein U-förmigen Körper 21 hat mit einem Paar auswärts verlaufenden Endabschnitten 22 und 23 an seinen Enden. Entsprechende Bohrungen 22a und 23a sind durch die Endabschnitte 22 und 23 ausgebildet. Wie noch erläutert wird, dienen die Bohrungen 22a und 23a zur Befestigung des Bügels 20 an einem Querträger des Fahrzeugrahmens. Ein Paar auswärts gerichtete in Umfangsrichtung verlaufende Flansche 24 und 25 erstrecken sich über die Längen des Körpers 21 und der Endabschnitte 22 und 23. Die Flansche 24 und 25 dienen zur Versteifung und Verstärkung des Bügels 20.
Wie 1 zeigt, ist eine Mehrzahl von Öffnungen 26, 27 und 28 durch den Körper 21 des Bügels 20 ausgebildet. Die erste Öffnung 26 liegt nahe der Mitte des ersten Schenkels des Körpers 21. Die erste Öffnung 26 wird vorzugsweise hergestellt, indem Schlitze durch den Körper 21 des Bügels 20 gestanzt und dann Nasen 26a und 26b einwärts zur Mitte des U-förmigen Körpers 21 hin gebogen werden. Die Nasen 26a und 26b liegen daher an den vorderen und hinteren axialen Enden der ersten Öffnung 26. Die zweite Öffnung 27 liegt nahe der Mitte des Bodens des Körpers 21, während die dritte Öffnung 28 nahe der Mitte des zweiten Schenkels des Körpers 21 liegt. Die zweite und die dritte Öffnung 27 und 28 können in derselben Weise hergestellt werden wie die erste Öffnung 26. Als Folge hiervon wird die zweite Öffnung 27 begrenzt durch ein Paar Nasen 27a und 27b, während die dritte Öffnung 28 begrenzt wird durch ein Paar Nasen 28a und 28b. Der Zweck der Öffnungen 26, 27 und 28 und ihrer entsprechenden Paare von Nasen 26a und 26b, 27a und 27b und 28a und 28b wird noch erläutert.
Die Lageranordnung 10 umfaßt ferner ein elastomeres Stützelement 30. Das Stützelement 30 hat eine vergrößerte axial verlaufende Bohrung 31 durch seine Mitte. Der Zweck dieser Bohrung wird noch erläutert. Um die Mittelbohrung 31 ist eine Mehrzahl von bogenförmigen Schlitzen 32 vorzugsweise durch das Stützelement 30 ausgebildet. Die Schlitze 32 sind vorzugsweise in zwei konzentrischen ringförmigen Reihen über den größten Teil der Öffnung 31 angeordnet, und sie sind zweckmäßigerweise gestaffelt oder versetzt. Die Schlitze 32 bilden eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Flexibilität des elastomeren Stützelementes 30.
Die äußere Oberfläche des Stützelementes 30 hat ein Paar nach außen verlaufende Vorsprünge 33 und 34. Wie 2 zeigt, sind diese Vorsprünge 33 und 34 vorzugsweise integral mit dem Stützelement 30 ausgebildet, und sie liegen an gegenüberliegenden Seiten des letzteren. Die dargestellten Vorsprünge 33 und 34 sind im Querschnitt allgemein rampenförmig oder keilförmig mit einer Außenfläche, die vom Stützelement 30 aus von unten nach oben und außen verläuft. Die Vorsprünge 33 und 34 endigen in entsprechenden Stirnflächen 33a und 34a, die sich vom Körper des Stützelementes 30 aus direkt nach außen erstrecken. Obwohl zwei allgemein keilförmige Vorsprünge 33 und 34 dargestellt sind, wird betont, daß Größe, Form und Lage sowie die Anzahl dieser Vorsprünge variieren kann.
Das Stützelement 30 ist so bemessen, daß es in dem U-förmigen Körper 21 des Bügels aufgenommen werden kann, wie 2 zeigt. Dies wird erreicht, indem zunächst das Stützelement 30 oberhalb des Bügels 20 fluchtend mit den Nasen 26a, 26b, 27a, 27b, 28a und 28b angeordnet wird. Dann wird das Stützelement 30 abwärts in den Bügel 20 in die in 2 dargestellte Position bewegt. Wenn es in dieser Weise eingebaut ist, stehen Teile der axial nach vorn blickenden Fläche des Stützelementes 30 in Eingriff entsprechend mit den Nasen 26a, 27a und 28a. Ebenso stehen Teile der axial nach rückwärts gerichteten Oberfläche des Stützelementes 30 in Eingriff entsprechend mit den Nasen 26b, 27b und 28b. Die Nasen 26a, 26b, 27a, 27b, 28a und 28b verhindern somit, daß das Stützelement 30 sich axial nach vorn oder nach hinten relativ zum Bügel 20 verschiebt.
Gleichzeitig werden die nach außen verlaufenden Vorsprünge 33 und 34 in den Öffnungen 26 und 28 entsprechend aufgenommen, welche in den Schenkeln des Bügels 20 ausgebildet sind. Während des Einbaus werden die Vorsprünge 33 und 34 zusammengedrückt, während sie längs der inneren Oberfläche des Körpers 21 des Bügels 20 gleiten. Wenn das Stützelement 30 richtig in dem Bügel 20 sitzt, wie in 2 dargestellt ist, schnappen die Vorsprünge 33 und 34 elastisch nach außen in die Öffnungen 26 und 28. Sobald dies eintritt, liegen die Stirnflächen 33a und 34a der Vorsprünge 33 und 34 an den Kanten oder Rändern der Öffnungen 26 und 28 an. Die Vorsprünge 33 und 34 verhindern damit, daß das Stützelement 30 nach oben aus dem Bügel 20 herausgezogen werden kann.
Wie 1 zeigt, kann das axial nach vorn gerichtete Ende des Stützelementes 30 mit einer konventionellen flexiblen Lippe 35 versehen sein. Die flexible Lippe 35 kann sich in einen ringförmigen Bereich erstrecken, der durch einen nicht dargestellten konventionellen ringförmigen Schirm begrenzt ist. Die flexible Lippe 35 und der ringförmige Schirm dienen dazu, das Eindringen von Schmutz oder anderen Verunreinigungen in die Teile der Lageranordnung 10 zu verhindern oder jedenfalls zu reduzieren. Eine ähnliche flexible Lippe (nicht gezeigt) und ein ringförmiger Schirm (nicht gezeigt) können an der axial rückwärtigen Endfläche des Stützelementes 30 vorgesehen werden. Das Lager 10 kann ferner mit einem nicht gezeigten konventionellen Spritzring versehen sein, um weiter das Eindringen von Schmutz und anderen Verunreinigungen in die Teile des Lagers 10 zu reduzieren.
Das Lager 10 umfaßt schließlich ein konventionelles Kugellager 40. Das Kugellager 40 hat einen inneren Laufring 41, einen äußeren Laufring 42 und eine Mehrzahl von Kugeln 43 zwischen den Laufringen. Ein Käfig 44 aus Kunststoff oder ähnlichem Material kann zwischen dem inneren Laufring 41 und dem äußeren Laufring 42 vorgesehen sein, um die Kugeln 43 darin zu halten. Der innere Laufring 41 kann eine nicht gezeigte drehbare Welle abstützen, während der äußere Laufring 42 in der zentralen axialen Bohrung 31 im Stützelement 30 eingebaut ist. In bekannter Weise ermöglichen es die Kugeln 43 dem inneren Laufring 41 und damit der von ihm abgestützten Welle, relativ zum äußeren Laufring 42 und dem Rest des Lagers 10 zu rotieren.
Die Lageranordnung 10 wird gewöhnlich auf einer Kupplungswelle am Ort der Herstellung montiert. Dann kann die gesamte Kupplungswellenanordnung einschließlich des Lagers 10 gelagert oder zu einem anderen Ort transportiert werden. Das Zusammenwirken der Vorsprünge 33 und 34 mit den Öffnungen 26 und 28 verhindert, daß der Bügel 20 radial während der Lagerung und des Transportes verschoben oder entfernt wird. Später kann dann das Lager 10 am Querträger des Fahrzeugrahmens oder an einer anderen Fläche mit Hilfe üblicher, nicht gezeigter Schrauben befestigt werden, die sich durch die Bohrungen 22a und 23a erstrecken, die in den Flanschabschnitten 22 und 23 des Bügels 20 ausgebildet sind.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Lageranordnung 10' nach der Erfindung. Die Lageranordnung 10' ist ähnlich der ersten Lageranordnung 10, und es werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet. Die Lageranordnung 10' hat einen modifizierten Bügel 50. Der Bügel 50 hat einen allgemein U-förmigen Körper 51 mit einem Paar auswärts verlaufender Endabschnitte 52 und 53 an seinen Enden. Entsprechende Bohrungen 52a und 53a sind durch die Endabschnitte 52 und 53 ausgebildet. Ein Paar einwärts gerichteter in Umfangsrichtung verlaufender Flansche 54 und 55 sind über die Länge des Körpers 51 vorgesehen. Die Flansche 54 und 55 dienen zur Versteifung und Verstärkung des Bügels 50 und zur Verhinderung einer axialen Bewegung des Stützelementes 30 anstelle der Nasen 26a, 26b, 27a, 27b, 28a und 28b, die oben erläutert wurden.
Ein Paar Bohrungen 56 und 57 ist im Körper 51 des Bügels 50 ausgebildet. Die erste Bohrung 56 liegt nahe der Mitte des ersten Schenkels des Körpers 51, während die zweite Bohrung 57 nahe der Mitte des zweiten Schenkels des Körpers 51 liegt. In dieser Ausführungsform werden die Bohrungen 56 und 57 einfach im Körper 51 des Bügels 50 ausgestanzt, ohne daß Nasen vorgesehen sind, wie sie oben erläutert wurden.
Ein Stützelement 30' ist vorgesehen, das ähnlich dem Stützelement 30 ausgebildet ist. Das Stützelement 30' ist mit auswärts verlaufenden Vorsprüngen 33' und 34' ausgestattet, die allgemein zylindrische Gestalt haben. Das Kugellager 40 ist gleich dem oben beschriebenen. Die Vorsprünge 33' und 34' des Stützelementes 30' wirken mit den Bohrungen 56 und 57 im Bügel 50 zusammen, um diesen darin zu halten, in derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform des Lagers 10.
Die Erfindung wurde beschrieben und dargestellt mit Öffnungen 26, 27 und 28, die sich durch die Schenkel des Bügels 20 erstrecken in den 1 und 2 und ebenso mit Öffnungen 56 und 57, die sich vollständig durch die Schenkel der Bügel 50 in 3 erstrecken. Es wird jedoch bemerkt, daß diese Öffnungen sich nicht vollständig durch die Schenkel der entsprechenden Bügel erstrecken müssen. Statt dessen können diese Öffnungen auch in Form von Ausnehmungen in den inneren Oberflächen der Schenkel der Bügel ausgebildet sein.
Die auswärts verlaufenden Vorsprünge an den Stützelementen können mit solchen Ausnehmungen zusammenwirken, ohne daß sie sich vollständig durch die Schenkel der Bügel hindurcherstrecken müssen. Die Bezeichnung "Öffnungen" oder "Bohrungen" umfaßt somit sowohl solche, die sich vollständig durch die Schenkel der Bügel erstrecken, als auch Ausnehmungen, die in den Schenkeln ausgebildet sind und sich nicht vollständig durch die Schenkel hindurcherstrecken.

Claims

Lager zur drehbaren Abstützung einer Welle an einem Träger mit einem Bügel (20; 50), welcher ein Paar an dem Träger befestigbare Schenkel aufweist, mit einem Stützelement (30), das in dem Schenkel des Bügels (20; 50) angeordnet ist, und eine zentrale Durchgangsbohrung (31) aufweist, und mit einem Lager (40), das in der zentralen Durchgangsbohrung des Stützelements (30) zur drehbaren Abstützung der Welle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Schenkel des Bügels (20; 50) eine Öffnung (26, 27, 28; 56, 57) aufweist, und daß das Stützelement (30) wenigstens einen nach auswärts verlaufenden, einstückig am Stützelement (30) ausgebildeten Vorsprung (30, 34; 33', 34') hat, der sich zur Verhinderung einer radialen Relativbewegung von Stützelement (30) und Bügel (20; 50) in die Öffnung (26, 27, 28; 56, 57) des Bügels (20; 50) erstreckt.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (33, 34; 33', 34') nahe der Mitte des Schenkels des Bügels (20; 50) angeordnet ist.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (33, 34) im allgemeinen keilförmig ausgebildet ist.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (33', 34') im allgemeinen zylindrisch ausgebildet ist.
Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (26a, 26b; 27a, 27b; 28a, 28b), die verhindern, daß das Stützelement (30) sich axial relativ zum Bügel (20; 50) bewegt.
Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Verhinderung einer axialen Bewegung wenigstens eine Nase (26a, 26b; 26a, 27b; 28a, 28b) an jeder axialen Seite des Bügels (20; 50) umfassen, und daß die Nasen (26a, 26b; 27a, 27b; 28a, 28b) sich über Abschnitte der entgegengesetzten axialen Seiten des Stützelements (30) erstrecken.
Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (26a, 26b; 27a, 27b; 28a, 28b) angrenzend an die Öffnungen (26, 27, 28) ausgebildet sind.
Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern einer axialen Bewegung einen kontinuierlichen Flansch (24, 25; 54, 55) auf jeder axialen Seite des Bügels (20; 50) umfassen, und daß die Flansche (24, 25; 54, 55) sich über Teile der entgegengesetzten axialen Seiten des Stützelements (30) erstrecken.
Lager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schenkel des Bügels (20; 50) mit einer Öffnung (26, 28; 56, 57) versehen sind.
Lager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (30) ein Paar nach auswärts gerichteter Vorsprünge (33, 34; 33', 34') hat, die sich entsprechend in die Öffnungen (26, 28; 56, 57) des Bügels (20; 50) erstrecken.