DE69114952T2 - Lagerdämpfer. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Einbau von Lagern in Gehäuse für Leistungsübertragungs- oder -getriebewellen und insbesondere auf Kugel- und Rollen- bzw. Wälzlager, die in Getrieben für Fahrzeugantriebslinien bzw. Fahrzeugantriebe verwendet werden. Bei Schwerlastfahrzeugen zum Betrieb auf Straßen und im Gelände, bei denen große Drehmomente über Leistungsübertragungsvorrichtungen, wie beispielsweise Getriebe, übertragen werden, traten Probleme auf beim Vorsehen eines ruhigen Betriebs, und es war erwünscht, das Getriebe- oder Zahnradgeräusch zu vermindern, das von den Getriebewellen über die Lager auf das Gehäuse oder die Getriebeumfassung übertragen wurde.
• In typischen Schwerlastleistungsgetrieben, die für Fahrzeuge verwendet werden, ist der äußere Laufring der Lager, die zum Lagern der verschiedenen Wellen des Getriebes verwendet werden, direkt an dem Lagergehäuse anliegend ausgerichtet, das üblicherweise aus Metall gebildet wird, wie beispielsweise aus Gußeisen, Stahl oder Aluminium. Somit werden Schwingungen bzw. Vibrationen, die durch den ineinandergreifenden Eingriff von Zahnradzähnen bei hohem Drehmoment hervorgerufen werden, von den Wellen und den Lagerlaufringen auf das Gehäuse übertragen, was in einigen Fällen eine Resonanz des Gehäuses und eine Verstärkung des Geräuschs vorsieht.
• Um einen ruhigeren bzw. leiseren Betrieb von Schwerlastleistungsgetrieben vorzusehen, die Zahnräder verwenden, war es daher erwünscht, Wege oder Mittel zu finden zum Isolieren der Lager von dem Getriebegehäuse, um eine Dämpfung des Zahnrad- oder Getriebegeräuschs vorzusehen und um eine Übertragung des Zahnrad- oder Getriebegeräuschs oder Vibration bzw. Schwingung auf das Gehäuse zu verhindern.
• FR-A-2 191 652 stellt den Stand der Technik dar, und schlägt in den Fig. 2 und 3 ein elastisches Kissen 4 und Flansche 6 vor, um eine übermäßige Kompression des Kissens und die darausfolgende Abnutzung mittels eines kleinen Freiraums zwischen den Flanschen und der gelagerten Welle zu verhindern. Die Welle ist eine sich langsam bewegende Fahrzeuglenkwelle, und es ist unwahrscheinlich, daß sie Resonanzen erzeugt. Das genannte Ziel dieser Technik besteht darin, Vibrationen oder Schwingungen und nicht Geräusch entgegenzuwirken.
• Ein vollständig unabhängiger Vorschlag in Fig. 5 dieser gattungsbildenden Veröffentlichung schlägt Trennungs- und Einfassungskissen vor, und offenbart die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 3. Ein weiterer unabhängiger Vorschlag in FR-A-2 268 983 besitzt das Merkmal eines sich radial nach außen erstreckenden Flansches zur Ausrichtung gegen eine Struktur.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung, die durch die Ansprüche 1 und 3 definiert ist, sieht einen einzigartigen und neuartigen Isolierer bzw. Isolator für Lager vor, und insbesondere für Kugel- und Rollen- bzw. Wälzlager. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Lager, die verwendet werden zum Lagern von Leistungsübertragungswellen in einem starren Gehäuse, wie beispielsweise das Lagern von Wellen in bzw. auf dem Gehäuse eines Schwerlastfahrzeuggetriebes. Der Lagerisolierer der vorliegenden Erfindung sieht eine Dämpfung vor bezüglich Getriebe- oder Zahnradgeräusch, das durch die Welle übertragen wird, und sieht energieabsorbierende Kissenmittel vor, die getrennte Kissen oder Kissenteile aufweisen können, welche umfangsmäßig um ein integral ausgebildetes, ringförmiges Glied beabstandet sind, welches über den äußeren Laufring des Lagers aufgenommen ist. Ein äußeres, ringförmiges Metallglied wird verwendet zum Anbringen bzw. Befestigen an dem Gehäuse. Energieabsorbierende Mittel, die Kissenteile davon aufweisen, stehen in einem Eingriffs- oder Interferenzkontakt mit dem äußeren Lagerring. Die energieabsorbierenden Teile oder Kissen in direktem Kontakt mit der Außenoberfläche des äußeren Lagerrings werden elastisch ausgelenkt oder verformt und absorbieren Vibration bzw. Schwingungen und Bewegung der Welle durch radiale Kompression. Das äußere, ringförmige Metallglied besitzt sich radial nach außen erstreckende Flanschmittel, die mit einer axialen Stirnfläche versehen sind zur Ausrichtung mit den Gehäusemitteln bzw. gegen die Gehäusemittel, um den Isolierer in der gewünschten axialen Position zu halten. Sich radial nach innen erstreckende Flanschmittel sind auf dem Metallglied ausgebildet zum Halten der Kissenmittel.
• Merkmale dieses Ausführungsbeispiels sehen einen Kunststofflagerisolierer vor mit energieabsorbierenden Mitteln, die einen Umfang mit vorgewähltem Durchmesser definieren zum Vorsehen einer gewünschten Dämpfung von Radialbewegung des darin angeordneten Lagers.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht einen Lagerisolierer vor mit einstückig integral ausgebildeten, kompressiblen, energieabsorbierenden Kissenmitteln zum Dämpfen von Radialbewegung des Lagers und ein ringförmiges Metallglied zum Halten der energieabsorbierenden Kissenmittel in der gewünschten Position in der Lageranbringungs- bzw. -befestigungsstruktur.
• Die vorliegende Erfindung, wie sie alternativ in den Ansprüchen 1 und 3 definiert ist, kann einen einzigartigen und neuartigen Kunststofflagerisolierer vorsehen, wobei integrale Teile davon eine vorbestimmte Kompressibilität bzw. Zusammendrückbarkeit besitzen, wobei der Kunststofflagerisolierer eine Vielzahl von Kissen aufweist, um eine Radialbewegung des äußeren Lagerrings bezüglich des Gehäuses zu absorbieren, wobei der Isolierer auf einer Lagerbefestigungsstruktur angebracht ist mittels eines Metall-Halterings.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Fig.1a ist eine halbgeschnittene Ansicht eines Rollenbzw. Wälzlagers, das zum Lagern einer Welle angebracht ist und den Isolierer der vorliegenden Erfindung verwendet, und zwar in der Ausführung getrennter nicht-metallischer, energieabsorbierender Glieder;
• Fig.1b ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 1a und zeigt eine damit zusammenwirkende Struktur und nicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung selbst;
• Fig. 2 ist ein Teil eines Schnitts entlang der Schnittlinien 2-2 von Fig. 1b;
• Fig. 3 ist eine etwas exonometrische Ansicht des einzelnen energieabsorbienden Kissens der Struktur von Fig. 1b;
• Fig.4a ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 1a, und zwar von einem Lager, das eine Welle in einer Befestigungsstruktur lagert und ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet;
• Fig.4b ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 4a und zeigt eine damit zusammenwirkende Struktur, nicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung selbst; und
• Fig. 5 ist eine etwas exonometrische Ansicht eines Teils des Lagerisolierkäfigs der Fig. 4a und 4b.
Genaue Beschreibung
• Bezugnehmend auf die Fig. 1a und 1b ist eine Welle 10 so dargestellt, daß sie in einer Lageranordnung gelagert ist, die allgemein bei 12 gezeigt ist und einen äußeren Laufring 14 besitzt, der in einer geeigneten Befestigungsstruktur 16, wie beispielsweise der Wand eines Getriebegehäuses oder Getriebekastens angebracht ist. Die Lageranordnung 12 besitzt zusätzlich zu dem äußeren Laufring 14 eine Vielzahl von Rollen oder Walzen 18, die umfangsmäßig dortherum und zwischen dem äußeren Laufring 14 und einem inneren Laufring 20 angeordnet sind. Der innere Laufring wird auf einer Oberfläche 22 auf der Welle 10 durch geeignete Mittel, wie beispielsweise dem Haltering 24 gehalten. Der äußere Laufring 14 des Lagers ist in einer Lagerisolieranordnung ausgerichtet, die allgemein bei 26 gezeigt ist und ein äußeres ringförmiges Käfigglied 28 aus einem metallischen Material und energieabsorbierende Kissenmittel aufweist, die allgemein bei 30 gezeigt sind. Bezugnehmend auf Fig. 1a ist das Käfigglied 28 in der bevorzugten Form so gezeigt, daß es eine allgemein Z-förmige Konfiguration besitzt mit sich radial nach innen erstreckenden Flanschmitteln 32, die auf einem axialen Rand davon vorgesehen sind. Die Flanschmittel 32 sehen einen bewegungsbeschränkenden Anschlag oder eine Stoppvorrichtung zur Begrenzung von Bewegung in der radialen Richtung vor. Sich radial nach außen erstreckende Flanschmittel 34 sind an dem entgegengesetzten axialen Rand des Glieds 28 vorgesehen zur axialen Ausrichtung mit der Befestigungsstruktur 16.
• Bezugnehmend auf Fig. 1b ist eine damit zusammenwirkende Version eines Käfigglieds durch das Bezugszeichen 28' bezeichnet und besitzt sich radial nach innen streckende Flanschmittel 32' oder einen Anschlag, der auf einem axialen Rand davon vorgesehen ist; und der entgegengesetzte axiale Rand davon wird auf der Haltestruktur mittels eines separaten bzw. gesonderten Halteglieds 134 gehalten, welches an der Befestigungsstruktur angebracht ist.
• In der gegenwärtigen Praxis der Erfindung zur Anwendung in einem Schwerlastfahrzeuggetriebe würde das Ausführungsbeispiel der Fig. 1a an einem Ende, beispielsweise dem vorderen Ende einer Zahnradwelle, verwendet werden, wogegen die damit zusammenwirkende Struktur von Fig. 1b auf dem entgegengesetzten Ende, wie beispielsweise dem hinteren Ende der gleichen Welle verwendet würde, um den Zusammenbau des Getriebes zu erleichtern.
• Bezugnehmend auf Fig. 2 ist der Lagerisolierer 30 in größerer Einzelheit gezeigt, und zwar indem das ringförmige Käfigglied 28, 28' mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, von denen eine in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die gegenüberliegenden Ränder davon mit Teilen 38 gezeigt sind, die radial nach innen gerichtet sind, und zwar vorzugsweise schräg. Die Kissenmittel 30 sind in Fig. 2 so dargestellt, daß sie eine Vielzahl von gesonderten Kunststoffkissen 42 aufweisen, die jeweils in einer der Öffnungen aufgenommen sind, wobei die Ränder des Kissens 42 mit den sich radial nach innen erstrekkenden Teilen 38 des Käfigglieds 28, 28' in Eingriff kommen. Bei der gegenwärtig bevorzugten Praxis werden die Kissenglieder 42 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Polyamidimid-Material, gebildet. Die innere Umfangsoberfläche jedes der Kissen 42 ist so bemessen und konfiguriert, daß es mindestens mit einem Linieneingriff mit dem Außenumfang des Lagerrings 14, der an der Struktur 16 befestigt werden soll, zusammenpaßt. Dieser Linieneingriff verhindert jegliche radiale Bewegung des Lagerrings 14 bezüglich der Innenoberfläche der Kissenmittel 30.
• Bezugnehmend auf Fig. 3 besitzen die einzelnen Kissen 42 jeweils eine Ausnehmung 44, die in den entgegengesetzten Umfangsrändern davon gebildet ist, wobei die Ausnehmungen dadurch Ansätze oder Vorsprünge 46 bilden, die sich in der Umfangsrichtung von entgegengesetzten axialen Enden des Kissens 42 aus erstrecken. Die Vorsprünge 46 stehen um die axialen Enden der sich radial nach innen erstreckenden Teile 38 des Käfigglieds 28, 28' in Eingriff, um die Kissen 42 auf dem Käfigglied zu halten.
• Bezugnehmend auf die Fig. 4a und 4b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Lagerisolierers, der allgemein bei 126 gezeigt ist, eingebaut auf einer Befestigungsstruktur 116 gezeigt. Eine Lageranordnung 112 ist in dem Isolierer 126 aufgenommen und besitzt einen äußeren Laufring 114 mit einer Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Rollen bzw. Walzen 118, die dort herum angeordnet sind, wobei ein innerer Laufring 120 über einer Welle 122 aufgenommen ist und darauf gehalten wird durch geeignete Haltemittel 124, die einen Schnappring aufweisen können. Fig. 4b ist nicht selbst ein Ausführungsbeispiel.
• Bezugnehmend auf Fig. 4a umfaßt die Isolieranordnung 126 ein ringförmiges Käfigglied 128, das aus einem Metallmaterial gebildet ist, und in der bevorzugten Praxis eine Konfiguration mit einem allgemein Z-förmigen Querschnitt besitzt, wobei sich radial nach außen erstreckende Flanschmittel 134 auf einem axialen Rand davon vorgesehen sind und wobei sich radial nach innen erstreckende Flanschmittel 132 auf dem entgegengesetzten axialen Rand davon vorgesehen sind. Die Flanschmittel 132 funktionieren als ein Anschlag zum Begrenzen einer Bewegung in radialer Richtung. Energieabsorbierende Kissenmittel, die allgemein bei 130 gezeigt sind, sind um den Innenumfang des Käfigglieds 128 herum angeordnet und der Außenumfang des äußeren Lagerrings 114 ist damit ausgerichtet, und zwar mindestens mit einem Linienkontakt um den Umfang davon herum.
• Bezugnehmend auf Fig. 5 sind die Kissenmittel 130 des Ausführungsbeispiels der Fig. 4a und 4b so dargestellt, daß sie ein einheitliches ringförmiges Glied aufweisen mit einer Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Kissenteilen 129, 131, die in einer umfangsmäßig beabstandeten Beziehung darum angeordnet sind. Die Kissen 129, 131 sind umfangsmäßig durch Schienenteile 150, 151 miteinander verbunden, welche auf gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten axialen Rändern der Kissen 129, 131 vorgesehen sind, um dadurch umfangsmäßig beabstandete Ausschnitte oder Öffnungen vorzusehen, wie beispielsweise den Ausschnitt 152. Die einheitlichen Kissenmittel 130 der Fig. 5 werden somit axial in dem Käfigglied 128, 128' aufgenommen; und, falls gewünscht, können Teile des Käfigglieds 128, 128' so vorgesehen werden, daß sie sich radial zwischen den Kissenteilen 129, 131 erstrecken, um eine relative Drehung der Kissenmittel 130 in dem Käfigglied 128, 128' zu verhindern.
• Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die Anbringung gerader Rollen- bzw. Wälzlager beschrieben und gezeigt wurde, ist verständlich, daß die Erfindung in gleicher Weise auf verjüngte oder konische Rollen- bzw. Wälzlager und Kugellager anwendbar ist.
• Es ist verständlich, daß die inneren Flanschmittel 32, 32' und 132 sich radial nach innen um einen Betrag bzw. eine Strecke erstrecken, die in Fig. 4 mit ΔR bezeichnet ist und geringer ist als der Innenumfang der Kissenmittel 30, 130. Der Abstand ΔR ist so gewählt, um die Radialbewegung des Lagers 112 bezüglich des Gehäuses 115 zu beschränken.
• Die vorliegende Erfindung sieht somit einen einzigartigen und neuartigen Lagerisolierer vor mit einem äußeren Metallring mit elastischen energieabsorbierenden Kissenmitteln, die um den Innenumfang davon vorgesehen sind zum elastischen Absorbieren jeglicher Radialbewegung des Außenumfangs des anzubringeden Laufrings eines Lagers. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Kissenmittel eine Vielzahl von einzelnen oder individuellen Kissen auf, die um den Innenumfang des Metallkäfigglieds angeordnet sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Kissenmittel ein ringförmiges, einheitliches Glied auf, das aus einem nicht-metallischen Material gebildet ist und Kissenteile besitzt, die umfangsmäßig daherum beabstandet sind und innerhalb des Innenumfangs des Käfigglieds angeordnet sind. Die Kissenmittel des Isolierers der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoffmaterial gebildet, um die energieabsorbierende Elastizität vorzusehen, um eine Vibrations- oder Schwingungsbewegung des äußeren Lagerrings zu dämpfen.
• Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf die gezeigten Ausführungsbespiele beschrieben wurde, ist verständlich, daß andere Ausführungsbeispiele bei der Erfindung als mögliche Modifikation oder Abwandlung in Betracht kommen, und die Erfindung ist nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims (6)

1. Isolieranordnung(26) für ein Lager (12), das eine Welle (10) auf einer Befestigungsstruktur (16) lagert, wobei die Isolieranordnung folgendes aufweist: ein ringförmiges Käfigglied (28), das aus einem Metallmaterial gebildet ist und eine allgemein dünne radiale Tiefe bezüglich der axialen Breite davon besitzt, wobei das Käfigglied (28) Mittel (32) besitzt, die sich radial nach innen davon erstrecken und geeignet sind zur Begrenzung einer radialen Bewegung eines äußeren Lagerrings (14), und Kissenmittel (30), die aus elastischem, nicht-metallischem Material gebildet sind und eine Vielzahl elastischer Kissen (42) besitzen, die um den Innenumfang des ringförmigen Käfigglieds (28) angeordnet ist;

wobei die Kissen (42) sich um einen vorbestimmten inkrementellen bzw. stufenweisen Abstand nach innen erstrecken, der größer ist als die sich nach innen erstreckenden Mittel (32), und einen Innenumfang definieren, der mindestens für eine Linienpassung mit dem Außenumfang des äußeren Laufrings (14) des Lagers geeignet ist; und

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Käfigglied (28) erste, integrale Flanschmittel (34) besitzt, die sich radial von dem Käfigglied nach außen erstrecken und geeignet sind für eine axiale Ausrichtung mit der bzw. gegen die Befestigungsstruktur (16);

wobei das Käfigglied zweite integrale Flanschmittel (32) besitzt, die an einem axialen Rand des Käfigglieds ausgebildet sind, um die sich nach innen erstreckenden Mittel zu bilden; wobei das Käfigglied eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Öffnungen besitzt, die jeweils eines der Kissen (42) aufnehmen; und

wobei Teile der Kissen mit den Rändern (38) der Öffnungen in Eingriff stehen.

2. Isolieranordnung gemäß Anspruch 1, wobei die weiteren Flanschmittel (34) auf dem axialen Rand davon gegenüber den sich nach innen erstreckenden Flanschmitteln angeordnet sind.

3. Isolieranordnung (126) für ein Lager (12), das eine Welle (122) auf einer Befestigungsstruktur (116) lagert, wobei die Isolieranordnung folgendes aufweist:

ein ringförmiges Käfigglied (128), das aus einem Metallmaterial gebildet ist und eine allgemein dünne radiale Tiefe besitzt bezüglich der axialen Breite davon, wobei das Käfigglied (128) Mittel (132) besitzt, die sich von dort radial nach innen erstrekken und geeignet sind zur Begrenzung einer radialen Bewegung des äußeren Lagerrings (114); und

Kissenmittel (130), die aus elastischem, nicht-metallischem Material gebildet sind und eine Vielzahl von elastischen Kissenoberflächen (129, 131) besitzen, die um den Innenumfang des ringförmigen Käfigglieds (128) herum angeordnet ist;

wobei die Kissenoberflächen (129, 131) sich um einen vorbestimmten inkrementellen bzw. schrittweisen Abstand radial nach innen erstrecken, der größer ist als die sich nach innen erstreckenden Mittel (132), und einen Innenumfang definieren, der geeignet ist für mindestens eine Linienpassung mit dem Außenumfang des äußeren Laufrings (114) des Lagers; und

dadurch gekennzeichnet, daß

das Käfigglied (128) erste integrale Flanschmittel (134) besitzt, die sich radial nach außen von dem Käfigglied erstrecken und geeignet sind zur Ausrichtung axial gegen die Befestigungsstruktur (116);

wobei das Käfigglied (128) zweite integrale Flanschmittel (132) besitzt, die an einem axialen Rand des Käfigglieds ausgebildet sind, um die sich nach innen erstreckenden Mittel zu bilden; und

wobei die Kissenmittel (130) ein integral ausgebildetes ringförmiges Glied aufweisen, mit einer Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Öffnungen (152) darin, wodurch die Kissenoberflächen (129, 131) auf der radial inneren Fläche der Teile davon zwischen den Öffnungen gebildet sind.

4. Isolieranordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Kissenmittel (30) eine Vielzahl individueller bzw. einzelner Kissen (42) aufweisen, wobei jedes Kissen Teile (46) besitzt, die mit einer der Öffnungen in Eingriff stehen, um das Kissen in einer festgelegten Umfangsposition zu halten,

5. Isolieranordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Teil (38) der Ränder der Käfiggliedöffnungen in einer Richtung radial nach innen gefaltet ist; und wobei die Kissenmittel eine Vielzahl individueller oder einzelner Kissenglieder (42) aufweisen, die jeweils in einer der Öffnungen gesichert bzw. befestigt sind durch Eingriff mit den gefalteten Teilen.

6. Isolieranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kissenmittel aus Polyamidimid- Material gebildet sind.