DE8203696U1 - Elastische Aufhängung - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft eine elastische Aufhängung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich eine elastische Aufhängung zum Abstützen des Kugellagers einer geteilten Antriebswelle eines Motorfahrzeuges. Solche Aufhängungen werden allgemein als "Mittenlager" bezeichnet.

Bekannte elastische Aufhängungen zum Abstützen des Kugellagers für eine unterteilte Antriebswelle eines Motorfahrzeuges bestehen meist aus einem äußeren starren Rohrteil, in das ein inneres starres Rohrteil eingesetzt ist/ das mittels einer elastischen Ringmembran in radialem Abstand gehalten wird. Im Gebrauch wird das äußere Teil starr an dem Fahrzeugchassis befestigt, und das innere Teil richtet das Kugellager so, daß sowohl eine radiale als auch eine axiale Bewegung der Welle gegenüber dem Fahrzeugchassis durch Verformung der Membran aufgenommen v?ird_f wodurch sich die radiale Steifigkeit der Membran so erhöht, daß eine größere radiale Lastaufnahme erzeugt wird, wobei diese gleichzeitig von einer Zunahme der Axialsteifigkeit der Membran begleitet wird. Auf diese Weise wird eine geringere axiale Ausweichfähigkeit erzeugt, und umgekehrt, d.h. die radiale Lastaufnahme und die axiale Ausbiegefähigkeit hängen voneinander ab; eine Verbesserung einer der beiden Eigenschaften kann demnach nur auf Kosten der anderen Eigenschaft erreicht werden.

Wenn bei einer bestimmten Anbringung der radiale Freiraum festliegt, in welchem die Aufhängung aufgenommen ist, ergibt sich bei einer erhöhten radialen Lastaufnahmefähigkeit der Aufhängung eine große Belastung und Anspannung der Aufhängung bei axialer Ablenkung, so daß rasch eine Ermüdung auftritt und möglicherweise Geräusch auf den Fahrzeugaufbau übertragen wird. Dieses Problem wird noch erhöht, wenn eine axiale Ablenkung sowohl im Betrieb auftritt und gleichzeitig wegen

der Anbringungslage für die tatsächliche Arbeitsstellung erforderlich ist.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung zu schaffen, bei der die axiale und die radiale Belastbarkeit unabhängig voneinander bestimmt werden, so daß Ermüdungsfestigkeit und Geräuschisolation erreichbar sind.

Erfindungsgemäß wird eine elastische Aufhängung geschaffen, bei der starre äußere und innere Teile durch eine elastische Membran zur Aufnahme einer radialen Relativbewegung verbunden sind, wobei das Außenteil schwenkbar gegenüber dem Teil, an dem es im Gebrauch befestigt ist, ausgelegt ist, so daß eine Axialablenkung durch die Schwenkanordnung aufgenommen wird.

Die sich dadurch ergebenden Vorteile bestehen hauptsächlich darin, daß die radiale Lastaufnahmefähigkeit und die axiale Ablenkbarkeit einer mit dieser Aufhängung aufgebauten Einrichtung nicht mehr wechselseitig von der Membran abhängen und diese so ausgelegt werden kann, daß sie die erforderliche radiale Lastaufnahme ohne Beeinflussung der Gesamt-Axialablenkungsaufnähme ergibt, da diese durch die Schwenkanordnung bestimmt und so unabhängig von der Membran ist.

Damit ist es möglich, eine Einrichtung mit dieser Aufhängung zu erzielen, bei der sowohl eine hohe Radiallastaufnahme als auch eine hohe axiale Ablenkfähigkeit geschaffen ist.

Das erweist sich als besonders nützlich, sobald die Aufhänguag zum Abstützen des Kugellagers für ei ie unterteilte Antriebswelle verwendet wird, da sowohl die auf die elastische Membran als auch auf das Kugellager infolge der axialen und chronischen Bewegung der Welle ausgeübten Belastungen wesentlich reduziert werden können, so daß ein besseres Ermüdungsverhalten und eine gute Schwiiigungsisolation gegenüber dem Fahrzeug-

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aufbau, das heißt reduzierte Geräuschübertragung erreicht wird, bei Aufrechterhaltung der erforderlichen Radiallast-Aufnahme.

Vorzugsweise ist das Außenteil an zwei gegenüberliegenden Bereichen mit Einrichtungen versehen, die eine Schwenkverbindung zu einem Gestänge oder einer Halterung ergeben und das Gestänge oder die Halterung ist wiederum schwenkbar mit dem Befestigungsteil, beispielsweise einem Fahrzeugchassis, verbunden.

DcS Gestänge kann aus zwei Armen bestehen, die jeweils mit einer Schwenkverbindung an einem Ende mit dem Außenteil und an dem,anderen Ende mit dem Befestigungsteil versehen sind. Es können getrennte Arme verwendet werden, vorzugsweise sind sie jedoch durch ein Joch verbunden.

Vorzugsweise enthält jede Schwenkverbindung eine elastische Büchse, die je nach den erforderlichen Eigenschaften der Schwenklagerung, beispielsweise der Torsionssteifigkeit, in verschiedener Weise ausgeführt sein kann, beispielsweise können zylindrische Büchsen mit Anschlagenden, sich verjüngende Büchsen, geschlitzte Büchsen usw.eingesetzt werden. Die elastischen Büchse ergibt zusätzlich eine Vibrationsdämpfung und eine reduzierte Geräuschübertragung.

Die Aufhängung kann so ausgelegt sein, daß das innere und das äußere Teil durch eine einzige Membran verbunden sind, jedoch wird vorzugsweise eine

Aufhängung eingesetzt, bei der das äußere und das innere Teil durch zwei Membranen verbunden sind, die zu beiden Seiten der Mittenebene der Aufhängung angebracht sind, die sich quer zur Aufhängungsachse erstreckt.

Die durch die Doppelmembrananordnung erzielte ausgewogene

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Konstruktion verhindert das Auftreten hoher Belastungen in der Aufhängung bei der axialen Ablenkung im Vergleich zu j

einer Einzelmembrananordnung, bei der die Membran gegen die Aufhängungsmitte versetzt angebracht ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird im einzelnen anhand der Zeichnung nachfolgend erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 Eine schematische Endansicht einer Anordnung mit einer elastischen Aufhängung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht entsprechend Fig. 2 bei axialer Auslenkung,

Fig. 4 eine teilweise aufgeschnittene detaillierte Endansicht einer elastischen Aufhängung und

Fig. 5 eine Seitenansicht der elastischen Aufhängung nach Fig. 4.

Zunächst wird anhand der schematischen Darstellung einer Anordnung mit elastischer Aufhängung nach Fig. 1 bis 3 diese Gesamtanordnung beschrieben, gefolgt von einer detaillierten Beschreibung der elastischen Aufhängung nach Fig. 4 und 5.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine elastische Aufhängung 1, in der das (nicht dargestellt) Kugellager einer geteilten Antriebsachse 2 so aufgenommen ist, daß eine Schwenkbewegung bezüglich eines Fahrzeugchassis 3 mittels einer Gestängeanordnung 4 möglich ist.

Die Aufhängung 1 besteht allgemein aus einem rohrförmigen äußeren Metallteil 5 und einem rohrförmigen inneren Metallteil 6, das in dem Teil 5 sitzt und durch eine ringförmige

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Guiratiimembran 7 radial auf Abstand vom dem äußeren Teil gehalten wird, wobei die Membran 7 ein Teil einer rohrförmigen Büchse ist, die mit den einander gegenüberliegenden inneren bzw. äußeren Zylinderflächen der äußeren bzw. inneren Teile 5 bzw. 6 verbunden ist. Das Kugellager der Welle 2 ist im inneren Teil 6 eingesetzt.

Die Gestängeanordnung 4 besteht aus einem U-förmigen Halterungsbügel 8 mit zwei Armen 9 und einem Verbindungsjoch 10. Jeder Arm 9 ist an dem verbundenen Ende schwenkbar mit dem Fahrzeugchassis 3 und am anderen, freien Ende mit dem Außenteil 5 jeweils an einer von zwei diametral einander entgegengesetzt liegenden Stellen 11 bzw. 12 verbunden.

Im Gebrauch werden Radiallasten durch Verformung der Membran 7 aufgenommen, deren Radialsteifigkeit eingerichtet werden kann, während axiale oder konische Belastungen durch eine axiale Auslenkung A (Fig.3) der Halterung 1 infolge ihrer Schwenkbefestigung aufgenommen werden. Die Torsionssteifigkeit der Schwenkhalterungsanordnung 4 bestimmt die axiale Abweichungsfähigkeit, und sie ist unabhängig von der Axialsteif igkeit der Membran 7, so daß eine Veränderung der Axialsteifigkeit der Membran 7 infolge ihrer geänderten Radialsteifigkeit ohne Auswirkung auf die Axialabweichungsfähigkeit der Halterung bleibt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Schwenkbefestigung der Halterung 1 sowohl eine Veränderung der Axiallage der Halterung 1 beim Anbringen als auch im Betrieb die erforderliche Axialauslenkungsfähigkeit erlaubt. Weitere Vorteile der Schwenkhalterungsanordnung bestehen darin, daß auf das Kugellager infolge von axialen und konischen Bewegungen der Welle übertragene Belastungen beträchtlich vermindert werden, und eine gute Isolierung der Vibrationen der Welle gegenüber dem Fahrzeugchassis erreicht wird im Vergleich zu den bekannten Halterungen, bei denen solche Lasten nur durch

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Verformung der Membran aufgenommen werden. Darüber hinaus wird die durch das Ermüdungsverhalten bestimmte Lebensdauer der Membran 7 bei der beschriebenen Aufhängung dadurch beträchtlich erhöht, daß hohe Axiallasten und -spannungen der Membran vermieden werden. In den Fig. 4 und 5 ist nun eine Aufhängung

20 der beschriebenen Art gezeigt, die ein äußeres Metallrohrteil 20 und ein inneres Metallrührteil 22 enthält, welches in dem äußeren Teil 20 sitzt und in Radialrichtung durch eine nachgiebige Gummibuchse 23 auf Abstand gehalten wird.

Das äußere Teil 21 besteht aus zwei geschlossenen Metallringen 24 und 25, die jeweils an den einander zugewendeten Enden mit einem rad"" al nach außen gerichteten Ringflansch 26 bzw. 27 versehen sind. Diese Flansche 26 und 27 sind an einer Vielzahl von in Umfangsrichtung einen Abstand aufweisenden Stellen 28 miteinander verbunden.

Die Büchse 2 3 besieht aus einem zylindrisch ringförmigen Hohlkörper 29 mit inneren und äußeren Mittelabschnitten, die

jeweils mit dem inneren bzw. dem äußeren Teil

21 bzw. 22 so verbunden sind, daß Ringmembranen 30 gebildet werden, die sich zwischen den einander entgegengesetzt liegenden Endabschnitten des inneren bzw. äußeren Teils 21, 22 erstrecken.

Jede Membran 30 isjb im wesentlichen mit einem axialen Querschnitt von C-förmiger Gestalt ausgebildet, deren Scheitelbereiche, bezogen auf die Aufhängung, axial nach außen gerichtet sind, wodurch die Membranen 30 in Radialrichtung durch Biegen um die Scheitelbereiche verformbar sind, um radiale Relativbewegungen des inneren Teiles 22 gegen den äußeren Teil 21 unter dem Einfluß von Radialbelastungen aufzunehmen.

Der Hohlkörper 29 bestimmt eine fluiddichte Innenkammer, in welche ein (nicht dargestelltes) Schmiermittel eingebracht ist, um die Reibung zwischeneinander berührenden Oberflächen

der Büchse zu vermindern, die auftritt, sobald die Radialbelastung eine vorbestimitite Größe überschreitet und ausreicht, den Spalt zwischen diesen Oberflächen zu schließen, der bei statischen Lasten besteht. Alternativ oder zusätzlich kann ein (nicht dargestellter) Anschlag innerhalb der Kammer vorgesehen sein, um in bekannter Weise den Halterungsbetrieb unter Einfluß von radialer Belastung zu steuern.

In grundsätzlich bereits beschriebener Weise ist eine Gelenkverbindung 32 vorgesehen, um eine Schwenkbewegung der Halterung 20 gegenüber dem als Befestigung dienenden Teil, beispielsweise dem Fahrzeugchassis, im Gebrauch zuzulassen, so daß auf die Aufhängung übertragene axiale und konische Belastungen durch axiale Ablenkung der Halterung ausgenommen werden.

Die Gelenkverbindung 32 enthält zwei Arme 33, die über ein Joch 34 miteinander verbunden sind. Die Arme 33 sind gleichförmig ausgeführt und mit zwei Schwenkanordnungen 35 und 36 jeweils an einem Ende des Armes versehen, wobei die eine Schwenkanordnung 35 mit dem Außenteil 21 der Halterung 20 an einer von zwei diametral entgegengesetzt liegenden Stellen verbunden ist, während die andere Schwenkverbindung 36 zur Anbringung an beispielsweise dem Fahrzeugchassis dient.

Jede Schwenkanordnung 35 und 36 ist allgemein gleichartig ausgeführt und enthält eine aus Gummi bestehende Rohrbüchse 37 mit einem zylindrischen Körperabschnitt 37a, der in einer öffnung 38 in Ende des zugehörigen Armes 33 sitzt, und sich radial erstreckende Endabschnitte 37b mit erhöhtem Durchmesser. Die Büchse 37 ist durch einen radialen Mittelschnitt in zwei Teile aufgeteilt, so daß jeder Teil von einer Seite in die öffnung 38 eingesetzt werden kann. Eine zylindrische innere Metallhülse 39 sitzt in der Innenöffnung der Büchse und besitzt eine axiale Länge entsprechend der Büchsenöffnung, also größer als die Axiallänge der öffnung 38.

Zu jeder Schwenkanordnung 35 gehört weiter ein Schwenkträger 40, der mit einem Befestigungsflansch 41 lösbar an dem Außenteil 21 der Aufhängung 20 mit vier Schrauben/Mutteranordnungen 42 angebracht ist, wobei die Schrauben durch ausgerichtete öffnungen in dem Flansch 41 und den Flanschen 26 und 27 des Außenteils hindurchgesteckt sind. Eine Schraube 43, deren Schaft 43 a in einer Hülse 39 sitzt, und deren mit Außengewinde versehener Endabschnitt 43 b in eine Innengewindebohrung im Schwenkträger 40 eingeschraubt ist, hält die Büchse 37 an dem Schwenkträger 40. Unter den Kopf der Schraube 43 ist eine Ringscheibe 44 untergelegt und die Endabschnitte 37b der Büchse 37 ergeben nachgiebige Polster, um eine direkte Metall/Metallberührung zwischen den Armen 38, der Ringscheibe 44 und dem Schwenkträger 40 zu verhindern.

Jede Schwenkanordnung 36 enthält einen Befestigungsbügel 45, in dem zwei öffnungen 46 ausgebildet sind, um diesen mit Schrauben oder Nieten oder dergleichen an einem Befestigungsteil, beispielsweise einem Fahrzeugchassis anzubringen. Der Bügel 45 besitzt zwei nach unten abstehende Arme 45a, die jeweils zu beiden Seiten der zugehörigen Büchse 37 liegen und jeweils mit öffnungen versehen sind, die, mit der Hülse 39 ausgerichtet, das Durchstecken des Schaftabschnittes 47a einer Schraube 47 erlauben, wobei unter den Kopf der Schraube 47 eine Ringscheibe 48 gelegt ist. Eine Mutter 49 ist am mit Außengewinde versehenen Endabschnitt 47b der Schraube 47 aufgeschraubt und befestigt ' die Büchse 37 an dem Bügel 45. Die Endabschnitte 37b der Büchse 37 ergeben elastische Puffer, welche die direkte Metall/Metall-Berührung zwischen Arm 38 und Bügel 45 verhindern.

Beim Einsatz der beschriebenen Aufhängung, beispielsweise "als I

Mittenlager zum Halten des Kugellagers einer unterteilten f Antriebswelle wird das Kugellager in dem Innenteil 22 aufge- \ nommen und die Schwenklägerung 32 mittels der Bügel 45 an ;'

dem Fahrzeugchassis angebracht, wobei die Schwenkachse der Mittelaufhängung sich quer zu ihrer Längsachse erstreckt. Der Betrieb dieser Anordnung ist bereits anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben, und die axiale Auslenkfähigkeit wird durch die Torsionssteifigkeit der Büchsen 37 der Schwenkanordnungen 35 und 36 bestimmt. Die charakteristischen Eigenschaften der Büchsen 37 können so ausgewählt sein, daß sich die notwendige Torsionssteifigkeit ergibt, während gleichzeitig die lösbare Anbringung der Schwenkanordnungen 35 und 36 eine leichte Montage und einen leichten Abbau ergibt, wenn beispielsweise bei einer Reparatur der Ersatz der Aufhängung 20 oder einer oder mehrerer der Schwenkanordnungen 35 oder 36 oder der Schwenk-Verbindung 32 erforderlich ist.

Neben der beschriebenen Ausführungen können auch beispielsweise Membranen eingesetzt werden, die statt der Doppelmembran, wie beschrieben, nur eine einfache Membran enthalten, die sich zwischen dem inneren und dem äußeren Teil befindet. Es können auch nachgiebige Anschläge (Puffer) an einem der beiden Teile vorgesehen sein, um die radiale Relativbewegung gegeneinander zu begrenzen, es können Reibverminderungseinrichtungen, wie z.B. ein Einsatz oder eine Bedeckungsschicht aus einem Material mit niedrigem Reibkoeffizienten an eine oder an beiden einander gegenüberliegenden Flächen des inneren und des äußeren Teils eingesetzt werden statt des bereits beschriebenen Schmierstoffes in der fluiddichten Kammer zwischen dem Innen- und dem Außenteil, um die Reibung bei einer Berührung der beiden Oberflächen miteinander herabzusetzen, wenn die Radiallast eine bestimmte Größe überschreitet.

Die Schwenkträger 4 0 können an dem Auß enteil auch einstückig ausgebildet oder dauerhaft, beispielsweise durch Schweißen, angebracht sein.

Die elastischen oder nachgiebigen Büchsen der Schwenkanordnungen können mit vergrößerten Endabschnitten, wie beschrieben, ausgeführt sein, es können auch beispielsweise beidseitig

konische Büchsen eingesetzt werden, und es können Abänderungen vorgesehen sein, um die erforderliche Torsionssteifigkeit zu erhalten, z.B. durch Schlitze in den Büchsen.

Die Schwenkanordnungen können die angeführten elastischen Büchsen aufweisen, um die erforderliche Torsionssteifigkeit zu erhalten, es können jedoch auch andere Konstruktionsarten verwendet werden, die die erforderliche Torsionssteifigkeit ergeben.

Der Aufbau der Schwenkverbindungen, d.h. die Form und der Abstand der Schwenkarme kann ebenfalls anders als in der angeführten Weise ausgebildet sein, beispielsweise kann die Verbindung allgemein U- oder C-förmig sein. Alternativ können auch zwei unabhängig voneinander angebrachte Arme verwendet werden.

Die Aufhängung kann so geformt sein, daß die Längsachsen des Innen-und des Außenteils koaxial oder radial gegeneinander versetzt sind, wenn keine Last einwirkt. Vorzugsweise wird das Ausmaß einer etwa vorgesehenen Versetzung so ausgelegt, daß beim Aufbringen einer statischen Last auf das innere starre Teil, beispielsweise durch das Gewicht einer unterteilten Antriebsachse, das von dem inneren starren Teil aufzunehmen ist, das Innenteil die erwünschte Betriebslage erhält, d.h. sich entweder koaxial oder relativ zum Außenteil abgesetzt befindet.

Claims (9)

Schutzansprüche

1. Elastische Aufhängung (1,20) mit einem starren Außenteil (5,21) und einem starren Innenteil (6,22), welches in dem Außenteil (5,21) sitzt und durch mindestens eine elastische Ringmembran. (7,30) zur Aufnahme einer radialen Relativbewegung der Teile gegeneinander mit dem Außenteil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Außenteil (5,21) gegenüber dem Bestandteil (3), an dem es im Gebrauch befestigt ist, durch eine Schwenkanordnung (4,32) zur Aufnahme von Axialablenkungen schwenkbar gehalten ist. -

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (5,21) an zwei einander gegenüberliegenden Stellen (11,12) zur Verbindung mit der im Gebrauch an dem Befestigungs-Bestandteil (3) angebrachten Schwenkanordnung (4,32) ausgelegt ist, derart , daß

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die Schwenkachse der Aufhängung (1,20) quer zu ihrer Längsachse liegt.

3. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkanordnung (4,32) an dem Außenteil (5,21) lösbar befestigt ist.

4. Aufhängung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwenkanordnung (4,32) zur Schwenkverbindung mit dem Befestigungsbestandteil (3) ausgelegt ist.

5. Aufhängung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwenkanordnung (4,32) zwei jeweils mit einem ersten Schwenkaufbau (35) zur Verbindung mit dem Außenteil (21) und einem zweiten Schwenkaufbau (36) zur Verbindung mit dem Befestigungsbestandteil (3) versehene Arme (9,33) enthält.

6. Aufhängung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (9,33) durch ein Joch (1O, ->4) verbunden sind.

7. Aufhängung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schwenkaufbau (35,36) jeweils eine elastische Büchse (37) enthält, beispielsweise mit einem zylindrischen Abschnitt (37a) und Puffer-Endabschnitte (37b) mit vergrößertem Durchmesser, oder konischem Aufbau.

8. Aufhängung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem ersten Teil (21) und dem zweiten Teil (22) zwei in Axialrichtung einen Abstand aufweisenden Membranen (30) vorgesehen sind.

9. Aufhängung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranen (30) durch Endabschnitte einer hohlen Büchse (2 3) gebildet und symmetrisch zu einer Mitten-Querebene der Aufhängung angeordnet sind.

nach einem der Ansprüche 1 bis 9/ dadurch kennzeichnet , daß das^-£nn"enteil (6,22) das Kugellager einer geteiTteWÄntriebswelle (2) abstützt und daß das äuüere""oder erste Teil (5,21) schwenkbar über^ß-irre^Schwenkverbindung (4,32) an einem Fahrzeug-

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