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Anwendungsgebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen,
insbesondere für
eine Antriebshalbwelle, die ein an einer quer eingebauten Brennkraftmaschine
angeflanschtes Getriebe mit einem angetriebenen Vorderrad verbindet, wobei
die Antriebshalbwelle über
ein abgedichtetes Radiallager von einem Halteelement aufgenommen ist,
das an einem Gehäuse
befestigt ist und wobei zur Selbstausrichtung des Radiallagers dessen
Außenring
eines bogenförmig
gestaltete Mantelfläche
aufweist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Eine
derart gattungsgemäß ausgebildete Radiallagerung
ist aus der
DE 196
18 798 A1 vorbekannt. Ein abgedichtes Rillenkugellager,
dessen Außenring
eine bogenförmige
Mantelfläche
aufweist, ist von einem Halteelement in Form eines Flansches aufgenommen,
wobei dieses Halteelement wiederum an einem Gehäuse befestigt ist und so die
Antriebswelle abstützt.
Das Halteelement ist mit einer ebenfalls bogenförmigen Aufnahmebohrung versehen,
so dass bei Montage der Antriebswelle das Lager im Halteelement
um seine Achse um einen bestimmten Teilbetrag verschwenkbar ist,
so dass eine begrenzte Ausrichtung des Radiallagers möglich ist.
Das Halteelement für
die Aufnahme des Radiallagers ist aus zwei spanlos geformten Halbschalen
gebildet, die formschlüssig
miteinander verbunden sind, wobei beide Halbschalen mit einer bogenförmigen inneren Aufnahmefläche versehen
sind.
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Nachteilig
dabei ist, dass ein derart gestaltetes Halteelement einen aufwendigen
Herstellungsprozess erfordert. Zum einen muß jede Halbschale durch einen
spanlosen Formgebungsprozess getrennt hergestellt werden und zum
anderen müssen beide
Halbschalenelemente miteinander verbunden werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Radiallagerung für eine Antriebswelle
von Fahrzeugen bereitzustellen, die einen Ausgleich von Ausrichtungsfehlern
der Welle ebenso ermöglicht,
aber einfacher und damit kostengünstiger
herzustellen ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung
mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass zwischen dem Außenring
und dem Halteelement ein Einstellring mit einer wenigstens teilweise
ausgebildeten zylindrischen Außenfläche und
einer dem Außenring
angepassten bogenförmigen
Innenfläche
angeordnet ist, wobei das Halteelement zwei segmentartige kreisförmige Flächen aufweist,
die in radialer Richtung gegeneinander verspannbar sind.
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Die
bogenförmige
Mantelfläche
des Außenringes
und die dazugehörige
bogenförmige
Aufnahmebohrung des Einstellringes erlauben, wie bereits aus dem
Stand der Technik bekannt, bei der Montage eine Ausrichtung des
Radiallagers im Halteelement, so dass eine spannungsfreie Radiallagerung
mit ihren ebenfalls bekannten vorteilhaften Auswirkungen sichergestellt
ist. Eine mögliche
Fehlstellung der Antriebswelle wird derart ausgeglichen, dass das
Radiallager aufgrund der bogenförmigen
Außenfläche seines
Außenringes
im Einstellring verschwenkt wird und anschließend durch Verspannen in dieser
verschwenkten Position gehalten wird. Das Verspannen erfolgt derart,
dass das Halteelement über
den Einstellring eine radiale Haltekraft auf den verschwenkten Außenring
des Radiallagers ausübt.
Dabei werden die beiden segmentarti gen kreisförmigen Flächen des Halteelements aufeinander
zubewegt, d. h., gegeneinander verspannt. Die komplette Baueinheit, bestehend
aus Radiallager, Einstellring und Halteelement, kann bereits im
vormontiertem Zustand an den Endverbraucher geliefert werden und
ist somit besonders vorteilhaft in der Handhabung.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung sind in den nachstehenden Unteransprüchen beschrieben.
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So
ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der Einstellring einen durchgehenden
radialen Schlitz aufweist. Dieser radiale Schlitz verbessert die Spannungseinwirkung
auf das Radiallager und erleichtert außerdem die Montage der kompletten
Baueinheit.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 soll der Einstellring
aus einem Kunststoff oder aus einem metallischem Werkstoff bestehen
und durch Spritzgießen
oder durch einen spanlosen Formgebungsvorgang hergestellt sein. Ein
solcher Kunststoffring wirkt aufgrund seiner elastischen Eigenschaften
dämpfend,
so daß vorhandene
Schwingungen, die sich negativ auf das Geräuschverhalten auswirken, eliminiert
werden. Es wird somit durch die erfindungsgemäße Lagerung der Antriebswelle
kein den Fahrkomfort nachteilig beeinflussender Körperschall
in den Fahrgastraum des Fahrzeuges übertragen. Metallische Einstellringe sind
durch Spanlosformgebung in mannigfaltigen Ausführungen kostengünstig herstellbar.
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In
den Unteransprüchen
4, 5, 6, 7, 8 und 9 sind verschiedene Ausführungsvarianten des Einstellringes
beschrieben.
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So
ist nach Anspruch 4 vorgesehen, dass der Einstellring beidseitig
mit radial nach außen
gerichteten Borden versehen ist, die die zylindrische Außenfläche bilden.
Auf diese Weise ist ein Einstellring mit einer einfachen Geometrie
herstellbar, der mit einer erhöhten
bogenförmigen
Kontaktfläche
zum Radiallager und mit einer minimalen zylindrischen Kontaktfläche zum
Halteelement ausges tattet ist. Darüber hinaus ist ein solcher
Einstellring kostengünstig
herstellbar und weist ein geringes Gewicht auf.
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Nach
Anspruch 5 soll der Einstellring an mehreren gleichmäßig voneinander
beabstandeten Umfangsstellen mit radial nach innen gerichteten Durchstellungen
versehen sein, die eine dem Außenring
angepasste bogenförmige
Innenfläche
aufweisen und an einem Mittelteil der bogenförmigen Mantelfläche des
Außenrings
anliegen, während
die zylindrische Außenfläche durch
beidseitig umlaufende zylindrische Abschnitte und diese verbindende,
zwischen den Durchstellungen liegende Abschnitte gebildet ist.
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Dieser
Einstellring ist nach der Art eines Radialkäfigs mit radial nach innen
gerichteten Durchstellungen versehen, die eine federnde Wirkung
erzeugen, also eine verbesserte Einwirkung der Kraft vom Halteelement
auf das Radiallager. Der Einstellring hat demnach unterbrochene
bogenförmige
Bereiche, die mit der Außenfläche des
Lageraußenringes
in Kontakt stehen, während
die zylindrische Außenfläche in einem
ununterbrochenen Kontakt mit dem Halteelement steht.
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Eine
Weiterentwicklung des unter Anspruch 5 beschriebnen Einstellringes
geht aus Anspruch 6 hervor. Danach ist vorgesehen, dass dieser zylindrische
Abschnitte mit beidseitig radial nach innen gerichtete Borden aufweist.
Auf diese Weise ist eine verbesserte Steifigkeit des Einstellringes
gegeben. Ansonsten ergeben sich die gleichen vorteilhaften Wirkungen
wie beim Einstellring nach Anspruch 5.
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Nach
einem weiteren zusätzlichen
Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch
7 soll der Einstellring in seinem Mittelteil eine umlaufende, radial
nach außen
gerichtete Durchstellung aufweisen, die die zylindrische Außenfläche bildet.
Auch diese Art von Einstellring zeichnet sich durch eine einfach
Geometrie aus, wobei ähnlich
große
bogenförmige
Kontaktflächen
in Richtung Radiallager und zylindrische Kontaktflächen in
Richtung Halteelement gegeben sind, die aber in axialer Richtung
voneinander getrennt sind. Seine geringen Herstellungskosten und sein
geringes Gewicht sind weitere Vorteile.
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Nach
einem anderem zusätzlichen
Merkmal gemäß Anspruch
8 ist vorgesehen, dass der Einstellring beidseitig mit gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander
beabstandeten federnden radial nach innen versetzten Zungen versehen
ist, die in Umfangsrichtung durch zwei voneinander beabstandete Schlitze
begrenzt sind und sich in etwa bis in dessen axiale Mitte erstrecken,
wobei die von beiden axialen Enden ausgehenden Zungen in Umfangsrichtung versetzt
zueinander angeordnet sind. Vorteilhaft sind bei dieser Ausführungsvariante
geringe Herstellungskosten, geringes Gewicht und eine gute Spannungseinwirkung.
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Schließlich soll
nach einem weiteren zusätzlichen
Merkmal nach Anspruch 9 der Einstellring beidseitig mit gleichmäßig in Umfangsrichtung
voneinander beabstandeten Durchstellung versehen sein, die abwechselnd
radial nach außen
und radial nach innen versetzt angeordnet sind, wobei die radial nach
außen
versetzten Durchstellungen eine zylindrische äußere Mantelfläche und
die radial nach innen versetzten Durchstellungen eine innere bogenförmige Mantelfläche aufweisen
und diese in axialer Richtung so angeordnet sind, dass eine radial
nach außen
versetzte Durchstellung einer radial nach innen versetzten Durchstellung
benachbart angeordnet ist. Auch treffen die vorstehend geschilderten
Vorteile für den
Einstellungsring zu.
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Gemäß Anspruch
10 besitzt das Halteelement eine fest angeordnete segmentartige
kreisförmige
Fläche
und eine beweglich angeordnete segmentartige kreisförmige Fläche in Form
eines Bügels,
der an einem Ende schwenkbar mit dem Halteelement verbunden ist.
Diese Ausführungsvariante des
Halteelementes ist besonders vorteilhaft, weil sich die Verspannung
in einfacher Weise durch Anziehen einer Befestigungsschraube realisieren
lässt.
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Durch
die in den Ansprüchen
11 und 12 beschriebenen Maßnahmen
ist die axiale Sicherung der Lagereinheit gewährleistet. Nach Anspruch 11
ist dabei vorgesehen, dass die beweglich angeordnete segmentartige
kreisförmige
Fläche
mit zwei und die fest angeordnete segmentartige kreisförmige Fläche mit
einer radial nach innen gerichteten Schulter versehen sind. Die
Umkehrung der Verfahrensweise geht aus Anspruch 12 hervor.
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Die
Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 einen
schematischen Aufbau einer bekannten Antriebsanordnung einer Brennkraftmaschine
mit einer Antriebswelle,
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2 einen
Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radiallagerung,
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3a, 3b eine
perspektivische Darstellung eines Einstellringes,
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4a, 4b ein
Radiallager mit Einstellring,
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5a, 5b, 5c bis 10a, 10b, 10c unterschiedlich gestaltete Einstellringe mit
zugehörigem
Radialwälzlager,
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11a, 11b, 12a, 12b eine perspektivische
Darstellung eines teilweise geschnit tenen Halteelements, eine Seitenansicht
eines Halteelements.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 ist
der Aufbau einer bekannten Antriebsanordnung für ein vorderachsangetriebenes Fahrzeug
in einer schematischen Darstellung gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 1 ist
dabei eine im Fahrzeug quer eingebaute Brennkraftmaschine bezeichnet,
die mit einem Getriebe 2 eine Einheit bildet. Das Getriebe 2 ist
jeweils über
eine Kardanwelle 3, 4 mit angetriebnen Vorderrädern 5, 6 verbunden.
Die Kardanwelle 3 ist über
ein Kardangelenk 8 mit einer Antriebshalbwelle 7 verbunden,
die wiederum über ein
Radiallager 9, welches in einem Halteelement 10 angeordnet
ist, abgestützt
ist. Die Radiallagerung 9 ist nun in erfindungsgemäßer Weise
im Halteelement 10 eingesetzt, wie die nachfolgende Beschreibung erkennen
lässt.
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Wie
insbesondere aus 2, aber auch aus den 3a, 3b, 4a, 4b, 11a, 11b, 12a, 12b ersichtlich,
ist die Antriebshalbwelle 7 vom Radiallager 9 aufgenommen, dass
beidseitig mit den Dichtungen 9.3 versehen ist. Zwischen
dem Lagerinnnenring 9.2 und dem Lageraußenring 9.1 wälzen auf
zugehörigen
nicht näher
bezeichneten Laufbahnen im Käfig 9.5 geführte Lagerkugeln 9.4 ab.
Der Lageraußenring 9.1 weist eine
konvex gestaltete Mantelfläche
auf, die wiederum von der konkav gestalteten Innenfläche 11.1 des Einstellringes 11 umschlossen
ist. Der Einstellring 11 wiederum, der gemäß 3a mit
einem durchgehenden Schlitz 11.3 versehen ist, ist vom
Halteelement 10 umschlossen, das zwei segmentartige kreisförmige Flächen 10.1, 10.2 aufweist,
die radial gegeneinander verspannbar sind. Auf diese Weise wird durch
das Halteelement 10 mittels aufeinander Zubewegen der beiden
Flächen 10.1, 10.2 ein
in radialer Richtung nach innen wirkender Druck aufgebaut, der die
Antriebshalbwelle 7 in einer verschwenkten Stellung im
Radiallager 9 fixiert. Um ein axiales Verschieben des Einstellringes 11 im
Halteelement 10 zu verhindern, ist dieses im oberen Teil
beidseitig gemäß den 11a, 12a mit
zwei radial nach innen gerichteten Schultern 10.3 versehen,
während
im unteren Teil gemäß 12a eine radial nach innen gerichtete Schulter 10.3 vorhanden
ist. Wie die zugehörigen 11a, 11b, 12a, 12b zeigen, besteht
das Halteelement 10 aus der mit Befestigungslöchern 10.4 versehenen
Grundplatte 10.5, von der sich der hervorspringende Teil 10.6 erstreckt. Letztgenannter
stellt die fest angeordnete segmentartige kreisförmige Fläche 10.2, während die
beweglich angeordnete segmentartige kreisförmige Fläche 10.1 vom Bügel 10.7 gebildet
ist, der nach den 11a, 11b beidseitig
mit Hilfe der Befestigungsschrauben 12 am Halteelement 10 fixiert
ist, während
er nach den 12a, 12b an
einer Seite angelenkt ist. Der Unterschied zwischen dem Halteelement 10 gemäß den 11a, 11b und
dem Halteelement 10 nach den 12a, 12 liegt
darin, dass im ersten Fall beide Flächen 10.1, 10.2 gleichgroß sind,
d.h. halbkreisförmig
ausgebildet sind. Im zweiten Fall ist die segmentartige kreisförmige Fläche 10.1 kleiner
als die zugehörige
Fläche 10.2.
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Der
in den 5a, 5b und 5c innerhalb
des Radiallagers 9 dargestellte Einstellring 13 ist aufgrund
seiner Einfachheit besonders kostengünstig als Spanlosteil herstellbar.
Er weist die bogenförmige
Kontaktfläche 13.1 auf,
die sich nahezu über
die gesamte axiale Breite des Radiallagers 9 erstreckt und
am Außenring 9.1 anliegt.
An seinen beiden Enden geht der Einstellring 13 in je einen
radial nach außen
gerichteten Abschnitt 13.2 über, der in Umfangsrichtung
kreisförmig
verläuft
und die zylindrische Kontaktfläche
für das
Halteelement 10 bildet.
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Der
in den 6a, 6b und 6c gezeigte
Einstellring 14 zeichnet sich dadurch aus, dass er an mehreren
gleichmäßig voneinander
beabstandeten Umfangsstellen mit radial nach innen gerichteten Durchstellungen 14.1 versehen
ist. Diese weisen eine dem Lageraußenring 9.1 angepaßte bogenförmige Innenfläche 14.2 auf,
welche am Mittelteil der bogenförmigen
Mantelfläche
des Lageraußenringes 9.1 anliegt.
Die Kontaktfläche
zum Halteelement 10 wird durch beidseitig umlaufende zylindrische
Abschnitte 14.3 und diese verbindende, zwischen den Durchstellungen 14.1 liegende
Abschnitte 14.5 gebildet. Der Einstellring 14 weist
eine gewisse Ähnlichkeit
mit einem Käfig
für ein
Radiallager auf und ist durch spanlose Formgebungsverfahren in einfacher Weise
herstellbar.
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Der
in den 7a, 7b und 7c gezeigte
Einstellring 14 ist eine verbesserte Variante des in den 6a, 6b und 6c gezeigten.
Er unterscheidet sich von diesem dadurch, dass die beidseitig angeordneten
zylindrischen Abschnitte 14.3 mit in radialer Richtung
nach innen weisenden Borden 14.4 versehen sind. Durch diese
veränderte Querschnittsform
wird einerseits eine verbesserte Stabilität des Einstellrings 14 erreicht
und andererseits überdeckt
er den Lageraußenring 9.1 in
axialer Richtung über
dessen Ausdehnung hinaus.
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Der
in den 8a, 8b und 8c dargestellte
Einstellring 15 zeichnet sich dadurch aus, dass in seinem
Mittelteil eine umlaufende, radial nach außen gerichtete Durchstellung 15.1 angeordnet
ist. Diese bildet die zylindrische Außenfläche und steht mit dem Halteelement 10 in
Kontakt, während
die beidseitig davon angeordneten Randbereiche 15.2 eine
bogenförmige
Fläche
aufweisen und mit dem bogenförmig
gekrümmten
Lageraußenring 9.1 in Kontakt
stehen.
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Der
in den 9a, 9b und 9c dargestellte
Einstellring 16 zeichnet sich dadurch aus, dass er beidseitig
mit gleichmäßig in Umfangsrichtung
voneinander beabstandeten federnden Zungen 16.1 versehen
ist. Diese sind in Umfangsrichtung durch Schlitze 16.2 begrenzt
und verlaufen nahezu bis in die Mitte des Einstellringes 16.
Die Zungen 16.1 sind in axialer Richtung nicht paarweise
gegenüberliegend,
sondern versetzt zueinander angeordnet und bilden mit ihre bogenförmigen Innenfläche den Kontakt
zum ebenfalls bogenförmigen
Außenring 9.1.
Der Kontakt zum Halteelement 10 wird durch umlaufende Segmente 16.3 gebildet,
die eine zylindrische Außenfläche aufweisen.
Zunge 16.1 und Segment 16.3 sind dabei in axialer
Richtung paarweise gegenüberliegend
angeordnet, d. h., eine Zunge 16.1 liegt einem Segment 16.3 und
ein Segment 16.3 liegt einer Zunge 16.1 gegenüber.
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Aus
den 10a, 10b, 10c ist ein Einstellring 17 erkennbar,
der beidseitig mit gleichmäßig in Umfangsrichtung
voneinander beabstandeten Durchstellungen 17.1, 17.2 versehen
ist. Diese sind wechselweise auf einer Seite und dieser gegenüberliegenden
Seite so angeordnet, dass in Umfangsrichtung eine radial nach außen versetzte Durchstellung 17.1 einer
radial nach innen ver setzten Durchstellung 17.2 folgt.
Die Durchstellungen 17.1, 17.2 verlaufen bis in
die Mitte des Einstellringes 17 und sind in axialer Richtung
so angeordnet, dass eine radial nach außen versetzte Durchstellung 17.1 mit einer
radial nach innen versetzten Durchstellung 17.2 verbunden
ist. Während
die radial nach außen
versetzte Durchstellung 17.1 eine zylindrische äußere Mantelfläche aufweist
und mit dieser am Halteelement 10 anliegt, steht die bogenförmig ausgebildete innere
Mantelfläche
der radial nach innen versetzten Durchstellung 17.2 mit
dem bogenförmig
gestalteten Lageraußenring 9.1 in
Kontakt.
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Getriebe
- 3
- Kardanwelle
- 4
- Kardanwelle
- 5
- Vorderrad
- 6
- Vorderrad
- 7
- Antriebshalbwelle
- 8
- Kardangelenk
- 9
- Radiallager
- 9.1
- Lageraußenring
- 9.2
- Lagerinnenring
- 9.3
- Dichtung
- 9.4
- Lagerkugel
- 9.5
- Käfig
- 10
- Halteelement
- 10.1
- segmentartige
-
- kreisförmige Fläche
- 10.2
- segmentartige
-
- kreisförmige Fläche
- 10.3
- Schulter
- 10.4
- Befestigungsloch
- 10.5
- Grundplatte
- 10.6
- vorspringender
Teil
- 10.7
- Bügel
- 11
- Einstellring
- 11.1
- Innenfläche
- 11.2
- Außenfläche
- 11.3
- Schlitz
- 12
- Befestigungsschraube
- 13
- Einstellring
- 13.1
- bogenförmige Kontaktfläche
- 13.2
- Abschnitt
- 14
- Einstellring
- 14.1
- Durchstellung
- 14.2
- bogenförmige Innenfläche
- 14.3
- zylindrische
Abschnitt
- 14.4
- Bord
- 14.5
- Abschnitt
- 15
- Einstellring
- 15.1
- Durchstellung
- 15.2
- Randbereich
- 16
- Einstellring
- 16.1
- Zunge
- 16.2
- Schlitz
- 16.3
- Segment
- 17
- Einstellring
- 17.1
- Durchstellung
- 17.2
- Durchstellung