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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kardanwellenlager
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Kardanwellenlager dienen zur Lagerung der Kardanwelle eines Kraftfahrzeugs, um die während des Fahrbetriebs auf die Kardanwelle einwirkenden Schwingungen zu dämpfen.
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Aus der
DE 43 20 642 C1 geht ein Kardanwellenlager hervor, das ein Wälzlager und ein das Wälzlager umgebenden Lagerträger aufweist, wobei zwischen dem Wälzlager und dem Lagerträger ein Elastomerkörper angeordnet ist. Zur Sicherung des Elastomerkörpers gegen ein Herausziehen aus dem Lagerträger in axialer Richtung, weist der Elastomerkörper an einem freien Ende einen Bundabschnitt auf, der stirnseitig an dem Lagerträger anliegt. Eine derartige Lösung schützt den Elastomerkörper jedoch nur bedingt vor einem Herausziehen in axialer Richtung. Insbesondere bei einer großen axialen Kraft besteht die Gefahr, dass der Elastomerkörper aus dem Lagerträger herausgezogen wird.
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Zur Umgehung dieses Nachteils ist es bekannt, den Elastomerkörper mittels eines Sicherungsrings an dem Lagerträger zu befestigen. Hierzu ist der Sicherungsring im Querschnitt näherungsweise U-förmig ausgebildet, wobei er mit einem ersten Schenkel den Elastomerkörper umgreift und mit einem zweiten Schenkel in eine in den Lagerträger eingebrachte Klemmnut einliegt. Eine derartige Sicherung schützt zwar den Elastomerkörper effektiv vor einem Herausziehen aus dem Lagerträger in axialer Richtung, jedoch verursacht diese Lösung hohe Kosten. Denn die im Lagerträger eingebrachte Klemmnut muss aufwändig mechanisch nachbearbeitet werden, um eine rechtwinklige Klemmfläche zu erhalten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kardanwellenlager zu schaffen, das eine ausreichende Sicherung des Elastomerkörpers vor einem Herausziehen aus dem Lagerträger in axialer Richtung gewährleistet und zudem kostengünstig in der Herstellung ist.
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Zur Lösung wird ein Kardanwellenlager vorgeschlagen, dass einen Lagerträger mit einer Aufnahmeöffnung und einem in die Aufnahmeöffnung angeordneten Wälzlager umfasst, wobei zwischen dem Lagerträger und dem Wälzlager ein Elastomerkörper eingebracht ist, der mittels eines Sicherungsringes an dem Lagerträger befestigt ist. Der Sicherungsring ist derart ausgebildet, dass dieser ausschließlich an dem Elastomerkörper anliegt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kardanwellenlagers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kardanwellenlager kommt der zur Befestigung des Elastomerkörpers an dem Lagerträger und zur Sicherung des Elastomerkörpers vor einem Herausziehen in axialer Richtung verwendete Sicherungsring nicht mehr in Kontakt mit dem Lagerträger. Dabei fixiert beziehungsweise sichert der Sicherungsring den Elastomerkörper formschlüssig an dem Lagerträger. Somit ist es nicht mehr erforderlich, eine Klemmnut in den Lagerträger einzubringen, die aufwändig mechanisch nachbearbeitet werden muss. Folglich ist das erfindungsgemäße Kardanwellenlager kostengünstig in der Herstellung. Zudem gewährleistet der Sicherungsring eine ausreichende Fixierung des Elastomerkörpers an dem Lagerträger. Dadurch wird selbst bei einer großen auf den Elastomerkörper in Axialrichtung und/oder Radialrichtung einwirkenden Kraft zuverlässig ein Herausziehen des Elastomerkörpers aus dem Lagerträger vermieden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Sicherungsring einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel auf, die zueinander einen Winkel einschließen. Bevorzugt ist der Sicherungsring im Querschnitt L-förmig ausgebildet. Ein derartiger Sicherungsring ist kostengünstig in der Herstellung und kann zudem einfach ausgewechselt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich der erste Schenkel in Radialrichtung und der zweite Schenkel in Axialrichtung. Der sich in Axialrichtung erstreckende zweite Schenkel bringt eine Kraft in Radialrichtung auf und stützt so den Elastomerkörper in Radialrichtung ab. Dadurch verhindert der zweite Schenkel ein Herausziehen des Elastomerkörpers aus dem Lagerträger in Axialrichtung und/oder Radialrichtung.
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Vorteilhaft weist einer der Schenkel einen umgebogen Endabschnitt auf, der zum Hintergreifen eines von dem Lagerträger abragenden Vorsprungs ausgebildet ist. Vorteilhaft ist der umgebogene Endabschnitt durch Umbiegen und/oder Abwinkeln eines der freien Enden der Schenkel gebildet. Bevorzugt ist der umgebogene Endabschnitt an demjenigen Schenkel beziehungsweise dem freien Ende desjenigen Schenkels ausgebildet, der sich in Axialrichtung erstreckt. Weiterhin vorteilhaft ragt der umgebogene Endabschnitt in Radialrichtung nach außen ab. Der umgebogene Endabschnitt wirkt zur axialen Sicherung mit dem Vorsprung zusammen und verhindert so ein Herausziehen des Sicherungsringes aus dem Lagerträger in Axialrichtung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Elastomerkörper einen Befestigungsabschnitt auf, an dem der Sicherungsring anliegt. Der Befestigungsabschnitt wirkt mit dem Sicherungsring zusammen und sichert den Elastomerkörper vor einem Herausziehen in axialer Richtung.
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Vorteilhaft ist der Sicherungsring als Sprengring ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft liegt der Sprengring in eine in dem Befestigungsabschnitt eingebrachte, umlaufende Nut ein. Bevorzugt ist die Nut radial innenliegend in den Befestigungsabschnitt eingebracht.
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Der Befestigungsabschnitt kann eine umlaufende Vertiefung, in die der Vorsprung des Lagerträgers eingreift, und einen Bundabschnitt aufweisen, der an einer Stirnseite der Außenhülse anliegt. Die im Befestigungsabschnitt ausgebildete Vertiefung sorgt für einen Formschluss von Elastomerkörper und Lagerträger. Bevorzugt ist der Bundabschnitt als ein von dem Elastomerkörper in Radialrichtung abragender Schenkel ausgebildet, der an der Stirnfläche des Lagerträgers anliegt.
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Vorteilhaft ist der Elastomerkörper im Querschnitt näherungsweise U-förmig ausgebildet und weist einen radial innenliegenden Schenkel und einen radial außenliegenden Schenkel auf, die über einen Basisabschnitt miteinander verbunden sind. Dadurch hat der Elastomerkörper näherungsweise die Form einer zusammengefalteten Elastomerlage. Vorteilhaft nehmen die beiden Schenkel im nicht eingesetzten Zustand eine Winkelstellung zueinander ein. Dadurch üben die beiden Schenkel im eingesetzten Zustand des Elastomerkörpers eine Kraft in Radialrichtung aus, so dass ein Klemmeffekt erzielt wird. Dadurch ist der Elastomerkörper kraftschlüssig zwischen dem Lagerträger und dem Wälzlager aufgenommen. Der radial innenliegende Schenkel bildet bevorzugt eine Aufnahmeöffnung für das Wälzlager aus. Weiterhin vorteilhaft weist der radial innenliegende Schenkel an seinem freinen Ende einen Absatz auf, der als Anschlag für das in die vom radial innenliegenden Schenkel gebildete Aufnahmeöffnung eingebrachte Wälzlager dient.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Befestigungsabschnitt an einem freien Ende des radial außenliegenden Schenkels angeordnet.
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Vorteilhaft ragt wenigstens ein Gummianschlag von dem radial außenliegenden Schenkel in Richtung der Mittelachse des Kardanwellenlagers ab. Bevorzugt ragen zwei Gummianschläge von dem radial außenliegenden Schenkel in Richtung der Mittelachse des Kardanwellenlagers ab. Der wenigstens eine Gummianschlag dient zur Dämpfung der radialen Bewegung des radial innenliegenden Schenkels. Weiterhin vorteilhaft ragt der wenigstens eine Gummianschlag in einem Winkel von dem radial außenliegenden Schenkel ab. Je nach Wahl des Winkels lassen sich unterschiedliche Vorspannungen an dem Gummianschlag und somit unterschiedliche Dämpfungscharakteristiken einstellen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Kardanwellenlager eine Innenbuchse auf, die vorzugsweise in den Elastomerkörper einvulkanisiert ist. Die Verbindung der Innenbuchse mit dem Elastomerkörper kann dabei formschlüssig und/oder unter Verwendung eines Bindemittels erfolgen. Bei einer formschlüssigen Verbindung sind in die Innenbuchse Öffnungen eingebracht, die von dem Elastomer des Elastomerkörpers durchdrungen sind. Bevorzugt ist die Innenbuchse in den radial innenliegenden Schenkel einvulkanisiert. Die Innenbuchse bewirkt eine gleichmäßige Flächenpressung und somit eine gleichmäßige Kraftverteilung auf das Wälzlager.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sicherungsring aus Metall oder aus Kunststoff hergestellt. Der Sicherungsring kann dabei mittels Tiefziehen aus Metall oder mittels Spritzgießen aus Kunststoff erzeugt werden.
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Zur Montage des erfindungsgemäßen Kardanwellenlagers wird zunächst das Wälzlager in die vom radial inneliegenden Schenkel gebildete Aufnahmeöffnung eingesetzt. Anschließend wird der Sicherungsring auf den Elastomerkörper, insbesondere auf den Befestigungsabschnitt des Elastomerkörpers aufgelegt und/oder aufgeklemmt. Danach wird der Elastomerkörper samt Sicherungsring und Wälzlager in die Aufnahmeöffnung des Lagerträgers eingepresst. Hierzu ist es erforderlich, den Elastomerkörper, insbesondere den radial außenliegenden Schenkel des Elastomerkörpers durch Aufbringen einer axialen Kraft in die Länge zu ziehen. Dadurch überwindet der Sicherungsring beziehungsweise der umgebogene Endabschnitt den Hinterschnitt des am Lagerträger abragenden Vorsprungs. Bevorzugt rastet der umgebogene Abschnitt dabei in dem Vorsprung ein. Ferner ist es auch möglich den Elastomerkörper und das Wälzlager zuerst in die Aufnahmeöffnung des Lagerträgers, wie zuvor beschrieben, einzupressen und erst danach den Sicherungsring auf den Elastomerkörper, insbesondere dessen Befestigungsabschnitt aufzudrücken beziehungsweise auszupressen. Wenn der Sicherungsring als Sprengring ausgebildet ist, dann wird zur Montage des Kardanwellenlagers zunächst der Elastomerkörper samt Wälzlager in die Aufnahmeöffnung des Lagerträgers, wie zuvor beschrieben, eingepresst. Anschließend wird der Sprengring zusammengedrückt und in die am Elastomerkörper ausgebildete, umlaufende Nut eingesetzt.
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Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Kardanwellenlager anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
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1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kardanwellenlagers;
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2 einen Querschnitt durch einen Sicherungsring des erfindungsgemäßen Kardanwellenlagers gemäß der ersten Ausführungsform;
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3 einen vergrößerten Ausschnitt des Querschnitts von 2;
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4 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kardanwellenlagers und
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5 eine Vorderansicht eines Sprengringes.
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In 1 ist ein Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Kardanwellenlager 10 gezeigt, das zur Lagerung einer nicht dargestellten Kardanwelle dient.
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Das Kardanwellenlager 10 weist einen Lagerträger 12 mit einer Aufnahmeöffnung 14 auf, in die ein Wälzlager 16 eingebracht ist. Zwischen dem Wälzlager 16 und dem Lagerträger 12 ist ein Elastomerkörper 20 angeordnet.
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Wie in 1 ersichtlich ist, ist der Elastomerkörper 20 im Querschnitt näherungsweise U-förmig ausgebildet und weist einen radial innenliegenden Schenkel 22 und einen radial außenliegenden Schenkel 24 auf, die über einen näherungsweise gekrümmten Basisabschnitt 26 miteinander verbunden sind. Der radial innenliegende Schenkel 22 liegt dabei an dem Wälzlager 16 an. Insbesondere bildet der radial innenliegende Schenkel 22 eine Aufnahmeöffnung für das Wälzlager 16. Zur Erhöhung der Flächenpressung ist in den radial innenliegenden Schenkel 22 eine Innenbuchse 28 eingebracht, vorzugsweise einvulkanisiert. Die Innenbuchse 28 kann dabei formschlüssig und/oder unter Verwendung eines Bindemittels mit dem Elastomerkörper 20 verbunden sein. Zur Erzielung eines Formschlusses kann die Innenbuchse 28 mit Öffnungen versehen sein, durch welche das Elastomer des Elastomerkörpers 20 hindurch treten kann. An seinem freien Ende weist der radial innenliegende Schenkel 22 einen Absatz 18 auf, der zur axialen Arretierung und als Anschlag für das Wälzlager 16 dient.
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Der radial außenliegende Schenkel 24 weist zwei in Richtung der Mittelachse M unter einem Winkel α abragende Gummianschläge 30 auf. Die Gummianschläge 30 dienen zur Dämpfung der Bewegung des radial innenliegenden Schenkels 22 in Radialrichtung R. Je nach Wahl des Winkels α kann die Vorspannung der Gummianschläge 30 und damit einhergehend die Dämpfungscharakteristik eingestellt werden. Der radial außenliegende Schenkel 24 ist an seinem freien Ende mit einem Befestigungsabschnitt 32 versehen. Der Befestigungsabschnitt 32 umfasst eine umlaufende Vertiefung 34 und einen Bundabschnitt 36. In der umlaufenden Vertiefung 34 liegt ein am Lagerträger 12 abragender Vorsprung 38 ein. Der Bundabschnitt 36 ist als ein in radialer Richtung abragender Schenkel ausgebildet und liegt an einer Stirnseite 40 des Lagerträgers 12 an. Der Befestigungsabschnitt 32 sichert den Elastomerkörper 20 vor einem Herausziehen aus der Aufnahmeöffnung 14 in die Axialrichtungen A1 und A2.
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Wie insbesondere in 1 ersichtlich ist, liegt an dem Befestigungsabschnitt 32 ein Sicherungsring 42 an, der zusätzlich den Elastomerkörper 20 vor einem Herausziehen aus dem Lagerträger 12 in die Axialrichtungen A1 und A2 sichert. Der Sicherungsring 42 kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein.
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Wie den 2 und 3 zu entnehmen ist, ist der Sicherungsring 42 im Querschnitt näherungsweise L-förmig ausgebildet und umfasst einen ersten Schenkel 44, der sich in Radialrichtung R erstreckt, und einen zweiten Schenkel 46, der sich in Axialrichtung A erstreckt. Der erste Schenkel 44 liegt im aufgeklemmten Zustand außen an dem Bundabschnitt 36 an. Der zweite Schenkel 42 weist an seinem freien Ende einen umgebogenen Abschnitt 48 auf. Der Zweite Schenkel liegt im aufgeklemmten Zustand radial innenliegend an dem Befestigungsabschnitt 32 an, wobei sich der zweite Schenkel 46 über den Vorsprung 38 hinweg erstreckt, so dass der umgebogene Abschnitt 48 den Vorsprung 38 hintergreift.
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Zur Montage des Kardanwellenlagers 10 wird zunächst das Wälzlager 16 in der Aufnahmeöffnung des radial innenliegenden Schenkels 22 derart eingesetzt, dass das Wälzlager 16 an dem Absatz 18 anliegt. Anschließend wird der Sicherungsring 42 auf den Befestigungsabschnitt 32 aufgelegt und/oder aufgeklemmt. Danach wird der Elastomerkörper 20 samt Wälzlager 16 in die Aufnahmeöffnung 14 des Lagerträgers 12 eingepresst. Hierzu ist es erforderlich, dass der Elastomerkörper 20, insbesondere der radial außenliegende Schenkel 24 in die Länge gezogen wird, indem der radial innenliegende Schenkel 22 mit einer Kraft in Axialrichtung A2 beaufschlagt wird. Dadurch überwindet der Sicherungsring 42 beziehungsweise der umgebogene Abschnitt 48 den Hinterschnitt des Vorsprungs 38 und rastet ein. Folglich hintergreift der umgebogene Abschnitt 48 den Vorsprung 38. Ferner kann zur Montage des Kardanwellenlagers 10 der Elastomerkörper 20 und das darin eingesetzte Wälzlager 16 auch zuerst in die Aufnahmeöffnung 14 des Lagerträgers 12 eingepresst werden, indem der radial außenliegende Schenkel 22, wie zuvor beschrieben, in die Länge gezogen wird. Im Anschluss daran wird dann der Sicherungsring 42 auf den Befestigungsabschnitt 32 aufgedrückt beziehungsweise aufgepresst.
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In 4 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kardanwellenlagers 10 ohne Wälzlager 16 gezeigt, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass der Sicherungsring 42 als Sprengring 50 ausgebildet ist. Der Sprengring 50 liegt zur axialen Sicherung des Elastomerkörpers 20 in eine in den Befestigungsabschnitt 32 eingebrachte, umlaufende Nut 52 ein. Der Sprengring 50 bringt dabei eine Kraft in Radialrichtung R auf und verhindert so eine Herausziehen des Elastomerkörpers 20 aus der Aufnahmeöffnung 14 des Lagerträgers 12 in die Axialrichtungen A1 und A2. Eine Vorderansicht des Sprengrings 50 ist in 5 gezeigt.
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Zur Montage des Kardanwellenlagers 10 gemäß der zweiten Ausführungsform wird zunächst der Elastomerkörper 20 mit dem darin eingesetzten Walzlager 16 in die Aufnahmeöffnung 14 des Lagerträgers 12 eingepresst, wie zuvor beschrieben. Anschließend wird der Sprengring 50 zusammengedrückt und in die Nut 52 eingesetzt.
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Die Bestandteile der zweiten Ausführungsform sowie deren Funktionsweise entspricht denen der ersten Ausführungsform, so dass auf eine detaillierte Beschreibung im Folgenden verzichtet wird.
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Das erfindungsgemäße Kardanwellenlager 10 zeichnet sich dadurch aus, dass der Sicherungsring 42 derart ausgebildet ist, dass dieser ausschließlich am Elastomerkörper 20 beziehungsweise am Befestigungsabschnitt 32 des Elastomerkörpers anliegt. Dadurch entfällt eine aufwändige mechanische Nachbearbeitung einer in den Lagerträger 12 eingebrachten Klemmnut zur Befestigung des Sicherungsrings 42. Folglich ist das erfindungsgemäße Kardanwellenlager 10 kostengünstig in der Herstellung. Zudem gewährleistet der Sicherungsring 42 in Kombination mit dem Befestigungsabschnitt 32 des Elastomerkörpers 20 eine zuverlässige Sicherung vor einem Herausziehen des Elastomerkörpers 20 aus der Aufnahmeöffnung 14 des Lagerträgers 12 in den Axialrichtungen A1 und A2.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kardanwellenlager
- 12
- Lagerträger
- 14
- Aufnahmeöffnung
- 16
- Wälzlager
- 18
- Absatz
- 20
- Elastomerkörper
- 22
- radial innenliegender Schenkel
- 24
- radial außenliegender Schenkel
- 26
- Basisabschnitt
- 28
- Innenbuchse
- 30
- Gummianschlag
- 32
- Befestigungsabschnitt
- 34
- Vertiefung
- 36
- Bundabschnitt
- 38
- Vorsprung
- 40
- Stirnseite
- 42
- Sicherungsring
- 44
- erster Schenkel
- 46
- zweiter Schenkel
- 48
- umgebogener Abschnitt
- 50
- Sprengring
- 52
- Nut
- M
- Mittelachse
- α
- Winkel
- R
- Radialrichtung
- A1
- Axialrichtung
- A2
- Axialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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