DE3908965C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kardanwellenlager nach dem Ober
begriff von Anspruch 1.
Ein solches Kardanwellenlager ist aus der DE-PS 23 47 446
bekannt. Es gelangt insbesondere auf dem Gebiet des Kraft
fahrzeugbaus zur Anwendung und soll der Kardanwelle die not
wendige Abstützung und Führung geben unter Vermeidung einer
Übertragung der häufig von dieser ausgehenden Schwingungen.
Insbesondere in der letztgenannten Hinsicht ist das Betriebs
verhalten indessen wenig befriedigend. Es kommt dadurch bei
spielsweise bei Lastwechseln oder beim Überfahren von Boden
unebenheiten häufig zu einer äußerst störenden Übertragung von
akustisch wirksamen Schwingungen.
Aus der JP 61-1 88 231 ist ein Kardanwellenlager mit einer
hydraulischen Dämpfungseinrichtung bekannt. Die Dämpfungsein
richtung umfaßt eine ringförmig in sich geschlossene Kammer
ohne Unterteilung. Die Dämpfungswirkung ist dementsprechend
wenig befriedigend.
Aus dem DE-GM 85 27 583 ist eine vorgespannte Radiallagerbuchse
bekannt, durch die Dämpfung in Querrichtung erreicht werden
soll. Die Radiallagerbuchse umfaßt zwei mit Dämpfungsfluid
befüllbare Kammern, wobei eine mit den Fluidkammern in
Verbindung stehende Bohrung dazu vorgesehen ist, die beim
Befüllen der Kammern mit Fluid verdrängte Luft nach außen
abzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kardanwellenlager
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß
akustisch wirksame Schwingungen beim Auftreten von Lastwechseln
und beim Überfahren von Bodenunebenheiten in besserer Weise
isoliert werden als bei den bisher bekannten Ausführungen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kardanwellenlager
der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen
von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen
die Unteransprüche bezug.
Bei dem erfindungsgemäßen Kardanwellenlager umschließt der
Dämpfungsring wenigstens zwei in Umfangsrichtung aufeinander
folgende Kammern, wobei diese Kammern mit einer hydraulischen
Flüssigkeit gefüllt und durch eine membranartig dünn gestal
tete, flexible Trennwand voneinander getrennt und durch wenig
stens eine Dämpfungsöffnung miteinander verbunden sind. Der
Zwischenring ist dabei so gestaltet, daß er die betriebsbedingt
aufzunehmenden, statischen Belastungen aufzunehmen vermag und
daß im schwingungsfreien Zustand ein radialer Abstand zwischen
dem Dämpfungsring und dem relativ beweglichen, gegenüber
liegenden Ring vorhanden ist. Der Zwischenring kann aus einer
niedrig dämpfenden Naturkautschukmischung bestehen. Bei aus
schließlicher Einleitung akustisch wirksamer, hochfrequenter
Schwingungen in einen der Ringe ist hierdurch eine Schwingungs
übertragung auf den anderen Ring weitgehend ausgeschlossen und
eine gute Isolierung der Schwingungen gewährleistet.
Um eine Übertragung von akustisch störenden Schwingungen über
die Trennwände möglichst weitgehend zu unterbinden, hat es sich
als zweckmäßig erwiesen, wenn die Trennwände membranartig dünn
gestaltet sind. Sie können darüber hinaus der Drehachse des
Kardanwellenlagers in einer geneigten Weise zugeordnet sein,
wodurch die Nachgiebigkeit in radialer Richtung wesentlich
verbessert ist.
Der Dämpfungsring umschließt bei dem erfindungsgemäßen Kardan
wellenlager wenigstens zwei in Umfangsrichtung aufeinander
folgende, flüssigkeitsgefüllte Kammern, die durch eine flexible
Trennwand voneinander getrennt und durch eine Dämpfungsöffnung
verbunden sind. Der Dämpfungsring besteht aus gummielastischem
Werkstoff und läßt sich durch die in seinem Inneren enthaltenen
Kammern in hohem Maße radial zusammendrücken, wenn sich eine
Anschlagberührung durch den anderen Ring ergibt. Das im Inneren
der zusammengepreßten Kammer ursprünglich vorhandene Flüssig
keitsvolumen wird dabei durch die Dämpfungsöffnung in minde
stens eine Nachbarkammer verlagert, was einen großen Energieab
bau bedingt und die Entstehung von Anschlaggeräuschen unter
drückt. Auch die Isolierung akustisch störender, hochfrequenter
Schwingungen gelingt in wesentlich besserer Weise als bisher
und der Dämpfungskörper kehrt anschließend infolge der ihm
eigenen Elastizität stets wieder in seine ursprüngliche Gestalt
zurück. Der Dämpfungsring kann aus einer hochdämpfenden Kaut
schukmischung erzeugt sein, was eine zusätzliche Schwingungs
dämpfung bei einer Anschlagberührung des relativ beweglichen
Ringes bedingt.
Die radialen Ausweichbewegungen der gelagerten Kardanwelle
lassen sich in ihrer Richtung nicht ohne weiteres vorher
bestimmen, und es hat sich unter diesem Gesichtspunkt als
zweckmäßig erwiesen, wenn die Kammern in Umfangsrichtung
möglichst gleichmäßig verteilt sind. Ihre Umfangserstreckung
soll darüber hinaus nicht so ausgedehnt sein und zweckmäßig in
der Größenordnung der Längserstreckung der Kammern liegen.
Die sich unter normalen Bedingungen ergebenen, radialen Aus
weichbewegungen der gelagerten Kardanwelle vollziehen sich
gewöhnlich nicht nur in einer einzigen Richtung sondern im Zuge
einer taumelnden Bewegung der Kardanwelle. Die radiale Aus
weichbewegung umfaßt dementsprechend eine Vielzahl voneinander
abweichender Richtungen. Anschlagberührungen können sich
dadurch an ganz verschiedenen Umfangsstellen des Kardanwellen
lagers ergeben, wodurch es sich als zweckmäßig erwiesen hat,
wenn mindestens eine Dämpfungsöffnung vorhanden ist, durch die
jede Kammer mit mindestens einer weiteren Kammer verbunden ist.
Die Kammern können auch insgesamt durch eine Dämpfungsöffnung
verbunden sein. Die Dämpfungswirksamkeit läßt sich hierbei
durch eine Veränderung der Dimensionen der Dämpfungsöffnung
beeinflussen. Des weiteren hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
wenn die Umfangserstreckung U der Kammern nicht zu groß be
messen ist. Sie soll einen Betrag aufweisen, der nicht wesent
lich größer ist als die Erstreckung L in axialer Richtung. Der
sich bei einer Anschlagberührung ergebene Druckanstieg in einer
einzelnen Kammer kann sich bei in Umfangsrichtung beiderseits
einmündenden Dämpfungsöffnungen in entgegengesetzten Umfangs
richtungen abbauen und auf eine besonders günstige Weise zur
Erzielung einer guten Dämpfungswirkung und Führung der Kardan
welle genutzt werden.
Aus Gründen einer vereinfachten Herstellbarkeit hat es sich als
vorteilhaft erwiesen, wenn der Dämpfungsring aus einem separat
erzeugten Ringkörper besteht und wenn der Ringkörper zur
flüssigkeitsdichten und unverdrehbaren Festlegung an dem einen
Ring mit einem unnachgiebigen Stützring adhäsiv verbunden ist,
beispielsweise durch unmittelbares Anvulkanisieren. Der Stütz
ring besteht zweckmäßig aus Metall.
Der Stützring kann zur vereinfachten Herstellung des Ring
körpers im Bereich der Kammern mit sich in radialer Richtung
erstreckenden Durchbrechungen versehen sein. Die Durch
brechungen sind während der bestimmungsgemäßen Verwendung nach
außen durch den Ring überdeckt, an welchem der Dämpfungsring in
starrer Weise festgelegt ist. Die in den Kammern enthaltene
Flüssigkeit kann dadurch nach außen nicht entweichen.
Die die Durchbrechungen voneinander trennenden Stege können zur
Bildung der Dämpfungsöffnungen mit wenigstens einer sich in
Umfangsrichtung erstreckenden, durchgehenden und in Richtung
des der Festlegung dienenden Ringes offenen Eintiefung versehen
sein. Auch ist es möglich, daß die Durchbrechungen und Stege
zur Bildung der Dämpfungsöffnungen von wenigstens einer sich in
Umfangsrichtung erstreckenden, durchgehenden Eintiefung des den
Dämpfungsring tragenden Ringes gemeinsam überdeckt sind. Das in
der jeweils zusammengepreßten Kammer enthaltene Flüssigkeitsvo
lumen kann hierdurch bei einer Anschlagberührung unter Gewähr
leistung einer präzise definierten Dämpfungswirkung jeweils in
die Nachbarkammern verlagert werden. Zweckmäßigerweise werden
die Eintiefungen nicht im Rahmen eines spanabhebenden Bearbei
tungsvorganges erzeugt sondern durch Anbringung einer Ein
faltung am Profil der Stege und/oder des den Stützring tragen
den Ringes.
Im Hinblick auf die Gewährleistung einer besonders guten
Dämpfungswirkung hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn der
Dämpfungskörper auf der dem relativ beweglichen Ring benach
barten Seite mit einer Armierung versehen ist. Hierbei kann es
sich im Hinblick auf eine besonders gleichmäßige Verteilung der
betriebsbedingt eingeleiteten Kräfte um einen formstabilen Ring
handeln, beispielsweise um einen solchen aus Metall. Dieser
sowie im Hinblick auf die Gewährleistung einer noch weitergehen
den Vermeidung von Anschlaggeräuschen zumindest auf der dem
relativ beweglichen Ring zugewandten Seite durch eine Schicht
aus elastisch nachgiebigem Werkstoff überdeckt sein, beispiels
weise eine Schicht aus Gummi, die einstückig mit dem Dämpfungs
körper erzeugt ist.
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der in
Anlage beigefügten Zeichnung weiter verdeutlicht. Es zeigen:
Fig. 1 und 2
Zwei beispielhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Kardan
wellenlagers in halbgeschnittener Darstellung.
Fig. 3
Das Kardanwellenlager gemäß Fig. 1 in quergeschnittener
Darstellung.
Die gezeigten Kardanwellenlager umfassen einen Außenring 1 und
einen Innenring 2 aus Stahlblech, welche durch einen Zwischen
ring 3 aus Gummi unlösbar verbunden sind. Der Zwischenring 3
hat im schwingungsfreien Zustand ein in axialer Richtung
V-förmig eingefaltetes Profil.
An dem Außenring 1 ist bei den gezeigten Ausführungen ein
Dämpfungsring 4 aus Gummi festgelegt, der im gezeigten,
schwingungsfreien Zustand den Abstand A von dem Innenring 2
aufweist. Ausführungen, bei denen der Dämpfungsring 4 am
Innenring 2 festgelegt ist und einen entsprechend großen
Abstand A von der Innenseite des Außenringes 1 aufweist, sind
ebenfalls möglich.
Der Dämpfungsring 4 umschließt eine Vielzahl von in Umfangs
richtung aufeinander folgenden, flüssigkeitsgefüllten Kammern
5, die durch flexible Trennwände 6 voneinander getrennt und
durch Dämpfungsöffnungen 7 untereinander verbunden sind. Bei
einer radialen Ausweichbewegung des Innenringes 2 in bezug auf
den Außenring 1 in einer ganz bestimmten Richtung ergibt sich
dadurch nur in dieser Richtung eine Zusammenpressung der dort
befindlichen, in dem Dämpfungsring enthaltenen, flüssigkeitsge
füllten Kammer oder Kammern 5 und eine Verlagerung von Flüssig
keitsbestandteilen durch die Dämpfungsöffnungen 7 in Nachbar
kammern unter Erzielung einer guten Dämpfungswirkung. Plötzlich
auftretende Schlagbelastungen werden dadurch gemildert und die
Entstehung von Anschlaggeräuschen vermieden.
Die Trennwände 6 sind der Achse der gezeigten Kardanwellenlager
in einer geneigten Weise zugeordnet (Fig. 3). Radiale Relativ
verlagerungen des Innenringes 2 in bezug auf den Außenring 1
vermögen dadurch in den Trennwänden 6 nicht mehr zum Auftreten
von Stauchspannungen zu führen. Auch über die Trennwände 6
können dadurch akustisch wirksame, hochfrequente Schwingungen
bei einer Anschlagberührung nicht in störendem Maße von dem
Innenring 2 auf den Außenring 1 übertragen werden.
Der Innenring 2 ist bei den gezeigten Ausführungsbeispielen
vollständig mit gummielastischem Werkstoff ummantelt. Er ist
hierdurch der Einwirkung von korrosiven Beanspruchungen nicht
mehr in einem besonderen Maße ausgesetzt und die erreichbare
Schwingungsisolierung erfährt eine weitere Verbesserung.
Der Dämpfungsring 4 besteht bei den gezeigten Ausführungen aus
einem separat erzeugten Ringkörper 8, der zur flüssigkeits
dichten und unverdrehbaren Festlegung an dem äußeren Ring 1 mit
einem unnachgiebigen Stützring 13 adhäsiv verbunden ist,
zweckmäßig durch unmittelbares Anvulkanisieren. Der Stützring
13 ist im Bereich der Kammern 5 mit sich in radialer Richtung
erstreckenden Durchbrechungen 12 versehen. Diese sind außen
seitig überdeckt von dem flüssigkeitsundurchlässigen Außenring
1, wodurch die während der bestimmungsgemäßen Verwendung in den
Kammern 5 enthaltene, hydraulische Flüssigkeit hermetisch
eingeschlossen ist.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird die die Kammern 5 unter
einander verbindende Dämpfungsöffnung 7 von einer Falte um
schlossen, welche den äußeren Ring auf seinem gesamten Umfang
umschließt. Alle Kammern 5 stehen dadurch in einer gegensei
tigen Verbindung.
Die Kammern 5 sind in axialer Richtung und in Umfangsrichtung
durch Wandungen des Ringkörpers 8 begrenzt, welche nur eine
membranartig geringe Dicke haben. Hierdurch ist eine gute
Deformierbarkeit und eine gute Schwingungsisolierung gewähr
leistet. Bei Einleitung von Schwingungen einer großen Amplitude
ergibt sich demgegenüber eine Verdrängung von Flüssigkeitsbe
standteilen durch die Dämpfungsöffnung 7 in die Nachbarkammern.
Die radial gerichtete Zusammenpressung der Kammern 5 ist
dadurch mit einer guten Dämpfungswirkung verbunden.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist in den Ringkörper 8 im
Bereich des Innenumfanges zusätzlich eine Armierung 14 einge
bettet, welche aus einem die Achse des Kardanwellenlagers
konzentrisch umschließenden, metallischen Ring besteht. Dieser
ist unter normalen Betriebsbedingungen nicht verformbar,
wodurch die radiale Zusammenpressung eines Umfangsegmentes des
Dämpfungsringes 4 eine gleich große, radiale Aufweitung des
gegenüberliegenden Umfangsegmentes des Dämpfungsringes 4 zur
Folge hat. Die sich insgesamt ergebende Dämpfungswirkung beruht
dementsprechend nicht nur auf der Durchpressung von Flüssig
keitsbestandteilen durch eine oder zwei Dämpfungsöffnungen 7,
sondern auf der Durchpressung durch eine Vielzahl von in
Umfangsrichtung verteilten Dämpfungsöffnungen 7.
Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen
nach Fig. 1 vor allem dadurch, daß die Armierung 14 weggelas
sen worden ist. Darüber hinaus sind die Dämpfungsöffnungen 7
abweichend von der vorstehend beschriebenen Ausführung durch
eine umlaufende Falte 14 gebildet, welche in dem Stützring 13
angebracht ist. Dieser hat ebenso wie bei der Ausführung nach
Fig. 1 ein im wesentlichen U-förmiges Profil, welches zur
Gewährleistung einer guten Abdichtung gegenüber dem äußeren
Ring 1 vollständig in den gummielastischen Werkstoff des
Dämpfungsringes 4 eingebettet ist. Der äußere Ring 1 hat ein
entsprechendes U-förmiges Profil. Dieses ist so bemessen, daß
sich eine unverdrehbare, flüssigkeitsdichte Festlegung des
umgriffenen Stützringes 13 und damit des Dämpfungsringes 4
ergibt.
Claims (13)
1. Kardanwellenlager, umfassend einen Außen- und einen
Innenring, die gemeinsam einen sich in axialer Richtung
erstreckenden Spalt begrenzen und durch einen Zwischen
ring aus Gummi radialelastisch aufeinander abgestützt
sind, wobei einer der Ringe mit einem in dem Spalt
angeordneten Dämpfungsring aus gummielastischem Werk
stoff versehen ist und wobei zwischen dem Dämpfungsring
und dem anderen Ring im schwingungsfreien Zustand ein
radialer Abstand vorgesehen ist, dadurch gekennzeich
net, daß der Dämpfungsring (4) wenigstens zwei in
Umfangsrichtung aufeinander folgende Kammern (5)
umschließt und daß diese Kammern (5) mit einer hy
draulischen Flüssigkeit gefüllt und durch eine membran
artig dünn gestaltete, flexible Trennwand (6) vonein
ander getrennt und durch wenigstens eine Dämpfungs
öffnung (7) untereinander verbunden sind.
2. Kardanwellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kammern (5) in Umfangsrichtung im
wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.
3. Kardanwellenlager nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kammern (5) eine Umfangser
streckung (U) haben, die nicht wesentlich größer ist
als die Erstreckung (L) in axialer Richtung.
4. Kardanwellenlager nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Trennwand (6) in der Radialebene
des Kardanwellenlagers geneigt angeordnet ist.
5. Kardanwellenlager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Dämpfungsöffnung (7) alle
Kammern (5) verbindet.
6. Kardanwellenlager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Dämpfungsöffnungen (7)
vorgesehen sind und daß die Dämpfungsöffnungen (7) die
in Umfangsrichtung beiderseits angrenzenden Kammern (5)
miteinander verbinden.
7. Kardanwellenlager nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Dämpfungsring (4) aus einem
separat erzeugten Ringkörper (8) besteht und daß der
Ringkörper (8) zur flüssigkeitsdichten und unverdreh
baren Festlegung an den einen der Ringe (1, 2) mit
einem unnachgiebigen Stützring (13) adhäsiv verbunden
ist.
8. Kardanwellenlager nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stützring (13) im Bereich der Kammern
(5) mit sich in radialer Richtung angeordneten und in
Umfangsrichtung erstreckenden Durchbrechungen (12)
versehen ist.
9. Kardanwellenlager nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die die Durchbrechungen (12) voneinander
trennenden Stege (10) zur Bildung der Dämpfungs
öffnungen (7) von wenigstens einer sich in Umfangs
richtung erstreckenden Eintiefung (11) durchbrochen
sind, und daß die Eintiefung (11) eine in Richtung des
radial angrenzenden Ringes (1, 2) offenes, nutförmiges
Profil aufweist.
10. Kardanwellenlager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eintiefung (11) die
Durchbrechungen (12) und Stege (10) zur Bildung der
Dämpfungsöffnung (7) in Umfangsrichtung überdeckt.
11. Kardanwellenlager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eintiefungen (11) von einer
Einfaltung (15) des Profils der Stege (10) und/oder
des einen Ringes (1, 2) umschlossen sind.
12. Kardanwellenlager nach Anspruch 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Dämpfungsring (4) auf der
Seite, die dem hierzu relativ beweglichen, anderen
Ring (1, 2) gegenüberliegend ist, eine Armierung (14)
vorgesehen ist.
13. Kardanwellenlager nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Armierung (14) zumindest auf der dem
hierzu relativ beweglichen, anderen Ring (1, 2)
zugewandten Seite durch eine Schicht aus elastisch
nachgiebigen Werkstoff überdeckt ist.
Priority Applications (1)
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D2 | Grant after examination | ||
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