DE3908965C2 - - Google Patents

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.