DE8817113U1 - Bearing for the elastic mounting of a shaft, in particular center bearing for the cardan shaft of a vehicle drive - Google Patents
Bearing for the elastic mounting of a shaft, in particular center bearing for the cardan shaft of a vehicle driveInfo
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Description
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke & Partner, patent attorneys in Essen
Beschreibung:Description:
Die Erfindung betrifft ein Lager für die elastische Lagerung einer Welle, insbesondere ein Mittellager für die Gelenkwelle eines Fahrzeug- j antriebs, mit einem Lagergehäuse, einem in dem Lagergehäuse ange- iThe invention relates to a bearing for the elastic mounting of a shaft, in particular a center bearing for the universal joint shaft of a vehicle drive, with a bearing housing, a bearing element mounted in the bearing housing,
ordneten Wälzlager für die Welle und einem zwischen dem Lagerge- jarranged rolling bearing for the shaft and a between the bearing j
häuse und dem Wälzlager angeordneten Lagerstützkörper aus biegeelastischem Material mit einem Lagerring für das Wälzlager, in dem die betreffende Welle bzw. Gelenkwelle gelagert wird.housing and the rolling bearing arranged bearing support body made of flexible material with a bearing ring for the rolling bearing in which the relevant shaft or drive shaft is mounted.
Es sind derartige Mittellager für die Gelenkwelle zwischen Motor bzw. Getriebe und Differential bekannt, bei denen der Lagerstützkörper praktisch zwei konzentrische Lagerringe aufweist, die über eine Faltmembran miteinander verbunden sind. Der innenliegende Lagerring dient zur Aufnahme des Wälzlagers, der außenliegende Lagerring zur Abstützung gegen das Lagergehäuse. Die Faltmembran dient zur Aufnahme von Radialbeanspruchungen, im beschränkten Umfang aber auch zur Aufnahme von Axialbeanspruchungen. Während die Radialbeanspruchungen im wesentlichen aus Schwingungen, elastische Wellenverformungen und Stoßbelastungen resultieren, sind Axialbeanspruchungen primär auf Temperaturdifferenzen zurückzuführen. Infolge solcher Axialbeanspruchungen wird die Gummifalte der aus Gummi bestehenden Faltmembran wechselseitig geknickt und neigt zur frühzeitigen Beschädigung Folglich weist das bekannte Mittellager nur eine beschränkte Lebensdauer auf und muß häufig ausgewechselt werden. - Hinzukommt, daß die Montage des bekannten Mittellagers nicht ganz unproblematisch ist. Das gilt insbesondere für den Einsatz des Wälzlagers in den Lagerring des Lagerstützkörpers. Denn um das Wälzlager mit axialer Vorspannung in den Lagerring einbauen zu können, muß das gesamte Mittellager im Zuge seiner Montage in Axialrichtung verschoben werden. Dazu weist das Lagergehäuse beidseitig Langlöcher für entsprechende Schraubverbindungen auf dem Wellentunnel auf. Bei flüchtiger bzw. unzuver-Such center bearings are known for the universal joint shaft between the engine or gearbox and differential, in which the bearing support body has two concentric bearing rings that are connected to one another via a folding membrane. The inner bearing ring serves to accommodate the roller bearing, the outer bearing ring to support the bearing housing. The folding membrane serves to absorb radial loads, but to a limited extent also to absorb axial loads. While the radial loads essentially result from vibrations, elastic shaft deformations and shock loads, axial loads are primarily due to temperature differences. As a result of such axial loads, the rubber fold of the folding membrane made of rubber is bent alternately and tends to premature damage. As a result, the known center bearing only has a limited service life and must be replaced frequently. - In addition, the assembly of the known center bearing is not entirely unproblematic. This applies in particular to the use of the rolling bearing in the bearing ring of the bearing support body. In order to be able to install the rolling bearing with axial preload in the bearing ring, the entire center bearing must be moved in the axial direction during its assembly. For this purpose, the bearing housing has slots on both sides for corresponding screw connections on the shaft tunnel. In the event of fleeting or unreliable
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lässiger Montage wird die Axialverschiebung des Lagers nicht ausgeführt, so daß das Wälzlager nicht die für seinen Einbau erforderliche axiale Vorspannung erhält und folglich zusätzlich Wälzlagergeräusche auftreten. - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.If the assembly is not carried out correctly, the axial displacement of the bearing is not carried out, so that the rolling bearing does not receive the axial preload required for its installation and, as a result, additional rolling bearing noise occurs. - This is where the invention aims to remedy the situation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager für die elastische Lagerung einer Welle, insbesondere ein Mittellager für die Gelenkwelle eines Fahrzeugantriebes, der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches sich durch erhöhte Lebensdauer und vereinfachte, insbesondere zwangsläufig fehlerfreie Montage auszeichnet.The invention is based on the object of creating a bearing for the elastic mounting of a shaft, in particular a center bearing for the universal joint shaft of a vehicle drive, of the type described at the beginning, which is characterized by an increased service life and simplified, in particular inevitably error-free, assembly.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Lager und insbesondere Mittellager dadurch, daß das Lagergehäuse als zweiteiliges Gehäuse aus Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil ausgebildet ist, daß der Lagerstützkörper zumindest drei von dem Lagerring stirnartig abstehende Lagerstege aufweist und das Gehäuseoberteil vor seiner Verbindung mit dem Gehäuseunterteil durch die Lagerstego von dem Gehäuseunterteil abgespreizt ist oder umgekehrt, und daß nach nvr Verbindung von Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil der Lagerring tür das Wälzlager mit im wesentlichen radialer Vorspannung über die Lagerstege in das gebildete Lagergehäuse eingespannt ist. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zunächst einmal zur Folge, daß ein elastischer Lagerstützkörper ohne eine beschädigungsanfällige Knickstelle verwirklicht wird. Darüber hinaus wird im Zuge der Montage des erfindungsgemäßen Lagers zwangsläufig durch das gleichsam Zusammendrücken von Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil eine definierte radiale Vorspannung in bezug auf den Lagerstützkörper erzeugt, und zwar mit einer annähernd gleichbleibenden radialen Federrate, die überraschenderweise auch bei höheren Temperaturen erhalten bleibt. Unbahängig davon werden durch die radiale Vorspannung hochfrequenteThe invention achieves this object in a generic bearing and in particular a center bearing in that the bearing housing is designed as a two-part housing comprising an upper housing part and a lower housing part, that the bearing support body has at least three bearing webs protruding from the bearing ring in the form of a front, and that the upper housing part is spread apart from the lower housing part by the bearing webs before it is connected to the lower housing part, or vice versa, and that after the upper housing part and the lower housing part have been connected, the bearing ring for the roller bearing is clamped into the bearing housing formed with essentially radial preload via the bearing webs. - These measures of the invention result in an elastic bearing support body being realized without a kink that is susceptible to damage. In addition, during assembly of the bearing according to the invention, a defined radial preload is inevitably generated in relation to the bearing support body by the pressing together of the upper housing part and the lower housing part, and this with an almost constant radial spring rate, which surprisingly is also maintained at higher temperatures. Irrespective of this, the radial preload causes high-frequency
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Schwingungen kleiner Amplitude weich aufgenommen. Das gleiche gilt für elastische Wellenverformungen. Die Länge der Lagerstege wird durch die auftretenden Axialbewegungen bestimmt, in diesem Zusammenhang läßt sich unschwer erreichen, daß die aus den Axialbewegungen resultierenden Schubspannungen ein vorgegebenes Maximum nicht überschreiten. Der Querschnitt der Lagerstege ergibt sich aus der geforderten radialen Federkennung. Im Ergebnis wird durch die im Zuge der Montage zwangsläufig erreichte radiale Vorspannung unter Verzicht auf Knickstellen am Lagerstützkörper eine erhöhte Lebensdauer und vereinfachte Montage des erfindungsgemäßen Lagers bzw. Mittellagers erreicht. Vibrations of small amplitude are absorbed softly. The same applies to elastic wave deformations. The length of the bearing webs is determined by the axial movements that occur; in this context it is easy to ensure that the shear stresses resulting from the axial movements do not exceed a specified maximum. The cross section of the bearing webs results from the required radial spring coefficient. As a result, the radial preload that is inevitably achieved during assembly, without any kinks on the bearing support body, results in an increased service life and simplified assembly of the bearing or center bearing according to the invention.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, daß das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil innenseitig eingeformte bzw. ausgeformte Abstützflächen für die Lagerstege des Lagerstützkörpers aufweisen, so daß gleichsam ein Zentriereffekt und einwandfreier Einbau beim Einsetzen des Lagerstützkörpers zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil erreicht wird. Vorzugsweise ist das Gehäuseoberteil als den Lagerstützkörpern haubenartig übergreifendes Schellenteil mit beidseitigen Montageflanschen und das Gehäuseunterteil als Basisteil mit entsprechenden Montageflanschen für Schraubverbindungen ausgebildet. Dadurch ist eine einfache Fertigung möglich. In diesem Zusammenhang können das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil aus ausgestanzten Blechstreifen mit bereichsweise Versteifungsabkantungen bestehen.Further features essential to the invention are listed below. The invention provides that the upper housing part and the lower housing part have molded or formed support surfaces on the inside for the bearing webs of the bearing support body, so that a centering effect and perfect installation are achieved when inserting the bearing support body between the upper housing part and the lower housing part. The upper housing part is preferably designed as a clamp part that overlaps the bearing support bodies like a hood with mounting flanges on both sides and the lower housing part is designed as a base part with corresponding mounting flanges for screw connections. This enables simple production. In this context, the upper housing part and the lower housing part can consist of punched sheet metal strips with stiffening folds in some areas.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Lagerstützkörper vier im wesentlichen radial von dem Lagerring abstehende Lagerstege aufweist, von denen jeweils zwei Lagerstege gegen das Gehäuseoberteil und zwei Lagerstege gegen das Gehäuseunterteil abgestützt sind, wenngleich auch eine Dreipunktabstützung denkbar ist. Nach einem Vorschlag der Erfindung mit selbständiger BedeutungAccording to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the bearing support body has four bearing webs that protrude essentially radially from the bearing ring, of which two bearing webs are supported against the upper housing part and two bearing webs against the lower housing part, although a three-point support is also conceivable. According to a proposal of the invention with independent significance
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ist vorgesehen, daß die Lagerstege entgegen der Einbaurichtung des Wälzlagers um einen vorgegebenen Winkel, z.B. 45°-Winkel, schräggestellt sind und einen paketartigen Querschnitt aufweisen. Dadurch wird zugleich eine axiale Vorspannung des Lagerstützkörpers erreicht. Das vormontierte Wälzlager wird somit in axialer Richtung mit einer Kraft, die sich aus der Federkennung ergibt, beaufschlagt. Durch diese Axialbeaufschlagung ist das Wälzlager im Einbau spielfrei, so daß im Betrieb selbst geringe Laufgeräusche nicht auftreten. Aus der Schrägstellung der Lagerstege resultiert darüber hinaus eine geringere Walkarbeit bei Radialbelastung, so daß auch dadurch die Lebensdauer erhöht wird. Der paketartige bzw. quadratische Querschnitt der Lagerstege bewirkt eine annähernd gleiche radial umlaufende Federkennung. Weiter sieht die Erfindung vor, daß der Lagerstützkörper zwischen den Lagerstegen nockenartige Anschläge aufweist, die an dem Lagerring angeformt und kürzer als die eingespannten Lagerstege sind. Durch diese Anschläge läßt sich in radialer Richtung eine progressive Keimung erreichen. Stoßbeanspruchungen, bei denen es sich um niederfrequente Schwingungen großer Amplitude handelt, laufen gegen die Anschläge. Diese Anschläge verhindern eine radiale Überlastung des erfindungsgemäßen Lagers sowie die Aufhebung der radialen und axialen Vorspannung. Dazu stehen die Anschläge in vertikaler und/oder horizontaler Richtung radial von dem Lagerring ab. Der Lagerring, die Lagerstege und die Anschläge sind als einteiliger Lagerstützkörper aus Gummi oder biegeelastischem Kunststoff, gegebenenfalls mit Verstärkungseinlagen, ausgebildet. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mit selbständiger Bedeutung ist vorgesehen, daß der Lagerstützkörper mit seinen Lagerstegen an das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil anvulkanisiert ist und dadurch das Lagergehäuse und der L.agerstützkörper eine Einbaueinheit bildet. Auch dadurch wird die Montage des erfindungsgemäßen Lagers einfacher und sicherer. Berücksichtigt man ferner die erhöhte Lebensdauer, dann wird im ganzen ein verbesserter Qualitätsstandard erreicht. it is provided that the bearing webs are inclined against the installation direction of the rolling bearing by a predetermined angle, e.g. 45°, and have a package-like cross-section. This also achieves an axial preload of the bearing support body. The pre-assembled rolling bearing is thus subjected to a force in the axial direction that results from the spring characteristic. This axial loading means that the rolling bearing is free of play when installed, so that even slight running noises do not occur during operation. The inclined position of the bearing webs also results in less flexing work under radial load, which also increases the service life. The package-like or square cross-section of the bearing webs results in an almost equal radially circumferential spring characteristic. The invention also provides that the bearing support body has cam-like stops between the bearing webs, which are formed on the bearing ring and are shorter than the clamped bearing webs. These stops enable progressive germination to be achieved in the radial direction. Shock loads, which are low-frequency vibrations of large amplitude, run against the stops. These stops prevent radial overloading of the bearing according to the invention and the removal of the radial and axial preload. To this end, the stops protrude radially from the bearing ring in the vertical and/or horizontal direction. The bearing ring, the bearing webs and the stops are designed as a one-piece bearing support body made of rubber or flexible plastic, optionally with reinforcing inserts. According to a further proposal of the invention with independent significance, it is provided that the bearing support body with its bearing webs is vulcanized to the upper part of the housing and the lower part of the housing, so that the bearing housing and the bearing support body form an installation unit. This also makes the assembly of the bearing according to the invention easier and safer. If the increased service life is also taken into account, an improved quality standard is achieved overall.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:The invention is explained in more detail below using a drawing that merely represents an exemplary embodiment; it shows:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Lager in Frontansicht vor seiner Montage, Fig. 1 a bearing according to the invention in front view before its assembly,
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht auf den Gegenstand nach Fig. 1,Fig. 2 is a plan view of the article according to Fig. 1, Fig. 3 is a side view of the article according to Fig. 1,
Fig. 4 eine Frontansicht auf den Gegenstand nach Fig. 1 nach erfolgter Montage undFig. 4 a front view of the object according to Fig. 1 after assembly and
Fig. 5 einen Schnitt A-B durch den Gegenstand nach Fig. 4.Fig. 5 is a section A-B through the article according to Fig. 4.
In den Figuren ist ein Lager für die elastische Lagerung einer Welle, insbesondere ein Mittellager für die Gelenkwelle eines Fahrzeugantriebes dargestellt. Dieses Lager weist in seinem grundsätzlichen Aufbau ein Lagergehäuse 1, ein in dem Lagergehäuse 1 angeordnetes Wälzlager 2 für die Welle 3 und einen zwischen dem Lagergehäuse 1 und dem Wälzlager 2 angeordneten Lagerstützkörper 4 aus biegeelastischem Material mit einem Lagerring 5 für das Wälzlager 2 auf. Das Lagergehäuse 1 ist als zweiteiliges Gehäuse aus Gehäuseoberteil 6 und Gehäuseunterteil 7 ausgebildet. Der Lagerstützkörper 4 weist zumindest drei von dem Lagerring 5 sternartig abstehende Lagerstege 8 auf. Das Gehäuseoberteil 6 ist vor seiner Verbindung mit dem Gehäuseunterteil 7 durch die Lagerstege 8 von dem Gehäuseunterteil 7 abgespreizt oder umgekehrt, es kann also auch das Gehäuseunterteil 7 von dem Gehäuseoberteil 6 abgespreizt sein. Nach der Verbindung von Gehäuseoberteil 6 und Gehäuseunterteil 7 ist der Lagerring 5 für das Wälzlager 2 mit im wesentlichen radialer Vorspannung über die Lagerstege 8 in das gebildete Lagergehäuse 1 eingespannt. Das Gehäuseoberteil 6The figures show a bearing for the elastic mounting of a shaft, in particular a center bearing for the universal joint shaft of a vehicle drive. This bearing has in its basic structure a bearing housing 1, a roller bearing 2 arranged in the bearing housing 1 for the shaft 3 and a bearing support body 4 made of flexible material and arranged between the bearing housing 1 and the roller bearing 2 with a bearing ring 5 for the roller bearing 2. The bearing housing 1 is designed as a two-part housing consisting of an upper housing part 6 and a lower housing part 7. The bearing support body 4 has at least three bearing webs 8 protruding from the bearing ring 5 in a star-like manner. The upper housing part 6 is spread apart from the lower housing part 7 by the bearing webs 8 before it is connected to the lower housing part 7, or vice versa, so the lower housing part 7 can also be spread apart from the upper housing part 6. After the connection of the upper housing part 6 and the lower housing part 7, the bearing ring 5 for the rolling bearing 2 is clamped into the formed bearing housing 1 with essentially radial preload via the bearing webs 8. The upper housing part 6
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und das Gehäuseunterteil 7 weisen innenseitig eingeformte bwz. ausgeformte Abstützflächen 9 für die Lagerstege 8 des Lagerstützkörpers 4 auf. Das Gehäuseoberteil 6 ist als den Lagerstützkörper 4 haubenartig übergreifendes Schellenteil mit beidseitigen Montageflanschen 10, dasand the housing base 7 have internally formed or molded support surfaces 9 for the bearing webs 8 of the bearing support body 4. The housing top 6 is designed as a clamp part that overlaps the bearing support body 4 like a hood with mounting flanges 10 on both sides, the
Gehäuseunterteil 7 als Basisteil mit entsprechenden Montageflanschen für Schraubverbindungen 12 ausgebildet. Das Gehäuseoberteil 6 und das Gehäuseunterteil 7 bestehen aus ausgestanzten Blechstreifen mit bereichsweise Versteifungsabkantungen 13.Housing lower part 7 is designed as a base part with corresponding mounting flanges for screw connections 12. The housing upper part 6 and the housing lower part 7 consist of punched sheet metal strips with stiffening folds 13 in some areas.
Nach dem Ausführungsbeispiel weist der Lagerstützkörper 4 vier im wesentlichen radial von dem Lagerring 5 abstehende Lagerstege 8 auf, von denen jeweils zwei Lagerstege 8 gegen das Gehäuseoberteil 6 und zwei Lagerstege 8 gegen das Gehäuseunterteil 7 abgestützt sind. Die Lagerstege 8 sind entgegen der Einbaurichtung des Wälzlagers 2 um einen vorgegebenen Winkel, z.. B, 45°-Winkel, zur Erzeugung einer axialen Vorspannung schräggestellt» Ferner weisen die Lagerstege 8 einen paketartigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt auf. Der Lagerstützkörper 4 weist zwischen den Lagerstegen 8 nockenartige Anschläge 14 auf, die an dem Lagerring 5 angeformt und kürzer als die eingespannten Lagerstege 8 sind. Die Anschläge 14 stehen in vertikaler und/oder horizontaler Richtung radial von dem Lagerring 5 für das Wälzlager 2 ab. Der Lagerring 5, die Lagerstege 8 und die Anschläge 14 sind als einteiliger Lagerstützkörper 4 aus Gummi oder biege- iAccording to the embodiment, the bearing support body 4 has four bearing webs 8 that protrude essentially radially from the bearing ring 5, of which two bearing webs 8 are supported against the housing upper part 6 and two bearing webs 8 against the housing lower part 7. The bearing webs 8 are inclined against the installation direction of the rolling bearing 2 by a predetermined angle, e.g., 45° angle, to generate an axial preload. Furthermore, the bearing webs 8 have a package-like, preferably square cross-section. The bearing support body 4 has cam-like stops 14 between the bearing webs 8, which are formed on the bearing ring 5 and are shorter than the clamped bearing webs 8. The stops 14 protrude radially from the bearing ring 5 for the rolling bearing 2 in the vertical and/or horizontal direction. The bearing ring 5, the bearing webs 8 and the stops 14 are made as a one-piece bearing support body 4 made of rubber or flexible i
elastischem Stoff, gegebenenfalls mit Verstärkungseinlagen, ausgebildet. Der Lagerstützkörper 4 ist mit seinen Lagerstegen 8 an das Gehäuseoberteil 6 und das Gehäuseunterteil 7 anvulkanisiert. Dadurch bilden i das Lagergehäuse 1 und der Lagerstützkörper 4 eine Einbaueinheit. &igr;elastic material, possibly with reinforcing inserts. The bearing support body 4 is vulcanized with its bearing webs 8 to the upper housing part 6 and the lower housing part 7. As a result, the bearing housing 1 and the bearing support body 4 form an installation unit. &igr;
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