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Title:
SUPPORT ASSEMBLY FOR THE FLEXIBLE AXIAL AND RADIAL SUPPORT OF A SHAFT BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/078293
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a support assembly comprising an outer radial support ring (12), which is located in a bearing housing (40), an inner radial support ring (14), into which the shaft bearing is incorporated, a connecting body (16) consisting of a flexible rubber material, which connects the inner support ring (14) to the outer support ring (12) so that the former can be elastically deflected both radially and axially and at least two cam-type stops (20), which are fixed to one of the two support rings (12, 14) and face the other support ring (14, 12). The stops (20) that are fixed to one of the support rings (12, 14) comprise a respective sliding body (24) and sliding surfaces (28), each of which faces a respective sliding body (24), are provided on the other support ring (14, 12). The stops (20), sliding bodies (24) and sliding surfaces (28) are designed to restrict the radial deflection of the inner support ring (14) and do not appreciably impede the axial deflection of said ring, even with the greatest possible radial deflection.

Inventors:
ROTHE JOACHIM (DE)
BAUER JOSEF (DE)
NAESSL MAXIMILIAN (DE)
ZIMMERMANN DIRK (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/001082
Publication Date:
August 25, 2005
Filing Date:
February 03, 2005
Export Citation:
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Assignee:
SGF GMBH & CO KG (DE)
ROTHE JOACHIM (DE)
BAUER JOSEF (DE)
NAESSL MAXIMILIAN (DE)
ZIMMERMANN DIRK (DE)
International Classes:
B60K17/24; F16C27/06; F16F1/387; (IPC1-7): F16C27/06; B60K17/24
Foreign References:
US3961829A1976-06-08
GB1020137A1966-02-16
EP1310688A22003-05-14
EP0058544A11982-08-25
GB1591750A1981-06-24
US5033875A1991-07-23
US4403812A1983-09-13
Attorney, Agent or Firm:
Thum, Bernhard (Schweigerstrasse 2, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Stützanordnung zur nachgiebigen Abstützung eines Wellenlagers, mit einem radial äußeren Stützring (12), der in einem Lagergehäuse (40) anzuordnen ist, einem radial inneren Stützring (14), in den sich das Wellenlager einbauen lässt, einem Verbindungskörper (16) aus gummielastischem Material, der den inneren Stützring (14) radial und axial elastisch auslenkbar mit dem äußeren Stützring (12) verbindet, und mindestens zwei nockenartigen Anschlägen (20), die an einem der beiden Stützrin ge (12,14) befestigt und dem anderen Stützring (14,12) zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die an einem der Stützringe (12,14) befestigten Anschläge (20) je einen Gleitkör per (24) tragen, und an dem anderen der beiden Stützringe (14,12) Gleitflächen (28) angeordnet sind, die je einem der Gleitkörper (24) zugewandt sind, wobei die Anschläge (20), Gleitkörper (24) und Gleitflächen (28) so beschaffen sind, dass sie die radiale Auslenkbarkeit des inneren Stützrings (14) begrenzen, des sen axiale Auslenkbarkeit aber selbst bei größtmöglicher radialer Auslenkung nicht nennenswert behindern.
2. Stützanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (16) eine Faltmembran ist, in der für jeden der Anschläge (20) samt zugehörigem Gleitkörper (24) ein Freiraum (18) ausgespart ist.
3. Stützanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (20) an einem der Stützringe (14) an vulkanisierte Gummikörper sind.
4. Stützanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (20) achsparallele Kanäle (22) enthal ten.
5. Stützanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (22) in axialer Richtung durch den betref fenden Anschlag (20) hindurch gehen.
6. Stützanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (22) von je einer Stirnseite des betreffen den Anschlags (20) ausgehen und vor dessen entgegengesetzter Stirnseite enden.
7. Stützanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (22) sich mit zunehmendem Abstand von der Stirnseite, von der sie ausgehen, erweitern.
8. Stützanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem an dem inneren Stützring (14) befestigten An schlag (20) samt zugehörigem Gleitkörper (24) ein am äußeren Stützring (12) befes tigter Anschlag (30) samt zugehörigem Gleitkörper (32) radial gegenüber steht, so dass für jeden Gleitkörper (24) der ihm gegenüberstehende Gleitkörper (32) die zu gehörige Gleitfläche (28) bildet.
9. Stützanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (20,30) in radialer Richtung vorge spannt sind.
10. Stützanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Stützring (10) an einer Gehäusehälfte (34) des Lagergehäuses (40) dauerhaft befestigt ist.
Description:
Stützanordnung zur axial und radial nachgiebigen Abstützung eines Wellenlagers Die Erfindung betrifft eine Stützanordnung zur axial und radial nachgiebigen Abstüt- zung eines Wellenlagers, insbesondere eines Mittellagers im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.

In DE 38 32 543 Al (Spalte 1 Zeilen 12-25) wird als Stand der Technik ein Mittellager mit einer dem vorstehend genannten Zweck dienenden Stützanordnung vorausge- setzt, die einen radial äußeren Stützring, einen radial inneren Stützring und einen diese beiden Stützringe miteinander verbindenden gummielastischen Verbindungs- körper in Gestalt einer Faltmembran aufweist. Dabei wird ein Nachteil dieser voraus- gesetzten Stützanordnung vor allem darin gesehen (Spalte 1 Zeilen 26-31), dass die aus Gummi bestehende Faltmembran infolge von Axialbeanspruchungen wechselsei- tig geknickt werde und zu frühzeitiger Beschädigung neige, mit der Folge, dass das gesamte Mittellager häufig ausgewechselt werden müsse. Als Abhilfe wird in DE 38 32 543 AI ein Lager empfohlen, bei dem der radial äußere Stützring von einem zweiteiligen Gehäuse gebildet ist und der gummielastische Verbindungskörper zu- mindest drei von dem radial inneren Stützring sternartig abstehende Lagerstege auf- weist, die beim Zusammenbau des Lagers unter radiale Vorspannung gesetzt werden. Um radiale Auslenkungen des radial inneren Stützrings zu begrenzen, sind zwischen den Stegen nockenartige Anschläge an den radial inneren Stützring ange- formt, die radial nach außen ragen, jedoch kürzer sind als die unter Vorspannung stehenden Stege. Durch diese Anschläge soll in radialer Richtung eine progressive Kennung (Federcharakteristik) erreicht werden.

Eine ähnliche, ebenfalls für ein Mittellager vorgesehene Stützanordnung, bei der no- ckenartige Anschläge jedoch an den radial äußeren Stützring angeformt sind, ist aus einem Inserat der Metalastik Ltd. Leicester, GB in der Zeitschrift Automobile Engi- neer, Dezember 1964, Band 54, Nr. 13 bekannt.

Auf diese beiden bekannten Stützanordnungen mit radialen Anschlägen bezieht sich der Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stützanordnung dieser Gattung derart weiterzubilden, dass sie eine lange Lebensdauer, im Allgemeinen entsprechend der-

jenigen eines Kraftfahrzeugs, auch dann aufweist, wenn ihre Anschläge aus verhält- nismäßig weichem Werkstoff bestehen, um bei allen im Betrieb vorkommenden Aus- lenkungen des Wellenlagers in axialer und/oder radialer Richtung Körperschall- übertragung im Wesentlichen auszuschließen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vor- teilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, dass die Anschläge mit Gleitkörpern versehen sind, die nahezu reibungsfrei auf den ihnen zugeordneten Gleitflächen in axialer Richtung und ggf. in engen Gren- zen auch in Umfangsrichtung gleiten können, sind die Anschläge als solche außer Stande, axiale Relativbewegungen der beiden Stützringe in bezug zueinander in ir- gend einer Weise zu behindern. Deshalb besteht bei der Werkstoffauswahl für die Anschläge und bei deren Gestaltung vollständige Freiheit, neben der gewünschten Federcharakteristik der Anschläge auf deren Fähigkeit zu achten, die Übertragung von Körperschall zu vermeiden oder zumindest auf Amplituden und Frequenzen zu beschränken, die nicht als störend empfunden werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. t eine erste Stützanordnung in axialer Ansicht, Fig. 2 den axialen Schnitt II-II in Fig. l, Fig. 3 eine zweite Stützanordnung in axialer Ansicht, Fig. 4 den axialen Schnitt IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 eine dritte Stützanordnung in axialer Ansicht, Fig. 6 den axialen Schnitt VI-VI in Fig. 5, Fig. 7 eine vierte Stützanordnung in axialer Ansicht, Fig. 8 den axialen Schnitt VIII-VIII in Fig. 7, Fig. 9 eine fünfte Stützanordnung in axialer Ansicht, Fig. 10 den axialen Schnitt X-X in Fig. 9, Fig. 11 eine sechste Stützanordnung in axialer Ansicht, Fig. 12 den axialen Schnitt XII-XII in Fig. 11 und Fig. 13 einen Gleitkörper aus Fig. 11 und 12 für sich genommen in einer Ansicht radial von innen.

Jede der dargestellten Stützanordnungen ist als Ganze mit 10 bezeichnet und zur axial und radial nachgiebigen Abstützung eines nicht dargestellten, handelsüblichen Wälzlagers vorgesehen, das als Mittellager im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dient. Jede der dargestellten Stützanordnungen 10 hat einen radial äußeren Stützring 12 und einen radial inneren Stützring 14. Beide Stützringe 12 und 14 bestehen vor- zugsweise aus Stahl und sind miteinander durch einen Verbindungskörper 16 aus Gummi verbunden. Der Verbindungskörper 16 hat in sämtlichen hier dargestellten Ausführungsbeispielen die Form einer Faltmembran, die jedoch durch drei Freiräume 18 unterbrochen und somit in drei stegartige Abschnitte unterteilt ist, von denen sich jeder über ungefähr 60°, bezogen auf die in Ruhelage gemeinsame Achse A der bei- den Stützringe 12 und 14, erstreckt. In jedem der drei Freiräume 18 ist ein Anschlag 20 aus Gummi angeordnet, der ebenso wie der Verbindungskörper 16 an den radial inneren Stützring 14 anvulkanisiert, jedoch im Gegensatz zu dem Verbindungskörper vom radial äußeren Stützring 12 getrennt ist. Die Anordnung kann auch umgekehrt sein dergestalt, dass die Anschläge 20 mit dem äußeren Stützring 12 fest verbunden sind, beispielsweise durch Anvulkanisieren, vom inneren Stützkörper 14 jedoch ge- trennt sind.

Die Anschläge 20 sind in den einzelnen Ausführungsbeispielen unterschiedlich gestal- tet. Bei der Stützanordnung gemäß Fig. 1 und 2 bestehen sie aus massivem Gummi (oder gummiartigem Material). Bei den Stützanordnungen gemäß Fig. 3 und 4 sowie gemäß Fig. 5 und 6 weisen die Anschläge 20 hingegen je zwei Reihen von drei bzw. vier achsparallelen Kanälen 22 auf. Gemäß Fig. 3 und 4 erstrecken sich die Kanäle 22 vollständig durch die Anschläge 20 hindurch, also von einer Stirnseite zur anderen.

Gemäß Fig. 5 und 6 gehen die Kanäle 22 hingegen abwechselnd von der einen oder anderen Stirnseite der Anschläge 20 aus, erweitern sich mit zunehmendem Abstand von der betreffenden Stirnseite und enden vor der entgegengesetzten Stirnseite ; die Kanäle 22 sind hier also Sacklöcher, die im Längsschnitt gemäß Fig. 6 keulenartig aussehen. In jedem Fall haben die achsparallelen Kanäle 22 die Wirkung, die Über- tragung von Körperschall in radialer Richtung nahezu vollständig selbst dann auszu- schließen, wenn die Anschläge 20 aus nicht besonders weichem Gummi bestehen.

Jeder der Anschläge 20 endet in radialem Abstand von dem äußeren Stützring 12 und trägt einen mit ihm fest verbundenen Gleitkörper 24, der beispielsweise aus Po- lyamid, ggf. mit Einschlüssen aus Polytetrafluorethylen, besteht. Die Gleitkörper 24 sind an ihrer inneren Seite fest mit dem zugehörigen Anschlag 20 verbunden, bei-

spielsweise anvulkanisiert, und weisen an ihrer radial äußeren Seite eine kreiszylind- risch gewölbte Umfangsfläche 26 auf.

Bei den Stützanordnungen 10 gemäß Fig. 1 und 2 sowie gemäß Fig. 3 und 4 und ge- mäß Fig. 5 und 6 liegt jeder der Gleitkörper 24 mit seiner Umfangsfläche 26 in der dargestellten gegenseitig zentrierten Ruhelage der beiden Stützringe 12 und 14 an einer Gleitfläche 28 an der Innenseite des radial äußeren Stützrings 12 an. Dabei kann zwischen jeder der Umfangsflächen 26 und der zugehörigen Gleitfläche 28 eine Vorspannung herrschen, die bei üblicher Belastung des inneren Stützrings 14, bei- spielsweise durch das Eigengewicht eines in ihm gelagerten Wellenabschnitts, falls gewünscht aber auch bei allen im Betrieb vorkommenden dynamischen Belastungen, dafür sorgt, dass die Anlage jedes Gleitkörpers 24 an der zugehörigen Gleitfläche 28 erhalten bleibt.

Die in Fig. 7 und 8 dargestellte Stützanordnung 10 hat gegenüber den bisher be- schriebenen Stützanordnungen die Besonderheit, dass jedem am inneren Stützring 14 befestigten Anschlag 20 samt zugehörigem Gleitkörper 24 ein am radial äußeren Stützring 12 befestigter Anschlag 30 samt zugehörigem Gleitkörper 32 radial gegen- übersteht. Die Gleitkörper 32 bestehen vorzugsweise aus gleichem oder ähnlichem Material wie die Gleitkörper 24. Die radial äußere Umfangsfläche 26 jedes einem ra- dial inneren Anschlag 20 zugeordneten Gleitkörpers 24 liegt wiederum an einer Gleit- fläche 28 an, die dem äußeren Stützring 12 zugeordnet ist, wobei diese Gleitfläche 28 jedoch nicht am äußeren Stützring 12 selbst sondern an einem der Gleitkörper 32 ausgebildet ist, die über einen der Anschläge 30 mit dem äußeren Stützring 12 ver- bunden sind.

In jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist der radial äußere Stützring 12 an einer unteren Gehäusehälfte 34 befestigt, beispielsweise mit einigen Schweißpunkten 36. Der unteren Gehäusehälfte 34 ist gemäß Fig. 1 eine obere Gehäusehälfte 38 zu- geordnet, die beispielsweise Bestandteil einer Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs sein kann. Die beiden Gehäusehälften 34 und 38 bilden zusammen ein Lagergehäuse 40, das durch in den Zeichnungen nur angedeutete Schrauben 42 zusammengehalten ist.

Die Stützanordnung gemäß Fig. 9 und 10 entspricht der in Fig. 1 und 2 dargestellten mit der Ausnahme, dass zwischen der radial äußeren Umfangsfläche 26 jedes Gleit- körpers 24 und der zugehörigen, am radial äußeren Stützring 12 ausgebildeten Gleit-

fläche 28 ein radiales Spiel 44 vorgesehen ist. Außerdem ist diese Gleitfläche 28 nicht von einer Metallfläche des radial äußeren Stützrings 12 gebildet sondern von einer Beschichtung 45 dieses Stützrings 12, die aus gleichem oder ähnlichem Material be- stehen kann wie die Gleitkörper 24.

Die Stützanordnung gemäß Fig. 11 bis 13 unterscheidet sich von der in Fig. 1 und 2 dargestellten dadurch, dass die Gleitkörper 24 je zwei zueinander hin gebogene Schenkel 46 und einen diese miteinander verbindenden schmalen Steg 48 aufweisen.

Die Schenkel 46 und der Steg 48 sind in den zugehörigen Anschlag 20 eingebettet, beispielsweise einvulkanisiert. Zum Fixieren jedes dieser in Fig. 11 bis 13 dargestell- ten Gleitkörper 24 während des Vulkanisierens ist in der dazu verwendeten Vulkan- sierform ein Paar Stifte vorgesehen, die nach dem Entnehmen der fertigen Stützanordnung 10 in Fig. 11 angedeutete Löcher 50 zurücklassen. Es ist allerdings auch möglich, beim Vulkanisieren nur dafür zu sorgen, dass in den Anschlägen 20 Aussparungen zum Aufnehmen je eines Gleitkörpers 24 entstehen, der dann nach- träglich im zugehörigen Anschlag 20 verankert wird. Hierzu eignet sich der in Fig. 13 dargestellte Gleitkörper 24, sofern dessen Steg 48 unterbrochen ist, beispielsweise in einer Ebene, die nach dem Einbau des Gleitkörpers 24 die Achse A der Stützanord- nung 10 enthält.