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Title:
RADIAL BEARING FOR A DRIVE SHAFT OF A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/042992
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a radial bearing for a drive shaft of a motor vehicle, particularly a half drive-shaft (7), which is actively connected to driven front wheels (5,6). The bearing arrangement is characterized in that an elastic plastic sleeve (12) is arranged between the radial bearing (9) and the retaining element (10). The receiving bore thereof has a spherical shape unlike that of the outer cover surface of the outer ring (9.1). The outer cover surface of the plastic sleeve is conical. Said outer cover surface is received by a conical receiving bore (10.4) of the retaining element.

Inventors:
Olszewski, Piotr (20 rue St. Vincent, Haguenau, Haguenau, F-67500, FR)
Schneider, Francis (7 rue du Chêne, Walbourg, Walbourg, F-67360, FR)
Bernhardt, Rémy (16 rue des Puits, Bischholtz, Bischholtz, F-67340, FR)
Application Number:
PCT/EP2004/011515
Publication Date:
May 12, 2005
Filing Date:
October 14, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
Olszewski, Piotr (20 rue St. Vincent, Haguenau, Haguenau, F-67500, FR)
Schneider, Francis (7 rue du Chêne, Walbourg, Walbourg, F-67360, FR)
Bernhardt, Rémy (16 rue des Puits, Bischholtz, Bischholtz, F-67340, FR)
International Classes:
B60K17/24; F16C23/08; F16C35/04; F16C35/077; (IPC1-7): F16C23/08; F16C35/04; F16C35/077; B60K17/24
Foreign References:
DE3102558A11983-03-17
AT100877B1925-09-10
GB2276214A1994-09-21
DE19618798A11997-11-13
DE19645530A11998-05-14
US2794691A1957-06-04
US4648475A1987-03-10
DE2927447A11981-01-08
US2062290A1936-12-01
Attorney, Agent or Firm:
SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen, insbesondere für eine Antriebshalbwelle (7), die ein an einer quer eingebauten Brennkraft maschine (1) angeflanschtes Getriebe (2) mit einem angetriebenen Vorder rad verbindet (5), wobei die Antriebshalbwelle (7) über ein abgedichtetes Radiallager (9) von einem Halteteelement (10) aufgenommen ist, das an ei nem Gehäuse befestigt ist und wobei zur Selbstausrichtung des Radialla gers (9) dessen Außenring (9.1) eine sphärisch gestaltete Mantelfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Radiallager (9) und dem Halteelement (10) eine elastische Kunststoffhülse (12) angeordnet ist, deren Aufnahmebohrung (12.1) eine korrespondierende, entgegenge setzt zur Mantelfläche des Außenringes (9.1) ausgebildete sphärische Ges talt aufweist und dass eine Mantelfläche der Kunststoffhülse (12) konisch ausgebildet ist, die von einer korrespondierenden, ebenfalls konisch aus gebildeten Aufnahmebohrung (10.4) des Halteelements (10) aufgenommen ist.
2. Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hal teelement (10) als ein Flansch ausgebildet ist, dessen senkrecht zu einer Achse (11) des Radiallagers (9) verlaufender Radialteil (10.1) mit Befesti gungsmitteln (10.2) versehen ist.
3. Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülse (12) an einem axialen Ende mit mehreren gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Haltenasen (12.2) versehen ist, die das Halteelement (10) radial überdecken.
4. Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auf nahmebohrung (12.1) der Kunststoffhülse (12) mit mehreren gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Ausnehmungen (12.3, 12.4) versehen ist, die sich in etwa bis in deren axiale Mitte erstrecken, wobei einander benachbarte Ausnehmungen (12.3, 12.4) ihren Ursprung wechsel weise von einem der beiden axialen Enden nehmen.
5. Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülse (12) an ihrer konisch ausgebildeten Mantelfläche mit einer umlaufenden Freistellung (12.7) versehen ist.
6. Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülse (12) einen durchgehenden radialen Schlitz (12.8) aufweist.
7. Radiallagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülse (12) durch einen in Umfangsrichtung verlaufenden Radial spalt (12.11) derart zweiteilig ausgebildet ist, dass beide Hälften (12.9, 12.10) in axialer Richtung gegeneinander verschiebbar, aber nicht voneinander trennbar sind.
Description:
Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeu- gen, insbesondere für eine Antriebshalbwelle, die ein an einer quer eingebau- ten Brennkraftmaschine angeflanschtes Getriebe mit einem angetriebenen Vorderrad verbindet, wobei die Antriebshalbwelle über ein abgedichtetes Radi- allager von einem Halteelement aufgenommen ist, das an einem Gehäuse be- festigt ist und wobei zur Selbstausrichtung des Radiallagers dessen Außenring eine sphärisch gestaltete Mantelfläche aufweist.

Hintergrund der Erfindung Eine derart gattungsgemäß ausgebildete Radiallagerung ist aus der DE 196 18 798 A1 vorbekannt. Ein abgedichtetes Rillenkugellager, dessen Außenring eine kugelige Mantelfläche aufweist, ist von einem Halteelement in Form eines Flansches aufgenommen, wobei dieses Halteelement wiederum an einem Ge- häuse befestigt ist und so die Antriebswelle abstützt. Das Haltelement ist mit einer ebenfalls kugeligen Aufnahmebohrung versehen, so dass bei Montage der Antriebswelle das Lager im Halteelement um seine Achse um einen be- stimmten Teilbetrag verschwenkbar ist, so dass eine begrenzte Ausrichtung des Radiallagers möglich ist. Das Halteelement für die Aufnahme des Radial- lagers ist aus zwei spanlos geformten Halbschalen gebildet, die formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei beide Halbschalen mit einer kugeligen in- neren Aufnahmefläche versehen sind.

Nachteilig dabei ist, dass ein derart gestaltetes Halteelement einen aufwendi- gen Herstellungsprozeß erfordert. Zum einen muß jede Halbschale in aufwen- diger Weise durch einen spanlosen Formgebungsprozeß separat hergestellt

werden und zum anderen müssen beide Halbschalenelemente miteinander verbunden werden.

Zusammenfassung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen bereitzustellen, die einen Ausgleich von Ausrichtungsfehlern der Welle ebenso ermöglicht, aber einfacher und damit kostengünstiger herzu- stellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass zwi- schen dem Radiallager und dem Halteelement eine elastische Kunststoffhülse angeordnet ist, deren Aufnahmebohrung eine korrespondierende, entgegenge- setzt zur Mantelfläche des Außenringes ausgebildete sphärische Gestalt auf- weist und dass eine Mantelfläche der Kunststoffhülse konisch ausgebildet ist, die von einer korrespondierenden, ebenfalls konisch ausgebildeten Aufnahme- bohrung des Halteelementes aufgenommen ist.

Die sphärische Mantelfläche des Außenringes und die dazu gehörige sphäri- sche Aufnahmebohrung der Kunststoffhülse erlauben, wie bereits aus dem Stand der Technik bekannt, bei der Montage eine Ausrichtung des Radialla- gers im Halteelement, so dass eine spannungsfreie Radiallagerung mit ihren ebenfalls bekannten vorteilhaften Auswirkungen sichergestellt ist. Durch die Erfindung wird diese an sich bekannte Selbstausrichtung jedoch viel kosten- günstiger möglich, da die dem jeweiligen Anwendungsfall angepassten Kunst- stoffhülsen in mannigfaltigen Formen durch ein Spritzgießverfahren in einfa- cher Weise herstellbar sind. Hinzu kommt, dass eine solche Hülse aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften dämpfend wirkt, so dass vorhandene Schwin- gungen, die sich negativ auf das Geräuschverhalten auswirken, eliminiert wer- den können. Durch die erfindungsgemäße Radiallagerung der Antriebswelle

wird somit kein den Fahrkomfort nachteilig beeinflussender Körperschall in den Fahrgastraum des Fahrzeuges übertragen. Es ist weiter von Vorteil, dass die aus Radiallager, Kunststoffhülse und Halteelement bestehende Baueinheit aufgrund der Elastizität der Hülse problemlos ineinander gefügt werden kann, das heißt, einfach montierbar ist. Auch wirkt sich der unverlierbare Zusammen- halt der kompletten Baueinheit vorteilhaft aus, da diese in bereits vormontierten Zustand an den Endverbraucher geliefert werden kann.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das Halteelement als ein Flansch ausgebildet ist, dessen senkrecht zu einer Achse des Radiallagers verlaufen- der Teil mit Befestigungsmitteln versehen ist. Im Sinne der Erfindung ist unter Flansch letztendlich eine beliebig geformte Platte mit Befestigungsmitteln zu verstehen, die das Halten der Radiallagerung an einer Anschlusskonstruktion ermöglicht. Beispielsweise kann diese Platte mit einfachen Schraublöchern versehen sein, durch die Befestigungsschrauben hindurchgeführt sind. Auch ist es möglich, das Halteelement mit Durchbrüchen in Form von Langlöchern aus- zugestalten, so daß beim Verschrauben an einer Anschlusskonstruktion ein durch Fertigungstoleranzen bedingter Ausgleich möglich ist.

Nach einem anderen Merkmal gemäß Anspruch 3 soll die Kunststoffhülse an einem axialen Ende mit mehreren gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinan- der beabstandeten Haltenasen versehen sein, die das Halteelement radial ü- berdecken. Auf diese Weise ist eine verliersichere Baueinheit gebildet, die als Kompiettbauteil zum Kunden geliefert und von diesem nur fachgemäß montiert zu werden braucht.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal gemäß Anspruch 4 ist vor- gesehen, dass die Aufnahmebohrung der Kunststoffhülse mit mehreren

gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Ausnehmungen versehen ist, die sich in etwa bis in deren axiale Mitte erstrecken, wobei einan- der benachbarte Ausnehmungen ihren Ursprung wechselweise von einem der beiden axialen Enden nehmen. Durch diese Ausnehmungen wird bei der Arre- tierung des Lagers die auf den Lageraußenring wirkende Kraft verringert.

Dem gleichen Zweck, das heißt der Reduktion der Krafteinwirkung auf den La- geraußenring, dienen die in den Ansprüchen 5 und 6 beschriebenen Maßnah- men. Nach Anspruch 5 ist vorgesehen, dass die Kunststoffhülse an ihrer ko- nisch ausgebildeten Mantelfläche mit einer umlaufenden Freistellung versehen ist. Nach Anspruch 6 soll der Druck auf den Lageraußenring dadurch vermin- dert werden, dass die Kunststoffhülse einen durchgehenden radialen Schlitz aufweist.

Schließlich ist nach einem letzten weiteren Merkmal gemäß Anspruch 7 vorge- sehen, dass die Kunststoffhülse durch einen in Umfangsrichtung verlaufenden Radialspalt derart zweiteilig ausgebildet ist, dass beide Hälften in axialer Rich- tung gegeneinander verschiebbar, aber nicht voneinander trennbar sind.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen : Figur 1 einen schematischen Aufbau einer bekannten Antriebsanordnung einer Brennkraftmaschine mit einer Antriebswelle, Figur 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung,

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2, Figur 3a eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Lageran- ordnung, Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Hal- teelements Figur 5 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kunststoffhülse, Figuren Längsschnitte durch unterschiedlich gestaltete erfindungsgemäße 6,7, 8,9 Lageranordnungen und Figur 10 einen Längsschnitt durch eine speziell ausgebildete Kunststoff- hülse, Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen In Figur 1 ist der Aufbau einer bekannten Antriebsordnung für ein vorderachs- angetriebenes Fahrzeug in einer schematischen Darstellung gezeigt. Mit dem Bezugszeichen 1 ist dabei eine im Fahrzeug quer eingebaute Brennkraftma- schine bezeichnet, die mit einem Getriebe 2 eine Einheit bildet. Das Getriebe 2 ist jeweils über eine Kardanwelle 3,4 mit angetriebenen Vorderrädern 5,6 ver- bunden. Die Kardanwelle 3 ist über ein Kardangelenk 8 mit einer Antriebshalb- welle 7 verbunden, die wiederum über ein Radiallager 9, welches in einem Hal- teelement 10 angeordnet ist, abgestützt ist. Die Radiallagerung 9 ist nun in erfindungsgemäßer Weise im Halteelement 10 eingesetzt, wie die nachfolgen- de Beschreibung erkennen lässt.

Wie insbesondere aus den Figuren 2,3, 3a und 4 ersichtlich, ist das erfin- dungsgemäße Halteelement 10 flanschartig derart gestaltet, dass ein senkrecht zu einer Lagerachse 11 verlaufender Teil 10.1 mit Befestigungsbohrungen 10.2 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben versehen ist. Im Ausführungsbei- spiel sind diese Befestigungsbohrungen 10.2 in einem Abstand von je 120 ° auf dem senkrecht zur Lagerachse 11 verlaufenden Teil 10.1 des Halteelementes 10 angeordnet. Das Halteelement 10 hat einen unter einem spitzen Winkel zur Lagerachse 11 verlaufenden Teil 10.3, dessen Aufnahmebohrung 10. 4 konisch verlaufend ausgebildet ist, das heißt, in ihrem Durchmesser in axialer Richtung abnimmt. Zur erfindungsgemäßen Lageranordnung gehört weiter eine elasti- sche Hülse 12 aus einem Kunststoff, die zwischen dem Radiallager 9 und dem Halteelement 10 angeordnet ist. Die Hülse 12 ist mit einer Aufnahmebohrung 12.1 versehen, die eine sphärische Gestalt aufweist, die zur Mantelfläche des Lageraußenringes 9.1 des Radiallagers 9 paßt, wobei die Mantelfläche des Lageraußenringes 9.1 konvex und die Aufnahmebohrung 12.1 konkax ist. Die Mantelfläche der elastischen Hülse 12 ist dem Teil 10.3 des Halteelementes 10 angepaßt, das heißt, sie nimmt in axialer Richtung gesehen von rechts nach links in ihrem Außendurchmesser ab, ist also kegelförmig bzw. konisch gestal- tet. An ihrem linksseitigen Ende ist die elastische Hülse 12 mit radial nach au- ßen weisenden Haltenasen 12.2 versehen, die das Halteelement 10, genauer gesagt dessen Teil 10.3, radial überdecken. Das Radiallager 9 enthält neben dem bereits erwähnten Lageraußenring 9.1 noch einen zugehörigen Lagerin- nenring 9.2 und ist nach außen beidseitig durch doppelte Dichtungen 9.3 ab- gedichtet.

Wie die Figuren 2,3a und 5 zeigen, ist die Aufnahmebohrung 12.1 der elasti- schen Hülse 12 mit Ausnehmungen 12.3, 12.4 versehen, die sich jeweils bis in die axiale Mitte der Hülse 12 erstrecken. Die Ausnehmungen 12.3 verlaufen in der elastischen Hülse 12 in axialer Richtung gesehen von rechts nach links, während die Ausnehmungen 12.4 von links nach rechts verlaufen. Dabei sind beide Ausnehmungen 12.3, 12.4 in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander

beabstandet, wobei sie sich in der Mitte der elastischen Hülse 12 im jeweiligen Punkt 12.5 treffen.

Unter Bezugnahme auf Figur 6 wird nachstehend die an sich bekannte Funkti- on der Selbstausrichtung des Radiallagers 9 erläutert. Im zeichnerisch darge- stellten Zustand ist die im Radiallager 9 aufgenommene Welle 7 unter einem Winkel verschwenkbar, da der Lageraußenring 9.1 mit seiner konvexen Man- telfläche in der konkaven Aufnahmebohrung 12.1 der Kunststoffhülse 12 gehal- ten ist. Das Verschwenken der Welle 7 um einen bestimmten Winkelbetrag wird ermöglicht, da zwischen dem Halteelement 10 und einer Anschlusskon- struktion 13 noch ein Radialspalt 14 gebildet ist. Dieser Radialspalt 14 sorgt dafür, dass das freie Pendeln des Lageraußenringes 9.1 in der Kunststoffhülse 12 noch möglich ist und demzufolge die Welle 7 ausgerichtet werden kann.

Wird nun von Seiten der Anschlusskonstruktion 13 in die Befestigungsbohrung 10.2 des Halteelementes 10 eine nicht dargestellte Schraube eingeführt und diese angezogen, so wird sich nach und nach der Radialspalt 14 in seiner axia- len Ausdehnung verringern, bis er schließlich ganz verschwunden ist, wobei das Halteelement 10 mit seinem radial verlaufenden Teil 10.1 und die elasti- sche Hülse 12 mit ihrer Anlagefläche 12.6 in einer Ebene an der Anschluss- konstruktion 13 anliegen. Dabei wird die elastische Hülse 12 durch das Eindre- hen der Befestigungsschraube von rechts nach links weiter in das Halteele- ment 10 hinein geschoben, wobei gleichzeitig der radiale Druck auf die Hülse 12 bzw. das Radialkugellager 9 erhöht wird. Wenn der Radialspalt 14 zwischen Halteelement 10 und Anschlußkonstruktion 13 den Wert Null angenommen hat, ist der über das Halteelement 10 und die elastische Hülse 12 auf das Radialla- ger 9 ausgeübte Radialdruck so groß, dass der Lageraußenring 9.1 fest arre- tiert ist. Dies erklärt sich dadurch, dass die Hülse 12 mit ihrem rechtsseitig gro- ßen Durchmesser nach und nach in das Teil 10.3 des Halteelementes 10 hi- neingepreßt wird, das im Durchmesser in axialer Richtung abnimmt, wobei sich der Radialdruck mit fortschreitender Verschiebung der elastischen Hülse 12 erhöht. Seinen maximalen Wert nimmt er dann an, wenn die Hülse 12 mit ihrer

Anlagefläche 12.6 und der radial verlaufende Teil 10. 1 des Halteelements 10 gemeinsam in einer Ebene an der Anschlusskonstruktion 13 anliegen.

In den Figuren 7 und 8 ist gezeigt, wie sich der Radialdruck auf den Lagerau- ßenring 9.1 des Radiallagers 9 begrenzen lässt. Dies erfolgt derart, dass ge- mäß Figur 7 die elastische Hülse 12 an ihrer konisch ausgebildeten Mantelflä- che mit einer umlaufenden Freistellung 12.7 versehen ist. In Figur 8 ist gezeigt, dass die elastische Hülse 12 an einer Stelle ihres Umfanges mit einem durch- gehenden Radialschlitz 12.8 versehen ist, der dann bei Endmontage ver- schwunden ist.

Schließlich ist in den Figuren 9 und 10 eine speziell ausgebildete Art der erfin- dungsgemäßen elastischen Hülse 12 gezeigt. Diese ist aus zwei Teilhülsen 12.9, 12.10 zusammengesetzt, welche durch einen Radialspalt 12.11 vonein- ander getrennt sind. Der Verlauf des Radialspaltes 12.11 in Umfangsrichtung ist nicht geradlinig, sondern durch die nicht näher bezeichneten Vorsprünge der einen Teilhülse (12.9, 12. 10) und die ebenfalls nicht bezeichneten Aus- nehmungen der anderen Teilhülse (12.10, 12.9) bestimmt. Die beiden Teilhül- sen 12.9 und 12.10 sind in axialer Richtung um einem bestimmten Betrag ge- geneinander verschiebbar, aber nicht voneinander trennbar, wobei die Vor- sprünge des einen Teils Ausnehmungen des anderen Teils eingreifen. Die Montage erfolgt derart, dass zunächst die Teilhülse 12.9 mit den Haltenasen 12.2 am Halteelement 10 verschnappt wird, wobei die Teilhülse 12.10 in der Aufnahmebohrung 10.4 noch axial bewegbar ist. Erst nach der vollständigen Montage, bei der die Teilhülse 12.10 mit ihrer Anlagefläche 12.6 an der An- schlusskonstruktion 13 anliegt, liegen auch die beiden Teilhülsen 12.9, 12.10 fest aneinander an.

Bezugszeichen 1 Brennkraftmaschine 2 Getriebe 3 Kardanwelle 4 Kardanwelle 5 Vorderrad 6 Vorderrad 7 Antriebshalbwelle 8 Kardangelenk 9 Radiallager 9.1 Lageraußenring 9.2 Lagerinnenring 9.3 Dichtung 10 Halteelement 10.1 radial verlaufendes Teil 10.2 Befestigungsbohrung 10.3 Teil 10.4 Aufnahmebohrung 11 Lagerachse 12 elastische Kunststoffhülse 12.1 Aufnahmebohrung 12.2 Haltenase 12.3 Ausnehmung 12.4 Ausnehmung 12. 5 Punkt 12.6 Anlagefläche 12.7 Freistellung 12.8 Radialschlitz 12.9 Teilhülse 12.10 Teilhülse 12.11 Radialsplalt 13 Anschlußkonstruktion 14 Radialspalt