Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen, insbesondere für eine Antriebshalbwelle, die ein Getriebe einer quer eingebauten Brennkraftmaschine mit einem angetriebenen Vorderrad verbindet, und wobei die Antriebshalbwelle über ein abgedichtetes in einem brennkraftmaschmenseitig lagefixierten Halter eingesetztes Radiallager abge- stützt ist.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem Werkstatthandbuch (Manuel de Reparation N. 8881 ) für das Fahrzeug Citroen BX, Ausgabe Sept. 1982, Kapitel 5, Seite 3 ist eine gattungsbildende Radiallagerung bekannt. Der Abbildung XB 1 6 ist zu entnehmen, daß zur Abstützung der Antriebswelle ein offensichtlich am Motorblock befestigter Halter vorgesehen ist, in dem der Außenring eines Radiallagers drehfest gehal¬ ten ist. Der auf der Antriebshalbwelle befestigte Innenring stützt sich an einem Ansatz ab, der einen Axialanschlag des Radiallagers bildet. Diese bekannte Radial lagerung ermöglicht keine Selbstausrichtung, d. h. keinen Ausgleich eines Radialversatzes vom Radiallager gegenüber der Antriebshalbwelle bei der Montage. Aufgrund des spielfreien koaxial zur Antriebshalbwelle im Gehäuse eingesetzten Außenrings und des nicht einstellbar am Motorblock befestigten Gehäuses, ist keine Ausrichtung des Radiallagers möglich.

Die aus der US-A 4,41 3,701 bekannte Abstützung einer Antriebshalbwelle umfaßt einen am Motorblock befestigten Halter, zur Aufnahme eines Radial-

lagers, dessen Innenring drehfest auf der Antriebshalbwelle angeordnet ist. Die Antriebshalbwelle besitzt unmittelbar am Getriebeausgang ein Kardangelenk, das die Ausrichtung des Radiallagers erübrigt. Die Anordnung eines weiteren Kardangelenks verursacht nachteilig höhere Herstellkosten und erhöht darüber hinaus den Montageaufwand der Antriebswelle.

Als weitere Lösung zur Schaffung einer Antriebshalbwellenabstützung, die eine Selbstausrichtung ermöglicht, ist eine Radiallagerung bekannt, dessen Außenring über einen elastischen Zwischenring in einem Halter oder in einem Aufnahme- gehäuse eingesetzt ist. Diese Antriebshalbwellenabstützung erhöht den War¬ tungsaufwand, da der elastische Zwischenring aufgrund der mechanischen Beanspruchung einem hohen Verschleiß unterworfen ist, dieser verstärkt sich insbesondere bei einer Unrundheit der Antriebshalbwelle.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostenoptimierte Radiallagerung zur Abstützung einer Antriebshalbwelle zu schaffen, die spielfrei in einem Halter angeordnet, eine Selbstausrichtung bei der Montage ermöglicht, die weiterhin eine hohe Lebensdauer aufweist, bauteiloptimiert ist und die Montage vereinfacht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die zuvor genannte Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichnungsteil von Anspruch 1 und Anspruch 2 genannten Merkmale.

In der Erfindung nach Anspruch 1 ist ein aus einem Blechband spanlos geform¬ ter Innenring des Radiallagers auf der Antriebshalbwelle lagefixiert angeordnet. Der Außenring des Radiallagers ist versehen mit einer sphärisch bzw. ballig gestalteten Mantelfläche des Außenrings, der in dem aus Flanschen zusammen¬ gesetzten Halter lageorientiert einsetzbar ist. Die Verwendung eines spanlos geformten Innenrings des Radiallagers ermöglicht eine vorteilhafte geringere

Wandstärke im Vergleich zu bisherigen massiven Innenringen. Dieser dünn¬ wandige Innenring besitzt bei Verwendung ansonsten gleichdimensionierter Bauteile des Radiallagers einen größeren Innendurchmesser, der die Aufnahme einer Antriebswelle mit größerem Außendurchmesser zuläßt.

Die sphärische Mantelfläche des Außenrings erlaubt bei der Montage eine Ausrichtung des Radiallagers im Halter, das toleranzbedingt, beispielsweise begrenzt radial versetzt zur Antriebshalbwelle angeordnet ist. In vorteilhafter Weise wird mit dieser erfindungsgemäßen Selbstausrichtung eine spannungsfreie Radiallagerung sichergestellt und dabei eine Unrundheit des Lagers vermieden. Diese Maßnahme hat einen positiven Einfluß auf das Verschleißverhalten der Radiallagerung und folglich auf die Lebensdauer. Die exakte Ausrichtung des Radiallagers zur Antriebshalbwelle wirkt sich weiterhin positiv auf das Ge¬ räuschverhalten aus, da die Radiallagerung folglich dadurch keinerlei Geräusch- entwicklung verursacht. Von der erfindungsgemäßen Radiallagerung wird somit kein den Fahrkomfort nachteilig beeinflussender Körperschall auf den Fahr¬ gastraum des Fahrzeugs übertragen.

Die zweite Erfindung sieht vor, daß die Verwendung eines aus Flanschen zusammengesetzten Halters in Verbindung mit einem sphärisch gestalteten Außenring des Radiallagers auch mit einem massiv gestalteten Innenring des Radiallagers kombinierbar ist.

Die neuartig gestalteten Radiallager gemäß den Erfindungen sind vorteilhaft in Verbindung mit Vollwellen einzusetzen, zur Schaffung einer Teilaustausch¬ barkeit. Damit ist die erfindungsgemäße Radiallagerung zur Abstützung einer bisher eingesetzten Antriebshalbwelle verwendbar.

Eine bevorzugte Ausführungsform der in den Ansprüchen 1 und 2 genannten Erfindungen sieht die Verwendung einer Hohlwelle als Antriebshalbwelle vor, zur Erzielung eines Gewichtsvorteil. Außerdem ist mit dieser Maßnahme die rotierende Masse der Antriebswelle reduziert, was die Gefahr eines Unrundlaufs der Antriebshalbwelle reduziert. Die Erfindung ermöglicht bei Verwendung

eines dünnwandigen Innenrings bei einem mit bisherigen Radiallagerungen übereinstimmenden Bauraum die Aufnahme einer Antriebswelle mit einem größeren Außendurchmesser, wodurch sich für eine Hohlwelle im Vergleich zu bisherigen Vollwellen nahezu übereinstimmende Festigkeitswerte einstellen.

Zur Schaffung eines weiteren Gewichtsvorteils ist der Halter aus zwei form- schlussig zusammengefugten Flanschen gebildet. Dabei ist der Halter mit einer der sphärischen Außenkontur des Außenrings angepaßten Aufnahmekontur versehen. Diese Formangleichung begünstigt eine spielfreie Anordnung des Außenrings im Halter zur Erzielung einer exakten Führung der Antπebshalbwel- le, wodurch gleichzeitig eine Gerauschentwicklung im Bereich der Antπebwel- lenabstutzung wirksam unterbunden ist

Eine Ausgestaltung der Flansche sieht vor, daß diese ausschließlich formschlus- sig in einer Randzone an der Mantelflache des Außenrings anliegen. Durch diese Ausgestaltung stellt sich nahezu eine Linienberuhrung zwischen dem Flansch und dem Außenring ein. Damit verbessert sich insbesondere die Ein- stellbarkeit des Radiallagers bei der Montage Außerdem sorgt diese Anbindung für einen sicheren Halt des Radiallagers im Halter.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindungen kann außerdem ergänzt werden mit einem zusatzlichen Gehäuse, an dem der Halter befestigl ist Mit dieser Maßnahme kann der erfindungsgemäße Halter beispielsweise kombiniert wer¬ den mit bereits vom Fahrzeughersteller vorgesehenen, insbesondere brenn- kraftmaschinenseitig angeordneten Gehäusen. In vorteilhafter Weise ergibt sich dadurch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erreichung einer Selbstausrichtung der Antriebshalbwelle im Bereich der Radiallagerung mit einem bereits vom Fahrzeughersteller vorgesehenen Gehäuse für die Wel- lenabstutzung zu kombinieren

Zum vereinfachten Zentrieren des erfindungsgemaßen Halters an einem lagefi¬ xierten Bauteil, insbesondere der Brennkraftmaschine oder einem Gehäuse, das brennkraftmaschmenseitig angeordnet ist, weist der erfindungsgemäße Halter

eine einstellbare Befestigung auf. Diese ermöglicht bei der Montage ein verein¬ fachtes Ausrichten der Radiallagerung gegenüber der Antriebshalbwelle. Dazu bietet es sich vorzugsweise an, zumindest einen Flansch mit Befestigungsla¬ schen zu versehen, in die Langlocher eingebracht sind zur Aufnahme der Befestigungsschrauben.

Dem erfindungsgemäßen Radiallager, welches mit einem spanlos hergestellten dünnwandig ausgebildeten Innenring versehen ist, ist ein spangebend hergestell¬ ter massiver Außenring zugeordnet. Dabei ist das Radial lager unmittelbar mit der sphärisch gestalteten Mantelfläche des Außenrings im Halter während der Montage ausrichtbar eingesetzt.

Zur Bauteiloptimierung ist der Innenring zumindest in einer axialen Richtung mit einem zylindrischen Bund versehen. Dieser eine axiale Verlängerung darstellende Bund ersetzt einen bislang üblichen separaten Abstandsring, der zur Erreichung eines festen Lagersitzes auf der Antriebshalbwelle verwendet wurde. Zur Vergrößerung einer Anlagefläche an einem Befestigungsglied ist der Bund endseitig mit einer rechtwinkelig radial nach außen gerichteten Abkantung versehen.

Bedingt durch die spanlose Herstellung des Innenrings, der eine Walzkorper- laufbahn aufweist, die auf einer den Walzkorpern abgewandten Seite über eine Ringwulst auf der Antriebshalbwelle anliegt, stellt sich ein Radialabstand seitlich der Ringwulst zwischen dem Innenring und der Antriebswelle ein. Zum Aus- gleich dieses Radialabstandes verfügt der Innenring zumindest an einer Stirnseite über eine Doppelung. Über die im eingebauten Zustand an der Antriebswelle anliegende Doppelung wird eine exakte Fuhrung des Innenrings erreicht. Die Erfindung schließt dabei ebenfalls eine an beiden Stirnseiten des Innenrings gleichgestaltete Doppelung ein.

Zur Herstellung der Flanschen, die gemeinsam einen Halter bilden, sieht die Erfindung ein spanloses Tiefziehverfahren vor. Dieses für große Stuckzahlen wirtschaftliche Herstellungsverfahren ermöglicht darüber hinaus eine Wand-

Starkenreduzierung der Flanschen und damit verbunden einen gewünschten Gewichtsvorteil

Zur Schaffung einer wirksamen, einfach darstellbaren, formschlussigen Verbin- düng sind die Flanschen erfindungsgemaß durch eine Falzverbindung zusam¬ mengefugt Diese kostengünstige maschinell ausfuhrbare Verbindung eignet sich insbesondere für Großserien. Der Gegenstand der Erfindung kann zugleich auch mit bereits brennkraftmaschmenseitig oder getπebeseitig angeordneten Gehäu¬ sen kombiniert werden. Dazu bietet es sich an, einen Flansch des Halters in einer Aufnahmebohrung des beispielsweise einteilig mit dem Kurbeigehause der Brennkraftmaschine verbundenen Aufnahmebohrung des Gehäuses zu zen¬ trieren. Beispielsweise kann dazu ein Flansch mit einer Mantelflache in einer Aufnahmebohrung zentriert sein oder die Außenkontur der Befestigungslasche in eine Ausnehmung des Gehäuses eingepaßt sein. Alternativ kann dazu der gesamte Halter in die Aufnahmebohrung des Gehäuses eingesetzt und damit zentriert werden.

Die erfindungsgemäße Radiallagerung, kann weiterhin zur Schaffung einer wirksamen Abdichtung beidseitig der Walzkorper mit zwei Abdichtelementen versehen sein. Diese Abdichtelemente verbessern die Abdichtgute des Radial¬ lagers, wodurch die Standzeit, d.h. die Lebensdauer des Walzlagers erhöht werden kann. Die Abdichtelemente sind dabei jeweils axial beabstandet zuein¬ ander angeordnet Vorzugsweise ist das Radiallager außenseitig mit einer Schutzscheibe versehen, der in Richtung des Walzkorpers eine Dichtung axial beabstandet zugeordnet ist. Die dabei bis auf einen Dichtspalt am gegenüber¬ liegenden Bauteil angeordnete Schutzscheibe hat dabei die Aufgabe grobe Verunreinigungen von der Dichtung fernzuhalten. Zur Ausbildung der Schutz¬ scheibe sieht die Erfindung weiterhin vor, diese als vorgelagerte zweite Dich¬ tung zu gestalten. Die schleifend angeordnete Dichtung dagegen verhindert einen Eintritt von Verunreinigungen und/oder Flüssigkeiten in das Walzlager und einen Schmiermittelaustπtt aus dem Innenπng des Radiallagers Vorzugs¬ weise sind dabei die Abdichtelemente, d. h die Schutzscheibe und die Dich-

tung wechselweise, zur Schaffung eines Labyrinths, am Außenring und am Innenring des Radiallagers lagefixiert angeordnet

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand von vier Ausfuhrungsbeispielen in neun Figuren dargestellt und naher beschrieben. Die einzelnen Figuren zeigen

Figur 1 einen schematischen Aufbau einer bekannten Antπebsanord- nung zwischen einer Einheit, die aus einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe gebildet wird und einer angetriebenen Vorderachse eines Fahrzeugs,

Figur 2 ein erfmdungsgemaßes Radiallager, versehen mit einem dunn- wandig, spanlos gefertigen Innenring, der auf einer Antriebs¬ halbwelle angeordnet ist, wobei das Radiallager in einem zwei Flansche umfassenden Halter eingesetzt ist,

Figur 3 ein Radiallager mit einem spangebend hergestellten Innenring, eingesetzt in einem zwei Flansche umfassenden Halter, wobei das Radiallager zur Abdichtung jeweils auf beiden Seiten zwei Abdichtelemente umfaßt,

Figur 4 ein dem in Figur 2 vergleichbares Radiallager in Verbindung des Halters in einem Längsschnitt;

Figur 5 eine Vorderansicht des in Figur 4 abgebildeten Radiallagers,

Figur 6 das Radiallager gemäß Figur 4, das an einem Gehäuse über einen Flansch des Halters zentriert ist,

Figur 7 eine der Figur 6 entsprechende Radiallagerung, bei der ab¬ weichend das Radiallager über eine Befestigungslasche am Gehäuse zentriert ist;

Figur 8 ein auf der Welle angeordnetes Radiallager, dessen Innenring einseitig mit einem axial vorstehenden Bund versehen ist;

Figur 9 ein Radiallager, dessen Innenring endseitig eine radial nach außen abgewinkelte Abkantung aufweist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Den Aufbau einer bekannten Antriebsanordnung für ein vorderachsangetriebe- nes Fahrzeug in einer schematischen Darstellung zeigt die Figur 1 . Mit der Bezugsziffer 1 ist dabei eine im Fahrzeug quer eingebaute Brennkraftmaschine abgebildet, 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. Aufgrund der versetzten Anordnung des Getriebes zu einer Fahrzeug¬ längsachse ist die Kardanwelle 3 länger ausgeführt als die gegenüberliegende Kardanwelle 4. Die Kardanwelle 3 ist versehen mit einer ebenfalls länger ausge¬ bildeten Antriebshalbwelle 7, die über eine benachbart zu einem Kardangelenk 8 angeordnete Radiallagerung 9 eine Abstützung erfährt. Dazu ist die Radial¬ lagerung 9 in einem Halter 1 5 eingesetzt, welcher in einem an der Brennkraft¬ maschine 1 lagefixierten Gehäuse 10 zentriert ist.

In der Figur 2 ist in einem Längsschnitt die Radiallagerung 9a abgebildet, deren Radiallager 1 1 a über einen spanlos hergestellten Innenring 12a unmittelbar auf der Antriebshalbwelle 7 angeordnet ist. Ein Außenring 1 3a des Radiallagers 1 1 a ist dabei über eine sphärisch gestaltete Mantelfläche 14 in einem Halter 1 5 eingesetzt. Zur Schaffung einer begrenzten Ausrichtung des Radiallagers 1 1 im Halter 1 5, ist der aus zwei Flanschen 16, 1 7 gebildete Halter 1 5 ebenfalls mit einer der Mantelfläche 14 des Außenrings 1 3a angepaßten Aufnahme 18 ver¬ sehen. Aus Fertigungsgründen ist die Aufnahme 1 8 so gestaltet, daß die Flan-

sehe 1 6, 1 7 jeweils ausschließlich an den Randzonen der Mantelflache 14 anliegen Zur Kosten- und Gewichtsoptimierung sind die Flanschen 16, 1 7 _j eweils durch ein spanloses Tiefziehverfahren hergestellt Mittels mehrerer umfangsverteilt angeordneter Falzverbindungen 19 sind die Flanschen 1 6, 1 7 unlösbar miteinander verbunden. Im Wechsel zu den Falzverbindungen 19 sind die Flansche 16, 1 7 weiterhin mit radial nach außen gerichteten Befestigungs¬ laschen 20, 21 versehen, die Langlocher 22 aufweisen, zur Aufnahme einer Schraubverbindung. Der innenring 12a des Radiallagers 1 1 a bildet zur Fuhrung von Walzkorpern 23a eine Walzkorperlaufbahn 24, die auf der vom Walzkor- per 23a abgewandten Seite eine Ringwulst 25 bildet, welche im eingebauten Zustand des Radiallagers 1 1 a auf der Antriebshalbwelle 7 anliegt Zur Uber- bruckung eines Radialabstandes "Y" ist der Innenring 1 2a an beiden Endseiten mit einer Doppelung 26, 27 versehen. Zur Abdichtung des Radiallagers 1 1 a ist dieses beidseitig der Walzkorper 23 mit einer im Außenring 1 3a lagefixierten, am Innneπng 12a schleifend anliegenden Dichtung 28, 29 versehen.

Eine alternativ gestaltete Radiallagerung 9b zeigt die Figur 3, deren Radiallager 1 1 b abweichend zu dem Radiallager 1 1 a gemäß Figur 2 einen durch ein span¬ gebendes Herstellverfahren hergestellten, d h massiven Innenring 1 2b aufweist Die größere Wandstarke des Innenrings 1 2b bewirkt im Vergleich zu Figur 2 durchmesserreduzierte Walzkorper 23b Ein weiterer Unterschied besteht in der Abdichtung des Radiallagers 1 1 b, das beidseitig des Walzkorpers 23b zwei Abdichtelemente umfaßt Den am Außenring 13b drehfixierten Dichtungen 28, 29 ist jeweils axial beabstandet eine Schutzscheibe 30, 31 axial beabstandet vorangestellt, wobei diese am Innenring 12b drehfixiert sind und schleifend am Außenring 1 3 oder einen Dichtspalt 32 bildend angeordnet sind Die Erfindung schließt dabei auch als Dichtungen ausgebildete Schutzscheiben ein

Die Figur 4 zeigt die Radiallagerung 9a gemäß der Figur 2 in einem Langs- schnitt als Einzelteilzeichnung In Figur 5 ist dazu eine Vorderansicht abgebil¬ det Aus der Vorderansicht ist die Ausgestaltung des Flansches 1 7 erkennbar, der über drei umfangsverteilte Befestigungslaschen 21 verfugt in denen Langlo¬ cher 22 vorgesehen sind Zwischen den umfangsverteilten Befestigungslaschen

21 ist jeweils eine Falzverbindung 1 9 angeordnet, zur Erreichung einer form- schlussigen Sicherung beider Flanschen 1 6, 1 7

In Figur 6 ist die Radiallagerung 9a gemäß Figur 2 an einem Gehäuse 33 befestigt dargestellt. Zur Schaffung einer Zentrierung der Radiallagerung 9a ist der Befestiungsflansch 16 in einer Aufnahmebohrung 34 zentriert Das Gehäuse 33 kann dabei als separates Teil lagefixiert an der Brennkraftmaschine 1 an¬ geordnet oder einteilig mit dieser verbunden sein. Das Gehäuse 33 stellt damit eine alternative Befestigung der Radiallagerung 9a dar, die ansonsten beispiels- weise unmittelbar lagefixiert an der Brennkraftmaschine 1 befestigt werden kann

In der Figur 7 ist eine alternative Zentrierung der Radiallagerung 9a im Gehäuse 33 abgebildet. Dabei ist die Radiallagerung 9a nahezu vollständig im Gehäuse 33 eingesetzt, wobei zur Zentrierung der Außenumfang des Flansches 16 im Bereich der Befestigungslasche 20 dient, der in eine entsprechende Ausneh¬ mung 35 des Gehäuses 33 eingepaßt ist

In der Figur 8 ist die Radiallagerung 9c abgebildet, deren Radiallager 1 1 c mit einem Innenring 1 2c verbunden ist, der einen einseitigen axial vorstehenden Bund 36 aufweist Diese Innenπnggestaltung ermöglicht eine Befestigung des Radiallagers 1 1 c auf der Antriebshalbwelle 7 ohne separate Zwischenhulse, wodurch sich eine Bauteiloptimierung einstellt. Auf dem Bund 36 in unmittel¬ barer Nahe des Radiallagers 1 1 c ist gemäß der Figur 8 weiterhin ein Schutzring 37 angeordnet, der insbesondere als zusatzliche Maßnahme zur Vermeidung eines Schutzeintrags in das Radiallager 1 1 c dient

Die in Figur 9 abgebildete Radiallagerung 9d ist mit einem Innenring 1 2d versehen, der in einer axialen Richtung ebenfalls über die Breite des Radial- lagers 1 1 d hinausreicht und endseitig mit einer radial nach außen gerichteten Abkantung 38 versehen ist. Die Abkantung 38 kann ebenfalls zum Schutz des Radiallagers 1 1 d eingesetzt werden, der das Lager beispielsweise wirksam gegen Spritzwasser schützt

Bezugszahlenl iste

1 Brennkraftmaschine 16 Flansch

2 Getriebe 1 7 Flansch

3 Kardanwelle 18 Aufnahme

4 Kardanwelle 19 Falzverbindung

5 Vorderrad 20 Befestigungslasche 6 Vorderrad 21 Befestigungslasche

7 Antriebshalbwelle 22 Langloch

8 Kardangelenk 23a Wälzkörper 9a Radiallagerung 23b Wälzkörper 9b Radiallagerung 24 Wälzkörperlaufbahn 9c Radiallagerung 25 Ringwulst

9d Radiallagerung 26 Doppelung

10 Gehäuse 27 Doppelung

1 1 a Radiallager 28 Dichtung

1 1 b Radiallager 29 Dichtung 1 1 c Radiallager 30 Schutzscheibe

1 1 d Radiallager 31 Schutzscheibe

12a Innenring 32 Dichtspalt

12b Innenring 33 Gehäuse

1 2c Innenring 34 Aufnahmebohrung 12d Innenring 35 Ausnehmung

1 3a Außenring 36 Bund

1 3b Außenring 37 Schutzring

14 Mantelfläche 38 Abkantung

1 5 Halter Y Radialabstand