PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10045417B4 05.02.2004
Titel Radiallager
Anmelder Trelleborg Automotive Technical Centre GmbH, 56203 Höhr-Grenzhausen, DE
Erfinder Schlizio, Olaf, 24536 Neumünster, DE
Vertreter Flügel Preissner Kastel, 81929 München
DE-Anmeldedatum 14.09.2000
DE-Aktenzeichen 10045417
Offenlegungstag 04.04.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.02.2004
IPC-Hauptklasse F16C 35/04
IPC-Nebenklasse F16C 27/06   B60K 17/24   B29C 45/14   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Radiallager, mit einem Lagerblock zur Aufnahme einer Gummibuchse und eines Kugellagers, wobei die Gummibuchse eine zwischen einem Außenring und einem Innenring befindliche Gummimischung zur Schwingungsdämpfung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagers.

Radiallager der in Rede stehenden Art sind aus dem Stand der Technik als Querlager oder Traglager zur Aufnahme von Kräften senkrecht zu einer in diesem Lager geführten rotierenden Welle bekannt. Diese können sowohl als Radialgleitlager oder als Radialkugellager ausgeführt werden, wobei die Lager einer Welle gut ausgerichtet werden müssen, um Unwuchten zu vermeiden. Damit die Lager; beispielsweise mit einer Transmissionswelle fruchtend eingerichtet werden können, ist der Lagerkörper, in welchem die Welle über ein Kugellager oder ein Gleitlager geführt ist, beispielsweise durch Schraubenspindeln verstellbar. Um eine Justierung durchzuführen, werden bevorzugt geteilte Radiallager verwendet, bei denen nach Entfernen eines Lagerdeckels die Welle quer zur Achse ein- und ausgebaut werden, was beispielsweise bei Kurbelwellen oft unerläßlich ist. Der Ein- und Ausbau derart geführter Wellen zu Montage- oder Wartungszwecken bedingt eine entsprechend aufwendige konstruktive Gestaltung der Lager, die insbesondere auch Maßnahmen zur in Achsrichtung der Welle fluchtenden Ausrichtung des Lagers umschließen müssen. Gerade diese Anforderung macht aber die Lager entsprechend aufwendig und teuer.

Die DE 197 55 307 A1 offenbart eine Antriebswellenanordnung für Kraftfahrzeuge mit einem Zwischenlager zur Lagerung einer Welle. Ein Lagerträger weist ein Lagergehäuse auf, das einen Außenring des Zwischenlagers umschließt, wobei zwischen dem Außenring und dem Lagerträger eine elastische Abstützung für das Zwischenlager angeordnet ist.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Radiallager anzugeben, welches konstruktiv einfach gestaltet und günstig herzustellen ist. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Radiallagers anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein Radiallager mit einem Lagerbock zur Aufnahme einer Gummibuchse und eines Kugellagers gelöst, wobei die Gummibuchse eine zwischen einem Außenring und einem Innenring befindliche Gummimischung zur Schwingungsdämpfung aufweist, und bei dem der Lagerbock einteilig aus einem Kunststoff hergestellt ist, der Außenring der Gummibuchse aus einem Kunststoff und der Innenring der Gummibuchse aus einem Metall besteht, und das Kugellager selbstkalibrierend in der Gummibuchse angeordnet und von dieser an seinem Außenumfang umschlossen ist.

Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 5 gelöst, bei dem zur Herstellung eines solchen Radiallagers die Schritte vorgesehen sind: a) Einbringen der einen Außenring und einen Innenring aufweisenden, mit Gummi zu befüllenden Buchse in eine Vulkanisiermaschine; b) Einspritzen einer Gummimischung in radialer und/oder axialer Richtung zwischen Außenring und Innenring mit abschließender Vulkanisation der Gummimischung; c) Montage eines Kugellagers in die Gummibuchse; und d) Einpressen der Gummibuchse unter Vorspannung in den Lagerbock, wobei der Lagerbock einteilig aus Kunststoff ausgebildet ist.

Außerdem wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, daß eine derart gestaltete Lagerung eine radiale Ausrichtung einer in dem Kugellager geführten Welle in der Gummibuchse zuläßt. Dadurch ist auch nur eine wesentlich gröbere Justierung des Lagerbocks an einer Anschraubfläche notwendig, wodurch nun auch Welle und Lagerbock zusammen montiert und demontiert werden können, was wiederum eine Teilung des Radiallagers überflüssig macht. Der sich daraus ergebende besonders einfache konstruktive Aufbau des Lagers läßt nicht nur die Verwendung von Kugellagern, sondern auch von Gleitlagern zur Führung der Welle zu. Ein weiterer positiver Effekt entsteht dadurch, daß Schwingungen durch eine aufgrund von Bearbeitungstoleranzen oder Verzug leicht unwuchtig laufende Welle durch die Führung in der Gummibuchse nur gedämpft in die Anschraubfläche übertragen werden. Die zudem erzielte bessere akustische Entkopplung sorgt für eine Reduktion der Laufgeräusche.

Das Herstellungsverfahren des Radiallagers zeichnet sich insbesondere durch eine geringe Anzahl von Verfahrensschritten aus. Nach Herstellung des Lagerbocks aus einem vorzugsweise glasfaserverstärkten Kunststoff (PA 6 GF35) in einem ersten Schritt, wird die darin zu lagernde Gummibuchse in nur zwei weiteren Schritten hergestellt. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß im Vulkanisationswerkzeug in einem weiteren Schritt sehr viel wenige Metall eingelegt werden muß, da der Außenring vorzugsweise aus einem Kunststoff (PA 6 GF35) und nur der Innenring, zur Aufnahme des Lagers, aus einem Stahl besteht. Durch den geringen Metallanteil im Vulkanisationswerkzeug ist eine gleichmäßigere Temperaturverteilung während des Vulkanisationsvorganges erzielbar, was die Vulkanisationsqualität erhöht und damit zu verbesserten Lebensdauereigenschaften führt. Die in einem dritten Schritt eingebrachte Gummimischung bildet dann nach Vulkanisation eine festhaftende Verbindung zwischen beiden Teilen. Nach der Montage des Kugellagers in die Gummibuchse in einem weiteren Schritt wird die Gummibuchse in einem letzen Schritt mit diesem Lager zusammen unter Vorspannung in den Lagerbock eingepresst und kalibriert sich darin von selbst. Nach dem Einpressen der Gummibuchse sind also keine aufwendigen weiteren Montagearbeiten an der im Lagerbock nunmehr elastisch gelagerten Buchse mehr notwendig. Eine Beschädigung der elastischen Verbindung nach dem Einpressen der Gummibuchse in den Lagerbock sind dadurch ausgeschlossen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Radiallagers sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.

Ein konstruktiv derart einfach gestaltetes Radiallager läßt sich vorteilhafterweise mit einem Lagerbock ausführen, der einteilig aus einem Kunststoff hergestellt ist. Beispielsweise kann bei Herstellung des Lagerbocks im Spritzgußverfahren eine höhere Maßhaltigkeit als bei Metallen bei gleichzeitigem Kostenvorteil erzielt werden. Die gleichzeitige große Gestaltungsfreiheit für die Auslegung des Lagerbocks läßt eine rasche Anpassung an die speziellen Erfordernisse des Verbauortes zu. Wesentliche Vorteile ergeben sich weiterhin dadurch, daß ein Lagerbock aus Kunststoff keinen Korrosionsschutz erfordert, da keine Unterrostung stattfinden kann. Zudem entsteht durch Verwendung eines Kunststoffes für den Lagerbock ein erheblicher Gewichtsvorteil gegenüber ansonsten gleichen Ausführungen aus Metall. Außerdem kann die Bauteilfestigkeit bei gleicher Geometrie durch Verwendung festerer Werkstoffe gesteigert werden.

Die Montage des Lagerbocks eines Radiallagers wird vorzugsweise durch in Anschraubflächen angebrachte Lagerbuchsen gewährleistet. Eine sichere Kraftübertragung vom Lagerbock in eine Montagefläche kann damit durch auf den Lastenfall abgestimmte Gestaltung der Lagerbuchsen in den Anschraubflächen sowie durch die Wahl eines entsprechend hoch festen Materials für die Lagerbuchsen erzielt werden. Üblicherweise werden die Lagerbuchsen aus einem korrosionsgeschützten Stahl hergestellt.

Idealerweise wird die Gummibuchse eines Radiallagers durch in einem Außenring angeordnete Montageöffnungen, welche mit am Lagerbock angebrachten Durchgangsöffnungen in Verbindung stehen, im Lagerbock fixiert, beispielsweise mittels Schrauben, Bolzen oder dergleichen. Dadurch wird die Gummibuchse insbesondere gegen axiale Verschiebungen im Lagerbock gesichert. Dadurch, daß die Verbindung nur den Außenring der Gummibuchse fest im Lagerbock hält, ist das Innenleben der Gummibuchse mechanisch weitgehend entkoppelt.

Diese Entkopplung wird bei einem Radiallager in idealer Weise dadurch unterstützt, daß die Gummibuchse im Bereich zwischen dem Außenring und einem Innenring eine Gummifüllung zur Schwingungsdämpfung aufweist. Diese Gummifüllung läßt dabei eine elastische Bewegung des Innenrings in radialer Richtung zu. Eine in dem Lagerbock geführte Welle kann sich auch deshalb in gewissem Umfang selbst kalibrieren.

Eine derartige Schwingungsdämpfung bei einem Radiallager läßt vorteilhafterweise zu, daß der Außenring der Gummibuchse aus einem Kunststoff und der Innenring der Gummibuchse aus einem Metall bestehen kann. Da der Innenring über das darin geführte Kugellager direkt mit der sich drehenden Welle verbunden ist, also den radialen Kräften der Welle ungeschützt ausgesetzt ist, wird die Verwendung von metallischen Werkstoffen an dieser Stelle bevorzugt. Durch die feste Lagerung des Außenrings der Gummibuchse im Lagerbock und die zwischen Außenring und Innenring angebrachte Gummifüllung ist für den Außenring der Gummibuchse die Verwendung eines Kunststoffmaterials möglich.

Der Schutz des im Innenring sitzenden Kugellagers kann bei einem Radiallager dadurch sichergestellt werden, daß die Gummibuchse an jedem offenen Ende koaxial fluchtende ringförmige Zwischenbleche und Abschirmbleche aufweist. Idealerweise werden diese Zwischenbleche und Abschirmbleche an jedem offenen Ende der Gummibuchse ineinander gesteckt und verhindern so die Verschmutzung des im Innenring geführten Kugellagers, insbesondere auch unter den Anforderungen im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen. Eine vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens zur Herstellung eines Radiallagers ist im Unteranspruch 6 angegeben.

Vorteilhafterweise werden bei der Herstellung des Lagerbocks Lagerbuchsen aus Metall in die Anschraubflächen des Lagerbocks eingebettet, besonders bevorzugterweise unter Anwendung von Wärme. Durch diese Vorgehensweise kann ein weiterer Verfahrensschritt der nachträglichen Anbringung der Lagerbuchsen am Lagerbock vermieden werden.

Idealerweise werden bei einem Verfahren zur Herstellung eines Radiallagers bei der Montage des Kugellagers Zwischenbleche und Abschirmbleche zum Schutz des Kugellagers angebracht. Dadurch werden beim späteren Einpressen der Gummibuchse unter Vorspannung in den Lagerbock Beschädigungen oder Verschmutzungen am Kugellager vermieden.

Insbesondere ist die Verwendung eines Radiallagers in Lastkraftfahrzeugen zur schwingungsdämpften Lagerung von Kardanwellen vorgesehen. Der konstruktive Aufbau und die Wahl der Materialien des beschriebenen Radiallagers unterstützen in idealer Weise den Einsatz unter schwierigen Umgebungs- und Witterungsbedingungen sowie ständig wechselnden Belastungen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, welches in der beigefügten Zeichnung näher erläutert wird. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt: eine perspektivische Explosionszeichnung eins Radiallagers gemäß der vorliegenden Erfindung.

Für gleiche oder gleich wirkende Teile werden im folgenden die gleichen Bezugsziffern verwendet. Dies gilt insbesondere für Teile, welche in der Ausführungsform der Erfindung zwar mehrfach vorhanden, aber in der 1 nicht in der tatsächlichen Anzahl sichtbar sind.

1 zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung eines Radiallagers gemäß der vorliegenden Erfindung, in der die wesentlichen Bauteile, gruppiert entlang einer Welle (nicht gezeigt) zu erkennen sind. Ein Lagerbock (10) wird mit Hilfe von Lagerbuchsen (14, 14') an Anschraubflächen (12, 12') an einer Montagefläche fixiert. Üblicherweise werden dabei an den Buchsen (14, 14') Schraubverbindungen angebracht. Die Lagerbuchsen (14, 14') werden üblicherweise aus einem korrosionsfreien Stahl hergestellt, der entsprechende Anzugsmomente zuläßt. In dem Lagerbock (10) wird eine Gummibuchse (20) gelagert, welche auf ihrem Umfang Montageöffnungen (23, 23', 23'') aufweist, welche mit den Durchgangsöffnungen (16, 16', 16'') am Lagerbock (10) fluchten. Eine feste Verbindung vom Außenring und Lagerbock wird durch Presspassung bzw. Formschluß erreicht. Die Öffnungen (23, 16) dienen dem Auswuchten bzw. Einstellen der Kardanwelle. Der Außenring (22) der Gummibuchse (20) umschließt einen Innenring (24), wobei der Zwischenraum zwischen Innenring (24) und Außenring (22) mit Gummi ausgefüllt ist. Das in dem Innenring (24) sitzende Kugellager (30) und somit die im Kugellager (30) gelagerte Welle ist damit elastisch an einem Fahrzeug aufgehängt. Der Schutz des Kugellagers (30) wird über Zwischenbleche (28, 28') und darin gesteckte Abschirmbleche (29, 29') an den offenen Enden (26, 26') sichergestellt. Durch die Verwendung von Kunststoffmaterial für den Lagerbock (10) und den Außenring (22) der Gummibuchse (20) ist eine hohe Wartungsfreundlichkeit und ein besonders geringes Gewicht des Lagers gegeben. Eine in diesem Radiallager geführte Welle kann sich in gewissen Umfang radial selbst kalibrierend in der Gummibuchse (20) ausrichten, wobei gleichzeitig eine Schwingungsentkopplung zwischen Welle und Fahrgestell durch die Führung der Welle in der Gummibuchse (20) gegeben ist.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in der Zeichnung dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

10 Lagerbock 12, 12' Anschraubflächen 14, 14' Lagerbuchsen 16, 16', 16'' Durchgangsöffnung 20 Gummibuchse 22 Außenring 23, 23', 23'' Montageöffnungen 24 Innenring 26, 26' Offenes Ende 28, 28' Zwischenblech 29, 29' Abschirmblech 30 Kugellager

Anspruch[de]
  1. Radiallager, mit einem Lagerbock (10) zur Aufnahme einer Gummibuchse (20) und eines Kugellagers (30),

    wobei die Gummibuchse (20) eine zwischen einem Außenring (22) und einem Innenring (24) befindliche Gummimischung zur Schwingungsdämpfung aufweist,

    dadurch gekennzeichnet, daß

    – der Lagerbock (10) einteilig aus einem Kunststoff hergestellt ist;

    – der Außenring (22) der Gummibuchse (20) aus einem Kunststoff und der Innenring (24) der Gummibuchse (20) aus einem Metall besteht, und

    – das Kugellager (30) selbstkalibrierend in der Gummibuchse (20) angeordnet und von dieser an seinem Außenumfang umschlossen ist.
  2. Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (10) in Anschraubflächen (12, 12') angebrachte Lagerbuchsen (14, 14') zur Montage aufweist.
  3. Radiallager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummibuchse (20) in dem Außenring (22) angeordnete Montageöffnungen (23, 23', 23'') zur Fixierung der Gummibuchse (20) im Lagerbock (10) aufweist, welche mit am Lagerbock (10) angebrachten Durchgangsöffnungen (16, 16', 16'') in Verbindung stehen.
  4. Radiallager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummibuchse (20) an jedem offenen Ende (26, 26') koaxial fluchtende ringförmige Zwischenbleche (28, 28') und Abschirmbleche (29, 29') zum Schutz des im Innenring (24) sitzenden Kugellagers (30) aufweist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Radiallagers mit einem Lagerbock (10) zur Aufnahme einer Gummibuchse (20) und eines Kugellagers (30), mit folgenden Verfahrensschritten:

    a) Einbringen der einen Außenring (20) und einen Innenring (24)aufweisenden, mit Gummi zu befüllenden Buchse (20) in eine Vulkanisiermaschine;

    b) Einspritzen einer Gummimischung in radialer und/oder axiale Richtung zwischen Außenring (22) und Innenring (24) mit abschließender Vulkanisation der Gummimischung;

    c) Montage eines Kugellagers (30) in die Gummibuchse (20); und

    d) Einpressen der Gummibuchse (20) unter Vorspannung in den Lagerbock (10), wobei der Lagerbock (10) einteilig aus Kunststoff ausgebildet ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Montage der Kugellagers (30) Zwischenbleche (28, 28') und Abschirmbleche (29, 29') zum Schutz des Kugellagers (30) angebracht werden.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Radiallagers mit einem Lagerbock (10) zur Aufnahme einer Gummibuchse (20) und eines Kugellagers (30), mit folgenden Verfahrensschritten:

    a) Einbringen der einen Außenring aus einem Kunststoff (20) und einen Innenring aus Metall (24) aufweisenden, mit Gummi zu befüllenden Buchse (20) in eine Vulkanisiermaschine;

    b) Montage eines Kugellagers (30) in die Gummibuchse (20), wobei Zwischenbleche (28, 28') und Abschirmbleche (29, 29') zum Schutz des Kugellagers (30) angebracht werden;

    c) Einspritzen einer Gummimischung in radialer Richtung zwischen Außenring (22) und Innenring (24) mit abschließender Vulkanisation der Gummimischung;

    d) Einpressen der Gummibuchse (20) unter Vorspannung in der Lagerbock (10), wobei der Lagerbock (10) einteilig aus Kunststoff ausgebildet ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com