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DE102015106696B4 - Zwischenlager für einen Antriebswellenstrang - Google Patents

Zwischenlager für einen Antriebswellenstrang Download PDF

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DE102015106696B4
DE102015106696B4 DE102015106696.3A DE102015106696A DE102015106696B4 DE 102015106696 B4 DE102015106696 B4 DE 102015106696B4 DE 102015106696 A DE102015106696 A DE 102015106696A DE 102015106696 B4 DE102015106696 B4 DE 102015106696B4
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Spicer Gelenkwellenbau GmbH
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Spicer Gelenkwellenbau GmbH
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Abstract

Zwischenlager (6) für einen Antriebswellenstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei das Zwischenlager (6) aufweist: einen elastischen Lagerkörper (11), der eine Bohrung (12) aufweist, einen in der Bohrung (12) angeordneten Stützring (13), der einen Aufnahmeraum (14) zur Aufnahme eines Wälzlagers (15) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (14) eine Längsachse (X) definiert, und zwei axial voneinander beabstandete Dichtscheiben (16, 17), die jeweils eine zentrale Öffnung (18) zur Aufnahme einer Antriebskomponente (19, 20) aufweisen, wobei zwischen den beiden Dichtscheiben (16, 17) der Stützring (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheiben (16, 17) jeweils eine sich konzentrisch zur Längsachse (X) erstreckende Nut (25) aufweisen und im Bereich der Nuten (25) zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet sind, wobei der Stützring (13) in die beiden Nuten (25) der Dichtscheiben (16, 17) eingreift.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zwischenlager für einen Antriebswellenstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei das Zwischenlager aufweist: einen elastischen Lagerkörper, der eine Bohrung aufweist, einen in der Bohrung angeordneten Stützring, der einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Wälzlagers aufweist, wobei der Aufnahmeraum eine Längsachse definiert, und zwei axial voneinander beabstandete Dichtscheiben, die jeweils eine zentrale Öffnung zur Aufnahme einer Antriebskomponente aufweisen, wobei zwischen den beiden Dichtscheiben der Stützring angeordnet ist.
  • Der Antriebswellenstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzkraftwagens, dient zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Getriebe und einem Achsdifferential, um die Räder des Kraftfahrzeuges anzutreiben. Der Antriebswellenstrang ist in der Regel mehrteilig ausgebildet und wird über ein Zwischenlager unterseitig am Kraftfahrzeug gelagert.
  • Aus der US 8 628 250 B2 ist ein Zwischenlager für einen Antriebswellenstrang eines Kraftfahrzeuges bekannt. Das Zwischenlager weist einen elastischen Lagerkörper auf, in dem ein treppenartig gebogener Stützring angeordnet ist. Der Stützring weist einen parallel zur Längsachse verlaufenden Mittelbereich auf, in dem ein Wälzlager eingesetzt ist. Weiterhin weist das bekannte Zwischenlager zwei axial voneinander beabstandete Dichtscheibenanordnungen auf, zwischen denen der Stützring bzw. das Wälzlager angeordnet ist.
  • Aus der US 48 65 470 A ist ein weiteres Zwischenlager für einen Antriebswellenstrangs eines Kraftfahrzeuges bekannt, die zum Schutz des Lagers äußere Lagerscheiben aufweisen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach herzustellendes und gut abgedichtetes und vor Schmutz, Wasser und dergleichen abgeschirmtes Zwischenlager vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Zwischenlager für einen Antriebswellenstrang eines Kraftfahrzeuges der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Dichtscheiben jeweils eine sich konzentrisch zur Längsachse erstreckende Nut aufweisen und im Bereich der Nuten zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet sind, wobei der Stützring in die beiden Nuten der Dichtscheiben eingreift.
  • Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der Stützring zur Abdichtung bzw. Abschirmung eines in dem Stützring ausgebildeten Aufnahmeraumes in die beiden Nuten der Dichtscheiben eingreift. Insofern könnten die Dichtscheiben auch Abschirmscheiben genannt werden. Die Dichtscheiben weisen in Bezug auf die Längsachse eine größere radiale Erstreckung als der Stützring auf. Im eingebauten Zustand des Zwischenlagers, in dem das Zwischenlager Antriebskomponenten des Antriebswellenstranges lagert, werden die zentralen Öffnungen der beiden Dichtscheiben von rotierenden Antriebskomponenten, insbesondere einer Antriebswelle und/oder einem Wellenflansch, durchgriffen. Die Dichtscheiben sind drehfest mit den Antriebskomponenten verbunden, sodass die Dichtscheiben im Betrieb des Kraftfahrzeuges ebenfalls um die Längsachse rotieren. Dagegen ist der Stützring im eingebauten Zustand des Zwischenlagers drehfest am Kraftfahrzeug gehalten. Durch das Eingreifen des Stützringes in die Nuten der Dichtscheiben wird zwischen den rotierenden Dichtscheiben und dem stillstehenden Stützring eine Labyrinthdichtung bereitgestellt, die ein Eindringen von Wasser, Staub oder dergleichen von außen in den Aufnahmeraum verhindert wird. Zudem wird insbesondere von außen auf das Zwischenlager wirkende Flüssigkeiten, beispielsweise ein zur Reinigung des Kraftfahrzeuges auf den Antriebswellenstrang gerichteter Wasserstrahl, von den Dichtscheiben vom Zwischenlager weggeleitet. Weiterhin sind die Dichtscheiben im Bereich der Nuten zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet. Auf diese Weise wird eine einfach herzustellende und effektive Abdichtung bzw. Abschirmung des Aufnahmeraumes gewährleistet, wobei im Aufnahmeraum ein Wälzlager zur Lagerung der Antriebskomponenten, insbesondere einer Antriebswelle, eingesetzt werden kann.
  • Vorzugsweise weist das Zwischenlager genau zwei Dichtscheiben auf. Durch die exakt zwei Dichtscheiben wird ein einfach herzustellendes sowie gut abgedichtetes und vor Schmutz, Wasser und dergleichen abgeschirmtes Zwischenlager bereitgestellt.
  • Weiterhin können die Nuten der Dichtscheiben radial gleich beabstandet zur Längsachse ausgebildet sein. Mit anderen Worten weisen beide Nuten, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, einen gleichen Durchmesser auf. Auf diese Weise kann der Stützring eine einfach herzustellende Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann der Stützring zylindrisch ausgebildet sein und mit beiden Längsendbereichen in die Nuten eingreifen.
  • Des Weiteren können die Nuten durch einen U-förmig abgewinkelten Abschnitt der jeweiligen Dichtscheibe begrenzt sein. Mit anderen Worten können die Nuten einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Nuten lediglich durch drei Seitenwandungen der jeweiligen Dichtscheibe begrenzt sind. Die Nuten sind an zueinander gerichteten Seiten offen ausgebildet, sodass der zwischen den beiden Dichtscheiben angeordnete Stützring in die offenen Seiten der Nuten eingreifen kann. Vorzugsweise sind die Nuten an den zueinander gerichteten Seiten vollständig offen ausgebildet, d. h. keine weitere Wandung der jeweiligen Dichtscheibe verengt die offene Seite oder erstreckt sich radial zwischen der offenen Seite der jeweiligen Nut und dem Stützring.
  • Weiterhin kann eine die Nut bildende radial innere Wandung der jeweiligen Dichtscheibe doppelwandig ausgebildet sein. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess der Dichtscheiben und erhöht deren Stabilität.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dichtscheiben jeweils an einer die Nut bildenden radial äußeren Wandung einen sich zumindest im Wesentlichen radial erstreckenden Kragen aufweisen, wobei die Kragen der Dichtscheiben den Lagerkörper zumindest teilweise radial überdecken. Dadurch wird der Schutz des Zwischenlagers vor eindringendem Staub, einem auf das Zwischenlager zur Reinigung des Kraftfahrzeuges gerichteter Wasserstrahl oder dergleichen verbessert. Mit zumindest im Wesentlichen radial ist zum einen gemeint, dass sich die Kragen in Bezug auf die Längsachse radial, d. h. unter Bildung eines rechten Winkels zur Längsachse, erstrecken können. Zum anderen kann aber auch vorgesehen sein, dass die Kragen nicht in einem 90°-Winkel zur Längsachse verlaufen, sondern mit einem Winkel von mehr als 45° und weniger als 90° zur Längsachse angeordnet sein können.
  • Weiterhin können die Dichtscheiben identisch ausgebildet sein. Insbesondere können die Dichtscheiben jeweils einteilig ausgebildet sein. Des Weiteren können die Dichtscheiben aus Blech hergestellte Stanz-Biegeteile sein. Dadurch wird ein einfach herzustellendes Zwischenlager bereitgestellt.
  • Vorzugsweise ist/sind der Stützring und/oder der Aufnahmebereich des Stützringes zylindrisch ausgebildet. Der Stützring kann ein aus Blech hergestelltes Stanz-Biegeteil sein. Beispielsweise kann der Stützring zur Bildung des Aufnahmebereiches aus einem tiefgezogenen Blech hergestellt sein, dessen Mitte ausgestanzt ist, damit ein Wälzlager eingesetzt und eine Antriebswelle durch den Stützring durchgreifen können. Der sich beim Tiefziehen üblicherweise bildende Umfangsflansch kann abgeschnitten werden.
  • Zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften des Zwischenlagers kann der Lagerungskörper als Elastomerring ausgebildet sein.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt ist vorgesehen, dass das Zwischenlager weiterhin ein Gehäuse mit einem Gehäuseraum aufweist, wobei der Lagerkörper im Gehäuseraum angeordnet ist. Insbesondere ist das Gehäuse U-förmig ausgebildet. Das Zwischenlager kann somit mittels des Gehäuses auf einfache Weise an einer Unterseite des Kraftfahrzeuges befestigt werden. Der Lagerkörper, insbesondere der als Elastomerring ausgebildete Lagerkörper, kann durch Vulkanisierung an dem Gehäuse befestigt sein. Des Weiteren können Halteelemente vorgesehen sein, um den Lagerkörper, insbesondere bei einem seitlich offenen U-förmig ausgebildeten Gehäuse, im Gehäuseraum am Gehäuse zu halten.
  • Weiterhin kann das Zwischenlager ein Wälzlager aufweisen, wobei das Wälzlager im Aufnahmeraum des Stützringes eingesetzt ist. Das Wälzlager ist in axialer Erstreckung schmaler als der in die Nuten eingreifende Stützring.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und nachstehend beschrieben. Hierin zeigt:
  • 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebswellenstrang zum Antrieb der Hinterräder mit einem Zwischenlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine vergrößerte Teildarstellung des Antriebswellenstrangs aus 1 mit dem Zwischenlager in teilweise geschnittener Darstellung;
  • 3 das Zwischenlager in teilweise geschnittener Darstellung; und
  • 4 eine vergrößerte Teilansicht des Zwischenlagers in Schnittansicht.
  • 1 zeigt einen Nutzkraftwagen 1, bei dem die Hinterräder über den Motor mit dem Getriebe 2 angetrieben werden. Zur Weiterleitung des Drehmomentes vom Getriebe 2 auf ein Hinterraddifferential 3 dient ein Antriebswellenstrang. Der Antriebswellenstrang umfasst einen ersten Gelenkwellenabschnitt 4 und einen zweiten, dazu abgewinkelten zweiten Gelenkwellenabschnitt 5. Die beiden Gelenkwellenabschnitte 4, 5 sind miteinander verbunden, wobei der erste Gelenkwellenabschnitt 4 an seinem vom Getriebe 2 entfernten Ende zusätzlich über ein erfindungsgemäßes Zwischenlager 6 am Fahrgestell des Nutzkraftwagens 1 gelagert ist. Über das Zwischenlager 6 ist der erste Gelenkwellenabschnitt 4 um eine Längsachse, respektive eine Rotationsachse X drehbar gelagert.
  • In den 2 bis 4 ist das Zwischenlager 6 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Zwischenlager 6 umfasst ein Gehäuse 7, das U-förmig ausgebildet ist und einen Gehäuseraum 8 definiert. An einer nach innen gerichteten Wandung 9 des Gehäuses 7 sind quer zur Längsachse X mehrere in Umfangsrichtung des U-förmig ausgebildeten Gehäuses 7 verteilte Haltelaschen 10 ausgebildet, wobei jeweils zwei axial voneinander beabstandete Haltelaschen 10 ein Paar bilden. Im Gehäuseraum 8 ist ein Lagerkörper 11 in Form eines Elastomerringes klemmend zwischen den Haltelaschen 10 befestigt. Der Elastomerring 11 weist eine zentrale Bohrung 12 auf. In der zentralen Bohrung 12 des Elastomerringes 11 ist ein Stützring 13 eingesetzt. Der als Stanz-Biegeteil aus einem Blech hergestellte Stützring 13 ist zylindrisch ausgebildet. Der Stützring 13 umschließt einen zylindrischen Aufnahmeraum 14, der die Längsachse X definiert. In dem Aufnahmeraum 14 ist ein Wälzlager 15 zur Lagerung des ersten Gelenkwellenabschnitts 4 aufgenommen.
  • Zur Abdichtung des Aufnahmeraumes 14 und zur Abschirmung des im Aufnahmeraum 14 aufgenommenen Wälzlagers 15 sind zwei axial voneinander beabstandete Dichtscheiben 16, 17 vorgesehen. Die beiden identisch ausgebildeten Dichtscheiben 16, 17 sind jeweils einteilig aus Blech hergestellte Stanz-Biegeteile. Die Dichtscheiben 16, 17 weisen jeweils eine zentrale Öffnung 18 auf, die konzentrisch zur Längsachse X angeordnet ist. Durch die zentrale Öffnung 18 der in 2 links dargestellten und zum Getriebe 2 gerichteten Dichtscheibe 16 greift eine Antriebswelle 19 des ersten Gelenkwellenabschnitts 4 hindurch. Durch die zentrale Öffnung 18 der in 2 rechts dargestellten und zum Hinterraddifferential 3 gerichteten Dichtscheibe 17 greift die Antriebswelle 19 und ein auf die Antriebswelle 19 aufgeschobener Wellenflansch 20 hindurch. Über den Wellenflansch 20 ist die Antriebswelle 19 mit einem Kreuzgelenk 21 verbunden, welches den ersten Gelenkwellenabschnitt 4 mit einem weiteren Kreuzgelenk des zweiten Gelenkwellenabschnitts 5 verbindet. Die beiden Dichtscheiben 16, 17 sind mittels Presspassung drehfest mit der Antriebswelle 19 bzw. dem Wellenflansch 20 verbunden. Radial innenseitig weisen die Dichtscheiben 16, 17 vier in Umfangsrichtung verteilte Aussparungen 30 auf, damit vor allem während der Montage des Zwischenlagers an der Antriebswelle 19 bzw. dem Wellenflansch 20 oder während möglicher Lackierungsprozesse, in denen die Antriebswelle 19 vertikal hängt Flüssigkeiten aus dem Aufnahmeraum 14 des Zwischenlagers 6 abfließen kann.
  • Der Aufbau der Abdichtung bzw. der Abschirmung wird anhand der 4 näher erläutert, in der der Übersichtlichkeit halber das Wälzlager 15 nicht dargestellt ist. An radial äußeren Längsendbereichen der Dichtscheiben 16, 17 sind Kragen 22 ausgebildet, die einen radial inneren Bereich des Elastomerrings 9 überdecken. Die Kragen 22 sind an den Längsenden nach außen, d. h. voneinander weggerichtet, abgebogen, sodass eine gedachte Gerade durch ein abgebogenes Längsende 23 mit der Längsachse X einen Winkel von etwa 70° einschließt. An das abgebogene Längsende 23 schließt sich ein zur Längsachse X radial verlaufender Abschnitt 24 des Kragens 22 an. Radial weiter innenliegend weist die jeweilige Dichtscheibe 16, 17 eine sich konzentrisch zur Längsachse X erstreckende und zur Längsachse X radial gleich beabstandete Nut 25 auf. Die Nuten 25 sind durch einen abgewinkelten Abschnitt 26 der jeweiligen Dichtscheibe 16, 17 begrenzt, wobei sich an eine radial äußere Wandung 27 der jeweiligen Nut 25 der Kragen 22 anschließt. Der abgewinkelte Abschnitt 26 ist U-förmig ausgebildet, sodass die Nuten 25 einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Eine radial innere Wandung 28 des abgewinkelten Abschnitts 26 der jeweiligen Dichtscheibe 16, 17 ist doppelwandig ausgebildet.
  • Zwischen den beiden axial voneinander beabstandeten Dichtscheiben 16, 17 ist der Stützring 13 angeordnet. Der Stützring 13 greift zur Abdichtung des Aufnahmeraumes 14 in die Nuten 25 der beiden Dichtscheiben 16, 17 ein. Dadurch wird eine Labyrinthdichtung bereitgestellt, die den Aufnahmeraum 14 und das in dem Aufnahmeraum 14 eingesetzte Wälzlager 15 abdichtet, sodass kein Wasser, Schmutz oder dergleichen von außen in den Aufnahmeraum 14 eindringen kann. Durch die Kragen 22 wird zudem gewährleistet, dass beispielsweise Wasser während der Reinigung des Nutzkraftwagens 1 durch einen auf das Zwischenlager 6 gerichteten Wasserstrahl abprallt, bzw. von der durch die Dichtscheiben 16, 17 im Bereich der Nuten 25 und den Stützring 13 gebildeten Labyrinthdichtung abgelenkt wird.
  • Im Betrieb rotieren die beiden Dichtscheiben 16, 17 zusammen mit dem ersten Gelenkwellenabschnitt 4 um die Längsachse X. Der im Elastomerring 11 eingelassene Stützring 13 steht dagegen still, da das Gehäuse 7 über eine den U-förmigen Gehäuseraum 8 und den im Gehäuseraum 7 angeordneten Elastomerring 11 überspannende Halteplatte 29 drehfest an einem Fahrzeuggestell des Nutzkraftwagens 1 gehalten ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Nutzkraftwagen
    2
    Getriebe
    3
    Hinterraddifferential
    4
    erster Gelenkwellenabschnitt
    5
    zweiter Gelenkwellenabschnitt
    6
    Zwischenlager
    7
    Gehäuse
    8
    Gehäuseraum
    9
    Wandung
    10
    Haltelasche
    11
    Elastomerring
    12
    Bohrung
    13
    Stützring
    14
    Aufnahmeraum
    15
    Wälzlager
    16
    Dichtscheibe
    17
    Dichtscheibe
    18
    Öffnung
    19
    Antriebswelle
    20
    Wellenflansch
    21
    Kreuzgelenk
    22
    Kragen
    23
    abgebogenes Längsende
    24
    radialer Abschnitt
    25
    Nut
    26
    abgewinkelter Abschnitt
    27
    äußere Wandung
    28
    innere Wandung
    29
    Halteplatte
    30
    Aussparungen
    X
    Längsachse

Claims (13)

  1. Zwischenlager (6) für einen Antriebswellenstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei das Zwischenlager (6) aufweist: einen elastischen Lagerkörper (11), der eine Bohrung (12) aufweist, einen in der Bohrung (12) angeordneten Stützring (13), der einen Aufnahmeraum (14) zur Aufnahme eines Wälzlagers (15) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (14) eine Längsachse (X) definiert, und zwei axial voneinander beabstandete Dichtscheiben (16, 17), die jeweils eine zentrale Öffnung (18) zur Aufnahme einer Antriebskomponente (19, 20) aufweisen, wobei zwischen den beiden Dichtscheiben (16, 17) der Stützring (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheiben (16, 17) jeweils eine sich konzentrisch zur Längsachse (X) erstreckende Nut (25) aufweisen und im Bereich der Nuten (25) zumindest abschnittsweise doppelwandig ausgebildet sind, wobei der Stützring (13) in die beiden Nuten (25) der Dichtscheiben (16, 17) eingreift.
  2. Zwischenlager (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (25) der Dichtscheiben (16, 17) radial gleich beabstandet zur Längsachse (X) ausgebildet sind.
  3. Zwischenlager (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (25) durch einen U-förmig abgewinkelten Abschnitt (26) der jeweiligen Dichtscheibe (16, 17) begrenzt sind.
  4. Zwischenlager (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Nut (25) bildende radial innere Wandung (27) der jeweiligen Dichtscheibe (16, 17) doppelwandig ausgebildet ist.
  5. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheiben (16, 17) jeweils an einer die Nut (25) bildenden radial äußeren Wandung (27) einen sich zumindest im Wesentlichen radial erstreckenden Kragen (22) aufweisen, wobei die Kragen (22) der Dichtscheiben (16, 17) den Lagerkörper (11) zumindest teilweise radial überdecken.
  6. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheiben (16, 17) identisch ausgebildet sind.
  7. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheiben (16, 17) jeweils einteilig ausgebildet sind.
  8. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheiben (16, 17) aus Blech hergestellte Stanz-Biegeteile sind.
  9. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (13) zylindrisch ausgebildet ist.
  10. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (13) ein aus Blech hergestelltes Stanz-Biegeteil ist.
  11. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper als Elastomerring (11) ausgebildet ist.
  12. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenlager (6) weiterhin ein Gehäuse (7) mit einem Gehäuseraum (8) aufweist, wobei der Lagerkörper (11) im Gehäuseraum (8) angeordnet ist.
  13. Zwischenlager (6) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) U-förmig ausgebildet ist.
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