DE4139923C2 - Lager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager, umfassend zwei eine gedachte Achse koaxial um­ schließende, hohlzylindrische Stützringe, die durch ein Balgelement aus elastome­ rem Werkstoff radial elastisch verbunden sind, wobei das Balgelement ein Profil mit zumindest einer in axialer Richtung vorstehenden Falte mit einer axialen Er­ streckung aufweist, die die axiale Ausdehnung von keinem der Stützringe über­ greift, wobei zumindest ein Anschlagpuffer außerhalb der axialen Erstreckung der Falte vorgesehen ist, wobei der Anschlagpuffer ein Profil aufweist, das sich wäh­ rend der bestimmungsgemäßen Verwendung, ausgehend von zumindest einem der Stützringe radial in Richtung des anderen Stützringes erstreckt und wobei die Falte in axialer Projektion gesehen von einem Anschlagpuffer zumindest teilweise überdeckt ist.

Ein solches Lager ist aus der US-PS 36 39 015 bekannt. Das Lager ist als Kardan­ wellenlager ausgebildet, wo bei die beiden Stützringe durch ein in axialer Richtung geöffnetes, C-förmiges Balgelement radialelastisch aufeinander abgestützt sind. Das Balgelement ist mit einem einstückig angeformten Anschlagpuffer versehen, der innerhalb des Ringraums angeordnet ist. Der Ringraum ist durch die beiden Stützringe begrenzt.

Aus dem DE-GM 81 00 855 ist ein Lager bekannt, umfassend ein ringförmiges Element aus elastisch nachgiebigem Werkstoff, das unmittelbar fest zwischen der Mantelfläche des Innenrings und der Innenfläche des Außenrings angeordnet ist. Dabei ist allerdings zu beachten, daß das ringförmige Element aus elastischem Werkstoff insbesondere bei großen Belastungen in radialer Richtung im Bereich seiner in axialer Richtung vorspringenden Einfaltungen ungleichmäßig durch Druck- und Schubspannungen belastet wird. Außerdem ist die Pufferwirkung des als Keil ausgebildeten und im elastisch nachgiebigen Werkstoff des Elementes an­ geordneten Puffer wenig befriedigend. Durch die keilförmige Ausbildung des Puffers wird das Material ungleichmäßig belastet und, bei großen Auslenkbewe­ gungen in radialer Richtung legen sich die Flächen, die die Ausnehmung be­ grenzen, aneinander an, was die Gebrauchsdauer durch Rißbildung in Um­ fangsrichtung infolge auftretender Schubspannungen stark einschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Lager derart weiterzuent­ wickeln, daß sich eine große Radialbeweglichkeit des Lagers und außerordent­ lich geringe Belastungen bei radialen Auslenkbewegungen auf das Balgelement und die innerhalb des Balgelements angeordneten Falten ergeben, so daß eine verbesserte Gebrauchsdauer bei gleichbleibend guten Gebrauchseigenschaften bedingt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Lager der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteil­ hafte Ausgestaltung nehmen die Unteransprüche Bezug.

Bei dem erfindungsgemäßen Lager ist es vorgesehen, daß das Balgelement zwei in axialer Richtung entgegengesetzt vorstehende Falten aufweist, deren Schei­ telpunkte auf voneinander abweichenden bezüglich der gedachten Achse ange­ ordneten koaxialen Zylindermantelflächen liegen, daß die Falten in radialer Richtung einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind und daß das Balg­ element an den im Längsschnitt einander diagonal gegenüberliegende Ecken sei­ nes Profils mit in entgegengesetzter Richtung vorstehenden Anschlagpuffern versehen ist. Eine Ausführung des Balgelementes aus Elastomerwerkstoff ist in wirtschaftlicher Hinsicht wegen der einfachen, problemlosen Fertigung der Teile besonders vorteilhaft. Durch die Ausbildung der Anschlagpuffer, die sich im we­ sentlichen in radialer Richtung des Lagers erstrecken, wird eine Beschädigung der funktionswesentlichen Teile bei extremer Auslenkung in radialer Richtung wirkungsvoll verhindert. Durch die Länge der Anschlagpuffer kann die maximale Auslenkung des Lagers in radialer Richtung genau eingestellt werden. Die Aus­ gestaltung bedingt eine große Radialbeweglichkeit des Lagers und außerordentlich geringe Belastungen bei radialen Auslenkbewegungen auf das Balgelement und die innerhalb des Balgelementes angeordneten Falten. Ein derart ausgestaltetes Lager weist während einer langen Gebrauchsdauer gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften auf.

Durch die Anordnung der Anschlagpuffer wird bei maximaler Auslenkung des Lagers in radialer Richtung eine gleichmäßige Belastung des Dichtbalgs gewährleistet. Außerdem treten an dem von dem Lager umschlossenen Teil keine Biegemomente auf.

Im Hinblick auf eine einfache Fertigung des Balgelementes ist vorgesehen, daß im Bereich zumindest einer axialen Begrenzung des Balgelementes mehrere in Umfangsrichtung durch Abstände voneinander getrennte Anschlagpuffer vorgesehen sind und daß die Anschlagpuffer als Radial- und/oder Axialanschläge ausgebildet sein können.

Nach einer anderen Ausgestaltung können die Anschlagpuffer ringförmig ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung bedingt bei Begrenzung von Extremauslenkungen der beiden Stützringe relativ zueinander eine vergleichsweise geringere Flächenpressung der Anschlagpuffer, wodurch die spezifische Materialbelastung herabgesetzt und die Gebrauchsdauer erhöht wird.

Die Anschlagpuffer können aus elastomerem Werkstoff bestehen und einstückig mit dem Balgelement ausgebildet sein. Hierbei ist von Vorteil, daß eine derartige Ausgestaltung in fertigungstechnischer Hinsicht von Vorteil und hervorzuheben­ der Bedeutung ist. Außerdem bedingen Anschlagpuffer aus elastomerem Werkstoff die zuverlässige Vermeidung von Anschlaggeräuschen bei Extremaus­ lenkungen des Lagers.

Nach einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß die Anschlagpuffer durch Anschlagbleche gebildet sind, die im Bereich zumindest eines der Stützringe angeordnet sind. Durch separate ausgebildete Anschlagpuffer, die aus Blech bestehen, können verschiedenartig ausgestaltete Anschlagpuffer vergleichsweise einfach hergestellt und nachträglich dem Lager zugeordnet werden. Insbesondere bei Ausbildung der Anschlagpuffer als Radial- und Axialanschlag weist eine derartige Ausgestaltung Vorteile auf, da sowohl die Anschlagpuffer selbst als auch das zur Anwendung gelangende Balgelement in fertigungstechnischer Hinsicht einfach und separat hergestellt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Balgelement im Bereich von zumindest einem Stützring durch eine Metalleinlage versteift ist. Die Metalleinlage kann mit Durchbrechungen versehen sein und im Bereich der Durchbrechungen mit dem Balgelement durchdrungen sein. Die Metalleinlage be­ dingt eine größere Stabilität des vergleichsweise weichen Balgelementes am äuße­ ren Umfang. Durch diese Metalleinlage ist auch ein Einbau des Lagers direkt in ei­ ner kreisförmigen Öffnung eines Gehäuses denkbar, ohne daß der thermoplasti­ sche Elastomerwerkstoff beschädigt wird. Die Durchbrechungen in der Metallein­ lage, die von dem Balgelement durchdrungen sind, bewirken eine einwandfreie und einfache Festlegung des Balgelementes an der Metalleinlage.

Die die Durchbrechungen durchdringenden Bestandteile des Balgelementes können im Bereich der Rückseite der Durchbrechungen ineinander übergehend ausgebildet sein. Hierbei ist von Vorteil, daß das Befestigungselement des Lagers, bei­ spielsweise in Form eines Fußes, ebenfalls aus dem preiswerten Elastomerwerk­ stoff hergestellt und direkt, einstückig an das Balgelement angeformt werden kann.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Lagers ist es vorgesehen, daß zur Herstel­ lung des Balgelements ein Thermoplast verwendet wird und daß zumindest einer der Stützringe im Bereich seines in axialer Richtung vorstehenden Endes im An­ schluß an die Formgebung und Verfestigung erneut thermisch erweicht, in Rich­ tung des anderen Stützringes umgeformt und durch Abkühlung verfestigt wird. Dieses Verfahren ermöglicht eine einfache Herstellbarkeit des Lagers. Um das La­ ger ausformen zu können, sind die Anschläge zunächst einstückig, in axialer Richtung an die Stützringe des Balgelementes angeformt. Nach dem Entformen werden die Anschläge erneut erwärmt und in die gewünschte Richtung verformt.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der als Anlage beigefüg­ ten Zeichnung eines Ausführungsbeispiels weiter verdeutlicht. Es zeigen

Fig. 1 ein Lager in quergeschnittener Darstellung und

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Lager in einer Ansicht.

Fig. 3 ein anderes Ausgestaltungsbeispiel eines Lagers der erfindungsgemäßen Art in einem Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig. 4.

Fig. 4 Eine Draufsicht des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist ein Lager gezeigt, umfassend zwei eine gedachte Achse 7 koaxial umschließende, hohlzylindrische Stützringe 1, 2, die durch ein Balgelement 3 aus Elastomerwerkstoff radialelastisch verbunden sind. Das Balgelement 3 weist zwei in axialer Richtung entgegengesetzt vorstehende Falten 3.1, 3.2 auf und Anschlagpuffer 5, 6, die zur Begrenzung einer radialen Auslenkung des Lagers vorgesehen sind. Die Anschlagpuffer 5, 6, die nach dem Entformen des Lagers die gestrichelt dargestellte Lage einnehmen, erstrecken sich nach erneutem Erwärmen und anschließender Verformung im wesentlichen senkrecht zu der gedachten Achse 7. Vorteilhafterweise sind mehrere, in Umfangsrichtung durch Abstände voneinander getrennte Anschlagpuffer vorgesehen, wodurch unvorteilhafte Ma­ terialanhäufungen und hohes Gewicht des Lagers vermieden werden. Die An­ schläge 5, 6 schützen die Falten 3.1, 3.2 des Balgelementes 3 vor Beschädigung und mechanischer Überbeanspruchung bei großen Auslenkungen des Lagers in radialer Richtung. Das zweite Stützelement 2 ist durch einen gekröpften Metallring gebildet, der Durchbrechungen 4 aufweist, die von dem Balgelement 3 durchdrun­ gen sind. Eine gute, widerstandsfähige und dauerhafte Festlegung des Balgele­ mentes 3 am Stützring 2 und die Lagerung in einem Gehäuse, das das Lager au­ ßenseitig umschließt, ist dadurch problemlos möglich.

Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 gezeigte Lager in einer Ansicht. In diesem Beispiel ist es vorgesehen, daß der Befestigungsfuß 10, der zur Befestigung des Lagers vor­ gesehen ist, aus Metall besteht und an der Metalleinlage des Stützringes 2 be­ festigt ist. Eine ähnliche Ausbildung der Befestigung ist auch möglich und insbe­ sondere für weniger stark belastete Lager vorteilhaft, wenn der Befestigungs­ fuß 10 direkt am thermoelastischen Material des Balgelementes 3 im Bereich des Stützringes 2 angeformt ist. Wegen einer übersichtlicheren Darstellung ist der Anschlag 5 im Zustand direkt nach dem Entformen und vor dem Umformen in radialer Richtung abgebildet.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Lager können beispielsweise zur Lagerung einer Kardanwelle zur Anwendung gelangen.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel eines Lagers der erfindungsge­ mäßen Art gezeigt, bei dem der Anschlagpuffer 6 als Radialanschlag ausgebildet ist und aus Blech besteht, wobei an den Radialanschlag ein Axialanschlag 11 an­ geformt ist, um Auslenkbewegungen der Stützringe 1, 2 in axialer Richtung zu begrenzen. Im Bereich des äußeren Stützringes 2 ist in diesem Fall ein in radialer Richtung nach außen vorspringender weiterer Anschlag 12 vorgesehen, der an ei­ nem schematisch dargestellten Bauteil zur Anlage gelangt. Im Bereich des radial äußeren Stützringes 2 ist ein umlaufender, federnder Wulst 13 angeordnet, der aus elastomerem Werkstoff besteht und einstückig mit dem Balgelement 3 aus­ gebildet ist. Bei Auslenkbewegungen der beiden Stützringe 1, 2 relativ zueinander kann der Wulst 13 mit dem Axialanschlag 11 in Eingriff gebracht werden. Die Wegbegrenzung kann dabei beispielsweise eine progressive Kraft-Weg-Kennlinie aufweisen.

In Fig. 4 ist das in Fig. 3 dargestellte Lager in einer Draufsicht gezeigt.

Claims (9)

1. Lager, umfassend zwei eine gedachte Achse koaxial umschließende, hohlzylindrische Stützringe, die durch ein Balgelement aus elastomerem Werkstoff radial elastisch verbunden sind, wobei das Balgelement ein Profil mit zumindest einer in axialer Richtung vorstehenden Falte mit einer axialen Erstreckung aufweist, die die axiale Ausdehnung von keinem der Stützringe übergreift, wobei zumindest ein Anschlagpuffer außerhalb der axialen Erstreckung der Falte vorgesehen ist, wobei der Anschlagpuffer ein Profil aufweist, das sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung, ausgehend von zumindest einem der Stützringe; radial in Richtung des anderen Stützrings erstreckt und wobei die Falte in axialer Projektion gesehen von einem Anschlagpuffer zumindest teilweise überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Balgelement (3) zwei in axialer Richtung entgegengesetzt vorstehende Falten (3.1, 3.2) aufweist, deren Scheitelpunkt auf voneinander abweichenden bezüglich der ge­ dachten Achse (7) angeordneten koaxialen Zylindermantelflächen liegen, daß die Falten (3.1, 3.2) in radialer Richtung einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind und daß das Balgelement (3) an den im Längsschnitt einander diagonal gegenüberliegenden Ecken (8, 9) seines Profils mit in entgegengesetzter Richtung vorstehenden Anschlagpuffern (5, 6) versehen ist.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumin­ dest einer axialer Begrenzung des Balgelementes (3) mehrere in Umfangs­ richtung durch Abstände voneinander getrennte Anschlagpuffer (5, 6, . . . ) vorgesehen sind und daß die Anschlagpuffer (5, 6, . . .) als Radial- und/oder Axialanschlag ausgebildet sind.

3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumin­ dest einer axialen Begrenzung des Balgelementes (3) ein ringförmig aus­ gebildeter Anschlagpuffer vorgesehen ist, der als Radial- und/oder Axialanschlag ausgebildet ist.

4. Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagpuffer (5, 6) aus elastomerem Werkstoff bestehen und einstückig mit dem Balgelement (3) ausgebildet sind.

5. Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagpuffer (5, 6) durch Anschlagbleche gebildet sind, die im Bereich zumindest eines der Stützringe (1, 2) angeordnet sind.

6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Balgelement (3) im Bereich von zumindestes einem Stützring (1, 2) durch eine Metalleinlage versteift ist.

7. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinlage mit Durchbrechungen (4) versehen und im Bereich der Durchbrechungen (4) von dem Balgelement (3) durchdrungen ist.

8. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Durchbre­ chungen (4) durchdringenden Bestandteile des Balgelementes (3) im Bereich der Rückseite der Durchbrechungen (4) ineinander übergehend ausgebildet sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Lagers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein polymerer Werkstoff in einem Formwerkzeug in die Gestalt eines Lagers überführt und verfestigt wird, das zwei einander konzentrisch umschließende, im wesentlichen hohlzylindrische Stützringe sowie ein die Stützringe verbindendes Balgelement umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Balgelements (3) ein Thermoplast verwendet wird und daß zumindest einer der Stützringe (1, 2) im Bereich seines in axialer Richtung vorstehenden Endes im Anschluß an die Formgebung und Verfestigung erneut thermisch erweicht, in Richtung des anderen Stützringes (2, 1) umgeformt und durch Abkühlung verfestigt wird.