DE102007057045A1

DE102007057045A1 - Spielfreies Radiallager

Info

Publication number: DE102007057045A1
Application number: DE102007057045A
Authority: DE
Inventors: Norbert Metten
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radiallager mit einem Außenring (1, 2, 3, 4), der dazu bestimmt ist, in einem Lagersitz eines ersten Bauteils mit Passsitz angeordnet zu werden, mehreren in dem Außenring (1, 2, 3, 4) axial hintereinander angeordneten Wälzkörperreihen (10, 11), die auf Laufflächen (5, 6) des Außenrings (1, 2, 3, 4) und eines zweiten Bauteils abrollen, wovon wenigstens eine Wälzkörperreihe (11) zwischen dem Außenring (1, 2, 3, 4) und der Lauffläche des zweiten Bauteils radial-elastisch vorgespannt ist, wobei sich das Radiallager gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, dass diese wenigstens eine erste Wälzkörperreihe (10) aus mit üblichem Spiel im Außenring (1, 2, 3, 4) käfiggeführten Wälzkörpern (7) besteht, wenigstens eine weitere Wälzkörperreihe (11) aus mindestens drei gleichmäßig über dem Umfang verteilten, käfiggeführten Wälzkörpern (8, 9) besteht, und dass die radiale Vorspannung auf die Wälzkörper (8, 9) mit gleichem Durchmesser wie die Wälzkörper (7) der ersten Wälzkörperreihe (10) durch radial abgesetzte Laufflächen (6) des Außenrings (1, 2, 3, 4) im Bereich der wenigstens einen weiteren Wälzkörperreihe (11) erreicht wird oder durch als Hohlrollen (8) ausgebildete Wälzkörper der wenigstens einen weiteren Wälzkörperreihe (11) mit geringfügig größerem Durchmesser als die Wälzkörper (7) der wenigstens einen ersten Wälzkörperreihe (10) aufgebracht wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein spielfreies Radiallager mit einem Außenring, der dazu bestimmt ist, in einem Lagersitz eines ersten Bauteils mit Passsitz angeordnet zu werden, mehreren in dem Außenring axial hintereinander angeordneten Wälzkörperreihen, die auf Laufflächen des Außenrings und eines zweiten Bauteils abrollen, wovon wenigstens eine Wälzkörperreihe zwischen dem Außenring und der Lauffläche des zweiten Bauteils radial-elastisch vorgespannt ist. Derartige Radiallager werden genutzt, um einen spielfreien und geräuscharmen Betrieb sicherzustellen, beispielsweise in Lenkgetrieben, oder um drehzahlfest bei hohen Drehzahlen eingesetzt zu werden, beispielsweise um Losräder in einem Zahnräderwechselgetriebe zu lagern.
Hintergrund der Erfindung
Ein Radiallager der eingangs erwähnten Art ist in der DE 102004 040 340 A1 beschrieben. Es handelt sich um eine Radiallageranordnung zur drehbaren Lagerung eines ersten Bauteils relativ zu einem zweiten Bauteil, umfassend ein Radiallager mit einem Laufring, welcher auf der Lagersitzfläche eines der Bauteile sitzt, und zwei in dem Laufring axial hintereinander angeordneten Wälzkörperreihen, die sich auf einer Lauffläche des anderen Bauteils abwälzen, wobei der Laufring aus einem federelastischem Material gebildet ist, der Laufring nur im Bereich einer ersten der beiden Wälzkörperreihen an der Lagersitzfläche radial abgestützt ist, und der Laufring im Bereich der zweiten Wälzkörperreihe zur Laufreihe hin elastisch vorgespannt ist, derart, dass die zugeordneten Wälzkörper federnd an die Laufflächen angedrückt werden. Bei der ersten Wälzkörperreihe handelt es sich um übliche spielaufweisende käfiggeführte Nadeln und bei der zweiten Wälzkörperreihe um käfiggeführte Kugeln. Der Laufring ist ein Außenring, der auf einer zylindrischen Innenfläche eines der Bauteile sitzt, wobei die Lagersitzfläche im Bereich der zweiten Wälzkörperreihe frei geschnitten ist. Die Kugeln der zweiten Wälzkörperreihe können aus Kunststoff bestehen oder als Hohlkugeln aus Stahl ausgebildet sein, wobei die Kugeln einen größeren Durchmesser haben als die Nadeln und der Laufring einen ersten Abschnitt kleineren Durchmessers für die Nadeln und einen zweiten axialen Abschnitt größeren Durchmessers für die Kugeln aufweist. Dieses Radiallager ist insbesondere für die Spindellagerung einer Lenkanordnung für Kraftfahrzeuge bestimmt, bei denen verstärkt Wert auf Geräuscharmut in der Lenkung gelegt wird.
Ein weiteres Radiallager für eine elektrisch unterstützte Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge ist in der DE 102 00 609 A1 beschrieben. Das Wälzlager ist als ein elastisch nachgiebiges Rollenlager ausgebildet, das wenigstens an einer Umfangstelle eine elastisch verformbare Zylinderrolle, die vorzugsweise als Hohlrolle ausgebildet ist, aufweist, deren Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser der übrigen Zylinderrollen ist. Auf diese Weise wird eine exakte Führung der Eingangswelle erreicht, so dass das aufgebrachte Lenkdrehmoment über die Auswerteeinheit unverfälscht zur Steuerung eines Servomotors verwendbar ist.
Die Anwendung eines solchen Radiallagers bei einem Zahnräderwechselge triebe ist in der DE 197 34 980 A1 beschrieben. Ein Losrad ist mittels des hier beschriebenen Radiallagers auf einer Getriebewelle gelagert, wobei dieses Radiallager wenigstens einen elastisch verformbaren Wälzkörper aufweist, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der übrigen zylindrischen Wälzkörper ist, wodurch es elastisch verformbar radial vorgespannt ist. Mit diesem elastisch verformbaren, radial vorgespannten, als Hohlzylinder ausgebildeten Wälzkörper wird eine vom Schaltzustand des Losrades unabhängige radiale Belastung des Wälzlagers erreicht.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochbelastbares spielfreies Radiallager vorzustellen, das einfach herstellbar ist, über einen großen Drehzahlbereich einsetzbar ist und dessen radiale Vorspannung mittels einfacher Maßnahmen beeinflussbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs wird diese Aufgabe gelöst durch ein Radiallager mit einem Außenring, der dazu bestimmt ist, in einem Lagersitz eines ersten Bauteils mit Passsitz angeordnet zu werden, mehreren in dem Außenring axial hintereinander angeordneten Wälzkörperreihen, die auf Laufflächen des Außenrings und eines zweiten Bauteils abrollen, wovon wenigstens eine Wälzkörperreihe zwischen dem Außenring und der Lauffläche des zweiten Bauteils radial-elastisch vorgespannt ist, wobei wenigstens eine erste Wälzkörperreihe aus mit üblichem Spiel im Außenring käfiggeführten Wälzkörpern besteht, wenigstens eine weitere Wälzkörperreihe aus mindestens drei gleichmäßig über den Umfang verteilten käfiggeführten Wälzkörpern besteht, wobei die radiale Vorspannung auf die Wälzkörper der erwähnten weiteren Wälzkörperreihe mit gleichem Durchmesser wie die Wälzkörper der ersten Wälzkörperreihe durch radial nach innen abgesetzte Laufflächen des Außenrings im Bereich der wenigstens einen weiteren Wälzkörperreihe aufgebracht wird, oder durch als Hohlrollen ausgebildete Wälzkörper der wenigstens einen weiteren Wälzkörperreihe mit geringfügig größerem Durchmesser als die Wälzkörper der wenigstens einen ersten Wälzkörperreihe erreicht wird.
Die Wälzkörperreihe aus mit üblichem Spiel im Außenring käfiggeführten Wälzkörpern gewährleistet die Verwendung des Radiallagers über einen weiteren Drehzahlbereich, auch bei hoher Radialbelastung, während die wenigstens eine weitere Wälzkörperreihe aus mindestens drei gleichmäßig über den Umfang verteilten, käfiggeführten Wälzkörpern die Spielfreiheit des Lagers sichert, wobei sich die radiale Vorspannung entweder durch das Ausmaß der radialen Absetzung der dieser Wälzkörperreihe zugeordneten Lauffläche oder durch die Wandstärke und den Durchmesser von Hohlrollen auf einfache Weise einstellen lässt.
Es sind verschiedene Kombinationen der Wälzkörperreihen aus mit üblichem Spiel im Außenring käfiggeführten Wälzkörpern mit der radial-elastisch vorgespannten Wälzkörperreihe möglich. So können eine radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihe und eine oder zwei ein übliches Spiel aufweisende Wälzkörperreihen axial hintereinander angeordnet sein.
Des Weiteren ist es möglich, zwei radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihen beiderseits einer ein radiales übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihe anzuordnen, wobei die zwei radial-elastisch vorgespannten, beiderseits einer ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihe angeordneten Wälzkörperreihen je drei gleichmäßig über dem Umfang verteilte Wälzkörper aufweisen, und diese Wälzkörper gleichmäßig über dem Umfang gegeneinander versetzt oder fluchtend umfangsbezogen zueinander angeordnet sein können. Ferner ist es möglich, eine radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihe zwischen zwei ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihen anzuordnen.
Vorzugsweise kann die wenigstens eine ein übliches Spiel aufweisende Wälzkörperreihe aus käfiggeführten Nadeln bestehen, wobei die Wälzkörperreihen entweder in getrennten Käfigen oder in einem gemeinschaftlichen Käfig geführt sein können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 eine axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Radiallagers mit einer ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihe und einer benachbarten radial-elastisch vorgespannten Wälzkörperreihe,
2 eine axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Radiallagers mit zwei ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihen und einer dazwischen angeordneten radial-elastisch vorgespannten Wälzkörperreihe,
3 eine axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Radiallagers mit einer ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihe und zwei beiderseits dieser Wälzkörperreihe angeordneten radial-elastisch vorgespannten Wälzkörperreihen,
4 eine axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Radiallagers entsprechend 3 mit einer in Umfangsrichtung versetzten Anordnung der Wälzkörper der radial-elastisch vorgespannten Wälzkörperreihen,
5 eine axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Radiallagers entsprechend 1, jedoch mit zwei nebeneinander angeordneten, ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihen sowie einer an einem axialen Ende angeordneten radial-elastisch vorgespannten Wälzkörperreihe, und
6 eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs des Radiallagers, in dem die radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihe angeordnet ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 bis 6 zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele mit ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihen 10, deren Wälzkörper aus in Käfigen 12 bzw. 13 geführten Nadeln 7 bestehen. Die Außenringe 1, 2, 3, 4 sind als dünnwandige Lagerhülsen ausgebildet.
Die Ausführungsbeispiele gemäß 1 bis 4 zeigen axial durchgehende Laufflächen 5 radial inneren Mantelflächen der Lagerhülsen 1, 2 und 3, die auch als die Laufflächen für die radial-elastisch vorgespannten Wälzkörperreihen 11 dienen. Die Wälzkörper 8 dieser letztgenannten Wälzkörperreihen 11 sind als Hohlrollen ausgebildet und daher elastisch nachgiebig. Diese Wälzkörper 8 weisen einen geringfügig größeren Durchmesser als die Nadeln 7 auf, und es sind jeweils drei Hohlrollen 8 gleichmäßig auf dem Umfang verteilt in einem Käfig 12 geführt.
1 zeigt eine radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihe 11 und axial benachbart dazu eine ein übliches Spiel aufweisende Wälzkörperreihe 10. Gemäß 2 sind zwei ein übliches Spiel aufweisende Wälzkörperreihen 10 und dazwischen eine radial-elastische Wälzkörperreihe 11 vorgesehen. Die 3 und 4 zeigen eine ein übliche Spiel aufweisende Wälzkörperreihe 10 und axial beiderseits davon je eine radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihe 11. Gemäß 3 sind die Hohlrollen 8 der beiden Wälzkörperreihen 11 koaxial zueinander angeordnet sind, während sie beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 bis 4 wird die radiale elastische Vorspannung durch den Durchmesser und die Wandstärke der Hohlrollen 8 vorgegeben, während sie bei der Ausführungsform gemäß den 5 und 6 durch radial nach innen abgesetzte Laufflächen 6 des Außenrings 4 im Bereich der die radial-elastische Vorspannung bewirkten Wälzkörperreihen eingestellt wird. Zwischen der Lauffläche 5 der Wälzkörperreihe 10 und der Lauffläche 6 der Wälzkörperreihe 11 liegt somit ein kleiner radialer Absatz 15, wobei der Durchmesserunterschied der Laufflächen 5 und 6 so eingestellt wird, dass die gewünschte radial-elastische Vorspannung erreicht wird (6). Die Wälzkörper dieser Wälzkörperreihe 11 sind als Kugeln 9 ausgebildet und weisen denselben Durchmesser wie die Nadeln 7 auf.
Die Wälzkörper 7, 8, 9 dieser Lageranordnung können, wie in den 1 bis 5 dargestellt, in einem gemeinschaftlichen Käfig 12 geführt sein, es ist jedoch auch möglich, wie in 6 dargestellt, einen Käfig 13 für die Nadeln 7 und einen davon getrennten Käfig 14 für die Kugeln 9 vorzusehen.
Die Wälzkörperreihen 10 mit dem üblichen Spiel bilden einen zur Aufnahme der auftretenden Lagerlasten ausgelegten tragenden Bereich, während die Wälzkörperreihen 11 einen Fertigungstoleranzen der Wälzkörperreihen 10 ausgleichenden Bereich bilden. Im normalen Betrieb wird eine Zentrierung des ersten Bauteils gegenüber dem zweiten Bauteil durch die Wälzkörperreihen 11 bewirkt. Bei Auftreten von den die normalen Betriebskräfte übersteigenden radialen Kräften weichen die Wälzkörper der Wälzkörperreihen 11 entsprechend einem gegebenenfalls vorhandenen Lagerspiel aus, bis die Radialkraft von den Wälzkörperreihen 10 mit dem üblichen Lagerspiel aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, insbesondere können die ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihen 10 Kugeln oder Rollen anstelle der Nadeln 7 aufweisen, die in üblicher Weise wie die Nadeln 7 aus Vollmaterial hergestellt sind.
Das erfindungsgemäße Radiallager in seinen verschiedenen Ausführungsformen gewährleistet einen spielfreien und geräuscharmen Betrieb bei hoher Belastbarkeit und ist über einen weiten Drehzahlbereich einsetzbar.

1: Außenring
2: Außenring
3: Außenring
4: Außenring
5: Lauffläche
6: Lauffläche
7: Wälzkörper
8: Wälzkörper
9: Wälzkörper
10: Wälzkörperreihe
11: Wälzkörperreihe
12: Gemeinschaftlicher Käfig
13: Käfig
14: Käfig
15: Absatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004040340 A1 [0002]
- DE 10200609 A1 [0003]
- DE 19734980 A1 [0004]

Claims

Radiallager mit einem Außenring (1, 2, 3, 4), der dazu bestimmt ist, in einem Lagersitz eines ersten Bauteils mit Passsitz angeordnet zu werden, mehreren in dem Außenring (1, 2, 3, 4) axial hintereinander angeordneten Wälzkörperreihen (10, 11), die auf Laufflächen (5, 6) des Außenrings (1, 2, 3, 4) und eines zweiten Bauteils abrollen, wovon wenigstens eine Wälzkörperreihe (11) zwischen dem Außenring (1, 2, 3, 4) und der Lauffläche des zweiten Bauteils radial-elastisch vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Wälzkörperreihe (10) aus mit üblichem Spiel im Außenring (1, 2, 3, 4) käfiggeführten Wälzkörpern (7) besteht, wenigstens eine weitere Wälzkörperreihe (11) aus mindestens drei gleichmäßig über dem Umfang verteilten, käfiggeführten Wälzkörpern (8, 9) besteht, und dass die radiale Vorspannung auf die Wälzkörper (8, 9) mit gleichem Durchmesser wie die Wälzkörper (7) der ersten Wälzkörperreihe (10) durch radial nach innen abgesetzte Laufflächen (6) des Außenrings (1, 2, 3, 4) im Bereich der wenigstens einen weiteren Wälzkörperreihe (11) erreicht wird, oder durch als Hohlrollen (8) ausgebildete Wälzkörper der wenigstens einen weiteren Wälzkörperreihe (11) mit geringfügig größerem Durchmesser als die Wälzkörper (7) der wenigstens einen ersten Wälzkörperreihe (10) aufgebracht wird.
Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihe (11) und eine oder zwei ein übliches Spiel aufweisende Wälzkörperreihen (10) axial hintereinander angeordnet sind.
Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihen (11) beiderseits einer ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihe (10) angeordnet sind.
Radiallager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei radial-elastisch vorgespannten, beiderseits einer ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihe (10) angeordneten Wälzkörperreihen (11) je drei gleichmäßig über dem Umfang verteilte Wälzkörper (8, 9) aufweisen und diese Wälzkörper (8, 9) gleichmäßig über den Umfang gegeneinander versetzt oder fluchtend zueinander angeordnet sind.
Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial-elastisch vorgespannte Wälzkörperreihe (11) zwischen zwei ein übliches Spiel aufweisenden Wälzkörperreihen (10) angeordnet ist.
Radiallager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine ein übliches Spiel aufwesende Wälzkörperreihe (10) aus käfiggeführten Nadeln (7) besteht.
Radiallager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperreihen (10, 11) in getrennten Käfigen (13, 14) geführt sind.
Radiallager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperreihen (10, 11) in einem gemeinschaftlichen Käfig (12) geführt sind.