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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, umfassend mehrere käfiggeführte Wälzkörper sowie einen Außenring mit einer innen liegenden Lauffläche, auf der die Wälzkörper abwälzen, wobei an der Außenseite des Außenrings wenigstens ein radial wirkendes Federelement, das in der Montagestellung einen Radialversatzausgleich des Käfigs nebst Wälzkörpern ermöglicht, vorgesehen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Derartige Lager kommen überall dort zum Einsatz, wo aufgrund geometrischer Abweichungen und Durchbiegungen einer über das Wälzlager gelagerten Welle ein Radialversatz auszugleichen ist. Das heißt, dass diese Wälzlager in der Regel als Führungslager verwendet werden, die nur eine relativ geringe nominelle Radiallast zu tragen haben. Ein Beispiel hierfür ist die Lagerung des Wandlerhalses (rechtes Ende der Drehmomentwandlereinheit) im Zentralteil eines Automatikgetriebes. Dieses Beispiel ist ein typisches Einsatzbeispiel, bei dem relativ hohe Radialversätze gegeben sind. Dies muss bei der Auslegung des Lagers berücksichtigt werden und führt meist zu einem hohen nötigen Radialspiel in der Lagerung.
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Zum Ausgleich eines solchen Radialversatzes ist es beispielsweise aus
US 6,939,052 B1 bekannt, am Außenring des Lagers ein Federelement anzuordnen, über das das Lager im Lagergehäuse angefedert aufgenommen ist, mithin also sich relativ zum Gehäuse, versatzausgleichend, bewegen kann. Eine solche Feder ist beispielsweise als Wellfeder ausgeführt.
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Nachteilig hierbei ist jedoch die relativ komplizierte Montage, da die Feder radial vorsteht und es deshalb schwierig ist, sie in die gehäuseseitige Lageraufnahme einzubringen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Feder, die während des Betriebs mitunter Mikrobewegungen in Umfangsrichtung durchführt, mithin also etwas wandern kann, hierbei entlang der gehäuseseitigen Lageraufnahme reibt und sich gegebenenfalls in diese etwas eingraben kann, insbesondere im Bereich ihrer freiliegenden Randkanten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Wälzlager anzugeben, das demgegenüber verbessert und auf einfache Weise montierbar ist.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem erfindungsgemäßen Wälzlager eine Außenhülse vorgesehen, gegen die das Federelement anliegt.
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Beim erfindungsgemäßen Wälzlager liegt folglich das Federelement außenseitig nicht frei, sondern ist von einer Außenhülse übergriffen. Diese Außenhülse schließt folglich das Wälzlager nach außen hin ab, so dass sich eine kompakte Baueinheit ergibt, innerhalb welcher das Federelement gekapselt ist, jedoch nach wie vor den Außenring nebst Wälzlagerkäfig und Wälzlager angefedert abstützt, so dass die Radialbewegung nach wie vor möglich ist. Die Abstützung erfolgt jedoch zur Außenhülse hin und nicht, wie bisher im Stand der Technik, unmittelbar zur gehäuseseitigen Lagerstelle.
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Infolge der außenseitigen „Kapselung“ ergibt sich folglich eine wesentlich einfachere Montage, da lediglich die stabile Außenhülse, die aus einem geeigneten härtbaren respektive gehärteten Material besteht, in die gehäuseseitige Lageraufnahme einzupassen ist. Etwaige Montageprobleme, wie sie im Stand der Technik aufgrund der federnden, also in sich quasi instabilen Feder gegeben sind, sind mit besonderem Vorteil nicht mehr gegeben.
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Auch besteht das Problem des „Eingrabens“, das vornehmlich dann gegeben ist, wenn das Gehäusematerial, wie zunehmend beispielsweise im Automobilbau der Fall, aus „weicheren“ Legierungen beispielsweise auf Aluminiumbasis gefertigt ist, nicht mehr. Denn die Feder stützt sich auf der aus einem hinreichend gehärteten Material bestehenden Außenhülse ab, die ihrerseits lagefest in der Gehäuselagerung fixiert ist. Das heißt, dass etwaige Mirkobewegungen der Feder sich nicht nachteilig auswirken können. Darüber hinaus ist die Feder an sich infolge der Kapselung geschützt, wie das Wälzlager nach außen hin wie beschrieben gekapselt ist.
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Die Außenhülse ist zweckmäßigerweise über zwei einfache seitliche, sich radial nach innen erstreckende Borde, die zumindest den Außenring, bevorzugt aber auch die Wälzkörper über wenigstens die Hälfte ihres Durchmessers übergreifen, festgelegt. Die Außenhülse (wie im Übrigen auch der Außenring) kann als einfaches gezogenes Bauteil ausgeführt werden, bei dem der eine Bord bereits beim Ziehen hergestellt wird, während der andere Bord nach Einsetzen des Außenrings nebst Federelement und Käfig nebst Wälzkörpern umgebördelt wird, um die Außenhülse festzulegen. Für eine sichere Fixierung übergreift sie den Außenring und die Wälzkörper zum Teil, wobei der Übergriff natürlich so ausgelegt ist, dass nach wie vor eine hinreichende Materialbewegung der Wälzkörper zum Radialversatzausgleich möglich ist.
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Als Federelement kann gemäß einer ersten Erfindungsausgestaltung wenigstens eine umlaufende ringförmige Feder verwendet werden. Ist das Lager axial relativ lang, so ist es selbstverständlich auch möglich, axial benachbart zwei oder mehr derartiger ringförmiger Federn anzuordnen, mithin also den Außenring über mehrere Federn abzustützen.
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Als Federelement kann eine gewölbte Ringfeder oder eine Wellfeder verwendet werden, wobei sich die verwendete Federart gegebenenfalls nach dem Einsatzzweck richtet. Sofern etwaige Mikrobewegungen grundsätzlich zu vermeiden sind, ist es selbstverständlich denkbar, das Federelement am Außenring zu fixieren, beispielsweise durch punktuelles Ankleben oder Anschweißen, wobei die Fixierung jedoch so sein sollte, dass natürlich die Federeigenschaften hierüber nicht beeinflusst werden.
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Alternativ zur Verwendung einer umlaufenden ringförmigen Feder ist es auch denkbar, mehrere um den Umfang des Außenrings verteilt und an ihm fixierte Federelemente vorzusehen. Hier werden also eine Vielzahl einzelner Federelemente angeordnet, die sich entweder axial erstrecken können, also mit ihrer Längsachse parallel nebeneinander liegen, die sich aber auch radial erstrecken können, mithin also in Umfangsrichtung mit ihrer Längsachse hintereinander angeordnet sind. Jedes Federelement ist, da ein Einzelbauteil, am Außenring fixiert. Auch hier besteht natürlich die Möglichkeit, diese Federelementreihe mehrfach vorzusehen, wenn das Wälzlager axial gesehen relativ lang ist. Als ein solches Federelement kann beispielsweise eine gewölbte Blattfeder verwendet werden, wie natürlich auch eine gewellte Feder oder dergleichen.
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Die Wälzkörper sind zweckmäßigerweise Nadeln, die in einem geeigneten Käfig aufgenommen sind, wobei die Erfindung hierauf natürlich nicht begrenzt ist. Vielmehr ist es auch möglich, im Durchmesser stärkere Rollen oder Kugeln, gegebenenfalls in mehreren Reihen angeordnet, zu verwenden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Außenhülse mehrere, sich vorzugsweise axial erstreckende, Schlitze aufweist. Diese Schlitze sind hinsichtlich einer Dämpfung von im Lagerbetrieb aufgrund des Abwälzvorgangs der Wälzkörper entstehenden Geräuschen von Vorteil. Die Schlitze können entweder axial verlaufen und sich im Wesentlichen, abgesehen von den Randbereichen, über die axiale Länge der Außenhülse erstrecken. Denkbar ist es aber auch, die Schlitze schräg oder radial umlaufend anzuordnen.
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Schließlich kann vorgesehen sein, den Außenring durch einen schrägen, durchgehend verlaufenden Schlitz aufzubrechen, so dass er im Durchmesser variabel ist. Dies ermöglicht es, ihn mit einem etwas kleineren Hüllkreis zu fertigen. Beim Einsetzen des Käfigs nebst den Wälzkörpern weitet sich der Außenring etwas auf und legt sich spielfrei um die Wälzkörper. Dies ist wiederum für die Reduktion etwaiger im Betrieb entstehender Geräusche von Vorteil. Auch ist die Montage, da keine hohen Vorspannkräfte gegeben sind, vereinfacht.
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Schließlich kann an der Außenhülse noch eine Verdrehsicherung vorgesehen sein, beispielsweise eine lokale, axial gerichtete Aufbiegung an einem der Borde, welche Verdrehsicherung in der Montagestellung in eine geeignete Ausnehmung an der gehäuseseitigen Lageraufnahme eingreift.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers im Schnitt,
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2 eine Prinzipdarstellung der konzentrischen Einbausituation des Wälzlagers,
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3 eine Prinzipdarstellung der exzentrischen Einbausituation des Wälzlagers,
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4 eine Aufsicht auf die Außenhülse des Wälzlagers, und
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5 eine Aufsicht auf den Außenring eines Wälzlagers mit mehreren einzelnen Federelementen.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1 in Form eines Nadellagers, umfassend einen Käfig 2, an bzw. in dem eine Vielzahl einzelner Wälzkörper 3, hier Nadeln 4, angeordnet respektive geführt sind.
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Vorgesehen ist ferner ein Außenring 5 mit einer an seinem Innenumfang 6 vorgesehenen Lauffläche, auf der die Wälzkörper 3 abwälzen. Der Außenring 5 ist als einfaches, hohlzylindrisches Bauteil ausgeführt, das beispielsweise durch Tiefziehen oder dergleichen hergestellt werden kann.
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Radial außenliegend zum Außenring 5 ist ein Federelement 7 vorgesehen, das in radialer Richtung wirkt. Das Federelement 7 ist hier als umlaufende ringförmige Feder in Form einer gewölbten Ringfeder 8 gezeigt. Alternativ hierzu wäre es auch denkbar, eine Wellfeder, die in Umfangsrichtung gewellt ist, anzuordnen.
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Das Federelement 7 wiederum ist von einer Außenhülse 9 umgriffen, die aus einem geeigneten, gehärteten oder härtbaren Material besteht. Das Federelement 7 ist also zwischen dem Außenring 5 und der Außenhülse 9 angeordnet, so dass eine angefederte Relativbewegung zwischen Außenring 5 und Außenhülse 9 möglich ist, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
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Zur Fixierung der Außenhülse 9 sind zwei Borde 10, 11 vorgesehen, wobei der Bord 10 bereits beim Herstellen der Außenhülse 9 beispielsweise durch Tiefziehen ausgebildet werden kann, während der Bord 11 nach dem Einsetzen des Außenrings 5 nebst Käfig 2 und Wälzkörper 3 umgebördelt wird. Die Borde 10, 11 übergreifen zumindest den Außenring und ein Stück weit auch die Wälzkörper 3 respektive den Käfig 2, so dass diese gegen Verlieren gesichert sind.
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Vorgesehen ist ferner, jedoch nur optional, eine Verdrehsicherung 12 an der Außenhülse 9, die in der Montagestellung in eine geeignete, hier nicht näher gezeigte Ausnehmung an einer Lageraufnahme, in die das erfindungsgemäße Wälzlager 1 an einem Gehäuse, das eine zu lagernde Welle aufweist, eingesetzt ist, eingreift.
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Wie beschrieben ermöglicht das Federelement 7 den Ausgleich eines Radialversatzes respektive ermöglicht eine Relativbewegung zwischen Außenring 5 und Außenhülse 9, die in der Montagestellung, da in die Lageraufnahme des Gehäuses eingepresst, positionsfest ist. Ist kein Radialversatz gegeben, so ergibt sich, siehe 2, eine konzentrische Einbausituation. Der Außenring 5 liegt konzentrisch zur Außenhülse 9, wie in der gezeigten Schnittansicht dargestellt ist.
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Kommt es jedoch aufgrund geometrischer Abweichungen oder Durchbiegungen der über das Wälzlager 1 gelagerten oder geführten Welle zu einem Radialversatz, so kann dieser über das Wälzlager 1 ausgeglichen werden. Die sich dann ergebende exzentrische Einbausituation ist in 3 gezeigt. Ersichtlich ist der Außenring 5 nebst den Wälzlagern 3 und Käfig 2 relativ zur Außenhülse 9 verschoben, das heißt, dass das Federelement 7 lokal eingefedert ist.
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Das erfindungsgemäße Wälzlager lässt also im Einbaufall eine Exzentrizität der Wellen- und Gehäusebauteile zu, ermöglicht jedoch gleichzeitig eine exakte Lagerung und Führung der Welle, wodurch Geräusche und mögliche Käfigschädigungen weitgehend vermieden werden. Auch ist eine einfache Montage möglich, da durch die Kapselung über die Außenhülse 9 ein geschlossenen Bauteil gegeben ist, das über die Außenhülse 9 in einfacher Weise in der gehäuseseitigen Lageraufnahme angeordnet werden kann.
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Zur weiteren Geräuschreduktion ist es möglich, an der Außenhülse 9, siehe 4, mehrere Schlitze 13 anzubringen, die im gezeigten Beispiel axial verlaufen, jedoch auch schräg oder radial verlaufen können.
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5 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers, wobei hier nur der Außenring 5 gezeigt ist. Am fertigen Wälzlager ist selbstverständlich wiederum die aus 1 bekannte Außenhülse 9 vorgesehen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel sind am Außenring 5 um den Umfang verteilt mehrere einzelne Federelemente 7, hier in Form kürzerer, sich axial erstreckender gewölbter Blattfedern 14 angeordnet und zumindest mit einem Ende lagefest mit dem Außenring 5 verbunden. Anstelle eines Federelements, wie in 1 gezeigt, sind hier also umfangsmäßig eine Vielzahl separater Federelemente vorgesehen, die jedoch gleichermaßen eine Relativbewegung von Außenring 5 zur Hülse 9 ermöglichen. Statt axial können die Federelemente 7 auch um den Umfang laufend hintereinander angeordnet sein.
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Wie in 5 ferner gezeigt, besteht die Möglichkeit, den Außenring 5 über einen schräg verlaufenden Schlitz 15 aufzubrechen, so dass er seinen Umfang ändern kann. Dies ermöglicht es, den Außenring 5 im Hüllkreis etwas kleiner zu dimensionieren, er passt sich mit Einsetzen des Käfigs 2 nebst Wälzkörpern 3 dem Außenumfang des Wälzkörperrings an und liegt, ohne große Vorspannkraft, jedoch spielfrei an, was ebenfalls geräuschreduzierend ist. Der Schlitz 15 kann selbstverständlich auch bei der Ausführungsform nach 1 vorgesehen sein.
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Abschließend ist noch festzuhalten, dass anstelle des einen Federelements gemäß 1 respektive der Federelemente gemäß 5 auch, axial nebeneinander, zwei oder mehr ringförmige Federelemente, wie in 1 gezeigt, oder Federelementreihen, wie in 5 gezeigt, vorgesehen sein können. Dies ist dann zweckmäßig, wenn das Lager axial gesehen relativ lang ist und über die Länge mehrere Abstützebenen zweckmäßig sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- Käfig
- 3
- Wälzkörper
- 4
- Nadeln
- 5
- Außenring
- 6
- Innenumfang
- 7
- Federelement
- 8
- Ringfeder
- 9
- Außenhülse
- 10
- Bord
- 11
- Bord
- 12
- Verdrehsicherung
- 13
- Schlitz
- 14
- Blattfeder
- 15
- Schlitz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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