DE102011088299A1 - roller bearing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Nadelhülse (1), welche im Wesentlichen aus einem in eine Bohrung (2) eines Gehäuses (3) einsetzbaren dünnwandigen Außenring (4), der an seinen Axialseiten zwei radial nach innen gerichtete Borde (5, 6) aufweist, sowie aus einem von diesen Borden (5, 6) im Außenring (4) gehaltenen Nadelkranz (7) besteht. Der Nadelkranz (7) wird dabei durch einen Nadelkäfig (8) und eine Vielzahl in diesem in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen geführten Lagernadeln (9) gebildet, die an der Innenmantelfläche (10) des Außenrings (4) und an der Außenmantelfläche einer zu lagernden Welle abrollen. Erfindungsgemäß weist die Nadelhülse (1) bei einem dem Außendurchmesser der zu lagernden Welle entsprechenden Hüllkreisdurchmesser (dH) zwischen 15 mm und 50 mm und bei einer dem Außenabstand ihrer Borde (5, 6) entsprechende Lagerbreite (b) zwischen 8 mm und 20 mm zum einen lediglich eine aus dem Durchmesser der Lagernadeln (9) und der Materialstärke des Außenrings (4) gebildete radiale Bauhöhe (h) von maximal 1,5 mm auf und zum anderen sind deren Außenring (4), deren Nadelkäfig (8), deren Lagernadeln (9) spanlos aus solchen Werkstoffen hergestellt, dass sie gegen ein bei Betriebstemperaturen von –40°C bis mindestens +140°C sowie bei Betriebsdrehzahlen bis 7000 min–1 eingesetztes Gleitlager mit gleicher radialer Bauhöhe, gleichem Innendurchmesser und gleicher Lagerbreite ohne Änderungen der Umgebungskonstruktion austauschbar ist.The invention relates to a needle sleeve (1) which essentially comprises a thin-walled outer ring (4) which can be inserted into a bore (2) of a housing (3) and which has two radially inwardly directed ribs (5, 6) on its axial sides, and consists of one of these Borden (5, 6) in the outer ring (4) held needle bearing (7). The needle ring (7) is formed by a needle cage (8) and a plurality in this circumferentially uniformly spaced bearing needles (9) on the inner circumferential surface (10) of the outer ring (4) and on the outer surface of a shaft to be supported roll. According to the invention, the needle sleeve (1) at a the outer diameter of the shaft to be stored enveloping diameter (dH) between 15 mm and 50 mm and at the outer distance of their shelves (5, 6) corresponding bearing width (b) between 8 mm and 20 mm to a radial height (h) of a maximum of 1.5 mm, formed only by a diameter of the bearing needles (9) and the material thickness of the outer ring (4), and their outer ring (4), their needle cage (8), their bearing needles (9) non-cutting produced from such materials that they against a at operating temperatures of -40 ° C to at least + 140 ° C and at operating speeds up to 7000 min-1 used plain bearings with the same radial height, the same inner diameter and the same bearing width without changes in the surrounding construction is interchangeable.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, welches insbesondere vorteilhaft als Führungslager für die Zentralwelle in Automatikgetrieben oder in Schaltgetrieben von Kraftfahrzeugen einsetzbar ist.The invention relates to a rolling bearing according to the preamble forming features of claim 1, which is particularly advantageous as a guide bearing for the central shaft in automatic transmissions or in manual transmissions of motor vehicles can be used.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
In der Getriebetechnik ist es allgemein bekannt, dass die Zentralwelle in Automatikgetrieben aber auch in herkömmlichen oder automatisierten Schaltgetrieben von Kraftfahrzeugen zwischen den endseitigen Hauptlagern in mehreren zusätzlichen Führungslagern gelagert wird, um Unwuchten und Kräfte aus deren Drehbewegung aufnehmen zu können. Da der radiale Bauraum für solche Führungslager innerhalb der Getriebe jedoch äußerst begrenzt ist, kommen an diesen Lagerstellen derzeit vor allem Gleitlager zum Einsatz, die bei einem Innendurchmesser zwischen 15 mm und 50 mm und bei einer Lagerbreite zwischen 8 mm und 20 mm eine maximale radiale Bauhöhe von 1,7 mm aufweisen und zumeist als Verbundgleitlager mit einem Trägerband aus Stahl oder Bronze sowie einem porösen Bronze-Sintergerüst ausgebildet sind. Wie alle Gleitlager verursachen jedoch auch solche Führungslager trotz ihrer relativ geringen Belastung vor allem bei unzureichender Schmierung relativ hohe Reibungsverluste, welche bei Anwendung moderner Start-Stopp-Systeme noch verstärkt werden und die Energieeffizienz der Automatikgetriebe oder Schaltgetriebe nachteilig beeinflussen. Außerdem ist für die als Führungslager eingesetzten Gleitlager zur Gewährleistung ihrer dauerhaften Funktion eine gezielte Ölversorgung unablässlich, so dass durch die an den Gleitlagerstellen einzuarbeitenden Querbohrungen zu den Öllängsbohrungen in der Zentralwelle auch ein erhöhter Fertigungsaufwand für die Zentralwelle notwendig ist. Im Zuge der weltweiten Reduzierung des CO2-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen sowie zur Reduzierung von Fertigungskosten wäre es somit vorteilhaft, an den Lagerstellen der Führungslager in Automatikgetrieben oder Schaltgetrieben reibungsarme Wälzlager einzusetzen, zu deren Schmierung grundsätzlich weniger Schmierstoff notwendig wäre und welche deshalb vom ohnehin vorhandenen Getriebeöl geschmiert werden könnten.In transmission technology, it is well known that the central shaft is mounted in automatic transmissions but also in conventional or automated manual transmissions of motor vehicles between the end-side main bearings in several additional guide bearings to absorb imbalances and forces from the rotational movement can. Since the radial space for such a guide bearing within the transmission, however, is extremely limited, these bearings are currently mainly sliding bearings are used, which with an inner diameter between 15 mm and 50 mm and a bearing width between 8 mm and 20 mm maximum radial height of 1.7 mm and are usually designed as a composite sliding bearing with a carrier tape made of steel or bronze and a porous bronze sintered frame. However, like all sliding bearings, such guide bearings, despite their relatively low load, especially in the case of insufficient lubrication, cause relatively high friction losses, which are further intensified when modern start-stop systems are used and adversely affect the energy efficiency of the automatic transmissions or manual transmissions. In addition, a targeted supply of oil is essential for the bearing used as a guide bearing to ensure their permanent function, so that an increased production costs for the central shaft is necessary by the trained on the sliding bearing cross bores to the oil wells in the central shaft. In the course of the worldwide reduction of CO 2 emissions from motor vehicles and to reduce manufacturing costs, it would thus be advantageous to use low-friction bearings at the bearings of the guide bearings in automatic transmissions or manual transmissions, to the lubrication principle less lubricant would be necessary and therefore from the already existing transmission oil could be lubricated.
Eine naheliegende Maßnahme wäre es daher, an den Lagerstellen der Führungslager in Automatikgetrieben oder Schaltgetrieben entsprechende Nadelhülsen einzusetzen, da diese in bekannter Weise von allen Wälzlagern die kleinste radiale Bauhöhe aufweisen und besonders montagefreundliche Lagerungen mit hoher radialer Tragfähigkeit ermöglichen. Derartige Nadelhülsen sind beispielsweise aus dem Katalog
Dennoch konnte eine solche Maßnahme bisher noch nicht in die Praxis umgesetzt werden, da die bekannten Nadelhülsen im genannten Innendurchmesserbereich eine größere radiale Bauhöhe als die zu ersetzenden Gleitlager aufweisen und eine Änderung der Umgebungskonstruktion die Grenzen eines vertretbaren Kosten-Nutzen-Aufwandes überschritten hätte. Ebenso haben sich bisher alle Versuche, Nadelhülsen im genannten Innendurchmesser- und Lagerbreitenbereich mit einer solchen radialen Bauhöhe herzustellen, dass sie ohne Änderungen der Umgebungskonstruktion gegen die bisher eingesetzten Gleitlager austauschbar sind, bedingt durch die filigrane Ausführung solcher Nadelhülsen als äußerst problematisch hinsichtlich der maschinellen Fertigungs- und Montageprozesse erwiesen.Nevertheless, such a measure has not yet been put into practice, since the known needle sleeves in said inner diameter range have a greater radial height than the plain bearings to be replaced and a change in the surrounding construction would have exceeded the limits of a reasonable cost-benefit expense. Likewise, so far all attempts to produce needle sleeves in said inner diameter and bearing width range with such a radial height that they are interchangeable without changes in the surrounding structure against the slide bearings previously used, due to the filigree design of such needle sleeves as extremely problematic in terms of mechanical manufacturing and assembly processes proved.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager zu konzipieren, welches an den Lagerstellen der Führungslager in Automatikgetrieben oder automatisierten Schaltgetrieben von Kraftfahrzeugen ohne Änderungen der Umgebungskonstruktion einsetzbar ist.Based on the stated disadvantages of the known prior art, the invention is therefore the object of the invention to design a rolling bearing, which can be used at the bearings of the guide bearings in automatic transmissions or automated manual transmissions of motor vehicles without changes in the surrounding construction.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Einsatz einer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildeten Nadelhülse gelöst, welche bei einem dem Außendurchmesser der zu lagernden Welle entsprechenden Hüllkreisdurchmesser zwischen 15 mm und 50 mm und bei einer dem Außenabstand ihrer Borde entsprechende Lagerbreite zwischen 8 mm und 20 mm lediglich eine aus dem Durchmesser der Lagernadeln und der Materialstärke des Außenrings gebildete radiale Bauhöhe von maximal 1,7 mm aufweist und deren Außenring, deren Nadelkäfig und deren Lagernadeln spanlos aus solchen Werkstoffen hergestellt sind, dass sie gegen ein bei Betriebstemperaturen von –40°C bis mindestens +140°C sowie bei Betriebsdrehzahlen bis 7000 min–1 eingesetztes Gleitlager mit gleicher radialer Bauhöhe, gleichem Innendurchmesser und gleicher Lagerbreite ohne Änderungen der Umgebungskonstruktion austauschbar ist.According to the invention this object is achieved by the use of a trained according to the preamble of claim 1 needle sleeve, which corresponds to the outer diameter of the shaft to be stored enveloping circle diameter between 15 mm and 50 mm and at the outer distance of their shelves corresponding bearing width between 8 mm and 20 mm only one formed from the diameter of the bearing needles and the material thickness of the outer ring radial height of 1.7 mm and whose outer ring, the needle cage and the bearing needles are made without cutting of such materials that they against a at operating temperatures of -40 ° C to at least + 140 ° C and at operating speeds up to 7000 min -1 used plain bearing with the same radial height, the same inner diameter and the same bearing width without changes in the surrounding construction is interchangeable.
Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten Nadelhülse werden in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.Preferred embodiments and advantageous developments of the inventively designed needle sleeve are described in the
Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Nadelhülse vorgesehen, dass deren Außenring als Ausgangsmaterial aus einem Stahlblech der Sorte DC04 modifiziert mit einer Dicke von maximal 0,7 mm besteht sowie einer Wärmebehandlung durch Einsatzhärten und Anlassen unterzogen ist.Thereafter, it is provided according to
Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäß ausgebildeten Nadelhülse, dass deren Nadelkäfig als Ausgangsmaterial aus einem Stahlblech der Sorte DC03 mit einer Dicke von etwa 0,7 mm besteht und dessen Oberfläche einer Wärmebehandlung durch Härten unterzogen ist. Alternativ wäre hier jedoch auch ein Kunststoffkäfig mit ähnlicher Materialstärke denkbar.According to
Als vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Nadelhülse wird es durch die Ansprüche 4 und 5 zudem vorgeschlagen, dass der Nadelkäfig über radial nach innen gekröpfte Taschenstege, die jeweils eine der doppelten Materialstärke seines Ausgangsmaterials entsprechende Mindestbreite aufweisen, als innen geführter Nadelkäfig ausgebildet ist und dass die über die Taschenstege miteinander verbundenen Seitenringe des Nadelkäfigs ebenfalls jeweils eine der doppelten Materialstärke seines Ausgangsmaterials entsprechende Mindestbreite aufweisen. Diese Maßnahmen haben sich vor allem dahingehend als Vorteilhaft erwiesen, dass dem nur 0,5 mm dicken Nadelkäfig dadurch eine verbesserte Steifigkeit verliehen wird.As an advantageous development of the inventively designed needle sleeve, it is also proposed by the
Gemäß Anspruch 6 zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Nadelhülse darüber hinaus noch dadurch aus, dass deren Lagernadeln aus einem Stahldraht der Sorte 100Cr6 mit einem Durchmesser von maximal 1 mm bestehen sowie einer Wärmebehandlung durch Härten und Anlassen unterzogen sind. Als alternative Wärmebehandlung der Lagernadeln käme jedoch auch Carbonitrieren in Frage.According to
Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäß ausgebildeten Nadelhülse ist es nach Anspruch 7 desweiteren, dass sie an einer Axialseite ihres Außenrings zumindest eine freigestanzte, schräg nach außen angestellte Nase aufweist, die mit einer Ringnut im Gehäuse in Wirkverbindung steht und als Sicherung gegen axiales Verrutschen der Nadelhülse vorgesehen ist. Denkbar wären jedoch auch hier andere geeignete Maßnahmen zur Axialsicherung der Nadelhülse und/oder eine zusätzliche Verdrehsicherung der Nadelhülse.An expedient development of the inventively designed needle sleeve, it is further claim that it has at least one punched, obliquely outward nosed nose on an axial side of its outer ring, which is in operative connection with an annular groove in the housing and provided as a safeguard against axial slippage of the needle sleeve is. Conceivable, however, would be other suitable measures for axial securing the needle sleeve and / or an additional anti-rotation of the needle sleeve.
Schließlich wird es als bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Nadelhülse durch Anspruch 8 noch vorgeschlagen, dass sie als Führungslager für die Zentralwelle in einem Automatikgetriebe oder auch in einem herkömmlichen oder automatisierten Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist. Da bei einer solchen Anwendung die Nadelhülse nur geringe Traglasten aufnehmen muss, kann deren Montageprozess dabei zusätzlich dahingehend vereinfacht werden, dass nur jede zweite Tasche des Nadelkäfigs mit einer Lagernadel befüllt wird.Finally, it is proposed as a preferred application of the inventively designed needle sleeve by
Zusammenfassend weist die erfindungsgemäß ausgebildete Nadelhülse somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Nadelhülsen den Vorteil auf, dass sie durch Ausbildung ihrer Einzelteile mit geringst möglichen Radialabmessungen sowie aus optimal geeigneten Werkstoffen mit zielgerichteter Wärmebehandlung lediglich eine radiale Bauhöhe von maximal 1,5 mm aufweist und dadurch gegen nahezu jedes Gleitlager mit einem Innendurchmesser zwischen 15 mm und 50 mm und einer Lagerbreite zwischen 8 mm und 20 mm ohne Änderungen der Umgebungskonstruktion austauschbar ist.In summary, the needle sleeve according to the invention thus compared to the known from the prior art needle sleeves on the advantage that they have by forming their individual parts with the lowest possible radial dimensions and optimally suitable materials with targeted heat treatment, only a radial height of maximum 1.5 mm and this is interchangeable with almost any plain bearing with an inner diameter between 15 mm and 50 mm and a bearing width between 8 mm and 20 mm without changes in the surrounding construction.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Nadelhülse wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:A preferred embodiment of the needle sleeve formed according to the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In den
Den
Aus
In bevorzugter Anwendung ist eine derart ausgebildete Nadelhülse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Nadelhülseneedle sleeve
- 22
-
Bohrung in
3 Bore in3 - 33
- Gehäusecasing
- 44
-
Außenring von
1 Outer ring of1 - 55
-
Bord an
4 Board 4 - 66
-
Bord an
4 Board 4 - 77
-
Nadelkranz von
1 Needle wreath of1 - 88th
-
Nadelkäfig von
7 Needle cage of7 - 99
-
Lagernadeln in
8 Storage needles in8th - 1010
-
Innenmantelfläche von
4 Inner lateral surface of4 - 1111
-
Taschenstege von
8 Pocket webs of8th - 1212
-
Seitenring von
8 Side ring of8th - 1313
-
Seitenring von
8 Side ring of8th - 1414
-
Ringnut in
3 Ring groove in3 - 1515
-
Nase an
4 Nose on4 - dH d H
- HüllkreisdurchmesserEnvelope diameter
- bb
- Lagerbreitebearing width
- hH
- radiale Bauhöheradial height
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Wälzlager” der Anmelderin, Ausgabe Oktober 2008, auf den Seiten 681 bis 697 [0003] Applicant's "Rolling Bearing", October 2008 edition, pages 681 to 697 [0003]
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