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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Außenring, einem Innenring und einer Vielzahl von zwischen Außenring und Innenring abrollender Wälzkörper, wobei radial am Außenring Mittel zur Minderung von über den Außenring abgegebenen Schwingungen des Wälzlagers angeordnet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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In jüngerer Zeit finden in Kraft- und Nutzfahrzeugen zunehmend Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit kontinuierlich variabler Übersetzung Verwendung. Solche Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe enthalten zwei auf in gegenseitigem Abstand befindlichen Wellen gelagerte Kegelscheibenpaare, die von einem in Reibeingriff mit den Kegelflächen der Kegelscheibenpaare befindlichen Umschlingungsmittel umschlungen werden. Durch gegensinnige Veränderung des Abstandes zwischen den Kegelscheibenpaaren lässt sich die Übersetzung des Getriebes kontinuierlich verändern. Als Umschlingungsmittel werden insbesondere bei Getrieben, mit denen Drehmomente über 300Nm übertragen werden können, metallische Ketten verwendet. Dies hat bei bisher eingesetzten Kegelscheiben-Umschlingungsgetrieben, die als stufenlose Getriebe, wie beispielsweise CVT-Getriebe ausgebildet sind, eine relativ hohe Körperschallübertragung zur Folge.
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Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik gehen verschiedene Elemente zur Schwingungsisolation von Wälzlagern hervor, wie beispielsweise Radialwellfedern aus Federstahlband und Einlegringe aus Kunststoff.
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So sind aus dem allgemein bekannten Stand der Technik bereits Entkopplungsvorrichtungen für eine Lagerung einer Welle an einem Grundkörper, insbesondere einer Welle eines mit einer Kette als Umschlingungsmittel arbeitenden Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe bekannt. Eine solche Entkopplungsvorrichtung enthält einen mit einer kreiszylindrischen Außenfläche ausgebildeten Lageraußenring, innerhalb dessen die Welle gelagert ist, und eine starr mit einem Grundkörper verbundene, die Außenfläche umgebende Innenfläche. Zwischen der Außenfläche und der Innenfläche ist wenigstens eine Radialwellfeder angeordnet, die unter elastischer Verformung eine begrenzte relative Radialbewegung zwischen der Innenfläche und der Außenfläche zulässt. Solche Entkopplungsvorrichtungen werden bei den zuvor genannten mit Ketten als Umschlingungsmittel arbeitenden CVT-Getrieben eingesetzt, um die Schallemission zu vermindern.
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Ferner offenbart die Druckschrift
DE 10 2009 031 063 A1 eine Wälzlageranordnung mit einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring sowie zwischen denselben in Laufbahnen geführten Wälzkörpern. Zur mechanischen Schwingungsdämpfung ist mindestens ein Dämpfungskörper vorgesehen, welcher die Schwingungsübertragung auf zumindest ein im Kraftfluss nachfolgendes Bauteil reduziert. Dabei steht der Dämpfungskörper mit mindestens einem der Lagerringe in Werkstoffverbund. Vorteilhafterweise besteht der Dämpfungskörper aus gießbarem, spritzbarem oder aufschäumbaren schwingungsdämpfendem Material, insbesondere einem Epoxidhartschaum.
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Des Weiteren geht aus der
EP 1 908 972 B1 eine Entkopplungsvorrichtung hervor, bei der auf einer Lageraußenringausgestaltung ein Hülsenring umgreifend aufgesetzt ist, welcher mit Radialwellfedern oder mit einer Axialfläche des Lageraußenrings in Kontakt ist. Zwischen einer Federhülse oder dem Hülsenring und dem Lageraußenring wird auf eine kraftschlüssige Verbindung gesetzt. Eine solche Verbindung ist notwendig, da aufgrund der geometrischen Ausführung das zur Entkopplung eingesetzte schalenartige Element für die Montage am Lager geteilt werden muss. Die beiden Teile können nach der Montage am Lager jedoch nicht mit einfachen Mitteln wieder verbunden werden. Ohne eine Verbindung können die beiden schallhemmenden Teile vom Lager herunterfallen. Daher wird eine kraftschlüssige Verbindung zur Fixierung der beiden Hälften des schalenartigen Entkopplungselementes am Lageraußenring vorgeschlagen.
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Die als nächstliegender Stand der Technik erachtete Druckschrift
EP 1 481 174 B1 offenbart in
47 eine als Federhülse ausgebildete Radialwellfeder. Ein Lageraußenring wird von der aus dünnwandigem Federstahlblech bestehenden Federhülse umschlossen. Die Federhülse ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet und deren radiale Seitenwände stützen sich radial an einer Ringstufe ab, die an der Seitenfläche des Außenrings ausgebildet ist. Radiale Schlitze durchdringen den Boden und teilweise die Seitenwände der Federhülse. Diese Schlitze werden durch zeitintensive und teure Fertigungsverfahren wie beispielsweise Laserschneiden und Drahterodieren in die Federhülse eingearbeitet.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Wälzlageranordnung mit Schallisolation zu schaffen, die fertigungstechnisch verbessert ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe wird ausgehend von einer Wälzlageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen hervor.
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Erfindungsgemäß sind die Mittel zur Abschwächung der über den Außenring abgegebenen Schwingungen des Wälzlagers eine Vielzahl von identischen, metallischen Federbügeln, die U-förmig ausgebildet sind und ein balliges, zwei Schenkel miteinander verbindendes Mittelteil umfassen. Aufgrund der elastischen Bettung des Wälzlagers über die Vielzahl von metallischen Federbügeln erfolgt die Minderung der über den Außenring abgegebenen Schwingungen des Wälzlagers und somit eine Absenkung der Schallemissionen. Vorteilhafterweise werden die metallischen Federbügel aus einem hochvergütetem Stahl, vorzugsweise aus dem Werkstoff 100Cr6 hergestellt. Fertigungstechnisch ist entweder ein U-förmiges Biegen von einem rechteckigen Querschnitt aufweisenden Draht oder ein Schneiden von Scheiben aus einem U-förmigen Profil besonders vorteilhaft, um die metallischen Federbügel herzustellen. Die metallischen Federbügel kontaktieren den Lagersitz im unbelasteten Zustand nur in einem Scheitelbereich des konvex geformten balligen Mittelteils. Mit zunehmender Radiallast wird der Kontaktbereich immer breiter, so dass eine progressive Kennung entsteht. Es ist denkbar, dass zur formschlüssigen Aufnahme von Axialkräften im Scheitelpunkt des metallischen Federbügels am balligen Mittelteil ein radialer Vorsprung angeordnet werden kann, der in einer entsprechenden umlaufenden Nut im Außenring geführt wird. Dieser radiale Vorsprung kann entweder massiv ausgebildet sein oder durch Biegen in das Profil des metallischen Federbügels eingebracht werden.
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Vorzugsweise weist der Außenring an einer ersten und einer zweiten Stirnfläche eine erste und eine zweite sich über den gesamten Umfang erstreckende Aussparung auf, wobei die beiden Aussparungen die beiden Schenkel aufnehmen. Dieser von einem Außenring eines Standardlagers abweichende Außenring bietet den Vorteil einer kompakten Bauweise, da die beiden Aussparungen derart ausgebildet sind, um die beiden Schenkel der metallischen Federbügel aufzunehmen.
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Des Weiteren bevorzugt ist, dass die beiden Schenkel mit einem ersten und einem zweiten distalen Ende radial an einem Nutgrund in den beiden Aussparungen zur Anlage kommen. Somit stützen sich die metallischen Federbügel radial auf die durch die Aussparung ausgebildeten Kanten am Außenring ab. Der ballige Mittelteil weist zum Außenring hin eine konkave Form auf, wodurch der Mittelteil im unbelasteten Zustand am Außenring nicht zur Anlage kommt. Vorteilhafterweise werden die beiden distalen Enden der metallischen Federbügel in umlaufenden Nuten am Lageraußenring axial formschlüssig geführt. Mit anderen Worten weisen die beiden Aussparungen jeweils eine zu beiden Stirnseiten des Außenrings ausgebildete, umlaufende Kante auf, die eine axiale Verschiebung der beiden distalen Enden der metallischen Federbügel verhindert. Der Vorteil dieser besonders bevorzugten Ausbildung ist, dass die beiden Schenkel der metallischen Federbügel auch bei großen Lasten keine axiale Spreizung erfahren und die beiden distalen Enden stets am Nutgrund in den beiden Aussparungen zur Anlage kommen.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die beiden Schenkel einen Hinterschnitt zur radialen Fixierung der metallischen Federbügel in den Aussparungen auf dem Außenring aufweisen. Durch den Hinterschnitt wird die Montage der metallischen Federbügel vereinfacht. Der Hinterschnitt erlaubt nämlich ein Einknipsen der metallischen Federbügel an den Außenring. Vorteilhafterweise weist der Außenring an einer ersten und einer zweiten Stirnfläche innerhalb der Aussparungen einen über die Umfangsfläche angeordneten wulstförmigen Vorsprung auf. Dieser Vorsprung dient dem Hinterschnitt als Schnappkante und verbessert die Fixierung der metallischen Federbügel. Der Hinterschnitt wird beim Aufpressen der metallischen Federbügel durch elastische Verformung überwunden und ist danach wieder kraftfrei. Gemäß eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels kommen die metallischen Federbügel mit einem konvex geformten Abschnitt des balligen Mittelteils radial am Außenring zur Anlage, wobei die beiden Schenkel radial von dem Außenring wegzeigen. Somit unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel insbesondere, durch die um 180 Grad gedrehte Anordnung der metallischen Federbügel. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass die Verwendung von Standardlagern möglich ist, die keine spezielle Ausgestaltung des Außenringes aufweisen.
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Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die beiden Schenkel mit den beiden distalen Enden radial innerhalb eines die Wälzlageranordnung umfassenden U-förmigen Trägerringes zur Anlage kommen. Somit stützen sich die metallischen Federbügel über die beiden Schenkel radial an den U-förmigen Trägerring ab. Der U-förmige Trägerring ist vorzugsweise metallisch und erlaubt eine Vorabmontage der metallischen Federbügel.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die beiden Schenkel einen Hinterschnitt zur radialen Fixierung der metallischen Federbügel innerhalb des U-förmigen Trägerringes aufweisen. Durch den Hinterschnitt wird die Montage der metallischen Federbügel vereinfacht. Der Hinterschnitt erlaubt nämlich ein Einknipsen der metallischen Federbügel an den Trägerring. Vorteilhafterweise weist der Trägerring an den Innenseiten seiner Schenkel einen über die Umfangsfläche ausgebildeten wulstförmigen Vorsprung auf. Dieser Vorsprung dient dem Hinterschnitt als Schnappkante und verbessert die Fixierung der metallischen Federbügel. Der Hinterschnitt wird beim Aufpressen der metallischen Federbügel durch elastische Verformung überwunden und ist danach wieder kraftfrei.
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Vorzugsweise weisen die beiden Schenkel an den beiden distalen Enden Abstandsnocken zur Ausrichtung der metallischen Federbügel auf. Die Abstandsnocken werden vorteilhafterweise im Rahmen der Herstellung des Hinterschnittes durch Kaltumformung, insbesondere durch Stauchung ausgebildet. Die metallischen Federbügel liegen somit sowohl am Außenring als auch am Trägerring in Umfangsrichtung aneinander an, so dass ein Verkippen der metallischen Federbügel und eine damit einhergehende Beeinträchtigung der Aufnahme von radialen Kräften ausgeschlossen sind.
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Des Weiteren bevorzugt ist, dass die metallischen Federbügel über einem Elastomer miteinander verbunden sind. Insbesondere wird dadurch die Handhabbarkeit der metallischen Federbügel bei der Montage verbessert. Ferner weisen Elastomere eine schwingungsdämpfende Wirkung auf. Es ist denkbar das Elastomer in Form eines Elastomerringes auszubilden und diesen beispielswiese an einem oder an beiden Schenkel anzuordnen.
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Aufgrund der Werkstoffauswahl und der geometrischen Form erfolgt durch Biegeverformung zwischen den distalen Enden der Schenkel und dem balligen Mittelteil eine elastische Nachgiebigkeit in radialer, axialer und tangentialer Richtung. Die tangentiale Nachgiebigkeit kann durch Profilierung der distalen Enden der Schenkel und des Querschnitts der metallischen Federbügel unterstützt werden. Ferner sind die Gesamtsteifigkeit und die Schwingungsabsorption über die Anzahl der metallischen Federbügel einstellbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemein-sam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher dargestellt. Dabei zeigen:
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1 eine teilweise Querschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung, umfassend eine Vielzahl von radial an einem Außenring eines Wälzlagers angeordneten metallischen Federbügeln,
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2 eine teilweise Seitenansicht der Wälzlageranordnung aus 1,
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3 eine teilweise Querschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung, umfassend einen U-förmigen Trägerring, und
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4 eine teilweise Seitenansicht der Wälzlageranordnung aus 3.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Wälzlageranordnung, umfassend einen Wälzlager 1 mit einem Außenring 2, einem Innenring 3 und einer Vielzahl von zwischen Außenring 2 und Innenring 3 abrollender Wälzkörper 4. Die Wälzkörper 4 sind in Umfangsrichtung durch einen Lagerkäfig 11 zueinander beabstandet angeordnet. Radial am Außenring 2 sind eine Vielzahl von identischen, metallischen Federbügeln 5 zur Minderung von über den Außenring 2 abgegebenen Schwingungen des Wälzlagers 1 angeordnet. Somit wirken die metallischen Federbügel 5 aufgrund der Entkopplung des Wälzlagers 1 akustisch isolierend. Die metallischen Federbügeln 5 sind U-förmig ausgebildet und weisen ein balliges, zwei Schenkel 6a, 6b miteinander verbindendes Mittelteil 7 auf. Der Außenring 2 weist an einer ersten und einer zweiten Stirnfläche eine erste und eine zweite sich über den gesamten Umfang erstreckende Aussparung 8a, 8b auf. Ferner kommen die beiden Schenkel 6a, 6b mit einem ersten und einem zweiten distalen Ende radial an einem Nutgrund in den beiden Aussparungen 8a, 8b zur Anlage.
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Abgesehen von diesem Kontaktbereich gibt es sonst nur Kontakt im Bereich eines ersten und eines zweiten umlaufenden, außenringfesten, wulstförmigen Vorsprungs 12a, 12b zwischen den metallischen Federbügeln 5 und dem Außenring 2. Dabei greift ein Hinterschnitt der metallischen Federbügel 5 hinter den wulstförmigen Vorsprung 12 zur radialen Fixierung der metallischen Federbügel 5 in den Aussparungen 8a, 8b auf dem Außenring 2. Die metallischen Federbügel 5 sind außer am Nutgrund und im Bereich der beiden wulstförmigen Vorsprünge 12a, 12b insbesondere durch einen Spalt 13 radial zum Außenring 2 beabstandet.
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Gemäß 2 wird die Vielzahl der metallischen Federbügel 5, die am Außenring 2 anliegen, ersichtlich. Die einzelnen metallischen Federbügel 5 können sich am Nutgrund miteinander in Kontakt befinden. Zur Vereinfachung ist der Lagerkäfig 10 in dieser Figur nicht dargestellt.
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3 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wälzlageranordnung. In diesem Ausführungsbeispiel kommen die metallischen Federbügel 5 mit einem konvex geformten Abschnitt des balligen Mittelteils 7 radial am Außenring 2 zur Anlage, wobei die beiden Schenkel 6a, 6b radial von dem Außenring 2 wegzeigen. Die beiden Schenkel 6a, 6b kommen mit den beiden distalen Enden radial innerhalb eines die Wälzlageranordnung umfassenden U-förmigen Trägerringes 9 zur Anlage. Ferner weisen die beiden Schenkel 6a, 6b in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls einen Hinterschnitt auf, welcher zur radialen Fixierung der metallischen Federbügel 5 innerhalb des U-förmigen Trägerringes 9 dient. Darüber hinaus weist der Trägerring 9 an den Innenseiten seiner Schenkel 6a, 6b einen ersten und einen zweiten umlaufenden, trägerringfesten, wulstförmigen Vorsprung 14a, 14b auf. Diese Vorsprünge 14a, 14b dienen dem Hinterschnitt als Schnappkante und verbessert die Fixierung der metallischen Federbügel 5. Die metallischen Federbügel 5 kontaktieren den Außenring 2 nur über einen Scheitelpunkt des konvex geformten balligen Mittelteils 7. Die einzigen Kontaktstellen der metallischen Federbügel 5 am Trägerring 9 sind lediglich die radialen Abstützstellen der distalen Enden der beiden Schenkel 6a, 6b und die Bereiche der beiden wulstförmigen Vorsprünge 14a, 14b. Ferner weisen die beiden Schenkel 6a, 6b an den beiden distalen Enden Abstandsnocken 10 zur Ausrichtung der metallischen Federbügel 5 auf.
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Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass die Vielzahl der metallischen Federbügel 5 die zwischen Außenring 2 und Trägerring 9 angeordnet sind ersichtlich wird. Die einzelnen metallischen Federbügel 5 befinden sich an den Abstandsnocken 10 und an dem balligen Mittelteil 7 im Bereich des Außenringes 2 miteinander in Kontakt. Zur Vereinfachung ist der Lagerkäfig 10 in dieser Figur nicht dargestellt.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, die metallischen Federbügel 5 über einem Elastomerring miteinander zu verbinden.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- Außenring
- 3
- Innenring
- 4
- Wälzkörper
- 5
- Federbügel
- 6a, 6b
- Schenkel
- 7
- Mittelteil
- 8a, 8b
- Aussparung
- 9
- Trägerringes
- 10
- Abstandsnocken
- 11
- Lagerkäfig
- 12a, 12b
- Vorsprung
- 13
- Spalt
- 14a, 14b
- Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009031063 A1 [0005]
- EP 1908972 B1 [0006]
- EP 1481174 B1 [0007]
