DE102014118553A1 - roller bearing - Google Patents
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Abstract
Ein Wälzlager (4), insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe, weist einen Innenring (5), einen Außenring (6) und mehreren zwischen dem Innenring (6) und dem Außenring (6) angeordnete Wälzkörper (7) auf. Des Weiteren weist das Wälzlager (4) wenigstens eine aus einem schwingungsdämpfenden Material bestehende Dämpfungsschicht (8) auf, die so in dem Außenring (6) und/oder in dem Innenring (5) und/oder in einem das Wälzlager (4) an seinem Außenumfang umgebenden Adapterring (9) angeordnet ist, dass der Außenring (6) und/oder der Innenring (5) und/oder der Adapterring (9) durch die Dämpfungsschicht (8) in zwei voneinander unabhängige Teile (6a, 6b) geteilt ist.A rolling bearing (4), in particular for a vehicle transmission, has an inner ring (5), an outer ring (6) and a plurality of rolling elements (7) arranged between the inner ring (6) and the outer ring (6). Furthermore, the roller bearing (4) has at least one damping layer (8) made of a vibration-damping material, which thus in the outer ring (6) and / or in the inner ring (5) and / or in a rolling bearing (4) at its Is arranged outer circumference surrounding adapter ring (9), that the outer ring (6) and / or the inner ring (5) and / or the adapter ring (9) through the damping layer (8) in two independent parts (6a, 6b) is divided.
Description
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe, mit einem Innenring, einem Außenring und mehreren zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Wälzkörpern. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lageranordnung mit einem Gehäuse und einem zu lagernden Bauteil sowie ein Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen in einem Wälzlager.The invention relates to a rolling bearing, in particular for a vehicle transmission, with an inner ring, an outer ring and a plurality of arranged between the inner ring and the outer ring rolling elements. Furthermore, the invention relates to a bearing assembly with a housing and a component to be stored and a method for damping vibrations in a rolling bearing.
Bei Fahrzeuggetrieben kommt es durch systeminterne Mechanismen und eingeleitete Schwingungen angrenzender Komponenten zu Geräuschen. Die Hauptgeräuschquellen sind unter Last stehende Verzahnungen, da es aufgrund von Steifigkeitsschwankungen beim Abwälzvorgang der Zahnräder sowie aufgrund von Abweichungen von einem idealen evolventischen Profil zu Schwingungsanregungen kommt, die als Heul- oder Pfeifgeräusche wahrgenommen werden. Durch vom Verbrennungsmotor eingeleitete Drehungleichförmigkeiten, die zu Stoßvorgängen führen, kommt es zu Klapper- und Rasselgeräuschen. Diese in dem Getriebe hervorgerufenen bzw. erzeugten Schwingungen werden als Körperschall über Zahnräder, Wellen und Lager an das Getriebegehäuse weitergeleitet und von dort als Luftschall abgestrahlt.In vehicle transmissions, there are noises due to system-internal mechanisms and induced vibrations of adjacent components. The main sources of noise are load-bearing gears, as due to stiffness variations in gear-shifting and deviations from an ideal involute profile, vibration excitations occur which are perceived as howling or whistling sounds. By the internal combustion engine initiated rotational irregularities that lead to shocks, it rattle and rattle noise. These vibrations caused or generated in the transmission are transmitted as structure-borne noise via gears, shafts and bearings to the transmission housing and radiated from there as airborne sound.
Um das Geräuschverhalten eines unter Last stehenden Getriebes zu verbessern, können primäre Maßnahmen, nämlich die Reduzierung der Körperschallanregung selbst, oder sekundäre Maßnahmen, wie zum Beispiel die Reduzierung der Körperschallübertragung oder der Schallabstrahlung, durchgeführt werden.In order to improve the noise behavior of a gear under load, primary measures, namely the reduction of the structure-borne sound excitation itself, or secondary measures, such as the reduction of structure-borne sound transmission or sound radiation, can be carried out.
Im Rahmen der Reduzierung der Körperschallanregung wird versucht, den Steifigkeitsverlauf und die Abweichungen der Verzahnung zu optimieren. Allerdings haben die zur Reduzierung der Schwingungsanregung eingesetzten Korrekturen der Zahnflanken den Nachteil, dass sie nur in bestimmten Lastfällen zur Geräuschreduzierung beitragen und außerhalb dieser Lastfälle teilweise sogar zu einer Verschlechterung des Geräuschverhaltens führen können.As part of the reduction of structure-borne sound excitation is trying to optimize the rigidity and the deviations of the teeth. However, the corrections of the tooth flanks used to reduce the vibration excitation have the disadvantage that they only contribute to noise reduction in certain load cases and, in some cases, even lead to a deterioration of the noise behavior outside of these load cases.
Zu den sekundären Maßnahmen, mit denen die Ausbreitung des Körperschalls minimiert und damit die Entstehung von Luftschall reduziert werden soll, zählen verschiedene Arten der Dämmung und Dämpfung von Körperschallwellen sowie die Anpassung des Eigenschwingungsverhaltens der maßgeblich an der Körperschallleitung und -abstrahlung beteiligten Bauteile. Beispielsweise wurde in
In der
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Sämtliche der bekannten Lösungen sind jedoch entweder sehr aufwändig und damit für den Serieneinsatz insbesondere in Fahrzeuggetrieben nicht geeignet oder sie dämpfen die entstehenden Schwingungen nur so unzureichend, dass dennoch eine erhebliche Körperschallanregung auftritt.However, all of the known solutions are either very expensive and thus not suitable for use in series, especially in vehicle transmissions, or they dampen the resulting vibrations only so inadequately that nevertheless a considerable structure-borne sound excitation occurs.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager, insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe, zu schaffen, das in der Lage ist, die in dasselbe eingeleiteten Schwingungen derart zu dämpfen, dass die Entstehung von Körperschall möglichst umfassend verhindert wird.It is therefore an object of the present invention to provide a rolling bearing, in particular for a vehicle transmission, which is able to dampen the vibrations introduced in the same so that the formation of structure-borne noise is prevented as comprehensively as possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in
Dadurch, dass erfindungsgemäß die Dämpfungsschicht den Außenring bzw. den Innenring bzw. den Adapterring in zwei voneinander unabhängige Teile teilt, wird die Ausbreitung der auf das eine der beiden voneinander unabhängigen Teile einwirkenden Schwingungen auf das andere Teil vermindert. Durch die wenigstens eine Dämpfungsschicht aus dem schwingungsdämpfenden Material wird also einerseits die Ausbreitung der Körperschallwellen behindert und damit eine Dämmung der Schwingungen erreicht.Because according to the invention the damping layer divides the outer ring or the inner ring or the adapter ring into two independent parts, the propagation of the vibrations acting on one of the two independent parts is reduced to the other part. By the at least one damping layer of the vibration damping material so on the one hand, the propagation of structure-borne sound waves hinders and thus achieves an insulation of the vibrations.
Andererseits wird innerhalb der Dämpfungsschicht vorhandene Schwingungsenergie in Wärme und damit in eine akustisch irrelevante Energieform umgewandelt, was einer Dämpfung bzw. einer Absorption der Schwingungen entspricht.On the other hand, existing within the damping layer vibration energy is converted into heat and thus in an acoustically irrelevant form of energy, which corresponds to a damping or absorption of the vibrations.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Dämpfungsschicht, die den Außenring und/oder den Innenring und/oder den Adapterring in zwei voneinander unabhängige Teile teilt und dadurch eine Berührung bzw. einen Kontakt der beiden Teile miteinander verhindert, wird auch das Auftreten von Schallbrücken vermieden, so dass die Körperschallübertragung ausschließlich über die Dämpfungsschicht erfolgen kann. Dabei bietet die Dämpfungsschicht zum einen einen Schallwiderstand und es wird zum anderen die vorhandene Körperschallenergie, die auf das erfindungsgemäße Wälzlager wirkt, von der Dämpfungsschicht absorbiert.The inventive arrangement of the damping layer which divides the outer ring and / or the inner ring and / or the adapter ring into two independent parts and thereby prevents contact or contact of the two parts with each other, the occurrence of sound bridges is avoided, so that the structure-borne sound transmission can take place exclusively via the damping layer. In this case, the damping layer on the one hand provides a sound resistance and on the other hand, the existing body sound energy, which acts on the rolling bearing according to the invention, absorbed by the damping layer.
Auf diese Weise ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Körper schallabstrahlung eines Gehäuses, in dem das erfindungsgemäße Wälzlager eingebaut ist. Durch die erfindungsgemäße Dämpfungsschicht lassen sich Reduzierungen des Körperschallpegels von bis zu 5 dB erreichen. Dabei erfordert das erfindungsgemäße Wälzlager im Vergleich zu anderen Lösungen zur Dämmung und Dämpfung von Schwingungen bzw. Körperschall nur einen relativ geringen Kostenaufwand.In this way, there is a significant reduction in the body sound radiation of a housing in which the rolling bearing according to the invention is installed. By means of the damping layer according to the invention, it is possible to achieve reductions in the structure-borne sound level of up to 5 dB. In this case, the rolling bearing according to the invention requires only a relatively low cost compared to other solutions for insulation and damping of vibrations or structure-borne noise.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungsschicht aus einer Vielzahl von ineinander gepressten Metalldrähten gebildet ist. Durch die Verwendung von ineinander gepressten Metalldrähten, beispielsweise in Form eines Gewebes, eines Geflechts, eines Gestricks, eines Gewirkes, eines Gewirrs oder eines anderen Gebildes aus Metalldrähten ergibt sich eine Vielzahl an Fügestellen, Kontaktstellen und Trennflächen, wodurch eine hohes Maß an Reibung und damit eine hohe Energiedissipation innerhalb der Dämpfungsschicht erreicht wird. An den Kontaktstellen des aus den Metalldrähten hergestellten Gebildes entsteht durch die Relativbewegung der einzelnen Drähte zueinander Reibung, die in Wärme umgewandelt wird. Aufgrund dieser Energieumwandlung werden die Schwingungen gedämpft. Diese genannten Wirkweisen sind unter anderem dem hysteretischen Verhalten innerhalb der Dämpfungsschicht zuzuschreiben. Des Weiteren ergeben sich innerhalb dieser aus den Metalldrähten bestehenden Dämpfungsschicht Reflexionen der Körperschallwellen, die zu einem akustischen Kurzschluss führen können. Aufgrund dieser Reflexionsvorgänge an Grenzschichten, beispielsweise am Übergang zwischen den einzelnen Drähten oder auch am Übergang von dem Vollmaterial zu der Dämpfungsschicht, wird eine weitere starke Schalldämmung erreicht. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Metalldrähten besteht außerdem darin, dass auf diese Weise die Steifigkeit des gesamten Wälzlagers nur unwesentlich verringert wird.In a very advantageous embodiment of the invention can be provided that the damping layer is formed of a plurality of metal wires pressed into each other. The use of metal wires pressed into one another, for example in the form of a woven fabric, a mesh, a knitted fabric, a knitted fabric, a tangle or another structure made of metal wires results in a multiplicity of joints, contact points and parting surfaces, resulting in a high degree of friction and thus a high energy dissipation within the damping layer is achieved. At the contact points of the structure produced from the metal wires produced by the relative movement of the individual wires to each other friction, which is converted into heat. Due to this energy conversion, the vibrations are damped. These effects are attributed, inter alia, to the hysteretic behavior within the damping layer. Furthermore arise within this consisting of the metal wires damping layer reflections of the structure-borne sound waves, which can lead to an acoustic short circuit. Due to these reflection processes at boundary layers, for example at the transition between the individual wires or at the transition from the solid material to the damping layer, a further strong sound insulation is achieved. Another advantage of the use of metal wires is that in this way the rigidity of the entire bearing is reduced only slightly.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dämpfungsschicht aus einem Kunststoff oder aus Gummi besteht.In an alternative embodiment of the invention it can be provided that the damping layer consists of a plastic or rubber.
Um die Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung zu verstärken, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass mehrere Dämpfungsschichten in radialer Richtung nebeneinander angeordnet sind.In order to enhance the effect of the solution according to the invention, it can be provided in a further advantageous embodiment of the invention that a plurality of damping layers are arranged next to one another in the radial direction.
Für bestimmte Ausführungsformen oder Anwendungsfälle von Wälzlagern kann es vorteilhaft sein, wenn die Dämpfungsschicht so gegenüber den voneinander unabhängigen Teilen des Außenrings und/oder des Innenrings angeordnet ist, dass über den Außenring und/oder den Innenring Radialkräfte übertragbar sind.For certain embodiments or applications of rolling bearings, it may be advantageous if the damping layer is arranged relative to the independent parts of the outer ring and / or the inner ring, that radial forces can be transmitted via the outer ring and / or the inner ring.
In ähnlicher Weise kann es bei bestimmten Ausführungsformen oder Anwendungsfällen vorteilhaft sein, wenn die Dämpfungsschicht so gegenüber den voneinander unabhängigen Teilen des Außenrings und/oder des Innenrings angeordnet ist, dass über den Außenring und/oder den Innenring Axialkräfte übertragbar sind.Similarly, in certain embodiments or applications, it may be advantageous if the damping layer is arranged opposite the independent parts of the outer ring and / or the inner ring such that axial forces can be transmitted via the outer ring and / or the inner ring.
Durch eine Kombination dieser beiden Lösungen kann das erfindungsgemäße Wälzlager sowohl in axialer als auch in radialer Richtung Kräfte übertragen.By a combination of these two solutions, the rolling bearing according to the invention can transmit forces both in the axial and in the radial direction.
In der Praxis hat es sich als besonders wirkungsvoll erwiesen, wenn die wenigstens eine Dämpfungsschicht in den Außenring des Wälzlagers integriert ist.In practice, it has proven to be particularly effective when the at least one damping layer is integrated in the outer ring of the rolling bearing.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, mit der die Wirkung derselben verbessert werden kann, kann darin bestehen, dass die Dicke der wenigstens einen Dämpfungsschicht geringfügig größer ist als ein Abstand zwischen den zwei voneinander unabhängigen Teilen des Außenrings und/oder des Innenrings und/oder des Adapterrings. Auf diese Weise kommt es zu einer Verpressung und einer Vorspannung der Dämpfungsschicht, wodurch die Steifigkeit des gesamten Wälzlagers steigt.A further advantageous embodiment of the invention, with which the effect of the same can be improved, may consist in that the thickness of the at least one damping layer is slightly greater than a distance between the two independent parts of the outer ring and / or the inner ring and / or the adapter ring. In this way, there is a compression and a bias of the damping layer, whereby the rigidity of the entire bearing increases.
In Anspruch 9 ist eine Lageranordnung mit einem Gehäuse, einem zu lagernden Bauteil und einem erfindungsgemäßen Wälzlager angegeben. Eine solche Lageranordnung ist insbesondere für den Einsatz in einem Fahrzeuggetriebe zur Dämmung und Dämpfung der Schwingungen und des dadurch entstehenden Körperschalls geeignet.In
In Anspruch 10 ist ein Verfahren zur Dämpfung von Schwingungen in einem Wälzlager angegeben, mit dem Schwingungen beispielsweise in einem Fahrzeuggetriebe mit einem erfindungsgemäßen Wälzlager auf sehr einfache und wirkungsvolle Weise verringert werden können.In claim 10, a method for damping vibrations in a rolling bearing is given, can be reduced in a very simple and effective way, for example, in a vehicle transmission with a rolling bearing according to the invention the vibrations.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.Embodiments of the invention are shown in principle with reference to the drawings.
Es zeigt:It shows:
In den
Um über das zu lagernde Bauteil
Da die Dämpfungsschicht
Während bei der Ausführungsform von
Bei der in den
In
In den
Die Dämpfungsschicht
Beispielsweise können die Metalldrähte aus Edelstahl, wie zum Beispiel einem geeigneten Chrom-Nickel-Stahl, bestehen. Die Metalldrähte können zum Beispiel eine Dicke von 0,25 mm aufweisen. Selbstverständlich sind auch vollkommen andere Dicken bzw. Durchmesser der Metalldrähte möglich.For example, the metal wires may be made of stainless steel, such as a suitable chromium-nickel steel. The metal wires may have a thickness of 0.25 mm, for example. Of course, completely different thicknesses or diameters of the metal wires are possible.
Grundsätzlich wäre auch denkbar, die Dämpfungsschicht
In nicht dargestellter Weise können auch mehrere der Dämpfungsschichten
Des Weiteren kann die Dicke der Dämpfungsschicht
Zur Montage kann die Dämpfungsschicht
Sowohl mit dem Wälzlager
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