DE102017217397A1 - Lageranordnung, die mit einem Wälzlager und einem Scherenzahnrad ausgestattet ist, insbesondere für eine Ausgleichswelle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung (1), die eine rotierende Welle (2), ein Wälzlager (3) und ein Scherenzahnrad (4) aufweist. Die Lageranordnung (1) weist des Weiteren ein axiales Haltemittel für das Scherenzahnrad (4) auf dem Wälzlager (3) auf, wobei eine Sicherungsscheibe (32) in einer Nut (31) eines massiven Außenrings (5) des Wälzlagers (3) angeordnet ist.
Description
- TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung, welche ein Wälzlager und ein Scherenzahnrad aufweist. Die Lageranordnung ist insbesondere zum Einsatz mit einer Ausgleichswelle geeignet, die dazu gedacht ist, in einem Kraftfahrzeug verwendet zu werden.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Verbrennungsmotoren sind häufig mit Ausgleichswellensystemen ausgestattet, die dazu geeignet sind, variierende Belastungen auf Kurbelwellen zu kompensieren. Da Ausgleichswellen exzentrische Ausgleichsmassen haben, die schwere Belastungen erzeugen, wird die Rotation von Ausgleichswellen erlaubt, indem Wälzlager in Trägern des Verbrennungsmotors befestigt sind.
- Eine Ausgleichswelle kann durch ein Zahnrad angetrieben werden. Es ist insbesondere gut bekannt, ein Scherenzahnrad für eine Ausgleichswelle vorzusehen, um ein Zahnspiel zwischen antreibenden und folgenden Zahnrädern aufgrund von Drehgeschwindigkeitsvariationen zu verhindern.
- Das Scherenzahnrad weist im Allgemeinen ein Hauptzahnrad, ein Hilfszahnrad und eine Scherenfeder auf, die in einem Hohlraum untergebracht ist, der zwischen dem Haupt- und dem Hilfszahnrad definiert ist, um die Menge an Zahnspiel zu verringern.
- Das Scherenzahnrad wird durch ein Wälzlager getragen, wobei das Hauptzahnrad auf eine äußere zylindrische Fläche eines massiven Außenrings des Wälzlagers eingepresst ist, während das Hilfszahnrad mit einer Spielpassung auf der zylindrischen Fläche befestigt ist. Ein Innenring des Wälzlagers ist auf einem Abschnitt der Ausgleichswelle befestigt.
- Grundsätzlich weist der Außenring einen axialen blockierenden Flansch auf, um das Hilfszahnrad hilfsweise zu halten. Jedoch bedeutet ein massiver Ring, der mit einer solchen zylindrischen Fläche und einem Flansch versehen ist, ein Schleifverfahren an dem Außenringdurchmesser, um das Befestigungsverfahren zu optimieren. Des Weiteren ist ein solcher massiver Ring relativ teuer.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Es ist wünschenswert, einen massiven Außenring für ein Wälzlager bereitzustellen, der einfach herzustellen ist, reduziertes Material und Herstellungskosten hat und geeignet ist, um ein Scherenzahnrad zu tragen.
- Zu diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf eine Lageranordnung, welche eine rotierende Welle und ein Wälzlager hat, das einen Innenring, der auf der rotierenden Welle befestigt ist, einen massiven Außenring und zumindest eine Reihe von Wälzkörpern hat, die radial zwischen dem Innen- und dem Außenring untergebracht sind. Die Lageranordnung weist des Weiteren ein Scherenzahnrad auf, das ein Hauptzahnrad, das auf einer äußeren zylindrischen Fläche des massiven Außenrings eingepresst ist, ein Hilfszahnrad, das mit einer Spielpassung auf der äußeren zylindrischen Fläche befestigt ist, und eine Scherenfeder hat, die zwischen dem Haupt- und dem Hilfszahnrad angeordnet ist. Ein axiales Haltemittel ist des Weiteren zwischen dem Außenring des Wälzlagers und dem Scherenzahnrad vorgesehen, wobei das Hilfszahnrad axial zwischen dem axialen Haltemittel und dem Hauptzahnrad blockiert ist.
- Gemäß der Erfindung besteht das axiale Haltemittel aus der Kombination einer ringförmigen radialen Nut, die an dem massiven Außenring vorgesehen ist, und einer Sicherungsscheibe, die in der Nut befestigt ist. Die ringförmige radiale Nut ist an einem axialen Ende der äußeren zylindrischen Fläche und axial gegenüberliegend zu dem Hauptzahnrad angeordnet, und ist umfänglich radial offen zu der äußeren zylindrischen Fläche. Die Sicherungsscheibe ist ringförmig und weist einen radialen äußeren Abschnitt und einen im Wesentlichen konischen inneren Abschnitt mit mehreren Zungen auf, die sich von dem radialen äußeren Abschnitt nach innen erstrecken. Der im Wesentlichen konische innere Abschnitt der Sicherungsscheibe ist in der ringförmigen Nut befestigt, wobei sich der radiale äußere Abschnitt radial über die Nut hinaus erstreckt, um einen axialen Anschlag für das Hilfszahnrad zu bilden.
- Dank der Erfindung ist die ringförmige Nut einfach an einer geschliffenen äußeren zylindrischen Fläche des massiven Außenrings herzustellen. Ein Verfahren, das einen spitzenlosen Schleifschritt aufweist, kann erreicht werden, welches kostengünstig ist. Des Weiteren wird nur eine begrenzte Menge an Material entfernt, um die Nut herzustellen. Es reduziert die Herstellungs- und Materialkosten des Rings.
- Die Sicherungsscheibe ist mit einem elastisch verformbaren inneren Abschnitt mit mehreren Zungen versehen. Des Weiteren hat dieser Abschnitt eine im Wesentlichen konische Form. Dann ist der innere Abschnitt der Sicherungsscheibe einfach axial in der ringförmigen Nut befestigbar.
- Die konische Form des inneren Abschnitts ist geeignet, um zwischen Kanten, die durch die ringförmige Nut definiert sind, axial blockiert zu werden. Des Weiteren können die Zungen mit einer scharfen unteren Kante in den Boden der ringförmigen Nut greifen, um eine axiale Verschiebung zu verhindern. Die Sicherungsscheibe ist dann sicher mit dem Außenring fixiert.
- Der äußere Abschnitt der Sicherungsscheibe ist ringförmig und erstreckt sich radial über die Kanten der ringförmigen Nut hinaus, um mit dem Hilfszahnrad des Scherenzahnrads zusammenzuwirken. Dann wird der Zahnradkörper, der mit Spielpassung auf dem Außenring befestigt ist, axial gehalten.
- Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft aber nicht obligatorisch sind, kann ein solches Herstellungsverfahren eines Lagerrings ein oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten:
- - Die Wälzkörper sind Kugeln.
- - Zwei axial benachbarte Reihen von Wälzkörpern sind radial zwischen dem Innen- und dem Außenring des Wälzlagers angeordnet.
- - Die Wälzkörper sind umfänglich durch einen Käfig gehalten.
- - Die ringförmige Nut ist eine Fuge, die axial an einer vorderen Fläche und radial an der äußeren zylindrischen Fläche des massiven Außenrings offen ist, und weist einen radialen Abschnitt auf, der sich in der Fuge erstreckt, der in Anschlag gegen ein inneres Ende des im Wesentlichen konischen Abschnitts der Sicherungsscheibe ist, wobei der radiale Abschnitt durch eine plastische Verformung der vorderen Fläche gebildet ist.
- - Der radiale Abschnitt weist eine äußere geneigte Fläche auf, um die Einführung des im Wesentlichen konischen inneren Abschnitts der Sicherungsscheibe in die Fuge zu vereinfachen.
- - Die rotierende Welle ist eine Ausgleichswelle.
- Figurenliste
- Die Erfindung wird nun im Zusammenhang mit den angehängten Figuren, als illustrative Beispiele, erklärt, ohne den Gegenstand der Erfindung zu beschränken. In den angehängten Figuren:
-
1 ist eine Schnittansicht einer Lageranordnung gemäß der Erfindung, -
2 ist eine Schnittansicht in einem größeren Maßstab, die ein Detail A von1 zeigt, und -
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Sicherungsscheibe gemäß der Erfindung. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG MANCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Eine Lageranordnung
1 ist in1 dargestellt, insbesondere zur Verwendung mit einer Ausgleichswelle in einem Kolbenmotor eines Kraftfahrzeugs, wobei die Welle eine exzentrische gewichtete Welle ist, die Schwingungen in dem Motor versetzt. - Die Anordnung
1 weist eine gestufte rotierende Welle2 , hier eine Ausgleichswelle, ein Wälzlager3 , hier ein doppelreihiges Kugellager, und ein Scherenzahnrad4 auf. Die Welle2 , das Lager3 und das Scherenzahnrad4 sind an einer gemeinsamen LängsachseX1 zentriert. - Im Folgenden, um die spezifische Identifizierung der Anordnung
1 für diese Figuren und für die folgenden zu vereinfachen, sind die Adjektive „radial“ und „axial“ und die Adverbien „radial verlaufend“ und „axial verlaufend“ relativ zu der AchseX1 definiert. Somit ist ein axialer Abschnitt oder Teil parallel zu der AchseX1 , während ein radialer Abschnitt oder Teil senkrecht zu der AchseX1 ist. - Das Lager
3 mit der MittelachseX1 weist einen Außenring5 , einen Innenring6 , zwei Reihen von Wälzkörpern7 und8 auf, hier Kugeln, die in parallelen Ebenen angeordnet sind, die jeweils durch Käfige9 und10 gehalten sind. Die Ringe5 ,6 sind koaxial mit der MittelachseX1 in dem normalen Betriebsmodus. - Der Außenring
5 weist eine äußere zylindrische Fläche11 , eine Bohrung12 , in der zwei konkave Laufbahnen für die Kugeln7 ,8 gebildet sind, und zwei vordere Flächen13 ,14 auf. - Der Innenring
6 weist eine äußere zylindrische Fläche15 , in der zwei konkave Laufbahnen für die Kugeln7 ,8 gebildet sind, eine Bohrung16 und zwei vordere Flächen17 ,18 auf. - Die Ringe
5 ,6 sind massiv. Ein „massiver Ring“ ist als ein Ring zu verstehen, der durch maschinelles Herstellen mit Entfernung von Material, insbesondere durch Schleifen, aus einem Metallrohrmaterial, Rohschmieden und/oder gewalzten Rohlingen erhalten wird. - Alternativ kann das Wälzlager
3 andere Arten von Wälzkörpern als Kugeln, beispielsweise Rollen oder Nadeln, aufweisen. Alternativ kann das Wälzlager3 nur eine Reihe von Wälzkörpern aufweisen. - Die rotierende Welle
2 mit der MittelachseX1 ist gestuft. Die Welle2 weist eine äußere zylindrische Fläche19 auf, auf der die Bohrung16 des Innenrings6 des Lagers3 eingepresst ist. Die Fläche19 ist axial zwischen einer Nut20 , in der ein Ring21 vorgesehen ist, um den Innenring6 in einer ersten axialen Richtung axial zu blockieren, und einer Schulter22 , um den Innenring6 in einer zweiten axialen Richtung axial zu blockieren, definiert. Das Wälzlager3 ist dann sicher an der rotierenden Welle2 fixiert. - Das Scherenzahnrad
4 ist radial gegenüberliegend zu der rotierenden Welle2 bezüglich des Wälzlagers3 angeordnet. Das Scherenzahnrad ist an einer äußeren zylindrischen Fläche11 des Außenrings5 des Wälzlagers3 befestigt. - Das Scherenzahnrad
4 weist ein Hauptzahnrad23 auf, das mit äußeren Zähnen24 und einer Innenbohrung25 , die auf der äußeren zylindrischen Fläche11 des Außenrings5 eingepresst ist, versehen ist. Das Scherenzahnrad4 weist auch ein Hilfszahnrad26 auf, das mit äußeren Zähnen27 und einer Innenbohrung28 , die mit einer Spielpassung auf der äußeren zylindrischen Fläche11 des Außenrings5 befestigt ist, versehen ist, wobei das Hilfszahnrad26 axial benachbart zu dem Hauptzahnrad23 ist. Ein Hohlraum29 ist zwischen dem Haupt- und dem Hilfszahnrad23 ,26 definiert, in dem eine Scherenfeder30 untergebracht ist. - Gemäß der Erfindung ist des Weiteren ein axiales Haltemittel zwischen dem Außenring
5 des Wälzlagers3 und dem Scherenzahnrad4 vorgesehen, um das frei befestigte Hilfszahnrad26 zwischen dem axialen Haltemittel und dem Hauptzahnrad23 axial zu blockieren. - Das axiale Haltemittel besteht aus der Kombination einer ringförmigen radialen Nut
31 , die an dem Außenring5 vorgesehen ist, und einer Sicherungsscheibe32 , die in der Nut31 befestigt ist. - Die ringförmige radiale Nut
31 ist an der äußeren zylindrischen Fläche11 des Außenrings5 , an der axialen Seite der vorderen Fläche13 , angeordnet und ist axial gegenüberliegend zu dem Hauptzahnrad23 . - In der vorliegenden Ausführungsform besteht die Nut
31 aus einer Fuge und ist radial zu der äußeren zylindrischen Fläche11 und axial zu der vorderen Fläche13 offen. - Die Nut
31 weist einen radialen Abschnitt33 auf, der sich in der Fuge erstreckt, wobei der radiale Abschnitt33 durch plastische Verformung der vorderen Fläche13 gebildet ist. - Die Sicherungsscheibe
32 ist ringförmig und weist einen radialen äußeren Abschnitt34 und einen im Wesentlichen konischen inneren Abschnitt35 mit mehreren Zungen auf, die sich von dem radialen äußeren Abschnitt34 nach innen erstrecken. - Der im Wesentlichen konische innere Abschnitt
35 der Sicherungsscheibe32 ist in der ringförmigen Nut31 des Außenrings5 befestigt. Genauer sind die Zungen axial zwischen Kanten der Nut31 angeordnet. Vorteilhafterweise werden die Zungen zuerst in der Fuge31 angeordnet, um den äußeren radialen Abschnitt34 gegen eine Kante der Fuge31 zu kontaktieren. Dann wird die vordere Fläche13 des Außenrings5 bis zu einem Kontakt mit dem freien Ende der Zungen plastisch verformt. Ein ringförmiger radialer Abschnitt33 wird dann in Anschlag gegen die Zungen gebildet, um eine Verschiebung in einer Richtung zu verhindern. Ein Spiel wird dann zwischen dem inneren konischen Abschnitt35 der Sicherungsscheibe und den Kanten der ringförmigen Nut31 verhindert. - Alternativ ist die Nut
31 mit zwei Kanten vorgeformt und die Zungen werden durch axiale Einführung in die Nut elastisch verformt. Vorteilhafterweise ist die Kante der Nut31 an der axialen Seite der Einführung mit einer geneigten Fläche36 versehen, um die Einführung der Sicherungsscheibe32 zu vereinfachen. - Vorteilhafterweise können die Zungen mit einer scharfen unteren Kante in den Boden der ringförmigen Nut
31 greifen, um eine axiale Verschiebung zu verhindern. - Die Sicherungsscheibe
32 ist dann sicher mit dem Außenring5 fixiert. - Der radiale äußere Abschnitt
34 der Sicherungsscheibe32 erstreckt sich radial über die Nut31 hinaus, um einen axialen Anschlag für das Hilfszahnrad26 zu bilden. Das frei befestigte Hilfszahnrad26 wird dann axial in einer ersten axialen Richtung durch den axialen Abschnitt34 der Sicherungsscheibe32 , die sicher mit dem Außenring5 des Wälzlagers3 fixiert ist, und in einer zweiten axialen Richtung durch das Hauptzahnrad23 , das auf die äußere zylindrische Fläche11 des Außenrings5 eingepresst ist, blockiert. - Repräsentative, nicht beschränkende Beispiele der vorliegenden Erfindung wurden oben im Detail mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung ist lediglich dazu gedacht, einem Fachmann weitere Details zum Durchführen bevorzugter Aspekte der vorliegenden Lehren zu lehren und ist nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken. Des Weiteren kann jedes der zusätzlichen Merkmale und oben beschriebenen Lehren separat oder in Zusammenhang mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden, um verbesserte Lageranordnungen bereitzustellen.
- Des Weiteren können verschiedene Merkmale der oben beschriebenen repräsentativen Beispiele sowie der verschiedenen unabhängigen und abhängigen Ansprüche unten auf Arten kombiniert werden, die nicht spezifisch und explizit aufgezählt sind, um zusätzliche nützliche Ausführungsformen der vorliegenden Lehren bereitzustellen.
Claims (7)
- Lageranordnung (1), welche aufweist: - eine rotierende Welle (2), - ein Wälzlager (3), das einen Innenring (6), der auf der rotierenden Welle (2) befestigt ist, einen massiven Außenring (5) und zumindest eine Reihe von Wälzkörpern (7, 8) aufweist, die radial zwischen dem Innenring (6) und dem Außenring (5) untergebracht sind, - ein Scherenzahnrad (4), das ein Hauptzahnrad (23), das auf eine äußere zylindrische Fläche (11) des massiven Außenrings (5) eingepresst ist, ein Hilfszahnrad (26), das mit einer Spielpassung auf der äußeren zylindrischen Fläche (11) befestigt ist, und eine Scherenfeder (30) aufweist, die zwischen dem Hauptzahnrad (23) und dem Hilfszahnrad (26) angeordnet ist, und - ein axiales Haltemittel, das zwischen dem Außenring (5) des Wälzlagers (3) und dem Scherenzahnrad (4) vorgesehen ist, wobei das Hilfszahnrad (26) axial zwischen dem axialen Haltemittel und dem Hauptzahnrad (23) blockiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Haltemittel aus der Kombination besteht: - einer ringförmigen radialen Nut (31), die an einem axialen Ende der äußeren zylindrischen Fläche (11) und axial gegenüberliegend zu dem Hauptzahnrad (23) angeordnet ist und umfänglich radial zu der äußeren zylindrischen Fläche (11) offen ist, und - einer ringförmigen Sicherungsscheibe (32), die einen radialen äußeren Abschnitt (34) und einen im Wesentlichen konischen inneren Abschnitt (35) mit mehreren Zungen aufweist, die sich von dem radialen äußeren Abschnitt (34) nach innen erstrecken, wobei der im Wesentlichen konische innere Abschnitt (35) in der ringförmigen Nut (31) befestigt ist, wobei der radiale äußere Abschnitt (34) sich radial über die Nut (31) hinaus erstreckt, um einen axialen Anschlag für das Hilfszahnrad (26) zu bilden.
- Lageranordnung gemäß
Anspruch 1 , wobei die Wälzkörper Kugeln sind (7, 8) sind. - Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 2 axial benachbarte Reihen von Wälzkörpern (7, 8) radial zwischen dem Innenring (6) und dem Außenring (5) des Wälzlagers (3) angeordnet sind.
- Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wälzkörper (7, 8) umfänglich durch einen Käfig (9, 10) gehalten sind.
- Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ringförmige Nut (31) eine Fuge ist, die axial an einer vorderen Fläche (13) und radial an der äußeren zylindrischen Fläche (11) des massiven Außenrings (5) offen ist, und einen radialen Abschnitt (33) aufweist, der sich in der Fuge erstreckt, der in Anschlag gegen ein inneres Ende des im Wesentlichen konischen Abschnitts (35) der Sicherungsscheibe (32) ist, wobei der radiale Abschnitt (33) durch plastische Verformung der vorderen Fläche (13) gebildet ist.
- Lageranordnung gemäß
Anspruch 5 , wobei der radiale Abschnitt (33) eine äußere geneigte Fläche (36) aufweist, um die Einführung des im Wesentlichen konischen inneren Abschnitts (35) der Sicherungsscheibe (32) in die Fuge (31) zu vereinfachen. - Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die rotierende Welle (2) eine Ausgleichswelle ist.
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