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Die Erfindung bezieht sich auf ein vollrolliges Nadellager mit einem Innenring, einem Außenring und in einem Ringspalt zwischen Innen- und Außenring angeordneten Nadelrollen.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 1 994 292 B1 ist ein Nadellager mit einem Innen- und einem Außenring bekannt, zwischen denen ein Ringspalt zur Aufnahme von Nadelrollen liegt. Es handelt sich um ein vollrolliges Nadellager ohne Käfig zur Aufnahme der Nadelrollen. Der Innenring weist an seinen beiden axialen Stirnseiten einen radial nach außen gebogenen Bördelkragen auf, der Außenring ist in entsprechender Weise an beiden axialen Stirnseiten mit einem radial nach innen gerichteten Bördelkragen versehen. Die Bördelkragen am Innenring und am Außenring begrenzen den Ringspalt in beide Achsrichtungen, so dass die Nadelrollen im Ringspalt zwischen Innen- und Außenring auch in Achsrichtung fixiert sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße vollrollige Nadellager mit Innenring, Außenring und einer Vielzahl von Nadelrollen im Ringspalt zwischen Innen- und Außenring verzichtet auf einen Käfig zur Aufnahme und Halterung der Nadelrollen. Das Nadellager ist für einen Einsatz in einem Pumpenkolbenantrieb geeignet, der eine Antriebswelle aufweist, welche beispielsweise von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben ist, wobei das erfindungsgemäße Nadellager bei einer Drehung der Antriebswelle eine Exzenterbewegung ausführt, die in eine Hubbewegung für einen Pumpenkolben umgesetzt wird. Die Antriebswelle kann durchgeschliffen und somit ohne Exzenterschliff ausgebildet sein. Die Exzentrizität wird mithilfe des erfindungsgemäßen, vollrolligen Nadellagers erzielt, bei der der Innenring eine exzentrische Wellenausnehmung zur Aufnahme einer Welle, insbesondere einer Antriebswelle aufweist. Dementsprechend führt bei einer Drehbewegung der Welle und des drehfest auf der Welle aufsitzenden Innenrings der Außenring eine drehende Exzenterbewegung mit dem Exzentermaß aus, das von der Exzentrizität zwischen dem Mittelpunkt der exzentrischen Wellenausnehmung und dem geometrischen Mittelpunkt des Nadellagers bestimmt ist.
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Aufgrund des Verzichts auf einen Käfig zur Aufnahme und Halterung der Nadelrollen ist der radiale und axiale Bauraum des Nadellagers reduziert bzw. kann bei gleichem Bauraum eine höhere, maximal umsetzbare Exzentrizität und können höhere Tragzahlen bzw. übertragbare Lasten erreicht werden. Das Nadellager weist einen konstruktiv einfachen Aufbau auf, bei dem die Exzentrizität ausschließlich von der exzentrisch eingebrachten Wellenausnehmung in den Innenring bestimmt ist. Der Innenring ist fest mit der Welle verbunden, so dass Innen- und Außenring die gewünschte Exzenterbewegung beim Umlaufen der Welle ausführen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die Nadelrollen an einer ihrer Stirnseiten an einem Ringabsatz abgestützt, der vorzugsweise an der Innenseite des Außenrings gebildet ist, gegebenenfalls aber auch an der Außenseite des Innenrings gebildet sein kann. Der Ringabsatz stellt einen axialen Anschlag für die Nadelrollen dar und sichert diese in eine axiale Richtung.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist eine axiale Stirnseite der Nadelrollen axial an einem separat ausgebildeten Stützring abgestützt, der auf den Innenring aufgeschoben ist, jedoch vorteilhafterweise keinen Kontakt zum Innenring aufweist. In Kombination mit dem Ringabsatz am Außenring oder gegebenenfalls am Innenring ist hierdurch eine axiale Abstützung in beide Achsrichtungen gegeben. Der Ringabsatz am Innen- oder Außenring und der Stützring befinden sich auf axial gegenüberliegenden Seiten der Nadelrollen. Der Stützring kann den Innenring übergreifen, ohne jedoch mit dem Innenring verbunden zu sein. Vorteilhafterweise ist der Stützring drehfest mit dem Außenring verbunden. Der Stützring liegt beispielsweise an einem weiteren Ringabsatz an, der am Außenring gebildet ist, insbesondere an der Innenseite des Außenrings. Außerdem kann der Stützring von einem radial nach innen umgebogenen Bördelkragen des Außenrings übergriffen sein.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist an dem Stützring ein radial außenliegender Axialkragen angeformt, der sich in Achsrichtung erstreckt und an dessen Stirnseite die Nadelrollen abgestützt sind. Die Stirnseite des Axialkragens kann sich außerdem an einem Ringabsatz an der Innenseite des Außenrings abstützen. Des Weiteren ist es möglich, dass der Axialkragen des Stützringes von dem nach innen gerichteten Bördelkragen des Außenrings übergriffen ist und axial formschlüssig gesichert ist. Auf diese Weise ist der Stützring fest mit dem Außenring verbunden.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung befindet sich zwischen der Außenseite des Innenrings und der Innenseite des Axialkragens des Stützrings ein umlaufendes Ringdepot, das zur Aufnahme von Schmierfett für die Schmierung der Nadelrollen dient. Auch im Bereich der gegenüberliegenden axialen Stirnseite der Nadelrollen kann zwischen Innen- und Außenring ein entsprechendes, umlaufendes Ringdepot für die Aufnahme von Schmierfett vorhanden sein.
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Das Nadellager ist radial belastbar. Die Nadelrollen zeichnen sich durch ein Verhältnis des Durchmessers zur Länge vorteilhafterweise zwischen 1 : 2,5 und 1 : 10 aus. Der verhältnismäßig geringe Durchmesser der Nadelrollen erlaubt insgesamt eine radial klein bauende Bauweise.
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Die vorbeschriebene Ausführung des vollrolligen Nadellagers mit dem Außenring, dem Innenring mit exzentrischer Wellenausnehmung und insbesondere auch mit dem zusätzlichen Stützring lässt sich bei kompakter Bauweise mit hoher Präzision einfach herstellen, wobei in Radialrichtung die Übertragung hoher Kräfte möglich ist. Die Fixierung der Nadelrollen erfolgt durch das Umbiegen vorzugsweise von zwei Bördelkragen oder einem Bördelkragen und einem Festbord an axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Außenrings, die radial nach innen umgebogen werden. An einer Seite übergreift hierbei ein Bördelkragen den separat ausgebildeten Stützring. Der als Festbord umgebogene Abschnitt des Außenrings kann bei der Herstellung des Außenrings in einem Tiefziehwerkzeug erzeugt werden. Der Bördelkragen wird nachträglich gebördelt.
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Vorteilhaft ist es auch, dass an beiden axialen Stirnseiten der Nadelrollen Ringdepots zur Aufnahme von Schmierfett gebildet werden können, wodurch eine dauerhafte Schmierung der Nadelrollen gewährleistet ist. Die Nadelrollen weisen insbesondere eine geringere axiale Länge als der freie axial zur Verfügung stehende Ringspalt zwischen Innen- und Außenring auf, wodurch ein erhöhtes Volumen des Ringdepots zur Aufnahme des Schmierfetts gegeben ist.
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Ein Pumpenkolbenantrieb mit einer Antriebswelle, auf die ein vorbeschriebenes Nadellager aufgesetzt ist, wird beispielsweise für Hydraulikpumpen in Bremssystemen von Fahrzeugen, insbesondere in Antiblockiersystemen oder in ESP-Systemen (Elektronisches Stabilitätsprogramm) eingesetzt.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen Schnitt quer zur Längsachse eines vollrolligen Nadellagers,
- 2 ein Längsschnitt durch das Nadellager,
- 3 ein Ausschnitt des Nadellagers im Längsschnitt in einer Ausführungsvariante.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das in den 1 und 2 dargestellte Nadellager 1 kann in Pumpenkolbenantrieben zur Umsetzung einer rotatorischen Drehbewegung in eine translatorische Hubbewegung eingesetzt werden. Das Nadellager 1 weist einen Innenring 2 und einen Außenring 3 auf, zwischen denen ein umlaufender Ringspalt 4 gebildet ist. Im Ringspalt 4 ist eine Vielzahl von Nadelrollen 5 aufgenommen.
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Der Innenring 2 besitzt eine exzentrisch angeordnete Wellenausnehmung 6, mit der das Nadellager 1 auf eine antreibende Welle, beispielsweise eines elektrischen Antriebsmotors aufsetzbar ist. Die Exzentrizität e der Wellenausnehmung 6 bezeichnet den radialen Versatz des Mittelpunkts der Wellenausnehmung 6 gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt des Nadellagers 1, welcher zugleich den Mittelpunkt des Außenrings 3 darstellt. Beim Umlaufen der antreibenden Welle und des drehfest auf der Welle aufsitzenden Innenrings wird die Außenkontur des Außenrings 3 um das doppelte Exzentermaß e angehoben bzw. abgesenkt.
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Die Nadelrollen 5 stützen sich axial in eine Achsrichtung an einem Ringabsatz 7 ab, der an der Innenseite des Außenrings 3 gebildet ist. An der axial gegenüberliegenden Seite stützen sich die Nadelrollen 5 an der Stirnseite eines sich in Achsrichtung erstreckenden Axialkragens 8a ab, der Teil eines Stützrings 8 ist und gegenüber der Ebene des Stützrings 8 L-förmig in Achsrichtung umgebogen ist. Der Stützring 8 stützt sich an einem weiteren Ringabsatz 9 an der Innenseite des Außenrings 3 ab, wobei die Ringabsätze 7 und 9 an der Innenseite des Außenrings 3 eine axiale Entfernung zueinander aufweisen, die der axialen Länge der Nadelrollen 5 entspricht. Der Stützring 8 übergreift den Innenring 2, ohne jedoch mit dem Innenring 2 auf Kontakt zu liegen. Der Stützring 8 ist ausschließlich an dem Außenring 3 gehalten. Hierfür weist der Außenring 3 einen radial nach innen umgebogenen Bördelkragen 3a auf, der den Stützring 8 im Bereich von dessen Axialkragen 8a übergreift und hierdurch den Stützring 8 formschlüssig an dem Außenring 3 sichert.
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An der axial gegenüberliegenden Seite weist der Außenring 3 einen weiteren, radial nach innen umgebogenen Bördelkragen oder ein Festbord 3b auf, welcher bzw. welches den Innenring 2 axial begrenzt. Der Innenring 2 kann sich somit nur mit Axialspiel innerhalb des Raumes bewegen, der axial von dem Festbord 3b des Außenrings und dem Stützring 8 festgelegt ist.
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Die axiale Länge der Nadelrollen 5 ist kleiner als die axiale Erstreckung des Innenrings 2. Hierdurch sind an beiden axialen Stirnseiten der Nadelrollen 5 Ringdepots 10a und 10b gebildet, die sich jeweils zwischen der axialen Stirnseite der Nadelrollen 5 und dem Stützring 8 einerseits bzw. dem Festbord 3b des Außenrings 3 andererseits erstrecken. Die Ringdepots 10a, 10b dienen zur Aufnahme von Schmierfett zur Schmierung der Nadelrollen 5.
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Die Stirnseite des Axialkragens 8 am Stützring 8 stützt sich an dem Ringabsatz 9 am Außenring 3 ab, zugleich dient die Stirnseite des Axialkragens 8a zur axialen Abstützung der Nadelrollen 5. Die Nadelrollen 5, die eine geringere axiale Länge aufweisen als der Innenring 2, sind etwa mittig an der Außenseite des Innenrings 2 angeordnet.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist eine Ausführungsvariante des Nadellagers 1 dargestellt, das prinzipiell den gleichen Aufbau wie bei den 1 und 2 aufweist, jedoch mit dem Unterschied, dass an der Stirnseite des Axialkragens 8 der Stützring 8 ein Vorsprung 8b zur axialen Abstützung der Nadelrollen 5 gebildet ist. Der Vorsprung 8b liegt an der Innenseite des Außenrings 3 und weist eine größere axiale Erstreckung auf als eine radial weiter außenliegende Ringschulter am Axialkragen 8a, die sich an dem Ringabsatz 9 an der Innenseite des Außenrings 3 abstützt. Die axiale Länge des Vorsprungs 8b bestimmt die axiale Länge des Ringdepots 10a zur Aufnahme von Schmierfett. Bei einer größeren axialen Erstreckung des Vorsprunges 8b steigt auch die axiale Erstreckung des Ringdepots 10a, so dass eine entsprechend größere Menge an Schmierfett aufgenommen werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des Vorsprungs 8b liegt darin, dass der Vorsprung 8b über den Ringabsatz 9 hinaussteht und dadurch herstellungsbedingte Ungenauigkeiten und Toleranzen am Außenring 3 oder am Stützring 8 im Bereich des Ringabsatzes 9 kompensiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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