DE1282369B

DE1282369B - Lagerung eines auf einer welle wahlweise umlaufenden oder mit dieser kuppelbaren bauteiles

Info

Publication number: DE1282369B
Application number: DEJ29442A
Authority: DE
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1965-11-24
Filing date: 1965-11-24
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE1282369C2; US3429626A; ES333463A1; FR1501374A; GB1158807A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4K7WW PATENTAMT Int. CI.:

F16c

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 47 b - 33/46

Nummer: 1282 369

Aktenzeichen: P 12 82 369.7-12 (J 29442)

Anmeldetag: 24. November 1965

Auslegetag: 7. November 1968

Die Erfindung betrifft die Lagerung eines auf einer Welle wahlweise umlaufenden oder mit dieser zur Übertragung von Drehmomenten kuppelbaren Bauteiles durch in den Taschen eines Käfigs aufgenommene Wälzkörper.

In modernen Schaltgetrieben, wie sie insbesondere im Automobilbau verwendet werden, sind die die einzelnen Getriebestufen bildenden Zahnräder in dauerndem Eingriff. Je nach der gewählten Getriebestufe werden die dieser Stufe entsprechenden Zahnräder durch diesen zugeordnete Kupplungen mit der jeweiligen Welle gekuppelt.

Bei dieser Anordnung können sich für Zahnrad und Welle zwei unterschiedliche Bewegungszustände ergeben. Wenn Zahnrad und Welle nicht miteinander gekuppelt sind, wird kein Drehmoment übertragen, und das Zahnrad führt gegenüber der Welle eine relative Drehbewegung aus. Die zwischen Zahnrad und Welle angeordneten Wälzkörper rollen in bekannter Weise mit annähernd der halben Differenzdrehzahl zwischen Außen- und Innenlaufbahn ab, die beispielsweise durch die Bohrung im Zahnrad bzw. die Oberfläche der Welle gebildet sein können.

Bei dem anderen möglichen Bewegungszustand sind das Zahnrad und die Welle zur Übertragung von Drehmomenten miteinander gekuppelt. Hier tritt nunmehr im Gegensatz zu dem ersten Bewegungszustand keine Relativbewegung des Zahnrades gegenüber der Welle auf; vielmehr führen beide zusammen eine einheitliche Drehbewegung aus. Bei der Übertragung des Drehmomentes von einem Zahnrad zum anderen entsteht infolge des Zahneingriffes eine radial gerichtete Kraftkomponente, die über die Wälzkörper auf die Welle einwirkt.

Der zuletzt beschriebene Bewegungszustand kann zur einfacheren Betrachtungsweise auch als ein Zustand angesehen werden, bei dem das Zahnrad und die Welle stillstehen, während die Kraft umläuft. Die Kraftübertragung vom Zahnrad zur Welle erfolgt infolge des bei jeder Wälzlagerung vorhandenen Radialspiels nur über wenige Wälzkörper. Die außerordentlich kleine zur Verfügung stehende Übertragungsfläche zwischen Wälzkörper einerseits und Laufbahn andererseits, die je Wälzkörper mehr oder weniger nur durch eine Linie gebildet ist, bedingt schon bei geringen Kräften eine außerordentlich hohe Flächenpressung, die zu Eindrückungen rinnenförmiger Art führen kann. Diese Eindrückungen können schnell zur Zerstörung der Lagerlaufbahn führen, zumal die Wälzkörper bei mit der Welle gekuppeltem Zahnrad während der ganzen Dauer dieser Verbin-

Lagerung eines auf einer Welle wahlweise
umlaufenden oder mit dieser kuppelbaren
Bauteiles

Anmelder:

Industriewerk Schaeffler o. H. G.,

8522 Herzogenaurach

Als Erfinder benannt:
Anton Teufel, 7400 Tübingen

dung ihre jeweilige Lage gegenüber den Laufbahnen nicht verändern.

Es ist bekannt, daß infolge des bei jeder Wälzlagerung mehr oder weniger vorhandenen Spieles

ao die Welle in bezug auf die Bohrung des Zahnrades oder eines Bauteiles eine exzentrische Lage einnimmt. Infolgedessen sind nur wenige Wälzkörper gewissermaßen zwischen Außen- und Innenlaufbahn eingespannt. Bei umlaufender Kraft führt nun die Welle

«5 eine Drehbewegung um das Zentrum der Bohrung aus, ohne jedoch selbst eine Winkelbewegung gegenüber der Bohrung auszuführen. Infolge dieser Bewegung der Welle erfahren die Wälzkörper, die gerade zwischen den beiden Laufbahnen fest eingespannt sind, eine wenn auch außerordentlich geringe Abwälzbewegung. Man hat nun versucht, diese außerordentlich geringe Bewegung eines periodisch in den eingespannten Zustand kommenden Wälzkörpers unter Zuhilfenahme des Käfigs auch auf die anderen nicht eingespannten Wälzkörper zu übertragen, um so dem gesamten Wälzkörperkranz eine Drehbewegung aufzuzwingen. Nun ist aber jeder Wälzkörper mit — in Umfangsrichtung gemessen — Spiel in den Käfigtaschen aufgenommen. Dieses Spiel ist aber in der Regel größer als die auftretende Vorwärtsbewegung eines einzelnen Wälzkörpers. Die Vorwärtsbewegung eines Wälzkörpers kann somit gar nicht auf den Käfig und auch nicht auf die anderen Wälzkörper übertragen werden, so daß die erstrebte Drehbewegung des gesamten Wälzkörperkranzes ausbleibt.

Es ist bereits ein Nadellagerkäfig bekannt, bei dem

mindestens eine der beiden Wände einer jeden Tasche mit Vorsprüngen versehen ist, die geneigt zu einer

Ebene verlaufen, die die Käfigachse und die jeweilige Wälzkörperachse enthält. Dieser bekannte Käfig kann jedoch die Erfindungsaufgabe nicht lösen, da er in der Außenlaufbahn geführt ist. Der in der

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Außenlaufbahn geführte Käfig und die unter Flieh- diese Anordnung bedingt, sind die achsparallelen krafteinwirkung ebenfalls in der Außenlaufbahn an- Taschenwände 9 gegenüber der die jeweilige Taschenliegenden Wälzkörper erfahren keine Relativbewe- mitte und die Käfigachse enthaltenden Ebene 11 um gung zueinander. Die Wälzkörper können daher nicht einen bestimmten Winkel geneigt. Bei dem in der in der gewünschten Weise auf den Käfig einwirken. 5 unteren Hälfte der F i g. 2 dargestellten Käfig ist

Bei einem ebenfalls bekannten Nadellagerkäfig jeweils die eine Taschenwand zu der die jeweilige sind jeweils einander gegenüberliegende Teile der Taschenmitte und die Käfigachse enthaltenden Ebene Taschenwände so geneigt, daß sie zum Käfigmantel so geneigt, daß die Taschenwand selbst radial ver- und zum Käfiginneren hin aufeinander zulaufen. läuft. Die andere Tasehenwand ist zu der die jeweilige Dieser bekannte Käfig könnte die Erfindungsaufgabe io Taschenmitte und die Käfigachse enthaltenden Ebene selbst dann nicht lösen, wenn er nicht in der Außen- gleichsinnig geneigt.

laufbahn geführt wäre. Die Wälzkörper würden, selbst Der Käfig selbst nimmt infolge seines Spieles

wenn sie eine Bewegung relativ zum Käfig in radialer gegenüber der Käfigbohrung und der Welle eine Richtung ausführen könnten, gegen die beiden gegen- exzentrische Lage sowohl zur Bohrung als auch zur überliegenden Wände einer jeden Tasche anstoßen. 15 Welle ein. Da jedoch das ganze System sich in Wirk-Die dadurch auf den Käfig ausgeübten Impulse wür- lichkeit um das Zentrum 7 dreht, entsteht eine Fliehden somit einander aufheben. kraft, die die Wälzkörper nach außen an die Außen-

Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, laufbahn drückt. Auf Grund dieser exzentrischen die Vorwärtsbewegung eines einzelnen Wälzkörpers Lage des Käfigs führen die Wälzkörper während in seiner Käfigtasche dazu auszunutzen, dem gesam- 20 eines Umlaufes der Kraft 5, wenn man wieder Bauten Wälzkörperkranz eine Drehbewegung aufzuzwin- teil 1 und Welle 4 stillstehend und die Last 5 umgen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der laufend betrachtet, eine Relativbewegung gegenüber Käfig gegenüber der Bohrung des Bauteiles Spiel dem Käfig aus. Wenn die Wälzkörper den Bereich aufweist und wenigstens eine der achsparallelen verlassen, in dem sie zwischen Innen- und Außen-Wände wenigstens einer Tasche zu der jeweils die 35 laufbahn eingespannt sind, streben sie gegenüber dem Taschenmitte und die Käfigachse enthaltenden Ebene Käfig relativ nach außen und stoßen dabei an die geneigt ist, wobei die Neigung aller zur genannten eine der geneigten Taschenwände 9. Der Käfig erhält Ebene schräg verlaufenden achsparallelen Taschen- dadurch einen in Umfangsrichtung gerichteten Imwände gleichsinnig ist. puls. Dieser Impuls bewirkt, daß der Käfig mit einer

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der 30 achsparallelen Tasehenwand an einen Wälzkörper Erfindung kann dadurch erreicht werden, daß die anstößt, der gerade zwischen Innen- und Außenlaufbeiden achsparallelen Taschenwände einer oder meh- bahn eingespannt ist. Dieser Wälzkörper führt aber, rerer Taschen parallel zueinander angeordnet sind wie bereits oben erläutert, eine in Umfangsrichtung und die durch die Taschenmitte gehende, zu den gerichtete geringe Vorwärtsbewegung aus, die auf den Taschenwänden parallele Ebene im Abstand von der 35 Käfig übertragen werden kann, da dieser jetzt mit Käfigachse verläuft. einer Tasehenwand an diesem Wälzkörper anliegt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Je nachdem, mit welcher Tasehenwand der Käfig an Erfindung dargestellt. Es zeigt dem einen Wälzkörper anliegt, kann der durch die

F i g. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes relativ zum Käfig nach außen strebenden Wälzkörper Lagerund 40 auf den Käfig ausgeübte Impuls der Richtung der

F i g. 2 einen Schnitt durch Käfige mit gemäß der Vorwärtsbewegung eines im eingespannten Zustand Erfindung geneigten Taschenwänden. befindlichen Wälzkörpers gleichsinnig oder aber

In Fig. 1 ist das Bauteil 1 angedeutet, das z. B. gegensinnig gerichtet sein. Dies hängt davon ab, in ein Zahnrad sein kann, das unter Zwischenschaltung welcher Richtung die achsparallelen Taschenwände von in einem Käfig 2 enthaltenen Wälzkörper 3 wahl- 45 geneigt sind. Mit dem von den relativ zum Käfig nach weise auf einer Welle 4 umlaufen oder mit dieser außen strebenden Wälzkörpern erzeugten Impuls soll gekuppelt sein kann. Mit 5 ist die Richtung einer lediglich erreicht werden, daß der Käfig mit einer Kraft bezeichnet, die beispielsweise aus der Über- Tasehenwand an die gerade im eingespannten Zutragung von Drehmomenten von einem weiteren Bau- stand befindlichen Wälzkörper anliegt. Es ist dabei teil auf das Bauteil 1 herrührt. Wenn nun das Bau- 50 an sich gleichgültig, ob bei einer bestimmten Drehteil 1 und die Welle 4 zur Übertragung von Dreh- richtung die einen oder die anderen achsparallelen momenten miteinander gekuppelt sind, so kann man Taschenwände an den jeweils eingespannten Wälzsich diesen Vorgang, wie bereits oben angeführt, körpern anliegen. Erforderlich ist lediglich, daß sich auch so vorstellen, daß die Kraft 5 um das Zentrum 7 die Impulse einander nicht aufheben, die von den der Welle umläuft. Durch das vorhandene Lagerspiel 55 Wälzkörpern bei den Relativbewegungen zum Käfig fällt das Zentrum 7 der Welle nicht mit dem Zen- radial nach innen und außen auf diesen ausgeübt trum 6 des Bauteiles 1 zusammen. Durch die um- werden. Die erstrebte Wirkung könnte daher bei den laufende Kraft bedingt, führt das Bauteil 1 eine Be- bekannten Käfigen selbst dann nicht eintreten, wenn wegung um das Zentrum 7 aus, wobei die jeweils diese nicht in der Außenlaufbahn geführt wären und eingespannten Wälzkörper eine geringe Vorwärts- 60 eine derartige radiale Relativbewegung zuließen, bewegung erfahren. Ebensowenig könnte die erstrebte Wirkung bei einem

In F ig. 2 sind zwei Ausführungsformen von Käfi- Käfig eintreten, bei dem wenigstens eine der Taschengen dargestellt. Bei dem in der oberen Hälfte der wände in ihrer gesamten radialen Erstreckung der F i g. 2 gezeigten Käfig verlaufen die beiden achs- Wälzkörperform entsprechend ausgebildet ist. parallelen Taschenwände 9 einer Tasche parallel zu- 65 Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird einander. Die zu diesen Taschenwänden parallele und erreicht, daß die Vorwärtsbewegung der im eingedurch die jeweilige Taschenmitte gehende Ebene 10 spannten Zustand befindlichen Wälzkörper dazu ausverläuft in einem Abstand zur Käfigachse. Durch genutzt wird, dem Käfig und somit dem Wälzkörper-

kranz eine Drehbewegung aufzuzwingen. Dadurch verändern die Wälzkörper ihre Lage gegenüber der Innen- und Außenlaufbahn. Die Laufbahnen werden jetzt nicht mehr dauernd an den gleichen Stellen belastet, so daß Eindrückungen an den Laufbahnen vermieden werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Lagerung eines auf einer Welle wahlweise umlaufenden oder mit dieser zur Übertragung von Drehmomenten kuppelbaren Bauteiles durch in den Taschen eines Käfigs aufgenommene Wälzkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig gegenüber der Bohrung des Bauteiles Spiel aufweist und wenigstens eine der achsparallelen Wände wenigstens einer Tasche zu der jeweils die Taschenmitte und die Käfigachse enthaltenden Ebene geneigt ist, wobei die Neigung aller zur genannten Ebene schräg verlaufenden achsparallelen Taschenwände gleichsinnig ist.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden achsparallelen Taschenwände einer oder mehrerer Taschen parallel zueinander angeordnet sind und die durch die Taschenmitte gehende, zu den Taschenwänden parallele Ebene im Abstand von der Käfigachse verläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 975 667;
USA.-Patentschrift Nr. 3 163 477.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 630/922 10.68

ι Bundesdrackerei Berlin