DE19517150A1 - Wälzlager - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maßnahme gegen Kaltlauf­ geräusche in einem Wälzlager oder einer Riemenscheibe mit ein­ gebautem Wälzlager.

Beispielsweise findet in Automobilen häufig eine in Fig. 4 dar­ gestellte Spannriemenscheibe (Spannrolle) für Riemenübertragung (Riementrieb) Anwendung. Ein Riemenscheibenkörper 11 und ein Kugellager 12 sind hier zum Zweck der Gewichtsverringerung zu­ sammengefaßt. Der Riemenscheibenkörper 11 ist ein formgepreßtes Stahlblechteil mit einem äußeren zylindrischen Bereich 11a, an den ein Riemen angreift (nicht dargestellt), und mit einem inne­ ren zylindrischen Bereich 11b, in den der Außenring 12b des Kugellagers 12 paßt. Das Kugellager 12 ist ein Rillenlager mit einem Innenring 12a zur Befestigung an einer Welle (nicht darge­ stellt), einem Außenring 12b, der in den inneren zylindrischen Bereich 11b des Riemenscheibenkörpers 11 eingepaßt werden kann, eine Vielzahl von Kugeln 12c, die zwischen den Laufrillen des Innenrings 12a und des Außenrings 12b liegen, einem Kunstharz­ lagerkäfig 12d, um die Kugeln 12c entlang des ganzen Umfangs in gleichmäßigen Abständen zu halten, und Dichtungen 12e, um das Schmiermittel abzudichten. Wenn sich diese Spannriemenscheibe durch das Aufnehmen einer Drehkraft des Riemens am Riemenschei­ benkörper dreht, so dreht sich der darin eingepaßte Außenring 12b des Kugellagers 12 in Einheit mit dem Riemenscheibenkörper 11.

In diesem Zusammenhang, wenn eine solche Spannriemenscheibe in kaltem Zustand betrieben wird, entstehen manchmal abnormale Geräusche. Die Ursache solcher abnormaler Geräusche während des Betriebes in kaltem Zustand - im weiteren Kaltlaufgeräusche genannt - bedarf noch eines genaueren Nachweises. Außerdem, da in Automobilen u.ä. Anwendungen verwendete Spannriemenscheiben unter hohen Temperaturen, hohen Drehzahlen und starken Belastun­ gen arbeiten und so die Haltbarkeit auch eine bedeutende Rolle spielt, dürfen keine Gegenmaßnahmen getroffen werden, die zu einer Verringerung der Haltbarkeit führen. Aus diesem Grunde wurden bis zur heutigen Zeit keine entscheidenden Maßnahmen gegen Kaltlaufgeräusche, die bei Spannriemenscheiben auftreten, entwickelt.

Bis jetzt wurde der Gebrauch eines Schmiermittels getestet, das bessere Niedrigtemperatureigenschaften besitzt (Fette von der Art, daß sich in den Kontaktbereichen zwischen den Wälzköpern und den Laufrillenoberflächen der Innen- und Außenringe gleichförmige Ölfilme bilden). Diese Gegenmaßnahme, die das Auftreten von Kaltlaufgeräuschen unterdrücken soll, kann erwar­ tungsgemäß beträchtliche Effekte bewirken. Da sich jedoch die Viskosität des Schmiermittels verringert, besteht die Gefahr, daß sich die Schmierleistung bei hoher Temperatur verschlech­ tert, was zu einer Verminderung der Haltbarkeit führt.

Des weiteren wird von einer Unterdrückung des Auftretens von Kaltlaufgeräuschen durch ein Vergrößern der Krümmungsradien der Laufrillenoberflächen des Innen- und Außenrings oder durch das Vergrößern des Lagerspiels berichtet; ein derartiges Vergrößern der Krümmungsradien der Laufrillenoberflächen oder des Lager­ spiels führt jedoch zu einem winkeligen Schwanken des Riemen­ scheibenkörpers, das dazu tendiert, die Funktion der Spannrie­ menscheibe zu beeinträchtigen.

Des weiteren existiert eine Konstruktion, bei der, zur Unter­ drückung von Vibrationsgeräuschen (Lagerkäfiggeräuschen) auf­ grund eines Spiels im Lagerkäfig, der Lagerkäfig mit dem Außen- oder Innenring in Kontakt gebracht wird, mit einem dazwischen negativ definierten Spiel. Bei dieser Anordnung kann jedoch der Verschleiß in den Kontaktbereichen zwischen dem Käfig und dem Innen- und Außenring leicht eine Verminderung der Haltbarkeit verursachen. Außerdem resultiert aus der größeren Rotationsge­ schwindigkeit des Lagerkäfigs gegenüber der Planetenrotations­ geschwindigkeit der Kugeln (da der Lagerkäfig beim Rotieren durch den Innen- oder Außenring eingespannt ist) zu jeder Zeit ein hartes Stoßen der Kugeln in Richtung ihrer Planetenrotation; auf diese Weise wird die normale Rotation der Kugeln behindert, so daß im Gegenteil Kaltlaufgeräusche zunehmen oder selbst wenn sie nicht zunehmen, ein Unterdrückungseffekt dieser Geräusche zu­ mindest nicht erwartet werden kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorlie­ gende Erfindung die Aufgabe, ein Wälzlager und eine Riemenschei­ be zu schaffen, die so konstruiert sind, daß Kaltlaufgeräusche wirkungsvoll unterdrückt und die Haltbarkeit gesichert werden können, und die deshalb in Haltbarkeit und Akustikeigenschaften überlegen sind.

Bei der vorliegenden Erfindung ist ein geringes Spiel zwischen der Innenfläche des Außenrings eines Wälzlagers und der Außen­ fläche dessen Lagerkäfigs oder zwischen der Außenfläche des Innenrings und der Innenfläche des Lagerkäfigs ausgebildet.

Der Außenring des Wälzlagers ist beispielsweise in eine Riemen­ scheibe (Rolle) eingepaßt. Des weiteren ist empfehlenswert, ein Kugellager als Wälzlager zu verwenden.

Es ist im allgemeinen bekannt, daß durch die Vibration eines Wälzlagers Geräusche hervorgerufen werden. Diese Geräusche sind in zwei Arten klassifiziert:

• 1. Ein Geräusch hervorgerufen durch das Lager selbst und
• 2. Ein Geräusch hervorgerufen durch eine Kombination von Lager und anderen Maschinenteilen.

Die erste Art von Geräuschen gilt als hervorgerufen in Abhän­ gigkeit von:

• a) Elastizität und Schmierung des Lagers,
• b) Struktur und Form des Lagers und
• c) ungeschickte Handhabung des Lagers

Das Geräusch 1.-a) beruht auf einem Auftreten von irregulärer peripherischer Rauheit, Schwall, Schwingungen, Ungleichmäßigkeit im Ölfilm, und ähnlichem an den Laufrillenoberflächen der Innen- und Außenringe oder den Oberflächen der Wälzkörper, welches mikroskopische periodische Wechsel in Elastizität und Reibungs­ koeffizient in den Kontaktbereichen zwischen den Wälzkörpern und den Laufrillenoberflächen verursacht, wenn die Wälzkörper auf der Laufrillenoberfläche rotieren. Diese Wechsel rufen selbst­ erregte Vibrationen der Wälzkörper hervor und bringen dadurch die Innen- und Außenringe zum Vibrieren. Durch diese natürliche Vibration wird oben genanntes Geräusch verursacht. Eingeschlos­ sen in dieses Geräusch ist das eigentliche Geräusch des Lagers, das sogenannte Laufgeräusch. Weiter wird das Geräusch 1.-b) hauptsächlich durch das (Herum-)Fallen der Kugeln verursacht, aufgrund des Lagerspiels und des Kollisionsgeräusches zwischen dem Lagerkäfig und den Kugeln (Lagerkäfiggeräusch), da der La­ gerkäfig vibriert und mit den Kugeln kollidiert. Das Geräusch 1.-c) hat seine Hauptursache in Kratzern/Schrammen, Eindrückun­ gen, Rost oder festhaftenden Fremdsubstanzen, wie z. B. Staub auf den Oberflächen der Wälzkörper oder an den Laufrillenoberflächen des Innen- und Außenrings.

Auf die zweite Art von Geräuschen stößt man in dem Fall, wenn das Wälzlager, das eine nicht lineare Federcharakteristik be­ sitzt, an ein Maschinenteil angebracht ist, wie z. B. eine Welle, ein Gehäuse oder ähnliches, und dadurch mit der Masse eines sol­ chen Maschinenteils zu einem Vibrationssystem verbunden ist, wobei die Resonanz zwischen der selbsterregten Vibration des Lagers und der natürlichen Vibration des Maschinenteils die Hauptursache eines solchen Geräusches bildet.

Wie oben beschrieben, ist der Geräuscherzeugungsmechanismus in Wälzlagern sehr kompliziert, wobei verschiedene Ursachen kom­ pliziert zusammenwirken und so Geräusche erzeugen. Dies gilt unmittelbar für eine Spannriemenscheibe, eine Tatsache, die sich schon daraus erklärt, daß die Ursache von Kaltlaufgeräuschen bei Spannriemenscheiben bis jetzt nicht genau bewiesen wurde. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß von den vorgenannten her­ kömmlichen Gegenmaßnahmen, die Verbesserung und Auswahl von Schmiermittel und die Vergrößerung der Krümmungsradien der La­ gerringe und des Lagerspiels sich nach 1.-a) orientieren, um selbsterregt Vibrationen der Wälzkörper zu verhindern und auf diese Weise Kaltlaufgeräusche zu unterdrücken. So bringt erste­ rere Gegenmaßnahme - das Verbessern und die Auswahl von Schmier­ fett - eine Gleichförmigkeit des Ölfilms und eine Gleichförmig­ keit des Reibungskoeffizienten in den Kontaktbereichen zwischen den Wälzkörpern und den Laufrillenoberflächen, während letztere Gegenmaßnahme - das Vergrößern der Krümmungsradien und des La­ gerspiels - die Elastizität des Lagers verringert, wodurch die selbsterregte Vibration des Lagers verhindert wird. Zuätzlich trägt bei letzterer Gegenmaßnahme ein Vergrößern der Krümmungs­ radien zur Verhinderung der axialen selbsterregten Vibration bei, und ein Vergrößern des Lagerspiels zur Verhinderung radia­ ler selbsterregter Vibration. Die Anordnung der vorgenannten herkömmlichen Gegenmaßnahmen, bei der der Lagerkäfig mit dem Innen- oder Außenring mit einem negativen Spiel in Kontakt steht, gehört zu den Mitteln für 1.-b).

Unter dem Gesichtspunkt der oben beschriebenen Punkte 1.-a) und 2., stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, Lagerge­ räusche, insbesondere Kaltlaufgeräusche in Spannriemenscheiben, zu unterdrücken. Man ist überzeugt, daß - da Kaltlaufgeräusche buchstäblich Geräusche sind, die nur im Kaltzustand auftreten - Ungleichmäßigkeit oder Ungleichförmigkeit im Ölfilm wegen der vergrößerten Viskosität des Schmiermittels (im Kaltzustand) die Hauptursache sind und daß - da die Spannriemenscheibe von inte­ graler Konstruktion ist, die den Riemenscheibenkörper und das Wälzlager umfaßt - das Geräusch durch die Resonanzvibration der beiden Maschinenteile verstärkt wird.

D.h. das Auftreten von Ungleichmäßigkeit oder Ungleichförmigkeit im Ölfilm verursacht mikroskopische periodische Wechsel im Rei­ bungskoeffizienten zwischen den Wälzkörpern und den Laufrillen­ oberflächen des Innen- oder Außenrings, wodurch die selbsterreg­ te Vibration von den Wälzkörpern erzeugt wird. Insbesondere erzeugen die Wälzkörper in Bereichen, in denen gerissener Ölfilm auftritt, ein Ruckgleiten, indem sie periodisch wiederholt zwi­ schen Roll- und Gleitzustand hin- und herwechseln und auf diese Weise die Amplitude und Frequenz der selbsterregten Vibration der Wälzkörper vergrößern. Eine derartige selbsterregte Vibra­ tion der Wälzkörper überträgt sich durch den Außenring auf den Riemenscheibenkörper und wird, da sie mit der natürlichen Vibra­ tion des Riemenscheibenkörpers resoniert, verstärkt. Demgemäß ist man zu der Überzeugung gelangt, daß es besonders wirkungs­ voll ist die selbsterregte Vibration der Wälzkörper zu unter­ drücken, um Kaltlaufgeräusche zu unterdrücken. Außerdem sind die Elastizitätseigenschaft der Lager gemäß dem obigen Punkt 1.-a) und die Ursachen für 1.-b) und c) Angelegenheiten, die Lagern im allgemeinen entsprechen und kaum als Faktoren erwogen werden können, die als besonders bedeutend gelten, um Maßnahmen gegen Kaltlaufgeräusche in Spannriemenscheiben zu treffen. Dies sind Angelegenheiten, die bei der Konstruktion und Herstellung von Lagern jeweils separat betrachtet werden müssen.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Anordnung zur Vermeidung von selbsterregten Vibrationen der Wälzkörper und von Kaltlauf­ geräuschen, wobei ein geringes Spiel zwischen der inneren Ober­ fläche des Außenrings und äußeren Oberfläche des Lagerkäfigs oder zwischen der äußeren Oberfläche des Innenrings und der inneren Oberfläche des Lagerkäfigs ausgebildet ist.

In einer Ausführungsform ist beispielsweise ein geringes Spiel zwischen der Innenfläche des Außenrings und der Außenfläche des Lagerkäfigs ausgebildet. Wenn nun der Außenring dreht (im Fall einer Außenringrotation), wird der Lagerkäfig in Anhängigkeit von der Rotation des Außenrings unter dem Einfluß der Viskosität des Ölfilms oder ähnlichem in dem geringen Spiel gedreht und stellt einen Kontakt mit geeigneter Andruckkraft zu den Wälz­ körpern her. Durch diese Andruckkraft des Lagerkäfigs nehmen die Wälzkörper, die im Lagerkäfig sitzen, eine Kraft auf, die in Richtung der Planetenrotation von den Wandungen der Lagerkäfig­ taschen wirkt. Die Bewegung der Wälzkörper in andere Richtungen als der Planetenrotationsrichtung, insbesondere die Bewegung in axialer Richtung wird behindert. Auf diese Weise wird ein Auf­ treten von selbsterregter Vibration der Wälzkörper wegen Ruck­ gleiten und ähnlichem verhindert und Kaltlaufgeräusche werden unterdrückt. Des weiteren ist, da sich ein Ölfilm im geringen Spiel bildet, der Verschleiß wegen der Rotation zusammen mit dem Lagerkäfig gering und die Haltbarkeit des Wälzlagers gleichzei­ tig gesichert.

In einer anderen Ausführungsform ist beispielsweise ein geringes Spiel zwischen der Außenfläche des Innenrings und der Innenflä­ che des Lagerkäfigs ausgebildet. Wenn nun der Außenring dreht (im Fall einer Außenringrotation), wird der Lagerkäfig zusammen mit dem Stoppen des Innenrings unter dem Einfluß der Viskosität des Ölfilms oder ähnlichem in dem geringen Spiel gedreht und stellt einen Kontakt mit geeigneter Andruckkraft zu den Wälz­ körpern her. Durch diese Kontaktkraft (Bremskraft) des Lagerkä­ figs erfahren die Wälzkörper, die im Lagerkäfig sitzen, eine Kraft, die in Gegenrichtung der Planetenrotation von den Wandun­ gen der Lagerkäfigtaschen wirkt. Die Bewegung der Wälzkörper in andere Richtungen als der Planetenrotationsrichtung, insbesonde­ re die Bewegung in axialer Richtung, wird behindert. Auf diese Weise wird ein Auftreten von selbsterregten Vibration der Wälz­ körper wegen Ruckgleiten und ähnlichem verhindert und Kaltlauf­ geräusche werden unterdrückt.

Daraus wird ersichtlich, daß die Kontaktkraft vom Lagerkäfig, d. h. die Kraft, die vom Lagerkäfig erzeugt wird und auf die Rol­ lelemente in Richtung der Planetenrotation oder in Gegenrichtung dazu wirkt, nur so groß sein darf, daß die selbsterregte Vibra­ tion der Wälzkörper zu unterdrückt wird; falls der Grad der Kraft zu hoch ist, würde sie in die normale Rotation der Wälz­ körper eingreifen und unerwünschterweise das Ruckgleiten der Wälzkörper steigern, und zur selbsterregten Vibration führen. Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine oben beschriebenen Anordnung zu schaffen, bei der ein geringes Spiel zwischen La­ gerkäfig und dem Außen- oder Innenring ausgebildet ist, und dadurch auf den Lagerkäfig eine geeignete Kontaktkraft übertra­ gen wird, die wirksam eine Bewegung der Wälzkörper in andere Richtungen als die der Planetenrotation unterdrückt und dabei die Wälzkörper in einem Grad hindert, in dem die normale Rota­ tion der Wälzkörper nicht behindert wird. Zusätzlich werden dieselben Funktionen, wie oben beschrieben, auch für den Fall der Innenringrotation entwickelt.

Wie oben bisher beschrieben, bewirkt bei der vorliegenden Erfin­ dung, da ein geringes Spiel zwischen Innenfläche des Außenrings und der Außenfläche des Lagerkäfigs oder zwischen der Außenflä­ che des Innenrings und der Innenfläche des Lagerkäfigs ausgebil­ det ist, die gemeinsame Drehung des Lagerkäfigs verbunden mit einer Rotation (oder Stoppen/Hemmen) des Außenrings (oder In­ nenrings), daß die im Lagerkäfig sitzenden Wälzkörper eine in Richtung der Planetenrotation (oder in Gegenrichtung der Plane­ tenrotation) wirkende Kontaktkraft von dem Lagerkäfig aufnehmen; auf diese Weise ist ihre Bewegung in andere Richtungen als die der Planetenrotation, insbesondere die Bewegung in axialer Rich­ tung, eingeschränkt, wodurch das Auftreten von selbsterregten Vibrationen der Wälzkörper wegen Ruckgleitens oder ähnlichem verhindert wird und Kaltlaufgeräusche wirksam unterdrückt wer­ den. Ein weiteres Resultat des Vorhandenseins eines geringen Spiels ist ein Ölfilm, der sich zwischen der Innenfläche des Außenrings und der Außenfläche des Lagerkäfigs bildet, so daß kein Verschleiß aufgrund eines Zusammenrotierens (oder Zusammen­ stoppens) des Lagerkäfigs auftritt und die Haltbarkeit des La­ gerkäfigs gleichzeitig gesichert ist.

Deshalb ist es erfindungsgemäß möglich, ein Wälzlager zu schaf­ fen, das bezüglich der Haltbarkeit und der akustischen Eigen­ schaften verbessert ist. Diese Effekte werden insbesondere dann in beachtlichem Maß erzielt, wenn die Erfindung auf ein Wälz­ lager für Riemenscheiben angewendet wird.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung (Fig. 1a), und einen im Teil vergrößerten Schnitt durch das Kugellager von Fig. 1a (Fig. 1b);

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Lagerkäfigs nach einer Ausführungsform der Erfindung (Fig. 2), und eine ent­ wickelte Draufsicht in Richtung des Außendurchmessers (Fig. 2b);

Fig. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung (Fig. 3a), und ein im Teil vergrößerter Schnitt durch das Kugellager von Fig. 3a (Fig. 3b);

Fig. 4 ein Schnitt durch eine herkömmliche Anordnung (Fig. 4a), und ein im Teil vergrößerter Schnitt durch das Kugel­ lager von Fig. 4a (Fig. 4b).

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung, angewendet auf eine Spannriemenscheibe (Spannrolle), beschrieben.

Eine in Fig. 1 dargestellte Spannriemenscheibe wird bei Riemen­ übertragungsmechanismen bei Automobilen und ähnlichen benützt. Diese Spannriemenscheibe umfaßt einen Riemenscheibenkörper 1 aus formgepreßten Stahlblech und ein Kugellager 2, das in die Innen­ fläche des Riemenscheibenkörpers 1 eingepaßt (integriert) ist.

Der Riemenscheibenkörper 1 ist ein ringförmiger Körper mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt. Er umfaßt einen äußeren zylindrischen Bereich 1a um den herum ein Riemen angreift, einen inneren zylindrischen Bereich 1b, der gegenüber dem zylindri­ schen Außenbereich 1a nach innen gerichtet angeordnet ist, und einen durchgehenden Bereich 1c, der die zylindrischen Außen- und Innenbereiche 1a und 1b an einem Ende miteinander verbindet. Er dient als Führungs- oder Spannriemenscheibe, indem ein in der Zeichnung nicht dargestellter Riemen an dem zylindrischen Außen­ bereich 1a angreift.

Das Kugellager 2 umfaßt einen auf eine in der Zeichnung nicht dargestellte Welle angeordneten Innenring 2a, einen, im zylin­ drischen Innenbereich 1b des Riemenscheibenkörpers 1 angeord­ neten Außenring 2b, eine Vielzahl von Kugeln 2c, die zwischen den Laufrillenoberflächen des Innen- und Außenrings 2a und 2b liegen, einen Lagerkäfig 2d, um die Kugeln entlang des ganzen Umfangs in gleichmäßigen Abständen zu halten, und ein paar Dich­ tungen 2e, um ein Schmiermittel, beispielsweise Schmierfett, im Lager abzudichten. Der Lagerkäfig 2d ist aus Kunstharz, w.z. B. Polyamid, PPS (Polyphenylensulfid), Nylon 66, oder (PA66 + GF25%).

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Lagerkäfig 2d ein sogenannter Kronentyp, mit einer Vielzahl von Spaltenbereichen 2d2, die sich axial von gleichmäßigen Positionen entlang des Umfang aus er­ strecken, und einer Tasche 2d3 die sich zwischen den entlang des Umfangs nebeneinanderliegenden Spaltenbereichen 2d2 befindet, um eine Kugel 2c drehbar aufzunehmen. Jeder Spaltenbereich 2d2 besitzt Pallenbereiche 2d4 an seinem Vorderende, und einen Ab­ stand W zwischen entlang des Umfangs entgegengesetzten Pallenbe­ reichen 2d4 mit der dazwischen angeordneten Tasche 2d3, der kleiner ist als der Durchmesser D der aufzunehmenden Kugel 2c.

Des weiteren ist die Wandfläche 2d5 der Tasche 2d3 durch eine sphärische Oberfläche mit einem Radius R mit Mittelpunkt 0 auf dem Rollkreis P der Kugeln 2c beschrieben. Der Radius R ist um einen Betrag, der dem Taschenspiel (eine Seite) entspricht, größer als der halbe Durchmesser D der Kugel 2c.

Wie in Fig. 1b vergrößert dargestellt ist der Punkt, in dem sich die Spannriemenscheibe dieser Ausführungsform von einem in Fig. 4 dargestellten herkömmlichen Artikel unterscheidet, der, daß das Spiel zwischen der Innenfläche des Außenrings 2b und der Außenfläche des Lagerkäfigs 2d ein geringes Spiel S1 ist, das kleiner ist als das Spiel S2 zwischen der Innenfläche des Außen­ rings 12b und der Außenfläche des Lagerkäfigs 12d bei einer herkömmlichen Anordnung (Kugelführtyp). Die Größe dieses gerin­ gen Spiels S1 ist kleiner als das Taschenspiel (eine Seite) und von der Art, daß es ein Mitdrehen des Lagerkäfigs 2d abhängig von der Drehung des Außenrings 2b verursacht.

Wenn sich die Riemenscheibe (-Rolle) 1 durch den Riemen ein Drehmoment erfährt, dreht sich der Außenring 2b des darin einge­ paßten Kugellagers 2 zusammen mit dem Riemenscheibenkörper 1. Und der Lagerkäfig 2d, entgegengesetzt der Innenfläche des Au­ ßenrings 2b mit dem dazwischen definierten geringen Spiel S1, dreht sich zusammen mit der Drehung des Außenrings 2b und beauf­ schlägt die Kugeln 2c mit einer geeigneten Andruckkraft. Unter der Kontaktkraft von dem Lagerkäfig 2d nehmen die Kugeln 2c, die in dem Lagerkäfig 2d gehalten werden, eine Kraft auf, die in Richtung der Planetenrotation, von den Wandflächen 2d5 der Ta­ schen 2d3 wirkt; auf diese Weise wird deshalb die Bewegung in andere Richtungen als die der Planetenrotation, insbesondere die Bewegung in axialer Richtung, behindert, und dadurch ein Auftre­ ten von selbsterregter Vibration der Kugeln 2c, aufgrund von Ruckgleiten oder ähnlichem verhindert und Kaltlaufgeräusche unterdrückt. Des weiteren resultiert aus dem Vorhandensein des geringen Spiels S1 die Bildung eines Ölfilms zwischen der Innen­ fläche des Außenrings 2b und der Außenfläche des Lagerkäfigs 2d, so daß kein Verschleiß mehr aufgrund der gemeinsamen Drehung des Lagerkäfigs 2d auftritt, und gleichzeitig die Haltbarkeit des Kugellagers 2 gesichert ist. Zusätzlich ist der Kontakt zwischen Außenring 2b und dem Lagerkäfig 2d ein Metall - Kunststoff - Kontakt und es tritt daher kein Phänomen von Festfressen wie im Fall einer Metall-Metall Verbindung auf; folglich tritt in dem Lagerkäfig wesentlich weniger Verschleiß auf.

Die Größe dieses geringen Spiels S1 ist so, daß das Dazwischen­ treten eines Ölfilms erwartet werden kann und so, daß ein Mit­ drehen des Lagerkäfigs 2d abhängig von der Drehung des Außen­ rings 2b stattfindet, und ein optimaler Wert dieser Größe kann aus einem Bereich gewählt werden, in dem eine solche Funktion entwickelt werden kann. In Experimenten hat sich herausgestellt, daß optimale Resultate erhalten werden können, wenn der Soll­ wert der Größe des geringen Spiels S1 0,05 mm beträgt (0,1 mm ausgedrückt als Durchmesser).

Bei Vorhandensein eines solchen geringen Spiels S1, wie oben beschrieben, sind verschiedene Ursachen einer vorschiebenden Kraft denkbar, die auf den Lagerkäfig 2d ausgeübt wird; davon gehören die Viskosität des Ölfilms, der in dem geringen Spiel S1 vorhanden ist, teilweiser Kontakt mit der Innenfläche des Außen­ rings 2b aufgrund des Verhaltens des Lagerkäfigs 2d während der Rotation, der Unterschied zwischen dem linearen Ausbreitungs­ koeffizienten des Außenrings 2b und des Lagerkäfigs 2d, und par­ tieller Kontakt zwischen der Innenfläche des Außenrings 2b und der Außenfläche des Lagerkäfigs 2d aufgrund einer Abweichung des Außenrings 2b bzw. des Lagerkäfigs 2d von einem wirklichen Kreis.

Partieller Kontakt aufgrund einer Abweichung von einem wirkli­ chen Kreis bedeutet, daß, da der Außenring 2b und der Lagerkäfig 2d im mikroskopischen keine perkekten Kreise darstellen sondern vielmehr etwas verformt sind, im Sinne einer Verformung in einem Bereich einer notwendigerweise auftretenden Deformation bei der Fertigung, sie an einer Vielzahl von Stellen entlang des Umfangs partiell in Berührung kommen. Deshalb können, in Abhängigkeit der Größe des geringen Spiels S1, dem Grad der Abweichung des Außenrings 2b und des Lagerkäfigs 2d von einem wirklichen Kreis, der Wärmeausdehnung und ähnlichem, Fälle auftreten, in denen der Außenring 2b und der Lagerkäfig 2d sich einander mit etwas nega­ tivem Spiel partiell berühren. In diesem Sinne bedeutet ein geringes Spiel S1 ein Spiel das im Durchschnitt gering ist, einschließlich einem Zustand, in dem ein etwaiges partielles negatives Spiel erzeugt wird.

In einer in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein geringes Spiel S′1 zwischen der Außenfläche des Innen­ rings 2a und der Innenfläche des Lagerkäfigs 2d ausgebildet. Das geringe Spiel S′1 hat dieselbe Größe wie das geringe Spiel S1 in der oben beschriebenen Ausführungsform.

Wenn sich der Riemenscheibenkörper 1 dreht, weil er vom Riemen ein Drehmoment erfährt, dreht sich der Außenring 2b des darin eingepaßten Kugellagers 2 in einer Einheit mit dem Riemenschei­ benkörper 1. Und der Lagerkäfig 2d entgegengesetzt der Außenfläche des Innenrings 2a mit dem dazwischen definierten geringen Spiel S′1, dreht sich zusammen mit dem Stoppen/Hemmen des Innenrings 2a und beaufschlägt die Kugeln 2c mit einem geeigneten Maß an Kontaktkraft. Unter der Kontaktkraft (Bremskraft) von dem Lager­ käfig 2d erfahren die im Lagerkäfig 2d gehaltenen Kugeln 2c eine Kraft, die in Gegenrichtung zur Planetenrotationsrichtung von den Wandflächen 2d5 der Taschen 2d3 wirkt; deshalb wird die Bewegung in andere Richtungen als die entgegen der Planetenro­ tation, insbesondere die Bewegung in axialer Richtung, behin­ dert, wodurch das Auftreten von selbsterregter Vibration der Kugeln 2c aufgrund Ruckgleitens oder ähnlichem verhindert und Kaltlaufgeräusche unterdrückt werden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die vorliegen­ de Erfindung auf eine Spannriemenscheibe angewendet; die Erfin­ dung ist jedoch nicht darauf begrenzt, sondern ist auch auf Lager, insbesondere Kugellager, im allgemeinen anwendbar, wobei die selben Funktionen und Effekte, wie oben beschrieben, erzielt werden können. Während die Ausführungsform, in der der Außenring rotiert, beschrieben wurde, können selbstverständlich dieselben Funktionen und Effekte auch im Fall, daß der Innenring rotiert, erzielt werden.

Claims (5)

1. Wälzlager, insbesondere für Riemenscheiben und Spannriemen­ scheiben, bei dem ein geringes Spiel zwischen der Innenfläche des Außenrings und der Außenfläche des Lagerkäfigs oder zwi­ schen der Außenfläche des Innenrings und der Innenfläche des Lagerkäfigs ausgebildet ist.

2. Wälzlager nach Anspruch 1 für eine Riemenscheibe, wobei der Außenring in die Innenfläche eines Riemenscheibenkörpers ein­ paßbar ist.

3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei Wälzkörper als Kugeln ausgeführt sind.

4. Riemenscheibe, insbesondere Spannriemenscheibe, die einen Riemenscheibenkörper und ein in die Innenfläche des Riemen­ scheibenkörpers eingepaßtes Wälzlager umfaßt, wobei ein ge­ ringes Spiel zwischen der Innenfläche des Außenrings und der Außenfläche des Lagerkäfigs oder zwischen der Außenfläche des Innenrings und der Innenfläche des Lagerkäfigs des Wälzlagers ausgebildet ist.

5. Riemenscheibe nach Anspruch 4, wobei das Wälzlager als Kugel­ lager ausgeführt ist.