DE19539251C2

DE19539251C2 - Wälzlagereinheit für Dreh- und Längsbewegungen

Info

Publication number: DE19539251C2
Application number: DE19539251A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Steinberger; Roland Kern; Manfred Winkler
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1995-10-21
Filing date: 1995-10-21
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2015-10-22
Also published as: KR970021806A; DE19539251A1; KR100243775B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit, die ein Zylinderrollenlager bzw. ein Nadellager und ein Kugellager umfaßt, die insbesondere für Dreh- und Längsbewegungen eines Schaltelementes vorgesehen ist, wobei die Wälzlager einheit Wälzkörper mit voneinander abweichenden Radialabmessungen auf weist, die mittels eines Käfigs beabstandet angeordnet und zumindest von einem Lagerring geführt sind, dessen Längserstreckung eine axiale Länge des Käfigs übertrifft.

Hintergrund der Erfindung

Wälzlagereinheiten dieser Bauart finden Anwendung vorzugsweise zur Lagerung von runden Schaltwellen und Schaltstangen, die in mechanisch schaltbaren Zahnräderwechselgetrieben von Fahrzeugen eingesetzt sind und die bei einer Schaltung sowohl eine Schwenk- als auch eine Längsbewegung ausüben, wobei die dabei auftretenden Schaltkräfte und Schaltmomente von der eingesetzten Wälzlagereinheit aufgenommen werden.

Aus der US 45 05 523 ist eine gattungsgemäße Wälzlagereinheit bekannt, das für die Längsbewegung Wälzkörper in Kugelform aufweist, deren Radialabmes sung größer ist als die der zylindrischen Wälzkörper, die eine Drehbewegung des Schaltelementes ermöglichen. Zur Führung der Wälzkörper in Kugelform ist ein Käfig vorgesehen, der mit Taschen versehen ist, die der Außenabmessung der Wälzkörper entsprechen. Damit verfügen die Kugelwälzkörper bei einer Längsbewegung des Lagers bzw. des Schaltelementes über keinen Freiheitsgrad in der Käfigtasche. Diese Käfiggestaltung hat zur Folge, daß die Wälzlagerkugeln bei einer Längsbewegung des Wälzlagers an der Käfigwandung anlaufen verbunden mit einer nachteiligen erhöhten Reibung, die den Bedienungskomfort einer Schaltung verschlechtert.

Aus der DE 29 18 601 A1 ist eine Wälzlagereinheit bekannt, die ein Zylinderrollenlager sowie ein Kugellager umfasst. Die in Käfigen geführten Wälzkörper der einzelnen Lagereinheiten weisen voneinander abweichende Radialabmessungen auf. Zur Aufnahme der Wälzkörper sind die Käfige mit Taschen versehen, deren Längserstreckung an die Abmessung eines Wälzkörpers bzw. an die Summe der einzelnen Wälzkörper angepasst ist. Die Gestaltung der Käfige ermöglicht keine ungehinderte Verlagerung, beispielsweise eines als Kugel gestalteten Wälzkörpers, innerhalb der Käfigtasche über den gesamten Hub der Schaltwelle.

Das Dokument US 2,697,361 zeigt eine weitere kombinierte Wälzlagereinheit, die Wälzkörper in einer Zylinderform und in einer Kugelform einschließt. An den als Kugeln gestalteten Wälzkörper sind anstelle eines Käfigs beidseitig Federmitteln, insbesondere Druckfedern abgestützt, wodurch die Wälzkörper in Richtung einer Mittenposition kraftbeaufschlagt werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine reibungsoptimierte, den Bedienungskomfort erhöhende Lagereinheit zu schaffen.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den ersten Patentanspruch ge löst. Die Erfindung sieht danach eine Wälzlagereinheit vor, die für eine Längsbewegung Wälzkörper vorsieht, die als Kugel gestaltet und in Taschen des Käfigs geführt sind, deren Längserstreckung gleich oder größer ist als der halbe Hub des Schaltelementes bzw. der Schaltwelle. In vorteilhafter Weise ermöglicht diese Käfiggestaltung eine aufgabengerechte reibungsarme Lagerung für eine Längsbewegung. Bei einer Anwendung der erfindungsgemäßen Wälzlagereinheit zur Lagerung von Schaltwellen bzw. Schaltstangen ergibt sich damit ein gewünschter belastungsfreier Wählvor gang, bei einer Längsbewegung der Schaltstange, die damit in vorteilhafter Weise den Schaltkomfort erhöht. Außerdem begünstigt diese Käfigtaschengestaltung die Zuverlässigkeit bzw. Exaktheit der Schaltung, verbunden mit einer Verbesserung des Schaltgefühls und des Schalt komforts. Bauartbedingt entspricht der Käfigweg bei einer Wälzlagerung für eine Längsbewegung dem halben Weg der abgestützten Welle. Entsprechend dazu ist erfindungsgemäß die Käfigtasche ebenfalls angepaßt an den halben Hub des Schaltelementes, beispielsweise einer Schaltwelle oder einer Schaltstange eines mechanisch schaltbaren Zahnrä derwechselgetriebes für ein Fahrzeug.

Erfindungsgemäß ist dadurch eine reibungs- und verschleißarme Wälzlager einheit geschaffen, die zur Erreichung eines Festsitzes durch ein Einpressen des Lagerrings einfach montierbar ist, wobei deren einzelne Bauelemente preis günstig herstellbar sind und daher für eine Großserie geeignet sind.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die als Kugeln gestalteten Wälzkör per einen größeren Durchmesser auf als die Wälzkörper in Form von Nadeln- bzw. Zylinderrollen. Damit kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, daß für eine Bewegungsrichtung des Stellelementes dieses ausschließlich über die eine größere Radialabmessung aufweisenden Wälzkörperkugeln gelagert ist und die Zylinderrollen aufgrund der kleineren Radialabmessung keinen nachtei ligen Einfluß auf die Verstellkraft des Schaltelements ausüben aufgrund einer Reibung.

Es ist zweckmäßig, für eine belastungsfreie Stellbewegung des Stellelementes die als Kugel ausgebildeten Wälzkörper vorzusehen, im Gegensatz zu den als Zylinderrollen gestalteten Wälzkörpern, die für eine Stellbewegung bei einem radial belasteten Stellelement vorgesehen sind. In vorteilhafter Weise ist erfin dungsgemäß dadurch ein Wälzlager geschaffen, das eingesetzt zur Lagerung einer Schaltstange einen belastungsfreien Wählvorgang in Verbindung mit einer Längsbewegung ermöglicht, und andererseits einen belasteten Schaltvorgang für eine Kraftübertragung während einer Drehbewegung ermöglicht. Diese Wälz lageranordnung ist angepaßt an die auftretenden Kräfte, d. h. die für eine Kraftübertragung vorgesehenen, als Zylinderrollen oder Nadelrollen gestalteten Wälzkörper weisen eine höhere Tragzahl auf als die für eine unbelastete Längs bewegung eingesetzten Wälzkörper in einer Kugelform.

Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Wälzlageraufbau vorgesehen, bei dem die Wälzkörperkugeln in Abhängigkeit einer Radialkraft radial einfedernd angeord net sind. Diese Anordnung stellt sicher, daß bei einer Radialbelastung des Wälzlagers die Kräfte auf die in einer Zylinderform gestalteten Wälzkörper übertragen werden und in einem unbelasteten Zustand das Schaltelement ausschließlich über die Wälzkörperkugeln gelagert ist. Die "Einfederung" liegt dabei im Bereich einer Materialelastizität und wird unterstützt durch eine geringe Differenz der Radialabmessung zwischen den Wälzkörpern.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Wälzlagereinheit vor, dessen aus Kunststoff hergestellter Käfig geschlossen oder mit einem Längs schlitz versehen ausgeführt ist. Diese Käfigausführungen ermöglichen eine Anpassung an den jeweiligen Bedarfsfall bzw. die Montagemöglichkeit. Außer dem bietet es sich an, den Käfig radial vorgespannt anzuordnen, wodurch sichergestellt werden kann, daß im lastfreien Zustand der Wälzlagerkäfig in seiner Position fixiert ist.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

In der einzigen Figur ist eine erfindungsgemäße Wälzlagereinheit im Längs schnitt abgebildet.

Die Abbildung zeigt eine Wälzlagereinheit 1, in dem eine Schaltwelle 2 geführt ist. Die Wälzlagereinheit 1 umfaßt einen aus Stahlblech spanlos geformten Außenring 3, über den die Wälzlagereinheit 1, beispielsweise in eine zylin drische Ausnehmung eines in dieser Ausbildung nicht bezeichneten Getriebege häuses einpreßbar ist zur Erreichung eines Festsitzes. Zwischen dem Außenring 3 und der Schaltwelle 2 sind wechselweise umfangsverteilt Wälzkörper 4, 5 unterschiedlicher Bauform angeordnet, die in einem Käfig 6 geführt sind. Die Wälzkörper 4 sind dabei als Zylinderrollen oder als Nadeln und die Wälzkörper 5 als Kugeln gestaltet und in Taschen 7, 8 des Käfigs 6 geführt. Der Käfig erfährt eine Axialbegrenzung an den Stirnseiten des Außenrings 3 mittels eines Ring kragens 9 bzw. einer Bördelung 10, die übereinstimmend radial nach innen zeigend jeweils am Außenring 3 angeordnet sind.

Die Wälzlagereinheit 1 ist geeignet, eine Dreh- und Längsbewegung der Schalt welle 2 zu ermöglichen. Die Wälzkörper 4 sind dabei für eine Drehbewegung und die als Kugel gestalteten Wälzkörper 5 für eine Längsbewegung vorgese hen. Erfindungsgemäß sind die Radialabmessungen, d. h. die Durchmesser zwischen den Wälzkörpern 4 und 5 voneinander abweichend. Die für eine Längsbewegung vorgesehenen Wälzkörper 5 in einer Kugelform besitzen dabei einen größeren Durchmesser als die Wälzkörper 4. Diese Ausbildung ermög licht, daß bei einer unbelasteten Längsbewegung der Schaltwelle 2 diese aus schließlich auf den Wälzkörpern 5 geführt ist. Damit stellt sich eine gewünschte reibungsarme Verstellung der Schaltwelle 2 ein, da die Wälzkörper 4 im unbela steten Zustand nahezu reibungslos an der Schaltwelle 2 anliegen. Die Wälzkör per 4 dagegen sind vorgesehen für eine Drehbewegung der Schaltwelle 2 unter einer Radiallast. Erfindungsgemäß wird dabei die Durchmesserdifferenz zwi schen den Wälzkörpern 4 und 5, die wenige µm aufweist, kompensiert durch eine Materialelastizität, so daß die Radial kraft nahezu ausschließlich von den Wälzkörpern 4 aufgenommen wird. Die in Form von Nadeln oder Zylinderrol len gestalteten Wälzkörper 4 besitzen im Vergleich zu den Wälzkörpern 5 eine höhere Tragzahl und sorgen damit für eine verschleißarme Lagerung der Schalt welle 2.

Der Erfindungsgedanke umfaßt weiterhin einen Käfig 6, dessen Tasche 8 eine Längserstreckung aufweist, wodurch sich die Wälzkörper 5 über den gesamten Hub "S" der Schaltwelle 2 ungehindert verlagern können. Diese Maßnahme begünstigt ebenfalls eine reibungsarme Lagerung der Schaltwelle 2 während einer Längsbewegung, da die als Kugeln gestalteten Wälzkörper nur eine Längsführung am Käfig 6 während einer Längsbewegung erfahren. Aufgrund der Tatsache, daß bei einer Längsbewegung der Weg der Wälzkörper 5 dem halben Weg der Schaltwelle 2 entspricht, verfügt die Tasche 8 über eine Längserstrec kung "X", die gleich oder größer der halben Längsbewegung bzw. Hub "S" der Schaltwelle 2 entspricht.

Bezugszahlenliste

1

Wälzlagereinheit

2

Schaltwelle

3

Außenring

4

Wälzkörper

5

Wälzkörper

6

Käfig

7

Taschen

8

Taschen

9

Ringkragen

10

Bördelung

Claims

1. Wälzlagereinheit (1) für eine Schaltwelle (2) oder ein Schaltelement, die ein Zylinderrollenlager bzw. ein Nadellager und ein Kugellager umfasst, die eine Dreh- und Längsbewegung des Schaltelementes oder der Schaltwelle (2) sicherstellt, wobei jeder Bewegungsrichtung Wälzkörper (4, 5) mit voneinander abweichenden Radialabmessungen zugeordnet sind, die mittels eines Käfigs (6) beabstandet, umfangsverteilt angeordnet sind und zumindest von einem Lagerring geführt sind, dessen Längserstreckung eine axiale Länge des Käfigs (6) übertrifft, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Längsbewegung bestimmten, als Kugel gestalteten Wälzkörper (5) in Taschen (8) des Käfigs (6) eingesetzt sind, wobei eine einem halben Hub "S" der Schaltwelle (2) entsprechende Längserstreckung "X" der Taschen (8) eine ungehinderte Verlagerung der Wälzkörper (5) innerhalb des Käfigs (6) über den Hub "S" sicherstellt.

2. Wälzlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kugeln gestalteten Wälzkörper (5) einen größeren Durchmesser aufweisen als die zylindrisch gestalteten Wälzkörper (4).

3. Wälzlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine belastungsfreie Längsbewegung die als Kugel ausgebildeten Wälzkörper (5) vorgesehen sind und für eine Drehbewegung in Verbindung einer Radialbelastung die als Zylinderrollen bzw. als Nadeln ausgebildeten Wälzkörper (4) beaufschlagt werden.

4. Wälzlagereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) in Abhängigkeit einer Radialkraft radial einfedernd angeordnet sind.

5. Wälzlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Kunststoff hergestellter Käfig (6) eingesetzt ist, der geschlossen oder mit einem Längsschlitz versehen gestaltet ist.

6. Wälzlagereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen radial vorgespannt eingesetzten Käfig (6).