DE19542876A1 - Wälzlager sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu des sen Herstel­ lung.

Solche Lager kommen insbesondere bei der Lagerung der Betäti­ gungswelle einer Kraftfahrzeug-Scheibenbremse zum Einsatz, bei der die hydraulisch betätigte Betriebsbremse mit einer mecha­ nisch betätigten Feststellbremse kombiniert ist.

Gattungsgemäße Lagerungen solcher Betätigungswellen werden beispielsweise in der DE 42 17 983 A1 und der DE 34 11 754 A1 offenbart. Weiterhin sind bei derartigen Lagerungen der Be­ tätigungswelle im Bremsengehäuse auch Buchsen oder Gleitlager im Einsatz, die allerdings einen kleineren Wirkungsgrad als Wälzlager aufweisen. Bei den bekannten Betätigungsvorrichtun­ gen wird eine Drehbewegung einer Betätigungswelle mittels ei­ nes stift- oder kugelförmigen Druckelementes in eine lineare Bewegung eines auf den Bremskolben einwirkenden Betätigungs­ elementes überführt. Dabei werden entweder zwei an den Enden der Betätigungswelle befindliche Lager oder ein einzelnes in der Wellenmitte angebrachtes Sonderlager verwendet, das mit einer Öffnung für das Druckelement und reduzierter Zahl an Rollelementen versehen wird. Der Nachteil der Verwendung von zwei Lagern besteht in den doppelten Lagerkosten und der star­ ken Durchbiegung der in der Wellenmitte durch das Druckstück belasteten Betätigungswelle. Heute bekannte Sonderlager, die in zusätzlichen Arbeitsgängen aus serienüblichen Lagern her­ gestellt werden, sind in ihrer Herstellung sehr kosteninten­ siv.

Ziel der Erfindung ist es, ein in der Herstellung kostengün­ stiges Wälzlager anzugeben, das die Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Die Lagerhülse des erfindungsgemäßen Wälzlagers wird mit einem Folgeschnittwerkzeug aus einem Metallband geschnitten und an­ schließend zur Hülse gebogen. Bei diesem kombinierten Stanz­ schnitt können beliebige Profile (Öffnungen, Nasen usw.) auf einfache Weise erzeugt werden. Dabei wird das Blechprofil vor­ zugsweise so ausgebildet, daß es an den axialen Rändern zu einem Kragen umgebogen wird und die Blechprofilenden in Um­ fangsrichtung im gebogenen Zustand auf Stoß liegen. Weiterhin sind an den tangentialen Profilenden Ausnehmungen vorgesehen, die im Einbauzustand der Lagerhülse die Öffnung bilden, durch die das Druckstück das Wälzlager zur Betätigungswelle durch­ greift. Dadurch, daß die offene Lagerhülse mittels Preßpassung in eine Bohrung des Bremsengehäuses eingesetzt wird und ihre Enden auf Stoß liegen, erlangt sie auch die erforderliche Sta­ bilität und braucht weiterhin nicht zusätzlich gegen Verdrehen gesichert zu werden. Ein positionierter Einbau des Lagers re­ lativ zum Gehäuse wird durch eine Aussparung im Kragen der Lagerhülse erreicht, in die etwa ein Montagewerkzeug eingrei­ fen kann.

Die Positionierung des Lagerkäfigs innerhalb der Lagerhülse wird durch mindestens einen Vorsprung an Hülse oder Käfig ge­ währleistet, der in die Öffnung des jeweils anderen Lagerele­ mentes hineinragt. Dadurch ergibt sich gleichzeitig eine Be­ grenzung des Drehbereichs des Wälzlagers im Betrieb.

Um eine wirkungsvolle Zentrierung der Betätigungswelle inner­ halb des nicht vollständig mit Rollelementen befüllten Lagers zu gewährleisten, sind am Lagerkäfig gegenüber dem mit Rollele­ menten besetzten Bereich radial hervorstehende Abstützflächen angebracht, die zumindest an der Welle anliegen. Eine Verbes­ serung der Wellenzentrierung läßt sich erreichen, wenn die radialen Abstützflächen an Welle und Innenfläche der Hülse anliegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Lagers ist der Lager­ käfig als kostengünstiges Kunststoffspritzteil ausgeführt, oder aber als Blechkäfig. Zur vereinfachten Montage in der Hülse bildet der Lagerkäfig vorzugsweise einen geschlitzten Ring mit auf Stoß liegenden Enden. Zur Erhöhung der Festigkeit können diese Enden des Lagerkäfigs in Umfangsrichtung auch mit Profilen (z. B. Schwalbenschwanzprofil) versehen sein, die im eingesetzten Zustand des Käfigs in der Hülse ineinandergrei­ fen.

Eine andere Variante sieht vor, den Lagerkäfig als offenes Kreissegment auszugestalten.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen im folgenden erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Abwicklung der Lagerhülse;

Fig. 2 ein Nadellager in zwei Ansichten mit Drehbegrenzung und Abstützflächen;

Fig. 3 ein Nadellager in zwei Ansichten mit Drehbegrenzung über eine Einprägung der Hülse;

Fig. 4 ein Nadellager in zwei Ansichten mit Drehbegrenzung über gebogene Laschen an der Hülse;

Fig. 5 ein Nadellager mit einer Aussparung im axialen Hülsen­ rand.

Fig. 1 zeigt eine Abwicklung einer Lagerhülse 2, die kosten­ günstig aus einem Metallband geschnitten wird. Bei diesem kom­ binierten Stanzschnitt lassen sich beliebige Profile erzeugen und so können aufeinfache Weise die axialen Ränder der abge­ wickelten Hülse zu Kragen 4,5 umgebogen werden sowie die Öff­ nung 6 in der Hülse hergestellt werden. Durch die Öffnung 6 in Lagerhülse 2 und Lagerkäfig 3 wird die Möglichkeit geschaffen, durch das Wälzlager 1 eine konstruktive Verbindung zur Welle zu schaffen. Insbesondere für die Lagerung einer nicht gezeig­ ten Betätigungswelle einer Scheibenbremse, bei der hydrauli­ sche Betriebsbremse und mechanisch betätigte Feststellbremse kombiniert sind, ist dieser Durchgriff im Wälzlager von Bedeu­ tung. Die abgewickelte Hülse nach Fig. 1 wird anschließend zur offenen Lagerhülse 2 gebogen, wobei die Hülsenenden 7, 8 in Umfangsrichtung im eingebauten Zustand auf Stoß liegen. Durch den Einsatz der Hülse mittels Preßpassung in eine zugehörige Bohrung im Gehäuse ist keine weitere Sicherung gegen Verdrehen innerhalb der Bohrung erforderlich und zusätzlich erhält die Lagerhülse 2 die erforderliche Stabilität.

In Fig. 5 ist ein erfindungsgemäßes Wälzlager abgebildet, das im Kragen 4 der Lagerhülse 2 eine Aussparung 9 aufweist. In diese Aussparung kann beispielsweise ein Montagewerkzeug ein­ greifen, um einen korrekt positionierten Einbau des Lagers relativ zum nicht gezeigten Gehäuse zu gewährleisten.

In den Fig. 2 bis 4 sind Ausführungsformen eines Nadellagers 1 für die nicht gezeigte Betätigungswelle einer kombinierten hydraulisch und mechanisch betätigbaren Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Nadellager 1 im Einbauzustand mit Lagerhülse 2 und Lagerkäfig 3. Sowohl Hülse wie auch Käfig sind ge­ schlitzt ausgeführt und liegen mit ihren jeweiligen Enden in Umfangsrichtung 7, 8 bzw. 10, 11 auf Stoß. Die geschlitzte Aus­ führung des Lagerkäfigs 3 ermöglicht einen vereinfachten Ein­ bau des Käfigs 3 durch Zusammendrücken in die Lagerhülse 2. In einer nicht gezeigten Weiterbildung sind an den Käfigenden in Umfangsrichtung 10, 11 Profile vorgesehen (z. B. Schwalben­ schwanzprofil), die nach der Montage ineinandergreifen. Das mit einer Öffnung 6 in Hülse und Käfig versehene Nadellager 1 ist aber nur auf der der Öffnung 6 gegenüberliegenden Seite des Lagerkäfigs 3 mit Rollelementen 12 (hier Nadelrollen) be­ setzt. Analog zu den hier angesprochenen Nadelrollen ist auch der Einsatz von Wälzlagern möglich, die mit Kugeln, Zylinder­ rollen oder ähnlichen Rollelementen besetzt sind. Aufgrund des eingeschränkten Drehbereiches der Betätigungswellenlagerung - in der Praxis beträgt der Drehbereich einer Betätigungswelle einer kombinierten Scheibenbremse etwa 45 Grad - ist kein voll mit Rollelementen besetzter Lagerkäfig erforderlich. Die Kraftübertragung von der Welle über die Nadelrollen 12 und die Hülse 2 auf die nicht gezeigte Bohrungswandung im Bremsgehäuse wird durch den teilweise bestückten Lagerkäfig 3 in ausrei­ chendem Maße bewerkstelligt. Dieser eingeschränkte Drehbereich wird gemäß Fig. 2 durch mindestens zwei radial vorstehende Nasen 13, 14 am Lagerkäfig 3 begrenzt, die in die Öffnung 6 der Lagerhülse hineinragen und in beiden Drehrichtungen einen An­ schlag für den Lagerkäfig bilden. Um bei nur teilweise mit Rollelementen 12 besetztem Lagerkäfig 3 die genaue Zentrierung der Welle innerhalb des Wälzlagers 1 zu gewährleisten, sind am Lagerkäfig radial vorstehende Abstützflächen 15, 16 ausgebil­ det, die zumindest an entsprechenden Gegenflächen der Welle und/oder der Lagerhülse 2 anliegen. Dadurch wird eine Schief­ stellung der Welle im Lager vermieden.

Fig. 3 ist eine Variante des Nadellagers zu entnehmen, bei der der Lagerkäfig 3 nicht geschlitzt, sondern als offenes Kreis­ segment ausgeführt ist. Die Begrenzung des Drehbereiches wird bei dieser Ausführung über eine radial nach innen gerichtete Einprägung 17 in der Lagerhülse 2 erreicht, die in den offenen Kreissegmentbereich des Lagerkäfigs 3 hineinragt.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Nadellagers dargestellt mit radial nach innen gebogenen La­ schen 18, 19 an der Lagerhülse 2, die in die Öffnung des Lager­ käfigs 3 hineinragen. Die Laschen 18, 19 bilden in beiden Dreh­ richtungen des Lagers einen Anschlag für den Lagerkäfig 3 und begrenzen damit den Drehbereich des Lagers. Die Zentrierung der Welle im Lager wird in dieser Version über radial vorste­ hende kuppelförmige Abstützflächen 15, 16 am Lagerkäfig reali­ siert. Dadurch ergibt sich eine Verringerung der Kontaktflä­ chen zu Welle und Lagerhülse und damit eine Reduzierung der Lagerreibung.

Für alle Ausführungsformen erweist es sich als besonders ko­ stengünstig, den Lagerkäfig 3 als Kunststoffspritzteil aus zu­ führen. Es ist aber auch eine Ausgestaltung des Lagerkäfigs 3 als Blechteil möglich.

Claims (15)

1. Wälzlager, das aus einer Lagerhülse und einem drehbar dazu angeordneten Lagerkäfig mit Rollelementen besteht, im Be­ trieb einen Drehbereich von unter 360 Grad aufweist und an seiner Umfangs fläche eine Öffnung in Lagerkäfig und Lager­ hülse besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (2) aus einem Metallband geschnitten ist und dieses zur offenen Hülse geformt ist.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenenden (7, 8) der offenen Lagerhülse (2) im Einbauzu­ stand des Wälzlagers (1) auf Stoß liegen.

3. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (12) über den Umfangs­ bereich des Lagerkäfigs (3) verteilt sind, der über den gesamten Drehbereich des Wälzlagers (1) im Betriebszustand nicht mit der Öffnung (6) der Lagerhülse in Überschneidung gerät.

4. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehbereich des Wälzlagers (1) be­ grenzt wird durch mindestens einen Vorsprung (13, 14, 17, 18, 19) am Lagerkäfig (3) oder an der Lagerhülse (2), der in die Öffnung (6) des jeweils anderen Lagerele­ mentes hineinragt.

5. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Rand der radial außenliegen­ den Lagerhülse (2) radial nach innen zu einem Kragen (4, 5) umgebogen ist.

6. Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkragen (4) radial innenliegend eine Aussparung (9) besitzt.

7. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) am axialen Rand mindestens zwei vorstehende Nasen (13, 14) besitzt, die in die Öffnung (6) der Lagerhül­ se (2) eingreifen.

8. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung durch eine am axialen Rand der Lagerhülse (2) radial nach innen gerichtete Einprägung (17) gebildet wird, die in die Öffnung des Lagerkäfigs (3) greift.

9. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge durch mindestens zwei radial nach innen gebogene Laschen (18, 19) am axialen Rand der Lagerhülse gebildet werden, die in die Öffnung des Lagerkäfigs (3) greifen.

10. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) in dem den Rollelementen (12) gegenüberliegenden Bereich mindestens eine radial hervorstehende Abstützfläche (15, 16) besitzt, die an der Welle und/oder der Lagerhülse (3) anliegt.

11. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) vorzugsweise als Kunststoffspritzteil oder als Blechteil ausgeführt ist.

12. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) als geschlitz­ ter Ring mit auf Stoß liegenden Käfigenden in Umfangsrich­ tung (10, 11) ausgeführt ist.

13. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) als offenes Kreissegment ausgeführt ist.

14. Wälzlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Käfigenden in Umfangsrichtung (10, 11) Profile vor­ gesehen sind, die nach der Montage des Lagers formschlüssig ineinandergreifen.

15. Herstellverfahren für ein Wälzlager, das aus einer Lagerhülse und einem drehbar dazu angeordneten Lagerkäfig mit Rollelementen besteht, im Betrieb einen Drehbereich von unter 360° aufweist und an seiner Umfangs fläche eine Öff­ nung in Lagerkäfig und Lagerhülse besitzt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Die Kontur der Lagerhülse (2) wird aus einem ebenen Metall­ band geschnitten und anschließend zur offenen Hülse gebo­ gen, wobei die Hülsenenden in Umfangsrichtung auf Stoß lie­ gen;
• - Der in Umfangsrichtung geschlitzte Lagerkäfig (3) wird durch Zusammendrücken bei gleichzeitigem Spreizen der La­ gerhülse (2) in diese axial eingeschoben, wobei mindestens ein Vorsprung (13, 14, 17, 18, 19) an Hülse oder Käfig in eine Öffnung des jeweils anderen Lagerelementes hineinragt.