DE19781320B4

DE19781320B4 - Wälzlager mit Geräuschdämpfung

Info

Publication number: DE19781320B4
Application number: DE19781320T
Authority: DE
Inventors: Norbert Metten; Wolfgang Steinberger
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: WO1998022725A1; JP2001506733A; US6109791A; DE19781320D2; WO1998022725A8

Abstract

Wälzlager (5) mit wenigstens einem Laufring, der als ein zusammengesetzter Hohlring ausgebildet ist, welcher aus einem mit Wälzkörpern (6) in Kontakt stehenden ersten Ringteil (11) und einem dieses umschließenden zweiten Ringteil (12) besteht, wobei zwischen beiden Ringteilen (11, 12) ein mit Flüssigkeit gefüllter Spalt (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ringteil (11) als eine dünnwandige Hülse gleicher Wandstärke ausgebildet ist, deren Laufbahn (10) in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung (13) derart aufweist, daß wenigstens einer der Wälzkörper (6) zwischen der Laufbahnwölbung (13) und einer dieser gegenüberliegenden Laufbahn (9) radial vorgespannt ist, wobei ein Bord (15) des zweiten Ringteils (12) mit gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten axialen Zuführungsbohrungen (16) versehen ist und dass an der von den Zuführungsbohrungen (16) abgewandten Seite des Hohlringes zwischen dem Bord (15) des zweiten Ringteils (12) und dem Wälzkörperkranz (6) ein Dichtring (17) angeordnet ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit wenigstens einem Laufring, der als ein zusammengesetzter Hohlring ausgebildet ist, welcher aus einem mit Wälzkörpern in Kontakt stehenden ersten Ringteil und einem dieses umschließenden zweiten Ringteil besteht, wobei zwischen beiden Ringteilen ein mit Flüssigkeit gefüllter Spalt angeordnet ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges geräuschgedämpftes Lager ist aus der DE 41 34 604 A1 vorbekannt. Es weist einen als Hohlring ausgebildeten Laufring auf, der aus einem äußeren Ringteil und einem inneren Ringteil besteht, wobei zwischen den beiden Ringteilen ein mit Öl gefüllter Spalt angeordnet ist. Auf diese Weise wird der Hohlring durch einen Flüssigkeitsfilm unterbrochen, so daß die von den Wälzkörpern verursachten Laufbahngeräusche von dem Flüssigkeitsfilm gedämpft werden.

Zwar wird durch eine derartige Lagerung eine Geräuschdämpfung erreicht, aber deren Ursache, d. h. das Entstehen von Lagerschwingungen durch Eigenbewegungen des gelagerten Teils wird nicht beseitigt.

In diesem Zusammenhang ist zwar aus der DE 44 40 313 A1 ein Ausgleichsgetriebe bekannt, bei dem die Achswellen im Differentialkäfig mit Hilfe eines spielfreien bzw. vorgespannten Wälzlagers gelagert sind. In diesem Getriebe ist zwar Öl vorhanden, das jedoch unter keinerlei Druck steht. In den dort vorhandenen Spalt zwischen einem Ring und einer Nadelhülse der Lageranordnung könnte möglicherweise etwas Öl gelangen, aber keinesfalls soviel, dass durch das Öl eine zusätzliche Dämpfungswirkung eintreten würde.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeiden der bisherigen Nachteile eine geräuschgedämpfte Lagerung zu entwickeln, die Geräusch- quellen möglichst vollständig ausschließt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß das erste Ringteil als eine dünnwandige Hülse gleicher Wandstärke ausgebildet ist, deren Laufbahn in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung derart aufweist, daß wenigstens einer der Wälzkörper zwischen der Laufbahnwölbung und einer dieser gegenüberliegenden Laufbahn radial vorgespannt ist, wobei ein Bord des zweiten Ringteils mit gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten axialen Zuführungsbohrungen versehen ist und dass an der von den Zuführungsbohrungen abgewandten Seite des Hohlringes zwischen dem Bord des zweiten Ringteils und dem Wälzkörperkranz ein Dichtring angeordnet ist.

Durch diese von der Kreisform abweichende Form läßt sich eine definierte Vorspannung auf eine Welle aufbringen, so daß diese spielfrei gestellt bzw. nur eine geringe Möglichkeit zur Eigenbewegung hat und somit die störenden Geräusche gar nicht erst entstehen läßt. Die elastischen Eigenschaften der Laufbahnwölbung müssen so abgestimmt sein, daß einerseits eine genügend hohe Vorspannung auf die Welle erzielt wird, während andererseits eine geringe Eigenbewegung der Welle unter Aufhebung der Elastizität der Laufbahnwölbungen in radialer Richtung nach außen möglich ist. Werden die elastischen Laufbahnwölbungen durch die gelagerte Welle in radialer Richtung nach außen gedrückt, so erfolgt eine zusätzliche Dämpfung des Lagers durch den mit Öl gefüllten Spalt zwischen erstem und zweitem Ringteil des Hohlringes.

Die gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten Zuführungsbohrungen sorgen dafür, dass der von den beiden Ringteilen begrenzte Spalt des Hohlringes mit Dämpfungsflüssigkeit, d.h., mit Öl befüllt wird. Der Dichtring sorgt für einen gleichmäßigen Öldruck bzw. für eine definierte Leckage, da er ein unkontrolliertes Abfließen des dem Lager zur Füllung der Spalten zugeführten Öles verhindert. Da dieser Dichtring auf die Welle aufgesetzt, d. h., mit dieser nicht fest verbunden ist, wird seine Drehzahl ≤ der Wellendrehzahl sein.

Die Größe der auf die Welle aufgebrachte Vorspannung ist durch das verwendete Material zum Bau der dünnwandigen Hülse bzw. deren Wanddicke bestimmt. Je größer die Wanddicke des verwendeten Materials, um so größer die Vorspannung auf die Welle. Die Elastizität der in der Regel verwendeten Stahlwerkstoffe wird auch durch deren Härtung beeinflusst, d. h. die Vorspannung der Welle ist bei einem gehärteten Stahl größer als bei einem ungehärteten.

Die Einstellung der Elastizität ist auch davon abhängig, an wie vielen Stellen ihres Umfanges die dünnwandige Hülse eine von der Kreisform abweichende Laufbahnwölbung aufweist. Zweckmäßiger Weise ist deshalb nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Laufbahn der Hülse in drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten eine Laufbahnwölbung aufweist. Dadurch wird erreicht, daß die Welle von allen Seiten gleichmäßig vorgespannt ist, d. h. eine Eigenbewegung nur unter Aufhebung der vorgegebenen Elastizität der dünnwandigen Hülse in den Bereichen der Laufbahnwölbung ausführen kann.

Schließlich ist nach Anspruch 3 vorgesehen, dass ein derart erfindungsgemäßes Lager zur spielfreien Lagerung eines Wandlerhalses eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers, vorzugsweise für ein Automatikgetriebe verwendet wird. Auf diese Weise lassen sich besonders vorteilhaft im Bereich von Wandler und Ölpumpe entstehende Geräusche, die über die Lagerung auf das Getriebegehäuse übertragen werden, wirkungsvoll verhindern.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen teilweise dargestellten Wandler eines Automatikgetriebes,
2 u. 3 einen Quer- bzw. Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 teilweise dargestellte hydrodynamische Drehmomentwandler wandelt über das Pumpenrad 1, das direkt vom Motor angetrieben wird, die mechanische Energie des Motors in Strömungsenergie um. In der vereinfachten Darstellung sind die weiteren Bauelemente Turbinenrad, Leitrad, Freilauf und Eingangswelle des Getriebes, die üblicher Weise Bestandteil eines derartigen Antriebes sind, nicht dargestellt. Bestandteil eines jeden Wandlers ist auch die Ölpumpe zum Aufrechterhalten des Steuerdruckes für die Getriebesteuerung. Diese Ölpumpe besteht aus dem fest mit der Welle 2 des Wandlers verbundenen Pumpenrad 3, das im Pumpengehäuse 4 untergebracht ist. In diesem Pumpengehäuse 4 ist die Welle 2 des Wandlers über das Wälzlager 5 drehbar gelagert. Um im Bereich von Wandler und Ölpumpe entstehende Geräusche, die über die Lagerung 5 auf das gesamte Gehäuse übertragen werden, zu verhindern, ist dieses Lager 5, wie aus den 2 und 3 und der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, erfindungsgemäß auszugestalten.
Nach 2 ist die Welle 2 im Lager 5 gelagert, dessen Wälzkörper als Lagernadel 6 ausgebildet sind, die durch einen mit einem Schlitz 7 versehenen Käfig 8 achsparallel geführt sind. Die Lagernadeln 6 wälzen auf Laufbahnen 9 und 10 ab, die einerseits von der Mantelfläche der Welle 2 und andererseits von einem als dünnwandige Hülse ausgebildeten ersten Ringteil 11 gebildet sind. Dieses erste Ringteil 11 bzw. Hülse ist von einem zweiten Ringteil 12 umschlossen, das wiederum im Gehäuse 4 untergebracht ist. Die Hülse 11 weist an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten von der Kreisform abweichende Laufbahnwölbungen 13 auf, so daß zwischen Hülse 11 und dem zweiten Ringteil 12 liegende Spalte 14 entstehen. Die Laufbahnwölbungen 13 sind in radialer Richtung elastisch nachgiebig, so daß einerseits die Welle 2 des Wandlers in drei Umfangsbereichen fest vorgespannt ist, da die Lagernadeln 6 sowohl an der inneren Laufbahn 9 als auch an der äußeren Laufbahn 10 anliegen. Andererseits ist eine Eigenbewegung der Welle 2 in radialer Richtung nach außen unter Überwindung der aus den Laufbahnwölbungen 13 herrührenden Elastizität möglich. Diese mögliche Eigenbewegung der Welle 2 wird zusätzlich durch die mit Öl gefüllten Spalte 14 gedämpft, so daß Geräusche wirkungsvoll unterbunden werden.
Wie aus 3 erkennbar, ist der aus beiden Ringteilen 11, 12 zusammengesetzte Hohlring an seinen beiden Enden mit radial nach innen gerichteten Borden 15 versehen. An einer Seite weist der Bord 15 mehrere gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten Zuführungsbohrungen 16 auf, die zur Versorgung der Spalte 14 mit Öl vorgesehen sind. Auf der den Zuführungsbohrungen 16 gegenüberliegenden Seite ist zwischen Wälzkörperkranz 6 und Bord 15 des zweiten Ringteiles 12 ein Dichtring 17 angeordnet, der auf die Welle 2 des Wandlers aufgesetzt ist. Dieser Dichtring 17 begrenzt mit der Welle 2 bzw. dem Bord 15 zwei Leckspalte, so daß ein unkontrolliertes Abfließen des über die Zuführungsbohrungen 16 zugeführten Öles aus dem Lager verhindert wird.

1: Pumpenrad eines Wandlers
2: Welle des Wandlers
3: Pumpenrad der Ölpumpe
4: Gehäuse der Ölpumpe
5: Wälzlager
6: Lagernadel
7: Schlitz
8: Käfig
9: Laufbahn
10: Laufbahn
11: erstes Ringteil bzw. Hülse
12: zweites Ringteil
13: Laufbahnwölbung
14: Spalt
15: Bord
16: Zuführungsbohrung
17: Dichtring

Claims

Wälzlager (5) mit wenigstens einem Laufring, der als ein zusammengesetzter Hohlring ausgebildet ist, welcher aus einem mit Wälzkörpern (6) in Kontakt stehenden ersten Ringteil (11) und einem dieses umschließenden zweiten Ringteil (12) besteht, wobei zwischen beiden Ringteilen (11, 12) ein mit Flüssigkeit gefüllter Spalt (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ringteil (11) als eine dünnwandige Hülse gleicher Wandstärke ausgebildet ist, deren Laufbahn (10) in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung (13) derart aufweist, daß wenigstens einer der Wälzkörper (6) zwischen der Laufbahnwölbung (13) und einer dieser gegenüberliegenden Laufbahn (9) radial vorgespannt ist, wobei ein Bord (15) des zweiten Ringteils (12) mit gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordneten axialen Zuführungsbohrungen (16) versehen ist und dass an der von den Zuführungsbohrungen (16) abgewandten Seite des Hohlringes zwischen dem Bord (15) des zweiten Ringteils (12) und dem Wälzkörperkranz (6) ein Dichtring (17) angeordnet ist.
Wälzlager (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (10) der Hülse in drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten eine Laufbahnwölbung (13) aufweist.
Wälzlager (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zur spielfreien Lagerung eines Wandlerhalses (2) eines hydrodynamischen Drehmoment-Wandlers, vorzugsweise für Automatikgetriebe verwendet wird.