DE19950045A1

DE19950045A1 - Wälzlagereinheit für eine Welle

Info

Publication number: DE19950045A1
Application number: DE1999150045
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Doeppling
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-10-16
Filing date: 1999-10-16
Publication date: 2001-04-19

Abstract

Bei einer Wälzlagereinheit für eine Längsbewegungen und Drehbewegungen ausführende Welle (1), insbesondere eine Schaltwelle eines Fahrzeuggetriebes, mit einem die Welle (1) in einem Abstand umgebenden Lageraußenring (4), in welchem als Kugeln (6) ausgebildete Wälzkörper eines Kugellagers (2) für Längsbewegungen und als Rollen (11) ausgebildete Wälzkörper eines Rollenlagers (3) für Drehbewegungen angeordnet sind, wobei die Kugeln (6) und die Rollen (11) an der als Lagerinnenring wirkenden Welle (1) abrollbar abgestützt und die Kugeln (6) von einem in dem Abstand angeordneten Käfig (5) geführt sind, enthält erfindungsgemäß das Kugellager (2) für Längsbewegungen mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeorndete endlose Kugelumläufe, in denen die Kugeln (6) teilweise ohne Belastung umlaufen, wobei das Rollenlager (3) für Drehbewegungen an einem axialen Ende des Kugellagers (2) angrenzt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit für eine Längsbewegungen und Drehbewegungen ausführende Welle, insbesondere eine Schaltweile eines Fahrzeuggetriebes, mit einem die Welle in einem Abstand umgebenden La geraußenring, in welchem als Kugeln ausgebildete Wälzkörper eines Kugella gers für Längsbewegungen und als Rollen ausgebildete Wälzkörper eines Rollenlagers für Drehbewegungen angeordnet sind, wobei die Kugeln und Rollen an der als Lagerinnenring wirkenden Welle abrollbar abgestützt und die Kugeln von einem in dem Abstand angeordneten Käfig geführt sind.

Hintergrund der Erfindung

Eine solche Wälzlagereinheit ist insbesondere zum Schalten von Getrieben, aber auch in der Feinwerktechnik oder Druckertechnik verwendbar. Aus der Druckschrift DE 195 39 251 A1 ist eine Wälzlagereinheit der eingangs ge nannten Art bekannt, bei welcher jeder der beiden Bewegungsrichtungen Wälzkörper mit voneinander abweichenden Radialabmessungen zugeordnet sind. Die für die Längsbewegung vorgesehenen Wälzkörper sind als Kugeln gestaltet, die in geradlinig schlitzförmigen Taschen eines Käfigs eingesetzt sind. Daher ist hier der Hub der Längsbewegung infolge der endlichen Länge der Schlitze begrenzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lagereinheit mit einer hohen Tragzahl zu schaffen, die es der Welle ermöglicht, einen in Längsrichtung un begrenzten Hub auszuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kugellager für Längsbewegungen mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete endlose Kugelumläufe enthält, in denen die Kugeln teilweise ohne Belastung umlaufen, wobei das Rollenlager für Drehbewegungen an einem axialen Ende des Kugellagers angrenzt. Durch die Verwendung von Kugelumläufen für die Längslagerung wird eine Begrenzung des Hubes dieser Wälzlagereinheit ver mieden, so dass diese sich in vielfältigerer Weise einsetzen lässt. Es ist auch möglich, zwei Rollenlager für Drehbewegungen zu verwenden, die an den bei den axialen Enden des Kugellagers angrenzen.

Der die Kugeln des Kugellagers für Längsbewegungen führende Käfig kann für jeden Kugelumlauf eine Käfigtasche mit einem Bereich für tragende Kugeln, einem Bereich für rücklaufende Kugeln und zwei Umlenkbereichen aufweisen.

Der Käfig des Kugellagers kann in dem Lageraußenring begrenzt drehbar ge halten sein, wobei an der inneren Oberfläche des Lageraußenringes für die tragenden Kugeln achsparallele Laufbahnen und für die rücklaufenden Kugeln achsparallele Freizonen in der Form von Längsnuten ausgebildet sind. Die Freizonen ermöglichen es den Kugeln, zusätzlich zu Bewegungen in Längs richtung innerhalb des Lageraußenringes auch radiale Bewegungen auszufüh ren. Für die Lagerlaufbahnen und die Freizonen können jeweils unterschiedli che Teilungen gewählt werden, wobei die Teilung der Käfigtaschen immer gleich ist. Die Anzahl der Kugelreihen ist variabel. Pro Kugelumlauf ist immer nur eine Kugelreihe belastet.

Schließlich können bei Verwendung von zwei Rollenlagern die Rollen jedes der beiden Rollenlager in einem zusätzlichen Käfig geführt sein, welcher an dem Käfig des Kugellagers axial angrenzt, wobei die Rollen einen Hüllkreis aufwei sen, welcher größer ist als der Hüllkreis der tragenden Kugeln des Kugella gers. Die Rollen der Rollenlager können Nadelrollen sein. Die Rollen- oder Nadelkränze dienen der Erhöhung der radialen Tragzahl der Wälzlagereinheit. Die Rollenlager kommen dann zum Einsatz, wenn das Kugellager für Längs bewegungen radial so stark belastet wird, dass es sich elastisch verformt. Wo bei sich der Hüllkreis der Kugeln vergrößert. Auf diese Weise wird die größt mögliche Kraftübertragung in radialer Richtung ermöglicht, wie sie beispiels weise bei Schaltvorgängen in Getrieben benötigt wird.

In dem Käfig des Kugellagers wird ein Aufsteigen der Kugeln beim Übergang von einem Bereich in den anderen durch abgeschrägte bzw. gerundete Über gänge in den Umlaufnuten bzw. Käfigtaschen ermöglicht und somit ein ein wandfreier Umlauf gewährleistet. Der Lagerring kann sowohl durch eine span lose als auch durch eine spangebende Bearbeitung hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Wälzlagereinheit für eine Welle im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Bereich eines Käfigs der Wälzlagereinheit, in wel chem sich eine Käfigtasche für den Kugelumlauf befindet;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Wälzlagereinheit gemäß Linie III-III der Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Eine erfindungsgemäße Wälzlagereinheit für eine Welle 1 ermöglicht es der Welle, sowohl Längsbewegungen als auch Drehbewegungen auszuführen. Für die Längsbewegungen ist in der Lagereinheit ein Kugellager 2 vorgesehen, während zwei Rollenlager 3 die Drehbewegung der Welle 1 ermöglichen. In nerhalb eines Lageraußenringes 4, der die Welle 1 mit einem Abstand kon zentrisch umgibt, befindet sich das Kugellager 2, welches einen Käfig 5 und mehrere in Umläufen angeordnete Kugeln 6 enthält. Der Käfig 5 umgibt die Welle 1 und ist in dem Abstand zwischen der Welle 1 und dem Lageraußenring 4 angeordnet. Er enthält mehrere endlose Käfigtaschen 7. Jede Käfigtasche 7 weist einen geradlinigen Bereich für tragende Kugeln 6, einen geradlinigen Bereich für rücklaufende Kugeln 6 und zwei Umlenkbereiche auf, welche die geradlinigen Bereiche an ihren Enden miteinander verbinden. Die geradlinigen Bereiche verlaufen achsparallel zu der Welle 1. Die Käfigtaschen 7 sind in Umfangsrichtung der Welle 1 in Abständen hintereinander angeordnet.

Für die in den Käfigtaschen 7 befindlichen tragenden Kugeln 6 wirkt die Welle 1 als Lagerinnenring. Die tragenden Kugeln 6 sind an ihr abrollbar abgestützt. Außerdem sind die tragenden Kugeln 6 an Laufbahnen 8 abgestützt, die an der inneren Oberfläche des Lageraußenringes 4 ausgebildet sind. Für die rück laufenden Kugeln 6 einer Käfigtasche 7 ist an der inneren Oberfläche des La geraußenringes jeweils eine Freizone 9 in der Form einer Längsnut ausgebil det, die sich achsparallel in dem Lageraußenring 4 erstreckt. In Umfangsrich tung wechseln im Bereich des Kugellagers 2 an dem Lageraußenring 4 somit jeweils eine Laufbahn 8 und eine Freizone 9 einander ab.

Innerhalb des Lageraußenringes 4 grenzen an dem Kugellager 2 an dessen beiden axialen Enden die beiden Rollenlager 3 an. Jedes Rollenlager 3 enthält einen Käfig 10 zur Führung von Rollen 11. Diese Rollen können Nadelrollen sein. Sie sind in Umfangsrichtung der Welle 1 hintereinander angeordnet und ermöglichen der Welle 1 die Drehbewegung, wobei sie sich einerseits an der Welle 1 und andererseits an der inneren Oberfläche des Lageraußenringes 4 abstützen.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, schließen sich jeweils an den Enden eines zen tralen Lastbereiches 12 für die tragenden Kugeln 6 zwei lastlose Bereiche 13 an, welche die Verbindung des Lastbereiches 12 mit zwei Umlenkbereichen 14 herstellen. In jeder Käfigtasche 7 gelangt jeweils eine Kugel 6 bei der Längs bewegung der Welle 1 gegenüber dem Lageraußenring 4 aus dem Lastbereich 12 über den benachbarten lastlosen Bereich 13 in den Umlenkbereich 14, an schließend nach Durchlaufen des Rücklaufbereiches in den anderen Umlenk bereich 14 und über den benachbarten lastlosen Bereich 13 wieder in den Lastbereich 12.

Fig. 3 zeigt, dass die Teilung aufeinanderfolgender Käfigtaschen 7 immer gleich ist. Während an einer Käfigtasche 7 der Bereich für tragende Kugeln 6 und der Bereich für rücklaufende Kugeln 6 jeweils einen Mittelpunktswinkel α bilden, stehen die rücklaufenden Bereiche zweier benachbarter Käfigtaschen 7 jeweils in einem Mittelpunktswinkel β zueinander. An dem Lageraußenring 4 sind jedoch unterschiedliche Teilungen der Lagerlaufbahnen 8 und der Freizo nen 9 möglich, hier erstreckt sich die Laufbahn des ersten Kugelumlaufes bei spielsweise auf einem Mittelpunktswinkel γ, während sich die Lücke der zuge hörigen Freizone 9 auf einem Mittelpunktswinkel δ erstreckt. Bei dem benach barten zweiten Kugelumlauf ist der Mittelpunktswinkel mit γ' und der Mittel punktswinkel der Lücke mit δ' gekennzeichnet. Die Laufbahnen 8 für die Ku geln 6 und die zugehörigen Freizonen 9 sind so in den Lageraußenring 4 ein gebracht, dass sowohl eine Längsbewegung als auch eine geringe Umfangs bewegung der Kugeln 6 an dem Lageraußenring 4 möglich ist. Dies geschieht mittels der unterschiedlichen Teilungen der Laufbahnen 8 und der Freizonen 9.

Bezugszahlenliste

1

Welle

2

Kugellager

3

Rollenlager

4

Lageraußenring

5

Käfig des Kugellagers

6

Kugel

7

Käfigtasche

8

Laufbahn

9

Freizone

10

Käfig des Rollenlagers

11

Rolle

12

Lastbereich

13

lastloser Bereich

14

Umlenkbereich
α Mittelpunktswinkel
β Mittelpunktswinkel
γ, γ' Mittelpunktswinkel
δ, δ' Mittelpunktswinkel

Claims

1. Wälzlagereinheit für eine Längsbewegungen und Drehbewegungen ausführende Welle (1), insbesondere eine Schaltwelle eines Fahrzeug getriebes, mit einem die Welle (1) in einem Abstand umgebenden La geraußenring (4), in welchem als Kugeln (6) ausgebildete Wälzkörper eines Kugellagers (2) für Längsbewegungen und als Rollen (11) ausge bildete Wälzkörper eines Rollenlagers (3) für Drehbewegungen ange ordnet sind, wobei die Kugeln (6) und Rollen (11) an der als Lagerinnen ring wirkenden Welle (1) abrollbar abgestützt und die Kugeln (6) von ei nem in dem Abstand abgeordneten Käfig (5) geführt sind, dadurch ge kennzeichnet, dass das Kugellager (2) für Längsbewegungen mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete endlose Kugelumläufe enthält, in denen die Kugeln (6) teilweise ohne Belastung umlaufen, wo bei das Rollenlager (3) für Drehbewegungen an einem axialen Ende des Kugellagers (2) angrenzt.

2. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Rollenlager (3) für Drehbewegungen verwendet sind, die an den beiden axialen Enden des Kugellagers (2) angrenzen.

3. Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kugeln (6) des Kugellagers (2) für Längsbewegungen führende Käfig (5) für jeden Kugelumlauf eine Käfigtasche (7) mit einem Bereich für tra gende Kugeln (6), einem Bereich für rücklaufende Kugeln (6) und zwei Umlenkbereichen aufweist.

4. Lagereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kä fig (5) des Kugellagers (2) in dem Lageraußenring (4) begrenzt drehbar gehalten ist, wobei an der inneren Oberfläche des Lageraußenringes (4) für die tragenden Kugeln (6) achsparallele Laufbahnen (8) und für die rücklaufenden Kugeln (6) achsparallele Freizonen (9) in der Form von Längsnuten ausgebildet sind.

5. Lagereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (11) jedes der beiden Rollenlager (3) in einem zusätzlichen Käfig (10) geführt sind, welcher an dem Käfig (5) des Kugellagers (2) axial an grenzt, wobei die Rollen (11) einen Hüllkreis aufweisen, welcher größer ist als der Hüllkreis der tragenden Kugeln (6) des Kugellagers (2).