DE3841629A1 - Rollenlagerung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rollenlagerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten Rollenlagerung der genannten Art sind die Rollen zwischen Stegen eines Käfigs mit Taschenspiel eingebaut, so daß die Rollen sich in ihrer Tasche schiefstellen können (DE-OS 27 39 367). Bei hin- und hergehender Schwenkbewegung von Rollenlagerungen muß das Taschenspiel in Umfangsrichtung möglichst klein gehalten werden, damit die Rollen bei ihrer wechselnden Rollbewegung nicht schränken und damit schädliche Anlaufstöße gegen die Stege vermieden werden. Bei der bekannten Rollenlagerung läßt sich aber wegen unvermeidlicher Fertigungstoleranzen das Spiel zwischen den Stegen und den Rollen nicht beliebig klein machen.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rollenlagerung zu schaffen, bei der das umfangsseitige Spiel zwischen den Stegen trotz Einhaltung normaler Fertigungstoleranzen für Käfig und Rollen beliebig klein gehalten werden kann.

Mit der Rollenlagerung der Erfindung wird erreicht, daß der Käfig beim Einbau oder beim Zusammenbau des Außenringes, Innenringes und der zugehörigen Rollen durch eine axiale und/oder radiale Vorspannkraft belastet wird, welche den Käfig an seinem Umfang etwas elastisch biegt, so daß seine Halteflächen gegen die Rollfläche der Rollen angestellt werden.

Auf diese Weise können die Halteflächen der Stege einen sehr engen Abstand von der Rollfläche der gegenüberstehenden Rollen erhalten. Die Halteflächen der Stege können sogar mit Vorspannung auf der Rollfläche gleitend angeordnet werden. Die erfindungsgemäße Rollenlagerung eignet sich deshalb besonders für Anwendungsfälle, bei denen hin- und hergehende Schwenkbewegungen der Rollenlagerung ausgeführt werden und die Rollen demgemäß zwischen den Stegen des Käfigs ein verhältnismäßig kleines Spiel aufweisen müssen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 hat zur Folge, daß ein radial nach außen weisender Vorsprung des Käfigs von einer im wesentlichen axialen Vorspannkraft belastet werden kann, die von einem großen Durchmesser der Schulterfläche des Außenringes aufgenommen wird, während der radial nach innen weisende Vorsprung des Käfigs eine etwa gleich große, aber entgegengesetzt wirkende axiale Vorspannkraft aufnimmt, die an einem kleinen Durchmesser der Schulterfläche des Innenringes wirkt. Auf diese Weise wird das die Vorsprünge tragende Ende des Käfigs an seinem Umfang durch ein Biegemoment belastet, welches den Käfig an seinem Umfang zu biegen versucht und diesen somit elastisch verformt. Bei dieser Verformung werden die Stege des Käfigs radial nach innen bzw. radial nach außen gekippt, so daß jede Haltefläche der Stege zumindest zum Teil gegen die Rollfläche der gegenüberstehenden Rolle angestellt wird.

Mit der zusätzlichen Weiterbildung nach Anspruch 3 ist der Vorteil gegeben, daß die Stege des Käfigs relativ biegesteif ausgebildet sein können, denn das Kippen der Stege in radialer Richtung wird lediglich durch eine Verformung des betreffenden, die Vorsprünge tragenden Endes des Käfigs, hervorgerufen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 weist auf eine Ausführung hin, bei der an dem bzw. den Vorsprüngen des Käfigs angreifenden Vorspannkräfte den Käfig über seinen gesamten Längsschnitt biegen. Der Käfig kann deshalb mit Taschen versehen sein, welche die Rollen umschließen.

Die zusätzliche Weiterbildung nach Anspruch 5 hat den Vorteil, daß jede Rolle des Käfigs von Halteflächen geführt wird, welche die Rollfläche jeder Rolle radial von außen bzw. radial von innen zum Teil umfassen.

Weitere zweckmäßige Ausbildungen der erfindungsgemäßen Rollenlagerung sind in den Unteransprüchen 6 bis 9 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Rollenlagerung wird in der nachfolgenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei in der Bohrung eines Schwenkarmes eingebaute Rollenlagerungen,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine der beiden in Fig. 1 dargestellten Rollenlagerungen,

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt entlang A-A in Fig. 2 durch den mit Rollen komplettieren Käfig,

Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch eine abgeänderte Rollenlagerung,

Fig. 5 einen teilweisen Querschnitt entlang B-B in Fig. 4 durch den mit Rollen komplettierten Käfig,

Fig. 6 einen teilweisen Längsschnitt durch eine weitere abgeänderte Rollenlagerung und

Fig. 7 einen teilweisen Querschnitt entlang C-C in Fig. 6 durch den mit Rollen komplettierten Käfig.

Mit 1 ist in Fig. 1 ein Torsionsstab einer Kraftfahrzeugradlagerung (nicht gezeigt) bezeichnet. Der Torsionsstab 1 ist an seinem Ende über einen Deckel 2 mit einem Schwenkarm 3 drehfest verbunden. Der Schwenkarm 3 hat eine Gehäusebohrung, in der zwei identische Rollenlagerungen 4 eingebaut sind, welche den Schwenkarm 3 auf einer Hohlwelle 5 drehend beweglich lagern und abstützen,

Die Kraftwirkungslinien der beiden Rollenlagerungen 4 gehen radial nach innen auseinander. Jedes Rollenlager 4 hat einen in der Gehäusebohrung des Schwenkarmes 3 festgesetzten Außenring 6 und einen auf der Hohlwelle 5 festgesetzten Innenring 7. Zwischen einer kegeligen Außenlaufbahn 8 des Außenringes 6 und einer kegeligen Innenlaufbahn 9 des Innenringes 7 laufen Rollen 10 mit einer zylindrischen Rollfläche 11. Am dicken Ende des Innenringes 7 ist ein Führungsbord 12 angeformt. Auf diesem Führungsbord 12 werden Stirnseiten der Rollen 10 gleitend geführt (Fig. 2).

In der Bohrung des Außenringes 6 ist ein Dichtring 13 eingesetzt, dessen Dichtlippen auf einer Mantelfläche des Führungsbordes 12 gleiten.

Jede Rolle 10 ist zwischen zwei am Umfang benachbarten, axial verlaufenden Stegen 14 eines Käfigs 15 eingebaut. Der Käfig 15 ist aus einem elastischen Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt. Er besitzt auf seiner linken Seite - siehe Fig. 2 - einen mit dem betreffenden Ende sämtlicher Stege 14 einstückig verbundenen Seitenring 16. Auf der rechten Seite haben die Stege 14 freie Enden 17.

Die Stege 14 haben einen T-förmigen Querschnitt, so daß diese auf jeder ihrer beiden Umfangsseiten eine Haltefläche 18 aufweisen, welche die Rollfläche 11 der gegenüberstehenden Rolle 10 radial von außen etwas umgreifen (Fig. 3).

Der Seitenring 16 hat an seinem äußeren Rand einen radial nach außen weisenden Vorsprung 19 und an seinem inneren Rand einen radial nach innen weisenden Vorsprung 20. Beide Vorsprünge 19, 20 sind im vorliegenden Fall ringförmig ausgebildet.

Der Vorsprung 19 gleitet auf einer umlaufenden, axial nach innen weisenden Schulterfläche 21 des Außenringes 6 und der Vorsprung 20 auf einer umlaufenden, axial nach außen weisenden Schulterfläche 22 des Innenringes 7.

Dabei drückt der äußere Vorsprung 19 mit einer an einem großen Kreis linienförmig angreifenden Vorspannkraft 23 im wesentlich axial nach außen, während der innere Vorsprung 20 mit einer an einem kleinen Kreis linienförmig angreifenden Vorspannkraft 24 axial nach innen drückt (Fig. 2). Da die Vorsprünge 19, 20 zusammen mit dem zugehörigen Seitenring 16 elastisch ausgebildet sind, werden diese durch die Vorspannkräfte 23 und 24 elastisch verformt, so daß die Stege 14 um den Winkel α gedreht werden. Dabei werden die Halteflächen 18 der Stege 14 gegen die Rollfläche 11 angestellt, so daß diese die Rollfläche 11 in der Nähe ihrer freien Enden 17 an einer Kontaktfläche 25 berühren (Fig. 2).

In Fig. 4 ist eine abgeänderte Rollenlagerung 26 gezeigt, bei welcher der Käfig 15 auf seiner in der Zeichnung linken Seite den radial nach innen weisenden, ringförmigen Vorsprung 27 aufweist, der mit einer im wesentlichen axial gerichteten Vorspannkraft 28 gegen eine axial nach außen weisende Schulterfläche 29 des Innenringes 7 andrückt und im Betrieb auf dieser Schulterfläche 29 in Umfangsrichtung gleitet. Außerdem hat der Käfig 15 auf seiner rechten Seite einen radial nach außen weisenden, ringförmigen Vorsprung 30. Dieser äußere Vorsprung 30 ist mit einer im wesentlichen axial gerichteten Vorspannkraft 31 gegen eine axial nach außen weisende Schulterfläche 32 des Außenringes 6 angedrückt. Die Stege 14 sind an ihren beiden Enden mit einem ringförmigen Vorsprung 27 bzw. 30 einstückig verbunden.

Den Darstellungen in Fig. 4 und 5 ist zu entnehmen, daß jeder Steg 14 auf einem, dem radial nach innen weisenden Vorsprung 27 benachbarten Abschnitt 33 Halteflächen 34 aufweist, welche die Rollfläche 11 einer Rolle 10 radial von innen umfassen. Außerdem hat jeder Steg 14 auf einem dem radial nach außen weisenden Vorsprung 30 benachbarten Abschnitt 35 Halteflächen 36, welche die Rollfläche 10 radial von außen umfassen.

Der Käfig 15 ist sowohl an seinen, die Vorsprünge 27, 30 tragenden Seitenabschnitten als auch an seinen Stegen 14 biegeelastisch ausgebildet.

Beim Zusammenbau der Rollenlagerung oder beim Einbau der Rollenlagerung in ein Gehäuse oder dgl. (nicht gezeigt) werden die beiden elastischen Vorspannkräfte 28 und 31 an den zugehörigen Schulterflächen 29 bzw. 32 erzeugt. Die Halteflächen 34, 36 der Stege 14 werden dabei etwas radial verlagert und es kommen die Halteflächen 34, 36 an Kontaktflächen 37 mit der Rollfläche 11 der gegenüberstehenden Rolle 10 in Berührung.

In Fig. 6 ist eine weitere abgeänderte Rollenlagerung gezeigt, die Teil eines Federungssystems mit einem Torsionsstab 1, einem Deckel 2 und Schwenkarm 3 ist. Zwischen dem Deckel 2 und dem Schwenkarm 3 sind in ihrer Dicke 38 kalibierte Scheiben 39 eingebracht. In einer Gehäusebohrung des Schwenkarmes 3 ist eine Rollenlagerung 41 eingebaut. Die Rollenlagerung besitzt einen Außenring 6, einen Innenring 7 und dazwischen angeordnete Rollen 10 mit zylindrischer Rollfläche 11.

Zwischen dem Innenring 7 und einer Schulter einer Hohlwelle 5 ist eine Dichtscheibe 40 eingeklemmt.

Die Rollenlagering 41 besitzt einen Käfig 15 mit Seitenabschnitten 42, 43, an denen die Stege 14 angeformt sind. Jeder Steg 14 trägt an seinen beiden Umfangsseiten je einen Halteabschnitt 34 bzw. 36.

Im vorliegenden Fall haben beide Seitenabschnitte 42, 43 am Umfang gleichmäßig verteilte, radial durchgehende Schlitze 44 (Fig. 7). Diese Schlitze 44 sind abwechselnd von der einen Seite und von der dieser gegenüberliegenden anderen Seite in eine Käfigtasche einmündend angeordnet. Durch diese Schlitze 44 werden am Umfang gleichmäßig angeordnete radial nach innen weisende Vorsprünge 45 auf der in der Zeichnung linken Seite und radial nach außen weisende Vorsprünge 46 auf der in der Zeichnung rechten Seite des Käfigs 15 gebildet (Fig. 6). Die Außenlaufbahn 47 des Außenringes 6 und die Innenlaufbahn 48 des Innenringes 7 sind durchgehend zylindrisch ausgebildet.

Beim Einbau der Rollenlagerung 41 in den Schwenkarm 3 werden die Vorsprünge 45 gegen die Schulterfläche 29 des Innenringes 7 und die Vorsprünge 46 gegen die Schulterfläche 32 des Außenringes 6 axial angedrückt. Dabei entstehen wiederum die beiden, den Käfig 15 elastisch verformenden Vorspannkräfte 28 und 31. Diese Vorspannkräfte wirken hier jedoch entlang kreisabschnittförmiger Kontaktlinien der Vorsprünge 45 bzw. 46, die am Umfang durch die Schlitze 44 voneinander getrennt sind.

Der Außenring 6 ist relativ zum zugehörigen Innenring 7 mit Hilfe der kalibrierten Scheiben 39 in axialer Richtung verstellbar. Mit den Scheiben 39 der entsprechenden Dicke können die Größe der Vorspannkräfte 28, 31 und die entsprechenden radialen Verlagerungen der Halteflächen 34, 36 der Stege 14 des Käfigs 15 eingestellt werden.

Im Rahmen der Erfindung lassen sich die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele konstruktiv abändern. Zum Herstellen einer abschnittweise vergrößerten Biegeelastizität des Käfigs können am Umfang gleichmäßig verteilte Schlitze in den Seitenabschnitt bzw. den Seitenring des Käfig axial und/oder radial eingeformt sein, welche durch den Seitenabschnitt bzw. den Seitenring nicht hindurchgehen.

Außerdem kann die Rollfläche der Rollen beliebig ausgebildet sein. Die Rollfläche kann also bei entsprechender Formgebung der Innenlaufbahn des Innenringes und der Außenlaufbahn des Außenringes auch kegelig oder konvex gewölbt sein. Bei einer Rollenlagerung mit in axialer Richtung einstellbar angeordnetem Außenring braucht nur die Außenlaufbahn oder nur die Innenlaufbahn zylindrisch ausgebildet zu sein, während die zugehörige Innen- bzw. Außenlaufbahn eine unterschiedliche, z.B. kegelige Form aufweisen kann.

Schließlich braucht der Käfig nicht ringförmig geschlossen ausgebildet zu sein. Dieser kann nämlich auch durch mindestens einen durchgehenden Längsschnitt in lose Käfigsegmente, die ringabschnittförmig oder geradlinig verlaufen, aufgeteilt sein.

Claims (9)

1. Rollenlagerung, insbesondere für hin- und hergehende Schwenkbewegungen, mit einem Außenring, einem Innenring und dazwischen in Umfangsrichtung rollenden Rollen, wobei jede Rolle zwischen im wesentlichen axial verlaufenden Stegen eines biegeelastischen Käfigs eingebaut ist, die Stege mit die Rollfläche der Rolle zum Teil umgreifenden Halteflächen versehen sind und mindestens eines der beiden Enden der Stege mit mindestens einem radial nach innen und/oder einem radial nach außen vorragenden, einer umlaufenden Schulterfläche des Innen- bzw. Außenringes axial und/oder radial gegenüberstehenden Vorsprung des Käfigs fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Vorsprünge (19, 20, 27, 30, 45, 46) des Käfigs (15) zur elastischen radialen Verlagerung der Halteflächen (18, 36, 34) des Käfigs (15) gegen die Rollfläche (11) der gegenüberstehenden Rollen (10) am Umfang der zugehörigen Schulterfläche (22 bzw. 21) des Innenringes (7) bzw. Außenringes (6) mit einer axial und/oder radial gerichteten Vorspannkraft (24, 28 bzw. 23, 31) andrückend angeordnet ist (sind).

2. Rollenlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) auf einer seiner beiden Seiten sowohl mindestens einen, auf einer axial nach innen oder nach außen weisenden Schulterfläche (21) des Außenringes (6) gleitenden, radial nach außen weisenden Vorsprung (19) als auch mindestens einen, auf einer entgegengesetzt axial nach außen oder nach innen weisenden Schulterfläche (22) des Innenringes (7) gleitenden, radial nach innen weisenden Vorsprung (20) aufweist.

3. Rollenlagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stege (14) des Käfigs (15) auf ihrer den Vorsprüngen (19, 20) axial gegenüberliegenden Seite freie Enden (17) aufweisen.

4. Rollenlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) auf seiner einen Seite mindestens einen, auf einer axial nach innen oder nach außen weisenden Schulterfläche (32) des Außenringes (6) gleitenden, radial nach außen weisenden Vorsprung (30) und auf seiner anderen Seite mindestens eine, auf einer ebenfalls axial nach innen oder nach außen weisenden Schulterfläche (29) des Innenringes (7) gleitenden, radial nach innen weisenden Vorsprung (27) aufweist.

5. Rollenlagerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg (14) des Käfigs (15) auf einem dem bzw. den radial nach außen weisenden Vorsprüngen (30) benachbarten Abschnitt (35) eine Rollfläche (11) der Rollen (10) entweder radial von außen oder radial von innen umfassende Halteflächen (36) und auf einem dem bzw. den radial nach innen weisenden Vorsprüngen (27) benachbarten Abschnitt (33) die Rollfläche (10) in entgegengesetzter Richtung entweder radial von innen oder radial von außen umfassende Halteflächen (34) aufweist.

6. Rollenlagerung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (6) und/oder der Innenring (7) eine zylindrische Außen- bzw. Innenlaufbahn (47 bzw. 48) für die Rollen (10) aufweisen und der Außenring (6) relativ zum zugehörigen Innenring (7) in axialer Richtung einstellbar angeordnet ist.

7. Rollenlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die radial nach innen und/oder der bzw. die radial nach außen weisenden Vorsprünge (19, 20, 27, 30) des Käfigs (15) ringförmig ausgebildet ist (sind).

8. Rollenlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (14) des Käfigs (15) zumindest abschnittweise biegeelastisch ausgebildet sind.

9. Rollenlagerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollfläche (11) der Rollen (10) zylindrisch ausgebildet ist.