DE3928033A1 - Waelzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Wälzlager für Maschinenteile oder -einheiten, wobei das Lager für eine geradlinige Bewegung und eine gewisse winkelmäßige Bewegung konstruiert ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Wälzlager, das u.a. in Universalgelenk-Antrieben für die Vorderräder von Motorfahrzeugen verwendet werden kann.

Die Betriebsweise gewisser Maschinen, die relativ zueinander bewegliche Teile aufweisen, erfordert oft, daß ein Teil in Bezug auf ein zweites Teil eine lineare Bewegung und auch eine gewisse winkelmäßige Bewegung ausführen kann. Wenn ein reibungsarmes Lager oder Wälzlager an einem Teil verwendet wird, ist es oft notwendig, daß das Lager gerade Laufbahnen hat, die Rollen aufweisen, die in Betriebsberührung mit Laufbahnen an einem zweiten Maschinenteil stehen. Bei einem Personenkraftwagen mit Vorderradantrieb überträgt der Motor beispiels­ weise seine Kraft über ein Getriebe auf eine Antriebswelle. Das Drehmoment wird über drehmomentübertragende Universalgelenke mit konstanter Geschwindigkeit auf angetriebene Wellen übertragen. Das Universalgelenk weist ein Gehäuse auf, das mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei das Gehäuse drei in Umfangsrichtung mit gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete Paare von parallelen Lauf­ bahnen hat. Die angetriebene Welle weist drei in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen angeordnete rechteckig geformte reibungsarme Lager auf, von denen jedes einander gegenüberliegende gerade Laufbahnen und Rollen aufweist, die in Berüh­ rung mit den äußeren Laufbahnen des Gehäuses des Universalgelenks stehen. Die Lager sind so konstruiert, daß sie eine lineare Bewegung der angetriebenen Welle in Bezug auf das Gehäuse und auch eine winkelmäßige Bewegung der Welle in Bezug auf das Gehäuse zulassen.

Ein gegenwärtig hergestelltes Wälzlager zur Verwendung in einem Universal­ gelenk für den Vorderradantrieb für Motorfahrzeuge ist in US-PS 47 29 670 dargestellt. Die axialen Laufflächen oder Anschlagflächen für die Rollenenden sind hiernach starre Glieder. Diese starren Glieder sind entweder Teil des Rollenblocks oder an dem Rollenblock befestigt. Das Ergebnis hiervon ist, daß die Rollen sich in axialer Richtung nicht mehr bewegen können, als der ur­ sprüngliche Freiraum zuläßt, der zwischen den Rollenenden und den starren Gliedern vorhanden ist. Der sich hierdurch ergebende, auf die Rollen einwir­ kende Schlupf bewirkt, daß sich das Universalgelenk nicht perfekt oder ein­ wandfrei "anfühlt". Dies äußert sich oft in einer Erschütterung, die an dem Lenkrad auftritt.

Bei der Erfindung wird ein Paar dünner, geformter und gehärteter Platten verwendet, die durch die Rollenenden berührt werden und die die Rollenenden führen. Die Platten sind an dem Rollenblock nur an ihren innen liegenden Teilen fest befestigt. Die außen liegenden Teile, wo die Rollen berühren, sind frei, sich um den geringen Betrag nach außen zu biegen, um den sich die Rollen bewegen müssen. Das Ergebnis ist eine Verminderung des Rollenschlupfes und eine Verminderung der Erschütterung.

Kurz gesagt weist das Lager einen im wesentlichen rechteckigen Lagerblock mit Laufbahnen um seinen Umfang herum auf. Um die Laufbahnen herum ist eine ausreichende Anzahl von Rollen angeordnet, um die Laufbahnen vollständig zu belegen, wobei aber die Rollen lose genug angeordnet sind, um einen Rollkon­ takt mit den Laufbahnen zu ermöglichen. Die Rollen sind in dem Rollenblock durch wenigstens einen Rollenhalter gehalten. Ein Paar getrennter flexibler Endplatten bildet die Enden der Laufbahnen benachbart zu den Rollenenden zum Führen der Rollen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines Universalgelenks mit konstanter Geschwindigkeit und veranschaulicht eine Art der Verwendung des Lagers;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Lagers;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 von Fig. 2 in Rich­ tung der Pfeile;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 von Fig. 2 in Rich­ tung der Pfeile.

Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, weist das Universalgelenk mit konstanter Ge­ schwindigkeit ein Gehäuse 10 auf, das durch eine Antriebswelle 12 verdreht wird. Die Antriebswelle 12 kann beispielsweise über das Getriebe eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb verdreht werden. Das Gehäuse 10 weist drei in Umfangsrichtung mit gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete Flügel 14, 16 und 18 auf, die als Laufbahnglieder dienen. Das Laufbahnglied 14 hat in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete gerade Laufbahnen 20 und 22. Das Laufbahnglied 16 hat in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete gerade Lauf­ bahnen 24 und 26. Das Laufbahnglied 18 hat in Umfangsrichtung mit Abstand an­ geordnete gerade Laufbahnen 28 und 30.

Die Antriebswelle 12 verdreht das Gehäuse 10, das einen Stern auf einer an­ getriebenen Welle 32 verdreht. Drei mit Umfangsrichtung unter gleichen Abständen angeordnete Lager 34 sind auf drei in Umfangsrichtung mit gleichen gegen­ seitigen Abständen angeordneten Lagerstützen 36 montiert, die sich radial von einem Sternglied 37 her erstrecken, das mit der angetriebenen Welle 32 verbunden ist. Die angetriebene Welle 32 kann beispielsweise mit einem Uni­ versalgelenk mit konstanter Geschwindigkeit zum Antrieb eines Vorderrads eines Personenkraftwagens verbunden sein.

Wie aus den Pfeilen in Fig. 1 ersichtlich, verdreht die Antriebswelle 12 die angetriebene Welle 32 in der Richtung der gekrümmten Pfeile, während es gleichzeitig der angetriebenen Welle 32 gestattet ist, sich linear in beiden Richtungen längs den mit Abstand angeordneten Laufbahnen in den äußeren Laufbahngliedern 14, 16 und 18 zu bewegen. Diese Anordnung gestattet auch eine winkelmäßige Bewegung der angetriebenen Welle 32 in dem Gehäuse 10.

Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, weist jedes Lager 34 einen im wesentlichen recht­ eckig geformten Rollenblock 38 auf. Der gesamte äußere Umfang des Rollen­ blocks 38 dient als Rollenlaufbahnen. Somit sind vier gerade äußere Laufbahn­ oberflächen 40, 42, 44 und 46 vorhanden (Fig. 3 und 4).

Eine Vielzahl von Rollen 48 mit Zapfenenden umgibt vollständig den äußeren Umfang des Rollenblocks 38. Es ist eine ausreichende Anzahl von Zapfenrollen 48 vorhanden, um die Laufbahnen vollständig zu belegen. Jedoch sind die Zapfenrollen 48 lose genug angeordnet, um eine rollende Berührung mit den Laufbahnen zu ermöglichen.

Die Rollen 48 sind axial in dem Rollenblock 38 gehalten durch ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten, sich nach außen erstreckenden flexiblen Endplatten 50 und 52, wobei sich eine flexible Endplatte an jedem axialen Ende des Rollenblocks 38 um den gesamten Umfang des Rollenblocks 38 herum erstreckt. Die flexiblen Endplatten 50 und 52 sind benachbart zu den axialen Enden der Zapfenrollen 48 angeordnet. Auf diese Weise bilden die flexiblen Endplatten 50 und 52 die Enden der Laufbahnen zum Führen der Rollen.

Die innen liegenden Teile 53 und 54 der flexiblen Endplatten 50 und 52 sind fest an dem im wesentlichen rechteckigen Rollenblock 38 befestigt, und die außen liegenden Teile 58 und 60 sind frei, um sich in der axialen Richtung der Rollen zu biegen. Die innen liegenden Teile 53 und 54 jeder flexiblen Endplatte 50 und 52 überlappen die Endflächen 62 und 64 des rechteckigen Rollenblocks 38.

Die außen liegenden Teile 58 und 60 jeder flexiblen Endplatte 50 und 52 sind gegenüber den innen liegenden Teilen 53 und 54 in Längsrichtung mit Abstand angeordnet, und sie erstrecken sich von der im wesentlichen rechteckigen äußeren Oberfläche 66 des Rollenblocks nach außen. Die außen liegenden und die innen liegenden Teile der flexiblen Endplatten 50 und 52 sind miteinander verbunden durch flexible Endplattenteile 68 und 70, die die äußere Oberfläche 36 des im wesentlichen rechteckigen Rollenblocks 38 überlappen.

Wenigstens ein und vorzugsweise zwei Rollenhalter 72 und 74 (Fig. 1) sind über einander entgegengesetzten Laufbahnen angeordnet. Wie Fig. 4 zeigt, hat jeder Rollenhalter 72 und 74 einen die Rollen einschließenden Teil 76 und 78. Die inneren Oberflächen der die Rollen einschließenden Teile 76 und 78 halten die Rollen in dem Lager, die sich nicht in den freiliegenden Betriebsstel­ lungen zur Berührung mit einer äußeren Laufbahn befinden, beispielsweise den äußeren Laufbahnen in dem Gehäuse 10 (Fig. 1) des Universalgelenks. Die nicht freiliegenden Rollen befinden sich auf den Laufbahnen 42 und 46. Wie Fig. 3 zeigt, enthalten die gegenüberliegenden geraden Laufbahnen 40 und 44 Zapfenrollen 48, die sich in den freiliegenden Betriebsstellungen zur Berüh­ rung mit einer äußeren Laufbahn befinden.

Der Rollenhalter 72 hat ein Paar Ränder 90 und 92 und ein Paar Flansche 94 und 96, die einstückig mit den Rändern 90 und 92 ausgebildet sind. Der Rollen­ halter 74 hat ein Paar Ränder 98 und 100 und ein Paar Flansche 102 und 104, die einstückig mit den Rändern 98 und 100 ausgebildet sind. Die Ränder halten die Rollen an den Laufbahnen, und sie bewahren diejenigen Rollen 48, die sich in den freiliegenden Betriebsstellungen befinden, vom Herausfallen aus dem Lager.

Die Flansche berühren fest die innen liegenden Teile 53 und 54 der flexiblen Endplatten 50 und 52. Die äußeren Teile der Flansche sind mit Abstand von den außen liegenden Teilen 58 und 60 der flexiblen Endplatten 50 und 52 an­ geordnet, so daß die außen liegenden Teile frei sind, sich um den kleinen Betrag nach außen zu bewegen, um den die Rollen gezwungen sein können, sich axial zu bewegen. Hierdurch ergibt sich eine Verminderung des Rollenschlupfes und eine Verminderung der Erschütterungen in dem Lenkrad.

Eine rechteckige Hülse 106 paßt über die Rollenhalter 72 und 74, um die Halter an Ort und Stelle zu halten (Fig. 1). Die Hülse 106 hat gegenüberlie­ gende offene Seiten. Die eine offene Seite ist benachbart zu der geraden Laufbahn 40 des Rollenblocks, an der sich die Rollen 48 in der Betriebsstel­ lung befinden; die andere offene Seite ist benachbart zu der geraden Lauf­ bahn 44 des Rollenblocks, an der sich die Rollen 48 in der freiliegenden Be­ triebsstellung befinden (Fig. 3). Entgegengesetzte Seiten 108 und 110 der Hülse 106 passen über die die Rollen einschließenden Teile 76 und 78 der Rollenhalter 72 und 74 (Fig. 4).

Eine zentral angeordnete Öffnung 112 an der Oberseite 114 der Hülse 106 und eine zentral angeordnete Öffnung 116 an der Unterseite der Hülse 106 sind mit einer zentralen Bohrung 120 des Rollenblocks 38 ausgerichtet. Auf diese Weise kann das zusammengebaute Lager über eine Lagerstütze 36 des Sternglieds 37 (Fig. 1) montiert werden.

Claims (5)

1. Lager mit einem im wesentlichen rechteckigen Lagerblock (38) mit Laufbahnen (40, 42, 44, 46) um den Umfang herum, mit einer ausreichen­ den Zahl von Rollen (48), um die Laufbahnen vollständig zu belegen, aber lose genug, um eine rollende Berührung der Rollen mit den Lauf­ bahnen zu ermöglichen, gekennzeichnet durch wenigstens einen Rollen­ halter (72, 74) zum Halten der Rollen (48) an den Laufbahnen (40, 42, 44, 46) und durch ein Paar mit Abstand voneinander angeordneter flexibler Endplatten (50, 52), die die Enden der Laufbahnen zum Führen der Rollen (48) bilden.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen End­ platten (50, 52) sich von dem im wesentlichen rechteckigen Rollen­ block (38) nach außen erstrecken.

3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Rollenhalter (72, 74) auch die flexiblen Endplatten (50, 52) in dem Lager (34) hält.

4. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegenden Teile (53, 54) der flexiblen Endplatten (50, 52) fest an dem im we­ sentlichen rechteckigen Rollenblock (38) befestigt sind und daß die außen liegenden Teile (58, 60) der flexiblen Endplatten (50, 52) frei sind sich zu biegen.

5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegenden Teile (53, 54) jeder flexiblen Endplatte (50, 52) eine Endoberfläche (62, 64) des im wesentlichen rechteckigen Rollenblocks (38) überlappen, daß der außen liegende Teil (58, 60) jeder flexiblen Endplatte (50, 52) in Längsrichtung mit Abstand vom dem innen liegenden Teil ange­ ordnet ist und sich nach außen von der äußeren Oberfläche (66) des im wesentlichen rechteckigen Rollenblocks (38) erstreckt, daß die außen liegenden Teile (58, 60) und die innen liegenden Teile (53, 54) durch einen flexiblen Endplattenteil miteinander verbunden sind, der die äußere Oberfläche des im wesentlichen rechteckigen Rollenblocks (38) überlappt, und daß der wenigstens eine Rollenhalter (72, 74) Flansche (94, 96, 102, 104) aufweist, die die innen liegenden Teile (53, 54) der flexiblen Endplatten (50, 52) fest übergreifen, wobei die Flansche (94, 96, 102, 104) mit Abstand von den außen liegenden Teilen (58, 60) der flexiblen Endplatten (50, 52) angeordnet sind.