DE4401531A1

DE4401531A1 - Radial vorgespanntes Wälzlager

Info

Publication number: DE4401531A1
Application number: DE4401531A
Authority: DE
Inventors: Arbogast Dr Ing Grunau; Otmar Loex
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 1995-07-27

Description

Die Erfindung betrifft ein radial vorgespanntes Wälzlager, insbesonde re Nadellager für Losradlagerungen, bestehend aus in einem Käfig achsparallel geführten Lagernadeln, die auf zugehörigen Laufbahnen abrollen, wobei die Lagernadeln elastisch verformbar sind.

Es ist ein bekanntes Problem der Wälzlagerindustrie, daß bei unbela steten, schnell umlaufenden Radiallagern, insbesondere Zylinderrollen- und Nadellagern, die zur Lagerung von Losrädern auf Getriebewellen von Kfz-Getrieben verwendet werden, das sogenannte Losradkreischen auf tritt.

So ist es nach der DE-OS 27 41 057 bekannt, die Wälzkörper selbst dazu zu verwenden, das Lagerspiel auszuschalten. Das in Fig. 2 dieser Vorveröffentlichung dargestellte Lager weist mehrere über den Umfang verteilte Wälzkörper auf, die einen kleineren Hüllkreisdurchmesser besitzen als der Durchmesser der Welle und in radialer Richtung ela stisch verformbar sind. Diese Wälzkörper bestehen aus einem Kunststoff oder dünnen, hohlen Stahlkörpern, sind zwischen den üblichen Wälzkör pern angeordnet und haben einen geringfügig größeren Durchmesser als diese, so daß sie nach dem Einbau für eine Vorspannung des Lagers sorgen.

Der Nachteil eines solcher Art vorgespannten Radiallagers besteht einerseits darin, daß dünne, hohle Stahlnadeln nur sehr aufwendig zu fertigen sind und daß andererseits die Montage erschwert wird, da in jedes Lager zwei verschiedene Nadeltypen einzubringen sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Vorspannung eines Wälzlagers zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lagernadeln bogenförmig gestaltet sind, so daß sie in ihrer Mitte eine in radialer Richtung elastisch nachgiebige Wölbung aufweisen.

Auf diese Weise wird erreicht, daß durch die federnde Ausbildung der Lagernadeln eine vom Schaltzustand des Losrades unabhängige radiale Belastung des Nadellagers bewirkt wird, d. h. das Radialspiel über brückt wird, so daß der Käfig sich relativ zur Welle und zum Losrad bewegt und das Losradkreischen nicht mehr auftreten kann. Bei geschal tetem Gang werden infolge der nun wieder auftretenden höheren Radial belastung die Lagernadeln wieder elastisch gerade gebogen, und das Lager verhält sich wie die üblicherweise bekannten Losradlagerungen mit zylindrischen Wälzkörpern.

Die gleiche Wirkung wird auch dann erreicht, wenn nach dem unabhängi gen Anspruch 2 die elastische Ausbildung der Lagernadeln durch deren korkenzieherartige Windungen realisiert ist, das heißt, daß der scheinbare Durchmesser der Nadel größer als deren mittlerer Durch messer ist. Unter radialer Krafteinwirkung wird die Lagernadel ela stisch gestreckt und nähert sich der idealen Zylinderform an. Diese Ausführungsvariante ist dann von Interesse, wenn die Lagernadeln länger und steifer als die mittig gebogenen nach Anspruch 1 sein sollen.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein teilweises dargestelltes Zahnräderwechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2a bis 2d einen Quer- bzw. einen Längsschnitt durch ein erfin dungsgemäßes Lager unter Radiallast, d. h. im geschal teten Zustand;

Fig. 3a und 3b einen Quer- bzw. Längsschnitt durch ein erfindungs gemäßes Lager im entlasteten, d. h. im ungeschalteten Zustand;

Fig. 4a und 4b einen Quer- bzw. Längsschnitt durch ein erfindungs gemäßes Lager mit korkenzieherartiger Ausbildung der Lagernadeln.

Zur Darstellung des Gesamtzusammenhanges wird zunächst auf Fig. 1 verwiesen.

Das in dieser Figur dargestellte Kfz-Getriebe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Getriebewelle 3 und eine Vorgelegewelle 4 über Kegel rollenlager 5 und 6 gelagert sind. Auf der Getriebwelle 3 sind frei drehbare Zahnräder, sogenannte Losräder 7 und Schaltkupplungen 8 angeordnet, über die die Losräder 7 formschlüssig mit der Getriebewel le 3 verbindbar sind. Die Losräder 7 stehen mit auf der Vorgelegewelle 4 angeordneten Zahnrädern 9 im Eingriff.

Die Losräder 7 sind über Nadelkränze 10 auf der Getriebewelle 3 gela gert. Ein derartiger Nadelkranz 10 besteht aus einem Wälzlagerkäfig 11 und in diesem angeordneten Nadeln 12. Zwischen Losrad 7 und Nadelkranz 10 ist eine Hülse 13 angeordnet, so daß die Nadeln 12 auf Laufbahnen 14 und 15 abwälzen, die einerseits von der Umfangsfläche der Getriebe welle 3 und andererseits von der inneren Mantelfläche der Hülse 13 gebildet werden.

Zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die Fig. 2 und 3 verwiesen, die im Quer- bzw. im Längsschnitt ein teilweise dargestelltes Losrad 7 zeigen, das über den Nadelkranz 10 auf der Getriebewelle 3 gelagert ist. In die Nabe 18 des Losrades 7 ist die mit zwei Borden 16 und 17 versehene Hülse 13 eingepreßt, so daß, wie bereits beschrieben, die Nadeln 12 auf der von der inneren Mantelfläche der Hülse 13 gebildeten Laufbahn 15 und der von der Umfangsfläche der Getriebewelle 3 gebildeten Laufbahn 14 abwälzen.

Erfindungsgemäß sind die Lagernadeln 12 bogenförmig gestaltet, so daß sie in ihrer Mitte eine in radialer Richtung elastisch nachgiebige Wölbung 19 aufweisen.

Mit einer derartigen Ausbildung der Lagernadeln 12 wird in einem Kfz- Getriebe 1 das sogenannte Losradkreischen unterbunden, da der Nadel kranz 10 radial auch dann belastet bleibt, wenn das Losrad 7 nicht geschaltet, d. h. weitgehend unbelastet ist.

In den Fig. 2a bis 2d ist das Losrad 7 im geschalteten Zustand, d. h. im belasteten Fall dargestellt. Die Wölbungen 19 der Lagernadeln 12 wurden zur Verdeutlichung der Wirkungsweise eines geschalteten Losrades 7 extrem hervorgehoben, d. h. übertrieben dargestellt.

Die im geschalteten Zustand des Losrades 7 nach den Fig. 2a und 2b auf den Nadelkranz 10 wirkende, durch den Pfeil dargestellte Kraft F, verursacht in der Lastzone eine Streckung der bogenförmig gestalteten Lagernadeln 12, so daß diese in Kontakt mit den Laufbahnen 14 und 15 der Welle 3 bzw. der Hülse 13 sind, so daß der Nadelkranz 10 und damit der Käfig 11 vom Losrad 7 angetrieben wird.

Wie der in Fig. 2b dargestellte Längsschnitt entlang der Mittelsenk rechten zeigt, weist die sich in der Lastzone befindliche Lagernadel 12 eine wesentlich geringere Wölbung 19 auf als die sich in der entla steten Zone befindliche Lagernadel 12. Während die Lagernadel 12 in der entlasteten Zone nur Kontakt zur Laufbahn 15 der Hülse 13 hat, wird in der Lastzone der Kontakt der Lagernadeln 12 mit den Laufbahnen 14 und 15 einerseits durch die Wölbung 19 und andererseits durch die Enden 20 und 21 der Lagernadeln 12 gewährleistet.

Auf das in den Fig. 2c und 2d dargestellte Nadellager wirkt eine Kraft F′, die größer als F ist, so daß in der Lastzone die Lagernadeln 12 vollständig mit ihrer Abwälzfläche an den Laufbahnen 14 und 15 abwälzen. Die elastische Wölbung 19 wird durch den aufgebrachten Druck geglättet, so daß sich in der unbelasteten Zone der Abstand der beiden Laufbahnen 14 und 15 voneinander vergrößert.

Der in den Fig. 3a und 3b dargestellte Fall eines nicht geschalte ten Losrades 7 zeichnet sich dadurch aus, daß das Radialspiel des Lagers an verschiedenen Stellen seines Umfanges durch die Lagernadeln 12 überbrückt wird. Während ihrer augenblicklichen Stellung befinden sich einige der Lagernadeln 12 mit der Wölbung 19 und ihren Enden 20 und 21 in Kontakt mit den beiden Laufbahnen 14 und 15 und sorgen so dafür, daß auch im unbelasteten Zustand das Lager vorgespannt ist, so daß sich der Nadelkranz 10 relativ zur Getriebewelle 3 und zum Losrad 7 dreht und somit kein Kreischen auftreten kann. An anderen Stellen des Umfanges haben die Lagernadeln 12 Kontakt mit der Laufbahn 14 oder der Laufbahn 15 bzw. mit keiner von beiden.

Die Lagernadeln 12 sind nach den Fig. 4a und 4b korkenzieherförmig ausgebildet, d. h. die elastischen Wölbungen 19 erstrecken sich an verschiedenen Umfangsstellen der Lagernadel 12. Auf diese Weise wird auch im unbelasteten Zustand an mehreren Umfangsstellen des Lagers eine Berührung der Lagernadel 12 sowohl mit der Laufbahn 14 als auch mit der Laufbahn 15 garantiert, d. h. das Lager ist vorgespannt. Bei aufgebrachter Last gibt die Lagernadel 12 radial elastisch nach und nähert ihre Gestalt der Zylinderform an.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele be schränkt. So ist es beispielsweise denkbar, daß das Lager vollnadelig, d. h. ohne Käfig ausgebildet ist. Auch eine Lagerhülse muß nicht unbedingt vorhanden sein, da Losradlagerungen oftmals ohne Außenring abwälzen.

Bezugszeichenliste

1 Kfz-Getriebe
2 Gehäuse
3 Getriebewelle
4 Vorgelegewelle
5 Kegelrollenlager
6 Kegelrollenlager
7 Losrad
8 Schaltkupplung
9 Zahnrad
10 Nadelkranz
11 Wälzlagerkäfig
12 Nadeln
13 Hülse
14 Laufbahn
15 Laufbahn
16 Bord
17 Bord
18 Nabe
19 Wölbung
20 Ende
21 Ende.

Claims

1. Radial vorgespanntes Wälzlager, insbesondere Nadellager für Losrad lagerungen, bestehend aus in einem Käfig (11) achsparallel geführten Lagernadeln (12), die auf zugehörigen Laufbahnen (14, 15) abrollen, wobei die Lagernadeln (12) elastisch verformbar sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lagernadeln (12) bogenförmig gestaltet sind, so daß sie in ihrer Mitte eine in radialer Richtung elastisch nachgiebige Wölbung (19) aufweisen.

2. Radial vorgespanntes Wälzlager, insbesondere Nadellager für Losrad lagerungen, bestehend aus in einem Käfig (11) achsparallel geführten Lagernadeln (12), die auf zugehörigen Laufbahnen (14, 15) abrollen, wobei die Lagernadeln (12) elastisch verformbar sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lagernadeln (12) korkenzieherförmig ausgebildet sind.