WO2006089637A1 - Schallisolierender gewindering für lagerstellen - Google Patents

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WO2006089637A1
WO2006089637A1 PCT/EP2006/001109 EP2006001109W WO2006089637A1 WO 2006089637 A1 WO2006089637 A1 WO 2006089637A1 EP 2006001109 W EP2006001109 W EP 2006001109W WO 2006089637 A1 WO2006089637 A1 WO 2006089637A1
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WO
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ring
noise damping
bearing
damping device
outer ring
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Application number
PCT/EP2006/001109
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English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Schäfer
Wolfram Kruhöffer
Bernd Jungkunz
Peter Siebke
Jörg SCHILLING
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Schaeffler Kg
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/08—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/527—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to vibration and noise

Definitions

  • the invention relates to a noise damping device for sound insulation of bearings and a bearing element according to the preamble of claims 1 and 6 respectively.
  • bearing points form a connection between otherwise mechanically separated structural parts. Therefore, bearings are often the main transmission paths for disturbing vibrations or noises.
  • bearings in particular are good structure-borne sound conductors anyway. Bearings (for example, roller bearings and slide bearings) are generally optimized in their concrete embodiments for their function and life. Therefore, a change of a bearing to optimize a vibration damping or vibration suppression is limited or not possible.
  • bearing elements which are formed vibration-damped with respect to the surrounding housing.
  • noise-damping layers are provided between a shaft and an inner ring of a rolling bearing surrounding the shaft and / or between the housing and an outer ring of the rolling bearing, which absorb vibrations and thus also sound waves.
  • many known embodiments are only available under certain application conditions applicable; In addition, an improvement in the efficiency is often desirable.
  • DE 38 13 223 A1 proposes a sliding bearing in which between the see the sliding bearing shells forming and the surrounding housing, a structure-borne sound transmission-reducing layer is arranged.
  • This layer consists of at least one substantially solid material.
  • This layer settles during operation of the rolling bearing or changed their elastic properties, so that they do not have the same acoustic properties over the life of the bearing or not achieved the same acoustic results.
  • DE 34 42 519 A1 proposes a noise damping device for a sliding bearing in which one or more metal bushings is arranged floating between a bearing bush and a bearing housing for damping.
  • the invention has the object to introduce a noise damping device and a bearing element, which can be produced in a simple manner and with little design effort and provide a durable and reliable sound insulation.
  • this object is achieved by a noise damping device. dissolved, which is a metal ring, on the outside and / or inside of a threaded portion is formed with a predetermined thread.
  • Such a noise damping device is inexpensive and easy to produce.
  • the parameters of the shape can be easily and understandably characterized as a thread.
  • the noise attenuator is nearly wear-free and provides substantial acoustic sound isolation at the bearing and its surroundings.
  • a significant vibration damping is achieved by the noise damping device at the components adjacent to the bearing.
  • the structure according to the invention is achieved, for example, that the vibrations acting on a shaft, for example, stimulated by the working of an internal combustion engine or a transmission or a part thereof, not or only attenuated to other components or the environment outside the bearing are transmitted.
  • the invention therefore relates to a device which is arranged in the vicinity of the bearing in order to reduce the vibration transmission at this bearing point.
  • this device can be arranged on the inner or outer ring or on both rings.
  • the production cost is significantly reduced compared to cam rings of bearings of the prior art.
  • due to the structural design of the noise damping device by this axial forces are transmitted.
  • noise damping devices contain an elastic material, such as a plastic or an elastomer, and sound-insulating effect over a nearly complete frequency band.
  • these noise damping devices are subject to high wear.
  • the noise damping device according to the present invention is almost wear-free and achieved despite its rigid, unyielding and Inelastic material property excellent sound insulation, namely because of the predetermined thread pitch of the threaded portion targeted absorption of sound waves of a certain frequency band is achieved.
  • the noise damping device may be formed as a metal ring formed on its outer threaded portion, wherein the metal ring is pressed onto the outer ring of a rolling bearing, and the rolling bearing is then pressed with pressed-metal ring in a correspondingly provided bearing receptacle. The webs and free spaces of the threaded portion of the metal ring are then located between the bearing support and the rolling bearing.
  • the noise damping device may be formed as a metal ring formed on the inside threaded portion.
  • the webs of the threaded portion are pressed onto the outer ring of the rolling bearing, whereby thus the webs and free spaces of the threaded portion are located on the outer ring of the rolling bearing.
  • the noise damping device may be a metal ring with a respective threaded portion formed on the outside and inside.
  • the webs and free spaces of the threaded portions are respectively on the outer ring of the rolling bearing and on the bearing support. The choice of the corresponding can be selected depending on the particular application or use object.
  • the abovementioned embodiments of the noise damping device can also be used, for example, on the inner ring of the rolling bearing.
  • an additional targeted suppression of a certain frequency band can be achieved.
  • An application area for a noise damping device is, for example, a bearing point at which the transmission of noise and vibrations is to be reduced.
  • a concrete case of use is given, for example, during storage by the gear shafts of continuously variable transmissions.
  • Particularly effective is the noise damping device for damping radial vibrations, in applications where under load only a small radial displacement is allowed, and in applications in which axial forces on the radial pressure in the connection twistedg bearing ring / bearing seat are transmitted, and not via an additional axial system.
  • the threaded portion is removed up to a predetermined thread depth. This allows the metal ring after cutting the threaded portion on the outside and / or inside be brought by slight over-turning again to the desired level.
  • the so-carried removal of the thread crests is advantageous because it avoids this, that the tips of the threaded portions only below
  • the thread pitch and the thread depth of the threaded portion are selected in dependence on predetermined noise damping specifications.
  • the thread pitch and the thread depth are selected in dependence on very specific frequency bands in which the sound amplitudes are to be attenuated particularly strongly.
  • the thread on the threaded portion can be provided that this is not formed as that of a conventional screw, but that the threaded portion has circular or circular segment-shaped or ellipsensesegmentförmige-elevations and depressions, which are axially arranged one behind the other.
  • the metal ring is made of steel and hardened. Hardening has only a minor influence on the modulus of elasticity of the metal ring, but this significantly influences the sound insulation properties. Thus, the life of the noise damping device can be increased significantly by a small effort very much.
  • a Lagerele- element with a rolling bearing which includes an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling elements, which are arranged between the outer ring and inner ring.
  • this bearing element at least one noise damping device according to the invention is provided which is attached to the outside of the outer ring and / or on the inner side of the inner ring.
  • This bearing element is inexpensive to manufacture, almost free of wear and achieved a very significant sound insulation at bearings.
  • the noise damping device is mounted via a press fit on the outside of the outer ring and / or on the inside of the inner ring of the bearing.
  • the noise damping device can for example be pressed directly onto the bearing outer ring.
  • the measure essentially acts in acoustic oscillations "" supply range between 1000 Hz and 4000 Hz.
  • the noise damping device is fixed radially via at least one fixing device.
  • the fixing device can be a U-shaped fixation device which surrounds the noise damping device, is in abutment with the outer ring and / or inner ring and fixes the noise damping device radially.
  • the noise damping device in addition to the fixed interference fit on the outer and / or inner ring, imparted an additional radial fixation.
  • the fixing device contains at least one bearing ring which is in contact with at least one side of the noise damping device and the noise damping device radially fixed.
  • the bearing ring is fixed in a formed on the outer and / or inner ring groove.
  • the bearing ring on the outer ring is an outer snap ring and the bearing ring on the inner ring is an inner snap ring.
  • the radial fixation of the noise damping device on the outer and / or inner ring can be provided by known and inexpensive devices.
  • FIG. 1 shows a bearing element according to a first embodiment in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows a bearing element according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a course of the sound amplitude in the frequency range with three exemplary curve progressions as a function of different threads.
  • the bearing element 1 therefore shows a bearing element 1 which can be used in a bearing receptacle of a housing (not shown).
  • the bearing element 1 can serve, for example, for the rotary mounting of a motor shaft (not shown).
  • the bearing element 1 comprises a roller bearing 3 with an outer ring 5 and an inner ring 7, the raceways for receiving Wälzkörpem 9, which che che between the outer ring 5 and the inner ring 7 are arranged.
  • the bearing element 1 further includes a noise damping device 10, which is arranged on the outside of the outer ring 5 in the embodiment shown in FIG.
  • the noise damping device 3 is formed as a metal ring 10, on the outside of a threaded portion 12 is formed with a predetermined thread.
  • the threaded portion 12 is removed up to a predetermined thread depth. This cutting can be done after threading by slightly over-turning the outer thread crests to bring the outer diameter of the metal ring to a desired level. Another advantage of the removal of the thread crests is that it is thus avoided that the thread crests level under load during operation over time, whereby an undesirable bearing play can occur.
  • the bearing element 1 includes a fixing device 14, which is formed as a ring with a U-shaped cross-section and pressed onto the outer ring 5 of the rolling bearing 3, so that the metal ring 10 is firmly inserted between the outer ring 5 and the inside of the fixing device 14.
  • this may have a slot, whereby the diameter of the fixing device can be briefly increased under the action of force.
  • the noise damping device 3 is designed as an inelastic and almost wear-free metal ring 10.
  • the noise damping characteristic results from the provided on the metal ring 10 threaded portion 12 with a predetermined thread and predetermined thread depth. It has been found that this threaded portion 12 is very well suited for damping sound amplitudes in certain frequency ranges. Thus can by a certain Choice of thread and the thread depth a very specific frequency range of sound transmission, for example, be damped by a motor shaft on the bearing housing.
  • thread also means those elevations and depressions on the surface of the threaded section which form circles or circular sections which are arranged axially one behind the other on the threaded section this context of the invention includes.
  • this frequency range is selected such that the most unwanted frequency ranges are attenuated.
  • the threaded portion 12 of the metal ring 10 is on the outside (external thread).
  • the threaded portion 12 may also be located on the inside of the metal ring 10 (internal thread).
  • a threaded portion 12 may be located both on the outside and on the inside of the metal ring 10.
  • the metal ring 10 is located in the embodiment shown in FIG. 1 on the outer side of the outer ring 5. In a further embodiment, the metal ring 10 may also be arranged on the inner side of the inner ring 7 of the rolling bearing 3. In a further embodiment, a first metal ring 10 on the outer ring 5 and a second metal ring 10 on the inner ring 7 may be arranged (not shown).
  • the fixing device is designed as a bearing ring 16, 16 '.
  • the bearing rings 16, 16 ' are fixed in annular grooves 18, 18' on the outer side of the outer ring 5.
  • the distance between the bearing rings 16, 16 'and the ge of the metal ring 10 are chosen so that this metal ring 10 without play between the bearing rings 16, 16 'sits.
  • the bearing rings 16, 16 ' may be formed asriessprengringe.
  • the bearing rings 16, 16 ' may be formed as inner snap rings.
  • the embodiments of the fixing device shown in Figures 1 and 2 are used for radial fixing of the metal ring 10 on the rolling bearing 3. In an embodiment not shown can also be dispensed with the provision of the fixing devices, namely, if the metal ring 10 with a sufficient clamping force on the outer ring 5 or inner ring 7 is pressed.
  • FIG. 3 shows in qualitative form a curve of a sound amplitude of the sound transmitted to the housing via the bearing element 1 according to the invention. This sound amplitude is located in the audible frequency range in the waveform shown in Fig. 3.
  • the noise damping device can be designed so that precisely those frequencies are strongly suppressed, which can cause strong resonance frequencies in surrounding devices, for example in a transmission.
  • the bearing element according to the invention can be used not only to suppress unpleasant sound noises, but can also be used to effectively reduce vibrations. Thus, the life of such facilities can be increased.
  • Fixing device 16 'bearing ring, 18' ring groove

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Geräuschdämpfungseinrichtung zur Schallisolierung von Lagerstellen, wobei die Geräuschdämpfungseinrichtung ein Metallring (10) ist, auf dessen Außen- und/oder Innenseite ein Gewindeabschnitt (12) mit einem vorbestimmten Gewindegang ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
SCHALLISOLIERENDER GEWINDERING FÜR LAGERSTELLEN
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Geräuschdämpfungseinrichtung zur Schallisolierung von Lagerstellen und ein Lagerelement gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 beziehungsweise 6.
Hintergrund der Erfindung
Oftmals werden durch betriebsbedingte Anregungen unerwünschte Schwingungen oder Geräusche in mechanischen Strukturen erzeugt. Naturgemäß bilden Lagerstellen eine Verbindung zwischen ansonsten mechanisch getrennten Strukturteilen. Daher sind Lagerstellen oft auch die Hauptübertragungspfade für störende Vibrationen oder Geräusche. Zudem sind insbesondere Wälzlager ohnehin gute Körperschallleiter. Lager (beispielsweise Wälzlager und Gleitlager) sind bezüglich ihrer konkreten Ausführungsformen im Allgemeinen auf ihre Funktion und Lebensdauer optimiert. Daher ist eine Veränderung eines Lagers zur Optimierung einer Schwingungsdämpfung oder Schwingungsunterdrückung nur begrenzt oder gar nicht möglich.
Es sind eine ganze Reihe von Maßnahmen zur Verringerung der Schalldurch- leitung an Lagerstellen an Gleit- oder Wälzlagern bekannt. So sind Lagerelemente bekannt, die gegenüber dem sie umgebenden Gehäuse schwingungsgedämpft ausgebildet sind. Dazu sind zwischen einer Welle und einem die Welle umgebenden Innenring eines Wälzlagers und/oder zwischen dem Gehäuse und einem Außenring des Wälzlagers geräuschdämpfende Schichten vorgesehen, welche Vibrationen und somit auch Schallwellen absorbieren. Viele bekannte Ausführungsformen sind aber nur unter bestimmten Anwendungs- bedingungen einsetzbar; außerdem ist häufig eine Verbesserung des Wirkungsgrades wünschenswert.
So schlägt beispielsweise die DE 38 13 223 A1 ein Gleitlager vor, bei dem zwi- sehen den das Gleitlager bildenden Lagerschalen und dem diese umgebenden Gehäuse eine die Körperschallübertragung mindernde Schicht angeordnet ist. Diese Schicht besteht aus zumindest einem im wesentlichen festen Material. Nachteilig hieran ist, dass diese Schicht sich während des Betriebes des Wälzlagers absetzt oder ihre elastischen Eigenschaften verändert, so dass diese über die Lebensdauer des Lagers nicht die gleichen akustischen Eigenschaften aufweist beziehungsweise nicht die gleichen akustischen Ergebnisse erzielt.
Zur Lösung dieses Problems schlägt die DE 34 42 519 A1 eine Geräuschdämpfungseinrichtung für ein Gleitlager vor, bei der zur Dämpfung eine oder mehrere Metallbuchsen schwimmend zwischen einer Lagerbuchse und einem Lagergehäuse angeordnet ist.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Geräuschdämpfungseinrichtung und ein Lagerelement vorzustellen, welche auf einfache Weise und mit geringem konstruktiven Aufwand herstellbar sind sowie eine dauerhafte und zuverlässige Schallisolierung bereitstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 bzw. 6, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Geräuschdämpfungsein- richtung gelöst, welche ein Metallring ist, auf dessen Außen- und/oder Innenseite ein Gewindeabschnitt mit einem vorbestimmten Gewindegang ausgebildet ist.
Eine solche Geräuschdämpfungseinrichtung ist preiswert und einfach herstellbar. Außerdem lassen sich die Parameter der Form leicht und verständlich wie ein Gewinde charakterisieren. Zusätzlich ist die Geräuschdämpfungseinrichtung aufgrund ihrer Materialeigenschaft beinahe verschleißfrei und stellt eine wesentliche akustische Schallisolation an der Lagerstelle und ihrer Umgebung bereit. Zudem wird durch die Geräuschdämpfungseinrichtung an den der Lagerstelle angrenzenden Bauteilen eine deutliche Schwingungsdämpfung erzielt.
Durch den Aufbau gemäß der Erfindung wird beispielsweise erreicht, dass die an einer Welle wirkenden Schwingungen, beispielsweise angeregt durch die Arbeitstätigkeit einer Brennkraftmaschine oder eines Getriebes oder eines Teils derselben, nicht oder nur gedämpft auf andere Bauteile oder die Umgebung außerhalb der Lagerstelle übertragen werden. Die Erfindung betrifft daher eine Einrichtung, die in der Umgebung des Lagers angeordnet wird, um die Vibrationsweiterleitung an dieser Lagerstelle zu reduzieren. Dabei kann je nach An- wendungsfall diese Einrichtung am Innen- oder Außenring oder an beiden Ringen angeordnet sein. Bei ähnlicher Wirkung ist der Herstellungsaufwand im Vergleich zu Nockenringen von Lagern aus dem Stand der Technik deutlich reduziert. Außerdem können wegen der konstruktiven Ausbildung der Geräuschdämpfungseinrichtung durch diese auch Axialkräfte übertragen werden.
Herkömmliche Geräuschdämpfungseinrichtungen enthalten ein elastisches Material, beispielsweise einen Kunststoff oder ein Elastomer, und wirken schallisolierend über ein nahezu komplettes Frequenzband. Allerdings sind diese Geräuschdämpfungseinrichtungen einem hohen Verschleiß unterworfen. Die Geräuschdämpfungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist hingegen nahezu verschleißfrei und erreicht trotz seiner starren, unnachgiebigen und unelastischen Materialeigenschaft eine hervorragende Schallisolierung, da nämlich über den vorbestimmten Gewindegang des Gewindeabschnitts eine gezielte Absorption von Schallwellen eines bestimmten Frequenzbandes erzielt wird.
Es hat sich nämlich herausgestellt, dass es in vielen Anwendungsfällen vollkommen ausreicht, lediglich Schallwellen eines bestimmten Frequenzbandes zu unterdrücken. Diese gezielte Schallamplitudenreduzierung eines bestimmten Frequenzbandes wird hierbei durch eine gezielte Wahl des Gewindeganges, und somit des bestimmten Abstandes zwischen Stegen und Freiräumen des Gewindeganges der Geräuschdämpfungseinrichtung erzielt.
Die Geräuschdämpfungseinrichtung kann als Metallring mit an seiner Außenseite ausgebildetem Gewindeabschnitt ausgebildet sein, wobei der Metallring am Außenring eines Wälzlagers aufgepresst ist, und das Wälzlager dann mit aufgepresstem Metallring in eine entsprechend bereitgestellte Lageraufnahme eingepresst wird. Die Stege und Freiräume des Gewindeabschnittes vom Metallring befinden sich dann zwischen der Lageraufnahme und dem Wälzlager.
In einer dazu alternativen Ausführungsform kann die Geräuschdämpfungseinrichtung als Metallring mit an der Innenseite ausgebildetem Gewindeabschnitt ausgebildet sein. In dieser Ausführungsform werden die Stege des Gewindeabschnitts auf den Außenring des Wälzlagers aufgepresst, wodurch sich somit die Stege und Freiräume des Gewindeabschnitts am Außenring des Wälzlagers befinden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Geräuschdämpfungseinrichtung ein Metallring mit einem jeweils an der Außen- und Innenseite ausgebildetem Gewindeabschnitt sein. In dieser Ausführungsform befinden sich die Stege und Freiräume der Gewindeabschnitte jeweils am Außenring des Wälzlagers und an der Lageraufnahme. Die Wahl der entsprechenden Ausfüh- rungsform kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Einsatzgebiet bzw. Einsatzobjekt gewählt werden.
Die oben genannten Ausführungsformen der Geräuschdämpfungseinrichtung lassen sich beispielsweise auch am Innenring des Wälzlagers einsetzen. Zusätzlich ist es natürlich auch möglich, die Ausführungsformen der Geräuschdämpfungseinrichtung zugleich am Außenring und am Innenring einzusetzen. Mit Hilfe dieser zahlreichen Varianten kann, neben der Wahl des entsprechenden Gewindegahges (wie oben erläutert), eine zusätzliche gezielte Unterdrü- ckung eines bestimmten Frequenzbandes erlangt werden.
Ein Einsatzbereich für eine Geräuschdämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung ist beispielsweise eine Lagerstelle, an der die Übertragung von Geräuschen und Schwingungen reduziert werden soll. Ein konkreter Nutzungsfall ist beispielsweise bei der Lagerung vom Getriebewellen von stufenlosen Um- schlingungsgetrieben gegeben. Besonders wirksam ist die Geräuschdämpfungseinrichtung zur Dämpfung von radialen Vibrationen, bei Anwendungen, bei denen unter Last nur eine geringe radiale Verschiebung erlaubt ist, und bei Anwendungen, bei denen Axialkräfte über die radiale Pressung in der Verbin- düng Lagerring/Lagersitz übertragen werden, und nicht über eine zusätzliche axiale Anlage.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Gewindeabschnitt bis zu einer vorbestimmten Gewindetiefe abgetragen. Dadurch kann der Metallring nach dem Schneiden des Gewindeabschnitts auf dessen Außen- und/oder Innenseite durch geringfügiges Überdrehen nochmals auf das gewünschte Maß gebracht werden. Der so erfolgte Abtrag der Gewindespitzen ist vorteilhaft, weil durch diesen vermieden wird, dass sich die Spitzen der Gewindeabschnitte erst unter
Last im Betrieb mit der Zeit glätten und somit ein zusätzliches Spiel zwischen dem Wälzlager und der Lageraufnahme entsteht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den Abtrag der Gewindespitzen eine zusätzliche Modifikation hinsichtlich der Schallisolierung vorgenommen werden kann, indem nun in Abhängigkeit vom Abtrag der Gewindespitzen ein bestimmtes, vorgegebenes Frequenzband der Schallamplituden gedämpft werden kann. Die gewünschte definierte axiale Unverschiebbarkeit des Gewindeabschnitts bleibt dabei erhalten.
Vorzugsweise sind der Gewindegang und die Gewindetiefe des Gewindeabschnitts in Abhängigkeit von vorbestimmten Geräuschdämpfungsvorgaben gewählt. Somit können in Abhängigkeit vom Gewindegang und der Gewindetiefe ganz bestimmte Frequenzbänder ausgewählt werden, in denen die Schallampli- tuden besonders stark gedämpft werden sollen.
Hinsichtlich des Gewindeganges auf dem Gewindeabschnitt kann vorgesehen sein, dass dieser nicht wie der einer gewöhnlichen Schraube ausgebildet ist, sondern dass der Gewindeabschnitt kreis- oder kreissegmentförmige bzw. el- lipsen- oder ellipsensegmentförmige Erhebungen und Senken aufweist, die axial hintereinander angeordnet sind.
Vorzugsweise ist der Metallring aus Stahl gefertigt und gehärtet. Das Härten hat auf den E-Modul des Metallrings nur einen geringen Einfluss, jedoch wird da- durch ganz wesentlich die Eigenschaft der Schallisolierung beeinflusst. Somit kann durch einen geringen Aufwand ganz wesentlich die Lebensdauer der Geräuschdämpfungseinrichtung erhöht werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Lagerele- ment mit einem Wälzlager gelöst, welches einen Außenring, einen Innenring und eine Mehrzahl von Wälzkörpern enthält, die zwischen dem Außenring und Innenring angeordnet sind. Bei diesem Lagerelement ist mindestens eine erfindungsgemäße Geräuschdämpfungseinrichtung vorhanden, welche an der Außenseite des Außenrings und/oder an der Innenseite des Innenrings ange- bracht ist. Dieses Lagerelement ist günstig in der Herstellung, nahezu verschleißfrei und erzielt eine ganz wesentliche Schallisolierung an Lagerstellen. Vorzugsweise ist die Geräuschdämpfungseinrichtung über einen Presssitz an der Außenseite des Außenrings und/oder an der Innenseite des Innenrings des Lagers angebracht. Dazu kann das die Geräuschdämpfungseinrichtung bei- spielsweise direkt auf den Lageraußenring aufgepresst werden.
Die Wirkung wurde bisher in einem Prinzipversuch für einen Metallring um einen Kugellageraußenring bei einem Aluminiumlagersitz nachgewiesen. Die statische Vorlast betrug dabei 5 kN radial und die Überdeckung von Ring und Lagersitz führte zu einem festen Presssitz. Der Lageraußenring und der Gewindering hatten unmontiert einen Schiebesitz, der durch die Überdeckung zwischen dem Gewindering und dem Lagersitz zu einer Presspassung verformt wurde.
Durch diesen Aufbau sind axiale Kraftübertragungen möglich und es tritt zusätzlich zum Lagerspiel kein Spiel auf (wie dies bei den Nockenringvarianten der Fall ist). Die Maßnahme wirkt im wesentlichen im akustischen Schwin- " " gungsbereich zwischen 1000 Hz und 4000 Hz.
Vorzugsweise ist die Geräuschdämpfungseinrichtung über mindestens eine Fixiereinrichtung radial fixiert. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Fixiereinrichtung eine im Querschnitt U-förmige Fixiereinrichtung sein, welche die Geräuschdämpfungseinrichtung umgibt, mit dem Außenring und/oder Innenring in Anschlag ist und die Geräuschdämpfungseinrichtung radial fixiert. Somit wird der Geräuschdämpfungseinrichtung, neben dem festen Presssitz auf dem Außen- und/oder Innenring, eine zusätzliche radiale Fixierung verliehen.
In einer dazu alternativen Ausführungsform enthält die Fixiereinrichtung min- destens einen Lagerring, welcher mit mindestens einer Seite der Geräuschdämpfungseinrichtung in Kontakt steht und die Geräuschdämpfungseinrichtung radial fixiert. Vorzugsweise ist der Lagerring in einer am Außen- und/oder Innenring ausgebildeten Ringnut fixiert. Somit kann der Metallring neben der Klemmverbindung durch den festen Presssitz zuverlässig auf den Außen- und/oder Innenring radial fixiert werden.
Vorzugsweise ist der Lagerring am Außenring ein Außensprengring und der Lagerring am Innenring ein Innensprengring. Somit kann die radiale Fixierung der Geräuschdämpfungseinrichtung am Außen- und/oder Innenring durch bekannte und kostengünstige Vorrichtungen bereitgestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt
Fig. 1 ein Lagerelement gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels in einem Längsschnitt,
Fig. 2 ein Lagerelement gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, und Fig. 3 einen Schallamplitudenverlauf im Frequenzbereich mit drei beispielhaf- ten Kurvenverläufen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Gewindegängen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt demnach ein Lagerelement 1 , welches in einer Lageraufnahme eines Gehäuses (nicht gezeigt) eingesetzt werden kann. Das Lagerelement 1 kann beispielsweise zur Drehlagerung einer Motorwelle (nicht gezeigt) dienen. Das Lagerelement 1 enthält ein Wälzlager 3 mit einem Außenring 5 und einem Innenring 7, die Laufbahnen zur Aufnahme von Wälzkörpem 9 aufweisen, wel- che zwischen dem Außenring 5 und dem Innenring 7 angeordnet sind. Zum Lagerelement 1 gehört neben dem aus dem Stand der Technik an sich bekannten Wälzlager 3 ferner eine Geräuschdämpfungseinrichtung 10, die bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform an der Außenseite des Außenrings 5 angeordnet ist.
Die Geräuschdämpfungseinrichtung 3 ist als Metallring 10 ausgebildet, auf dessen Außenseite ein Gewindeabschnitt 12 mit einem vorbestimmten Gewindegang ausgebildet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Gewindeabschnitt 12 bis zu einer vorbestimmten Gewindetiefe abgetragen. Dieses Abtra- gen kann nach dem Gewindeschneiden durch geringfügiges Überdrehen der äußeren Gewindespitzen vorgenommen werden, um den Außendurchmesser des Metallrings auf ein gewünschtes Maß zu bringen. Ein weiterer Vorteil des Abtragens der Gewindespitzen liegt darin, dass somit vermieden wird, dass sich die Gewindespitzen unter Last im Betrieb mit der Zeit einebnen, wodurch ein unerwünschtes Lagerspiel entstehen kann.
Femer enthält das Lagerelement 1 eine Fixiereinrichtung 14, welche als Ring mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet und auf dem Außenring 5 des Wälzlagers 3 aufgepresst ist, so dass der Metallring 10 zwischen dem Außenring 5 und der Innenseite der Fixiereinrichtung 14 fest eingesetzt ist. Um die Fixiereinrichtung 14 über den Metallring 10 pressen zu können, kann diese einen Schlitz aufweisen, wodurch unter Krafteinwirkung der Durchmesser der Fixiereinrichtung kurzzeitig vergrößert werden kann.
Wie bereits oben erwähnt wurde, ist die Geräuschdämpfungseinrichtung 3 als unelastischer und nahezu verschleißfreier Metallring 10 ausgebildet. Die Geräuschdämpfungseigenschaft ergibt sich durch den am Metallring 10 bereitgestellten Gewindeabschnitt 12 mit vorbestimmtem Gewindegang und vorbestimmter Gewindetiefe. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass dieser Gewin- deabschnitt 12 ganz hervorragend zur Dämpfung von Schallamplituden in bestimmten Frequenzbereichen geeignet ist. Somit kann durch eine bestimmte Wahl des Gewindeganges und der Gewindetiefe ein ganz bestimmter Frequenzbereich der Schallübertragung beispielsweise von einer Motorwelle auf das Lagergehäuse gedämpft werden.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „Gewinde" auch solche Erhebungen und Senken an der Oberfläche des Gewindeabschnittes verstanden werden, die Kreise oder Kreisabschnitte bilden, welche axial hintereinander auf dem Gewindeabschnitt angeordnet sind. Auch Geometrien wie Ellipsen und Ellipsenabschnitte werden in diesem Zusammenhang von der Erfindung mit umfasst.
Vorzugsweise ist dieser Frequenzbereich derart gewählt, dass möglichst ungewünschte Frequenzbereiche gedämpft werden. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform befindet sich der Gewindeabschnitt 12 des Metallrings 10 auf dessen Außenseite (Außengewinde). In einer weiteren Ausführungsform kann sich der Gewindeabschnitt 12 auch an der Innenseite des Metallrings 10 (Innengewinde) befinden. In einer weiteren Variante kann sich ein Gewindeabschnitt 12 sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite des Metallrings 10 befinden.
Der Metallring 10 befindet sich in der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform an der Außenseite des Außenrings 5. In einer weiteren Ausführungsform kann der Metallring 10 auch an der Innenseite des Innenrings 7 des Wälzlagers 3 angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann ein erster Metallring 10 am Außenring 5 und ein zweiter Metallring 10 am Innenring 7 angeordnet sein (nicht dargestellt).
Fig. 2 zeigt das Lagerelement 1 mit Wälzlager 3 und Metallring 10 in einer Ausführungsform, bei welcher die Fixiereinrichtung als Lagerring 16, 16' ausgebil- det ist. Hierbei sind die Lagerringe 16, 16' in Ringnuten 18, 18' an der Außenseite des Außenrings 5 fixiert. Der Abstand der Lagerringe 16, 16' und die Län- ge des Metallrings 10 sind so gewählt, dass dieser Metallring 10 ohne Spiel zwischen den Lagerringen 16, 16' sitzt. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Lagerringe 16, 16' als Außensprengringe ausgebildet sein. Für den Fall, dass der Metallring 10 am Innenring 7 des Wälzlagers 3 angeordnet wird, können die Lagerringe 16, 16' als Innensprengringe ausgebildet sein.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Fixiereinrichtung dienen zum radialen Fixieren des Metallrings 10 am Wälzlager 3. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch auf die Bereitstellung der Fixierein- richtungen verzichtet werden, wenn nämlich der Metallring 10 mit einer ausreichenden Klemmkraft am Außenring 5 oder Innenring 7 eingepresst ist.
Fig. 3 zeigt in qualitativer Form einen Kurvenverlauf einer Schallamplitude des über das erfindungsgemäße Lagerelement 1 auf das Gehäuse übertragenen Schalls. Diese Schallamplitude ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Kurvenverlauf im hörbaren Frequenzbereich angesiedelt. Fig. 3 zeigt zwei Kurvenverläufe, und zwar einen Kurvenverlauf bei einem Gewindegang von n=x1 und einen Kurvenverlauf bei einem Gewindegang von n=x2, wobei x2 > x1 ist. Der Fig. 3 ist ferner ein Kurvenverlauf n=0 eingezeichnet, wobei dieser Kurvenverlauf eine Schallamplitude über die Frequenz bei einem Metallring ohne Gewinde darstellt.
Wie der Fig. zu entnehmen ist, verlaufen die Schallamplituden im Falle eines Metallrings mit Gewindegängen n=x1 und n=x2 über weite Frequenzbereiche annähernd gleich der Schallamplitude von n=0 (kein Gewinde). Dies lässt sich damit erklären, dass der Körperschall der Lagerwelle nahezu ungedämpft über das unelastische Material (Stahl) des Metallrings weitergeleitet wird. Allerdings zeigt der Kurvenverlauf von Fig. 3 auch, dass ganz wesentliche Dämpfungen der Schallamplitude in bestimmten (eingeschränkten) Frequenzbereichen er- zielt werden. So wird beispielsweise bei einem Gewindegang von n=x1 die Schallamplitude im Frequenzbereich von 1000 bis 4000 Hz sehr stark ge- dämpft, während der Schallamplitudenverlauf bei einem Gewindegang von n=x2 im Frequenzbereich von 3000 bis 5000 Hz wesentlich gedämpft wird.
Diese im Vergleich zu Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik nur eng eingegrenzten Frequenzbereiche können allerdings in der Praxis vollkommen ausreichend sein, da für den Menschen insbesondere in diesen Frequenzbereichen äußerst unangenehme Schallgeräusche auftreten. Die Geräuschdämpfungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass gerade jene Frequenzen stark unterdrückt werden, welche bei umgebenden Einrichtungen, beispielsweise in einem Getriebe, starke Resonanzfrequenzen hervorrufen können. Somit kann das erfindungsgemäße Lagerelement nicht nur zur Unterdrückung unangenehmer Schallgeräusche herangezogen werden, sondern kann auch zur wirksamen Verringerung von Schwingungen verwendet werden. Damit kann auch die Lebensdauer von solchen Einrichtungen erhöht werden.
Bezugszeichen
Lagerelement
Wälzlager
Außenring
Innenring
Wälzkörper
Metallring
Gewindeabschnitt
Fixiereinrichtung , 16' Lagerring , 18' Ringnut

Claims

Patentansprüche
1. Geräuschdämpfungseinrichtung zur Schallisolierung von Lagerstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräuschdämpfungseinrichtung ein Metallring (10) ist, auf dessen Außen- und/oder Innenseite ein Gewindeabschnitt (12) mit einem vorbestimmten Gewindegang ausgebildet ist.
2. Geräuschdämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (12) bis zu einer vorbestimmten Gewindetiefe abgetragen ist.
3. Geräuschdämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindegang und/oder die Gewindetiefe des Gewindeabschnitts (12) in Abhängigkeit von vorbestimmten Geräuschdämpfungsvorgaben gewählt sind.
4. Geräuschdämpfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch- gekennzeichnet, dass der Metallring (10) aus Stahl besteht und gehärtet ist.
5. Geräuschdämpfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (12) kreis- oder kreissegmentförmige bzw. ellipsen- oder ellipsensegmentförmige Erhebungen und Senken aufweist, die axial hintereinander angeordnet sind.
6. Lagerelement (1) mit einem Wälzlager (3), welches einen Außenring (5), einen Innenring (7) und eine Mehrzahl an Wälzkörpern (9) enthält, die zwischen dem Außenring (5) und Innenring (7) angeordnet sind, und mit mindestens einer Geräuschdämpfungseinrichtung nach einem der An- sprüche 1 bis 5, welche an der Außenseite des Außenrings (5) und/oder an der Innenseite des Innenrings (7) angebracht ist.
7. Lagerelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräuschdämpfungseinrichtung über einen Presssitz an der radialen Außenseite des Außenrings (5) und/oder an der Innenseite des Innen- rings (7) angebracht ist.
8. Lagerelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräuschdämpfungseinrichtung über mindestens eine Fixiereinrichtung radial fixiert ist.
9. Lagerelement nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung eine U-förmige Fixiereinrichtung (14) ist, welche die Geräuschdämpfungseinrichtung umgibt, mit dem Außenring (5) und/oder Innenring (7) in Anschlag ist und die Geräuschdämpfungseinrichtung ra- dial fixiert.
10. Lagerelement nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung mindestens einen Lagerring (16, 16') enthält, welcher mit mindestens einer Seite der Geräuschdämpfungseinrichtung in Kon- takt steht und die Geräuschdämpfungseinrichtung radial fixiert.
11. Lagerelement nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (16, 16') in einer am Außenring (5) und/oder am Innenring (7) ausgebildeten Ringnut (18, 18') radial fixiert ist.
12. Lägerelement nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (16, 16') am Außenring (5) ein Außen- sprengring und der Lagerring (16, 16') am Innenring (7) als ein Innen- sprengring ausgebildet ist.
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