WO2011020656A1 - Wälzlageranordnung, insbesondere eine schrägkugellageranordnung, zur drehlagerung einer welle - Google Patents

Wälzlageranordnung, insbesondere eine schrägkugellageranordnung, zur drehlagerung einer welle Download PDF

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Definitions

  • Rolling bearing assembly in particular an angular contact ball bearing assembly, for
  • the present invention relates to a rolling bearing assembly, in particular an angular contact ball bearing assembly, for pivotally mounting a shaft, with a cross-sectionally radially and axially extending bearing inner and outer bearing ring, between which roll on each associated oblique track rolling a plurality of rolling elements, wherein between the shaft and the bearing inner ring in the axial direction adjustable tolerance compensation means are arranged for game release.
  • the rolling bearing comprises an angular contact ball bearing, which forms the rolling bearing assembly together with a further arranged spaced therefrom angular contact ball bearings and different biasing and supporting elements.
  • From DE 103 00 725 A1 discloses a generic rolling bearing assembly for supporting a steering shaft.
  • the trained in the form of an angular contact ball bearing roller bearing assembly has an intermediate member which bridges a radial distance between the shaft serving as a steering shaft and a bearing gerinnenring the angular contact ball bearing.
  • the special intermediate element is a rotationally symmetrical, sleeve-shaped sheet-metal part, which for tolerance compensation and thus for adjusting the bearing clearance has a bevel running approximately at 25 ° to the longitudinal direction of the shaft.
  • a disadvantage of this intermediate clamping element having a clamping bevel is the difficult adjustment of the axial preload for radial rigidity and the required axial positional accuracy of the shaft to the housing, which can not be maintained in practice due to axial tolerances due to the clamping bevel. For plastic tolerance rings, a reduction in system strength due to settling behavior is to be expected.
  • the invention is therefore based on the object to provide a rolling bearing assembly with tolerance compensation means, wherein the radial stiffness is independent of the axial bias.
  • the invention includes the technical teaching that the tolerance compensation means of the rolling bearing assembly comprise a metallic Justierring having an axially extending annular portion for internal radial contact with the shaft and outer radial contact with the bearing inner ring and a radially extending annular region for axial contact with the bearing inner ring.
  • an adjusting ring is used instead of a clamping bevel, which has an axially and a subsequent thereto radially extending annular region.
  • the two ring areas thus run approximately at right angles to each other.
  • the advantage of the solution according to the invention is that the radially extending annular region in the adjusting ring according to the invention takes over the rigidity thereof, whereas the radially extending annular region determines the positional accuracy between the shaft and the housing.
  • the injection-molding ring according to the invention can be manufactured from metal in a production-technically simple manner, in particular as a forming part made from an uncured steel material. Alternatively, it is also possible to produce the Justierring from a hardened after cutting production steel material. This alternative is appropriate when the adjusting ring is subjected to a high load. Unintentional plastic deformation of the material is prevented.
  • the adjusting ring according to the invention is also conceivable to produce the adjusting ring according to the invention as a stamped and bent part from a spring steel. This production variant is particularly suitable if the adjusting ring can be made of a thin material, ie not so high rigidity is necessary.
  • the radially extending annular region of the adjusting ring has a plurality of ribs distributed along the circumference and alternately arranged radially inwards and radially outwards for tolerance compensation between shaft and bearing inner ring.
  • the adjusting ring it is proposed to fix the adjusting ring by axial engagement of a retaining ring on the radially running annular region.
  • the axial position accuracy can be adjusted by pressing the retaining ring onto the shaft.
  • the retainer ring should be equipped with internal radial barb-like tips for gripping on the outer surface of the shaft.
  • the slot can be generated by the actual manufacturing process by punching or machining the ring.
  • the adjusting ring has a plurality of lugs distributed along the circumference for fixing to the bearing inner ring and / or for holding the bearing together around the outer ring.
  • the tabs may be formed in the form of curved sheet metal pieces.
  • FIG. 1 shows a partial section through a roller bearing assembly with tolerance compensation means for adjusting the bearing clearance
  • Figure 2 is a front view of the rolling bearing assembly according to FIG.
  • the rolling bearing assembly for pivotally mounting a shaft 1 from one of the shaft 1 facing bearing inner ring 2 and a corresponding thereto bearing outer ring 3.
  • the bearing inner ring 2 and the bearing outer ring 3 are curved in the radial and axial direction and each form Slanting tracks, between which several rolling elements 4 are placed in the form of bearing balls.
  • Tolerance compensating means serve for clearance clearance and comprise a metallic adjusting ring 5, which is arranged between the shaft 1 and the bearing inner ring 2.
  • the adjusting ring 5 has an axially extending first annular region 6, to which a radially extending second annular region 7 connects.
  • the adjusting ring 5 is seen in cross-section substantially rectangular.
  • the curved bearing inner ring 2 is also supported by the radially extending annular portion 7 of the adjusting ring 5.
  • the radially extending annular portion 7 comes for axial contact with the bearing inner ring 2.
  • the adjusting ring 5 is further arranged with three equally spaced apart along the circumference arranged lugs 11 for fixing the adjusting ring 5 on Lagerinnen- or outer ring 2; 3 of the rolling bearing assembly provided.
  • the adjusting ring 5 consists in this embodiment of a stamped and bent part made of spring steel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung zur Drehlagerung einer Welle (1), mit einem im Querschnitt radial und axial verlaufenden Lagerinnen- und Lageraußenring (2; 3), zwischen denen auf je zugeordneten Schräglaufbahnen mehrere Wälzkörper (4) abwälzen, wobei zwischen der Welle (1) und dem Lagerinnenring (2) in Axialrichtung einstellbare Toleranzausgleichmittel zum Spielfreistellen angeordnet sind. Erfindungsgemäß umfassen die Toleranzausgleichmittel einen metallischen Justierring (5), der einen axial verlaufenden Ringbereich (6) zur innenradialen Anlage an der Welle (1) und zur außenradialen Anlage an dem Lagerinnenring (2) sowie einen radial verlaufenden Ringbereich (7) zur axialen Anlage an den Lagerinnenring (2) aufweist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlageranordnung, insbesondere eine Schrägkugellageranordnung, zur
Drehlagerung einer Welle
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, insbesondere eine Schrägkugellageranordnung, zur Drehlagerung einer Welle, mit einem im Querschnitt radial und axial verlaufenden Lagerinnen- und Lageraußenring, zwischen denen auf je zugeordneten Schräglaufbahnen mehrere Wälzkörper abwälzen, wobei zwischen der Welle und dem Lagerinnenring in Axialrichtung einstellbare Toleranzausgleichmittel zur Spielfreistellung angeordnet sind.
Hintergrund der Erfindung Derartige Wälzlageranordnungen werden beispielsweise in der Fahrzeugtechnik zur Lagerung von Lenkwellen eingesetzt. In den meisten Fällen umfasst die Wälzlagerung ein Schrägkugellager, das zusammen mit einem weiteren beabstandet hiervon angeordneten Schrägkugellager sowie unterschiedlichen Vorspann- und Stützelementen die Wälzlageranordnung bildet.
Aus der DE 103 00 725 A1 geht eine gattungsgemäße Wälzlageranordnung zur Lagerung einer Lenkwelle hervor. Die in Form eines Schrägkugellagers ausgebildete Wälzlageranordnung weist ein Zwischenelement auf, das einen radialen Abstand zwischen der als Lenkwelle dienenden Welle und einem La- gerinnenring des Schrägkugellagers überbrückt. Das spezielle Zwischenelement ist ein rotationssymmetrisches, hülsenförmiges Blechteil, das zum Toleranzausgleich und damit zum Justieren des Lagerspiels eine hier in etwa 25° zur Längsrichtung der Welle verlaufende Schräge besitzt. Durch Axialverstel- lung des als Justierring dienenden Zwischenelements erfolgt die Spielfreistellung. Eine Fixierung in der eingestellten Position wird durch einen axial am Randbereich des Zwischenelements zur Anlage kommenden Haltering vorgenommen.
Nachteilhaft bei diesem eine Klemmschräge aufweisenden Zwischenelement ist die bei Stahlklemmringen schwierige Abstimmung der axialen Vorspannung zur radialen Steifigkeit und die geforderte axiale Positionsgenauigkeit von Welle zum Gehäuse, welche in Folge Axialtoleranzen durch die Klemmschräge in der Praxis nicht gehalten werden kann. Bei Kunststofftoleranzringen ist mit einer Reduzierung der Systemfestigkeit durch Setzverhalten zu rechnen.
Aufgabe der Erfindung Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Wälzlageranordnung mit Toleranzausgleichsmitteln zu schaffen, bei der die radiale Steifigkeit unabhängig zur axialen Vorspannung ist. Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Wälzlageranordnung gemäß dem O- berbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Toleranzausgleichmittel der Wälzlageranordnung einen metallischen Justierring umfassen, der einen axial verlaufenden Ringbereich zur innenradialen Anlage an der Welle und außenradialen Anlage an dem Lagerinnenring sowie einen radial verlaufenden Ringbereich zur axialen Anlage an den Lagerinnenring aufweist. Mit anderen Worten wird an Stelle einer Klemmschräge ein Justierring verwendet, der einen axial sowie einen sich hieran anschließenden radial verlaufenden Ringbereich aufweist. Die beiden Ringbereiche verlaufen somit in etwa rechtwinklig zueinander.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass der radial verlaufende Ringbereich beim erfindungsgemäßen Justierring die Steifigkeit desselben übernimmt, wogegen der radial verlaufende Ringbereich die Positionsgenauigkeit zwischen Welle und Gehäuse bestimmt. Der erfindungsgemäße Jus- tierring lässt sich in fertigungstechnisch einfacher Weise aus Metall fertigen, insbesondere als Umformteil aus einem ungehärteten Stahlmaterial. Alternativ hierzu ist es auch möglich, den Justierring aus einem nach spanender Fertigung gehärteten Stahlmaterial herzustellen. Diese Alternative bietet sich dann an, wenn der Justierring einer hohen Belastung ausgesetzt ist. Ein ungewolltes plastisches Verformen des Materials wird verhindert. Des Weiteren ist es auch denkbar, den erfindungsgemäßen Justierring als ein Stanzbiegeteil aus einem Federstahl herzustellen. Diese Fertigungsvariante bietet sich insbesondere dann an, wenn der Justierring aus einem dünnen Material bestehen kann, also nicht so hohe Steifigkeiten notwendig sind.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der radial verlaufende Ringbereich des Justierrings zur Toleranzkompensation zwischen Welle und Lagerinnenring mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete und abwechselnd nach radial innen und radial außen gerich- tete Rippen aufweist. Durch diese Formgebung wird in einfacher Weise eine elastische Verformung des radial verlaufenden Ringbereichs unterstützt.
Gemäß einer anderen, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, den Justierring durch axiale Anlage eines Halterings am radial ver- laufenden Ringbereich zu fixieren. Die axiale Positionsgenauigkeit ist durch Aufpressen des Halterings auf die Welle einstellbar. Zu diesem Zweck sollte der Haltering mit innenradiale widerhakenartigen Spitzen zum Festkrallen auf der Außenoberfläche der Welle ausgerüstet sein. Des Weiteren wird vorgeschlagen, den Justierring mit einem Schlitz auszustatten, um die Radialtoleranzen über den Umfang kompensieren zu können. Hierdurch wird eine Elastizität in Radialrichtung bewirkt, die den wirkungsvollen Toleranzausgleich ermöglicht. Der Schlitz kann über den eigentlichen Herstell- prozess durch Ausstanzen oder spanende Bearbeitung des Rings erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorge- schlagen, dass der Justierring mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete Laschen zur Fixierung am Lagerinnenring und/oder zum Zusammenhalt des Lagers um den Außenring aufweist. Hierzu genügt es, drei äquidistant zueinander im Winkel von 120° beabstandete Laschen vorzusehen, die eine Verbindung mit dem Lagerinnen- bzw. Außenring herstellen. Die Laschen können dabei in Form gebogener Blechstücken ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend ge- meinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher dargestellt. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Teilschnitt durch eine Wälzlageranordnung mit Toleranzausgleichmitteln zum Justieren des Lagerspiels, und; Figur 2 eine Vorderansicht der Wälzlageranordnung nach Figuri .
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Gemäß Figur 1 besteht die Wälzlageranordnung zur Drehlagerung einer Welle 1 aus einem der Welle 1 zugewandten Lagerinnenring 2 und einem hierzu korrespondierenden Lageraußenring 3. Der Lagerinnenring 2 sowie der Lageraußenring 3 verlaufen gewölbt in Radial- und Axialrichtung und bilden jeweils Schräglaufbahnen, zwischen denen mehrere Wälzkörper 4 in Form von Lagerkugeln platziert sind.
Erfindungsgegenständliche Toleranzausgleichmittel dienen zum Spielfreistellen und umfassen einen metallischen Justierring 5, der zwischen der Welle 1 und dem Lagerinnenring 2 angeordnet ist. Der Justierring 5 besitzt einen axial verlaufenden ersten Ringbereich 6, an den sich ein radial verlaufender zweiter Ringbereich 7 anschließt. Somit ist der Justierring 5 im Querschnitt gesehen im Wesentlichen rechtwinkelig ausgebildet. Mit dem axial verlaufenden Ringbe- reich 6 kommt der Justierring 5 zur innenradialen Anlage an der Welle 1 sowie zur außenradialen Anlage an dem Lagerinnenring 2. Der gewölbte Lagerinnenring 2 wird außerdem von dem radial verlaufenden Ringbereich 7 des Justierrings 5 abgestützt. Somit kommt der radial verlaufende Ringbereich 7 zur axialen Anlage an dem Lagerinnenring 2. Durch die korrespondierende Anordnung von zwei Schrägkugellagern wird üblicherweise eine axiale Vorspannung beider Lager erzielt. Die Justierung und die Fixierung des Justierrings 5 erfolgt durch axiale Anlage desselben an einem Haltering 8, der über innenradiale Krallmittel der Oberfläche der Welle 1 zum Eingriff kommt. Gemäß Figur 2 weist der radial verlaufen Ringbereich 7 zur Toleranzkompensation zwischen Welle 1 und Lagerinnenring 2 mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete und abwechselnd nach radial innen und radial außen gerichtete Rippen 9 auf. Ferner ist in den Justierring 5 ein Schlitz 10 eingebracht, um die Radialtoleranzen über den Umfang zu kompensieren. Der Justierring 5 ist des Weiteren mit drei gleich beabstandet zueinander entlang des Umfangs verteilt angeordneten Laschen 11 zur Fixierung des Justierrings 5 am Lagerinnen- bzw. Außenring 2; 3 der Wälzlageranordnung versehen. Der Justierring 5 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Stanzbiegeteil aus Federstahl.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, den metallischen Justierring 5 spanend herzustellen und/oder anschließend zu härten, um dessen Belastbarkeit zu erhöhen. Alternativ ist es auch denkbar, den Justierring 5 ungehärtet zu belassen, wozu dieser auch als einfaches Umformteil ausgeführt sein kann.
Bezugszahlenliste
Welle
Lagerinnenring
Lageraußenring
Wälzkörper
Justierring
axialer Ringbereich
radialer Ringbereich
Haltering
Rippe
Schlitz
Lasche

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlageranordnung zur Drehlagerung einer Welle (1 ), mit einem im Quer- schnitt radial und axial verlaufenden Lagerinnen- und Lageraußenring (2;
3), zwischen denen auf je zugeordneten Schräglaufbahnen mehrere Wälzkörper (4) abwälzen, wobei zwischen der Welle (1 ) und dem Lagerinnenring (2) in Axialrichtung einstellbare Toleranzausgleichmittel zum Spielfreistellen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzaus- gleichmittel einen metallischen Justierring (5) umfassen, der einen axial verlaufenden Ringbereich (6) zur innenradialen Anlage an der Welle (1 ) und zur außenradialen Anlage an dem Lagerinnenring (2) sowie einen radial verlaufenden Ringbereich (7) zur axialen Anlage an den Lagerinnenring (2) aufweist.
2. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der radial verlaufende Ringbereich (7) des Justierrings (5) zur Toleranzkompensation zwischen Welle (1 ) und Lagerinnenring (2) mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete und abwechselnd nach radial innen und radial außen gerichtete Rippen (9) aufweist.
3. Wälzlageranordnung nach Anspruchi , dadurch gekennzeichnet, dass der Justierring (5) durch axiale Anlage eines Halterings (8) am radial verlaufenden Ringbereich (7) fixiert ist.
4. Wälzlageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (8) zur Befestigung auf der Welle (1 ) einen Kranz von radial nach innen gerichteten widerhakenartigen Spitzen zum Festkrallen auf der Außenoberfläche der Welle (1 ) aufweist.
5. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Justierring (5) mit einem Schlitz (10) versehen ist, um Radialtoleranzen über den Umfang zu kompensieren.
6. Wälzlageranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Justierring (5) mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete Laschen (11 ) zur Fixierung am Lagerinnen- und Außenring (2; 3) aufweist.
7. Lenkwellenlagerung für die Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges, wobei zumindest deren lenkradnahe Lagerstelle mit einer Wälzlageranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche versehen ist.
PCT/EP2010/060216 2009-08-20 2010-07-15 Wälzlageranordnung, insbesondere eine schrägkugellageranordnung, zur drehlagerung einer welle WO2011020656A1 (de)

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