WO2019170468A1 - Radial-schrägrollenlager - Google Patents

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WO2019170468A1
WO2019170468A1 PCT/EP2019/054691 EP2019054691W WO2019170468A1 WO 2019170468 A1 WO2019170468 A1 WO 2019170468A1 EP 2019054691 W EP2019054691 W EP 2019054691W WO 2019170468 A1 WO2019170468 A1 WO 2019170468A1
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holder
outer ring
radial
guide
radially
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PCT/EP2019/054691
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Hartmut Stefan For
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Sumitomo (Shi) Cyclo Drive Germany Gmbh
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    • F16H2001/325—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear comprising a carrier with pins guiding at least one orbital gear with circular holes

Definitions

  • the present disclosure relates to a technique relating to a reduction device, and more particularly to a radial tapered roller bearing for use in the reduction device.
  • JP 2010 159774 A discloses a reduction device in which a roller bearing is arranged between a housing and a carrier.
  • JP 2010 159774 A will be referred to as Patent Literature 1.
  • WO 2015 111326 A1 likewise discloses a reduction device in which a roller bearing is arranged between a housing and a carrier, but with the difference that here the guidance of the holder is realized via a groove in the carrier or in the housing.
  • Patent Literature 2 WO 2015 111326 A1 is referred to as Patent Literature 2.
  • a rotational axis of the rollers is inclined relative to a bearing shaft and forms a tapered roller bearing.
  • the guide of the holder is integrated neither in the outer race, nor is this realized by a profiled hook guide, which is supported by secondary guides.
  • the use of the carrier with integrated inner ring of a bearing as well as the housing as an integrated outer ring of a bearing, as described in Patent Literature 2, is known in the art.
  • the outer ring, holders with rolling elements and inner ring are to be mounted individually in the Unterassisvor- direction and the guide surfaces for the holder are realized on the seat surfaces of outer ring and inner ring.
  • Patent Literature 1 Although the above-described problem of Patent Literature 1 is solved by guiding the holder via a groove, as described in Patent Literature 2, the guidance of the holder is only achieved by producing the additional geometry element (groove) in carrier or Housing to accomplish. Likewise, as in Patent Literature 1, the fact that storage in a multi-part assembly loose, that is, part by part, must be mounted in the reduction device. Furthermore, the guide part of the holder protrudes out of the bearing in order to reach the guide element (groove), which in turn unnecessarily enlarges (widens) the bearing as such, which ultimately necessitates a larger installation space and thus also an extension of the displacement device can result.
  • the guide element groove
  • tapered roller bearings with complete guidance of the holder are already used, but they are also present only in a multi-part design (holder with rolling elements, inner ring and outer ring) and thus also have a higher level of assembly in a reduction device Cause assembly and disassembly effort.
  • the present disclosure is directed to solving the foregoing problems, and discloses a technique for reliably restraining the axial movement of the rollers along its axis, as well as the technique for a pre-assembled mounting unit for ease of assembly and disassembly, respectively Performing the managerial task of the keeper does not lead to an additional widening of the storage as a whole.
  • a radial tapered roller bearing comprises an outer ring having an outer bearing race arranged at an angle with respect to a plane perpendicular to an axis of rotation of a member to be supported, and a holder disposed between a radially inner edge and a radially outer - Retaining edge holds a plurality of rollers, which are in contact with the bearing surface of the outer ring and are designed to be brought into contact with a bearing surface of the element to be stored, wherein the holder is a outer ring side Undercut or main guide (A2A), which is provided at the radially outer edge of the holder between the holder and the outer ring such that a cut surface of the holder and the cut surface of the holder opposite sectional surface of the outer ring each having an S-shaped Have course, so that forces can be transmitted in the direction along the outer bearing surface of the holder to the outer ring.
  • A2A Undercut or main guide
  • the radial taper roller bearing can be provided as a unit consisting only of the outer ring and the holder, but without an inner ring.
  • the inner running surface is not provided by a separate inner ring, but is assumed to be part of the element to be stored, wherein the element to be stored is not part of the preassembled bearing unit.
  • Such a bearing unit is compact and has good running properties due to its guidance.
  • the S-shaped profile preferably has two oppositely curved arcs which adjoin radially outward from the bearing surface of the outer ring, whereby the first arc curves in the axial direction towards the outer ring and preferably curves in such a way that that it extends radially outward, and wherein the second arc curves in the axial direction away from the outer ring and radially inwardly.
  • the first arc can connect steadily to the second arc.
  • the undercut guide is called first undercut guide based on the first and second bends.
  • the term "outer ring-side main guide” means a truncation guide of the holder to limit movement of the holder toward the outer ring, that is, the holder moves toward the outer ring and slides on the bearing surface accordingly
  • the surface pair of the outer ring-side main guide ie the S-shaped surfaces of the holder and the outer ring limit this movement by the gap between the S-shaped surface pair closed in the starting position becomes when the holder is compressed in a diameter (deformed) Due to the S-shaped course, the S-shaped surfaces of the holder and the outer ring "hooked". This type of undercut causes the holder to be "clipped" into the outer ring with the rollers can be.
  • the holder / cage together with rollers can be releasably connected to the outer ring.
  • the outer ring can first be installed at the mounting location. Thereafter, the holder can be clipped in with the rollers or rollers and then remains in this contact position without the need for further fastening measures.
  • the correspondingly shaped bearing element (shaft) can then be brought into contact with the rollers / cage on the opposite side with respect to the outer ring, without the need for a separate bearing element-side tread element (inner ring).
  • the bearing can also be installed as a composite assembly of outer ring and holder.
  • the radial tapered roller bearing preferably has an outer ring-side radial guide (A3A) in such a way that an outer peripheral surface of the holder opposes in the radial direction an inner peripheral surface of the outer ring and forms a surface pair, wherein the surface pair of the bearing element-side main guide is cylindrical.
  • A3A outer ring-side radial guide
  • outer ring side radial guide means a guide of the holder to limit movement of the holder in the radial direction, that is, the holder moves toward the outer ring and slides along the bearing race of the outer ring, respectively
  • the radial tapered roller bearing can provide the outer ring-side main guide (outer ring-side radial guide A3A) on the radially outer edge of the holder such that a pair of surfaces of the holder and the outer ring is formed substantially parallel to the axis of the element to be supported, or such, in that the pair of surfaces of surfaces of the holder and the outer ring is formed substantially parallel to the axis of rotation of the holder.
  • the radial tapered roller bearing can furthermore also have an axial or end-side main guide (outer-ring-side axial guide A2B) in such a way that an outer In the axial direction, the circumferential surface of the holder opposes an inner peripheral surface of the outer ring and forms a surface pair, the surface pair each having surface normals which are substantially parallel to the axis of the element to be supported.
  • the surface normals are parallel to a rotation axis, wherein a small angle deviation (eg 3 ° axis deviation) with respect to the parallelism is considered to be included.
  • the radial tapered roller bearing can also have the outer ring-side guide (outer ring-side radial guide A3A) as a sectional area of the holder and a sectional area of the outer ring opposite the sectional area of the outer ring.
  • This outer ring-side radial guide (A3A) is characterized by a cylindrical counterface.
  • Each sectional area of the outer ring-side radial guide A3A can each follow an S-shaped course with two oppositely curved arcs (S3 / S4) which connect axially from the bearing surface of the outer ring (A3A), wherein the third arc (S3), which adjoins the bearing surface of the outer ring, curves in the radial direction towards the outer ring, and wherein the fourth arc (S4), which adjoins the third arc, curves in the radial direction away from the outer ring.
  • the third bow can join the fourth bow steadily.
  • the undercut guide is called second undercut guide based on the third and fourth arcs (S3 / S4).
  • the undercut guide A2A may comprise the first undercut guide (S1 / S2) and / or the second undercut guide (S3 / S4).
  • the radial tapered roller bearing may provide a bearing member side auxiliary guide (A3B) such that a guide surface is formed on the radially inner edge of the holder so as to be parallel to a lateral surface of respective rollers with a minimum offset, and then with a bearing surface of the bearing to be supported Elements come into contact when the holder deforms in operation.
  • the corresponding surface pair is preferably arranged at an angle of 30 ° to 45 ° to the bearing axis. Generally, the angle is dependent on the pressure angle a.
  • outer ring-side auxiliary guide (outer ring-side radial guide A3A) and outer ring-side undercut or main guide (A2A) are hereinafter also referred to as primary guides, their mode of action similar to that of "Bearing element-side guide” (A3B) and “outer ring-side axial guide” or “end face guide” (A2B) (secondary guides).
  • the radial tapered roller bearing can be provided at the radially inner edge of the holder with recesses which are arranged in the circumferential direction of the holder at equal intervals, in order to allow rotation of the holder in the circumferential direction.
  • Such a "twisting of the holder in the circumferential direction" arises due to a so-called carding torque, which occurs when the holder / cage is inserted into the outer ring.
  • the radial tapered roller bearing can be provided on the radially outer edge of the holder with recesses which are arranged in the circumferential direction of the holder at equal intervals, in order to allow rotation of the holder in the circumferential direction.
  • Such a "twisting of the holder in the circumferential direction" is the result of a so-called carding moment.Also applies here, that this twisting arises when the holder / cage is inserted into the outer ring.
  • recesses may be provided on the radially outer edge of the holder and / or on the radially inner edge of the holder. These recesses contain openings or constrictions, which merely reduce the element cross section. Each of these types of recesses favors the necessary twisting of the holder during insertion. In particular, it is advantageous to provide these recesses as cross-sectional tapers at the radially outer end of the holder, i. at the point where the holder must be twisted to be inserted into the outer ring. For this insertion, the holder must overcome the undercut.
  • the radial tapered roller bearing can be provided with an axial web on the outer ring, on the radial inner side of the holder is arranged (with outer ring-side radial guide A3A) and the end face in the axial direction is exposed.
  • This bar serves to provide a contact surface so that the entire storage unit can be mounted (press-fitted) with a pre-assembled holder, but without damaging the mounted holder.
  • the radial tapered roller bearing can also be provided with a radial web on the outer ring, on whose axially inner side the holder is arranged (with outer ring-side axial guide A2B) and whose end face is exposed in the radial direction.
  • the technique disclosed herein also relates to a reduction device in which a support is supported by a housing via a bearing.
  • the bearing comprises: an inner race provided on the carrier; an outer race provided on the housing; a plurality of rollers disposed between the inner race and the outer race; and a holder that maintains intervals between adjacent rollers.
  • the holder is subdivided in a certain range into a number required for the necessary flexibility in the assembly direction (maximum number equal to the number of holes for receiving the rollers) of segments which constitute a movement of the region of the smaller diameter of the holder in the radial direction towards the axis of the bearing.
  • the holder with the pre-assembled rollers can be mounted in the outer ring of the bearing.
  • the rollers include an axis of rotation that is inclined with respect to a bearing axis.
  • the range of inclination (pressure angle) of the axis of rotation is in this case between 10 ° to 45 °.
  • a radial tapered roller bearing is configured.
  • the guide of the holder is integrated in the outer race (outer ring) and is realized by a profiled hook guide (undercut guide), which is supported by further guides.
  • the bearing unit can absorb larger forces and the respective load on the individual guide is reduced. Accordingly, individual sections of the holder must be made less massive, which in turn allows a compact arrangement.
  • the guide is hereby realized by a profiled hook guide between the outer ring and the holder, this being guided by guides, radially between the inner periphery of the outer ring and the holder and parallel to the axis of rotation of the rollers, between the raceway of the rollers and the lower part of the holder, is supported. This therefore makes it possible to prevent the rollers from moving further outward.
  • the above-described reduction device can restrain the movement of the rollers in the rotation axis direction more reliably without protruding guide elements of the holder out of the bearing.
  • the mounting of the storage can be simplified because a completely pre-assembled bearing element (outer ring including holder with pre-mounted rollers) can be inserted into the housing of the transfer device.
  • an inner race is provided on a carrier, not merely a shape in which an inner race which is a component separate from a carrier (member / shaft to be stored) attaches to the carrier but also a form in which a carrier functions as an inner race by machining an outer peripheral surface of the carrier.
  • Fig. 1 is a sectional view of a reduction device according to the first embodiment.
  • Fig. 2 is an enlarged sectional view of a circled with a dashed line (A) section in Fig. 1 for the operation of the guide of the holder for guiding the rollers.
  • Fig. 2-1 is an enlarged sectional view of a circled with a dashed line (A) section in Fig. 1 for the operation of the guide of the holder for guiding the rollers in a modification of the embodiment.
  • Fig. 2-2 is an enlarged sectional view of a circled line (A) circled portion in Fig. 1 for operation of the guide of the holder for guiding the rollers in another modification of the embodiment.
  • FIG 3 is a sectional view of the preassembled bearing unit, in which the definition of the pressure angle a of the preassembled bearing unit is shown.
  • Figs. 4 (A), 4 (B) and 4 (C) show sectional views of the bearing unit and its components with a right-to-left mounting sequence, with 4 (A) the holder, 4 (B) the holder with mounted rollers, and 4 (C) show the assembled bearing unit.
  • FIG. 5 shows the holder with an area (A1) representing the embodiment of the segmentation (A1), in one embodiment.
  • Fig. 5-1 shows the holder with an area (Al) representing the execution of the segmentation (Al) in the modification of the embodiment shown in Fig. 2-1.
  • Fig. 5-2 shows the holder with an area (Al) representing the execution of the segmentation (Al) in the other modification of the embodiment shown in Fig. 2-2.
  • FIG. 6 is a sectional view of a reduction device according to a second embodiment.
  • Fig. 7 shows a section through the outer ring in one embodiment, with particular attention being paid to the contour of the cut surface.
  • Fig. 8 shows a section through the outer ring in another embodiment, with particular attention being paid to the contour of the cut surface.
  • FIG 9 shows a section through the outer ring in yet another embodiment, with particular attention being paid to the contour of the cut surface.
  • FIG. 10 shows a section through the outer ring in yet another embodiment, with particular attention being paid to the contour of the cut surface.
  • Fig. 11-A shows a view of a holder and Fig. 11-B shows a section B-B through the holder shown in Fig. 11-A.
  • the reduction device comprises a support and a housing.
  • the carrier can be rotatably supported by the housing via a bearing.
  • Several gears can be accommodated in the housing.
  • the reducer may further include a crankshaft (eccentric body drive shaft), an eccentric revolution gear, and a rotation gear.
  • the crankshaft may be rotatably supported by the carrier.
  • the crankshaft may include an eccentric body.
  • the eccentric revolution gear may be engaged with the eccentric body of the crankshaft and may eccentrically rotate as the crankshaft rotates.
  • the rotary gear can interlock with the eccentric revolving gear and may have teeth whose Number differs from that of the eccentric planetary gear.
  • the eccentric revolution gear may be an external gear and the rotation gear may be an internal gear.
  • the inner teeth may be provided on an inner circumferential surface of the housing and the housing may serve as an internal gear.
  • the bearing has an inner race, an outer race and a plurality of rollers.
  • the bearing may include an inner race and / or an outer race.
  • the inner race may be provided on the carrier.
  • the inner race may be attached to an outer peripheral surface of the carrier.
  • the outer peripheral surface of the carrier may function as an inner race.
  • the outer race (outer ring) may be provided on the housing.
  • the outer race may be fixed to the inner peripheral surface of the housing.
  • the inner peripheral surface of the housing may function as an outer race.
  • the plurality of rollers are disposed between the inner race and the outer race.
  • An outer circumferential surface of the inner race need not be provided with a rib for restricting movement of the rollers in a direction of its rotational axis. That is, the outer peripheral surface of the inner race need not be provided with a protrusion which makes contact with one end of the rollers in the direction of the rotational axis.
  • An inner peripheral surface of the outer race need not be provided with a rib for restricting the movement of the rollers in the direction of the rotation axis. That is, the inner peripheral surface of the outer race need not be provided with a protrusion that makes contact with the end of the rollers in the rotational axis direction.
  • neither the inner diameter of the housing nor the outer diameter of the carrier is provided with a groove for guiding the holder.
  • the plurality of rollers have an axis of rotation which is inclined relative to a bearing axis of the bearing (from left to right in FIG. 2). Since the rollers can be cylindrical, it is called a cylindrical roller bearing (tapered roller bearing). Furthermore, the rollers can have a conical shape.
  • the bearing has a holder which maintains intervals between adjacent rollers.
  • the holder - also referred to as a cage - can have a ring shape and can have a section with a large diameter, and can have a section with a small diameter.
  • holes may be provided on the holder in its circumferential direction and the rollers may be disposed in the holes.
  • a profile for embracing an end on one side of the small diameter holder may be provided in the outer ring (profiled hook guide or primary guide).
  • the end of the side of the large-diameter holder may be constantly in contact with a surface of the outer ring (outer-ring-side radial guide A3A).
  • the end on the side of the small diameter holder and / or the end on the side of the large diameter holder may be in contact with the running surface of the inner ring (secondary guide A3B) when a force is applied to the rollers moved outwards, acting on the rollers.
  • the corresponding surfaces of the holder are arranged radially inwardly and radially outwardly of the rollers parallel to the lateral surface of the rollers and parallel to the bearing surface of the element to be supported at a very small distance from the bearing surface of the element to be supported.
  • the holder may be provided with a number (maximum number of holes) of apertures (segmentation) so as to allow the required flexibility of the holder in the radial direction to make the area of the holder small diameter elastically deformed, so as to allow mounting of the holder in the outer ring.
  • the large diameter portion and the small diameter portion of the holder are within the radial width and axial length of the outer ring and secured therein. That is, the holder is integrated in its dimensions in the outer ring and this is there also secured after assembly.
  • Fig. 1 is a sectional view showing a reduction device ZI according to a first embodiment of the invention.
  • a reduction device ZI is used, for example, to rotatably receive a drive power from a motor (not shown), which is connected to a drive shaft 1, to reduce it into rotational speed and to increase it in torque. This is done in the reduction stage by an internally meshing Planetenrad Modell.
  • the reduction device is thus driven to rotate rapidly on the drive shaft 1 with low torque and drives slowly rotating with high torque at an output shaft 2 (also called carrier) from.
  • the reduction also causes a change in the direction of rotation between the input and output shafts.
  • the reduction device is capable of receiving on the output shaft 2, external forces as well as internal forces from the reduction work, which occur by the drive of the output shaft 2 or are applied to the output shaft 2 for other reasons. This is achieved by the O-arrangement of a main bearing 30 and 40.
  • the reduction stage and then the main storage are described in detail below.
  • the reduction takes place in the reduction device ZI in one stage.
  • the reduction takes place by a rotary drive from the drive shaft 1, which is supported by support bearings (3) in the output shaft 2 and 4.
  • the drive shaft 1 is provided with three 120 ° offset eccentric bodies, which are connected by attached cylindrical roller bearings 5, each with an externally toothed gear 6 (cam disc).
  • an externally toothed gear 6 cam disc
  • the eccentric body of the drive shaft 1 relative to each other in the opposite direction of rotation to the externally toothed gear 6 move.
  • the drive shaft 1 moves in the clockwise direction
  • the externally toothed gear 6 is moved on the drive shaft 1 due to the eccentricity of the body in a translational movement towards the outer pin 7, which are mounted in the internal gear 8.
  • the externally toothed gear 6 is forced simultaneously in a direction opposite to the drive shaft rotation.
  • the externally toothed gear 6 is rotated only by a certain segment of the external toothing, which leads to a slowed rotational movement of the externally toothed gear 6.
  • the externally toothed gear 6 is additionally equipped with driving bores which are in contact with the output shaft 2 via rollers 9. Thus, the decelerated rotary motion is transmitted from the externally toothed gear 6 to the output shaft 2.
  • the main bearings 30 and 40 each consist of an outer ring 10, a holder 11 which maintains intervals between adjacent rollers 12 and in which these same rollers 12 are located, and an inner ring.
  • the rollers 12 have an axis of rotation that is inclined with respect to a bearing axis.
  • the range of the inclination (pressure angle) of the axis of rotation is in this case between 10 ° to 45 ° relative to the axis of rotation of the drive shaft or to the axis of rotation (orientation from left to right in Figs 2 and 3) of the output shaft.
  • a radial taper roller bearing shown in FIG. 3 is configured.
  • main bearings 30 and 40 form an O-type tapered roller bearing.
  • this O arrangement is axially preloaded to the values required for this purpose by means of a tuning disk 13.
  • This is a special tapered roller bearing for the reduction device, which will be explained in detail in its function. Since the rotation axis of the rollers is inclined relative to the bearing axis, a force for moving the rollers outwardly along the rotation axis direction acts on the rollers during drive of the reduction device. This in turn necessitates guidance of the holder 11 in order to hold the rollers 12 in their predetermined position. Referring to Fig. 2, which shows the details of the bearing (A) of Fig. 1, the guide of the holder will be explained in the above-described circumstances.
  • A2A is the hook guide (undercut guide) and A3A is the supporting guide (outer ring-side radial guide) when the rollers move along their axis of rotation towards the housing (upwards).
  • A2B is the secondary guide (outer ring-side axial guide) and A3B is the auxiliary secondary guide (bearing element-side auxiliary guide) when the rollers move out along their axis of rotation in the direction of the reduction step (radially inward).
  • the guide of the holder 11 is integrated into the outer ring 10 and is realized by a profiled hook guide, which by secondary guides radially between the inner circumference of the outer ring and the holder, as well as parallel to the axis of rotation of the rollers between the raceway of the rollers and the lower part of the holder is supported. This makes it possible to prevent the rollers from unintentionally moving far out.
  • Fig. 2 shows in the upper magnification that, although the outer ring has an additional bulge to the radially outer side, but the holder at this point does not follow this contour.
  • this embodiment has only one (first) undercut guide A2A shown in the right side enlargement. At the opposite end of the roller, the holder is not hooked to the outer ring (no undercut).
  • FIG. 2-1 another (second) undercut guide A2A is shown adjacent to the outer ring side radial guide A3A.
  • the outer ring is as shown in Fig. 2, but the holder follows In this case, the contour of the outer ring, so that an undercut guide is realized here.
  • the first undercut guide A2A and the second undercut guide A2A, as shown in Figs. 2 and 2-1 can be used alternatively or cooperatively. That is, the first undercut guide A2A and / or the second undercut guide A2A can be provided.
  • Fig. 2-2 shows another modification of the embodiment.
  • the single undercut guide provided in the other modification of the embodiment is provided at the radially outer edge of the holder, as shown in the detail top left corner of FIG. 2-2.
  • the outer ring is shaped so that the S-shaped curve can be seen, which also in Figs. 7 and 8 is shown in principle.
  • the outer ring-side radial guide (A3A) of the holder is not provided, an undercut guide A2A can be seen.
  • the holder shows in this area a massive cross section (in the detail below) and a high cross section (in the detail above).
  • the hollow cross-section corresponds to a hook which is only partially provided in the circumferential direction, as can easily be seen in FIG.
  • this is preferably formed of a plastic, which may in principle also be made of steel.
  • Fig. 4 shows the execution of the main storage, being shown from the right (A) to the left (C) the sequence for mounting the bearing to a preassembled storage unit.
  • the view (A) shows the holder 11 without rollers 12.
  • the view (B) shows the first assembly step in which the rollers 12 are mounted in the holder 11 become.
  • the view (C) shows the fully assembled bearing unit, in which the holder 11 was inserted with the rollers in the outer ring 10.
  • the finished assembled bearing unit shown in Fig. 4 (C) has the advantages of the present invention.
  • the recesses are seen as cross-sectional tapers on the left side of the holder 11, respectively.
  • the insertion of the holder 11 in the outer ring 10 is simplified by recesses (openings or constrictions) in the holder on the radially inner edge and / or on the radially outer edge.
  • the mark (Al) shows such an opening or recess whose number can correspond to the number of mounting positions of the rollers.
  • the apertures must be provided so that a purely elastic deformation of the holder in the radial direction is possible, so that the hook guide can engage in the counter-profile of the outer ring ("hooking in.)
  • the recesses are only cross-sectional tapers and no apertures.
  • main storage can also be applied to the support bearings (3) described above.
  • bearings of the technical embodiment 30 and 40 would then be used as a support bearing of the drive shaft 1 in an X arrangement.
  • mark (A1) shows a recess (aperture) in a modification of the embodiment, which may be used alternatively to the structure shown in Fig. 5.
  • the recesses (openings) in this embodiment are provided in the holder at the radially outer edge.
  • the embodiment shown in FIG. 5 is that shown also in FIG.
  • the modification of the embodiment is 5-1
  • the other modification of the embodiment shown in FIG. 5-2 is the same as that shown in FIG. 2-2 is shown.
  • the choice of the position of the openings can be based on how the "hooking" is configured.
  • the reduction device Z ⁇ b> 2 is a modified example of the reduction device Z ⁇ b> 1 according to the first embodiment.
  • Components of the reduction device Z2, which are identical to those in the reduction device ZI, are denoted by the same reference numerals or reference symbols, and a repeated description thereof can be omitted.
  • the reduction device Z2 differs from the reduction device ZI in that the reduction takes place in two stages, the description of the reduction in the reduction device ZI basically corresponding to the output stage of the reduction device Z2.
  • the other structures of the reduction device Z2 are substantially identical to those of the reduction device ZI. Thus, only a description of the differences in the function with respect to the reduction device ZI.
  • Fig. 6 is a sectional view showing a reduction device Z2 according to the second embodiment of the invention. The claims must be unconditionally applied to the following reduction device Z2.
  • the reduction device Z2 is used, for example, to rotationally receive a drive power from a motor (not shown) connected to an input shaft 14 (shown only schematically), to reduce in speed and to increase in torque. This is done in two stages of reduction by an internally meshing planetary gear (output stage) and an upstream spur gear precursor (input stage).
  • the reduction device is therefore driven at high speed on the input shaft 14 with low torque and drives slowly rotating with high torque on the output shaft 2 (also called carrier) from.
  • the planetary gear 15 is driven in opposite directions to the input shaft 14 at a lower rotational speed and already increased torque. Since the input shaft 14 is fixedly connected to the drive shaft 1, this is also set in rotation, which has the reduction in the output stage result.
  • the difference from the mode of operation of the reduction device ZI of the first embodiment is further that the drive shaft 1 is already arranged eccentrically to the main transmission axis and so the eccentric to the drive shaft arranged body of not only the externally toothed gears 6 (cam), Here, two in number, set in motion, but the drive shaft 1 is taken through by the externally toothed gears 6 in this movement.
  • the drive shaft 1 with the aid of the support bearing (3) of the drive shaft 1 in the output shaft 2 and 4 here assumes the function of the drive rollers 9, which transmit the rotation to the output shaft 2 and 4.
  • the drive shaft 1 is provided with only two eccentric bodies offset by 180 ° from one another, and therefore the reduction device Z2 is also provided with only two externally toothed gears 6.
  • the use of the bearing unit for a reduction device according to the invention has been disclosed.
  • the use of the bearing unit of the present invention is not limited to reduction or transmission devices and can be applied to any type of shaft bearing, as long as it requires storage in the axial direction and / or radial direction.
  • the primary guide A2A (outer ring-side main guide or undercutting guide) provides a support of the holder against displacement radially outward and in an axial direction (left / right in Fig. 2) with respect to the outer ring.
  • This primary guide A2A is essentially realized in that the holder on the outer peripheral side of this hooked to the outer ring (S-shaped course of the corresponding surface pair) is.
  • the shape of this entanglement is largely based on the fact that a movement of the rollers can be limited radially outward along the tread of the outer ring. However, the shape of this entanglement is also based on the fact that the storage unit is in such.
  • a housing can be installed (before mounting the shaft), that the holder including rollers does not detach from the outer ring.
  • Such a backup facilitates the replacement of the storage unit and the reassembly of the shaft. If, in addition to the guide task, the holder on the outer ring is also to be additionally secured against falling out, the S-shaped profile or the undercut must be even more pronounced.
  • the secondary guide A2B (front-side main guide or outer-ring-side axial guide) provides a support of the holder against displacement in the axial direction (to the right in FIG. 2) away from the mounted shaft 2.
  • This secondary guide A2B is essentially realized by an outer peripheral surface of the holder opposes an inner circumferential surface of the outer ring in the axial direction.
  • the outer peripheral surface of the holder and the inner peripheral surface of the outer ring may preferably also be slightly inclined, so that these surfaces have a normal, which further approaches the corresponding axis of rotation of the rollers. At best, the surface normal is parallel to the axis of rotation of the corresponding role.
  • the tread of the outer ring has a right angle to the secondary guide A2B (supporting inner circumferential surface of the outer ring).
  • This modification to the inclined arrangement is in close connection with the possibility of twisting the holder in order circumferential direction when connecting the holder to the outer ring.
  • the inner circumferential surface of the outer ring affected by the secondary guide A2B forms a radial one Direction of a bridge, which can also be used to fit the outer ring during its installation correctly. This fitting can also be performed with the connected holder (roller cage) via this axial web of the outer ring.
  • the outer ring also has an axial web, on the radial inner side of the holder is arranged and the end face is exposed in the axial direction.
  • the term "exposed in the axial direction" means that, when viewing the bearing unit in the axial direction, the axial web can be seen radially outward from the holder the outer ring-side radial guidance A3A be provided as an alternative or in addition to the falling out of the primary guide A2A (S-shaped course).
  • the primary guide A3A (outer ring-side radial guide) offers further support of the holder against displacement radially outwards towards the outer ring.
  • the primary guide A3A is provided at the radially outer edge of the holder on the radial outer side.
  • the primary guide A3A may be a cylindrical surface pair of surfaces of the holder and the outer ring which is substantially parallel or coaxial with the axis of the journalled shafts (see Figures 1 to 8).
  • the secondary guide A3B (bearing-element-side auxiliary guide) provides further support of the holder in the other axial direction (left in FIG. 2) towards the mounted shaft 2. While the preceding primary guide A2A (undercut guide), secondary guide A2B (outer ring-side axial guide or end face guide ) and primary guide A3A (outer ring-side radial guide) are each guides between the holder and the outer ring, the secondary guide A3B (bearing element-side guide) is the only guide between the holder and the supported shaft (element to be stored) inner bearing surface forms.
  • This secondary guide A3B refers to a surface of the holder on the inner peripheral side of the holder (radially inward of the rollers) which is in line with the outer surface of the rollers which is in contact with the inner bearing race of the supported shaft.
  • the expression "in line with the lateral surface of the rollers" includes a state in which the described guide surface of the holder is offset at least parallel to the surface line of the rollers so that the guide surface contacts the bearing surface of the element to be supported For this reason, the supported shaft need not have a particular gradation in the bearing surface., If the bearing surface of the supported shaft is conical, the adjacent guide surface of the supported shaft (radially inward of the bearing surface) is sufficient. is also cone-shaped and both surfaces have the same slope without a step offset.
  • the direction "along the bearing surface” includes an axial component and a radial component, since in the present invention, it is a tapered roller bearing.
  • the holder is shaped and / or made of such a material as to be elastically rotatable in the circumferential direction. This rotatability may be necessary to connect the holder with the outer ring in a production of the bearing unit, if the primary guide A2A and / or the secondary guide A2B should have a corresponding undercut shape in the cross section.
  • recesses are provided on the radially inner edge and / or radially outer edge of the holder. This "segmentation" facilitates deformation upon application of a carding moment (moment around the tangential direction) which occurs only when connecting the holder to the outer ring.
  • the corresponding surface pairs which are referenced in conjunction with the primary guide A2A (undercut guide), the secondary guide A2B (outer ring-side axial guide or face guide), the primary guide A3A (outer ring-side radial guide) or the secondary guide A3B, are only for guiding the holder provided between the outer and inner bearing surface. That is, in the case that the holder is not deformed, the respective surfaces are formed with a small distance from each other, to produce in operation no additional friction and additional heat input. A contact (supporting effect) should only be produced when the holder deforms so as to prevent or limit further deformation.
  • the element to be supported need not have any special shape. This means that the element to be stored merely has to have a conical bearing surface without additional protrusions or depressions. This increases the range of application of the bearing unit. Accordingly, no separate inner ring is necessary to provide an operational storage unit.
  • a mounting capability is improved.
  • This type of fuse is achieved by a positive connection.
  • a cut surface of the holder and a sectional surface of the outer ring opposite to the cut surface of the holder each have an S-shape so that forces in the direction along the outer bearing race can be transmitted from the holder to the outer ring. If these forces can be transmitted, the holder is secured to the outer ring, held during assembly and supported in operation.
  • the S-shaped profile relates to the primary guide A2A (undercutting guide).
  • the radial guide A3A can alternatively or additionally be designed to transmit forces between the holder and the outer ring during assembly. This is achieved in that the surface pair radial guide A3A is not cylindrical, but conically shaped.
  • the "S-shaped course” is designed as follows. In the course along the bearing surface of the outer ring radially inwardly and axially in the direction of the extension of the shaft toward the shaft end (to the right in FIG. 2), the cut surface of the outer ring makes a first arc (S1) radially outward (at the top in FIG ). Subsequently, the direction of curvature of the cut surface of the outer ring reverses (turning point in the S-shaped course) so that the cut surface of the outer ring in a second arc (S2) again extends towards the shaft end.
  • S1 first arc
  • S2 second arc
  • the first arc must be designed such that the contour of the cut surfaces of the holder and outer ring (Area pair) runs a little way radially outward. This undercut then prevents axial release of the holder from the outer ring, for example during assembly.
  • This undercut forms, as it were, a projection projecting in a radially inwardly directed direction.
  • outer ring-side auxiliary guide (outer ring-side radial guide) A3A may have a cut surface of the holder and a sectional surface of the holder opposite the cut surface of the outer ring each with an S-shaped course with two oppositely curved arcs (S3, S4), which connect radially outward from the bearing race of the outer ring, wherein the first arc (S3) curves in the radial direction away from the outer ring, and wherein the second arc (S4) in the radial direction towards the outer ring and curves.
  • the two oppositely curved sheets S3 and S4 correspond to the second undercut guide, which is also shown in Fig. 2-1.
  • FIGS. 7 and 8 show two different embodiments with respect to the outer ring cross-section. Any of these two embodiments may be applied to the embodiments described above. While in each of these two embodiments, the sheets S3 and S4 are the same, the configuration of the sheets S1 and S2 is different in the two embodiments. Thus, in Figs. Figures 7 and 8 show the first and second undercut guides.
  • the shaping of the two sheets S1 and S2 on the radially inner side of the holder and the shaping of the two sheets S3 and S4 on the radially outer side of the holder can be seen from FIG. Between the two sheets S1 and S3, the bearing surface of the outer ring extends.
  • the radial ridge RS can be seen in Fig. 8, which has a cylindrical inner peripheral surface, which can also be seen in Fig. 2.
  • the pair of sheets S1 and S2 and the pair of sheets S3 and S4 each produce a circumferential groove on the outer ring.
  • the bearing unit (holder and outer ring) can now be first inserted or pressed into the housing (axial web AS near S4), and then the shaft (element to be stored) can be put on the bearing, without fear that the holder will come loose from the bearing unit or that the holder will come off the shaft or the element to be stored.
  • the recesses may be provided on the radially inner and / or on the radially outer edge of the holder.
  • the recesses are provided when they are located at the radial end of the holder, which is opposite to the S-shaped guide in the radial direction. That is, when the pair of sheets S1 and S2 is provided at the radially inner edge of the holder, the recesses are preferably provided at the radially outer edge of the holder. If the pair of sheets S3 and S4 is provided on the radially outer edge of the holder, the recesses are preferably provided on the radially inner edge of the holder.
  • the structure in the embodiment of FIG. 7 is provided with an additional step between the sheets S1 and S2 and the bearing surface is provided.
  • This additional step can provide a more compact design of holder and outer ring when the rollers have a larger diameter.
  • the aforementioned axial web AS can also be seen in the embodiment of FIG. However, in the embodiment of FIG. 7, this web AS has two axially adjacent, annular web sections with different thicknesses in the radial direction.
  • Such a holder has an advantageous effect that the main guide is made on the outer ring, so that the movement of the holder is easily restricted and the holder does not have to protrude from the bearing (outer ring dimensions).
  • the bearing as a preassembled unit (outer ring including holder with preassembled rollers) has the consequence that, as such, it is easier to mount in the reduction device or a shaft housing.
  • the technique disclosed herein may also be applied in a form in which the surfaces of the holder used to guide the same have recesses and / or projections. In such a holder, when the surfaces in question come into contact with the mating surfaces on the inner and outer rings, the contact surface can be reduced, thus reducing the friction between the outer ring and / or the carrier and the holder.
  • the present disclosure also includes a reduction device in which a support is supported by a housing via a bearing.
  • the bearing (radial tapered roller bearing) comprises: an inner race provided on the carrier; an outer race provided on the housing; a plurality of rollers disposed between the inner race and the outer race and including an axis of rotation inclined relative to a bearing axis (radial angular contact roller bearing), and a holder maintaining intervals between adjacent rollers
  • the holder including the rollers can be mounted in the outer ring and thus the bearing can be provided as a preassembled unit, which is secured by "hooking" the holder in a profiled hook guide of the outer ring.
  • the holder is integrated into the outer ring (profiled hook guide) and the holder is used to support the guidance of the running surface of the rollers on the inner ring as well as on the outer ring in Contact to absorb forces within the bearing that cause the rollers to "disengage” from their position.
  • the reduction device is preferably divided (segmentation) at a portion of the small diameter holder by apertures so as to provide the necessary flexibility for the radial deflection of the lower portion of the holder for mounting in the outer ring ("hooking").
  • the reduction device comprises the bearing of the drive shaft in the reduction stage with planetary gear structure (output stage) by already described radial tapered roller bearings.
  • the retainer or cage may be provided with the recesses on the radially inner side, as shown in FIG. 5.
  • the retainer or cage may be provided with the recesses on the radially outer side as shown in FIG. 5-1.
  • the holder or the cage is provided in the preceding embodiments with the recesses on the radially inner and the radially outer side.
  • the recesses on the radially inner and the radially outer sides are offset from each other in the circumferential direction, respectively.
  • the holders with the recesses shown in Figs. 5, 5-1 and 5-2 can be combined with the outer rings shown in Figs. 7 and 8 are shown.
  • the holders with the recesses shown in FIGS. 5 and 5-1 are combined with the outer ring shown in Fig. 7.
  • the holder with the recesses shown in Fig. 5-2 is combined with the outer ring shown in Fig. 8.
  • Figs. 9 and 10 correspond to Figs. 7 and 8 with respect to the hatched in the figures sectional areas of the respective outer rings.
  • the wave axis direction in Figs. 7 and 8 is oriented in the sheet plane from right to left and that the wave axis direction in Figs.
  • a hooking effect can also be produced by making the surface pair of the corresponding "radial guide” not cylindrical with a constant diameter, but conical The tapering diameter decreases towards the axial end of the outer ring Holder can not be easily removed from the outer ring once it is inserted.
  • Fig. 11-A shows a holder or cage according to the invention.
  • Fig. 11-B shows the holder according to the invention in a section BB, which is shown in Fig. 11-A.
  • the connecting webs of the cage which are provided approximately parallel to the direction of extension of the rollers and between the rollers, are designed such that the radially inner sides (side, on the "LD” in Fig. 11-B) of the connecting webs of the cage are formed thicker than the radially outer sides of the connecting webs of the cage (page, on the "DD" in Fig. 11-B is recorded).
  • the distances LD between two adjacent radially inner sides of the connecting webs of the cage are smaller than the rolling diameter OD, and the distances DD between two adjacent radially outer sides of the connecting webs of the cage are larger than the rolling diameter OD. Consequently, the rollers can be easily inserted into the holder or cage from the radially outer side and then lie loosely in the holder or cage. In a subsequent assembly of the holder with rollers and the outer ring, the rollers are prevented by the outer ring from falling out of the holder.
  • This shape of the holder results in the positive effect that the holder can be more easily demoulded in an injection molding process such that the joint land thickness continuously decreases from the radially inner side to the radially outer side.

Landscapes

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Abstract

Ein Radial-Schrägrollenlager weist Folgendes auf: einen Außenring mit einer äußeren Lagerlauffläche, die in einem Winkel hinsichtlich einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse eines zu lagernden Elements angeordnet ist, und einen Halter, der zwischen einem radial inneren Rand und einem radial äußeren Rand eine Vielzahl von Rollen hält, die mit der Lagerlauffläche des Außenrings in Kontakt stehen und gestaltet sind, um mit einer Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt bringbar zu sein, wobei der Halter eine außenringseitige Hauptführung aufweist, die an dem radial äußeren Rand des Halters zwischen dem Halter und dem Außenring derart vorgesehen ist, dass eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnittfläche des Halters gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings jeweils einen S-förmigen Verlauf haben, so dass Kräfte in Richtung entlang der äußeren Lagerlauffläche von dem Halter an den Außenring übertragen werden können.

Description

Radial-Schrägrollenlager
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Technik in Bezug auf eine Untersetzungs- Vorrichtung und insbesondere ein Radial-Schrägrollenlager zur Verwendung in der Untersetzungsvorrichtung .
Stand der Technik
Eine Untersetzungsvorrichtung ist bekannt, in der sich ein Träger relativ zu einem Gehäuse dreht und der Träger oder das Gehäuse einen Ausgangsteil bildet. In einer solchen Untersetzungsvorrichtung wird der Träger durch das Gehäuse über ein Lager abgestützt. Die JP 2010 159774 A offenbart eine Untersetzungsvorrich- tung, in der ein Rollenlager zwischen einem Gehäuse und einem Träger angeordnet ist. Nachstehend wird die JP 2010 159774 A als Patentliteratur 1 bezeichnet.
Die WO 2015 111326 Al offenbart ebenfalls eine Untersetzungsvorrichtung, in der ein Rollenlager zwischen einem Gehäuse und einem Träger angeordnet ist, jedoch mit dem Unterschied, dass hier die Führung des Halters über eine Nut im Träger oder im Gehäuse realisiert wird. Nachstehend wird die WO 2015 111326 Al als Patentliteratur 2 bezeichnet.
In den Rollenlagern in der Patentliteratur 1 und der Patentliteratur 2 ist jeweils eine Drehachse der Rollen relativ zu einer Lagerachse geneigt und bildet ein Schrägrollenlager. Weder in dem Schrägrollenlager in der Patentliteratur 1 noch in jenem der Patentliteratur 2 ist die Führung des Halters weder in den äußeren Lauf- ring integriert, noch wird diese durch eine profilierte Haken-Führung, welche durch Sekundärführungen unterstützt wird, realisiert. Die Verwendung des Trägers mit integriertem Innenring einer Lagerung als auch des Gehäuses als integrierten Außenring einer Lagerung, wie sie in der Patentlite- ratur 2 beschrieben wird, ist in der Technik bekannt.
Weiter sind in der Antriebstechnik (Axial-)Schrägrollenlager in mehrteiliger Aus- führung (Halter mit Wälzkörpern, Innenring und Außenring) in Verwendung, wobei Außenring, Halter mit Wälzkörpern und Innenring einzeln in die Untersetzungsvor- richtung zu montieren sind und die Führungsflächen für den Halter an den Sitzflä- chen von Außenring und Innenring realisiert sind.
Zusammenfassung der Erfindung Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Wenn die Drehachse der Rollen relativ zur Lagerachse geneigt ist, wirkt eine Kraft zum Bewegen der Rollen auswärts entlang deren Drehachsenrichtung auf die Rol- len während des Antriebs der Untersetzungsvorrichtung. In der Patentliteratur 1 schränkt ein Ende auf einer Seite eines Halters mit großem Durchmesser, der mit dem Gehäuse in Kontakt steht, die Auswärtsbewegung der Rollen in der Drehach- senrichtung ein. Das heißt, wenn die Rollen versuchen, sich nach außen zu bewe- gen, kommt ein äußerer Umfang des Endes der Seite des Halters mit großem Durchmesser mit dem Gehäuse in Kontakt, wodurch eine Bewegung der Rollen in seiner axialen Richtung eingeschränkt wird. Wenn jedoch die auf die Rollen aufge- brachte Kraft erhöht wird, gleitet der Halter in Bezug auf das Gehäuse, was es unmöglich macht, die Bewegung der Rollen einzuschränken. Folglich stellen die Rollen mit dem Gehäuse einen Kontakt her, der möglicherweise zu einem Ver- schleiß der Rollen und/oder des Gehäuses führt.
Durch die Führung des Halters über eine Nut, wie in der Patentliteratur 2 beschrie- ben, wird zwar die oben beschriebene Problemstellung der Patentliteratur 1 gelöst, jedoch ist die Führung des Halters nur durch das Herstellen des zusätzlichen Geo- metrieelements (Nut) in Träger oder Gehäuse zu bewerkstelligen. Ebenfalls be- steht wie auch bei der Patentliteratur 1 weiter der Umstand, dass die Lagerung in einem mehrteiligen Aufbau lose, das heißt Teil für Teil, in die Untersetzungsvor- richtung montiert werden muss. Weiterhin ragt der Führungsteil des Halters aus dem Lager heraus, um das Führungselement (Nut) zu erreichen, was wiederum das Lager als solches unnötig vergrößert (verbreitert), was schlussendlich die Not- wendigkeit eines größeren Bauraumes und somit auch eine Verlängerung der Un- tersetzungsvorrichtung zur Folge haben kann.
Weiter werden nach dem Stand der Technik bereits Schrägrollenlager mit vollen- deter Führung des Halters verwendet, die jedoch ebenfalls nur in mehrteiliger Aus- führung (Halter mit Wälzkörpern, Innenring und Außenring) vorliegen und somit hinsichtlich der Montage in einer Untersetzungsvorrichtung ebenfalls einen höhe- ren Montage-Demontageaufwand hervorrufen.
Die vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, die vorangehenden Probleme zu lösen, und offenbart eine Technik zum zuverlässigen Einschränken der axialen Be- wegung der Rollen entlang ihrer Achse, als auch die Technik für eine vormontierte Lagereinheit zur Montagevereinfachung bzw. zur Demontagevereinfachung, wel- che trotz Erfüllung der Führungsaufgabe des Halters nicht zu einer zusätzlichen Verbreiterung der Lagerung als Ganzes führt.
Lösung der Probleme
Die vorangehenden und weitere Probleme werden durch ein Radial-Schrägrollen- lager nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Radial-Schrägrollenlager weist Folgendes auf: einen Au- ßenring mit einer äußeren Lagerlauffläche, die in einem Winkel hinsichtlich einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse eines zu lagernden Elements angeordnet ist, und einen Halter, der zwischen einem radial inneren Rand und einem radial äuße- ren Rand eine Vielzahl von Rollen hält, die mit der Lagerlauffläche des Außenrings in Kontakt stehen und gestaltet sind, um mit einer Lagerlauffläche des zu lagern- den Elements in Kontakt bringbar zu sein, wobei der Halter eine außenringseitige Hinterschneidungs- bzw. Hauptführung (A2A) aufweist, die an dem radial äußeren Rand des Halters zwischen dem Halter und dem Außenring derart vorgesehen ist, dass eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnittfläche des Halters gegen- überliegende Schnittfläche des Außenrings jeweils einen S-förmigen Verlauf ha- ben, so dass Kräfte in Richtung entlang der äußeren Lagerlauffläche von dem Hal- ter an den Außenring übertragen werden können.
Demgemäß kann das Radial-Schrägrollenlager als eine Einheit vorgesehen werden, die lediglich aus dem Außenring und dem Halter besteht, jedoch ohne einen In- nenring. Die Innenlauffläche wird nicht durch einen separaten Innenring vorgese- hen, sondern wird als Teil des zu lagernden Elements angenommen, wobei das zu lagernde Element nicht Teil der vormontierten Lagereinheit ist. Solch eine La- gereinheit ist kompakt und weist gute Laufeigenschaften aufgrund ihrer Führung auf.
In dem Radial-Schrägrollenlager weist der S-förmige Verlauf vorzugsweise zwei gegensinnig gekrümmte Bögen auf, die sich radial auswärts von der Lagerlaufflä- che des Außenrings anschließen, wobei sich der erste Bogen in axialer Richtung zu dem Außenring hin krümmt und sich vorzugsweise derart krümmt, dass er radial auswärts verläuft, und wobei sich der zweite Bogen in axialer Richtung weg von dem Außenring und radial einwärts krümmt. Der erste Bogen kann sich dem zwei- ten Bogen stetig anschließen. Nachfolgend wird die Hinterschneidungsführung ba- sierend auf dem ersten und zweiten Bogen erste Hinterschneidungsführung ge- nannt.
An dieser Stelle bedeutet der Ausdruck„außenringseitige Hauptführung" eine Hin- terschneidungsführung des Halters, um eine Bewegung des Halters in Richtung zu dem Außenring hin zu begrenzen. Das heißt, der Halter bewegt sich zu dem Au- ßenring hin und gleitet entsprechend an der Lagerlauffläche des Außenrings ent- lang in die radial auswärts gerichtete Richtung. Das Flächenpaar der außenringsei- tigen Hauptführung, d.h. die S-förmigen Flächen des Halters und des Außenrings begrenzen diese Bewegung, indem der Spalt zwischen dem S-förmigen Flächen- paar in der Ausgangslage geschlossen wird, wenn der Halter in einem Durchmesser gestaucht wird (verformt). Aufgrund des S-förmigen Verlaufs„verhaken" sich die S-förmigen Flächen des Halters und des Außenrings. Diese Art von Hinterschnei- dung führt dazu, dass der Halter mit den Rollen in den Außenring„eingeclipst" werden kann. Das heißt, durch die Hinterschneidung kann der Halter/Käfig samt Rollen lösbar mit dem Außenring verbunden werden. In einer Einbausituation kann dementsprechend zuerst der Außenring an der Montagestelle eingebaut werden. Danach kann der Halter mit den Rollen bzw. Walzen eingeclipst werden und ver- bleibt anschließend in dieser Kontaktposition, ohne dass weitere Befestigungsmaß- nahmen erforderlich wären. Das entsprechend ausgeformte Lagerelement (Welle) kann dann auf der gegenüberliegenden Seite hinsichtlich dem Außenring mit den Rollen/Käfig in Kontakt gebracht werden, ohne dass ein separates lagerelements- eitiges Laufflächenelement (Innenring) nötig ist. Das Lager kann aber auch als eine zusammengesetzte Baugruppe von Außenring und Halter eingebaut werden.
Das Radial-Schrägrollenlager weist vorzugsweise eine außenringseitige Radialfüh- rung (A3A) derart auf, dass eine Außenumfangsfläche des Halters in radialer Rich- tung einer Innenumfangsfläche des Außenrings gegenüberliegt und ein Flächen- paar bildet, wobei das Flächenpaar der lagerelementseitigen Hauptführung zylind- risch ist.
An dieser Stelle bedeutet der Ausdruck„außenringseitige Radialführung" (A3A) eine Führung des Halters, um eine Bewegung des Halters in radialer Richtung zu begrenzen. Das heißt, der Halter bewegt sich zu dem Außenring hin und gleitet entsprechend an der Lagerlauffläche des Außenrings entlang in die Umfangsrich- tung. Das Flächenpaar der außenringseitigen Radialführung (A3A), d. h. die Au- ßenumfangsfläche des Halters und die Innenumfangsfläche des Außenrings, be- grenzen diese Bewegung, indem der Spalt zwischen dem Flächenpaar in der Aus- gangslage geschlossen wird, wenn sich der Halter verformt bzw. verschiebt.
Das Radial-Schrägrollenlager kann die außenringseitige Hauptführung (außenring- seitige Radialführung A3A) am radial äußeren Rand des Halters derart vorsehen, dass ein Flächenpaar von Flächen des Halters und des Außenrings im Wesentlichen parallel zur Achse des zu lagernden Elements ausgebildet ist, bzw. derart, dass das Flächenpaar von Flächen des Halters und des Außenrings im Wesentlichen pa- rallel zur Drehachse des Halters ausgebildet ist.
Das Radial-Schrägrollenlager kann ferner auch eine axiale bzw. stirnseitige Haupt- führung (außenringseitige Axialführung A2B) derart aufweisen, dass eine Außen- umfangsfläche des Halters in axialer Richtung einer Innenumfangsfläche des Au- ßenrings gegenüberliegt und ein Flächenpaar bildet, wobei das Flächenpaar jeweils Flächennormalen aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Achse des zu lagern- den Elements sind. Mit anderen Worten sind die Flächennormalen parallel zu einer Drehachse, wobei eine geringe Winkelabweichung (z.B. 3° Achsenabweichung) be- züglich der Parallelität als umfasst gilt.
Das Radial-Schrägrollenlager kann auch die außenringseitige Führung (außenring- seitige Radialführung A3A) als eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnitt- fläche des Halters gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings aufweisen. Diese außenringseitige Radialführung (A3A) ist geprägt durch eine zylindrische Ge- genfläche. Jeder Schnittfläche der außenringseitigen Radialführung A3A kann sich jeweils ein S-förmiger Verlauf mit zwei gegensinnig gekrümmten Bögen (S3/S4) anschließen, die sich axial von der Lagerlauffläche des Außenrings (A3A) anschlie- ßen, wobei sich der dritte Bogen (S3), der sich an die Lagerlauffläche des Außen- rings anschließt, in radialer Richtung hin zu dem Außenring krümmt und wobei sich der vierte Bogen (S4), der sich an den dritten Bogen anschließt, in radialer Rich- tung weg von dem Außenring krümmt. Der dritte Bogen kann sich dem vierten Bogen stetig anschließen. Nachfolgend wird die Hinterschneidungsführung basie- rend auf dem dritten und vierten Bogen (S3/S4) zweite Hinterschneidungsführung genannt. Die Hinterschneidungsführung A2A kann die erste Hinterschneidungsfüh- rung (S1/S2) und/oder die zweite Hinterschneidungsführung (S3/S4) umfassen.
Das Radial-Schrägrollenlager kann eine lagerelementseitige Hilfsführung (A3B) derart vorsehen, dass eine Führungsfläche am radial inneren Rand des Halters so ausgebildet ist, dass sie parallel zu einer Mantelfläche von entsprechenden Rollen verläuft mit einem minimalen Versatz, um dann mit einer Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt zu kommen, wenn sich der Halter im Betrieb ver- formt. Das entsprechende Flächenpaar ist vorzugsweise in einem Winkel von 30° bis 45° zur Lagerachse angeordnet. Generell ist der Winkel abhängig von dem Druckwinkel a.
Die„außenringseitige Hilfsführung" (außenringseitige Radialführung A3A) und au- ßenringseitige Hinterschneidungs- bzw. Hauptführung (A2A) werden nachfolgend auch als Primärführungen bezeichnet, wobei deren Wirkweise ähnlich zu jener von „lagerelementseitige Führung" (A3B) und „außenringseitige Axialführung" bzw. „Stirnflächenführung" (A2B) (Sekundärführungen) ist.
Das Radial-Schrägrollenlager kann am radial inneren Rand des Halters mit Aus- sparungen versehen sein, die in Umfangsrichtung des Halters in gleichen Abstän- den angeordnet sind, um eine Verdrehung des Halters in Umfangsrichtung zu er- möglichen. Solch eine„Verdrehung des Halters in Umfangsrichtung" entsteht auf- grund eines sogenannten Krempelmoments. Diese Verdrehung entsteht, wenn der Halter/Käfig in den Außenring eingesetzt wird.
Das Radial-Schrägrollenlager kann am radial äußeren Rand des Halters mit Aus- sparungen versehen sein, die in Umfangsrichtung des Halters in gleichen Abstän- den angeordnet sind, um eine Verdrehung des Halters in Umfangsrichtung zu er- möglichen. Solch eine„Verdrehung des Halters in Umfangsrichtung" entsteht auf- grund eines sogenannten Krempelmoments. Auch hier gilt, dass diese Verdrehung entsteht, wenn der Halter/Käfig in den Außenring eingesetzt wird.
Das heißt, Aussparungen können am radial äußeren Rand des Halters und/oder am radial inneren Rand des Halters vorgesehen sein. Diese Aussparungen beinhal- ten Durchbrüche oder Einschnürungen, die lediglich den Elementquerschnitt ver- ringern. Jede dieser Arten von Aussparungen begünstigt die beim Einsetzen not- wendige Verdrehung des Halters. Insbesondere ist es vorteilhaft, diese Ausspa- rungen als Querschnittsverjüngungen am radial äußeren Ende des Halters vorzu- sehen, d.h. an der Stelle, an der der Halter verdreht werden muss, um in den Außenring eingesetzt zu werden. Für dieses Einsetzen muss der Halter die Hinter- schneidung überwinden.
Das Radial-Schrägrollenlager kann mit einem axialen Steg am Außenring versehen sein, auf dessen radialer innerer Seite der Halter angeordnet ist (mit außenring- seitiger Radialführung A3A) und dessen Stirnfläche in axialer Richtung freiliegt. Dieser Steg dient dazu, eine Anlauffläche bereitzustellen, so dass die gesamte La- gereinheit mit vormontiertem Halter montiert (eingepresst) werden kann, ohne jedoch den montierten Halter zu beschädigen. Das Radial-Schrägrollenlager kann ferner mit einem radialen Steg am Außenring versehen sein, auf dessen axial innerer Seite der Halter angeordnet ist (mit au- ßenringseitiger Axialführung A2B) und dessen Stirnfläche in radialer Richtung frei- liegt.
Die hier offenbarte Technik bezieht sich auch auf eine Untersetzungsvorrichtung, in der ein Träger durch ein Gehäuse über ein Lager abgestützt ist. Das Lager um fasst: einen inneren Laufring, der am Träger vorgesehen ist; einen äußeren Lauf- ring, der am Gehäuse vorgesehen ist; mehrere Rollen, die zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordnet sind; und einen Halter, der Inter- valle zwischen benachbarten Rollen aufrechterhält. Der Halter ist hierbei in einem gewissen Bereich in eine für die notwendige Flexibilität in Montagerichtung erfor- derliche Anzahl (max. Anzahl gleich der Anzahl der Löcher zur Aufnahme der Rol- len) von Segmenten unterteilt, die eine Bewegung des Bereichs des kleineren Durchmessers des Halters in radialer Richtung hin zur Achse des Lagers ermögli- chen. Dadurch kann der Halter mit den vormontierten Rollen in den Außenring des Lagers montiert werden.
Die Rollen umfassen eine Drehachse, die in Bezug auf eine Lagerachse geneigt ist. Der Bereich der Neigung (Druckwinkel) der Drehachse liegt hierbei zwischen 10° bis 45°. Somit ist ein Radial-Schrägrollenlager konfiguriert. Die Führung des Hal- ters ist in den äußeren Laufring (Außenring) integriert und wird durch eine profi- lierte Haken-Führung (Hinterschneidungsführung), welche durch weitere Führun- gen unterstützt wird, realisiert.
Werden eine oder mehrere Primärführungen und/oder eine oder mehrere Sekun- därführungen miteinander kombiniert, kann die Lagereinheit größere Kräfte auf- nehmen und die jeweilige Belastung der einzelnen Führung wird reduziert. Ent- sprechend müssen einzelne Abschnitte des Halters weniger massiv ausgeführt werden, was wiederum eine kompakte Anordnung ermöglicht.
Gemäß der vorstehenden, beschriebenen Untersetzungsvorrichtung wird, wenn eine Kraft, mit der die Rollen entlang der Drehachsenrichtung auswärts bewegt werden, auf die Rollen wirkt, ein Versatz der Rollen durch die Führung der Rollen (Wälzkörper) in Drehachsenrichtung mittels Halter und Außenring in zuverlässiger Weise eingeschränkt. Die Führung wird hierbei durch eine profilierte Haken-Füh- rung zwischen Außenring und Halter realisiert, wobei diese durch Führungen, radial zwischen dem inneren Umfang des Außenrings und dem Halter sowie parallel zu der Drehachse der Rollen, zwischen der Laufbahn der Rollen und dem unteren Teil des Halters, unterstützt wird. Dies macht es folglich möglich, zu verhindern, dass sich die Rollen weiter auswärts bewegen. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Untersetzungsvorrichtung kann die vorstehend beschriebene Untersetzungsvor- richtung die Bewegung der Rollen in der Drehachsenrichtung zuverlässiger ein- schränken, ohne dass Führungselemente des Halters aus dem Lager herausragen. Gemäß der hier beschriebenen Untersetzungsvorrichtung kann auch die Montage der Lagerung vereinfacht werden, da ein vollständig vormontiertes Lagerelement (Außenring inklusive Halter mit vormontierten Rollen) in das Gehäuse der Unter- setzungsvorrichtung eingesetzt werden kann.
Es sollte beachtet werden, dass "ein innerer Laufring an einem Träger vorgesehen ist", nicht nur eine Form bedeutet, in der ein innerer Laufring, der eine von einem Träger (zu lagerndes Element / Welle) separate Komponente ist, am Träger befes- tigt ist, sondern auch eine Form, in der ein Träger durch Bearbeiten einer äußeren Umfangsoberfläche des Trägers als innerer Laufring fungiert.
Ebenso sollte beachtet werden, dass "ein äußerer Laufring an einem Gehäuse vor- gesehen ist", nicht nur eine Form bedeutet, in der ein äußerer Laufring, der eine von einem Gehäuse separate Komponente ist, am Gehäuse befestigt ist, sondern auch eine Form, in der ein Gehäuse durch Bearbeiten einer inneren Umfangsober- fläche des Gehäuses als äußerer Laufring fungiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Untersetzungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines mit einer gestrichelten Linie (A) eingekreisten Abschnitts in Fig. 1. zur Funktionsweise der Führung des Halters zur Führung der Rollen.
Fig. 2-1 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines mit einer gestrichelten Linie (A) eingekreisten Abschnitts in Fig. 1. zur Funktionsweise der Führung des Halters zur Führung der Rollen in einer Modifikation der Ausführungsform.
Fig. 2-2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines mit einer gestrichelten Linie (A) eingekreisten Abschnitts in Fig. 1. zur Funktionsweise der Führung des Halters zur Führung der Rollen in einer anderen Modifikation der Ausführungsform.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht der vormontierten Lagereinheit, in welcher die Defi- nition des Druckwinkels a der vormontierten Lagereinheit dargestellt wird.
Figs. 4(A), 4(B) und 4(C) zeigen Schnittansichten der Lagereinheit und deren Kom- ponenten mit einer Montagefolge von rechts nach links, wobei 4(A) den Halter, 4(B) den Halter mit montierten Rollen und 4(C) die fertig montierte Lagereinheit zeigen.
Fig. 5 zeigt den Halter mit einem Bereich (Al), der die Ausführung der Segmen- tierung (Al) darstellt, in einer Ausführungsform.
Fig. 5-1 zeigt den Halter mit einem Bereich (Al), der die Ausführung der Segmen- tierung (Al) darstellt, in der Modifikation der Ausführungsform, die in Fig. 2-1 gezeigt ist.
Fig. 5-2 zeigt den Halter mit einem Bereich (Al), der die Ausführung der Segmen- tierung (Al) darstellt, in der anderen Modifikation der Ausführungsform, die in Fig. 2-2 gezeigt ist.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer Untersetzungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch den Außenring in einer Ausführungsform, wobei besonderer Augenmerk auf die Kontur der Schnittfläche gelegt wird.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch den Außenring in einer anderen Ausführungsform, wobei besonderer Augenmerk auf die Kontur der Schnittfläche gelegt wird.
Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch den Außenring in einer noch anderen Ausführungs- form, wobei besonderer Augenmerk auf die Kontur der Schnittfläche gelegt wird.
Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch den Außenring in einer noch anderen Ausfüh- rungsform, wobei besonderer Augenmerk auf die Kontur der Schnittfläche gelegt wird.
Fig. 11-A zeigt eine Ansicht eines Halters und Fig. 11-B zeigt einen Schnitt B-B durch den Halter, der in Fig. 11-A gezeigt ist.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Einige der technischen Merkmale, die für die in der vorliegenden Offenbarung be- schriebene Untersetzungsvorrichtung charakteristisch sind, werden hier beschrie- ben. Es sollte beachtet werden, dass die nachstehend beschriebenen jeweiligen technischen Elemente voneinander unabhängig sind.
Die Untersetzungsvorrichtung bzw. Getriebevorrichtung umfasst einen Träger und ein Gehäuse. Der Träger kann durch das Gehäuse über ein Lager drehbar abge- stützt sein. Mehrere Zahnräder können im Gehäuse aufgenommen sein. Die Un- tersetzungsvorrichtung kann ferner eine Kurbelwelle (Antriebswelle mit exzentri- schen Körpern), ein exzentrisches Umlaufzahnrad und ein Drehzahnrad umfassen. Die Kurbelwelle kann durch den Träger drehbar abgestützt sein. Die Kurbelwelle kann einen exzentrischen Körper umfassen. Das exzentrische Umlaufzahnrad kann mit dem exzentrischen Körper der Kurbelwelle in Eingriff stehen und kann sich exzentrisch drehen, wenn sich die Kurbelwelle dreht. Das Drehzahnrad kann mit dem exzentrischen Umlaufzahnrad verzahnen und kann Zähne aufweisen, deren Anzahl sich von jener des exzentrischen Umlaufzahnrades unterscheidet. Das ex- zentrische Umlaufzahnrad kann ein externes Zahnrad sein und das Drehzahnrad kann ein internes Zahnrad sein. Die inneren Zähne können an einer inneren Um fangsoberfläche des Gehäuses vorgesehen sein und das Gehäuse kann als internes Zahnrad dienen.
Das Lager weist eine innere Lauffläche, eine äußere Lauffläche und mehrere Rollen auf. Das Lager kann einen inneren Laufring und/oder einen äußeren Laufring um fassen. Der innere Laufring kann am Träger vorgesehen sein. Der innere Laufring kann an einer äußeren Umfangsoberfläche des Trägers befestigt sein. Alternativ kann die äußere Umfangsoberfläche des Trägers als innerer Laufring fungieren. Der äußere Laufring (Außenring) kann am Gehäuse vorgesehen sein. Der äußere Laufring kann an der inneren Umfangsoberfläche des Gehäuses befestigt sein. Al- ternativ kann die innere Umfangsoberfläche des Gehäuses als äußerer Laufring fungieren. Die mehreren Rollen bzw. Walzen sind zwischen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordnet.
Eine äußere Umfangsoberfläche des inneren Laufrings muss nicht mit einer Rippe zum Einschränken einer Bewegung der Rollen in einer Richtung ihrer Drehachse versehen sein. Das heißt, die äußere Umfangsoberfläche des inneren Laufrings muss nicht mit einem Vorsprung versehen sein, der mit einem Ende der Rollen in der Richtung der Drehachse einen Kontakt herstellt. Eine innere Umfangsoberflä- che des äußeren Laufrings muss nicht mit einer Rippe zum Einschränken der Be- wegung der Rollen in der Richtung der Drehachse versehen sein. Das heißt, die innere Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings muss nicht mit einem Vorsprung versehen sein, der einen Kontakt mit dem Ende der Rollen in der Drehachsenrich- tung herstellt. Weiter ist weder der innere Durchmesser des Gehäuses noch der äußere Durchmesser des Trägers mit einer Nut, zur Führung des Halters, verse- hen.
Die mehreren Rollen weisen eine Drehachse auf, die relativ zu einer Lagerachse des Lagers (in Fig. 2 von links nach rechts) geneigt ist. Da die Rollen zylindrisch sein können, spricht man von einem Zylinderrollenlager (Schrägrollenlager). Fer- ner können die Rollen eine konische Form haben. Das Lager weist einen Halter auf, der Intervalle bzw. Abstände zwischen benach- barten Rollen beibehält. Der Halter - auch als Käfig bezeichnet - kann eine Ring- form aufweisen und kann einen Abschnitt mit großem Durchmesser aufweisen, und kann einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser aufweisen.
Mehrere Löcher (Vertiefungen) können am Halter in seiner Umfangsrichtung vor- gesehen sein und die Rollen können in den Löchern angeordnet sein. Ein Profil zum Umfassen eines Endes auf einer Seite des Halters mit kleinem Durchmesser kann im Außenring vorgesehen sein (profilierte Haken-Führung bzw. Primärführung). Das Ende der Seite des Halters mit großem Durchmesser kann ständig mit einer Fläche des Außenrings in Kontakt (außenringseitige Radialführung A3A) stehen. Weiter kann das Ende auf der Seite des Halters mit kleinem Durchmesser und/oder das Ende auf der Seite des Halters mit großem Durchmesser mit der Laufläche des Innenrings in Kontakt stehen (Sekundärführung bzw. lagerelementseitige Führung A3B), wenn eine Kraft, mit der die Rollen auswärts bewegt werden, auf die Rollen wirkt. Dazu sind die entsprechenden Flächen des Halters radial einwärts und radial auswärts von den Rollen parallel zur Mantelfläche der Rollen und parallel zur La- gerlauffläche des zu lagernden Elements mit einem sehr kleinen Abstand zur La- gerlauffläche des zu lagernden Elements angeordnet.
Weiter kann der Halter auf der Seite des kleinen Durchmessers mit einer Anzahl (max. Anzahl gleich der Anzahl der Löcher) von Durchbrüchen versehen sein (Seg- mentierung), um so die erforderliche Flexibilität des Halters in radialer Richtung zu ermöglichen, damit der Bereich des kleinen Durchmessers elastisch verformt werden kann, um so ein Montieren des Halters in den Außenring zu ermöglichen.
Weiter befinden sich der Bereich des großen Durchmessers sowie der Bereich des kleinen Durchmessers des Halters innerhalb der radialen Breite und axialen Länge des Außenrings und sind in diesem gesichert. Das heißt, der Halter ist in seinen Abmessungen in den Außenring integriert ist und dieser ist dort auch nach der Montage gesichert. (Erste Ausführungsform)
Mit Bezug auf Fig. 1 wird eine Untersetzungsvorrichtung bzw. Getriebevorrichtung ZI beschrieben.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Untersetzungsvorrichtung ZI gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Eine Untersetzungsvorrichtung ZI wird beispielsweise verwendet, um eine An- triebsleistung von einem Motor (nicht dargestellt), der mit einer Antriebswelle 1 verbunden ist, rotatorisch aufzunehmen, in Drehzahl zu reduzieren und in Dreh- moment zu erhöhen. Dies geschieht in der Untersetzungsstufe durch eine innen kämmende Planetenradstruktur. Die Untersetzungsvorrichtung wird also schnell- drehend an der Antriebswelle 1 mit geringem Drehmoment angetrieben und treibt langsam drehend mit hohem Drehmoment an einer Abtriebswelle 2 (auch Träger genannt) ab. Hierbei erfolgt durch die Untersetzung auch eine Änderung der Dreh- richtung zwischen An- und Abtriebswelle. Weiter ist die Untersetzungsvorrichtung in der Lage, an der Abtriebswelle 2 äußere Kräfte als auch innere Kräfte aus der Untersetzungsarbeit, welche durch den Antrieb der Abtriebswelle 2 auftreten oder aus anderen Gründen auf die Abtriebswelle 2 aufgebracht werden, aufzunehmen. Dies wird durch die O-Anordnung einer Hauptlagerung 30 und 40 erreicht. Folgend werden die Untersetzungsstufe und danach die Hauptlagerung im Detail beschrie- ben.
Untersetzungsstufe
Die Untersetzung erfolgt in der Untersetzungsvorrichtung ZI in einer Stufe. Die Untersetzung erfolgt durch einen rotatorischen Antrieb von der Antriebswelle 1, welche durch Stützlager (3) in der Abtriebswelle 2 und 4 gelagert ist.
Die Antriebswelle 1 ist mit drei 120° zueinander versetzten exzentrischen Körpern versehen, welche durch daran angebrachte Zylinderrollenlager 5 mit jeweils einem außenverzahnten Zahnrad 6 (Kurvenscheibe) verbunden sind. Somit können sich die exzentrischen Körper der Antriebswelle 1 relativ zueinander in entgegenge- setzter Drehrichtung zu dem außenverzahnten Zahnrad 6 bewegen. Bewegt sich also die Antriebswelle 1 im Urzeigersinn, wird das außenverzahnte Zahnrad 6 auf- grund der Exzentrizität der Körper an der Antriebswelle 1 in eine translatorische Bewegung hin zu den Außenbolzen 7 bewegt, welche im innenverzahnten Zahnrad 8 gelagert sind. Durch das gleichzeitige Kämmen der Außenverzahnung des au- ßenverzahnten Zahnrads 6 in den durch das innenverzahnte Zahnrad 8 angeord- neten Außenbolzen 7 wird das außenverzahnte Zahnrad 6 gleichzeitig in eine zur Antriebswelle entgegengesetzte Drehrichtung gezwungen. Dabei wird bei einer Umdrehung der Antriebswelle das außenverzahnten Zahnrad 6 nur um ein be- stimmtes Segment der Außenverzahnung verdreht, was zu einer verlangsamten Drehbewegung des außenverzahnten Zahnrads 6 führt. Das außenverzahnte Zahnrad 6 ist zusätzlich mit Mitnehmerbohrungen ausgestattet, die über Rollen 9 mit der Abtriebswelle 2 in Kontakt stehen. So wird die verlangsamte Drehbewe- gung von dem außenverzahnten Zahnrad 6 auf die Abtriebswelle 2 übertragen.
Hauptlagerung
Die Hauptlager 30 und 40 bestehen aus jeweils einem Außenring 10, einem Halter 11, der Intervalle bzw. Abstände zwischen benachbarten Rollen 12 aufrechterhält und in dem sich eben diese Rollen 12 befinden, und einem Innenring. Die Rollen 12 haben eine Drehachse, die in Bezug auf eine Lagerachse geneigt ist. Der Bereich der Neigung (Druckwinkel) der Drehachse liegt hierbei zwischen 10° bis 45° relativ zur Drehachse der Antriebswelle bzw. zur Drehachse (Ausrichtung von links nach rechts in Figs. 2 und 3) der Abtriebswelle. Somit ist ein Radial-Schrägrollenlager konfiguriert, das in Fig. 3 gezeigt ist.
Zusammen mit den integrierten Innenring-Laufbahnen von Abtriebswelle(n) 2 und 4 bilden Hauptlager 30 und 40 eine Schrägrollenlagerung in O-Anordnung. Zur optimalen Einstellung der Lauf- und Lebensdauereigenschaften wird diese O-An- ordnung mittels einer Abstimmscheibe 13 auf die dazu erforderlichen Werte axial vorgespannt. Hierbei handelt es sich um ein spezielles Schrägrollenlager für die Untersetzungsvorrichtung, welches in seiner Funktion im Detail erklärt werden soll. Da die Drehachse der Rollen relativ zur Lagerachse geneigt ist, wirkt eine Kraft zum Bewegen der Rollen auswärts entlang der Drehachsenrichtung auf die Rollen während des Antriebs der Untersetzungsvorrichtung. Dies macht wiederum eine Führung des Halters 11 notwendig, um die Rollen 12 in ihrer vorbestimmten Posi- tion zu halten. Gemäß Fig. 2, in der die Einzelheiten des Lagers (A) von Fig. 1 dargestellt sind, soll die Führung des Halters unter oben beschriebenen Umständen erklärt werden.
In Fig. 2 sind mit gestrichelten Linien die resultierenden Führungsflächen darge- stellt, durch die der Halter 11 beim Ausrücken der Rollen 12 begrenzt wird. A2A ist hierbei die Hakenführung (Hinterschneidungsführung) und A3A ist die unter- stützende Führung (außenringseitige Radialführung), wenn die Rollen entlang ihrer Drehachse in Richtung hin zum Gehäuse (nach oben) ausrücken. A2B ist die Se- kundärführung (außenringseitige Axialführung) und A3B ist die unterstützende Se- kundärführung (lagerelementseitige Hilfsführung), wenn die Rollen entlang Ihrer Drehachse in Richtung hin zur Untersetzungsstufe (nach radial innen) ausrücken.
Also ist die Führung des Halters 11 in den Außenring 10 integriert und wird durch eine profilierte Haken-Führung realisiert, welche durch Sekundärführungen radial zwischen dem inneren Umfang des Außenrings und dem Halter, sowie parallel zu der Drehachse der Rollen zwischen der Laufbahn der Rollen und dem unteren Teil des Halters unterstützt wird. Dies macht es folglich möglich, zu verhindern, dass die Rollen ungewollt weit ausrücken.
Fig. 2 zeigt in der oberen Vergrößerung, dass zwar der Außenring eine zusätzliche Ausbuchtung zur radial äußeren Seite hin hat, jedoch der Halter an dieser Stelle dieser Kontur nicht folgt. Demzufolge weist diese Ausführungsform lediglich die eine (erste) Hinterschneidungsführung A2A auf, die in der rechtsseitigen Vergrö- ßerung gezeigt ist. An dem entgegengesetzten Rollenende ist der Halter entspre- chend nicht mit dem Außenring verhakt (keine Hinterschneidung).
In der Modifikation der Ausführungsform, die in Fig. 2-1 gezeigt ist, ist eine andere (zweite) Hinterschneidungsführung A2A neben der außenringseitigen Radialfüh- rung A3A gezeigt. Der Außenring ist wie in Fig. 2 gezeigt, jedoch der Halter folgt in diesem Fall der Kontur des Außenrings, so dass auch hier eine Hinterschnei- dungsführung realisiert ist. Die erste Hinterschneidungsführung A2A und die zweite Hinterschneidungsführung A2A, wie sie in Figs. 2 und 2-1 gezeigt sind, kön- nen alternativ oder kooperativ verwendet werden. Das heißt, die erste Hinter- schneidungsführung A2A und/oder die zweite Hinterschneidungsführung A2A kön- nen vorgesehen sein.
Fig. 2-2 zeigt eine andere Modifikation der Ausführungsform. Die einzige Hinter- schneidungsführung, die in der anderen Modifikation der Ausführungsform vorge- sehen ist, ist am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen, wie in dem Detail- ausschnitt oben links in Fig. 2-2 gezeigt ist. Auch hier ist der Außenring derart geformt, dass der S-förmige Verlauf zu erkennen ist, der auch in Figs. 7 und 8 prinzipiell gezeigt ist. Auch wenn in dieser Modifikation der Ausführungsform die außenringseitige Radialführung (A3A) des Halters nicht vorgesehen ist, ist eine Hinterschneidungsführung A2A zu erkennen. Der Halter zeigt in diesem Bereich einen massiven Querschnittsanteil (in dem Detailausschnitt unten) und einen hoh- len Querschnittsanteil (in dem Detailausschnitt oben). Der hohle Querschnitt ent- spricht einem Haken, der in Umfangsrichtung nur abschnittsweise vorsehen ist, wie in Fig. 5-2 leicht ersichtlich ist. Auch diese vergleichsweise nachgiebigen hoh- len Haken erlauben es, dass der Halter samt Rollen in den Außenring eingesetzt werden kann und anschließend nicht einfach herausfallen kann. Auf der radial in- neren Seite des Halters, wie in dem Detailausschnitt unten rechts in Fig. 2-2 ge- zeigt ist, ist eine oder mehrere Schmiertaschen vorgesehen, welche die Funktion der lagerseitigen Führung A3B und der außenringseitigen Axialführung A2B nicht beeinträchtigen.
Zum Halter 11 soll im Speziellen erwähnt werden, dass dieser vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet ist, wobei dieser prinzipiell auch aus Stahl hergestellt sein kann.
Fig. 4 zeigt die Ausführung der Hauptlagerung, wobei von rechts (A) nach links (C) die Abfolge zur Montage des Lagers zu einer vormontierten Lagereinheit gezeigt ist. Die Ansicht (A) zeigt hierbei den Halter 11 ohne Rollen 12. Die Ansicht (B) zeigt den ersten Montageschritt, in dem die Rollen 12 in den Halter 11 montiert werden. Die Ansicht (C) zeigt die fertig montierte Lagereinheit, in die der Halter 11 mit den Rollen in den Außenring 10 eingesetzt wurde. Die fertig montierte La- gereinheit, die in Fig. 4(C) gezeigt ist, weist die erfindungsgemäßen Vorteile auf. In Figs. 4(A), 4(B) und 4(C) sind die Aussparungen als Querschnittsverjüngungen jeweils auf der linken Seite des Halters 11 zu erkennen.
Das Einsetzen des Halters 11 in den Außenring 10 wird durch Aussparungen (Durchbrüche bzw. Einschnürungen) im Halter am radial inneren Rand und/oder am radial äußeren Rand vereinfacht. In Fig. 5 zeigt Markierung (Al) solch einen Durchbruch bzw. eine Aussparung, deren Anzahl der Anzahl der Montagestellen der Rollen entsprechen kann. Bei der Wahl der Anzahl der Durchbrüche gilt es auch zu berücksichtigen, dass der Halter 11 in tangentialer Richtung bzw. Umfangsrich- tung verwindungssteif bleiben soll. Das heißt, dass der Halter aufgrund einer zu großen Anzahl von Durchbrüchen derart geschwächt werden kann, dass er nicht mehr in der Lage ist, die Wälzkörper bei Ausscherbewegungen (Schränken) inner- halb der korrekten Abwälzbewegung zu führen. Jedoch müssen die Durchbrüche so vorgesehen sein, dass eine rein elastische Deformation des Halters in radialer Richtung möglich ist, so dass die Haken-Führung in das Gegenprofil des Außen- rings einrasten kann („Einhaken"). Aus Gründen der Verwindungssteifigkeit ist es daher wünschenswert, dass die Aussparungen lediglich Querschnittsverjüngungen und keine Durchbrüche sind.
Die beschriebene Technologie der Hauptlagerung kann ebenfalls auf die eingangs beschriebenen Stützlagerungen (3) angewendet werden. Bei einer solchen Aus- führung würden dann, der Baugröße entsprechend, Lager der technischen Ausfüh- rungsform 30 und 40 als Stützlagerung der Antriebswelle 1 in einer X-Anordnung Verwendung finden.
In Fig. 5-1 zeigt Markierung (Al) eine Aussparung (Durchbruch) in einer Modifika- tion der Ausführungsform, die alternativ zu der Struktur verwendet werden kann, die in Fig. 5 gezeigt ist. Die Aussparungen (Durchbrüche) in dieser Ausführungs- form sind in dem Halter am radial äußeren Rand vorgesehen. In diesem Zusam- menhang sei erwähnt, dass die Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt ist, jene ist, die auch in Fig. 2 gezeigt ist. Ferner ist die Modifikation der Ausführungsform, die in Fig. 5-1 gezeigt ist, jene, die auch in Fig. 2-1 gezeigt ist, und ist die andere Modifikation der Ausführungsform, die in Fig. 5-2 gezeigt ist, jene, die auch in Fig. 2-2 gezeigt ist.
Die Wahl der Position der Durchbrüche kann sich daran orientieren, wie die„Ver- hakung" ausgestaltet ist.
(Zweite Ausführungsform)
Mit Bezug auf Fig. 6 wird eine Untersetzungsvorrichtung bzw. Getriebevorrichtung Z2 beschrieben. Die Untersetzungsvorrichtung Z2 ist ein modifiziertes Beispiel der Untersetzungsvorrichtung ZI gemäß der ersten Ausführungsform. Komponenten der Untersetzungsvorrichtung Z2, die zu jenen in der Untersetzungsvorrichtung ZI identisch sind, werden mit denselben Bezugszeichen oder Bezugssymbole bezeich- net, und auf eine wiederholte Beschreibung von diesen kann verzichtet werden.
Die Untersetzungsvorrichtung Z2 unterscheidet sich von der Untersetzungsvorrich- tung ZI darin, dass die Untersetzung in zwei Stufen erfolgt, wobei die Beschrei- bung der Untersetzung in der Untersetzungsvorrichtung ZI prinzipiell der Abtriebs- stufe der Untersetzungsvorrichtung Z2 entspricht. Die anderen Strukturen der Un- tersetzungsvorrichtung Z2 sind im Wesentlichen identisch zu jenen der Unterset- zungsvorrichtung ZI. Somit erfolgt lediglich eine Beschreibung der Unterschiede in der Funktion hinsichtlich der Untersetzungsvorrichtung ZI.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die eine Untersetzungsvorrichtung Z2 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Ansprüche sind bedingungslos auf folgende Untersetzungsvorrichtung Z2 anzuwenden.
Die Untersetzungsvorrichtung Z2 wird beispielsweise verwendet, um eine An- triebsleistung von einem Motor (nicht dargestellt) rotatorisch aufzunehmen, der mit einer Eingangswelle 14 (nur schematisch dargestellt) verbunden ist, in Dreh- zahl zu reduzieren und im Drehmoment zu erhöhen. Dies geschieht in zwei Unter- setzungsstufen durch eine innen kämmende Planetenradstruktur (Abtriebsstufe) und eine vorgelagerte Stirnradvorstufe (Eingangsstufe). Die Untersetzungsvorrich- tung wird also schnelldrehend an der Eingangswelle 14 mit geringem Drehmoment angetrieben und treibt langsam drehend mit hohem Drehmoment an der Ab- triebswelle 2 (auch Träger genannt) ab. Durch den Antrieb der Eingangswelle 14 wird das Planetenrad 15 mit geringerer Drehzahl und bereits erhöhtem Drehmo- ment gegensinnig zur Eingangswelle 14 angetrieben. Da die Eingangswelle 14 mit der Antriebswelle 1 fest verbunden ist, wird diese ebenfalls in Rotation versetzt, was die Untersetzung in der Abtriebs-Stufe zur Folge hat. Der Unterschied zur Funktionsweise zur Untersetzungsvorrichtung ZI der ersten Ausführungsform be- steht weiter darin, dass die Antriebswelle 1 bereits exzentrisch zur Getriebehaupt- achse angeordnet ist und so die exzentrisch zur Antriebswelle angeordneten Kör- per von nicht nur die außen verzahnten Zahnräder 6 (Kurvenscheibe), hier zwei an der Zahl, in Bewegung versetzt, sondern die Antriebswelle 1 durch die der au- ßen verzahnten Zahnräder 6 in dieser Bewegung mitgenommen wird. Daraus re- sultiert, dass die Antriebswelle 1 mit Hilfe der Stützlagerung (3) von Antriebswelle 1 in Abtriebswelle 2 und 4 hier die Funktion der Mitnehmerrollen 9 übernimmt, welche die Rotation auf Abtriebswelle 2 und 4 übertragen. Weiter ist die Antriebs- welle 1 mit nur zwei um 180° zueinander versetzten, exzentrischen Körpern ver- sehen und daher ist die Untersetzungsvorrichtung Z2 auch nur mit zwei außen verzahnten Zahnrädern 6 versehen.
Aus den vorangehenden beiden Ausführungsformen werden die Vorteile ersicht- lich, die mit der Lagereinheit der vorliegenden Erfindung erreicht werden können.
In den obigen Ausführungsformen wurde die Verwendung der erfindungsgemäßen Lagereinheit für eine Untersetzungsvorrichtung offenbart. Die Verwendung der La- gereinheit der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf Untersetzungs- bzw. Getriebevorrichtungen begrenzt und kann auf jegliche Art von Wellenlagerung an- gewendet werden, soweit diese eine Lagerung in axialer Richtung und/oder radia- ler Richtung erfordert.
In den obigen Ausführungsformen wurde eine Konfiguration offenbart, in der die Führungsflächen des Halters, die mit dem Außenring in Kontakt stehen, in Primär- und Sekundärführung aufteilt sind. Konkret handelte es sich hierbei um zwei Pri- märführungen A2A und A3A, sowie zwei Sekundärführungen A2B und A3B.
Die Primärführung A2A (außenringseitige Hauptführung bzw. Hinterschneidungs- führung) bietet eine Abstützung des Halters gegen ein Versetzen radial auswärts und in einer axialen Richtung (linkswärts/rechtswärts in Fig. 2) hinsichtlich dem Außenring. Diese Primärführung A2A wird im Wesentlichen dadurch realisiert, dass der Halter auf der Außenumfangsseite von diesem mit dem Außenring verhakt (S- förmiger Verlauf des entsprechenden Flächenpaars) ist. Die Formgebung dieser Verhakung orientiert sich maßgeblich daran, dass eine Bewegung der Rollen radial auswärts entlang der Lauffläche des Außenrings beschränkt werden kann. Die Formgebung dieser Verhakung orientiert sich jedoch auch gleichzeitig daran, dass die Lagereinheit derart in z.B. ein Gehäuse eingebaut werden kann (vor Montage der Welle), dass der Halter samt Rollen sich nicht von dem Außenring löst. Eine derartige Sicherung erleichtert den Austausch der Lagereinheit und die erneute Montage der Welle. Wenn der Halter an dem Außenring neben der Führungsauf- gabe auch noch zusätzlich gegen ein Herausfallen gesichert sein soll, muss der S- förmige Verlauf bzw. die Hinterschneidung noch ausgeprägter sein.
Die Sekundärführung A2B (stirnseitige Hauptführung bzw. außenringseitige Axial- führung) bietet eine Abstützung des Halters gegen ein Versetzen in der axialen Richtung (rechtswärts in Fig. 2) weg von der gelagerten Welle 2. Diese Sekundär- führung A2B wird im Wesentlich dadurch realisiert, dass eine Außenumfangsfläche des Halters in axialer Richtung einer Innenumfangsfläche des Außenrings gegen- überliegt. Die Außenumfangsfläche des Halters und die Innenumfangsfläche des Außenrings können jedoch vorzugsweise auch etwas geneigt sein, so dass diese Flächen eine Normale aufweisen, die sich der entsprechenden Drehachse der Rol- len weiter annähert. Bestenfalls ist die Flächennormale parallel zur Drehachse der entsprechenden Rolle. Anders ausgedrückt weist in diesem Fall die Lauffläche des Außenrings einen rechten Winkel zur Sekundärführung A2B (stützende Innenum- fangsfläche des Außenrings) auf. Diese Modifikation hin zur geneigten Anordnung steht in enger Verbindung mit der Möglichkeit des Verdrehens des Halters in Um fangsrichtung beim Verbinden des Halters mit dem Außenring. Die bei der Sekun- därführung A2B betroffene Innenumfangsfläche des Außenrings bildet in radialer Richtung einen Steg aus, der außerdem benutzt werden kann, um den Außenring während dessen Montage korrekt einzupassen. Dieses Passen kann auch mit dem verbundenen Halter (Rollenkäfig) über diesen axialen Steg des Außenrings durch- geführt werden. Somit wird eine Montage noch weiter vereinfacht. Der Außenring weist außerdem einen axialen Steg auf, auf dessen radialer innerer Seite der Halter angeordnet ist und dessen Stirnfläche in axialer Richtung freiliegt. Der Ausdruck „in axialer Richtung freiliegt" bedeutet, dass bei Betrachtung der Lagereinheit in axialer Richtung, der axiale Steg radial auswärts von dem Halter zu erkennen ist. Ist das entsprechende Flächenpaar nicht zylindrisch, sondern konisch (geneigt) ausgebildet, kann die Herausfallsicherung auch von der außenringseitigen Radial- führung A3A alternativ oder zusätzlich zur Herausfallsicherung der Primärführung A2A (S-förmiger Verlauf) vorgesehen sein.
Die Primärführung A3A (außenringseitige Radialführung) bietet eine weitere Ab- stützung des Halters gegen ein Versetzen radial auswärts hin zum Außenring. Im Gegensatz zur Primärführung A2A, die am radial inneren Rand des Halters auf dessen radialer Außenseite vorgesehen ist, ist die Primärführung A3A am radial äußeren Rand des Halters auf dessen radialer Außenseite vorgesehen. Die Primär- führung A3A kann ein zylindrisches Flächenpaar von Flächen des Halters und des Außenrings sein, das im Wesentlichen parallel bzw. koaxial zur Achse der gelager- ten Wellen ist (siehe Figs. 1 bis 8).
Die Sekundärführung A3B (lagerelementseitige Hilfsführung) bietet eine weitere Abstützung des Halters in der anderen axialen Richtung (linkswärts in Fig. 2) hin zu gelagerten Welle 2. Während die vorangehenden Primärführung A2A (Hinter- schneidungsführung), Sekundärführung A2B (außenringseitige Axialführung bzw. Stirnflächenführung) und Primärführung A3A (außenringseitige Radialführung) je- weils Führungen zwischen dem Halter und dem Außenring sind, ist die Sekundär- führung A3B (lagerelementseitige Führung) die einzige Führung zwischen dem Hal- ter und der gelagerten Welle (zu lagerndes Element), die die innere Lagerlauffläche ausbildet. Diese Sekundärführung A3B betrifft eine Fläche des Halters auf der In- nenumfangsseite des Halters (radial einwärts von den Rollen), die auf einer Linie mit der Mantelfläche der Rollen liegt, die in Kontakt mit der inneren Lagerlauffläche der gelagerten Welle ist. Der Ausdruck„auf einer Linie mit der Mantelfläche der Rollen" beinhaltet insbe- sondere einen Zustand, in dem die beschriebene Führungsfläche des Halters mini- mal parallel versetzt ist zur Mantellinie der Rollen, so dass die Führungsfläche mit der Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt steht, wenn die Funktion einer Führung erforderlich ist. Aus diesem Grund muss die gelagerte Welle keine besondere Abstufung in der Lagerfläche haben. Es reicht, wenn die Lagerfläche der gelagerten Welle konusförmig ist, die benachbarte Führungsfläche der gelagerten Welle (radial einwärts von der Lagerfläche) ebenfalls konusförmig ist und beide Flächen die gleiche Neigung ohne einen Stufenversatz haben.
Die Richtung„entlang der Lagerfläche" beinhaltet eine axiale Komponente und eine radiale Komponente, da es sich in der vorliegenden Erfindung um ein Schrägrol- lenlager handelt.
Der Halter ist derart geformt und/oder aus einem derartigen Material hergestellt, dass er in der Umfangsrichtung elastisch verdrehbar ist. Diese Verdrehbarkeit kann nötig sein, um den Halter mit dem Außenring bei einer Herstellung der Lagereinheit zu verbinden, falls die Primärführung A2A und/oder die Sekundärführung A2B eine entsprechend hinterschnittene Formgebung in deren Querschnitt haben sollten. Dazu sind Aussparungen am radial inneren Rand und/oder radial äußeren Rand des Halters vorgesehen. Diese„Segmentierung" erleichtert eine Verformung bei Aufbringung eines Krempelmoments (Moment um die Tangentialrichtung herum), die nur beim Verbinden des Haltern mit dem Außenring stattfindet.
Die entsprechenden Flächenpaare, die in Verbindung mit der Primärführung A2A (Hinterschneidungsführung), der Sekundärführung A2B (außenringseitige Axial- führung bzw. Stirnflächenführung), der Primärführung A3A (außenringseitige Ra- dialführung) oder der Sekundärführung A3B referenziert sind, sind lediglich zur Führung des Halters zwischen der äußeren und inneren Lagerfläche vorgesehen. Das heißt, im Falle, dass der Halter nicht verformt ist, sind die entsprechenden Flächen mit einem geringen Abstand zueinander ausgebildet, um im Betrieb keine zusätzliche Reibung und zusätzlichen Wärmeeintrag zu erzeugen. Ein Kontakt (stützende Wirkung) soll nur dann hergestellt werden, wenn sich der Halter ver- formt, um so eine weitere Verformung zu verhindern bzw. begrenzen.
Unabhängig davon, ob die Primärführung A2A, die Sekundärführung A2B, die Pri- märführung A3A und/oder die Sekundärführung A3B vorgesehen ist, muss das zu lagernde Element keine besondere Formgebung aufweisen. Das heißt, das zu la- gernde Element muss lediglich eine konische Lagerfläche ohne zusätzliche Vor- sprünge oder Vertiefungen haben. Dadurch erhöht sich der Einsatzbereich der La- gereinheit. Dementsprechend ist auch kein separater Innenring notwendig, um eine einsatzfähige Lagereinheit zu bieten.
Da der Halter an seinem radial äußeren Rand und/oder an seinem radial inneren Rand mit dem Außenring verbunden ist, so dass er nicht leicht davon gelöst werden kann, wird eine Montagefähigkeit verbessert. Diese Art von Sicherung wird durch einen Formschluss erreicht. Mit anderen Worten, eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnittfläche des Halters gegenüberliegende Schnittfläche des Au- ßenrings haben jeweils einen S-förmigen Verlauf, so dass Kräfte in Richtung ent- lang der äußeren Lagerlauffläche von dem Halter an den Außenring übertragen werden können. Wenn diese Kräfte übertragen werden können, wird der Halter an dem Außenring gesichert, während der Montage gehalten und im Betrieb gestützt. Der S-förmige Verlauf betrifft die Primärführung A2A (Hinterschneidungsführung). Jedoch kann auch die Radialführung A3A alternativ oder zusätzlich gestaltet sein, um Kräfte zwischen dem Halter und dem Außenring während der Montage zu über- tragen. Dies wird dadurch erreicht, dass das Flächenpaar Radialführung A3A nicht zylindrisch, sondern konisch geformt ist.
Der„S-förmige Verlauf' ist wie folgt gestaltet. Im Verlauf entlang der Lagerlauf- fläche des Außenrings radial einwärts und axial in Richtung der Erstreckung der Welle zu dem Wellenende hin (nach rechts in Fig. 2) macht die Schnittfläche des Außenrings einen ersten Bogen (Sl) radial auswärts (oben in Fig. 2). Anschließend kehrt sich die Krümmungsrichtung der Schnittfläche des Außenrings um (Wende- punkt im S-förmigen Verlauf), so dass sich die Schnittfläche des Außenrings in einem zweiten Bogen (S2) wiederum zu dem Wellenende hin erstreckt. Mit diesem allgemeinen S-förmigen Verlauf können Kräfte des Halters auf den Außenring im Betrieb übertragen werden, d. h. Kräfte entlang der Lagerlauffläche. Wenn nun aber das Herausfallen des Halters aus der Lagereinheit (axiales Lösen des Halters von dem Außenring) mittels des S-förmigen Verlaufs verhindert werden soll, dann muss der erste Bogen derart ausgebildet sein, dass sich die Kontur der Schnittflä- chen von Halter und Außenring (Flächenpaar) ein Stück weit radial auswärts ver- läuft. Diese Hinterschneidung verhindert dann ein axiales Lösen des Halters von dem Außenring beispielsweise während einer Montage. Diese Hinterschneidung (erster Bogen) bildet sozusagen einen Vorsprung aus, der in radial einwärts ge- richteter Richtung vorragt.
Die vorangehend genannte außenringseitige Hilfsführung (außenringseitige Radi- alführung) A3A kann eine Schnittfläche des Halters und eine der Schnittfläche des Halters gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings jeweils mit einem S-för- migen Verlauf mit zwei gegensinnig gekrümmten Bögen (S3, S4) aufweisen, die sich radial auswärts von der Lagerlauffläche des Außenrings anschließen, wobei sich der erste Bogen (S3) in radialer Richtung weg von dem Außenring krümmt, und wobei sich der zweite Bogen (S4) in radialer Richtung hin zu dem Außenring und krümmt. Die zwei gegensinnig gekrümmten Bögen S3 und S4 entsprechen der zweiten Hinterschneidungsführung, die auch in Fig. 2-1 gezeigt ist.
Figs. 7 und 8 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen bezüglich des Au- ßenringquerschnitts. Jede von diesen zwei Ausführungsformen kann auf die vo rangehend beschriebenen Gestaltungen angewendet werden. Während in jeder von diesen zwei Ausführungsformen die Bögen S3 und S4 dieselben sind, ist die Gestaltung der Bögen S1 und S2 in den beiden Ausführungsformen verschieden. Somit sind in Figs. 7 und 8 die erste und zweite Hinterschneidungsführung gezeigt.
Die Formgebung der zwei Bögen S1 und S2 auf der radial inneren Seite des Halters bzw. die Formgebung der zwei Bögen S3 und S4 auf der radial äußeren Seite des Halters können aus Fig. 8 ersehen werden. Zwischen den beiden Bögen S1 und S3 erstreckt sich die Lagerlauffläche des Außenrings. Außerdem ist der radiale Steg RS in Fig. 8 zu sehen, der eine zylindrische Innenumfangsfläche aufweist, was auch in Fig. 2 zu sehen ist. Das Bogenpaar S1 und S2 und das Bogenpaar S3 und S4 erzeugen jeweils eine umlaufende Nut an dem Außenring.
In solch einer Montage kann nun die Lagereinheit (Halter und Außenring) zuerst in das Gehäuse eingesetzt bzw. eingepresst werden (axialer Steg AS in der Nähe von S4), und dann kann die Welle (zu lagerndes Element) an das Lager gesetzt werden, ohne befürchten zu müssen, dass sich der Halter von der Lagereinheit löst oder dass sich der Halter von der Welle bzw. dem zu lagernden Element löst.
Wie bereits erwähnt wurde, können die Aussparungen am radial inneren und/oder am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft sind die Aussparungen vorgesehen, wenn sie sich an dem radialen Ende des Halters befinden, das zu der S-förmigen Führung in radialer Richtung entgegengesetzt ist. Das heißt, wenn das Bogenpaar S1 und S2 am radial inneren Rand des Halters vorgesehen ist, sind die Aussparungen vorzugsweise am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen. Wenn das Bogenpaar S3 und S4 am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen ist, sind die Aussparungen vorzugsweise am radial inneren Rand des Halters vorgesehen. Vorteilhaft sind diese Anordnungen aufgrund der folgenden Situation. Wenn der Halter um die Umfangsrichtung herum verdreht wird, wobei sich der Drehmittelpunkt an der Stelle des Bogenpaars S1/S2 oder S3/S4 befindet, der jeweils entfernte Rand des Halters eine entsprechend große Umfangsänderung erfährt. Um diese Umfangsänderung ohne Beschädigung des Halters auszuführen, sind an dem entsprechenden Ende (entgegengesetztes Ende des Halters in radialer Richtung) Aussparungen vorgesehen. Jedoch sei an dieser Stelle angemerkt, dass ungeachtet dieser vorteilhaften Ausführungen auch eine Ausführungsform möglich ist, bei der beide Bogenpaare S1/S2 und S3/S4 zusam- men mit Aussparungen am radial inneren und/oder am radial äußeren Rand des Halters vorgesehen sind. Außerdem ist es möglich, dass ein einzelnes Bogenpaar S1/S2 oder S3/S4 vorgesehen ist und die entsprechenden Aussparungen auf der gleichen Seite der Rollen wie das Bogenpaar vorgesehen sind.
Während sich die Bögen S1 und S2 in der Ausführungsform von Fig. 8 direkt an die Lagerlauffläche des Außenrings anschließt, ist die Struktur in der Ausführungs- form von Fig. 7 mit einer zusätzlichen Stufe versehen, die zwischen den Bögen S1 und S2 und der Lagerlauffläche vorgesehen ist. Diese zusätzliche Stufe kann eine kompaktere Gestaltung von Halter und Außenring bieten, wenn die Rollen einen größeren Durchmesser haben. Der vorangehend genannte axiale Steg AS ist auch in der Ausführungsform von Fig. 7 zu sehen. Dieser Steg AS hat in der Ausfüh- rungsform von Fig. 7 jedoch zwei axial benachbarte, ringförmige Stegabschnitte mit unterschiedlicher Dicke in radialer Richtung.
Ein solcher Halter weist einen vorteilhaften Effekt auf, dass die hauptsächliche Führung an dem Außenring erfolgt, so dass die Bewegung des Halters leicht ein- geschränkt wird und der Halter nicht aus dem Lager (Außenringabmessungen) herausragen muss. Das Lager als vormontierte Einheit (Außenring inklusive Halter mit vormontierten Rollen) hat zur Folge, dass es als solches einfacher in der Un- tersetzungsvorrichtung bzw. einem Wellengehäuse zu montieren ist. Die hier of- fenbarte Technik kann auch in einer Form angewendet werden, in der die Flächen des Halters, die zur Funktion der Führung des selbigen verwendet werden, Aus- sparungen und/oder Vorsprünge aufweisen. Wenn in einem solchen Halter die be- treffenden Flächen mit den Gegenlaufflächen an Innen- und Außenring in Kontakt kommen, kann so die Kontaktfläche verkleinert werden, wobei somit die Reibung zwischen einerseits dem Außenring und/oder dem Träger und andererseits dem Halter verringert wird.
Die vorliegende Offenbarung umfasst außerdem eine Untersetzungsvorrichtung, in der ein Träger durch ein Gehäuse über ein Lager abgestützt ist. Das Lager (Radial- Schrägrollenlager) umfasst: einen inneren Laufring, der am Träger vorgesehen ist; einen äußeren Laufring, der am Gehäuse vorgesehen ist; mehrere Rollen, die zwi- schen dem inneren Laufring und dem äußeren Laufring angeordnet sind und eine Drehachse umfassen, die relativ zu einer Lagerachse geneigt ist (Radial-Schräg- rollenlager), und einen Halter, der Intervalle zwischen benachbarten Rollen auf- rechterhält, wobei der Halter inklusive der Rollen in den Außenring montiert wer- den kann und so das Lager als eine vormontierte Einheit bereitgestellt werden kann, die durch„Einhaken" des Halters in eine profilierte Haken-Führung des Au- ßenrings gesichert ist. Eine Führung (Primärführung) des Halters ist in den Außen- ring integriert (profilierte Haken-Führung) und der Halter steht zur Unterstützung der Führung der Lauffläche der Rollen am Innenring als auch am Außenring in Kontakt, um Kräfte innerhalb des Lagers aufzufangen, die ein„Ausrücken" der Rollen aus Ihrer Position hervorrufen.
Die Untersetzungsvorrichtung ist vorzugsweise an einem Abschnitt des Halters mit kleinem Durchmesser durch Durchbrüche unterteilt (Segmentierung), um so die erforderliche Flexibilität für die radiale Auslenkung des unteren Bereichs des Hal- ters für die Montage in den Außenring („Einhaken") zu gewährleisten.
Die Untersetzungsvorrichtung umfasst die Lagerung der Antriebswelle in der Un- tersetzungsstufe mit Planetenradstruktur (Abtriebsstufe) durch bereits beschrie- bene Radial-Schrägrollenlager.
Während vorangehend unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben wurden, ist dem Fachmann klar, dass einzelne Elemente aus separaten Ausführungsformen in andere Ausführungsformen integriert werden können, wenn ersichtlich ist, dass sich dadurch kein Widerspruch oder ein technisches Problem ergibt.
Zum Beispiel kann der Halter bzw. der Käfig in den vorangehenden Ausführungs- formen mit den Aussparungen auf der radial inneren Seite, wie in Fig. 5 gezeigt ist, versehen sein. Alternativ kann der Halter bzw. der Käfig in den vorangehenden Ausführungsformen mit den Aussparungen auf der radial äußeren Seite, wie in Fig. 5-1 gezeigt ist, versehen sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Halter bzw. der Käfig in den vorangehenden Ausführungsformen mit den Aussparungen auf der radial inneren und der radial äußeren Seite versehen ist. Um die Integrität des Halters beizubehalten, sind in dieser Ausführungsform die Aussparungen auf der radial inneren und der radial äußeren Seite jeweils in der Umfangsrichtung versetzt zueinander.
Die Halter mit den Aussparungen, die in Figs. 5, 5-1 und 5-2 gezeigt sind, können mit den Außenringen kombiniert werden, die in Figs. 7 und 8 gezeigt sind. Beson- ders vorteilhaft werden die Halter mit den Aussparungen, die in Figs. 5 und 5-1 gezeigt sind, mit dem Außenring kombiniert, der in Fig. 7 gezeigt ist. Ferner wird vorteilhaft der Halter mit den Aussparungen, die in Fig. 5-2 gezeigt sind, mit dem Außenring kombiniert, der in Fig. 8 gezeigt ist. Figs. 9 und 10 entsprechen den Figs. 7 und 8 in Bezug auf die in den Figuren schraffierten Schnittflächen der jeweiligen Außenringe. Allerdings sei vermerkt, dass die Wellenachsenrichtung in den Figs. 7 und 8 in der Blattebene von rechts nach links orientiert ist und dass die Wellenachsenrichtung in den Figs. 9 und 10 in der Blattebene von oben nach unten orientiert ist. Demzufolge hat die vorange- hend gemachte Beschreibung der Ausführungsformen, die in Figs. 7 und 8 gezeigt sind, folgende Relevanz für die Ausführungsformen, die in Figs. 9 und 10 gezeigt sind. Und zwar werden durch diese Achsendrehung die axiale Richtung in Figs. 7 und 8 die radiale Richtung in Figs. 9 und 10, und die radiale Richtung in Figs. 7 und 8 wird die axiale Richtung in Figs. 9 und 10.
Um in den Ausführungsformen, die in den Figs. 9 und 10 gezeigt sind, den gleichen Verhakungseffekt zu erreichen, wie es in den Ausführungsformen, die in den Figs. 7 und 8 gezeigt sind, zu erreichen, müssen die zwei S-Verläufe entsprechend an- gepasst werden, um eine Hinterschneidung zu erreichen. In den konkreten Aus- führungsformen, die in den Figs. 9 und 10 gezeigt sind, ist keine Hinterschneidung vorhanden. Das heißt, der zusätzliche Verhakungseffekt ist im Vergleich zu Figs. 7 und 8 nicht vorhanden. Allerdings profitieren die Ausführungsformen, die in den Figs. 9 und 10 gezeigt sind, gleichermaßen von den mehreren Führungsflächen.
In allen Ausführungsformen kann ein Verhakungseffekt auch dadurch erzeugt wer- den, indem das Flächenpaar der entsprechenden„Radialführung" nicht zylindrisch mit konstantem Durchmesser, sondern konisch ausgebildet ist. Der sich verjüng- ende Durchmesser nimmt zum axialen Ende des Außenrings hin ab. Dadurch kann der Halter nicht leicht aus dem Außenring entfernt werden, sobald er eingesetzt ist.
Fig. 11-A zeigt einen erfindungsgemäßen Halter bzw. Käfig. Fig. 11-B zeigt den erfindungsgemäßen Halter in einem Schnitt B-B, der in Fig. 11-A gezeigt ist. Wie aus dem Schnitt von Fig. 11-B hervorgeht, sind die Verbindungsstege des Käfigs, die annähernd parallel zur Erstreckungsrichtung der Rollen und zwischen den Rol- len vorgesehen sind, derart ausgebildet, dass die radial inneren Seiten (Seite, auf der„LD" in Fig. 11-B verzeichnet ist) der Verbindungsstege des Käfigs dicker aus- gebildet sind als die radial äußeren Seiten der Verbindungsstege des Käfigs (Seite, auf der„DD" in Fig. 11-B verzeichnet ist).
Außerdem sind die Abstände LD zwischen zwei benachbarten radial inneren Seiten der Verbindungsstege des Käfigs kleiner als der Rollendurchmesser 0D, und die Abstände DD zwischen zwei benachbarten radial äußeren Seiten der Verbindungs- stege des Käfigs sind größer als der Rollendurchmesser 0D. Demzufolge können die Rollen leicht in den Halter bzw. Käfig von der radial äußeren Seite aus einge- setzt werden und liegen dann lose in dem Halter bzw. Käfig. Bei einem nachfol- genden Zusammenbau des Halters mit Rollen und des Außenrings, werden die Rollen durch den Außenring daran gehindert, aus dem Halter herauszufallen. Diese Formgebung des Halters resultiert in dem positiven Effekt, dass der Halter in einem Spritzgussformungsverfahren leichter entformt werden kann, dass sich die Verbin- dungsstegdicke kontinuierlich von der radial inneren Seite zur radial äußeren Seite hin verringert.

Claims

Patentansprüche
1. Radial-Schrägrollenlager, das Folgendes aufweist:
einen Außenring (10) mit einer äußeren Lagerlauffläche, die in einem Winkel hinsichtlich einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse eines zu lagernden Elements angeordnet ist, und
einen Halter (11), der zwischen einem radial inneren Rand und einem radial äußeren Rand von diesem eine Vielzahl von Rollen (12) hält, die mit der Lagerlauffläche des Außenrings (10) in Kontakt stehen und gestaltet sind, um mit einer Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt bringbar zu sein,
wobei
der Halter (11) eine Hinterschneidungsführung (A2A) aufweist, die an dem radial äußeren und/oder radial inneren Rand des Halters (11) zwischen dem Halter (11) und dem Außenring (10) derart vorgesehen ist, dass eine Schnittfläche des Halters (11) und eine der Schnittfläche des Halters (11) gegenüberliegende Schnittfläche des Außenrings (10) jeweils einen S- förmigen Verlauf (Sl, S2; S3, S4) haben, so dass Kräfte in Richtung entlang der äußeren Lagerlauffläche von dem Halter (11) an den Außenring (10) übertragen werden können.
2. Radial-Schrägrollenlager nach Anspruch 1, wobei der S-förmige Verlauf zwei gegensinnig gekrümmte Bögen (Sl, S2; S3, S4) aufweist, die sich radial auswärts und/oder einwärts von der Lagerlauffläche des Außenrings (10) direkt oder indirekt anschließen,
wobei sich der erste Bogen (Sl) in radialer Richtung zu dem Außenring (10) hin krümmt und sich derart krümmt, dass er radial auswärts verläuft (Hinterschneidung), und sich der zweite Bogen (S2) in radialer Richtung weg von dem Außenring (10) und radial einwärts krümmt, und/oder
wobei sich der dritte Bogen (S3) in radialer Richtung zu dem Außenring (10) hin krümmt und sich derart krümmt, dass er radial auswärts verläuft
(Kommentar 08.12.2018-DE_00 Anlage mit Briefkopf.dot-TA) (Hinterschneidung), und sich der vierte Bogen (S4) in radialer Richtung weg von dem Außenring (10) und radial einwärts krümmt.
3. Radial-Schrägrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine außenringseitige Radialführung (A3A) derart vorgesehen ist, dass eine Außenumfangsfläche des Halters (11) in radialer Richtung einer
Innenumfangsfläche des Außenrings (10) gegenüberliegt und ein Flächenpaar bildet, wobei das Flächenpaar zylindrisch ist.
4. Radial-Schrägrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine außenringseitige Axialführung (A2B) derart vorgesehen ist, dass eine Außenumfangsfläche des Halters (11) in axialer Richtung einer
Innenumfangsfläche des Außenrings (10) gegenüberliegt und ein Flächenpaar bildet, wobei das Flächenpaar jeweils Flächennormalen aufweist, die parallel zur Achse des zu lagernden Elements sind.
5. Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 4, wobei eine außenringseitige Radialführung (A3A) am radial äußeren Rand des Halters (11) derart vorgesehen ist, dass ein Flächenpaar von Flächen des Halters (11) und des Außenrings (10) koaxial zur Achse des zu lagernden Elements ausgebildet ist.
6. Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 5, wobei eine lagerelementseitige Hilfsführung (A3B) derart vorgesehen ist, dass eine Führungsfläche am radial inneren Rand des Halters (11) so ausgebildet ist, dass sie parallel zu einer Mantelfläche von entsprechenden Rollen (12) verläuft mit einem minimalen Versatz, um dann mit einer Lagerlauffläche des zu lagernden Elements in Kontakt zu kommen, wenn sich der Halter (11) im Betrieb verformt.
7. Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 6, wobei am radial inneren Rand des Halters (11) Aussparungen und/oder am radial äußeren Rand des Halters (11) Aussparungen vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung des Halters (11) in gleichen Abständen angeordnet sind, um eine Verdrehung des Halters (11) in Umfangsrichtung zu ermöglichen.
8. Radial-Schrägrollenlager nach Anspruch 7, wobei die Aussparungen Querschnittsverjüngungen des Halters (11) sind.
9. Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 8, wobei der Außenring (10) mit einem axialen Steg (AS) versehen ist, auf dessen radialer innerer Seite der Halter (11) angeordnet ist und dessen Stirnfläche in axialer Richtung freiliegt.
10. Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 9, wobei der Außenring (10) mit einem radialen Steg (RS) versehen ist, auf dessen axialer Seite der Halter (11) angeordnet ist und dessen Stirnfläche in radialer Richtung freiliegt.
11. Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 10, wobei der Halter (11) Verbindungsstege, die annähernd parallel zur Erstreckungsrichtung der Rollen und zwischen den Rollen vorgesehen sind, derart aufweist, dass radial innere Seiten der Verbindungsstege des Käfigs dicker ausgebildet sind als radial äußere Seiten der Verbindungsstege des Käfigs.
12. Radial-Schrägrollenlager nach Anspruch 11, wobei Abstände zwischen zwei benachbarten radial inneren Seiten der Verbindungsstege des Halters kleiner als der Rollendurchmesser sind und Abstände zwischen zwei benachbarten radial äußeren Seiten der Verbindungsstege des Halters größer als der Rollendurchmesser sind.
13. Getriebevorrichtung mit einem Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 12.
14. Untersetzungsvorrichtung (ZI; Z2) mit einem Radial-Schrägrollenlager nach einem von Ansprüchen 1 bis 12.
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