DE10042648A1 - Ball bearing for car transmission shafts allows rotational and longitudinal movement and has balls loose, without cage, inside outer ring, shaft forming inner ring - Google Patents
Ball bearing for car transmission shafts allows rotational and longitudinal movement and has balls loose, without cage, inside outer ring, shaft forming inner ringInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Lager für Längs- und Drehbewegungen mit einem Außenring, mit einer am Außenring ausgebildeten nach innen weisenden um laufenden Lauffläche sowie mit mehreren auf die Lauffläche wirkenden Kugeln, wobei in dem Lager jeweils in Längs- sowie Umfangsrichtung mehrere der Ku geln nacheinander angeordnet sind.The invention relates to a bearing for longitudinal and rotary movements with a Outer ring, with an inward facing formed on the outer ring running tread and with several balls acting on the tread, with several of the Ku gels are arranged one after the other.
Ein Lager der gattungsbildenden Art ist in DE 196 03 614 A1 beschrieben. Das Lager ist im wesentlichen aus einem Außenring und mehreren Reihen von Ku geln gebildet. Die einzelnen Reihen der Kugeln sind in Längsrichtung des La gers durch Scheiben voneinander getrennt. Das Lager dient zum längsver schiebbaren und schwenk- bzw. drehbaren Lagern von Wellen und ähnlichen Elementen. Dazu stützen sich die Kugeln an einer am Außenring ringförmig ausgebildeten inneren Laufbahn sowie an der Mantelfläche des zu stützenden Elementes ab. Es gibt aber auch Anwendungen, bei denen das zu stützende Element mit einem gesonderten Innenring versehen ist, auf den die Kugeln wirken.A bearing of the generic type is described in DE 196 03 614 A1. The Bearing is essentially made up of an outer ring and several rows of Ku gel formed. The individual rows of balls are in the longitudinal direction of the La gers separated from each other by discs. The camp is used for longitudinal sliding and pivoting or rotatable bearings of shafts and the like Elements. For this purpose, the balls are supported in a ring on the outer ring trained inner career and on the lateral surface of the to be supported Element. However, there are also applications in which this is to be supported Element is provided with a separate inner ring on which the balls Act.
Derartige Lager werden unter anderem auch zur Lagerung von Schaltwellen und ähnlichen Elementen in Getrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie ermöglichen das Übertragen von Wähl- und/oder Schaltbewegungen, die in Form von Längsverschiebung und Schwenken bzw. Drehen der Schaltele mente weitergegeben werden. Häufig werden in derartigen Anwendungen auch Lager für Längs- und Drehbewegungen verwendet, bei denen die Kugeln mit tels eines Käfigs geführt und gehalten sind. Der Vorteil eines Lagers der gat tungsbildenden Art im Vergleich zu diesen Lagern mit käfiggeführten Kugeln liegt in ihrer höheren Tragzahl bei gleichem Bauraum. Nachteilig wirkt sich jedoch die erhöhte Reibung insbesondere bei Längsbewegung der zu lagern den Elemente aus. Bei Längsbewegungen aber auch bei Schwenk- bzw. Dreh bewegungen rollen die Kugeln tatsächlich nicht auf den Laufflächen des Au ßenringes bzw. Innenringes ab sondern gleiten, sich um ihren Mittelpunkt dre hend, gegen die Laufflächen. Dabei entsteht Reibung. Die Reibung erzeugt ungewollt hohe Verschiebekräfte mit wechselnder und nicht beeinflußbarer Größe sowie Verschleiß.Such bearings are used, among other things, for the storage of shift shafts and similar elements used in transmissions of motor vehicles. she enable the transmission of dialing and / or switching movements that are in Form of longitudinal displacement and swiveling or rotating the switching element elements are passed on. Also common in such applications Bearings used for longitudinal and rotary movements, where the balls with are guided and held by means of a cage. The advantage of a gat tion-forming type compared to these bearings with cage-guided balls lies in its higher load rating with the same installation space. It has a disadvantageous effect however, the increased friction, especially with the longitudinal movement of the bearings the elements. With longitudinal movements but also with swiveling or turning movements do not actually roll the balls on the tread of the Au ßringes or inner ring but slide, turn around their center against the treads. This creates friction. The friction creates unintentionally high displacement forces with changing and cannot be influenced Size as well as wear.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Lager für Längs- und Drehbewe gungen zu schaffen, das bei Beibehaltung einer hohen Tragzahl mit geringeren Reibkräften operiert und dessen Verschleißverhalten verbessert wird.The object of the invention is therefore a bearing for longitudinal and rotary motion conditions to create that while maintaining a high load rating with lower Frictional forces operate and its wear behavior is improved.
Diese Aufgabe wird nach dem Gegenstand des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß die Kugeln jeweils wenigstens in Längs- sowie Umfangsrichtung des La gers ungeordnet zueinander und unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet sind und daß die Lauffläche in beiden Längsrichtungen des Lagers in jeweils eine in dem Außenring ausgebildete, konzentrisch zur Längsmittelachse des Lagers angeordnete sowie nach innen offene Ringnut übergeht. Das Lager ist also klassisch "vollkugelig" ausgebildet. Die Kugeln sind ohne Halterung mittels z. B. eines Käfigs und ohne Beabstandung bzw. Trennung durch eine Scheibe oder ähnliche Hilfsmittel in dem Lager angeordnet. Nach der Montage des La gers und während der Operation des Lagers sind die Kugeln zufällig, unmittel bar aufeinanderfolgend und "chaotisch" zueinander angeordnet. Dabei gibt es Kugeln, die unter Last zwischen der Lauffläche des Außenringes und der Mantelfläche eines zu stützenden Elementes wirken und nicht in Funktion be findliche Kugeln, die in der Ringnut aufgefangen werden. Die Ringnuten bilden jeweils an dem Ende der Lauffläche des Außenringes mittels der vom Niveau der Lauffläche radial nach außen abgehenden Vertiefung eine lastfreie Zone. In diese lastfreie Zone werden die dem Rand des Lagers am nächsten liegen den Kugeln bei einer Längsbewegung des Lagers verdrängt und können sich dort frei und relativ reibungsfrei bewegen. Mittels der nachrollenden bzw. rut schenden Kugeln werden die in der Ringnut befindlichen Kugeln aus der Ring nut verdrängt. Es erfolgt ein "chaotischer" Austausch von Kugeln aus der bela steten Zone in die entlastete Zone. Mittels eines Lagers nach Erfindung erhal ten die Kugeln in dem Lager mehr Freiheit. Die Reibung wird gemindert und damit der Widerstand gegen Längsbewegung und Verdrehung. Die Verschie bekräfte, beispielsweise einer Schaltwelle in einem derartigen Lager, sind ge ringer und in ihrer Größe besser vorhersehbar.This object is achieved according to the subject matter of claim 1 that the balls at least in the longitudinal and circumferential directions of the La gers disordered to each other and arranged in immediate succession are and that the tread in both longitudinal directions of the bearing in each one formed in the outer ring, concentric to the longitudinal central axis of the Bearing arranged and open to the inside annular groove. The camp is So classic "full spherical" design. The balls are without a bracket z. B. a cage and without spacing or separation by a disc or similar aids arranged in the camp. After assembling the La gers and during the operation of the camp, the balls are random, immediate arranged sequentially and "chaotically" to one another. There is Balls under load between the tread of the outer ring and the The outer surface of an element to be supported does not function sensitive balls that are caught in the ring groove. Form the ring grooves each at the end of the tread of the outer ring by means of the level the tread radially outward recess a load-free zone. In this no-load zone, they will be closest to the edge of the warehouse displaced the balls during a longitudinal movement of the bearing and can move there freely and relatively smoothly. By means of the rolling or rut the balls in the ring groove are removed from the ring only displaced. There is a "chaotic" exchange of balls from the bela constant zone in the relieved zone. Get by means of a bearing according to the invention the balls in the camp had more freedom. The friction is reduced and thus the resistance to longitudinal movement and twisting. The different forces, for example a selector shaft in such a bearing, are ge wrestler and more predictable in size.
Der Wechsel der Kugeln aus der lastfreien Zone aus der Ringnut in die bela stete Zone zwischen den Laufflächen wird erleichtert wenn, wie eine Ausge staltung der Erfindung vorsieht, die Ringnut zumindest zur Lauffläche hin einen abgeschrägten Rand aufweist. Der Kantenübergang von der Wandung der Ringnut zur Lauffläche kann zusätzlich auch abgerundet sein. Die Schräge ist angepaßt an die geometrischen Verhältnisse beliebig gestaltbar. Vorzugsweise sollten jedoch die laufflächenseitige Wandung der Ringnut und eine gedachte durch den Nutgrund gelegte und parallel zur Längsmittelachse des Lagers verlaufende Gerade einen Winkel von 15 ± 2° zwischen sich einschließen.The change of the balls from the load-free zone from the ring groove to the bela Constant zone between the treads is facilitated when, like a staltung the invention provides, the annular groove at least towards the tread has a bevelled edge. The edge transition from the wall of the The ring groove to the tread can also be rounded. The slant is adaptable to the geometric conditions. Preferably However, the tread-side wall of the ring groove and an imaginary one through the bottom of the groove and parallel to the longitudinal central axis of the bearing Include a straight line of 15 ± 2 ° between them.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht den Einsatz eines Lagers mit einem Außenring vor, der an seinen beiden Enden mit jeweils einem sich der Ringnut anschließenden sowie radial nach innen weisenden Bord versehen ist. Another embodiment of the invention provides for the use of a bearing an outer ring in front of it, which is at both ends with one each Ring groove adjoining and radially inward facing board is provided.
Die Borde begrenzen den Weg der Kugeln in dem Lager und haltern die Ku geln in dem Lager. Dabei können die Borde als separate Teile ausgelegt und an bzw. in dem Außenring montiert sein. Die Borde können gehärtet oder un gehärtet aus Blech gebildet sein oder es werden Kappen bzw. Scheiben aus Kunststoff eingesetzt.The shelves limit the path of the balls in the camp and hold the Ku apply in the camp. The shelves can be designed as separate parts and be mounted on or in the outer ring. The shelves can be hardened or un be hardened from sheet metal or caps or disks are made Plastic used.
Schließlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, den Außenring aus einer Hülse aus Blech einstückig mit den Borden zu formen. Die Hülse ist vorzugsweise aus Tiefziehblech gefertigt und einsatz- bzw. durchge härtet. Mittels einer derartigen Variante können, insbesondere in der Massen fertigung, die Herstellkosten gering gehalten werden.Finally, in a further embodiment of the invention, the Form the outer ring from a sheet metal sleeve in one piece with the rims. The The sleeve is preferably made from deep-drawn sheet metal and is insertable or perforated hardened. By means of such a variant, especially in bulk manufacturing, the manufacturing costs are kept low.
Selbstverständlich sind in der Erfindung alle möglichen Arten von Außenringen und Technologien für die Herstellung von Außenringen berücksichtigt und mit dieser realisierbar. Dabei können z. B. gesinterte Außenringe oder Außenringe aus spanabhebender Bearbeitung eingesetzt werden. Die Außenringe können auch Flansche oder ähnlichen Befestigungen an bzw. in einem Gehäuse auf weisen.Of course, all possible types of outer rings are in the invention and technologies for the production of outer rings taken into account and with this realizable. Here, for. B. sintered outer rings or outer rings can be used for machining. The outer rings can also flanges or similar fastenings on or in a housing point.
Bei einem Lager gemäß Erfindung sind die Kugeln für den Transport und die Montage beispielsweise mittels Fett in dem Außenring gehaltert und zusätzlich mittels eines rohrförmigen Stopfens gesichert. Eine weitere bessere Möglich keit besteht in der Montage einer Baueinheit, die durch das zu lagernde Ele ment, beispielsweise eine Schaltwelle, und das Lager gebildet ist. Bei dieser Variante ist das Lager schon während seines Transportes zum Getriebeher steller bestimmungsgemäß auf dem Schaltelement montiert.In a bearing according to the invention, the balls for transport and Assembly, for example, held in the outer ring by means of grease and additionally secured by means of a tubular plug. Another better way keit consists in the assembly of a structural unit, which by the Ele ment, for example a control shaft, and the bearing is formed. At this The bearing is already a variant during its transport to the gearbox manufacturer actuator mounted on the switching element as intended.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es zeigen: The invention is described in more detail below using exemplary embodiments purifies. Show it:
Fig. 1 ein Lager für Längs- und Drehbewegungen gemäß Erfin dung auf einem Wellenstumpf Fig. 1 shows a bearing for longitudinal and rotary movements according to the inven tion on a stub shaft
Fig. 2 einen Außenring eines erfindungsgemäßen Lagers für Längs- und Drehbewegungen. Fig. 2 shows an outer ring of a bearing according to the invention for longitudinal and rotary movements.
Fig. 1 zeigt ein Lager 1 für Längs- und Drehbewegungen mit einem Außenring 2 sowie mehreren auf eine Lauffläche 3 wirkenden Kugeln 4. Die Lauffläche 3 ist umlaufend an der Innenmantelfläche des Außenringes 2 ausgebildet. Die Kugeln 4 wirken auf die Lauffläche 3 und die Mantelfläche eines nur teilweise dargestellten Wellenstumpfes 5. Die Pfeile symbolisieren die Längs- und zu mindest Schwenkbeweglichkeit des Wellenstumpfes 5 in dem Lager 1. Fig. 1 shows a bearing 1 for longitudinal and rotational movements with an outer ring 2 and a plurality of forces acting on a running surface 3, balls 4. The tread 3 is circumferentially formed on the inner circumferential surface of the outer ring 2 . The balls 4 act on the running surface 3 and the outer surface of a stub shaft 5 which is only partially shown. The arrows symbolize the longitudinal and at least pivoting mobility of the stub shaft 5 in the bearing 1 .
Die Kugeln 4, sind jeweils wenigstens in Längs- sowie Umfangsrichtung des Lagers unmittelbar aufeinanderfolgend und ungeordnet zueinander angeord net. Dabei sind die zwischen der Lauffläche 3 und der Mantelfläche des Wel lenstumpfes 5 befindlichen Kugeln 4 belastet. Bei Längsbewegung und auch beim Schwenken bzw. Drehen des Wellenstumpfes 5 bewegen sich die Kugeln 4 ungeordnet. Dabei werden in Längsrichtung außenliegenden Kugeln 4a in jeweils eine an den Enden des Lagers 1 befindliche Ringnut 6 verdrängt. Die Kugeln 4a sind in der Ringnut 6 unbelastet. Bei weiteren Bewegungen des Wellenstumpfes 5 in Pfeilrichtung oder in entgegengesetzte Richtung zur vor hergehenden Bewegung werden die Kugeln 4a von wiederum verdrängten Ku geln 4 ausgetauscht und gelangen erneut in die belastete Zone zwischen der Lauffläche 3 und der Mantelfläche des Wellenstumpfes 5. Der Außenring 2 des Lagers 1 ist aus einer aus Blech geformten dünnwandigen Hülse gebildet. Einteilig mit dem Außenring 2 sind radial nach innen weisende Borde 2a, 2b ausgebildet. Die Borde 2a, 2b begrenzen den Weg der Kugeln 4, 4a und ver schließen das Lager 1 in Längsrichtung. The balls 4 are each at least in the longitudinal and circumferential direction of the bearing immediately in succession and disordered to each other net angeord. In this case, the balls 4 located between the running surface 3 and the lateral surface of the shaft 5 are loaded. With longitudinal movement and also when pivoting or rotating the shaft end 5 , the balls 4 move in a disordered manner. In this case, balls 4 a lying in the longitudinal direction are displaced into an annular groove 6 located at the ends of the bearing 1 . The balls 4 a are unloaded in the annular groove 6 . With further movements of the stub shaft 5 in the direction of the arrow or in the opposite direction to the previous movement, the balls 4 a are replaced by again displaced Ku gels 4 and come again into the loaded zone between the running surface 3 and the lateral surface of the stub shaft 5 . The outer ring 2 of the bearing 1 is formed from a thin-walled sleeve formed from sheet metal. In one piece with the outer ring 2 radially inwardly facing rims 2 a, 2 b are formed. The rims 2 a, 2 b limit the path of the balls 4 , 4 a and close the bearing 1 in the longitudinal direction.
Fig. 2 zeigt einen Außenring 7 für ein weiteres nicht näher dargestelltes Aus führungsbeispiel eines Lagers für Längs- und Drehbewegungen. Der Außen ring 7 ist aus einer aus Blech geformten dünnwandigen Hülse gebildet. Außer dem weist der Außenring 7 an seiner Innenmantelfläche eine Lauffläche 8 auf, die in beiden Längsrichtungen in jeweils eine in dem Außenring 7 ausgebildete, konzentrisch zur Längsmittelachse des Außenringes 7 angeordnete sowie nach innen offene Ringnut 9 übergeht. Der Außenring 7 ist an seinen beiden Längs seiten jeweils mit einem sich der Ringnut 9 anschließenden radial nach innen weisenden Bord 7a bzw. 7b versehen. Die Borde 7a und 7b sind einteilig mit dem Außenring 7 ausgebildet. Die Ringnut 9 weist zur Lauffläche 8 hin einen abgeschrägten Rand 9a auf. Fig. 2 shows an outer ring 7 for another, not shown, exemplary embodiment from a bearing for longitudinal and rotary movements. The outer ring 7 is formed from a thin-walled sleeve formed from sheet metal. Except for the points of the outer ring 7 on its inner circumferential surface a running surface 8, which in each case a recess formed in the outer ring 7, arranged concentrically to the longitudinal center axis of the outer ring 7 and merges in both longitudinal directions inwardly open annular groove. 9 The outer ring 7 is provided on its two longitudinal sides each with an annular groove 9 adjoining radially inward facing board 7 a and 7 b. The rims 7 a and 7 b are formed in one piece with the outer ring 7 . The annular groove 9 has a tapered edge 9 a toward the tread 8 .
11
Lager
camp
22
Außenring
outer ring
22
a Bord
a board
22
b Bord
b board
33
Lauffläche
tread
44
Kugel
Bullet
44
a Kugel
a ball
55
Wellenstumpf
stub shaft
66
Ringnut
ring groove
77
Außenring
outer ring
77
a Bord
a board
77
b Bord
b board
88th
Lauffläche
tread
99
Ringnut
ring groove
99
a Rand
a border
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INA-SCHAEFFLER KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHAEFFLER KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE |
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |