DE102005012083A1

DE102005012083A1 - Lageranordnung, insbesondere für Wälzlager oder Gleitlager

Info

Publication number: DE102005012083A1
Application number: DE102005012083A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Bertelshofer (FH); Harald Dipl.-Phys. Schäfer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1), insbesondere für Wälzlager oder Gleitlager, zur Lagerung von drehbaren Maschinenteilen (6, 12) mit Geräusch- und Schwingungsdämpfung, aufweisend mindestens einen Lagerring (2, 3, 10, 12, 14) und einen Lagersitz zwischen Lagerring (2, 3, 10, 12, 14) und Maschinenteil (6, 12). Gemäß der Erfindung ist zwischen mindestens einem Lagerring (2, 3, 10, 12, 14) und dem Maschinenteil (6, 12) ein mit Flüssigkeit (9) gefüllter, elastischer Schlauch (8) angeordnet. Damit wird auf einfache Weise eine Reduzierung von Geräuschen und von axialen sowie radialen Schwingungen am Lager (1) und dem damit verbundenen Maschinenteil (6, 12) erreicht werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung, insbesondere für Wälzlager oder Gleitlager, zur Lagerung von drehbaren Maschinenteilen mit Geräusch- und Schwingungsdämpfung, aufweisend mindestens einen Lagerring und einen Lagersitz zwischen Lagering und Maschinenteil.
Hintergrund der Erfindung
Gelegentlich treten Probleme hinsichtlich der Dämpfung von Schwingungen und Geräuschen bei stufenlos verstellbaren Getrieben bei Kraftfahrzeugen, aber auch bei Werkzeugmaschinen, Textilmaschinen usw. auf.
Naturgemäß bilden Lagerstellen eine Verbindung zwischen ansonsten mechanisch getrennten Strukturteilen. Lager, wie Wälz- und Gleitlager, sind in ihren Ausführungen in der Regel auf ihre Funktion und Lebensdauer optimiert ausgebildet. Oftmals werden durch betriebsbedingte Anregungen unerwünschte Schwingungen und Geräusche in diesen Strukturen erzeugt. Daher sind solche Lagerstellen oft auch die Hauptkomponente für die Übertragung störender Vibrationen und Geräusche. Außerdem sind Wälzlager, insbesondere metallische Wälzlager ohnehin als gute Körperschallleiter bekannt.
Maßnahmen zur Verringerung der Schalldurchleitung und Schwingungsreduzierung an Lagerstellen sind häufig und vielfältig bekannt. Diese bekannten Maßnahmen sehen entweder die Anordnung von festen, eventuell elastischen Materialien oder von einem Ölfilm, insbesondere bei Gleitlagern, vor.

So zeigt die DE 34 42 519 A1 ein Gleitlager für eine Brennkraftmaschine, mit einer zwischen einer Welle und dem Lagergehäuse angeordneten elastischen Einlage aus Metall, insbesondere aus Federstahl, zur Dämpfung der vom Brennraum in das Triebwerk eingeleiteten Gaskraftschwingungen und Geräusche. Dabei besteht die Einlage aus mehreren geschlitzten, dünnwandigen Metallbuchsen, die mit Spiel zwischen der Lagerbuchse und dem Lagergehäuse eingesetzt werden, und die in dem durch das Spiel gebildeten Ringspalt in einer Schmierölschicht gehalten werden. Bei dieser Lösung werden keine Wälzlager verwendet und sie erfordert einen Schmierölfilm zwischen der Welle und dem Lagergehäuse. Darüber hinaus sind die mehreren geschlitzten, dünnwandigen Metallbuchsen aufwändig herzustellen und in das Lager einzubauen.

Aus der DE 38 13 223 A1 ist eine eine Körperschallübertragung vermindernde Lagerstelle für eine Hubkolbenmaschine bekannt, bei der die von der Lagerstelle übertragenen Schwingungen gegenüber dem umgebenden Gehäuse dämpfbar sind. Dazu ist zwischen den das Lagergehäuse bildenden Gleitlagerschalen und dem diese umgebenden Gehäuse eine die Körperschallübertragung vermindernde Schicht aus einem festen Material, beispielsweise eine Sinterlegierung, ein Kunststoffkörper oder ein poröser Keramikkörper, angeordnet. Auch bei dieser Lösung werden keine Wälzlager verwendet. Darüber hinaus benutzen die beiden vorgenannten Lösungen feste, unnachgiebige Dämpfungsmittel, deren Wirkungsgrad für viele Anwendungsfälle im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus nicht ausreichend ist. Darüber hinaus unterliegen diese Dämpfungsmittel werkstoffbedingt einem hohen Verschleiß.

Des Weiteren offenbart die DE 41 34 604 A1 ein Wälzlager mit mindestens einem Laufring, der als ein die Übertragung der Laufbahngeräusche der Wälzkörper mindernder, aus einem inneren Ringteil und einem diesen umgebenden äußeren Ringteil zusammengesetzter Hohlring ausgebildet ist. Zur Dämpfung der Laufbahngeräusche ist zwischen dem inneren Ringteil und dem äußeren Ringteil ein mit Flüssigkeit, nämlich Öl, gefüllter Spalt angeordnet. Die Wälzkörper befinden sich hierbei zwischen dem inneren Ringteil und einer zu lagernden Welle. Dadurch bewirkt dieser Ölspalt zwischen den beiden Ringteilen, dass der Hohlring und damit auch das Wälzlager schwierig herstellbar und eine Abdichtung des Ölspaltes nach außen hin problematisch ist. Wie diese Abdichtung vorgenommen wird, ist nicht offenbart.

Ferner zeigt die DE 196 52 178 A1 ein Wälzlager ähnlich dem Vorgenannten, bei dem jedoch mehrere Ölspalte vorgesehen sind, die umfangsbezogen allerdings nur abschnittsweise zwischen den beiden Ringteilen ausgebildet sind. Da sich dennoch die beiden Ringteile größtenteils in gegenseitiger Anlage befinden, dürfte die Geräuschdämmung nur geringfügig ausfallen.

Schließlich ist aus der DE 102 03 307 A1 eine Lageranordnung insbesondere zur Lagerung von drehbaren Wellen eines Getriebes im Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Lager mit einem Außenring bekannt. Der Außenring ist in einer Aufnahme an deren Seitenflächen axial gesichert. Zwischen dem Außenring und der Innenwandung der Aufnahme ist in radialer Richtung ein flexibles Element angeordnet. Dieses besteht aus zumindest einem in radialer Richtung gewellten oder mit Vorsprüngen versehenem Ringelement, das in axialer Richtung zur Schwingungsdämpfung vorgesehen ist. Dieses flexible Element besteht aus metallischem Draht oder Blech. Das Element kann zwar in bestimmten Grenzen Geräusche dämmen, jedoch ist der Grad der Geräuschdämmung infolge der punktuellen Anlage des flexiblen Elementes am Außenring und an der Aufnahme begrenzt. Bei Lagern, die solche festen Dämpfungselemente, wie Metall- und Keramikteile, verwenden, ist die Dämpfung von Schwingungen eben falls als gering zu beurteilen.

Einige der vorgenannten Lösungen sind nur unter bestimmten Anwendungsbedingungen einsetzbar. Außerdem ist oftmals eine Verbesserung des Wirkungsgrades wünschenswert.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung, insbesondere für Wälzlager und Gleitlager, zu schaffen, mit dem auf einfache Weise eine Reduzierung von Geräuschen und von axialen und radialen Schwingungen am Lager und dem damit verbundenen Maschinenteil erreicht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Dämpfung von störenden Geräuschen und Vibrationen der beteiligten Maschinenteile am effektivsten durch Flüssigkeitspuffer gedämpft werden können.

Die gestellte Aufgabe wird demnach dadurch gelöst, dass zwischen mindestens einem Lagering und dem Maschinenteil ein mit Flüssigkeit gefüllter, elastischer Schlauch angeordnet ist.

Unter dem Begriff „Schlauch" soll im Sinne der Erfindung auch ein „Kissen" verstanden werden, welches beispielsweise bei nicht umlaufender Last am Lager eingesetzt wird.

Der elastische und mit einer Flüssigkeit gefüllte Schlauch bewirkt eine Dämpfung von Geräuschen und Schwingungen des Lagers und des damit verbundenen Maschinenteils und führt zu einer erheblich verbesserten Laufruhe der Lageranordnung. Gleichzeitig wird auch die Lebensdauer der Lageranordnung und der damit verbundenen Maschinenteile deutlich verlängert, da weniger Teileverschleiß vorhanden ist.

Die Erfindung ist nahezu bei allen Maschinen und Aggregaten einsetzbar, bevorzugt jedoch bei so genannten CVT-Getrieben (CVT = Continuously Variable Transmission), also bei stufenlos verstellbaren Getrieben in der Fahrzeugtechnik, die eine kontinuierliche Änderung der Übersetzung ohne Kraftflussunterbrechung ermöglichen, aber beispielsweise auch in Werkzeugmaschinen und Textilmaschinen, bei denen Schall- und Vibrationsprobleme auftreten.

Konkret betrifft die Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 demnach eine Lageranordnung, insbesondere für Wälzlager oder Gleitlager, zur Lagerung von drehbaren Maschinenteilen mit Geräusch- und Schwingungsdämpfung, aufweisend mindestens einen Lagerring und einen Lagersitz zwischen Lagering und Maschinenteil, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen mindestens einem Lagering und dem Maschinenteil ein mit Flüssigkeit gefüllter, elastischer Schlauch angeordnet ist.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.

Demnach ist beispielsweise vorgesehen, dass der mit Flüssigkeit gefüllte Schlauch aus einem elastischen Kunststoff besteht. Auf Grund der Verwendung eines Kunststoffmantels als Schlauch für die darin befindliche Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, ist zwar der Temperaturbereich des Einsatzes der erfindungsgemäßen Lageranordnung leicht eingeschränkt, jedoch sind die Anwendungsfälle der Lageranordnung hinreichend vielfältig. Darüber hinaus ermöglicht der flexible Kunststoff eine bestimmte Elastizität des Schlauches, der eben die hervorragenden Geräusch- und Vibrationsdämmeigenschaften der Lageranordnung bewirkt. Dabei dient, im Gegensatz zu bekannten Ölfilmdämpfern, der Kunststoff als Abdichtung gegenüber dem umgebenden Bauraum der Lageranordnung und der damit verbundenen Maschinenteile.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der mit Flüssigkeit gefüllte Schlauch von einer Hülse umlegt, die aus einem metallischen Material besteht. Die metallische Hülse dient als Montagehilfe und zur Stabilisierung des mit Flüssigkeit gefüllten Schlauches. Die Stabilisierung der Hülse bewirkt, dass auch zu großen Anpressdrücken führende Lasten an der Lagerstelle übertragen werden können.

Ferner können der Schlauch und die Hülse in Abhängigkeit vom Anwendungsfall der Lageranordnung radial oder axial oder um den Lagerring herumgeführt eingebracht sein. Im letzteren Fall erstreckt sich die Dämpfungswirkung des Schlauches auf beide Richtungen.

Wenn eine Verlagerung der Lagerstelle in Längsrichtung beispielsweise bei umlaufenden Lasten kritisch ist, können nach einer Weiterbildung der Erfindung der Schlauch und die Hülse stark vorgespannt in die Lageranordnung eingebracht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung, nämlich eines Radial-Wälzlagers mit drehbarer Welle,
2 eine Schnittansicht einer Lageranordnung, nämlich eines Gleitlagers mit drehbarer Welle,
3 eine Schnittansicht einer Lageranordnung, nämlich eines Radial-Wälzlagers mit drehbarem Maschinenteil,
4 eine Schnittansicht einer Lageranordnung, nämlich eines Gleitlagers mit drehbarem Maschinenteil,
5 eine Schnittansicht einer Lageranordnung, nämlich eines Axial-Wälzlagers,
6 eine Schnittansicht einer Lageranordnung, nämlich eines Wälzlagers mit mehreren Wälzkörperlaufbahnen, und
7 eine vergrößerte Schnittansicht eines mit Flüssigkeit gefüllten Schlauches mit Hülse für eine erfindungsgemäße Lageranordnung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in 1 gezeigte Lageranordnung 1 eines Radial-Wälzlagers weist einen Außenring 2 und einen Innenring 3 auf, zwischen denen in einem Käfig 4 geführte Wälzkörper 5 angeordnet sind. In der Lageranordnung 1 ist eine Welle 6 eines nicht gezeigten Maschinenteils drehbar gelagert.
Zwischen dem Innenring 3 des Wälzlagers und der Welle 6 ist ein von einer metallischen Hülse 7 umgebener Schlauch 8 aus elastischem Kunststoff angeordnet, der gemeinsam mit der Hülse 8 die Welle 6 im Bereich des Lagersitzes ringförmig umschließt. Der Schlauch 8 ist mit einem Öl 9 gefüllt.
In den 1 bis 6 sind der Schlauch 8 und die Hülse 7 der Übersicht wegen vereinfacht als ein Teil dargestellt. Hingegen zeigt 7 eine vergrößerte, detaillierte Darstellung des Schlauches 8 und der diesen umgebenden Hülse 7.
Der elastische und mit Öl 9 gefüllte Schlauch 8 bewirkt eine Dämpfung von Geräuschen und Schwingungen des Wälzlagers sowie der damit verbundenen Welle 6 und führt zu einer erheblich verbesserten Laufruhe der Lageranordnung 1.
Die als Gleitlager ausgebildete Lageranordnung 1 gemäß 2 weist einen Gleitlagerring 10 auf, in dem eine drehbare Welle 6 gelagert ist. Zwischen dem Gleitlagerring 10 und der Welle 6 sind die in 7 gezeigte metallischen Hülse 7 und der darin befindliche mit Öl 9 gefüllte Schlauch 8 aus elastischem Kunststoff angeordnet.
Bei den Ausführungsformen der Lageranordnung 1 gemäß den 3 und 4 ist die Achse 11 jeweils feststehend ausgebildet, während ein äußeres Maschinenteil 12 rotiert. Somit befinden sich die Dämpfungselemente metallische Hülse 7 und darin angeordneter mit Öl 9 gefüllter Schlauch 8 zwischen dem Außenring 2 des Radial-Wälzlagers und dem Maschinenteil 12 gemäß 3 bzw. zwischen dem Gleitlagerring 10 und dem Maschinenteil 12 gemäß 4.
Bei der als Axial-Wälzlager ausgebildeten Lageranordnung 1 gemäß 5 werden die Wälzkörper 5 von zwei Lagerschalen 13 und 14 umgeben. Oberhalb der oberen Lagerschale 13 ist ein Maschinenteil 12 angeordnet, wobei zwischen den beiden Teilen als Geräusch- und Schwingungsdämpfungselement die metallische Hülse 7 und der darin befindliche mit Öl 9 gefüllte Schlauch 8 angeordnet sind.
Eine drehbare Welle 6 wird in der Lageranordnung gemäß 6 geführt, die aus einem Wälzlager mit mehreren Wälzlagerlaufbahnen mit Wälzkörpern 5 besteht. Hier sind die metallische Hülse 7 und der darin befindliche mit Öl 9 gefüllte Schlauch 8 wiederum zwischen der Welle 6 und dem Innenring 3 angeordnet.

1: Lageranordnung
2: Außenring
3: Innenring
4: Käfig
5: Wälzkörper
6: Welle
7: Hülse
8: Schlauch
9: Öl
10: Gleitlagerring
11: Achse
12: Maschinenteil
13: Lagerschale
14: Lagerschale

Claims

Lageranordnung, insbesondere für Wälzlager oder Gleitlager, zur Lagerung von drehbaren Maschinenteilen (6, 12) mit Geräusch- und Schwingungsdämpfung, aufweisend mindestens einen Lagerring (2, 3, 10, 12, 14) und einen Lagersitz zwischen Lagering (2, 3, 10, 12, 14) und Maschinenteil (6, 12), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem Lagering (2, 3, 10, 12, 14) und dem Maschinenteil (6, 12) ein mit Flüssigkeit (9) gefüllter, elastischer Schlauch (8) angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Flüssigkeit (9) gefüllte Schlauch (8) aus einem elastischen Kunststoff besteht.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Flüssigkeit (9) gefüllte Schlauch (8) von einer Hülse (7) umlegt ist.
Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den mit Flüssigkeit (9) gefüllten Schlauch (8) umgebende Hülse (7) aus einem metallischen Material besteht.
Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Schlauch (8) befindliche Flüssigkeit aus Öl (9) besteht.
Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (8) und die Hülse (7) in Abhängigkeit vom Anwendungsfall radial oder axial oder um den Lagerring (2, 3, 10, 12, 14) herumgeführt eingebracht sind.
Lageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (8) und die Hülse (7) vorgespannt in die Lageranordnung (1) eingebracht sind.