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WO1998004845A1 - Vorgespanntes radialwälzlager - Google Patents

Vorgespanntes radialwälzlager Download PDF

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WO1998004845A1
WO1998004845A1 PCT/EP1997/002940 EP9702940W WO9804845A1 WO 1998004845 A1 WO1998004845 A1 WO 1998004845A1 EP 9702940 W EP9702940 W EP 9702940W WO 9804845 A1 WO9804845 A1 WO 9804845A1
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roller bearing
raceway
radial roller
radially
bearing according
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PCT/EP1997/002940
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French (fr)
Inventor
Alexander Zernickel
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INA Waelzlager Schaeffler OHG
Original Assignee
INA Waelzlager Schaeffler OHG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/44—Needle bearings
    • F16C19/46—Needle bearings with one row or needles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/588—Races of sheet metal

Definitions

  • the invention relates to a radial roller bearing in which at least one of the raceways in at least one circumferential section has an elastically flexible raceway curvature which deviates from its circular shape in such a way that at least one of the rolling elements is radially preloaded between the raceway curvature and the raceway opposite it.
  • a shaft forms an inner raceway for a needle collar, the outer raceway of which is formed by a sleeve that has an elastic raceway arch that deviates from the circular shape in several places and is enclosed by a tolerance ring made of an elastic material, which in turn is fixed in a housing bore.
  • the bearing needles come into contact with both raceways due to the elastic tolerance ring, ie they are radially preloaded.
  • Such storage is expensive on the one hand and on the other hand has only a limited rigidity due to the certain flexibility of the tolerance ring.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a generic bearing in such a way that it has increased rigidity and can do without the required elastic tolerance ring.
  • raceway with the elastic raceway curvature is designed as a thin-walled inner sleeve with a uniform wall thickness, which at one end merges into radially outwardly extending sections at locations spaced apart from one another in the circumferential direction a second outer sleeve running coaxially to the central longitudinal axis are connected to one another.
  • the radially extending sections connecting and fixing the bearing arrangement in a housing bore second outer sleeve should have an at least one circumferential section deviating from the circular shape of an elastically flexible curvature.
  • a second outer sleeve designed in this way can then be used without problems to bridge tolerances in the housing bore.
  • the radially extending sections should extend at an angle greater or less than 90 ° to the central longitudinal axis. In this way it is possible to vary the axial extension of the second outer sleeve, which extends coaxially to the central longitudinal axis. If the angle of inclination is less than 90 °, the axial expansion of the second sleeve can be shortened, i. H. this would be smaller in its axial width than the actual running surface of the bearing. At an angle greater than 90 °, the situation is reversed, i.e. H. in this case the axial extension of the second sleeve would be greater than the axial running surface of the bearing.
  • the rolling elements are designed as bearing needles or as bearing balls and that this radial roller bearing is used as a steering bearing in motor vehicles.
  • the two figures show a cross section or a longitudinal section through a radial roller bearing according to the invention.
  • the radial roller bearing shown in Figures 1 and 2 is produced by a non-cutting shaping process and consists of a thin-walled inner sleeve 1 which has raceway curvatures 2 on three circumferential sections offset from one another by 120 °.
  • These track arches 2 are elastically flexible in the radial direction, so that a shaft, not shown, is firmly prestressed in these three circumferential areas, since the ones guided in a cage 3
  • Bearing needles 4 rest firmly against an outer race 5 of the inner sleeve 1 and also against a raceway formed by the outer surface of the shaft.
  • the inner sleeve 1 is provided at one end with a radially inward-facing rim 6 and at the other end merges at three circumferential points into radially outwardly extending sections 7, which in turn are interconnected by a second outer sleeve 9 running coaxially with the central axis 8 are connected.
  • the openings 10 formed between the sleeve 1 and the sleeve 9 enable the shaft mounted in the needle collar to be radially springed.
  • the second outer sleeve 9 in turn also has elastically resilient curvatures 11 on three circumferential areas, so that dimensional tolerances of a bore 12 in a housing 13 can be compensated for by the latter.
  • Axial migration of the bearing needles 4 guided in the cage 3 is prevented on the one hand by the flange 6 and on the other hand by holding tongues 14 arranged on the inner sleeve 1.
  • These retaining tongues 14 can also be realized by punching out sections 7 which are bent radially inwards.
  • Such a radial roller bearing according to the invention can be used in a particularly advantageous manner as a steering shaft bearing that on the one hand the desired preload is achieved without additional polymeric intermediate rings and on the other hand housing differences can be compensated for by the bearing itself.

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Abstract

Eine dünnwandige innere Hülse (1), die eine Laufbahn (5) aufweist, welche mit elastisch nachgiebigen Laufbahnwölbungen (2) versehen ist, geht an einem Ende in radial verlaufende Abschnitte (7) über, die durch eine weitere äußere Hülse (9) miteinander verbunden sind. Auf diese Weise läßt sich die Spielfreistellung des Lagers auch ohne die bisher erforderlichen Zwischenringe aus polymerem Material bewerkstelligen.

Description

Titel der Erfindung
Vorgespanntes Radialwälzlager
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager, bei dem zumindest eine der Laufbahnen in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung derart aufweist, daß wenigstens einer der Wälzkörper zwischen der Laufbahnwölbung und dieser gegenüber- liegenden Laufbahn radial vorgespannt ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein derart gattungsgemäßes Radial lager ist aus der DE 36 26 626 AI vorbe- kannt. Eine Welle bildet eine Innenlaufbahn für einen Nadelkranz, dessen äußere Laufbahn durch eine Hülse gebildet wird, die an mehreren Stellen eine von der Kreisform abweichende elastische Laufbahnwölbung aufweist und von einem Toleranzring aus einem elastischen Material umschlossen ist, der wiederum in einer Gehäusebohrung fixiert ist. An den von der Kreisform abweichen- den Stellen der Hülse haben die Lagernadeln bedingt durch den elastischen Toleranzring Kontakt mit beiden Laufbahnen, d. h. sie sind radial vorgespannt. Eine solche Lagerung ist einerseits teuer und besitzt andererseits aufgrund der gewissen Flexibilität des Toleranzringes nur eine begrenzte Steifigkeit. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Lager derart weiter zu entwickeln, daß es eine erhöhte Steifigkeit besitzt und auf den erforderlichen elastischen Toleranzring verzichten kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst daß die Laufbahn mit der elastischen Laufbahnwölbung als dünnwandige innere Hülse mit gleichmäßiger Wanddicke ausgebildet ist, die an einem Ende an voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen in radial nach außen verlaufende Abschnitte übergeht, welche durch eine koaxial zur Mittel längsachse verlaufende zweite äußere Hülse miteinander verbunden sind.
Da die Vorspannung bewirkende innere Hülse sich an ihren in Umfangsrichtung beabstandeten radial verlaufenden Abschnitten abstützt, entstehen zwischen diesen Freiräume, in die die gelagerte Welle unter Überwindung der Vorspannung der inneren Hülse ausweichen kann. Auf den bisher erforderlichen Toleranzring aus Elastomer kann also verzichtet werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.
So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die die radial verlaufenden Abschnitte verbindende und der Fixierung der Lageranordnung in einer Gehäusebohrung dienende zweite äußere Hülse in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von der Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Wölbung besitzen soll. Eine derartig ausgebildete zweite äußere Hülse kann dann problemlos zur Überbrückung von Toleranzen in der Gehäusebohrung eingesetzt werden.
Aus Anspruch 3 geht hervor, daß die radial verlaufenden Abschnitte bzw. die dünnwandige innere Hülse mit radial nach innen gerichteten Haltezungen versehen ist. Derartige Haltezungen sorgen dafür, daß der in einem Käfig geführte Wälzlagerkranz nicht in axialer Richtung aus dem Lager herauswandern kann.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorgesehen, daß die radial verlaufenden Abschnitte unter einem Winkel größer oder kleiner als 90° zur Mittel längsachse verlaufen sollen. Auf diese Weise wird es möglich, die koaxial zur Mittel längsachse verlaufende zweite äußere Hülse in ihrer axialen Ausdehnung zu variieren. Ist der Neigungswinkel kleiner als 90°, so kann die axiale Ausdehnung der zweiten Hülse verkürzt werden, d. h. diese wäre in ihrer axialen Baubreite kleiner als die eigentliche Lauffläche des Lagers. Bei einem Winkel größer als 90° kehrt sich der Sachverhalt um, d. h. die axiale Ausdehnung der zweiten Hülse wäre in diesem Fall größer als die axiale Lauffläche des Lagers.
Schließlich ist nach den Ansprüchen 5 und 6 vorgesehen, daß die Wälzkörper als Lagernadeln oder als Lagerkugeln ausgebildet sind und daß dieses Radialwälzlager als ein Lenkungslager in Kraftfahrzeugen eingesetzt ist.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiden Figuren zeigen einen Quer- bzw. einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Radialwälzlager.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Radialwälzlager ist durch ein spanloses Formgebungsverfahren hergestellt und besteht aus einer dünnwandigen inneren Hülse 1 , die an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten Laufbahnwölbungen 2 aufweist. Diese Laufbahnwölbungen 2 sind in radialer Richtung elastisch nachgiebig, so daß eine nicht gezeichnete Welle in diesen drei Umfangsbereichen fest vorgespannt ist, da die in einem Käfig 3 geführten Lagernadeln 4 sowohl an einer äußeren Laufbahn 5 der inneren Hülse 1 als auch an einer von der Mantelfläche der Welle gebildeten Laufbahn fest anliegen.
Die innere Hülse 1 ist an ihrem einen Ende mit einem radial nach innen weisenden Bord 6 versehen und geht am anderen Ende an drei Umfangsstellen in radial nach außen verlaufende Abschnitte 7 über, die wiederum durch eine koaxial zur Mittel längsachse 8 verlaufende zweite äußere Hülse 9 miteinander verbunden sind. Durch die zwischen Hülse 1 und Hülse 9 gebildeten Durch- brüche 10 wird ein radiales Federn der im Nadelkranz gelagerten Welle möglich. Die zweite äußere Hülse 9 wiederum weist auch an drei Umfangsberei- chen elastisch nachgiebige Wölbungen 1 1 auf, so daß Maßtoleranzen einer Bohrung 12 eines Gehäuses 13 durch diese ausgeglichen werden können. Ein axiales Herauswandern der im Käfig 3 geführten Lagernadeln 4 wird einerseits durch den Bord 6 und andererseits durch an der inneren Hülse 1 angeordnete Haltezungen 14 verhindert. Diese Haltezungen 14 können auch durch Freistanzungen in den Abschnitten 7 realisiert werden, die radial nach innen umgebogen sind.
Ein solch erfindungsgemäßes Radialwälzlager läßt sich in besonders vorteilhafter Weise als Lenkwellen lager einsetzen, daß einerseits die gewünschte Vorspannung ohne zusätzliche polymere Zwischenringe erreicht wird und andererseits Gehäusedifferenzen durch das Lager selbst ausgeglichen werden können.
Bezugszeichen
1 innere Hülse
2 Laufbahnwölbung
3 Käfig
4 Lagernadel
5 äußere Laufbahn 6 Bord
7 Abschnitt
8 Mittel längsachse
9 äußere Hülse
10 Durchbruch 1 1 Wölbung
12 Bohrung
1 3 Gehäuse
14 Haltezunge

Claims

Ansprüche
1. Radiaiwälzlager, bei dem zumindest eine der Laufbahnen (5) in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrere Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung (2) derart aufweist, daß wenigstens einer der Wälzkörper zwischen der Laufbahnwölbung (2) und dieser gegenüberliegenden Laufbahn radial vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn (5) mit der elastischen Laufbahnwölbung (2) als dünnwandige innere Hülse (1 ) mit gleichmäßiger Wanddicke ausgebildet ist, die an einem Ende an voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen in radial nach außen verlaufende Abschnitte (7) übergeht, welche durch eine koaxial zur Mittellängsachse (8) verlaufende zweite äußere Hülse (9) miteinander verbunden sind.
2. Radialwälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweite äußere Hülse (9) in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Wölbung (1 1 ) aufweist.
3. Radialwälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden Abschnitte (7) bzw. die dünnwandige innere Hülse (1 ) mit radial nach innen gerichteten Haltezungen (14) versehen sind.
4. Radialwälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden Abschnitte (7) unter einem Winkel größer oder kleiner als 90° zur Mittel längsachse (8) verlaufen.
5. Radialwälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wälz- körper als Lagernadeln (4) oder als Lagerkugeln ausgebildet sind.
6. Radialwälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es als Lenkungslager in Kraftfahrzeugen eingesetzt ist.
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