DE102014210366A1 - Lageranordnung mit einer Welle und einem Nadellager - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen ist eine Lageranordnung, umfassend eine Welle (1) mit einem Lagerzapfen (2, 3) und einen auf dessen Umfang abwälzenden Nadelkranz mit einem geschlitzten oder mehrteiligen Käfig (13, 13', 13''), der mit radial zu den Nadeln (22) überstehenden Anlaufflächen (15, 16; 15', 16'; 15'', 16'') axial an der Welle geführt ist. Die Anlaufflächen sollen axial innerhalb der Längserstreckung der Nadeln angeordnet sein und mit radial einwärtigem Überstand den Käfig an den Nutwänden (17, 18) einer den Lagerzapfen durchsetzenden Umfangsnut (12) axial führen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend eine Welle mit einem Lagerzapfen und einen auf dessen Umfang abwälzenden Nadelkranz mit einem geschlitzten oder mehrteiligen Käfig, der mit radial zu den Nadeln überstehenden Anlaufflächen axial an der Welle geführt ist.
- Eine derartige Lageranordnung ist aus der
DE 198 44 203 A1 und aus derUS 2008/0131041 A1 - Aus der
DE 10 2009 032 715 A1 geht eine nicht gattungsgemäße Lageranordnung hervor, bei der die Axialführung des Käfigs nicht an der Welle, sondern am Außenring des Nadellagers erfolgt. Die Anlaufflächen sind in diesem Fall durch radial auswärtige Vorsprünge des Käfigs gebildet, die in eine die Nadelaußenlaufbahn durchsetzende Umfangsnut des Lageraußenrings eingreifen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine konstruktive Alternative einer Lageranordnung der eingangs genannten Art anzugeben.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Anlaufflächen axial innerhalb der Längserstreckung der Nadeln angeordnet sind und mit radial einwärtigem Überstand den Käfig an den Nutwänden einer den Lagerzapfen durchsetzenden Umfangsnut axial führen. Die erfindungsgemäße Axialführung eignet sich besonders für solche Lageranordnungen, bei denen die wellenseitigen Führungsflächen bislang nur teilumfänglich seitlich neben dem Lagerzapfen ausgebildet werden konnten und aus Funktionsgründen aufwändig bearbeitet werden mussten.
- Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen die erfindungsgemäße Lageranordnung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Es zeigen jeweils in perspektivischer Darstellung:
-
1 eine bekannte Unwuchtwelle eines Massenausgleichsgetriebes einer Brennkraftmaschine; -
2 als vergrößerte Einzelheit einen der beiden Lagerzapfen der Unwuchtwelle mit erfindungsgemäßer Umfangsnut; -
3 den Käfig eines erfindungsgemäßen einreihigen Nadelkranzes, dessen Anlaufflächen durch eine Vielzahl getrennter Vorsprünge gebildet sind; -
4 den Käfig eines erfindungsgemäßen einreihigen Nadelkranzes, dessen Anlaufflächen durch einen einzigen durchgehenden Vorsprung gebildet sind; -
5 einen erfindungsgemäßen zweireihigen Nadelkranz; -
6 den Käfig des Nadelkranzes gemäß5 . -
1 zeigt eine bekannte Unwuchtwelle1 eines Massenausgleichsgetriebes, das zum Ausgleich der freien Massenkräfte und -momente zweiter Ordnung einer Brennkraftmaschine in Vierzylinder-Reihenbauweise dient. Das Massenausgleichsgetriebe umfasst in diesem Fall zwei derartige Unwuchtwellen1 , die mit doppelter Kurbelwellendrehzahl gegensinnig rotieren. Zum Antrieb der Unwuchtwelle1 erforderliche Anbauteile, wie beispielsweise ein Ketten- oder Zahnrad fehlen zwecks vereinfachter Darstellung. - Die geschmiedete Unwuchtwelle
1 weist zwei Lagerzapfen2 und3 auf, die induktiv gehärtet sind und die Innenlaufbahn für umfänglich darauf abwälzende Nadellager bilden, mittels denen die Unwuchtwelle1 in der Brennkraftmaschine radial gelagert ist. Die an die Lagerzapfen2 ,3 angrenzenden Wellenabschnitte4 bis6 sind als Unwuchtabschnitte ausgebildet, so dass die Unwuchtwelle1 einen zu deren Rotationsachse7 exzentrischen und die Unwucht erzeugenden Massenschwerpunkt aufweist. - Bei der Belastung der Lagerzapfen
2 ,3 handelt es sich bekanntlich um die sogenannte Punktlast, bei welcher die Lagerzapfen2 ,3 relativ zu der den Lagerzapfen2 ,3 in einer Lastzone beaufschlagenden Unwucht im wesentlichen still stehen. Die Lastzone ist in2 durch die Schattierung unten rechts auf dem Lagerzapfen2 ,3 angedeutet. Zugunsten des Wellenleichtbaus sind auch die Lagerzapfen2 ,3 aufgrund ihrer umfangsveränderlichen Breite an der Erzeugung der Wellenunwucht beteiligt. Wie in den1 und2 ersichtlich, sind die Lagerzapfen2 ,3 (ausgehend von der Lastzone) außerhalb der Lastzone, d. h. in dem unbelasteten Umfangsabschnitt, der dem Massenschwerpunkt gegenüberliegt, deutlich verjüngt und dementsprechend schmaler und masseärmer. Als konsequente Weiterführung dieser Leichtbaumaßnahme kann der unbelastete Lagerzapfenabschnitt auch eine örtliche Breite von Null aufweisen, so dass dann der Lagerzapfen am Umfang unterbrochen ist. - Ein weiteres konstruktives Element des Wellenleichtbaus besteht darin, dass die Lagerzapfen
2 ,3 gegenüber Axialschultern8 ,9 der angrenzenden Wellenabschnitte4 und5 bzw.5 und6 radial zurückspringen. Die Axialschultern8 ,9 erstrecken sich über lediglich einen Teilumfang der Lagerzapfen2 ,3 , wobei die Lastzone innerhalb dieses ca. 180° betragenden Teilumfangs verläuft. Diese Wellengeometrie erfordert jedoch einen Nadelkranz mit einem Käfig, der entweder einteilig und am Umfang geschlitzt oder mehrteilig ist und quer auf den zurückspringenden Lagerzapfen2 ,3 montiert werden kann. Um ein aufwändiges Bearbeiten der Axialschultern8 ,9 zu vermeiden, erfolgt die axiale Führung des Käfigs an der Unwuchtwelle1 nicht (wie bislang üblich) durch die Axialschultern8 ,9 , sondern durch eine jeden Lagerzapfen2 ,3 durchsetzende Umfangsnut12 . - Die Umfangsnut
12 ist in2 dargestellt, und zur Bildung der erfindungsgemäßen Lageranordnung passende Käfige13 ,13' eines jeweils einreihigen Nadelkranzes sind in den3 und4 gezeigt. Beide Käfige13 ,13' sind einteilige und geschlitzte Kunststoffkäfige, deren umfängliche Enden ein Schloss14 bilden und nach dem Aufclipsen des Käfigs13 ,13' auf den jeweiligen Lagerzapfen2 ,3 aneinander verriegelt werden. Jeder Käfig13 ,13' ist mit Anlaufflächen15 ,16 beziehungsweise15' ,16' versehen, die gegenüber den (nicht dargestellten) Nadeln radial einwärtig überstehen und in die Umfangsnut12 eingreifen. Somit sind die Käfige13 ,13' durch den Gleitkontakt der Anlaufflächen15 ,16 bzw.15' ,16' mit den Nutwänden17 ,18 der Umfangsnut12 als wellenseitige Führungsflächen beidseitig axial an der Unwuchtwelle1 geführt. - Der Käfig
13 ist zur Bildung der Anlaufflächen15 ,16 axial mittig mit mehreren Vorsprüngen19 versehen, die umfänglich zwischen den die Nadeln aufnehmenden Käfigtaschen20 angeordnet sind. Demgegenüber hat der Käfig13' nur einen einzigen Vorsprung19' in Form eines Führungsrings mit konstantem Innendurchmesser, der die Käfigtaschen20' axial mittig mit ausreichend radialem Freigang der darüber rotierenden Nadeln überbrückt. Der Führungsring19' und folglich die Anlaufflächen15' ,16' sind lediglich am Schlitz und vorliegend am Schloss15 oder gegebenenfalls an den Teilungen des Käfigs unterbrochen. - Die
5 und6 zeigen einen zweireihigen Nadelkranz21 bzw. dessen Käfig13'' , der ebenfalls als einteiliger und geschlitzter Kunststoffkäfig mit einem umfänglichen Schloss14 ausgebildet ist. Die den Käfig13'' an den Nutwänden17 und18 der Umfangsnut12 führenden Anlaufflächen15'' und16'' sind durch einen einzigen durchgehenden Vorsprung19'' ebenfalls in Form eines Führungsrings gebildet. Anders als bei dem einreihigen Käfig13' dient der Führungsring19'' auch als innere Axialführung der paarweise einander zugewandten Nadelstirnseiten. - Da die Umfangsnut
12 den Lagerzapfen2 ,3 axial mittig durchsetzt, sind die radial einwärtig überstehenden Anlaufflächen15 ,16 und15' ,16' bei den einreihigen Käfigen13 bzw.13' axial innerhalb der Längserstreckung der Nadeln angeordnet. Das gilt für den Käfig13'' des zweireihigen Nadelkranzes21 entsprechend, wobei in diesem Fall die Anlaufflächen15'' und16'' genauer gesagt innerhalb der Längserstreckung eines Nadelpaares zweier axial fluchtender Nadeln22 verlaufen. - Bei der Wärme- und Oberflächenbehandlung der Lagerlaufbahn ist folglich zu beachten, dass im Falle des zweireihigen Nadelkranzes
21 die Umfangsnut12 lediglich eine abgesetzte Trennung der beiden Innenlaufbahnen je Lagerzapfen2 ,3 darstellt, während die (einzige) Innenlaufbahn des einreihigen Nadelkranzes mit dem Käfig13 oder13' durch die Umlaufnut12 mittig unterbrochen wird. - Im (nicht dargestellten) Falle einer Lageranordnung mit einem gerichtet montierten Nadelkranz können die Umfangsnut
12 im Lagerzapfen2 ,3 und der bzw. die Vorsprünge19 ,19' und19'' der Käfige13 ,13' bzw.13'' auch jeweils axial außermittig angeordnet sein. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Unwuchtwelle
- 2
- Lagerzapfen
- 3
- Lagerzapfen
- 4
- Wellenabschnitt
- 5
- Wellenabschnitt
- 6
- Wellenabschnitt
- 7
- Rotationsachse
- 8
- Axialschulter
- 9
- Axialschulter
- 10
- Kante der Axialschulter
- 11
- Kante der Axialschulter
- 12
- Umfangsnut
- 13
- Käfig
- 14
- Schloss
- 15
- Anlauffläche
- 16
- Anlauffläche
- 17
- Nutwand
- 18
- Nutwand
- 19
- Vorsprung/Führungsring
- 20
- Käfigtasche
- 21
- zweireihiger Nadelkranz
- 22
- Nadel
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19844203 A1 [0002]
- US 2008/0131041 A1 [0002]
- DE 102009032715 A1 [0003]
Claims (8)
- Lageranordnung, umfassend eine Welle (
1 ) mit einem Lagerzapfen (2 ,3 ) und einen auf dessen Umfang abwälzenden Nadelkranz mit einem geschlitzten oder mehrteiligen Käfig (13 ,13' ,13'' ), der mit radial zu den Nadeln (22 ) überstehenden Anlaufflächen (15 ,16 ;15' ,16' ;15'' ,16'' ) axial an der Welle (1 ) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufflächen (15 ,16 ;15' ,16' ;15'' ,16'' ) axial innerhalb der Längserstreckung der Nadeln (22 ) angeordnet sind und mit radial einwärtigem Überstand den Käfig (13 ,13' ,13'' ) an den Nutwänden (17 ,18 ) einer den Lagerzapfen (2 ,3 ) durchsetzenden Umfangsnut (12 ) axial führen. - Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (
2 ,3 ) gegenüber Axialschultern (8 ,9 ) angrenzender Wellenabschnitte (4 ,5 ,6 ) radial zurückspringt. - Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (
1 ) als Unwuchtwelle mit einem zu deren Rotationsachse (7 ) exzentrischen Massenschwerpunkt ausgebildet ist und der Lagerzapfen (2 ,3 ) relativ zu der den Lagerzapfen (2 ,3 ) in einer Lastzone beaufschlagenden Unwucht im wesentlichen stillsteht, wobei sich die Axialschultern (8 ,9 ) über lediglich einen Teilumfang des Lagerzapfens (2 ,3 ) erstrecken und die Lastzone innerhalb dieses Teilumfangs verläuft. - Lageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (
2 ,3 ) eine umfangsveränderliche Breite aufweist und ausgehend von der Lastzone außerhalb der Lastzone deutlich verjüngt oder mit einer örtlichen Breite von Null am Umfang unterbrochen ist. - Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufflächen (
15 ,16 ;15' ,16' ;15'' ,16'' ) durch einen oder mehrere axial mittig im Käfig (13 ,13' ,13'' ) verlaufende Vorsprünge (19 ,19' ,19'' ) gebildet sind. - Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelkranz einreihig ist.
- Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelkranz (
21 ) zweireihig ist. - Lageranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufflächen (
15' ,16' ;15'' ,16'' ) lediglich am Schlitz beziehungsweise an den Teilungen des Nadelkranzes unterbrochen sind.
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