DE102015200280B4 - Bearings and wheel arrangement - Google Patents
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Abstract
Lager (2) mit einem äußeren Lagerring (6) und einem darin angeordneten inneren Lagerring (14), die auf Wälzkörpern (12) gegeneinander verdrehbar gelagert sind, wobei zwischen dem inneren Lagerring (14) und dem äußeren Lagerring (6) wenigstens eine Verriegelungsanordnung (22) angeordnet ist, die einen Wälzkörper (94) aufweist, wobei in wenigstens einer entriegelten Stellung die beiden Lagerringe (6, 14) frei gegeneinander verdrehbar sind und in wenigstens einer Verriegelungsstellung die wenigstens eine Verriegelungsanordnung (22) die Drehung der beiden Lagerringe (6, 14) in einer Drehrichtung blockiert, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Verriegelungsanordnung (22) eine drehbar an einem Rahmen (60) gelagerte Verriegelungswalze (94) aufweist, die zwischen dem inneren Lagerring (14) und dem äußerem Lagerring (6) rollbar angeordnet sind und ein Kopfende aufweist (156), und wobei die Verriegelungsanordnung (22) an einem am inneren Lagerring (14) angeordneten Drehstift (34) verdrehbar angeordnet ist, und wobei in der Verriegelungsstellung das Kopfende (156) von innen gegen den äußeren Lagerring (6) drückt. Bearing (2) with an outer bearing ring (6) and an inner bearing ring (14) arranged therein, which are mounted on rolling elements (12) so that they can rotate relative to one another, with at least one locking arrangement between the inner bearing ring (14) and the outer bearing ring (6) (22) is arranged, which has a rolling element (94), wherein in at least one unlocked position the two bearing rings (6, 14) are freely rotatable against each other and in at least one locking position the at least one locking arrangement (22) the rotation of the two bearing rings ( 6, 14) blocked in one direction of rotation, characterized in that the respective locking arrangement (22) has a locking roller (94) which is rotatably mounted on a frame (60) and which can roll between the inner bearing ring (14) and the outer bearing ring (6) are arranged and has a head end (156), and wherein the locking arrangement (22) rotates on a pivot pin (34) arranged on the inner bearing ring (14) r is arranged, and wherein in the locking position the head end (156) presses from the inside against the outer bearing ring (6).
Description
Die Erfindung betrifft ein Lager mit einem äußeren Lagerring und einem darin angeordneten inneren Lagerring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Sie betrifft weiterhin eine Radanordnung mit einem derartigen Lager.The invention relates to a bearing with an outer bearing ring and an inner bearing ring arranged therein, between which rolling elements are arranged. It also relates to a wheel assembly with such a bearing.
Lager, insbesondere Drehlager bzw. Radiallager, die die Rotation einer Komponente, beispielsweise einer Welle, erlauben, existieren - je nach Anforderung - in den unterschiedlichsten Ausprägungen. Die Lager müssen in vielen Anwendungen in möglichst kompakter Form in geringem Bauraum verbaut werden. Eine bekannte technische Lösung, die in kompakter Weise sowohl die Funktion eines Radiallagers als auch eine Rotationsverriegelung ermöglicht ist das selbstverriegelnde Kuppellager, welches in vielfachen Ausführungen vorkommt. Es weist eine ungehinderte Rotationsrichtung auf - die entgegengesetzte Rotations- bzw. Drehrichtung ist automatisch gesperrt. Eine andere technische Lösung besteht darin, die Lagerfunktion von der Feststellfunktion zu trennen und durch zumindest teilweise separate Komponenten zu realisieren. Die Feststellfunktion wird dabei beispielsweise umgesetzt durch ein Klinkenrad, welches eine Vielzahl von beabstandeten Zähnen aufweist, wobei zur Feststellung eine Klinke zwischen zwei Zähne geschoben werden kann. Ein derartiger Mechanismus wird auch bei elektromechanischen Bremsen verwendet.Bearings, in particular rotary bearings or radial bearings, which allow the rotation of a component, for example a shaft, exist - depending on the requirements - in the most varied of forms. In many applications, the bearings must be installed in as compact a form as possible in a small installation space. A known technical solution that enables both the function of a radial bearing and a rotational locking in a compact manner is the self-locking coupling bearing, which occurs in multiple designs. It has an unhindered direction of rotation - the opposite direction of rotation or rotation is automatically blocked. Another technical solution consists in separating the bearing function from the locking function and realizing it with at least partially separate components. The locking function is implemented, for example, by a ratchet wheel, which has a plurality of spaced apart teeth, whereby a pawl can be pushed between two teeth for locking. Such a mechanism is also used in electromechanical brakes.
Beispielsweise beschreibt die
In einer Weiterbildung hiervon beschreibt die
Ferner beschreibt die
Furthermore describes the
Weiter beschreibt die
Schließlich beschreibt die
Nachteilig bei derartigen Systemen ist, dass sie entweder nur eine rotationsfreie Drehrichtung und/oder bei der Verriegelung eine geringe Winkelauflösung und heftigen Rückprall aufweisen.The disadvantage of such systems is that they either only have a rotation-free direction of rotation and / or have a low angular resolution and severe rebound when locking.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lager bereitzustellen, welches zwei freie Drehrichtungen aufweisen und eine genaue und präzise Verriegelung in kompakter Bauweise ermöglichen soll. Weiterhin soll eine Radanordnung bereitgestellt werden, die eine genaue und präzise Verriegelung des Rades erlaubt.The invention is therefore based on the object of providing a bearing which has two free directions of rotation and which is intended to enable precise and precise locking in a compact design. Furthermore, a wheel arrangement is to be provided which allows an exact and precise locking of the wheel.
Diese Aufgabe wird bei einem Lager bei dem zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring wenigstens eine Verriegelungsanordnung angeordnet ist, die einen Wälzkörper aufweist, wobei in wenigstens einer entriegelten Stellung die beiden Lagerringe frei gegeneinander verdrehbar sind und in wenigstens einer Verriegelungsstellung die wenigstens eine Verriegelungsanordnung die Drehung der beiden Lagerringe in einer Drehrichtung blockiert, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die jeweilige Verriegelungsanordnung eine drehbar an einem Rahmen gelagerte Verriegelungswalze aufweist, die zwischen dem inneren Lagerring und dem äußerem Lagerring rollbar angeordnet sind und ein Kopfende aufweist, und wobei die Verriegelungsanordnung an einem am inneren Lagerring angeordneten Drehstift verdrehbar angeordnet ist, und wobei in der Verriegelungsstellung das Kopfende von innen gegen den äußeren Lagerring drückt.This object is achieved in a bearing in which at least one locking arrangement is arranged between the inner bearing ring and the outer bearing ring, which has a rolling element, the two bearing rings being freely rotatable against each other in at least one unlocked position and the at least one locking arrangement in at least one locking position Blocked rotation of the two bearing rings in one direction of rotation, solved according to the invention in that the respective locking arrangement has a locking roller rotatably mounted on a frame, which is arranged rollable between the inner bearing ring and the outer bearing ring and has a head end, and wherein the locking arrangement is at a inner bearing ring arranged pivot pin is arranged rotatably, and wherein in the locking position the head end presses from the inside against the outer bearing ring.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass für viele Anwendungen die Bereitstellung der Funktionalitäten einer in zwei Drehrichtungen möglichen Radiallagerung und die bedarfsweise Feststellung bzw. Rotationssicherung auf kompakten Raum wünschenswert wäre.The invention is based on the consideration that, for many applications, the provision of the functionalities of a radial bearing possible in two directions of rotation and the, if necessary, fixing or anti-rotation lock in a compact space would be desirable.
Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich diese Funktionalitäten in einem Lager realisieren, indem zwei Gruppen von Wälzkörpern eingesetzt werden, von denen die eine Gruppe nur zur Bereitstellung der Verdrehbarkeit der beiden Ringe zueinander dient, während die andere Gruppe Teil eines Verriegelungsmechanismus ist, durch den das Lager in einer Drehrichtung bedarfsweise rotationsgesichert werden kann. Auf diese Weise ist der Verrieglungsmechanismus gewissermaßen in das Lager integriert, so dass der benötigte Bauraum auf die Außenabmessungen des Lagers beschränkt ist.As has now been recognized, these functionalities can be implemented in a bearing by using two groups of rolling elements, of which one group only serves to provide the two rings to be rotatable relative to one another, while the other group is part of a locking mechanism through which the Bearing in one direction of rotation can be secured against rotation if necessary. In this way, the locking mechanism is integrated into the bearing, so to speak, so that the required installation space is limited to the external dimensions of the bearing.
Vorteilhafterweise sind die Wälzkörper rollenförmig ausgebildet. The rolling bodies are advantageously designed in the form of rollers.
Der innere Ring weist vorteilhaftweise eine Außenkontor auf, die in radialer Richtung wenigstens eine Einbuchtung und benachbart dazu einen Vorsprung aufweist, wobei die Anzahl der Einbuchtungen gleich der Anzahl der Verriegelungsanordnungen ist.The inner ring advantageously has an outer contour which has at least one indentation in the radial direction and a projection adjacent thereto, the number of indentations being equal to the number of locking arrangements.
Vorzugsweise ist eine Verriegelungsplatte vorgesehen, welche wenigstens einen kreissegmentartigen Schlitz aufweist, durch den der jeweilige Drehstift geführt ist. A locking plate is preferably provided which has at least one slot in the shape of a segment of a circle through which the respective pivot pin is guided.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Lager drei Verriegelungsanordnungen auf, die umfangsmäßig gleichmäßig verteilt an Drehstiften auf dem inneren Lagerring drehbar gelagert sind.In a preferred embodiment, the bearing has three locking arrangements, which are rotatably mounted on pivot pins on the inner bearing ring, evenly distributed around the circumference.
Vorteilhafterweise ist ein Rückstellelement vorgesehen, welches wenigstens eine Verriegelungsanordnung in eine entriegelte Stellung zurückstellt.A reset element is advantageously provided which resets at least one locking arrangement into an unlocked position.
Das Rückstellelement ist bevorzugt als Torsionsfeder ausgebildet, deren eines Ende an der Verriegelungsplatte befestigt ist und deren anderes Ende an der Verriegelungsanordnung befestigt ist.The restoring element is preferably designed as a torsion spring, one end of which is attached to the locking plate and the other end of which is attached to the locking arrangement.
Bevorzugt ist ein Schaft mit dem inneren Lagerring fest verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet.A shaft is preferably fixedly connected to the inner bearing ring or formed in one piece with it.
Die oben genannte Aufgabe wird in Bezug auf die Radanordnung erfindungsgemäß gelöst, indem ein Rad in einem Lager drehbar gelagert wird, wobei das Lager einen äußeren Lagerring und einem darin angeordneten inneren Lagerring aufweist, die auf Wälzkörpern gegeneinander verdrehbar gelagert sind, wobei zwischen dem inneren Lagerring und dem äußeren Lagerring wenigstens eine Verriegelungsanordnung angeordnet ist, die einen Wälzkörper aufweist, wobei in wenigstens einer entriegelten Stellung die beiden Lagerringe frei gegeneinander verdrehbar sind und in wenigstens einer Verriegelungsstellung die wenigstens eine Verriegelungsanordnung die Drehung der beiden Lagerringe in einer Drehrichtung blockiert, wobei ein Aktuator zur Verriegelung des Lagers vorgesehen ist.The above object is achieved in relation to the wheel arrangement according to the invention in that a wheel is rotatably mounted in a bearing, the bearing having an outer bearing ring and an inner bearing ring arranged therein, which are rotatably mounted on rolling elements against each other, with between the inner bearing ring and at least one locking arrangement is arranged on the outer bearing ring, which has a rolling element, the two bearing rings being freely rotatable relative to one another in at least one unlocked position and the at least one locking arrangement blocking the rotation of the two bearing rings in one direction of rotation in at least one locking position, with an actuator is provided to lock the bearing.
Der Aktuator kann beispielsweise als Hubmagnet ausgebildet sein. Durch die Verriegelung des Lagers kann eine Parkbremse realisiert werden, die in das Lager integriert ist, so dass auf zusätzlichen Bauraum und zusätzliche Komponenten wie beispielsweise in Klinkenrad verzichtet werden kann.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Kupplungslagern das Rotieren und die Verriegelung bedarfsweise erfolgen können. Die Rotation wird nur in einer Richtung verriegelt und ist aktiv, solange ein Drehmoment auf den äußeren Lagerring in der Verriegelungsdrehrichtung ausgeübt wird. Im unverriegelten Zustand erlaubt das Lager im Gegensatz zu bekannten Kupplungslagern freie Rotation in beide Drehrichtungen. Der Verriegelungsmechanismus kann manuell oder automatisch betätigt werden durch Hubmagnete, Schaltnocken oder hydraulische oder pneumatische Zylinder, wodurch die Integration in automatische Systeme ermöglicht wird. Aufgrund der Rückstellfeder ist eine automatische Lösung der Verriegelung möglich.The actuator can be designed as a lifting magnet, for example. By locking the bearing, a parking brake can be implemented that is integrated into the bearing, so that additional installation space and additional components such as a ratchet wheel can be dispensed with.
The advantages of the invention are in particular that, in contrast to conventional clutch bearings, the rotation and the locking can take place as required. The rotation is only locked in one direction and is active as long as a torque is exerted on the outer bearing ring in the locking direction of rotation. In the unlocked state, in contrast to known clutch bearings, the bearing allows free rotation in both directions of rotation. The locking mechanism can be operated manually or automatically by lifting magnets, switch cams or hydraulic or pneumatic cylinders, which enables integration into automatic systems. An automatic release of the lock is possible due to the return spring.
Um das verriegelte Lager wieder zu entriegeln, muss der äußere Lagerring nur kurz entgegengesetzt zur Verriegelungsrichtung gedreht werden, so dass durch die Rückstellfeder die Dreibeinanordnung wieder in ihre ursprüngliche Position zurückkehrt.To unlock the locked bearing again, the outer bearing ring only needs to be turned briefly in the opposite direction to the locking direction, so that the tripod arrangement returns to its original position due to the return spring.
Verglichen mit einem Klinkenmechanismus wie er beispielsweise in elektromechanischen Bremsen für den Parkbremsmechanismus verwendet wird und durch den nur in einer bestimmten Anzahl von Winkelpositionen verriegelt werden kann, die der Zahl der Lücke zwischen den Zähnen des Klinkenrades entspricht, kann beim erfindungsgemäßen Lager in jeder Drehposition verriegelt werden, wodurch eine sehr hohe Auflösung bereitgestellt wird. Es resultiert beim Verriegeln auch kein heftiger Rückschlag. Das Lager kann in einer elektromechanischen Bremse sowohl als Radlager als auch zur Verriegelung der Drehposition des Rades und damit als Parkbremse verwendet werden.Compared with a ratchet mechanism such as is used for example in electromechanical brakes for the parking brake mechanism and which can only be locked in a certain number of angular positions, which corresponds to the number of the gap between the teeth of the ratchet wheel, the bearing according to the invention can be locked in any rotational position thereby providing very high resolution. There is also no severe kickback when locking. The bearing can be used in an electromechanical brake both as a wheel bearing and to lock the rotational position of the wheel and thus as a parking brake.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
-
1 eine Explosionszeichnung eines Lagers mit einem äußeren Lagerring, einem Walzenkäfig, einem inneren Lagerring, einem Schaft, drei Verriegelungsanordnungen, einer Dreibeinanordnung sowie einer Abdeckung in einer bevorzugten Ausführungsform, -
2 das Lager gemäß1 im zusammengesetzten Zustand in einer perspektivischen Darstellung, -
3 den inneren Lagerring in einer Draufsicht, -
4 den inneren Lagerring in einem seitlichen Schnitt, -
5 einen Ausschnitt des Umfangbereiches des inneren Lagerrings gemäß4 , -
6 den inneren Lagerring gemäß4 in einer perspektivischen Ansicht, -
7 eine Verriegelungsanordnung in einer Draufsicht, -
8 die Verriegelungsanordnung gemäß7 in einem seitlichen Schnitt, -
9 die Verriegelungsanordnung gemäß7 in einer perspektivischen Darstellung, -
10 eine Dreibeinanordnung in einer Explosionszeichnung, -
11 die Dreibeinanordnung gemäß10 in zusammengesetztem Zustand in einer perspektivischen Darstellung, -
12 die Dreibeinanordnung gemäß11 mit Verriegelungsanordnungen in einer Draufsicht im entriegelten Zustand, -
13 die Dreibeinanordnung gemäß12 mit Verriegelungsanordnungen in einer Draufsicht im verriegelten Zustand, -
14 eine Draufsicht auf das Lager gemäß1 , und -
15 einen Ausschnitt der14 .
-
1 an exploded view of a bearing with an outer bearing ring, a roller cage, an inner bearing ring, a shaft, three locking arrangements, a tripod arrangement and a cover in a preferred embodiment, -
2 the camp according to1 in the assembled state in a perspective view, -
3 the inner bearing ring in a plan view, -
4th the inner bearing ring in a lateral cut, -
5 a section of the peripheral area of the inner bearing ring according to4th , -
6th the inner bearing ring according to4th in a perspective view, -
7th a locking arrangement in a plan view, -
8th the locking arrangement according to7th in a side cut, -
9 the locking arrangement according to7th in a perspective view, -
10 a tripod arrangement in an exploded view, -
11 the tripod arrangement according to10 in the assembled state in a perspective view, -
12 the tripod arrangement according to11 with locking arrangements in a plan view in the unlocked state, -
13 the tripod arrangement according to12 with locking arrangements in a top view in the locked state, -
14th a plan view of the bearing according to1 , and -
15th a section of the14th .
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.The same parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Ein in
Das Lager
Der Walzenkäfig
In
In
In
Eine Verriegelungswalzenanordnung
Die Verriegelungswalzenanordnung
In der perspektivischen Darstellung der Verriegelungswalzenanordnung
Es werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei ähnliche oder gleiche Verriegelungsanordnungen
In
Die Aufgabe der Dreibeinanordnung
Der Verriegelungsmechanismus wird im Folgenden anhand der
Der in
Der in
Der Winkel, den die Dreibeinanordnung
In der
Um mit Hilfe der Verriegelungswalzen
Die Abdeckung
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