DE102015207659A1

DE102015207659A1 - Nadellagereinheit zur Lagerung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle und Gasregelklappenanordnung

Info

Publication number: DE102015207659A1
Application number: DE102015207659.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Schaaf; Jörg Rathmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-10-27
Also published as: WO2016173589A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nadellagereinheit (1, 1´, 1´´) zur Lagerung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle (8), mit einem hülsenförmigen Außenring (2), der an seinem ersten Ende (2a) und seinem zweiten Ende (2b) jeweils einen Bord (3a, 3b) aufweist, mit einem in dem Außenring (2) angeordneten Nadelkäfig (4) und in dem Nadelkäfig (4) geführten, nadelförmigen Wälzkörpern (5), sowie mit mindestens einem Dichtungsring (6), wobei der Nadelkäfig (4) einerseits an den Bord (3a) des ersten Endes (2a) des Außenrings (2) angrenzt und wobei andererseits zwischen dem Nadelkäfig (4) und dem Bord (3b) des zweiten Endes (2b) des Außenrings (2) der mindestens eine Dichtungsring (6) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gasregelklappenanordnung (10) umfassend eine rotierbare Klappenwelle (8) und eine an der Klappenwelle (8) angeordnete Gasregelklappe (9) mit mindestens einer erfindungsgemäßen Nadellagereinheit (1, 1´, 1´´).

Description

Die Erfindung betrifft eine Nadellagereinheit zur Lagerung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle, mit einem hülsenförmigen Außenring, der an seinem ersten Ende und seinem zweiten Ende jeweils einen Bord aufweist, mit einem in dem Außenring angeordneten Nadelkäfig und in dem Nadelkäfig geführten, nadelförmigen Wälzkörpern, sowie mit mindestens einem Dichtungsring. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gasregelklappenanordnung umfassend eine rotierbare Klappenwelle und eine an der Klappenwelle angeordnete Gasregelklappe.
Wälzlagereinheiten, insbesondere Nadellagereinheiten, zur Lagerung von Klappen- oder Aktuatorenwellen sind bekannt. So offenbart die DE 10 2006 053 716 A1 eine Wälzlagereinheit der eingangs genannten Art, welche zur Lagerung einer Klappenwelle an einer Gasklappenregelanordnung eingesetzt wird. Dabei werden mehrere Dichtungsringe eingesetzt, die in den Außenring aufgenommen und zur Abdichtung gegen entlang einer Drehachse der Klappenwelle strömende Fluide ausgebildet sind. Dabei werden an beiden Enden des hülsenförmigen Außenrings Dichtungsringe vorgesehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Nadellagereinheit zur Lagerung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle bereitzustellen, welche besonders einfach und aus wenigen Einzelteilen herstellbar ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Gasregelklappenanordnung mit einer derartigen Nadellagereinheit bereitzustellen.
Die Aufgabe wird für die Nadellagereinheit zur Lagerung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle, mit einem hülsenförmigen Außenring, der an seinem ersten Ende und seinem zweiten Ende jeweils einen Bord aufweist, mit einem in dem Außenring angeordneten Nadelkäfig und in dem Nadelkäfig geführten, nadelförmigen Wälzkörpern, sowie mit mindestens einem Dichtungsring, dadurch gelöst, dass der Nadelkäfig einerseits an den Bord des ersten Endes des Außenrings angrenzt und dass andererseits zwischen dem Nadelkäfig und dem Bord des zweiten Endes des Außenrings der mindestens eine Dichtungsring angeordnet ist.
Dadurch ist es möglich, auf einen Dichtungsring zwischen dem Nadelkäfig und dem Bord des ersten Endes des Außenrings zu verzichten. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Nadellagereinheit aus dem Außenring, dem Nadelkäfig, den Wälzkörpern und lediglich einem Dichtungsring bilden. Die Bildung der Nadellagereinheit aus den Einzelteilen ist schnell und preisgünstig durchführbar.
Ein Dichtring ist dabei zur Abdichtung der Klappen- oder Aktuatorenwelle im Hinblick auf entlang der Klappen- oder Aktuatorenwelle strömende Fluide eingerichtet.
Es hat sich bewährt, wenn der Bord am ersten Ende des Außenrings in Form eines U-Profils ausgebildet ist und in einen von dem Nadelkäfig gebildeten Hohlraum hineinragt. Dadurch wird der Nadelkäfig am ersten Ende des Außenrings im Außenring fixiert und gehalten.
Weiterhin hat es sich hinsichtlich der Erhöhung der Dichtwirkung bewährt, wenn mindestens zwei Dichtungsringe im Bereich des Bords des zweiten Endes des Außenrings vorhanden sind.
Die Aufgabe wird für die Gasregelklappenanordnung umfassend eine rotierbare Klappenwelle und eine an der Klappenwelle angeordnete Gasregelklappe, dadurch gelöst, dass die Klappenwelle zumindest einseitig mit einer erfindungsgemäßen Nadellagereinheit gelagert ist. Es wird dadurch eine kostengünstige und haltbare Lagerung der Klappenwelle erreicht.
Bevorzugt bildet dabei der Bord am ersten Ende des Außenrings der Nadellagereinheit eine Spaltdichtung zur Klappenwelle aus, indem der Bord einen Innendurchmesser aufweist, der maximal 0,1 bis 1 mm größer ist als ein Außendurchmesser der Klappenwelle. Die Spaltdichtung ersetzt zuverlässig den eingesparten Dichtring am ersten Ende des Außenrings. Es hat sich bewährt, wenn das erste Ende des Außenrings der Gasregelklappe zugewandt angeordnet ist. Alternativ kann aber auch das zweite Ende des Außenrings der Gasregelklappe zugewandt angeordnet sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Gasregelklappenanordnung ist die Klappenwelle auf einer Seite der Gasregelklappe mit der erfindungsgemäßen Nadellagereinheit gelagert ist und auf einer gegenüberliegenden Seite der Gasregelklappe mit einer weiteren Nadellagereinheit gelagert, welche einen büchsenförmigen Außenring und einen tiefgezogenen Innenring aufweist, wobei ein Ende der Klappenwelle in den büchsenförmigen Außenring hinein geführt und der Innenring mit dem Ende der Klappenwelle durch Aufpressen verbunden ist. Ein Büchsenboden des büchsenförmigen Außenrings dichtet das Ende der Klappenwelle zuverlässig ab.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die weitere Nadellagereinheit weiterhin zwischen dem büchsenförmigen Außenring und dem Innenring einen weiteren Nadelkäfig, in dem weiteren Nadelkäfig geführte, weitere nadelförmige Wälzkörper und mindestens einen weiteren Dichtungsring aufweist, wobei der mindestens eine weitere Dichtungsring zwischen dem weiteren Nadelkäfig und einer, der Gasregelklappe zugewandten Seite der weiteren Nadellagereinheit angeordnet ist. Der weitere Dichtring reduziert das Eindringen von entlang der Klappen- oder Aktuatorenwelle strömenden Fluiden in die weitere Nadellagereinheit.
Vorzugsweise weist der Innenring der weiteren Nadellagereinheit an seiner, der Gasregelklappe zugewandten Seite einen von der Klappenwelle weg zeigenden Innenring-Bord auf, wobei der büchsenförmige weitere Außenring an seiner, der Gasregelklappe zugewandten Seite einen zur Klappenwelle zeigenden Außenring-Bord aufweist, und wobei zur Fixierung des Innenrings im büchsenförmigen weiteren Außenring der Außenring-Bord den Innenring-Bord umschließt. Dadurch ist eine zuverlässige Fixierung des Innenrings im Außenring realisierbar. Bei entsprechend eng dimensioniertem Spalt zwischen dem Innenring-Bord und dem Außenring-Bord, insbesondere bei einem Spaltmaß kleiner 1mm, insbesondere kleiner 0,7mm, wird eine Spaltdichtung erzeugt, so dass auf den weiteren Dichtungsring verzichtet werden kann.
Die erfindungsgemäße Nadellagereinheit und die erfindungsgemäße Gasklappenregelanordnung sind insbesondere für Anwendungen im Verbrennungsmaschinenbereich, insbesondere in der KFZ-Industrie, von Vorteil.
Die 1 bis 5 zeigen beispielhaft erfindungsgemäße Nadellagereinheiten und eine damit ausgebildete Gasklappenregelanordnung. So zeigt:
1 eine erste Nadellagereinheit mit einem Dichtungsring im Schnittbild;
2 eine zweite Nadellagereinheit mit zwei Dichtungsringen im Schnittbild;
3 eine dritte Nadellagereinheit mit einem Dichtungsring im Schnittbild;
4 eine Gasklappenregelanordnung im Schnittbild; und
5 eine weitere Nadellagereinheit im Schnittbild.
1 zeigt eine erste Nadellagereinheit 1 zur Lagerung einer Klappenwelle 8 im Schnittbild, mit einem hülsenförmigen Außenring 2, mit einem in dem Außenring 2 angeordneten Nadelkäfig 4 und in dem Nadelkäfig 4 geführten, nadelförmigen Wälzkörpern 5, sowie mit einem Dichtungsring 6. Der hülsenförmige Außenring 2 weist an seinem ersten Ende 2a und seinem zweiten Ende 2b jeweils einen Bord 3a, 3b auf. Der Nadelkäfig 4 grenzt einerseits an den Bord 3a des ersten Endes 2a des Außenrings 2 an. Andererseits ist zwischen dem Nadelkäfig 4 und dem Bord 3b des zweiten Endes 2b des Außenrings 2 der mindestens eine Dichtungsring 6 angeordnet. Die Sperrrichtung des Dichtungsrings 6 gegenüber in Richtung der Klappenwelle 8 strömenden Fluiden ist durch Pfeile dargestellt. Der Bord 3a am ersten Ende 2a des Außenrings 2 bildet eine Spaltdichtung zur Klappenwelle 8 der Gasregelklappenanordnung 10 (siehe 4) aus, indem der Bord 3a einen Innendurchmesser d aufweist, der maximal 0,1 bis 1 mm größer ist als ein Außendurchmesser D der Klappenwelle 8.
2 zeigt eine zweite Nadellagereinheit 1´ mit zwei Dichtungsringen 6a, 6b im Schnittbild. Gleiche Bezugszeichen wie in 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Die Sperrrichtungen der Dichtungsringe 6a, 6b gegenüber in Richtung der Klappenwelle 8 strömenden Fluiden ist durch Pfeile dargestellt.
3 zeigt eine dritte Nadellagereinheit 1´´ mit einem Dichtungsring 6 im Schnittbild. Gleiche Bezugszeichen wie in 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Die Sperrrichtung des Dichtungsrings 6 gegenüber in Richtung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle (hier nicht gezeigt) strömenden Fluiden ist durch Pfeile dargestellt. Der Bord 3a am ersten Ende 2a des Außenrings 2 ist in Form eines U-Profils ausgebildet und ragt in einen von dem Nadelkäfig 4 gebildeten Hohlraum 7 hinein. Dadurch fixiert der Bord 3a den Nadelkäfig 4 im Außenring 2.
4 zeigt eine Gasklappenregelanordnung 10 mit einer Gasführungsleitung 17 im Schnittbild. Gleiche Bezugszeichen wie in 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Die Klappenwelle 8 ist im Bereich der Gasführungsleitung 17 über eine Nadellagereinheit 1 gemäß 1 und weiterhin über eine weitere Nadellagereinheit 11 gemäß 5 drehbar gelagert (siehe Doppelpfeil). An der Klappenwelle 8 ist eine Gasregelklappe 9 angeordnet, die sich mit der Klappenwelle 8 in der, ein Gas 18 führenden Gasführungsleitung 17 mitbewegt.
Die Ausgestaltung der weiteren Nadellagereinheit 11 wird im Schnittbild der 5 erläutert. Die weitere Nadellagereinheit 11 weist einen büchsenförmigen Außenring 12 und einen tiefgezogenen Innenring 20 auf. Ein Ende der Klappenwelle 8 ist gemäß 4 ist in den büchsenförmigen Außenring 12 hinein geführt und der Innenring 20 mit dem Ende der Klappenwelle 8 durch Aufpressen verbunden. Zwischen dem büchsenförmigen Außenring 12 und dem Innenring 20 ist ein weiterer Nadelkäfig 14, in dem weiteren Nadelkäfig 14 geführte, weitere nadelförmige Wälzkörper 15 und ein weiterer Dichtungsring 16 vorhanden, wobei der weitere Dichtungsring 16 zwischen dem weiteren Nadelkäfig 14 und einer, der Gasregelklappe 9 zugewandten Seite der weiteren Nadellagereinheit 11 angeordnet ist. Die Sperrrichtung des weiteren Dichtungsrings 16 gegenüber in Richtung einer Klappenwelle 8 strömenden Teils des Gases 18 ist durch Pfeile dargestellt. Der Innenring 20 weist an seiner, der Gasregelklappe 9 zugewandten Seite einen von der Klappenwelle 8 weg zeigenden Innenring-Bord 20b auf. Der büchsenförmige weitere Außenring 12 weist an seiner, der Gasregelklappe 9 zugewandten Seite einen zur Klappenwelle 8 zeigenden Außenring-Bord 13b auf. Zur Fixierung des Innenrings 20 im büchsenförmigen weiteren Außenring 12 umschließt der Außenring-Bord 13b den Innenring-Bord 20b, wobei ein Spalt S mit einem Spaltmaß kleiner 0,7 mm gebildet ist. Der Spalt S bildet dabei eine Spaltdichtung aus. Insofern könnte in einer alternativen Ausgestaltung des weiteren Nadellagers 11 auf den weiteren Dichtungsring 16 hier auch verzichtet werden. Es ergibt sich eine besonders einfach und kostengünstig herstellbare Gasklappenregelanordnung 10, die mit einem Minimum an Dichtungsringen 6, 16 auskommt.
Die 1 bis 5 zeigen dabei lediglich Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Nadellagereinheit bzw. Gasklappenregelanordnung. So kann die Gasklappenregelanordnung auch mit zwei erfindungsgemäßen Nadellagereinheiten gelagert sein.
Bezugszeichenliste

1, 1´, 1´´: Nadellagereinheit
2: hülsenförmiger Außenring
2a: erstes Ende des Außenrings
2b: zweites Ende des Außenrings
3a, 3b: Bord
4: Nadelkäfig
5: Wälzkörper
6, 6a, 6b: Dichtungsring
7: Hohlraum
8: Klappenwelle
9: Gasregelklappe
10: Gasregelklappenanordnung
11: weitere Nadellagereinheit
12: büchsenförmiger weiterer Außenring
12a: erstes Ende des weiteren Außenrings
12b: zweites Ende des weiteren Außenrings
13a: Büchsenboden
13b: Außenring-Bord
14: weiterer Nadelkäfig
15: weitere Wälzkörper
16: weiterer Dichtungsring
17: Gasführungsleitung
18: Gas
20: Innenring
20b: Innenring-Bord
D: Außendurchmesser der Klappenwelle
d: Innendurchmesser am Bord 3a
S: Spalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006053716 A1 [0002]

Claims

Nadellagereinheit (1) zur Lagerung einer Klappen- oder Aktuatorenwelle (8), mit einem hülsenförmigen Außenring (2), der an seinem ersten Ende (2a) und seinem zweiten Ende (2b) jeweils einen Bord (3a, 3b) aufweist, mit einem in dem Außenring (2) angeordneten Nadelkäfig (4) und in dem Nadelkäfig (4) geführten, nadelförmigen Wälzkörpern (5), sowie mit mindestens einem Dichtungsring (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelkäfig (4) einerseits an den Bord (3a) des ersten Endes (2a) des Außenrings (2) angrenzt und dass andererseits zwischen dem Nadelkäfig (4) und dem Bord (3b) des zweiten Endes (2b) des Außenrings (2) der mindestens eine Dichtungsring (6) angeordnet ist.
Nadellagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (3a) am ersten Ende (2a) des Außenrings (2) in Form eines U-Profils ausgebildet ist und in einen von dem Nadelkäfig (4) gebildeten Hohlraum (7) hineinragt.
Nadellagereinheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Dichtungsringe (6a, 6b) vorhanden sind.
Gasregelklappenanordnung (10) umfassend eine rotierbare Klappenwelle (8) und eine an der Klappenwelle (8) angeordnete Gasregelklappe (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenwelle (8) zumindest einseitig mit einer Nadellagereinheit (1, 1´, 1´´) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gelagert ist.
Gasregelklappenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (3a) am ersten Ende (2a) des Außenrings (2) der Nadellagereinheit (1, 1´, 1´´) eine Spaltdichtung zur Klappenwelle (8) ausbildet, indem der Bord (3a) einen Innendurchmesser (d) aufweist, der maximal 0,1 bis 1 mm größer ist als ein Außendurchmesser (D) der Klappenwelle (8).
Gasregelklappenanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (2a) des Außenrings (2) der Gasregelklappe (9) zugewandt angeordnet ist.
Gasregelklappenanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (2b) des Außenrings (2) der Gasregelklappe (9) zugewandt angeordnet ist.
Gasregelklappenanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenwelle (8) auf einer Seite der Gasregelklappe (9) mit der Nadellagereinheit (1, 1´ 1´´) gelagert ist und auf einer gegenüberliegenden Seite der Gasregelklappe (9) mit einer weiteren Nadellagereinheit (11) gelagert ist, welche einen büchsenförmigen Außenring (12) und einen tiefgezogenen Innenring (20) aufweist, und wobei ein Ende der Klappenwelle (8) in den büchsenförmigen Außenring (12) hinein geführt und der Innenring (20) mit dem Ende der Klappenwelle (8) durch Aufpressen verbunden ist.
Gasregelklappenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Nadellagereinheit (11) weiterhin zwischen dem büchsenförmigen Außenring (12) und dem Innenring (20) einen weiteren Nadelkäfig (14), in dem weiteren Nadelkäfig (14) geführte, weitere nadelförmige Wälzkörper (15) und mindestens einen weiteren Dichtungsring (16) aufweist, wobei der mindestens eine weitere Dichtungsring (16) zwischen dem weiteren Nadelkäfig (14) und einer, der Gasregelklappe (9) zugewandten Seite der weiteren Nadellagereinheit (11) angeordnet ist.
Gasregelklappenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (20) an seiner, der Gasregelklappe (9) zugewandten Seite einen von der Klappenwelle (8) weg zeigenden Innenring-Bord (20b) aufweist, dass der büchsenförmige weitere Außenring (12) an seiner, der Gasregelklappe (9) zugewandten Seite einen zur Klappenwelle (8) zeigenden Außenring-Bord (13b) aufweist, und dass zur Fixierung des Innenrings (20) im büchsenförmigen weiteren Außenring (12) der Außenring-Bord (13b) den Innenring-Bord (20b) umschließt.