DE4322729C1 - Drehlageranordnung mit Wälz-Gleitlager-Kombination - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehlageranordnung mit Wälz-Gleitlager-Kombination, deren Gleitlager mit vorgeb­ barer bzw. einstellbarer Reibung arbeitet, wobei das Wälzlager voneinander durch die Wälzelemente getrennte Laufbahnringe aufweist und als Gleitlager ein zur Lager­ achse koaxialer Gleitring am einen Laufbahnring verstell­ bar gehaltert und mit einstellbarer Kraft gegen eine dem anderen Laufbahnring zugeordnete Gegengleitfläche spannbar ist.

Wälzlager besitzen auch bei geringen Drehzahlen eine geringe Reibung. Bei höheren Drehzahlen können allerdings Geräusche und Schwingungen auftreten, welche durch mehr oder weniger geringfügige Unrundheiten der Wälzelemente bzw. Unebenheiten ihrer Laufbahnen hervorgerufen werden.

Bei geringen Drehzahlen besitzen Gleitlager eine recht hohe Reibung, weil die Gleitflächen in diesem Zustand in der Regel unmittelbar aufeinander aufliegen. Bei höheren Drehzahlen dagegen bildet sich zwischen den Gleitflächen ein Schmiermittelfilm, welcher eine unmittelbare Berührung der Gleitflächen miteinander verhindert, so daß insgesamt eine sehr geringe Reibung - in erster Linie hervorgerufen durch innere Reibung im Schmiermittel - auftritt. Darüber hinaus wirkt der Schmiermittelfilm schwingungsdämpfend.

Die Bildung des Schmiermittelfilmes bedeutet gleichzeitig, daß die Gleitflächen bei höheren Relativgeschwindigkeiten eine etwas andere Lage relativ zueinander einnehmen als bei geringen Geschwindigkeiten. Im Falle eines radialen Wellenlagers bedeutet dies also, daß die Welle bei sehr geringen Drehzahlen eine vergleichbar stark exzentrische Lage im Radiallager einnimmt, wogegen die Welle bei höherer Drehzahl zunehmend in Richtung des Lagerzentrums gedrängt wird.

Dieser Effekt kann beispielsweise bei axial nebeneinander angeordneten Wälz- und Gleitlagern einer Welle ausgenutzt werden. Ein mit Spiel angeordnetes Wälzlager ist so be­ messen, daß immer eine unmittelbare Berührung der Gleit­ flächen des Gleitlagers verhindert wird. Damit tritt bei geringen Drehzahlen nur die geringe Reibung des Wälz­ lagers auf. Sobald höhere Drehzahlen erreicht werden, bildet sich im Gleitlager ein tragfähiger Schmiermittel­ film, der die Welle in Richtung des Lagerzentrums drängt, wodurch das Wälzlager praktisch völlig entlastet wird. Dementsprechend tritt bei höheren Drehzahlen lediglich die geringe Reibung des Schmiermittelfilmes auf, welcher gleichzeitig schwingungsdämpfend wirksam werden kann.

In diesem Zusammenhang kann auf die Druckschrift "Maschinenbautechnik", 5. Jahrgang, Heft 4, April 1956, Seiten 177 bis 187, sowie auf die DE-OS 15 25 146 verwiesen werden.

Des weiteren ist es bei Wälzlagern, deren Wälzelemente durch Käfige geführt werden, bekannt, den Käfig bei Drehbewegungen des Lagers etwas durch Reibung abzubremsen, um der Rollbewegung der Wälzelemente eine Gleitbewegung zu überlagern. Aufgrund dieser Gleitbewegung bildet sich zwischen den Wälzelementen und deren Laufbahnen ein trag­ fähiger Schmiermittelfilm, welcher bei höheren Drehzahlen einer unmittelbaren Berührung zwischen den Wälzelementen und den Laufbahnen entgegenwirkt. Die Wälzelemente "schwimmen" also auf einem Schmiermittelfilm. Damit verhält sich das Wälzlager bei höheren Drehzahlen ähnlich einem Gleitlager.

In diesem Zusammenhang kann auf das DE-GM 19 32 924 sowie die DE-PS 4 64 649 verwiesen werden.

Außerdem werden Wälz-Gleitlager-Kombinationen dann ein­ gesetzt, wenn die auftretenden Dreh- bzw. Relativge­ schwindigkeiten gering sind, jedoch eine Lagerung aus­ schließlich durch Wälzlager zu reibungsarm wäre.

Insbesondere bei der Lagerung von Achsschenkelbolzen an Kraftfahrzeugen sind deshalb unterschiedliche Kombina­ tionen von Gleit- und Wälzlagern bekannt. Beispielsweise kann die Radiallagerung der Achsschenkelbolzen im wesent­ lichen ausschließlich durch Wälzlager erfolgen, während die Axiallagerung der Achsschenkelbolzen teilweise durch Wälz- und teilweise durch Gleitlager vorgenommen wird.

In diesem Zusammenhang kann auf die DD-PS 1 04 263 sowie die Druckschrift "ATZ Automobiltechnische Zeit­ schrift" 83 (1981) 12, Seiten 631 bis 636, verwiesen werden, aus der hervorgeht, daß im vorgenannten Anwen­ dungsfall die Gleitlager in der Regel als oberes Axial­ lager eingesetzt werden.

Aus der DE 30 19 857 A1 ist eine ebenfalls für die Lagerung von Achsschenkelbolzen geeignete Wälz-Gleit­ lager-Kombination bekannt, bei der das Wälzlager als Axiallager und das Gleitlager als Radiallager ausge­ bildet sind.

Des weiteren zeigt die DE 37 25 972 A1 eine insbesondere für die Drehlagerung der Maschinenhäuser von Windkraft­ anlagen geeignete Wälz-Gleitlager-Kombination, bei der das Wälzlager als ein zur Aufnahme von axialen und radialen Kräften geeignetes Kugellager ausgebildet ist, an dessen Laufbahnringen Reibelemente angeordnet sind. In diesem Zusammenhang kann (vgl. Fig. 4) insbesondere vorgesehen sein, daß am einen Laufbahnring eine zum anderen Laufbahnring hin geöffnete V-Nut angeordnet ist, deren Breite durch Stellschrauben verändert werden kann. Damit läßt sich ein von der V-Nut aufgenommener Gleitring mehr oder weniger stark gegen den anderen Laufbahnring spannen, um eine einstellbare Reibkraft zu erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine insbesondere für die Lagerung von Achsschenkeln u. dgl. an Kraftfahrzeugen geeignete Wälz-Gleitlager-Kombination aufzuzeigen, bei der sich die Reibkraft besonders einfach einstellen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der verstellbare Gleitring an einen Laufbahnring axial schraubverstellbar angeordnet und relativ zu diesem Laufbahnring durch Feststellmittel drehfest arretierbar ist, und daß am anderen Laufbahnring ein die Gegengleit­ fläche bildender Gegengleitring undrehbar, jedoch axial beweglich gehaltert und mittels Federanordnung gegen den vorgenannten Gleitring gespannt ist.

Dabei ist die Federanordnung zweckmäßigerweise als Teller­ feder ausgebildet.

Aufgrund dieser Bauart hat die Lagerreibung einen leicht einstellbaren, reproduzierbaren Wert, welcher gegebenenfalls veränderbar bzw. korrigierbar ist und sich bei entsprechender Kennung der Federanordnung auch bei Verschleiß nur unwesent­ lich ändert.

Darüber hinaus können die Tellerfeder sowie der Gleitring und der Gegengleitring auch die Funktion einer Abdichtung des Wälzlagers nach außen übernehmen bzw. als Träger einer Abdichtung dienen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispieles erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur einen Axialschnitt eines Axiallagers.

Die zu einer Achse 1 rotationssymmetrische Lageranordnung besitzt in einer für Axialkugellager bekannten Weise einen oberen sowie einen unteren Kugellaufbahnring 2 und 3 sowie in ringförmigen, rillenförmigen Bahnen dieser Kugellaufbahnringe 2 und 3 umlaufende Kugeln 4.

Der untere Kugellaufbahnring 3 besitzt eine radial außerhalb der Kugellaufbahn angeordnete, im Querschnitt z. B. rechteckige Ringnut 5, deren offene Seite dem Kugellaufbahnring 2 zugewandt ist.

In dieser Ringnut 5 ist eine entsprechend ringförmige Feder, z. B. eine Tellerfeder 6, angeordnet, welche gegen einen Gleitring 7 gespannt ist, der am Kugellaufbahnring 3 axial verschiebbar, jedoch drehfest, gehaltert ist. Hierzu greift der Gleitring 7 mit einer Außenverzahnung in eine Innenverzahnung eines am Kugellaufbahnring 3 an­ geformten Ringsteges 8 ein. Statt dessen kann der Ring 7 auch einen radialen Fixierzapfen besitzen, der in eine axiale Nut am Ring 3 eingreift.

Am Kugellaufbahnring 2 ist ein Gegengleitring 9 dreh­ fest, jedoch axial verstellbar, angeordnet, gegen den der Gleitring 7 mittels der Tellerfeder 6 gespannt wird.

Zur Axialverstellung des Gegengleitringes 9 am Kugel­ laufbahnring 2 besitzt der Gegengleitring 9 an seinem Innenumfang ein Gewinde, welches mit einem entsprechenden Außengewinde am Kugellaufbahnring 2 zusammenwirkt. Durch nicht dargestellte Feststellmittel läßt sich der Gegen­ gleitring 9 am Kugellaufbahnring 2 in der jeweils ein­ gestellten Axiallage drehfest festhalten.

Bei Relativdrehungen zwischen den Kugellaufbahnringen 2 und 3 muß dann einerseits die relativ geringe Rollreibung der Kugeln 4 in den Kugellaufbahnen und zusätzlich der einstellbare Reibwiderstand zwischen dem Gleitring 7 und dem Gegengleitring 9 überwunden werden.

Die Kugellagerteile - d. h. die Kugeln 4 sowie deren Kugellaufbahnen - werden durch die Tellerfeder 6 sowie den Gleitring 7 und den Gegengleitring 9 nach radial außen abgeschlossen.

Claims (6)

1. Drehlageranordnung mit Wälz-Gleitlager-Kombination, deren Gleitlager mit vorgebbarer bzw. einstellbarer Reibung arbeitet, wobei das Wälzlager voneinander durch die Wälzelemente getrennte Laufbahnringe aufweist und als Gleitlager ein zur Lagerachse koaxialer Gleitring am einen Laufbahnring verstellbar gehaltert und mit einstellbarer Kraft gegen eine dem anderen Laufbahnring zugeordnete Gegengleitfläche spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Gleitring (9) am einen Laufbahnring (2) axial schraubverstellbar angeordnet und relativ zu diesem Laufbahnring (2) durch Feststellmittel drehfest arretierbar ist, und daß am anderen Laufbahnring (3) ein Gegengleit­ ring (7) undrehbar, jedoch axial beweglich gehaltert und mittels Federanordnung (6) gegen den vorgenannten Gleitring (9) gespannt ist.

2. Drehlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Federanordnung eine ringförmige Tellerfeder (6) angeordnet ist.

3. Drehlageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (6) eine solche Federcharakteristik aufweist, daß sich die Gleitreibung bei Verschleiß der aufeinander gleitenden Elemente nur unwesentlich ändert.

4. Drehlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager das Wälzlager nach außen abdichtet.

5. Drehlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager nach außen abgedichtet ist.

6. Drehlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Gleitring (9) von radial außen zugänglich ist.