DE4400718A1 - Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewegung - Google Patents
Lager für eine Dreh- und/oder LängsbewegungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewe
gung, bei der ein Innenteil über in einem zylindrischen Käfig geführte
Wälzkörper in einer Bohrung eines Außenteiles geführt ist.
Derartige Lagerungen sind bereits bekannt und werden für die Längs
führungen von Stangen mit kreisrundem Querschnitt, beispielsweise in
Fahrzeuggetrieben zur Lagerung von Schaltwellen verwendet. Dabei kann
es insbesondere bei senkrechtem Einbau der Schaltwelle dazu kommen,
daß der Lagerkäfig durch Erschütterungen bzw. Vibrationen von einer
gewünschten Mittellage in eine unerwünschte Endlage wandert, was
letztendlich dazu führt, daß beim Wechsel der Schaltstellung die
Schaltwelle nicht an den Wälzkörpern abrollen kann, sondern über diese
hinweggleiten muß, was eine erhöhte Reibung mit sich bringt.
So ist im DE-GM 18 88 455 ein Kugellager für Längsbewegungen beschrie
ben, das aus einer Anzahl von in einem Käfig geführten und zwischen
einer Welle und einer glatten zylindrischen Bohrung einer Laufhülse
untergebrachten Kugeln besteht. Um zu verhindern, daß der Käfig eine
unerwünsche Endlage wandert, wird er gegenüber der Kugellaufbahn
vorgespannt. Gemäß den Fig. 5 und 6 wird dies dadurch erreicht, daß
der Käfig an einer Stelle seines Umfanges mit einem durchgehenden
axial verlaufenden Schlitz versehen ist, so daß er sich unter federn
der Spannung an die Lagerkugeln anpreßt und diese gegen die äußere
Laufbahn drückt. Der Nachteil dieser technischen Variante besteht
darin, daß die Vorspannung des Käfigs unter Umständen nicht ausrei
chend ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung den Käfig für ein Lager für eine
Dreh- und/oder Längsbewegung so weiterzubilden, daß dessen Vorspannung
ausreichend ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Käfig zu
mindest in einem Umfangsabschnitt eine von der Kreisform abweichende,
elastisch nachgiebige Käfigwölbung aufweist.
Dadurch wird erreicht, daß zumindest einer der Wälzkörper zwischen der
Laufbahn des Außenteiles und der Laufbahn des Innenteiles radial
elastisch vorgespannt ist und so ein axiales Wandern des Wälzlager
käfigs verhindert.
Eine besonders günstige Variante dieses erfindungsgemäßen Käfigs ist
im Anspruch 2 vorgeschlagen. In diesem Fall soll der Käfig als eine
Ellipse oder als ein Polygon ausgebildet sein. Ein Käfig in Ellipsen
form läßt sich mit einfachen Formwerkzeugen fertigen und spannt an
zwei gegenüberliegenden Stellen des Käfigs die Wälzkörper radial
elastisch vor. Bei der Ausbildung des Wälzlagerkäfigs als Polygon wird
erreicht, daß die Wälzkörper an mehreren Stellen radial elastisch
vorgespannt sind.
Auch ist es nach Anspruch 3 möglich, daß der Teilkreisdurchmesser bzw.
der Innenhalterungsdurchmesser des Käfigs geringfügig größer als deren
Solldurchmesser sind. Beim Einfügen des mit Wälzkörpern bestückten
Käfigs in die Bohrung des Außenteils wird dieser aufgrund seiner
geringfügigen Übergröße zusammengepreßt und so in Umfangsrichtung
elastisch vorgespannt. Dadurch legen sich die Innenhalterungen des
Käfigs ebenfalls an die Wälzkörper an und pressen diese an die Lauf
bahn im Außenteil, d. h. ein unbeabsichtigtes Wandern des Käfigs wird
vermieden.
In Weiterbildung der Erfindung nach dem unabhängigen Anspruch 4 ist
vorgesehen, daß zumindest ein Steg des Käfigs über wenigstens einen
Teil seiner axialen Länge in radialer Richtung einen elastisch nach
außen gewölbten Bereich aufweist.
Durch den elastisch nach außen gewölbten Bereiche des Steges des
Käfigs wird erreicht, daß der innere bzw. der äußere Hüllkreisdurch
messer der dort befindlichen Wälzkörper vergrößert wird, so daß diese
radial elastisch vorgespannt sind. Zweckmäßigerweise wird man in
diesem Fall jedoch so vorgehen, daß zwei nebeneinander liegende Stege
einen elastisch nach außen gewölbten Bereich aufweisen.
Die gleiche radiale elastische Vorspannung wird nach dem unabhängigen
Anspruch 5 auch dann erzielt, wenn von einem Bord des Käfigs wenig
stens ein Segment im Bereich einer Tasche abgetrennt ist, so daß diese
nur einseitig an einem anderen Bord des Käfigs angebunden ist und
unter einem bestimmten Winkel elastisch federnd in Richtung des Außen
teiles angestellt ist.
Der oder die in dieser Tasche befindlichen Wälzkörper werden federnd
gegen die Laufbahn des Außenteiles gepreßt und somit radial elastisch
vorgespannt, wobei der am freigestanzten Ende der Tasche liegende
Wälzkörper bzw. Wälzkörperteil die größte Vorspannung aufweist.
In Weiterbildung der Erfindung nach dem unabhängigen Anspruch 6 wird
diese radiale elastische Vorspannung auch dann erreicht, wenn wenig
stens die Stege einer Tasche nur einseitig an einem Bord des Käfigs
angebunden sind, so daß diese unter einem bestimmten Winkelbetrag
elastisch federnd in Richtung des Außenteiles angestellt sind. Auch in
diesem Fall wird der betreffende Wälzkörper bzw. werden die betreffen
den Wälzkörper durch diese freigestanzten Stege federnd gegen die
Laufbahn des Außenteiles gepreßt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß dem unabhängigen
Anspruch 7 sollen die einander gegenüberliegenden Endflächen des
Käfigs durch ein angebundenes oder nicht angebundenes Federelement
unter Vorspannung gehalten sein.
Die beiden Endflächen des Wälzlagerkäfigs werden durch die im Schlitz
bereich integrierte Feder in Umfangsrichtung voneinander weggedrückt,
so daß der Wälzlagerkäfig in weiten Grenzen der aufgebrachten Feder
kraft in Umfangsrichtung elastisch vorgespannt ist. Auf diese Weise
wird der Wälzlagerkäfig mit Hilfe des erfindungsgemäßen Federelementes
verspannt und mit einer relativ großen Federkraft radial nach außen
gedrückt, so daß sich dieser an die Wälzkörper anlegt und diese an die
Außenlaufbahn des Außenteils preßt. Auf diese Weise wird das uner
wünschte Wandern des Wälzlagerkäfigs in axialer Richtung verhindert.
Schließlich sollen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach
Anspruch 8 die einander gegenüberliegenden Endflächen des Käfigs durch
Sollbruchstellen miteinander verbunden sein.
In Verbindung mit der Formgenauigkeit bei der Herstellung von Wälz
lagern gewinnen derartige Käfige mit Sollbruchstellen wieder an Bedeu
tung, da insbesondere ihre Stabilität und ihr fehlender Versatz in
radialer und axialer Richtung die Arbeit erleichtern. Durch die Soll
bruchstellen läßt sich der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig wie ein
geschlossener Käfig handhaben, der insgesamt formstabil für Handling,
Transport und Montage ist.
Schließlich sollen nach einem zusätzlich weiteren Merkmal der Erfin
dung nach dem unabhängigen Anspruch 9 zumindest die Stege einer Tasche
des Käfigs über wenigstens einen Teil ihrer axialen Länge eine radiale
Profiltiefe aufweisen, die kleiner als die Profiltiefe der übrigen
Stege ist. Durch diese verkleinerte Profiltiefe der Stege einer oder
mehrerer Taschen wird der Hüllkreis der darin befindlichen Wälzkörper
vergrößert, so daß das Lager an diesen Stellen eine Vorspannung er
hält.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Schaltmechanismus in einem
Schaltgetriebe,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lagers,
teilweise geschnitten,
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Lager nach der Linie
III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf einen Käfig,
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager,
dessen Käfig eine von Kreisform abweichende Wölbung
aufweist,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager,
dessen Käfig zumindest zwei nebeneinanderliegende
Stege aufweist, die über einen Teil ihrer axialer
Länge in radialer Richtung einen gewölbten Bereich
aufweisen,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager,
dessen Käfig eine Tasche aufweist, die nur einseitig
angebunden ist,
Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in
Fig. 7,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lager,
dessen Käfig wenigstens zwei Stege aufweist, die nur
einseitig an einem Bord angebunden sind,
Fig. 10 einen Querschnitt durch ein Lager entsprechend der
Linie X-X in Fig. 9 und
Fig. 11 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt eines erfin
dungsgemäßen Lagers, dessen Käfig eine Tasche auf
weist, deren Stege eine radiale Profiltiefe aufweisen,
die kleiner als die Profiltiefe der übrigen Stege ist.
Zur Darstellung des Gesamtzusammenhanges sei zunächst auf Fig. 1
verwiesen.
In einem Getriebegehäuse 24 eines Schaltgetriebes ist in Lagern eine
Schaltwelle 1 in Achsrichtung, d. h. längs der Achse 25 verschieblich
und in Umfangsrichtung um die Achse 25 schwenkend bewegbar angeordnet.
Die Schaltwelle 1 besitzt ein oder mehrere Schaltelemente 26, die in
eine Schaltgabel 27 zur Bewegung derselben eingreifen. Um die einzel
nen Stellungen der Schaltwelle 1 zu sichern, ist diese bzw. das
Schaltelement 26 mit einer Rastausnehmung 28 versehen, in die eine
Rastkugel 29 einer Kugelraste 30 eingreift.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Lager dargestellt, bei dem eine Welle
1 gemäß Fig. 1 längs- und drehverschieblich geführt ist. In einem
Wälzlagerkäfig 5 sind Lagerkugeln 10 geführt, die einerseits auf einer
Laufbahn 13 der Welle 1 und andererseits auf einer Laufbahn 12 eines
Lageraußenringes 2 abrollen. Der Lageraußenring 2 ist spanlos gefer
tigt und an beiden Enden mit radial nach innen gerichteten Borden 3
und 4 versehen. Die Lagerkugeln 10 sind in Taschen 9 untergebracht,
die gleichmäßig um den Umfang des zylindrischen Käfigs 5 verteilt
angeordnet sind und jeweils vier Lagerkugeln 10 aufnehmen.
Der Wälzlagerkäfig 5 ist aus einem elastischen Material gefertigt und
weist an einer Stelle seines Umfanges ausgehend von beiden Stirnflä
chen je einen axial verlaufenden Einschnitt 6 und 7 auf. Die beiden
axial verlaufenden Einschnitt 6 und 7 begrenzen ein Verbindungselement
8, das die beiden Enden des Wälzlagerkäfigs 5 miteinander verbindet.
Dieses Verbindungselement 8 zeigt eine federnde Wirkung, so daß ins
besondere in Umfangsrichtung der Käfig 5 gedehnt wird und die Lagerku
geln 10 zur Anlage an die Laufbahn 12 des Außenringes 2 kommen, das
heißt das Lager vorspannt. Dies setzt jedoch eine Gestaltung der Ta
schen 9 derart voraus, daß sich der Abstand beider Führungsflächen 11
in radialer Richtung nach innen verengt, so daß die Wälzkörper 10 bei
abgezogener Welle 1 nicht herausfallen können.
Aus Fig. 4 ist erkennbar, daß der Käfig 5 an einem Ende mit einer
Aussparung 16 versehen ist, in die im montierten Zustand zwei Vor
sprünge 17 eingreifen. Während des Montagevorganges sind die beiden
Enden des Käfigs 5 durch Sollbruchstellen 15 miteinander verbunden.
Auf der einen Seite des Käfigs 5 ist eine Y-förmige Feder 14 angeord
net, deren nicht näher bezeichnete Schenkel an der Stirnseite des
anderen Endes des Käfigs 5 anliegen und so für eine entsprechende
Vorspannung des Lagers sorgen.
Die in Fig. 5 im Querschnitt dargestellte Lagerung der Welle 1 weist
einen Käfig 5 auf, der an zwei Umfangsabschnitten eine von der Kreis
form abweichende Form aufweist, das heißt der Käfig 5 ist als Ellipse
ausgebildet. Diese von der Kreisform abweichende Wölbung ist in radia
ler Richtung nachgiebig und sorgt dafür, daß entsprechend der großen
Halbachsenlänge a der Ellipse die Lagerkugeln 10 an beiden Hauptschei
teln 18 des Käfigs 5 an der Laufbahn 12 des Außenringes 2 anliegen und
so das Lager vorspannen.
Der in Fig. 6 dargestellte Längsschnitt zeigt wiederum, daß die Welle
1 über Lagerkugeln 10 im Außenring 2 längs- und drehverschieblich
geführt ist. Der Käfig 5 besteht aus kreisringförmigen Borden 19 und
20, die gleichmäßig um den Umfang verteilt durch Taschen 9 bildende
Stege 21 miteinander verbunden sind. Zumindest zwei benachbarte Stege
einer Tasche 9 des Käfigs 5 sind in ihrer Mitte mit einem elastisch
nach außen gewölbten Bereich 22 versehen, so daß die mittlere der
Lagerkugeln 10 einen größeren Hüllkreisdurchmesser aufweist, als die
ihr benachbarten und somit zur Anlage an die Laufbahn 12 des Lager
außenringes 2 kommt, das heißt die mittlere Lagerkugel 10 spannt das
Lager vor. Zweckmäßigerweise wird man mehrere Taschen gleichmäßig um
den Umfang verteilt mit Stegen versehen, die in radialer Richtung nach
außen einen elastisch gewölbten Bereich aufweisen, um eine gleichmäßi
ge Vorspannung des Lagers zu erzielen.
Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Lagerung der Welle 1 zeigt
einen Käfig 5, der eine Tasche 9 aufweist, die nur einseitig am Bord
20 angebunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Segment 23
des Bordes 19 durch zwei nicht näher bezeichnete Trennfugen von diesem
abgetrennt, so daß die gesamte Tasche 9, die von zwei Stegen 21, einem
Teil des Bordes 20 und dem abgetrennten Segment 23 des Bordes 19 be
grenzt wird, unter einem bestimmten Winkel elastisch federnd in Rich
tung des Außenringes 2 angestellt ist. Wie insbesondere aus Fig. 7
ersichtlich, wird das Lager durch Anlage der rechten Lagerkugel 10 an
die Laufbahn 12 des Außenringes 2 vorgespannt.
Im Gegensatz zu Fig. 7 und 8 mit einer einseitig angebundenen kom
pletten Tasche 9 zeigen die Fig. 9 und 10 zwei Stege 21, die nur am
Bord 20 angebunden sind. Wie insbesondere aus Fig. 9 erkennbar ist,
sind beide Stege 21 hinter dem Bord 19 durch eine nicht näher bezeich
nete Trennfuge freigestellt, so daß sie unter einem bestimmten Winkel
in Richtung des Außenringes 2 angestellt sind. Auch in diesem Fall
wird die Vorspannung des Lagers durch Anlage der rechten Lagerkugel 10
an die Laufbahn 12 des Lageraußenringes 2 realisiert.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Lager wird die Vorspannung durch
eine unterschiedliche Profiltiefe PR bzw. PR1 der Stege 21 eingestellt.
Die überwiegende Mehrzahl der Stege 21 des Käfigs 5 weist eine Profil
tiefe PR auf, der die Führungsflächen 11 zugeordnet sind. Zumindest
eine Tasche 9 des Käfigs 5 ist mit Stegen 21 ausgestaltet, deren
Profiltiefe PR1 kleiner als die Profiltiefe PR der übrigen Stege ist.
Diese verkürzte Profiltiefe PR1 wiederum ergibt eine Führungsfläche
11.1, die einen vergrößerten Abstand vom Lagermittelpunkt aufweist, so
daß die in dieser Tasche befindlichen Wälzkörper 10 gegenüber den
übrigen Wälzkörpern 10 einen größeren äußeren Hüllkreisdurchmesser
aufweisen, das heißt mit der Laufbahn 12 des Außenringes 2 in Kontakt
stehen und so die gewünschte Vorspannung erzielen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungs
beispiele beschränkt. So fällt es auch unter den Erfindungsgedanken,
wenn beispielsweise ein oder mehrere Stege bzw. Taschen unter einem
bestimmten Winkel elastisch federnd nicht in Richtung des Außenteiles,
sondern in Richtung des Innenteils bzw. wechselweise in Richtung des
Außenteiles und Innenteiles angestellt sind.
Bezugszeichenliste
1 Welle
2 Außenring
3 Bord
4 Bord
5 Käfig
6 Einschnitt
7 Einschnitt
8 Verbindungselement
9 Tasche
10 Wälzkörper
11 Führungsfläche
11.1 Führungsfläche
12 Laufbahn
13 Laufbahn
14 Feder
15 Sollbruchstelle
16 Ausnehmung
17 Vorsprung
18 Hauptscheitel
19 Bord
20 Bord
21 Steg
22 gewölbter Bereich
23 Segment
24 Getriebegehäuse
25 Achse
26 Schaltelement
27 Schaltgabel
28 Rastausnehmung
29 Rastkugel
30 Kugelraste
2 Außenring
3 Bord
4 Bord
5 Käfig
6 Einschnitt
7 Einschnitt
8 Verbindungselement
9 Tasche
10 Wälzkörper
11 Führungsfläche
11.1 Führungsfläche
12 Laufbahn
13 Laufbahn
14 Feder
15 Sollbruchstelle
16 Ausnehmung
17 Vorsprung
18 Hauptscheitel
19 Bord
20 Bord
21 Steg
22 gewölbter Bereich
23 Segment
24 Getriebegehäuse
25 Achse
26 Schaltelement
27 Schaltgabel
28 Rastausnehmung
29 Rastkugel
30 Kugelraste
Claims (9)
1. Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewegung, bei der ein Innenteil
(1) über in einem zylindrischen Käfig (5) geführte Wälzkörper (10) in
einer Bohrung eines Außenteiles (2) geführt ist, dadurch gekennzeich
net, daß der Käfig (5) zumindest in einem Umfangsabschnitt eine von
der Kreisform abweichende, elastisch nachgiebige Käfigwölbung aufweist
(Fig. 5).
2. Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewegung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der Käfig (5) als Ellipse oder Polygon
ausgebildet ist (Fig. 5).
3. Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewegung, bei der ein Innenteil
(1) über in einem zylindrischen Käfig (5) geführte Wälzkörper (10) in
einer Bohrung eines Außenteiles (2) geführt ist, dadurch gekennzeich
net, daß der Teilkreisdurchmesser bzw. der Innenhalterungsdurchmesser
des Käfigs (5) geringfügig größer als deren Solldurchmesser sind.
4. Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewegung, bei der ein Innenteil
(1) über in einem zylindrischen Käfig (5) geführte Wälzkörper (10) in
einer Bohrung eines Außenteiles (2) geführt ist, dadurch gekennzeich
net, daß zumindest ein Steg (21) des Käfigs (5) über wenigstens einen
Teil seiner axialer Länge in radialer Richtung einen elastisch nach
außen gewölbten Bereich (22) aufweist (Fig. 6).
5. Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewegung, bei der ein Innenteil
(1) über in einem zylindrischen Käfig (5) geführte Wälzkörper (10) in
einer Bohrung eines Außenteiles (2) geführt ist, dadurch gekennzeich
net, daß von einem Bord (19) des Käfigs (5) wenigstens ein Segment
(23) im Bereich einer Tasche (9) abgetrennt ist, so daß diese nur ein
seitig an einem anderen Bord (20) des Käfigs (5) angebunden ist und
unter einem bestimmten Winkel elastisch federnd in Richtung des Außen
teiles (2) angestellt ist (Fig. 7 und 8).
6. Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewegung, bei der ein Innenteil
(1) über in einem zylindrischen Käfig (5) geführte Wälzkörper (10) in
einer Bohrung eines Außenteiles (2) geführt ist, dadurch gekennzeich
net, daß wenigstens die Stege (21) einer Tasche (9) nur einseitig an
einem Bord (20) des Käfigs (5) angebunden sind, so daß diese unter
einem bestimmten Winkel elastisch federnd in Richtung des Außenteils
(2) angestellt sind (Fig. 9 und 10).
7. Lager für eine Dreh- und Längsbewegung, bei der ein Innenteil (1)
über in einem zylindrischen Käfig (5) geführte Wälzkörper (10) in
einer Bohrung eines Außenteiles (2) geführt ist, wobei der Käfig (5)
an einer Stelle seines Umfanges einen durch einander gegenüberliegende
Endflächen gebildeten axial verlaufenden Schlitz aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Endflächen des
Käfigs (5) durch ein angebundenes oder nicht angebundenes Federelement
(8, 14) unter Vorspannung gehalten sind (Fig. 2, 3 und 4).
8. Lager für eine Dreh- und Längsbewegung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Endflächen des
Käfigs (5) durch Sollbruchstellen (15) miteinander verbunden sind
(Fig. 4).
9. Lager für eine Dreh- und/oder Längsbewegung, bei der ein Innenteil
(1) über in einem zylindrischen Käfig (5) geführte Wälzkörper (10) in
einer Bohrung eines Außenteiles (2) geführt ist, dadurch gekennzeich
net, daß zumindest die Stege (21) einer Tasche (9) des Käfigs (5) über
wenigstens einer Teil ihrer axialen Länge eine radiale Profiltiefe PR1
aufweisen, die kleiner als die Profiltiefe PR der übrigen Stege (21)
ist (Fig. 11).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4400718A DE4400718C2 (de) | 1994-01-13 | 1994-01-13 | Lager für eine Längs- und Drehbewegung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4400718A DE4400718C2 (de) | 1994-01-13 | 1994-01-13 | Lager für eine Längs- und Drehbewegung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4400718A1 true DE4400718A1 (de) | 1995-07-20 |
DE4400718C2 DE4400718C2 (de) | 1998-04-09 |
Family
ID=6507788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4400718A Expired - Fee Related DE4400718C2 (de) | 1994-01-13 | 1994-01-13 | Lager für eine Längs- und Drehbewegung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4400718C2 (de) |
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---|---|---|---|---|
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