DE19926406A1

DE19926406A1 - Lagerung einer Welle mit geteilten Wälzlagern

Info

Publication number: DE19926406A1
Application number: DE19926406A
Authority: DE
Inventors: Oskar Haeusler; Stefan Jaeger
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-14

Abstract

Eine aus Wellenzapfen (2) und wenigstens einem zu diesem exzentrisch verlaufenden Hubzapfen (3) bestehende Kurbelwelle (1) ist in geteilte Halbschalen (12, 13) gelagert, wobei erfindungsgemäß die Halbschalen (12, 13) von einem elastischen geschlitzten Ring (16) mit Vorspannung umschlossen sind, wobei radial nach innen aus dem Käfig (10, 19, 21, 25) herausragende Vorsprünge (14, 22) in wenigstens eine Nut (23) des Wellenzapfens (2) eingreifen oder einen Absatz (8) des Wellenzapfens (2) an seinen Stirnseiten überdecken. DOLLAR A Auf diese Weise ist eine vormontierte aus Wälzlagern und Welle (1) bestehende Baueinheit geschaffen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Grundlager für eine Kurbelwelle oder Steuerwelle, das zwischen einem Gehäuse und einem Wellenzapfen angeordnet ist, wobei auf einer Mantelfläche des Wellenzapfens in einem Käfig geführte Wälzkörper abrollen, deren äußere Laufbahn von zwei Halbschalen gebildet ist, die von einem diese zusammenhaltenden Bauteil umschlossen sind.

Hintergrund der Erfindung

Aus der US 19 21 488 ist ein Grundlager einer aus Wellenzapfen und Kurbel zapfen bestehenden Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem der Wellenzapfen auf mehreren nebeneinander angeordneten, in Käfigen ge führten Lagernadeln gehalten ist, d. h. die Mantelfläche des Wellenzapfens bildet die innere Laufbahn für die Nadelkränze. Die äußere Laufbahn wird von zwei Halbschalen gebildet, wobei die eine Halbschale an ihren Enden mit je einem Vorsprung in eine zugehörige Ausnehmung der anderen Halbschalen eingreift. Die gesamte Lageranordnung wird nun durch eine die zwei Halb schalen umschließende geteilte Anschlußkonstruktion zusammengehalten, die an beiden Enden je einen radial gerichteten Flansch aufweist, der mit Durch trittsbohrungen ausgestattet ist. Die aneinanderliegenden Flansche werden jetzt mittels zweier Befestigungsschrauben zusammengehalten, so daß eine kompakte Lagereinheit gebildet ist.

Dabei ist von Nachteil, daß die Montage der Welle mit den zugehörigen La gern, beispielsweise in einem Gehäuse, erst beim Kunden möglich ist. Es ist weiter von Nachteil, daß auf dem Transportwege zum Kunden die zur Welle zugehörigen Lager in ihre Einzelbestandteile zerfallen und beim Kunden erst wieder mühsam zusammengesetzt werden müssen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung für eine abgestufte Welle mit geteilten Wälzlagern zu entwickeln, die in Herstellung und Montage wesentlich vereinfacht ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß das Bauteil als ein elastischer geschlitzter Ring ausgebildet ist, der die Halbschafen mit Vorspannung umschließt und daß radial nach innen aus dem Käfig herausragende Vorsprünge in wenigstens eine Nut des Wellenzapfens eingreifen oder einen Absatz des Wellenzapfens an seinen Stirnseiten überdecken und so den Wälzkörperkranz nach beiden Seiten axial führen.

Auf diese Weise ist eine einfache verliersichere Halterung von vormontierten Wälzlagern auf der abgesetzten Welle, die als Kurbelwelle oder Steuerwelle, vorzugsweise Nockenwelle, ausgebildet sein kann, sichergestellt, so daß diese aus Welle und Lager(n) bestehende Baueinheit direkt Vorort verbaut werden kann. Für den Anwender einer solchen Welle bedeutet dies eine wesentliche Vereinfachung des Montageprozesses, da statt Welle und mehreren zugehöri gen Wälzlagern nur noch eine komplette Baueinheit zu handhaben ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen 2 bis 8 beschrieben.

Nach einem zusätzlichen Merkmal ist gemäß Anspruch 2 vorgesehen, daß der geschlitzte Ring aus einem Eisenwerkstoff oder aus einem polymeren Werk stoff gefertigt ist. Als Eisenwerkstoff ist beispielsweise ein Federstahl denkbar.

Aus Anspruch 3 geht hervor, daß der geschlitzte Ring aus Polyamid (PA) be steht, das ggf. mit Glasfasern verstärkt ist. Polyamide sind thermoplastische Kunststoffe, die ausgewogene mechanische Eigenschaften besitzen, insbe sondere weisen sie eine gute Formbeständigkeit in Wärme auf und sind auch gegenüber Treib- und Schmierstoffen sehr beständig. Faserverstärkte Ther moplaste haben eine höhere Steifigkeit und höhere Erweichungstemperaturen als die Ausgangsthermoplaste.

Die Verbindung zwischen geschlitztem Ring und Halbschalen bzw. die Verbin dung zwischen geschlitztem Ring und Käfig geht aus den Ansprüchen 4 und 5 hervor. So ist nach Anspruch 4 vorgesehen, daß der geschlitzte Ring die Halb schalen mit zwei von einander beabstandeten, radial nach innen gerichteten Vorsprüngen umgreift. Aus Anspruch 5 geht hervor, daß der Käfig den ge schlitzten Ring mit zwei voneinander beabstandeten, radial nach außen ge richteten Vorsprüngen umgreift.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 6 und 7 beschrieben. Danach ist vorgesehen, daß die Vorsprünge entweder als ein geschlossener Ring oder als gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Erhebungen ausgebildet sind.

Nach einem zusätzlichen weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 8 soll der geschlitzte Ring mit einem Schloß ausgebildet sein. Auf diese Weise ist eine besonders stabile Lageranordnung geschaffen, da die beiden in Um fangsrichtung gegenüberliegenden Enden des Ringes miteinander verbunden sind.

Nach dem zweiten unabhängigen Anspruch 9 wird die Aufgabe der Erfindung auch dadurch gelöst, daß das Bauteil als ein elastischer geschlitzter Ring aus gebildet ist, der die Halbschalen mit Vorspannung umschließt und daß die Halbschalen wenigstens teilweise mit ihren Stirnflächen innerhalb einer Aus nehmung des Wellenzapfens angeordnet sind, so daß die axiale Führung des Wälzkörperkranzes nach beiden Seiten durch die Ausnehmung erfolgt, wobei der elastische geschlitzte Ring mit seinem Innendurchmesser in radialer Rich tung die Mantelfläche des Wellenzapfens im Anschluß an die Ausnehmung überragt.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer abgesetzten Welle;

Fig. 2, 3, 4, 5, 6 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Welle im Bereich des gelagerten Wellenzapfens und

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen geschlitzten Ring.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Kurbelwelle besteht aus dem Wellenzapfen 2, der um seine Achse 6 rotiert. Der Wellenzapfen 2 weist an zwei Stellen je zwei radial gegenüberliegende Wangen 4 auf, die durch je ei nen Kurbelzapfen 3 miteinander verbunden sind, die exzentrisch zur Rotati onsachse 6 angeordnet sind. Die exzentrisch angeordneten Massen der beiden Kurbelzapfen 3 werden bei Rotation der Welle 1 durch Gegenmassen 5 aus geglichen. Die Welle 1 weist im vorliegenden Fall drei Umfangsstellen 7 auf, die Grundlagerstellen sind.

Die in Fig. 2 dargestellte Grundlageranordnung besteht aus dem Abschnitt 24, der den gleichen Durchmesser wie der Wellenzapfen 2 hat. Die Mantelflä che des Abschnittes 24 bildet die innere Laufbahn 9 für die im Käfig 21 ge führten Lagernadeln 11, wobei die äußere Laufbahn 18 von den Halbschalen 12 und 13 gebildet ist, die vom geschlitzten Ring 16 umgriffen sind, der nach radial innen gerichtete Vorsprünge 17 aufweist. Der Käfig 21 besitzt voneinan der beabstandete radial nach außen weisende Vorsprünge 15, die sowohl die Halbschalen 12 und 13 als auch den geschlitzten Ring 16 radial umgreifen. Am linksseitigen Ende weist der Käfig 21 den radial nach innen weisenden Vor sprung 22 auf, der in die Nut 23 des Wellenzapfens 2 eingreift. Der Zusam menhalt der Lageranordnung in axialer Richtung ist durch die Vorsprünge 15 und 22 des Käfigs 21, durch die Vorsprünge 17 des Ringes 16 und durch die Nut 23 des Wellenzapfens 2 gebildet.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Grundlager wird der Zusammenhalt der erfin dungsgemäßen Lageranordnung einerseits durch den radial nach innen ge richteten Vorsprung 22 des Käfigs 25 bewirkt, der in die Nut 23 eingreift und andererseits durch die Vorsprünge 20 der Halbschalen 12 und 13, die die La gernadeln 11 radial überdecken.

Das in Fig. 4 gezeigte Grundlager weist den im Durchmesser vergrößerten Absatz 8 des Wellenzapfens 2 auf, dessen Mantelfläche die innere Laufbahn 9 für im Käfig 10 geführte Lagernadeln 11 bildet. Die äußere Laufbahn 18 der Lagernadeln 11 wird wiederum durch die beiden Halbschalen 12 und 13 gebil det, die ebenfalls von dem elastischen geschlitzten Ring 16 umgeben sind. Der Ring 16 weist an seinen beiden axialen Enden radial nach innen zeigende Vor sprünge 17 auf, die die beiden Halbschalen 12 und 13 umfassen. Der Käfig 10 besitzt zwei voneinander beabstandete radial nach innen zeigende Vorsprünge 14, die den Absatz 8 in radialer Richtung überdecken, so daß der aus Käfig 10 und Lagernadeln 11 bestehende Wälzkörperkranz axial gesichert ist. Der Käfig 10 weist außerdem zwei voneinander beabstandete radial nach außen zeigende Vorsprünge 15 auf, die den geschlitzten Ring 16 in radialer Richtung überdec ken. Auf diese Weise ist eine verliersichere Lageranordnung gebildet, die fest mit der Welle 1 verbunden ist.

Das in Fig. 5 gezeigte Grundlager besteht, wie vorstehend beschrieben, aus dem Absatz 8, dessen Mantelfläche die innere Laufbahn 9 für in dem Käfig 19 geführte Lagernadeln 11 bildet. Die äußere Laufbahn 18 wird von den beiden Halbschalen 12 und 13 gestellt, die ihren beiden Enden einen radial nach in nen zeigenden Vorsprung 20 besitzen, so daß die Halbschalen 12, 13 in axia ler Richtung nicht von den Lagernadeln 11 gleiten können. Auf der Mantelflä che der Halbschalen 12 und 13 ist erfindungsgemäß der geschlitzte Ring 16 angeordnet. Der Käfig 19 ist mit radial nach innen zeigenden Vorsprüngen 14 ausgestattet, die den Absatz 8 beidseitig radial umgreifen, so daß eine fest mit der Welle 1 verbundene Lageranordnung gebildet ist.

In der in Fig. 6 dargestellten Grundlageranordnung weist der Wellenzapfen 2 die Ausnehmung 26 auf, in der die im Käfig 27 geführten Lagernadeln 11 an geordnet sind. Die Halbschalen 12 und 13 sind vom geschlitzten Ring 16 um geben und befinden sich radial zum Teil in der Ausnehmung 26, wobei der In nendurchmesser des geschlitzten Ringes 16 größer ist, als der Durchmesser des Wellenzapfens 2.

In Fig. 7 schließlich ist eine Draufsicht auf den Ring 16 mit seinem Schlitz 28 und den darunterliegenden Halbschalen 12, 13 gezeigt.

Bezugszeichen

1

Kurbelwelle

2

Wellenzapfen

3

Kurbelzapfen

4

Wange

5

Gegenmasse

6

Rotationsachse

7

Umfangsstelle

8

Absatz

9

innere Laufbahn

10

Käfig

11

Lagernadel

12

Halbschale

13

Halbschale

14

Vorsprung

15

Vorsprung

16

geschlitzter Ring

17

Vorsprung

18

äußere Laufbahn

19

Käfig

20

Vorsprung

21

Käfig

22

Vorsprung

23

Nut

24

Abschnitt

25

Käfig

26

Ausnehmung

27

Käfig

28

Schlitz

Claims

1. Grundlager für eine Kurbelwelle (1) oder Steuerwelle, das zwischen einem Gehäuse und einem Wellenzapfen (2) angeordnet ist, wobei auf einer Mantelfläche des Wellenzapfens (2) in einem Käfig (10, 19, 21, 25) geführte Wälzkörper (11) abrollen, deren äußere Laufbahn (18) von zwei Halbscha len (12, 13) gebildet ist, die von einem diese zusammenhaltenden Bauteil umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil als ein ela stischer geschlitzter Ring (16) ausgebildet ist, der die Halbschalen (12, 13) mit Vorspannung umschließt und daß radial nach innen aus dem Käfig (10, 19, 21, 25) herausragende Vorsprünge (14, 22) in wenigstens eine Nut (23) des Wellenzapfens (2) eingreifen oder einen Absatz (8) des Wellenzapfens (2) an seinen Stirnseiten überdecken und so den Wälzkörperkranz nach beiden Seiten axial führen.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlitzte Ring (16) aus einem Eisenwerkstoff oder aus einem polymeren Werkstoff gefertigt ist.

3. Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlitzte Ring (16) aus Polyamid (PA) besteht, das gegebenenfalls mit Glasfasern verstärkt ist.

4. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß der geschlitzte Ring (16) die Halbschalen (12, 13) mit zwei voneinander beabstandeten, radial nach innen gerichteten Vorsprüngen (17) umgreift.

5. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (10, 21) den geschlitzten Ring (16) mit zwei voneinander beabstandeten, radial nach außen gerichteten Vorsprüngen (15) umgreift.

6. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (14, 15, 17, 20, 22) als ein geschlossener Ring ausgebildet sind.

7. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor sprünge (14, 15, 17, 20, 22) als gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinan der beabstandete Erhebungen ausgebildet sind.

8. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ge schlitzte Ring (16) mit einem Schloß ausgebildet ist.

9. Lageranordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bauteil als ein elastischer geschlitzter Ring (16) ausge bildet ist, der die Halbschalen (12, 13) mit Vorspannung umschließt und daß die Halbschalen (12, 13) wenigstens teilweise mit ihren Stirnflächen in nerhalb einer Ausnehmung (26) des Wellenzapfens (2) angeordnet sind, so daß die axiale Führung des Wälzkörperkranzes nach beiden Seiten durch die Ausnehmung (26) erfolgt, wobei der elastische geschlitzte Ring (16) mit seinem Innendurchmesser in radialer Richtung die Mantelfläche des Wel lenzapfens (2) im Anschluß an die Ausnehmung (26) überragt.