DE3626626A1 - Spielfreies waelzlager mit oertlicher vorspannung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft spielfreie Wälzlager und insbesondere Wälzlager mit örtlicher Vorspannung.

In der französischen Patentschrift FR-PS 72 26 534 (siehe auch DE-PS 23 37 309) ist ein Wälzlager des vorgenannten Typs beschrieben, welches eine äußere Umhüllung aufweist, in der eine elastische mit einer Lauffläche versehene Hülse montiert ist, wobei zwischen dieser Umhüllung und dieser Hülse eine elastische Muffe angeordnet ist.

In der mit einer Lauffläche versehenen Hülse sind Nadeln oder Rollen montiert, welche durch einen Käfig gehalten sind, wobei die Hülse ein unregelmäßiges Profil aufweist, welches Bereiche mit Vorspannungen bildet, die dazu be­ stimmt sind, die örtliche Belastung der Nadeln oder Rollen unter der Wirkung der elastischen Muffe sicherzustellen, nachdem das Wälzlager auf eine Welle montiert ist und so­ mit jedes Spiel in dem Wälzlager zu unterdrücken.

Die Wälzlager des vorgenannten Typs arbeiten sehr zufrie­ denstellend.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Wälzlager zu schaffen, welches die Eigenschaften der klas­ sischen Wälzlager mit örtlicher Vorspannung aufweist, wel­ ches jedoch auf eine Welle montiert werden kann, deren Enden einen größeren Durchmesser aufweisen, als der Durch­ messer der inneren Laufbahn des Wälzlagers, z. B. auf eine Lenksäule, zwischen dem oberen Kardangelenk dieser Lenk­ säule und der Diebstahlsicherung.

Diese Aufgabe wird bei einem spielfreien Wälzlager, wel­ ches eine äußere Umhüllung aufweist, die eine elastische Muffe umschließt, in deren Inneren eine dünne elastische Hülse angeordnet ist, deren Innenfläche, die als Lauf­ fläche für die von einem Käfig gehaltenen Rollen oder Na­ deln dient, mehrere, in einem Winkel voneinander beabstan­ dete Diskontinuitäts-Bereiche aufweist, welche Vorspan­ nungsbereiche bilden, die dazu bestimmt sind, durch eine radiale Deformation die örtliche Belastung der Nadeln oder Rollen unter der Wirkung der elastischen Muffe sicherzu­ stellen, wenn das Wälzlager auf eine Welle montiert ist, dadurch gelöst, daß die äußere Umhüllung, die elastische Muffe, die mit der Lauffläche versehene Hülse und der Käfig zu öffnende Formen aufweisen, so daß sie aufgespreizt werden können, um die Montage des Wälzlagers durch ein seitliches Eingreifen dieser Elemente auf der Welle durchzuführen.

Zu bevorzugende Ausführungsformen der vorliegenden Erfin­ dung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeich­ nung. Darin zeigt

Fig. 1 in schematischer Weise die Lenksäule eines Automo­ bils mit der Stelle, an der das erfindungsgemäße Wälzlager montiert werden kann;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 des Wälzlagers gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich der in Fig. 2 einer anderen Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Wälzlagers während der Montage auf eine Welle;

Fig. 5 eine Schnittansicht ähnlich der in der Fig. 4 einer gegenüber dieser Figur geänderten Ausfüh­ rungsform;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht in vergrößertem Maßstab eines erfindungsgemäßen Wälzlagers und die Mittel zum Zusammenfügen des Käfigs;

Fig. 7 eine Teilansicht der Seite mit einem Detail der Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 9, und die Mittel zum axialen Halten der Enden der äußeren Umhüllung eines Wälzlagers gemäß der Erfindung; und

Fig. 9 eine Aufsicht auf das erfindungsgemäße Lager wäh­ rend der Montage, wobei dieses mit Mitteln zum axialen Halten der Enden der äußeren Umhüllung versehen ist.

In der Fig. 1 ist als Beispiel eine Lenksäule dargestellt, deren Abschnitt T ein Lenkrad (nicht dargestellt) trägt, und welche an einem ihrer Enden eine Kardangelenkgabel C aufweist und an ihrem anderen Ende einen Diebstahlsiche­ rungsring B aufweist, wobei diese beiden Organe entweder mit dem Abschnitt T einstückig ausgebildet sind oder mit diesem Abschnitt in einer nicht zu demontierenden Weise zusammengefügt sind und welche somit an den Enden dieses Abschnittes Bereiche aufweist, deren Durchmesser größer ist, als der übrige Durchmesser der Säule.

Wenn ein Wälzlager R an einem Ort, der zwischen diesen vorgenannten Organen liegt, montiert werden soll, muß ein Wälzlager des klassischen Typs an der entsprechenden Stelle angeordnet werden, bevor eines der Organe mit grö­ ßerem Durchmesser gebildet oder montiert ist, was Proble­ me aufwirft, da nämlich die Endbehandlung der Säule ein Erhitzen der Säule auf Temperaturen erfordert, denen be­ stimmte Teile des Wälzlagers nicht standhalten können.

Um diese Unzulänglichkeiten zu beseitigen, besteht das Wälzlager, welches in Fig. 2 dargestellt ist, aus zwei Teilen.

Dieses Wälzlager weist eine äußere Umhüllung 1 mit zwei halbkreisförmigen Teilen 1 a, 1 b auf, welche sich an ihren äußeren Enden berühren und welche z. B. aus einem steifen Kunststoffmaterial bestehen.

Eine Muffe 2 aus einem Elastomer, welche ebenfalls aus zwei Teilen 2 a, 2 b mit einer ähnlichen Form, wie die der Teile 1 a, 1 b der Umhüllung 1 besteht, ist zwischen diesen und einer mit einer Lauffläche versehenen Hülse 3 aus Stahl mit einer geringen Wandstärke angeordnet.

Die Hülse 3 wird von zwei Halb-Hülsen 3 a, 3 b gebildet.

Jede Halb-Hülse weist in ihrer Mitte eine Winkeldeforma­ tion 4 a, 4 b auf derart, daß, wenn die beiden Halb-Hülsen 3 a, 3 b zusammengefügt sind, die Hülse, welche sie bilden, vier Diskontinuitäten auf ihrer Lauffläche aufweist, d. h., die Deformationen 4 a und 4 b sowie die Kontaktbereiche 5 a, 5 b der dazwischenliegenden Enden der Halb-Hülsen.

Das Wälzlager gemäß Fig. 2 wird vervollständigt durch Na­ deln oder Rollen 6, die von einem Käfig 7 gehalten sind, welcher ebenfalls aus zwei Teilen 7 a, 7 b besteht.

Ein derart aufgebautes Wälzlager kann mühelos auf einer Welle 8 des Typs montiert werden, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist, indem einfach die beiden Teile, die es bilden, um die Welle herum in Kontakt miteinander gebracht werden.

Die Fixierung dieser Teile zueinander wird erreicht, in­ dem sie in eine Aufnahme eingebracht werden, die in einem Stützelement 9 vorgesehen ist.

Die Nadeln oder Rollen 6 sind dann zwischen der Welle 8 und der mit einer Lauffläche versehenen Hülse 3 vorgespannt, und zwar in den Bereichen 10, 11, 12, 13 zwischen den Dis­ kontinuitäten 4 a, 4 b, 5 a, 5 b der mit einer Lauffläche ver­ sehenen Hülse 3.

Wie man in der Fig. 3 sehen kann, weist die äußere Hülse 1 seitliche Borde auf, wie die Borde 14 a des Teils 1 a die­ ser Umhüllung. Diese Borde sind dazu bestimmt, den axia­ len Zusammenhalt der Teile, welche das Wälzlager bilden, sicherzustellen.

Eine abgewandelte Ausführungsform des Wälzlagers gemäß Fig. 2 ist in Fig. 4 dargestellt.

Um die Montage des Wälzlagers zu erleichtern, weist dieses eine Umhüllung 15 aus einem einzigen Stück mit offenen Enden 16 auf und ferner im gleichen Abstand von diesen Enden einen Bereich 17 mit geringerer Dicke welcher ein Scharnier bildet.

Im übrigen weist das Wälzlager gemäß Fig. 4 eine Muffe 18 aus einem Elastomer auf, eine mit einer Lauffläche verse­ hene Hülse 19 und einen Käfig 20, welcher die Wälzele­ mente 21 hält, welche eine entsprechende Form aufweisen wie die Umhüllung 15.

Die Montage des soeben beschriebenen Wälzlagers auf einer Welle 22 erfolgt, indem die Enden 16 der Umhüllung 15 und die entsprechenden Enden der anderen Teile, welche das Wälzlager bilden, so weit auseinandergespreizt werden, daß dies ausreicht, um das Wälzlager auf die Welle aufzuset­ zen.

Das Halten des Wälzlagers gemäß Fig. 4 in dem auf der Wel­ le 20 montierten Zustand wird ebenfalls durch das Einbrin­ gen in eine Aufnahme eines festen Teiles (nicht darge­ stellt) bewirkt.

Bei dieser Ausführungsform besteht der Käfig 20 zum Hal­ ten der Wälzelemente 21 aus einem Plastikmaterial, welches genügend biegsam ist, um sich der allgemeinen Form des Wälzlagers vor seiner Montage anzupassen.

Was die mit einer Lauffläche versehene Hülse 19 betrifft, so kann sie in einem Stück ausgeführt werden, wie in Fig. 4 dargestellt, oder aus zwei Teilen, welche in dem Be­ reich des Scharniers 17 der Umhüllung 15 aneinander ange­ lenkt sind.

Das in Fig. 5 dargestellte Wälzlager weist eine äußere Um­ hüllung 24 aus einem Stück auf, dessen offene Enden mit Halteelementen 25, 26 versehen sind, die aneinander ange­ paßt sind. Die Umhüllung 24 weist in ihrem Zwischenteil einen Bereich geringerer Dicke auf, welcher ein Scharnier 27 bildet. In der so gestalteten Umhüllung 24 sind zwei getrennte Elemente 28, 29 aus Elastomer angeordnet, welche nahezu eine Halbkreisform aufweisen und welche dazu die­ nen, eine Muffe zu bilden, wenn das Wälzlager geschlossen ist. Jedes Element 28, 29 ist mit einer Halb-Hülse 30, 31 verbunden, welche in ihrer Mitte eine entsprechende Dis­ kontinuität der Krümmung 32, 33 aufweisen. Jede Halb- Hülse 30, 31 weist Endwinkel 34, 35 auf, welche nach außen gerichtet sind und welche dazu dienen, die beiden entspre­ chenden Halbmuffen 28, 29 in Position in den entsprechen­ den Teilen der Umhüllung 24 zu halten, und zwar zu beiden Seiten des Scharniers 27.

Das Wälzlager wird durch zwei getrennte Halbkäfige 36, 37 vervollständigt, welchejeweils Wälzelemente 38, wie Na­ deln oder Rollen, halten.

Das Wälzlager gemäß Fig. 5 kann auf einer Welle 39 mon­ tiert werden, indem die Enden der Umhüllung 24 auseinan­ dergespreizt werden, um das Umgreifen der Welle zu erlau­ ben, sowie dann das Annähern der beiden Teile der Umhül­ lung 24 und das Schließen über der Welle der Teile, wel­ che das Wälzlager bilden, die die Umhüllung beinhaltet.

Das Ineinandereingreifen der Befestigungselemente 25 und 26 erlaubt der so gebildeten Einheit vor seiner Montage in eine Aufnahme, entsprechend derjenigen,welche durch das Element 9 der Fig. 2 gebildet ist, zu halten.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Haltelemente gleicher­ maßen bei der zweiteilig ausgeführten äußeren Umhüllung 1 gemäß Fig. 2 angeordnet werden können oder auch bei der Wälzlagerausführung gemäß Fig. 4.

Bei allen bislang beschriebenen Ausführungsformen müssen die Elemente, welche das erfindungsgemäße Wälzlager bil­ den im Inneren der Umhüllung des Wälzlagers gehalten wer­ den.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform der Mittel zum Halten der Wälzlagerelemente in dessen Umhüllung dargestellt. Diese Haltemittel sind so dargestellt, wie sie bei dem Wälzlager gemäß Fig. 5 verwendet werden können, aber es ist darauf hinzuweisen, daß sie bei allen erfindungsge­ mäßen Ausführungsformen des Wälzlagers Verwendung fin­ den können.

Sie werden durch seitliche Platten 40 gebildet, die auf den nach innen weisenden Borden 41 der Umhüllung 24 ange­ ordnet sind und weisen Kanten 42 zum Halten des entspre­ chenden Teils des Käfigs 36 auf und infolgedessen befin­ den sich alle Bestandteile zwischen diesem Käfig und der Umhüllung 24.

Die Platten 40 können, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, in regelmäßigen Abständen um den Umfang der Borde 41 der Umhüllung verteilt sein.

Das Haltesystem der Umhüllung, welches in bezug auf die Fig. 5 beschrieben ist, ist gleichermaßen auf unterschied­ liche Käfigsysteme übertragbar, sei es, daß der Käfig aus einem Plastikmaterial besteht, wie dies in Fig. 4 darge­ stellt ist, oder sei es, daß er aus Stahl gebildet ist, in welchem Fall es sich um einen Käfig handelt, der aus zwei Teilen gebildet ist, wie der in Fig. 5.

Das Wälzlager, welches in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, ist ähnlich demjenigen, welches mit Bezug auf die Fig. 4 beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß seine äußere Umhül­ lung 15 an seinen Enden 16 komplementäre Mittel 43, 44 aufweist, welche dazu bestimmt sind, zusammenzuwirken, wenn die jeweiligen Enden 16 miteinander in Kontakt kommen, um das axiale Halten der Enden sicherzustellen.

Diese Haltemittel sind z. B. durch eine Platte 43 gebildet, welche an einem der Enden 16 vorgesehen ist und welche da­ zu bestimmt ist, in eine Nut 44 einzugreifen, welche in dem gegenüberliegenden Ende 16 vorgesehen ist. Die Anzahl der Platten und Nuten kann größer als 1 sein. Es ist darauf hinzuweisen, daß derartige axiale Haltemittel eben­ so an den Enden von Teilen vorgesehen werden können, wie die Teile 1 a, 1 b der zweiteiligen Umhüllung des Wälzla­ gers, welches in Fig. 2 dargestellt ist.

Claims (13)

1. Spielfreies Wälzlager mit einer äußeren Umhüllung, welche eine elastische Muffe beinhaltet, in derem Inneren eine dünne elastische Hülse angeordnet ist, deren innere Oberfläche als Lauffläche für Rollen oder Nadeln dient, welche von einem Käfig gehalten sind, und die in meh­ reren, durch einen Winkel voneinander beabstandeten Be­ reichen Diskontinuitäten aufweist, die Vorspannungs-Be­ reiche bilden, die dazu bestimmt sind, durch eine radiale Deformation die örtliche Belastung von Nadeln oder Rollen unter der Wirkung der elastischen Muffe sicherzustellen, wenn das Wälzlager auf einer Welle montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umhüllung (1; 15; 24), die elastische Muffe (2; 18; 28, 29), die mit einer Lauffläche versehene Hülse (3; 19; 30, 31) und der Käfig (7; 20; 36, 37) eine zu öffnende Form aufweisen, so daß sie aufgespreizt werden können, um die Montage des Wälzlagers durch ein seitliches Umgreifen dieser Elemente um die Welle durchzuführen.

2. Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umhüllung (1) die elastische Muffe (2), die mit einer Lauffläche versehene Hülse (3) und der Käfig (4) jeweils aus zwei Teilen (1 a, 1 b, 2 a, 2 b, 3 a, 3 b, 7 a, 7 b) gebildet sind, die durch ihre Enden in Kontakt miteinander stehen, wobei die Fixierung dieser Teile zueinander durch das Einbringen in eine Aufnahme, welche in einem Element (9) vorgesehen ist, sichergestellt ist.

3. Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umhüllung (15; 24) aus einem Stück mit offenen Enden (16) ausgeführt ist, welches in gleicher Entfernungvon seinen Enden einen Bereich (17; 27) von geringerer Dicke aufweist, welcher ein Scharnier bildet.

4. Wälzlager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Elastomer bestehende Muffe (18), die mit einer Lauffläche versehene Hülse (19) und der Käfig (20) zum Halten der Nadeln oder Rollen (21) ebenfalls aus einem Stück mit offenen Enden ausgeführt sind, in einer ent­ sprechenden Form wie die der äußeren Umhüllung (15).

5. Wälzlager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Lauffläche versehene Hülse aus zwei Teilen ausgeführt ist, welche durch eine Anlenkung mit­ einander verbunden sind.

6. Wälzlager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Elastomer bestehende Muffe, die mit einer Lauffläche versehene Hülse und der Käfig zum Hal­ ten der Nadeln oder Rollen aus zwei getrennten Teilen (28, 29, 30, 31, 36, 37) ausgeführt sind, die jeweils in einem entsprechenden Teil des äußeren Teils(24) angeordnet sind.

7. Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden oder die Teile der äußeren Umhüllung (1; 15; 24) mit komplementär ausgebildeten Hal­ teelementen (25, 26) versehen sind, welche es der Bauein­ heit des Wälzlagers ermöglichen, vor der Montage in eine Aufnahme zusammenzuhalten.

8. Wälzlager gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Lauffläche versehenen Halb-Hülsen (30, 31) an ihren Enden Kanten (34, 35) aufweisen, welche nach außen gerichtet sind, um entsprechende Halb-Muffen (28, 29) in ihrer Position in den entsprechenden Teilen der äußeren Umhüllung (24) zu halten, und zwar zu beiden Sei­ ten des Anlenkscharnieres (27).

9. Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß es Mittel (40, 41, 42) zum Hal­ ten der Elemente, welche das Wälzlager bilden, in dessen Umhüllung aufweist.

10. Wälzlager gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese Haltemittel durch am Umfang angeordnete, nach innen weisende Borde (41) gebildet sind, die an der äuße­ ren Umhüllung (24) vorgesehen sind, und in welche die seitlichen Platten (40) eingreifen, welche Kanten (42) zum Halten des Käfigs (36, 37) und damit zum Halten aller Teile, welche sich zwischen dem Käfig und der äußeren Um­ hüllung (24) befinden, aufweisen.

11. Wälzlager gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umhüllung (15) an ihren Enden (16), welche dazu bestimmt sind, in gegensei­ tigen Kontakt im zusammengebauten Zustand des Wälzlagers zu kommen, Mittel (43, 44) zum axialen Halten dieser En­ den aufweist.

12. Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 2 und 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Enden der beiden Teile (1 a, 1 b) der äußeren Umhüllung (1), welche dazu bestimmt sind, im zusammengebauten Zustand des Wälzlagers in gegen­ seitigen Kontakt zu kommen, Mittel zum axialen Halten die­ ser Enden aufweisen.

13. Wälzlager gemäß einem der Ansprüche 4 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß diese Mittel zum axialen Halten zumindest eine Platte (43) aufweisen, welche an einem der Enden (16) der Umhüllung gebildet ist, und welche dazu be­ stimmt ist, in eine Nut (44) einzugreifen, die in dem gegenüberliegenden Ende (16) angeordnet ist.