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Dokumentenidentifikation DE19542876A1 22.05.1997
Titel Wälzlager sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Anmelder ITT Automotive Europe GmbH, 60488 Frankfurt, DE
Erfinder Thiel, Rudolf, 60488 Frankfurt, DE;
Döll, Andreas, 60439 Frankfurt, DE;
Keferstein, Hans-Georg, 64289 Darmstadt, DE
DE-Anmeldedatum 17.11.1995
DE-Aktenzeichen 19542876
Offenlegungstag 22.05.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.05.1997
IPC-Hauptklasse F16C 19/24
IPC-Nebenklasse F16D 65/16   B21D 53/10   B23P 13/00   
Zusammenfassung Für die Lagerung einer Welle mit begrenztem Drehbereich im Betriebszustand (< 360°) und einer Öffnung in der Mantelfläche des Lagers, zum möglichen radialen Durchgriff eines Bauteiles durch das Lager zur Welle, ist ein verbessertes Sonderwälzlager vorgesehen. Solche Lager kommen insbesondere bei der Lagerung einer Betätigungswelle für die Feststellbremse einer Kraftfahrzeug-Scheibenbremse zum Einsatz, bei der die hydraulisch betätigte Betriebsbremse mit einer mechanisch betätigten Feststellbremse kombiniert ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Wälzlager (1) wird die offene Lagerhülse (2) mit Öffnung (6) aus einem Metallband geschnitten und anschließend zur Hülse gebogen. Der Lagerkäfig (3) ist nur teilweise auf der der Öffnung (6) in Hülse (2) und Käfig (3) gegenüberliegenden Seite mit Rollelementen (12) bestückt.
Vorteile gegenüber bestehenden Sonderwälzlagern, die aus üblichen Serienlagern gefertigt werden, ergeben sich aus der kostengünstigen Herstellung von Lagerhülse (2) und Lagerkäfig (3), der vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgeführt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu des sen Herstellung.

Solche Lager kommen insbesondere bei der Lagerung der Betätigungswelle einer Kraftfahrzeug-Scheibenbremse zum Einsatz, bei der die hydraulisch betätigte Betriebsbremse mit einer mechanisch betätigten Feststellbremse kombiniert ist.

Gattungsgemäße Lagerungen solcher Betätigungswellen werden beispielsweise in der DE 42 17 983 A1 und der DE 34 11 754 A1 offenbart. Weiterhin sind bei derartigen Lagerungen der Betätigungswelle im Bremsengehäuse auch Buchsen oder Gleitlager im Einsatz, die allerdings einen kleineren Wirkungsgrad als Wälzlager aufweisen. Bei den bekannten Betätigungsvorrichtungen wird eine Drehbewegung einer Betätigungswelle mittels eines stift- oder kugelförmigen Druckelementes in eine lineare Bewegung eines auf den Bremskolben einwirkenden Betätigungselementes überführt. Dabei werden entweder zwei an den Enden der Betätigungswelle befindliche Lager oder ein einzelnes in der Wellenmitte angebrachtes Sonderlager verwendet, das mit einer Öffnung für das Druckelement und reduzierter Zahl an Rollelementen versehen wird. Der Nachteil der Verwendung von zwei Lagern besteht in den doppelten Lagerkosten und der starken Durchbiegung der in der Wellenmitte durch das Druckstück belasteten Betätigungswelle. Heute bekannte Sonderlager, die in zusätzlichen Arbeitsgängen aus serienüblichen Lagern hergestellt werden, sind in ihrer Herstellung sehr kostenintensiv.

Ziel der Erfindung ist es, ein in der Herstellung kostengünstiges Wälzlager anzugeben, das die Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Die Lagerhülse des erfindungsgemäßen Wälzlagers wird mit einem Folgeschnittwerkzeug aus einem Metallband geschnitten und anschließend zur Hülse gebogen. Bei diesem kombinierten Stanzschnitt können beliebige Profile (Öffnungen, Nasen usw.) auf einfache Weise erzeugt werden. Dabei wird das Blechprofil vorzugsweise so ausgebildet, daß es an den axialen Rändern zu einem Kragen umgebogen wird und die Blechprofilenden in Umfangsrichtung im gebogenen Zustand auf Stoß liegen. Weiterhin sind an den tangentialen Profilenden Ausnehmungen vorgesehen, die im Einbauzustand der Lagerhülse die Öffnung bilden, durch die das Druckstück das Wälzlager zur Betätigungswelle durchgreift. Dadurch, daß die offene Lagerhülse mittels Preßpassung in eine Bohrung des Bremsengehäuses eingesetzt wird und ihre Enden auf Stoß liegen, erlangt sie auch die erforderliche Stabilität und braucht weiterhin nicht zusätzlich gegen Verdrehen gesichert zu werden. Ein positionierter Einbau des Lagers relativ zum Gehäuse wird durch eine Aussparung im Kragen der Lagerhülse erreicht, in die etwa ein Montagewerkzeug eingreifen kann.

Die Positionierung des Lagerkäfigs innerhalb der Lagerhülse wird durch mindestens einen Vorsprung an Hülse oder Käfig gewährleistet, der in die Öffnung des jeweils anderen Lagerelementes hineinragt. Dadurch ergibt sich gleichzeitig eine Begrenzung des Drehbereichs des Wälzlagers im Betrieb.

Um eine wirkungsvolle Zentrierung der Betätigungswelle innerhalb des nicht vollständig mit Rollelementen befüllten Lagers zu gewährleisten, sind am Lagerkäfig gegenüber dem mit Rollelementen besetzten Bereich radial hervorstehende Abstützflächen angebracht, die zumindest an der Welle anliegen. Eine Verbesserung der Wellenzentrierung läßt sich erreichen, wenn die radialen Abstützflächen an Welle und Innenfläche der Hülse anliegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Lagers ist der Lagerkäfig als kostengünstiges Kunststoffspritzteil ausgeführt, oder aber als Blechkäfig. Zur vereinfachten Montage in der Hülse bildet der Lagerkäfig vorzugsweise einen geschlitzten Ring mit auf Stoß liegenden Enden. Zur Erhöhung der Festigkeit können diese Enden des Lagerkäfigs in Umfangsrichtung auch mit Profilen (z. B. Schwalbenschwanzprofil) versehen sein, die im eingesetzten Zustand des Käfigs in der Hülse ineinandergreifen.

Eine andere Variante sieht vor, den Lagerkäfig als offenes Kreissegment auszugestalten.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen im folgenden erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Abwicklung der Lagerhülse;

Fig. 2 ein Nadellager in zwei Ansichten mit Drehbegrenzung und Abstützflächen;

Fig. 3 ein Nadellager in zwei Ansichten mit Drehbegrenzung über eine Einprägung der Hülse;

Fig. 4 ein Nadellager in zwei Ansichten mit Drehbegrenzung über gebogene Laschen an der Hülse;

Fig. 5 ein Nadellager mit einer Aussparung im axialen Hülsenrand.

Fig. 1 zeigt eine Abwicklung einer Lagerhülse 2, die kostengünstig aus einem Metallband geschnitten wird. Bei diesem kombinierten Stanzschnitt lassen sich beliebige Profile erzeugen und so können aufeinfache Weise die axialen Ränder der abgewickelten Hülse zu Kragen 4,5 umgebogen werden sowie die Öffnung 6 in der Hülse hergestellt werden. Durch die Öffnung 6 in Lagerhülse 2 und Lagerkäfig 3 wird die Möglichkeit geschaffen, durch das Wälzlager 1 eine konstruktive Verbindung zur Welle zu schaffen. Insbesondere für die Lagerung einer nicht gezeigten Betätigungswelle einer Scheibenbremse, bei der hydraulische Betriebsbremse und mechanisch betätigte Feststellbremse kombiniert sind, ist dieser Durchgriff im Wälzlager von Bedeutung. Die abgewickelte Hülse nach Fig. 1 wird anschließend zur offenen Lagerhülse 2 gebogen, wobei die Hülsenenden 7, 8 in Umfangsrichtung im eingebauten Zustand auf Stoß liegen. Durch den Einsatz der Hülse mittels Preßpassung in eine zugehörige Bohrung im Gehäuse ist keine weitere Sicherung gegen Verdrehen innerhalb der Bohrung erforderlich und zusätzlich erhält die Lagerhülse 2 die erforderliche Stabilität.

In Fig. 5 ist ein erfindungsgemäßes Wälzlager abgebildet, das im Kragen 4 der Lagerhülse 2 eine Aussparung 9 aufweist. In diese Aussparung kann beispielsweise ein Montagewerkzeug eingreifen, um einen korrekt positionierten Einbau des Lagers relativ zum nicht gezeigten Gehäuse zu gewährleisten.

In den Fig. 2 bis 4 sind Ausführungsformen eines Nadellagers 1 für die nicht gezeigte Betätigungswelle einer kombinierten hydraulisch und mechanisch betätigbaren Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Nadellager 1 im Einbauzustand mit Lagerhülse 2 und Lagerkäfig 3. Sowohl Hülse wie auch Käfig sind geschlitzt ausgeführt und liegen mit ihren jeweiligen Enden in Umfangsrichtung 7, 8 bzw. 10, 11 auf Stoß. Die geschlitzte Ausführung des Lagerkäfigs 3 ermöglicht einen vereinfachten Einbau des Käfigs 3 durch Zusammendrücken in die Lagerhülse 2. In einer nicht gezeigten Weiterbildung sind an den Käfigenden in Umfangsrichtung 10, 11 Profile vorgesehen (z. B. Schwalbenschwanzprofil), die nach der Montage ineinandergreifen. Das mit einer Öffnung 6 in Hülse und Käfig versehene Nadellager 1 ist aber nur auf der der Öffnung 6 gegenüberliegenden Seite des Lagerkäfigs 3 mit Rollelementen 12 (hier Nadelrollen) besetzt. Analog zu den hier angesprochenen Nadelrollen ist auch der Einsatz von Wälzlagern möglich, die mit Kugeln, Zylinderrollen oder ähnlichen Rollelementen besetzt sind. Aufgrund des eingeschränkten Drehbereiches der Betätigungswellenlagerung - in der Praxis beträgt der Drehbereich einer Betätigungswelle einer kombinierten Scheibenbremse etwa 45 Grad - ist kein voll mit Rollelementen besetzter Lagerkäfig erforderlich. Die Kraftübertragung von der Welle über die Nadelrollen 12 und die Hülse 2 auf die nicht gezeigte Bohrungswandung im Bremsgehäuse wird durch den teilweise bestückten Lagerkäfig 3 in ausreichendem Maße bewerkstelligt. Dieser eingeschränkte Drehbereich wird gemäß Fig. 2 durch mindestens zwei radial vorstehende Nasen 13, 14 am Lagerkäfig 3 begrenzt, die in die Öffnung 6 der Lagerhülse hineinragen und in beiden Drehrichtungen einen Anschlag für den Lagerkäfig bilden. Um bei nur teilweise mit Rollelementen 12 besetztem Lagerkäfig 3 die genaue Zentrierung der Welle innerhalb des Wälzlagers 1 zu gewährleisten, sind am Lagerkäfig radial vorstehende Abstützflächen 15, 16 ausgebildet, die zumindest an entsprechenden Gegenflächen der Welle und/oder der Lagerhülse 2 anliegen. Dadurch wird eine Schiefstellung der Welle im Lager vermieden.

Fig. 3 ist eine Variante des Nadellagers zu entnehmen, bei der der Lagerkäfig 3 nicht geschlitzt, sondern als offenes Kreissegment ausgeführt ist. Die Begrenzung des Drehbereiches wird bei dieser Ausführung über eine radial nach innen gerichtete Einprägung 17 in der Lagerhülse 2 erreicht, die in den offenen Kreissegmentbereich des Lagerkäfigs 3 hineinragt.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Nadellagers dargestellt mit radial nach innen gebogenen Laschen 18, 19 an der Lagerhülse 2, die in die Öffnung des Lagerkäfigs 3 hineinragen. Die Laschen 18, 19 bilden in beiden Drehrichtungen des Lagers einen Anschlag für den Lagerkäfig 3 und begrenzen damit den Drehbereich des Lagers. Die Zentrierung der Welle im Lager wird in dieser Version über radial vorstehende kuppelförmige Abstützflächen 15, 16 am Lagerkäfig realisiert. Dadurch ergibt sich eine Verringerung der Kontaktflächen zu Welle und Lagerhülse und damit eine Reduzierung der Lagerreibung.

Für alle Ausführungsformen erweist es sich als besonders kostengünstig, den Lagerkäfig 3 als Kunststoffspritzteil aus zuführen. Es ist aber auch eine Ausgestaltung des Lagerkäfigs 3 als Blechteil möglich.


Anspruch[de]
  1. 1. Wälzlager, das aus einer Lagerhülse und einem drehbar dazu angeordneten Lagerkäfig mit Rollelementen besteht, im Betrieb einen Drehbereich von unter 360 Grad aufweist und an seiner Umfangs fläche eine Öffnung in Lagerkäfig und Lagerhülse besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (2) aus einem Metallband geschnitten ist und dieses zur offenen Hülse geformt ist.
  2. 2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsenenden (7, 8) der offenen Lagerhülse (2) im Einbauzustand des Wälzlagers (1) auf Stoß liegen.
  3. 3. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (12) über den Umfangsbereich des Lagerkäfigs (3) verteilt sind, der über den gesamten Drehbereich des Wälzlagers (1) im Betriebszustand nicht mit der Öffnung (6) der Lagerhülse in Überschneidung gerät.
  4. 4. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehbereich des Wälzlagers (1) begrenzt wird durch mindestens einen Vorsprung (13, 14, 17, 18, 19) am Lagerkäfig (3) oder an der Lagerhülse (2), der in die Öffnung (6) des jeweils anderen Lagerelementes hineinragt.
  5. 5. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Rand der radial außenliegenden Lagerhülse (2) radial nach innen zu einem Kragen (4, 5) umgebogen ist.
  6. 6. Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkragen (4) radial innenliegend eine Aussparung (9) besitzt.
  7. 7. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) am axialen Rand mindestens zwei vorstehende Nasen (13, 14) besitzt, die in die Öffnung (6) der Lagerhülse (2) eingreifen.
  8. 8. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung durch eine am axialen Rand der Lagerhülse (2) radial nach innen gerichtete Einprägung (17) gebildet wird, die in die Öffnung des Lagerkäfigs (3) greift.
  9. 9. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge durch mindestens zwei radial nach innen gebogene Laschen (18, 19) am axialen Rand der Lagerhülse gebildet werden, die in die Öffnung des Lagerkäfigs (3) greifen.
  10. 10. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) in dem den Rollelementen (12) gegenüberliegenden Bereich mindestens eine radial hervorstehende Abstützfläche (15, 16) besitzt, die an der Welle und/oder der Lagerhülse (3) anliegt.
  11. 11. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) vorzugsweise als Kunststoffspritzteil oder als Blechteil ausgeführt ist.
  12. 12. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) als geschlitzter Ring mit auf Stoß liegenden Käfigenden in Umfangsrichtung (10, 11) ausgeführt ist.
  13. 13. Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkäfig (3) als offenes Kreissegment ausgeführt ist.
  14. 14. Wälzlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Käfigenden in Umfangsrichtung (10, 11) Profile vorgesehen sind, die nach der Montage des Lagers formschlüssig ineinandergreifen.
  15. 15. Herstellverfahren für ein Wälzlager, das aus einer Lagerhülse und einem drehbar dazu angeordneten Lagerkäfig mit Rollelementen besteht, im Betrieb einen Drehbereich von unter 360° aufweist und an seiner Umfangs fläche eine Öffnung in Lagerkäfig und Lagerhülse besitzt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    1. - Die Kontur der Lagerhülse (2) wird aus einem ebenen Metallband geschnitten und anschließend zur offenen Hülse gebogen, wobei die Hülsenenden in Umfangsrichtung auf Stoß liegen;
    2. - Der in Umfangsrichtung geschlitzte Lagerkäfig (3) wird durch Zusammendrücken bei gleichzeitigem Spreizen der Lagerhülse (2) in diese axial eingeschoben, wobei mindestens ein Vorsprung (13, 14, 17, 18, 19) an Hülse oder Käfig in eine Öffnung des jeweils anderen Lagerelementes hineinragt.






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