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Dokumentenidentifikation DE4216055C2 18.12.1997
Titel Hülsenfreilauf mit Lagerung
Anmelder INA Wälzlager Schaeffler KG, 91074 Herzogenaurach, DE
Erfinder Geheeb, Norbert, Dipl.-Chem. Dr., 96052 Bamberg, DE;
Kenter, Peter, Dipl.-Ing., 91074 Herzogenaurach, DE;
Tönsmann, Alfred, Dr.-Ing., 91074 Herzogenaurach, DE;
Ritter, Joachim, Dipl.-Ing., 91074 Herzogenaurach, DE;
Neuwirth, Ernst, 91074 Herzogenaurach, DE;
Hochmuth, Harald, 91448 Emskirchen, DE
DE-Anmeldedatum 15.05.1992
DE-Aktenzeichen 4216055
Offenlegungstag 18.11.1993
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.12.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.12.1997
IPC-Hauptklasse F16D 41/066
IPC-Nebenklasse F16C 33/66   F16D 41/06   F16C 33/46   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hülsenfreilauf mit Lagerung, bestehend aus einer zylindrischen Hülse, die an ihren beiden Enden in einen Hülsenbord übergeht, mit einer an einer Innen- oder Außenseite der Hülse angebrachten Klemmfläche, einem mittig geführten Freilaufkäfig mit federnden Mitteln zur Aufnahme von Klemmrollen und beiderseits davon angeordneten Lagerkäfigen mit Lagerrollen.

Ein derartiger Hülsenfreilauf besteht beispielsweise aus einem dünnwandigen, spanlos geformten Außenring mit auf seiner Innenseite angeordneten Klemmflächen sowie einem mit Metallfedern bestückten Kunststoffkäfig zur Aufnahme der Klemmelemente. Der Freilaufkäfig sichert die exakte Positionierung und Führung der als Sperrelemente wirkenden Nadelrollen. Beiderseits der Freilaufeinheit sind zwei integrierte Stützlager angeordnet, die radiale Kräfte aufnehmen. Als Stützlager dienen ebenfalls Nadelkränze mit Kunststoffkäfigen (INA-Firmenkatalog Nr. 306, Seite 239, DE-AS 14 50 204, DE-OS 20 17 706).

Der Nachteil dieser Hülsenfreiläufe besteht darin, daß zur Erzielung einer optimalen Bauraumausnützung aufgrund kleinster radialer und axialer Bauhöhe einerseits der Raum zwischen Hülse und Freilaufeinheit bzw. zwischen Hülse und Stützlagern und andererseits der Raum zwischen Freilaufkäfig und Lagerkäfig bzw. zwischen Lagerkäfig und Hülsenbord sehr klein ist. Insbesondere wird durch den fehlenden Raum zwischen Freilaufkäfig und Lagerkäfig bzw. zwischen Lagerkäfig und Hülsenbord eine ausreichende Schmierung der Stützlagerrollen bzw. der Klemmrollen behindert. Es gelangt keine bzw. nur eine unzureichende Schmiermittelmenge in den Laufbahnbereich von Rollen und Hülse. Wird als Schmiermittel ein Fett verwendet, so ist in derartigen Fällen der Zutritt des Fetts zu den Lagerlaufbahnen nahezu unmöglich gemacht. Diese mangelhafte Schmierung kann sich insbesondere bei hohen Drehzahlen verhängnisvoll auswirken. Es kann in kurzer Zeit eine starke Erwärmung des Lagers und des Freilaufs eintreten, die unter Umständen zu schweren Schäden führt.

Es ist zwar eine Vielzahl von Käfigen bekannt, die sich mit der Bereitstellung von Schmiermittelraum zur Verbesserung der Schmierung von Wälzlagern befassen. So beschreibt beispielsweise DE 38 11 958 A1 einen Käfig für ein Wälzlager derart, daß die stirnseitigen Öffnungen der andererseits geschlossenen Nuten abwechselnd auf der einen und der anderen Stirnseite des Käfigs angebracht sind. Damit wird allenfalls eine verbesserte Schmierung dieses Wälzlagers erreicht, jedoch sind derartige technische Lösungen nicht für gelagerte Hülsenfreiläufe mit mehreren hintereinander angeordneten Käfigen geeignet. Aber auch die in der US 22 19 031, DE-OS 22 25 394, DE-AS 19 08 137, US 41 92 560 beschriebenen unterschiedlichen Käfigarten konnten dem Fachmann keinen Hinweis auf eine verbesserte Befettung von gelagerten Hülsenfreiläufen geben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Befettung der inneren Oberfläche der Hülse eines gelagerten Hülsenfreilaufes zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Freilaufkäfig und Lagerkäfig und/oder zwischen der Innenseite des Hülsenbordes und der Stirnseite des Lagerkäfigs Durchbrüche vorgesehen sind, die mit Räumen zur Aufnahme von Schmiermittel in Verbindung stehen, wobei die Durchbrüche auf beiden Stirnseiten der Lagerkäfige auf Höhe der Käfigstege als in radialer Richtung durchgehende, in radialer und axialer Richtung stufenartig verlaufende Aussparungen angeordnet sind.

Dadurch wird erreicht, daß die in axialer Richtung zwischen Klemm- und Lagerrollen sowie zwischen Innenseite des Hülsenbordes und Lagerrollen und in radialer Richtung zwischen Hülse und Freilaufkäfig bzw. Hülse und Lagerkäfigen liegenden Räume zur Aufnahme von Schmiermittel über die erfindungsgemäßen Durchbrüche mit ausreichend Schmiermittel versorgt werden, so daß eine zuverlässige Schmierung des gelagerten Hülsenfreilaufes möglich ist. Diese Anordnung der Durchbrüche zu den Schmiermittelräumen erlaubt außerdem den Mengenausgleich des Schmiermittels auf die gesamte Innenseite der Hülse, so daß jedes rollende Element unabhängig von seiner jeweiligen Stellung die notwendige Schmiermittelmenge erhält.

Zwar wird zunächst nur ein punktuelles Befetten der Innenseite der Hülse ermöglicht, jedoch erfolgt durch die Drehbewegung des Hülsenfreilaufes innerhalb kurzer Zeit eine gleichmäßige Ausbreitung des Fettfilmes auf der gesamten Innenseite der Hülse.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer weiteren Ausführungsform nach dem unabhängigen Anspruch 2 dadurch gelöst, daß im Bereich der die Lager- und Klemmrollen in Umfangsrichtung voneinander trennenden Stege von Freilaufkäfig und/oder Lagerkäfigen zwischen den Klemmrollen und/oder Lagerrollen Schmiertaschen angeordnet sind, wobei die an den in Umfangsrichtung gelegenen Stirnseiten angeordneten Schmiertaschen durch radial durchgängige, zu den Lager- oder Klemmrollen hin offene Aussparungen an den Wälzkörpertaschen der Klemmrollen und/oder Lagerrollen gebildet sind.

Wie bereits ausführlich beschrieben, sorgen auch derartige Schmiertaschen dafür, daß eine zuverlässige Schmierung des Hülsenfreilaufes möglich wird. Die damit erreichbare Verbesserung der Schmierstoffsituation führt zu einer Verbesserung der Funktion des Hülsenfreilaufes und zu einer Verlängerung von dessen Lebensdauer. Auch werden durch die verbesserte Schmierstoffzuführungen die Laufgeräusche des Hülsenfreilaufes vermindert.

Derartige Aussparungen sind nach Anspruch 3 an den Längsseiten der Wälzkörpertaschen und nach Anspruch 4 an den Stirnseiten der Wälzkörpertaschen von Klemmrollen und/oder Lagerrollen angeordnet.

Schließlich sollen nach einer weiteren Variante der Erfindung, die in Anspruch 5 beschrieben ist, die Aussparungen einseitig an den Wälzkörpertaschen von Klemmrollen und/oder Lagerrollen angeordnet sein. Diese Möglichkeit wird vor allem dann verwendet, wenn nur ein kleiner Bauraum zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf die Innenseite eines Hülsenfreilaufes mit Lagerung,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Hülsenfreilauf entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf einen Lager- oder Freilaufkäfig mit Schmiertaschen,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf einen Lager- oder Freilaufkäfig mit Aussparungen an den Längsseiten der Wälzkörpertaschen,

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf einen Lager- oder Freilaufkäfig mit Aussparungen an den Stirnseiten der Wälzkörpertaschen und

Fig. 6 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf einen Lager- oder Freilaufkäfig mit einseitigen Aussparungen an den Wälzkörpertaschen.

Nach Fig. 1 besteht der Hülsenfreilauf aus einer dünnwandigen, spanlos geformten zylindrischen Hülse 1, die an ihren beiden Enden in je einen Hülsenbord 2 übergeht. Auf der Innenseite der Hülse 1 sind nicht dargestellte Klemmflächen für die Klemmrollen 5 angebracht. Zwischen den beiden Hülsenborden 2 sind auf der Innenseite der Hülse 1 drei hülsenförmige Käfige 6, 3, 6 mit Lagerrollen 7 bzw. Klemmrollen 5 geführt. In der Mitte der Innenseite der Hülse ist über den nicht dargestellten Klemmflächen der Freilaufkäfig 3 mit Aussparungen und Metallfedern 4 zur Aufnahme von Klemmrollen 5 angeordnet. Die Lagerkäfige 6 mit Aussparungen zur Aufnahme der Lagerrollen 7 befinden sich beidseitig zwischen Freilaufkäfig 3 und Hülsenbord 2. Erfindungsgemäß sind zwischen Freilaufkäfig 3 und Lagerkäfig 6 und/oder zwischen der Innenseite des Hülsenbordes 2 und der Stirnseite des Lagerkäfigs 6 Durchbrüche 8 zu in der Draufsicht nicht sichtbaren Räumen 11 zur Aufnahme von Schmiermittel vorgesehen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 werden diese Durchbrüche 8 zwischen Freilaufkäfig 3 und Lagerkäfig 6 sowie zwischen Innenseite des Hülsenbordes 2 und Stirnseite der Lagerkäfige 6 durch auf beiden Stirnseiten der Lagerkäfige 6 im Stegbereich angebrachte durchgehende stufenartige Aussparungen in radialer und axialer Richtung gebildet.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt den Aufbau eines Hülsenfreilaufes mit Lagerung. Zwischen den beiden Hülsenborden 2 und dem mittig geführten Freilaufkäfig 3 mit Klemmrollen 5 sind die beiden Lagerkäfige 6 mit Lagerrollen 7 angeordnet. Die Anordnung der Käfige 3, 6 zueinander erfolgt dabei so, daß sie mit ihren Stirnseiten eng aneinander liegen. Die Durchbrüche 8 in Form durchgehender stufenartiger Aussparungen in radialer und axialer Richtung auf beiden Stirnseiten der Lagerkäfige 6 in deren Stegbereich erlauben nach Montage des Hülsenfreilaufes mit Hilfe eines eingeführten Dornes dessen ausreichende Befettung. Das Schmiermittel gelangt dabei über die Aussparungen zwischen Innenseite des Hülsenbordes 2 und Lagerkäfig 6 sowie zwischen Freilaufkäfig 3 und Lagerkäfig 6 in den Raum 11, der als Schmiermittelreservoir dient. Durch die Rotation des Hülsenfreilaufes erfolgt unter Einfluß der Zentrifugalkraft eine Verteilung des Schmiermittels zwischen den Klemmrollen 5 sowie Lagerrollen 7 und der Innenwand der Hülse 1.

Nach Fig. 3 weist der Freilaufkäfig 3 bzw. Lagerkäfig 6 Klemmrollen 5 bzw. Lagerollen 7 aufnehmende Taschen auf, zwischen denen in radialer Richtung durchgehende Schmiertaschen 13 angeordnet sind. Im vorliegenden Fall weisen diese Schmiertaschen 13 eine rechteckige Form auf und sind parallel zu den Wälzkörpertaschen des Freilaufkäfigs 3 bzw. Lagerkäfigs 6 in der Mitte des Stegbereiches angeordnet.

Nach den Fig. 4 bis 6 werden diese Schmiertaschen 13 durch Aussparungen 14 an den Wälzkörpertaschen von Klemmrollen 5 bzw. Lagerrollen 7 gebildet. Fig. 4 zeigt die Anordnung der Aussparungen 14 an den Längsseiten der Wälzkörpertaschen, d. h. die Aussparungen 14 sind mittig in der Halterung von Klemmrollen 5 bzw. Lagerrollen 7 ausgeführt. Während nach Fig. 5 die Aussparungen 14 an den Stirnseiten der Wälzkörpertaschen angeordnet sind, zeigt Fig. 6 eine einseitige Anordnung der Aussparungen 14 an den Wälzkörpertaschen von Klemmrollen 5 bzw. Lagerrollen 7, die vorteilhafter Weise bei kleinem Bauraum angewendet wird.

Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf die Merkmale der Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit Vorteilsangaben und Merkmalen der Ausgestaltungsbeispiele.

Bezugszeichenliste

1 Hülse

2 Hülsenbord

3 Freilaufkäfig

4 federnde Mittel

5 Klemmrollen

6 Lagerkäfig

7 Lagerrollen

8 Durchbruch

11 Raum zur Aufnahme von Schmiermittel

14 Aussparung


Anspruch[de]
  1. 1. Hülsenfreilauf mit Lagerung, bestehend aus einer zylindrischen Hülse (1), die an ihren beiden Enden in einen Hülsenbord (2) übergeht, mit einer an einer Innen- oder Außenseite der Hülse (1) angebrachten Klemmfläche, einem mittig geführten Freilaufkäfig (3) mit federnden Mitteln (4) zur Aufnahme von Klemmrollen (5) und beiderseits davon angeordneten Lagerkäfigen (6) mit Lagerrollen (7), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Freilaufkäfig (3) und Lagerkäfig (6) und/oder zwischen der Innenseite des Hülsenbordes (2) und der Stirnseite des Lagerkäfigs (6) Durchbrüche (8) vorgesehen sind, die mit Räumen zur Aufnahme von Schmiermittel (11) in Verbindung stehen, wobei die Durchbrüche (8) auf beiden Stirnseiten der Lagerkäfige (6) auf Höhe der Käfigstege als in radialer Richtung durchgehende, in radialer und axialer Richtung stufenartig verlaufende Aussparungen angeordnet sind.
  2. 2. Hülsenfreilauf mit Lagerung, bestehend aus einer zylindrischen Hülse (1), die an ihren beiden Enden in einen Hülsenbord (2) übergeht, mit einer an einer Innen- oder Außenseite der Hülse (1) angebrachten Klemmfläche, einem mittig geführten Freilaufkäfig (3) mit federnden Mitteln (4) zur Aufnahme von Klemmrollen (5) und beiderseits davon angeordneten Lagerkäfigen (6) mit Lagerrollen (7), dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der die Lager- (7) und Klemmrollen (5) in Umfangsrichtung voneinander trennenden Stege von Freiläufkäfig (3) und/oder Lagerkäfigen (6) zwischen den Klemmrollen (5) und/oder Lagerrollen (7) Schmiertaschen angeordnet sind, wobei die an den in Umfangsrichtung gelegenen Stirnseiten angeordneten Schmiertaschen durch radial durchgängige, zu den Lager- (7) oder Klemmrollen (5) hin offene Aussparungen (14) an den Wälzkörpertaschen der Klemmrollen (5) und/oder Lagerrollen (7) gebildet sind.
  3. 3. Hülsenfreilauf mit Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (14) an den Längsseiten der Wälzkörpertaschen von Klemmrollen (5) und/oder Lagerrollen (7) angeordnet sind.
  4. 4. Hülsenfreilauf mit Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (14) an den Stirnseiten der Wälzkörpertaschen von Klemmrollen (5) und/oder Lagerrollen (7) angeordnet sind.
  5. 5. Hülsenfreilauf mit Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (14) einseitig an den Wälzkörpertaschen von Klemmrollen (5) und/oder Lagerrollen (7) angeordnet sind.






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