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Dokumentenidentifikation DE102005047270A1 05.04.2007
Titel Wälzlager
Anmelder Schaeffler KG, 91074 Herzogenaurach, DE
Erfinder Glas, Günther, Dipl.-Ing. (FH), 97424 Schweinfurt, DE;
Döppling, Horst, Dipl.-Ing., 91074 Herzogenaurach, DE
DE-Anmeldedatum 01.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005047270
Offenlegungstag 05.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.04.2007
IPC-Hauptklasse F16C 33/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Wälzlager aus wenigstens einem Innenring (2), aus einem Satz Rollen (3) und aus einem Käfig (4, 5, 6), wobei die Rollen (3) mittels Seitenrändern (7, 8, 9) des Käfigs (4, 5, 6) zumindest axial gehalten sind und wobei der Innenring (2) eine Rollenlaufbahn (10) in der Form des Außenmantels (11) eines Kegelstumpfes aufweist und sich dabei der Rollenlaufbahn (10) zumindest an der Seite mit dem kleinen Durchmesser (12) des Kegelstumpfes axial ein einteilig mit dem Innenring (2) ausgebildeter hohlzylindrischer Abschnitt (13) des Innenrings (2) anschließt.

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager aus wenigstens einem Innenring, aus einem Satz Rollen und aus einem Käfig, wobei die Rollen mittels Seitenrändern des Käfigs zumindest axial gehalten sind und wobei der Innenring eine Rollenlaufbahn in der Form des Außenmantels eines Kegelstumpfes aufweist und sich dabei der Rollenlaufbahn zumindest an der Seite mit dem kleinen Durchmesser des Kegelstumpfes axial ein einteilig mit dem Innenring ausgebildeter hohlzylindrischer Abschnitt des Innenringes anschließt.

Hintergrund der Erfindung

Der hohlzylindrische Abschnitt an Lagern des bekannten Standes der Technik ist als so genannter kleiner Bord ausgebildet. Der kleine Bord dient als Anlauf für den Käfig oder für die Wälzköper. An dem Innenring kann sich auch an der Seite der Laufbahn mit dem größten Kegeldurchmesser ein so genannter großer Bord anschließen. Sowohl der kleine als auch der große Bord überragen radial die Rollenlaufbahn.

Die Taschen des Käfigs sind in der Regel in jede Umfangsrichtung jeweils durch einen parallel zur Rotationsachse des Lagers verlaufende Steg und in jede axiale Richtung durch einen umfangsseitig gekrümmten Seitenrand begrenzt. Die einander axial gegenüberliegenden Seitenränder sind mittels der Stege miteinander verbunden, so dass sich bei der Abwicklung des Käfigs in einer flachen Ebene ein leiterförmiges Profil ergeben würde.

Die Rollen sind in der Regel radial in den Taschen des Käfigs gehalten, so dass diese bei fehlendem Außenring radial gegen Verlieren aus dem Käfig gesichert sind. In die axiale Richtung muss der Satz aus Rollen und Käfig zumindest in Richtung des kleinen Bordes axial gesichert werden, da ansonsten der Rollensatz mit Käfig vom Innenring verloren werden kann oder im Betrieb aufgrund der konischen Laufbahn von dem Innenring rutschen kann.

Die Montage der Einzelteile Innenring, Käfig und Wälzkörper zu einer gegen gegenseitiges Verlieren gesicherten Baueinheit ist durch den radial über die Rollenlaufbahn ragenden kleinen Borde schwierig. Bei der Montage des Wälzlagers werden die Teile beispielsweise einzeln, im Satz oder mit Käfig zusammengebaut über den so genannten kleinen Bord geschoben. Für diese Montage des Rollensatzes auf den Innenring gibt es alternativ verschiedene nachstehend erwähnte Methoden.

Wenn die Wälzkörper über den Bord geschoben werden, weichen diese radial aus. Damit die Wälzkörper nicht in den Taschen am radialen Ausweichen gehindert werden und ausweichen können, ist z.B. das Taschenspiel entsprechend groß gewählt. Das wirkt sich nachteilig auf die Führung und Halterung der Rollen im Wälzlager aus. Außerdem können die Rollen innerhalb des größeren Radialspiels soweit „durchhängen", dass diese die Montage des Außenringes auf den Rollensatz oder die Montage des Innenringes mit Rollensatz in den Außenring behindern.

Es ist auch denkbar, die radiale Höhe des kleinen Bordes so klein wie möglich zu halten, so dass die Wälzkörper so wenig wie möglich ausweichen müssen.

Die Rollen sind in einem solchen Fall nicht mehr ausreichend im Lager oder auf dem Innenring gesichert und können insbesondere bei der Montage und beim Transport herausfallen.

Eine in DE 197 24 068 A1 beschriebene weitere Methode des Zusammenbaus besteht darin, dass der Käfig an dem kleineren Durchmesser zunächst aufgeweitet oder von Anfang an im Durchmesser größer gehalten ist. Nach dem Einsetzen der Rollen in den Käfig auf den Innenring wird dann der Käfig an der aufgeweiteten Seite radial auf das Betriebsmaß eingeengt. Diese Methode wird insbesondere bei Käfigen aus Blech eingesetzt und erfordert zusätzlichen Vorrichtungs- und Montageaufwand. Außerdem fehlt Seitenrand des Käfigs nach dem Einengen die präzise Kreisform. Das beeinflusst unter anderem wahlweise die Lauf-, Gleit- und Führungseigenschaften des Seitenrandes bzw. des gesamten Käfigs.

Es besteht, insbesondere bei Käfigen aus Kunststoff, weiterhin die Möglichkeit die Wälzkörper über den kleinen Bord so in den Käfig einzubringen, dass sich dieser zunächst radial solange elastisch aufweitet bis die Rollen radial hinter dem Bord einschnappen. In diesem Fall sind durch die Zwangskräfte Beschädigungen des Lagers am Bord, oder am Käfig, bzw. an den Rollenlaufbahnen oder an den Rollen möglich.

In anderen Fällen werden die Abstände zwischen den Seitenrändern in den Taschen des Käfigs über das Betriebsmaß hinaus länger gestaltet. Sie sind dann um ein Montagemaß erheblich länger als es die axiale Länge der Rollen und das axiale Taschenbetriebsspiel erfordern. In diesem Fall lassen sich die zunächst schräg zugeführten Rollen axial in den Käfig einlegen. Danach wird mindestens einer der Seitenränder so in Richtung der Rollen verformt, dass das axiale Taschenbetriebsspiel eingestellt ist. Diese Methode wird auch insbesondere bei Käfigen aus Blech eingesetzt und erfordert, wie schon erwähnt, zusätzlichen Vorrichtungs- und Montageaufwand. Das Verformen eines oder beider Seitenränder beeinflusst, wie oben beschrieben, die präzise Kreisform und die Funktionseigenschaften des Seitenrandes bzw. des gesamten Käfigs unter Umständen negativ.

Die axial zu große Tasche wird alternativ zu der vorhergehend beschriebenen Methode nach dem Befüllen mit der Rolle durch entsprechende Zwischenstücke aufgefüllt, die im Käfig verbleiben. Der Aufwand zu Herstellung und Montage derartiger Käfige ist entsprechend hoch.

Die Herstellung des zumeist mit kleinem und großem Bord versehenen Innenringes ist relativ aufwendig und somit teuer, da die Freiheit für das Bearbeiten der Laufbahn eingeschränkt ist und da zum Beispiel außer der Laufbahn auch der Bord entsprechend genau geschliffen werden muss.

Soll ein in einer Baugruppe montiertes Kegelrollenlager im montierten Zustand gewartet und auf weitere Betriebsfähigkeit kontrolliert werden, ist es notwendig, die Kegelrollen von der Laufbahn zu entfernen. Da der Innenring der Lager den kleinen Bord aufweist, ist dies, wenn der Außenring oder der Lagersitz-Welle in seiner verbauten Position verbleiben soll, in der Regel zerstörungsfrei nicht möglich. Damit ist eine Kontrolle, zum Beispiel des Abnutzungszustands der Rollenlaufbahn, und Wartung in diesem Sinne nicht möglich.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Wälzlager zu schaffen, das die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruches 1 und weiterer abhängiger Ansprüche gelöst. Erfindungsgemäß ist der größtmögliche Außendurchmesser des Abschnittes höchstens so groß, wie der kleinstmögliche Durchmesser des Kegelstumpfes. Auf dem Abschnitt sitzt zumindest radial außen ein vom Innenring separater ringförmiger Bord. Der kleinstmögliche äußere Durchmesser des Bordes ist größer als der größtmögliche kleine Durchmesser des Kegelstumpfes.

Bei der Montage des Wälzlagers aus den Einzelteilen Innenring, Rollen und Käfig wird zunächst der Rollensatz mit Käfig axial von der Seite der Rollenlaufbahn mit dem kleinsten Durchmesser des Kegelabschnittes aus auf den Innenring geschoben. Alternativ dazu werden die Rollen axial in die gleiche Richtung in den Käfig geschoben, wenn dieser schon den Innenring umgreift. Die Montage kann ungehindert durch den Bord erfolgen, da der Bord erst aufgesetzt wird, nachdem der Rollensatz montiert ist. Die Montage des Wälzlagers ist wesentlich vereinfacht. Je nach Ausführung des Bordes und der Verbindung mit dem Abschnitt, lässt sich der Bord auch leicht zur Inspektion oder Wartung des Wälzlagers wieder entfernen. Für den zuletzt genannten Fall empfiehlt sich zum Beispiel der Einsatz eines Sicherungsringes als Bord.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest der zum Abschnitt am nächsten liegende Seitenrand des mit den Rollen und mit dem Innenring ins Wälzlager integrierten Käfigs eine starre und im Vergleich zu einer Ausgangsform des Seitenrandes unberührte Endform aufweist. Der Seitenrand weist die Ausgangsform nach der noch vor Montage des Wälzlagers erfolgten separaten Fertigstellung des Käfigs als Einzelteil auf.

Das Einzelteil Käfig sind beispielsweise als Drehteil, als Spritzteil oder bevorzugt als Blechumformteil hergestellt. Die Form des zum Abschnitt hingewandten oder radial dem Abschnitt zugewandten Seitenrandes ist nach der Montage der Rollen und des Käfigs genauso wie vor der Montage der Rollen, des Innenrings und des Käfigs zum Wälzlager, da elastisches oder plastisches Verändern des Seitenrandes für oder durch die Montage aufgrund des zunächst fehlenden kleinen Bordes am Innenring entfällt.

Unter Rollen sind in diesem Falle alle Arten von Rollen wie Zylinderrollen, ballig gestaltete Rollen oder Misch- bzw. Sonderformen dieser zu verstehen. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht Kegelrollen vor.

Unter Bord ist im Sinne der Erfindung jedes beliebige und zu dem Innenring separate ringförmige Element zu verstehen, das nach der Montage auf den Innenring radial zumindest über den kleinsten Durchmesser der kegelförmigen Abschnittes der Laufbahn hinaus steht und das als Verliersicherung gegen axiales Verlieren des Rollensatzes mit oder ohne Käfig und/oder als axialer Anlauf für die Rollen im Betrieb geeignet ist. Derartige Borde sind in der einfachsten Form zum Beispiel Sicherungsringe beliebiger Ausbildung, die in eine entsprechende Umfangsnut an dem Abschnitt eingreifen. Der Bord schließt sich entweder der Laufbahn unmittelbar oder durch einen axialen Abstand von dieser getrennt an.

Die Borde sind alternativ massiv ausgebildete hohlzylindrische Ringe, die entweder auf Abschnitt aufgepresst oder als Schraubelemente aufgeschraubt, mit dem Ringabschnitt verschweißt oder auf andere geeignete Art mit diesem verbunden sind. Denkbar ist auch der Einsatz von Ringen oder von Kappen aus Kunststoff bzw. der Einsatz von zweckmäßig gestalteten Blechformteilen beliebiger Ausführung.

Die Rollenlaufbahn ist generell konisch gestaltet. Die konische Gestalt umfasst jedoch auch in der Wälzlagertechnik verwendete, innerhalb der generell konischen Gestalt, ballig oder anders konvex, konkav bzw. beliebig gekrümmt gestaltete Konturen.

Die Herstellung des Innenringes als Einzelteil ist einfacher und kostengünstiger, da an der Seite der Laufbahn mit dem kleinsten Durchmesser kein einteilig mit dem Material des Innenrings ausgebildeter und über die Laufbahn hinaus stehender Bord die Fertigung erschwert. Das Schleifen des ringförmigen Abschnittes kann entfallen.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die 1 bis 4 zeigen vereinfacht dargestellte Teilansichten von Wälzlagern im Schnitt entlang der Rotationsachse 1.

Die Wälzlager weisen wenigstens einen Innenring 2, einen Satz Rollen 3 und einen Käfig 4, 5 bzw. 6 auf. Die Rollen sind wahlweise Zylinder- oder Kegelrollen und sind mittels Seitenrändern 7, 8 oder 9 des jeweiligen Käfigs 4, 5 bzw. 6 zumindest axial gehalten. Der Innenring 2 weist eine Rollenlaufbahn 10 in der Form des Außenmantels 11 eines Kegelstumpfes auf. Der Rollenlaufbahn 10 schließt sich an der Seite mit dem kleinen Durchmesser 12 des Kegelstumpfes axial ein einteilig mit dem Innenring 2 ausgebildeter hohlzylindrischer Abschnitt 13 an. Auf dem Abschnitt 13 sitzt radial außen ein vom Innenring 2 separater ringförmiger Bord 15.

Wie in 1 stellvertretend für die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele gezeigt ist, ist der jeweilige größtmögliche Außendurchmesser 14 des Abschnittes 13 höchstens so groß, wie der kleinstmögliche Durchmesser 12 des Kegelstumpfes. Der kleinstmögliche äußere Durchmesser 16 des Bordes 15 ist größer als der größtmögliche kleine Durchmesser 12 des Kegelstumpfes.

Der Käfig weist an den Seitenrändern 7, 8 und 9 an ihrer radial engsten Stelle einen kleinstmöglichen freien Abstand 17 in diesem Fall in Form eines Innendurchmessers auf, der größer als der Außendurchmesser 14 des Abschnittes 13 und kleiner ist als der kleinstmögliche äußere Durchmesser 16 des Bordes 15.

Die Seitenränder 7, 8 und 9 des mit den Rollen 3 und mit dem Innenring 2 ins Wälzlager integrierten Käfigs 4, 5 und 6 weisen eine starre und im Vergleich zu einem Ausgangszustand des jeweiligen Seitenrandes 7, 8 oder 9 unberührte Endform auf. Die Form des jeweiligen Seitenrandes 7, 8 oder 9 ist somit seit Herstellung des Käfigs aus Stahlblech als Einzelteil unverändert geblieben.

Der Abschnitt 13 nach 1 weist jeweils einen Freistich in Form einer Ringnut 18 auf. Der Bord 15 des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist ein Kunststoffring 19. Der Bord 15 ist alternativ auch als ein massiver Stahl- oder Leichtmetallring ausgebildet und greift in die Ringnut 18 ein.

Der Abschnitt 13 nach 2 weist einen Freistich 20 und eine zu dem Freistich separate Ringnut 21 auf. Der Bord 15, in Form eines Drahtringes 22 greift in die Ringnut 21 ein. Als Alternative zu dem Drahtring 22 ist der Einsatz eines beliebigen Sicherungsringes für Wellensitze aus dem Normteilsortiment vorgesehen.

3 zeigt eine Anordnung mit einem Bord 15 aus Blech oder massivem Material bzw. aus Kunststoff, der auf den Abschnitt 13 aufgepresst ist.

4 zeigt einen Bord 15, der Bestandteil einer Kappe 23 aus Blech oder aus Kunststoff ist. Der Bord 15 ist auf den Abschnitt 13 aufgepresst und setzt sich axial stirnseitig an einer von dem Käfig 6 abgewandten Seite in einem Scheibenabschnitt 24 der Kappe 22 fort. Der Scheibenabschnitt 24 deckt den Abschnitt 13 zumindest teilweise stirnseitig ab und ist dazu gelocht oder bedeckt in Form einer Kreisplatte den Abschnitt 13 stirnseitig vollständig.

1
Rotationsachse
2
Innenring
3
Rolle
4
Käfig
5
Käfig
6
Käfig
7
Seitenrand
8
Seitenrand
9
Seitenrand
10
Rollenlaufbahn
11
Außenmantel
12
kleiner Durchmesser des Kegelstumpfes
13
hohlzylindrischer Abschnitt
14
Außendurchmesser des Abschnittes
15
Bord
16
äußerer Durchmesser des Bordes
17
freier Abstand an radial engster Stelle des Seitenrandes
18
Ringnut
19
Kunststoffring
20
Freistich
21
Ringnut
22
Drahtring
23
Kappe
24
Scheibenabschnitt


Anspruch[de]
Wälzlager aus wenigstens einem Innenring (2), aus einem Satz Rollen (3) und aus einem Käfig (4, 5, 6), wobei die Rollen (3) mittels Seitenrändern (7, 8, 9) des Käfigs (4, 5, 6) zumindest axial gehalten sind und wobei der Innenring (2) eine Rollenlaufbahn (10) in der Form des Außenmantels (11) eines Kegelstumpfes aufweist und sich dabei der Rollenlaufbahn (10) zumindest an der Seite mit dem kleinen Durchmesser (12) des Kegelstumpfes axial ein einteilig mit dem Innenring (2) ausgebildeter hohlzylindrischer Abschnitt (13) des Innenrings (2) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der größtmögliche Außendurchmesser (14) des Abschnittes (13) höchstens so groß ist, wie der kleinstmögliche kleine Durchmesser (12) des Kegelstumpfes und dass zumindest radial außen auf dem Abschnitt (13) ein vom Innenring (2) separater ringförmiger Bord (15) sitzt, wobei der kleinstmögliche äußere Durchmesser (16) des Bordes (15) größer ist als der größtmögliche kleine Durchmesser (12) des Kegelstumpfes. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinstmöglicher radial gerichtete freier Abstand (17) zwischen sich radial einander an engster Stelle gegenüberliegenden Konturen des axial zum Abschnitt (13) am nächsten liegenden der Seitenränder (7, 8, 9) größer als der Außendurchmesser des Abschnittes (14) und kleiner als der kleinstmögliche äußere Durchmesser (16) des Bordes (15) ist. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der zum Abschnitt (13) am nächsten liegende Seitenrand (7, 8, 9) des mit den Rollen (3) und mit dem Innenring (2) ins Wälzlager integrierten Käfigs (4, 5, 6) eine starre und im Vergleich zu einer Ausgangsform des Seitenrandes (7, 8, 9) unberührte Endform aufweist, wobei der Seitenrand (7, 8, 9) die Ausgangsform noch vor Montage des Wälzlagers nach der Fertigstellung des Käfigs (4, 5, 6) als Einzelteil aufweist. Wälzlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (4, 5, 6) aus Stahl ist. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (4, 5, 6) aus Blech ist. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Abschnitt (13) eine Ringnut (18, 21) aufweist. wobei der Bord (15) zumindest teilweise in die Ringnut (18, 21) eingreift. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (15) auf den Abschnitt (13) aufgepresst ist. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (15) aus Kunststoff ist. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (15) sich axial stirnseitig an einer von dem Käfig (7) abgewandten Seite in einem Scheibenabschnitt (24) fortsetzt, wobei der Scheibenabschnitt (24) die den Abschnitt (13) zumindest teilweise stirnseitig abdeckt. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (3) Kegelrollen sind.






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