CH719936A1 - Wälzlager mit käfiggeführtem Wälzkörpersatz. - Google Patents

Abstract

Ein Radial-Wälzlager verfügt über einen Wälzkörpersatz mit einer Vielzahl von Wälzkörpern sowie über einen durch Rollen (15) wälzgeführten Käfig (4) zur Trennung und Führung der Wälzkörper. Dabei sind die Rollen (15) zur Führung des Käfigs (4) an einem ortsfesten Rollenträger (26) angebracht welcher die Rollen (15) an den Käfig (4) anpresst und welcher seinerseits unter federnder Vorspannung (27) am Aussenring (1) des Wälzlagers abgestützt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager mit käfiggeführtem Wälzkörpersatz, bei welchem der Käfig durch Stützrollen, also Elementen mit Rollreibung, geführt ist.

STAND DER TECHNIK

[0002] Aus der EP 0 489 134 A1 ist ein Lager mit rollengeführtem Käfig beschrieben. Diese Lagerausführung wird nachstehend einfachheitshalber als SG-Lager bezeichnet, wobei das „S“ für „Stützrolle“ und „G“ für „geführt“ steht. Die in der EP 0 489 134 A1 anhand der Figs. 3 bis 6 beschriebene Ausführung mit Stützrollen in der Käfigwange hat sich sehr gut bewährt. Seine Grenzdrehzahl wird bestimmt durch die Fliehkräfte und die Schmierbedingungen in den Stützrollen. Gegenüber den handelsüblichen Lagern mit gleitgeführtem Käfig erlaubt diese Ausführung im Einsatz mit Fettschmierung etwa eine Verdoppelung der Grenzdrehzahl. Diese Lagerart wird aber nur sehr selten eingesetzt, weil sie sehr kostspielig ist. Ihr Einsatz lohnt sich deshalb nur dort, wo die handelsüblichen Lager mit gleitgeführtem Käfig den Anforderungen nicht gewachsen sind. Der wesentlich tiefere Reibungskoeffizient des SG-Lagers gegenüber den Lagern mit gleitgeführtem Käfig wird durch zwei Effekte erzielt: • Den Ersatz der Gleitreibung des Käfigs durch Rollreibung mit wesentlich tieferem Reibungskoëffizient • Die spielfreie Lagerung des Käfigs, wodurch zyklische verlustbehaftete Drehzahlschwankungen des Rollensatzes entfallen.

[0003] Dabei trifft der zweite und wichtigere Vorteil aber nur bei den Ausführungsformen gemäss den Figs. 3 bis 6 gemäss EP 0 489 134 A1 zu, nicht aber für die Ausführungen gemäss den Figs. 7-13 (Auf die Ausführungen nach den Figs. 10 bis 13 der EP 0 489 134 A1 wird im übernächsten Abschnitt eingegangen).

[0004] Bei den Ausführungen der Lager nach der EP 0 489 134 A1 sind die Stützrollen Kugellager mit speziell dickem Aussenring, welcher auf der Führungsfläche des Lager-Aussenringes abrollt. Gemäss Fig. 3 kann dieser Aussenring auch zweiteilig sein. Dabei wird auf den Aussenring des Kugellagers ein Zusatzring aufgepresst. Dadurch wird der Durchmesser der Stützrolleneinheit vergrössert und die Drehzahl der Stützrolle bei gleicher Drehzahl des SG-Lagers gesenkt. Bei allen Ausführungsformen gemäss diesem Stand der Technik sitzt der Innenring dieses Kugellagers auf einer Achse, das rotierende Element der Stützrolle ist sein Aussenring. Dieser Einsatz des Lagers mit Aussenringrotation ist aber vor allem schmiertechnisch weniger günstig als derjenige mit Innenringrotation, bei welchem sich der Innenring dreht und der Aussenring fest im Gehäuse sitzt.

[0005] In der Praxis bewährt hat sich vor allem die Ausführung gemäss Fig. 6 der EP 0 489 134 Wegen der Ausbildung des Käfigs als Feder ist es bei dieser Ausführung aber notwendig, den Käfig symmetrisch zu gestalten, das heisst in jeder der beiden Käfigwangen einen Stützrollensatz anzuordnen, um ungünstige Verformungen des Käfigs zu vermeiden. Dies ist ein weiterer Grund für die hohen Kosten dieses Lagers.

[0006] In der Patentschrift EP 0 489 134 ist in den dortigen Figs. 10 bis 13 auch eine Ausführung beschrieben, bei welcher die Stützrollen nicht im Käfig befestigt sind, sondern in einem neben dem Lager angeordneten Rollenträger (Fig. 2A und 2B dieser Patentanmeldung unter Berücksichtigung des dortigen Kapitels „Kurze Beschreibung der Zeichnungen). Dabei sind die nicht rotierenden Rollenträger beidseits neben dem SG- Lager in die gleiche Gehäusebohrung wie das Lager eingebaut. Das hat zwar den Vorteil, dass auf die Kugeln der Stützrollen-Lager nicht zwei Fliehkraft-Komponenten wirken, sondern nur eine. Die Fliehkraft durch die Rotation des Käfigs mit den Stützrollen um die Lagermitte entfällt, was grundsätzlich nochmals eine Drehzahlsteigerung bei gleichbleibender Kugelbelastung durch Fliehkräfte ermöglichen würde. Andernteils ergeben sich aus diesem Konzept vier gewichtige Nachteile gegenüber den Ausführungen nach den Figs. 4-6. Erstens bedingt diese Ausführung wie bei den gleitgeführten Lagern eine Käfigführung mit Spiel. Dadurch ist ein schlupffreies Abrollen der Stützrollen nicht gewährleistet. Eine Vorspannung der Stützrollen durch Käfigverformung ist bei diesem Konzept nicht möglich, weil das zu hohe dynamische Belastungen von Käfig und Stützrolle zur Folge hätte. Damit geht ein Hauptvorteil des SG-Lagers verloren. Zweitens sind diese Varianten noch teurer in der Herstellung, drittens sind die getrennten Baugruppen von Lager und Rollenträger montagetechnisch problematisch und viertens beansprucht die ganze Baugruppe, welche erst nach dem Einbau ein vollständiges Lager darstellt, axial wesentlich mehr Bauraum als das genormte Lager der gleichen Baureihe mit der gleichen Tragzahl und auch mehr als das SG-Lager mit den Stützrollen im Käfig.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0007] Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit wälzgeführtem Käfig zu gestalten, welches die Vorteile dieses Lagerkonzeptes aufweist, aber wesentlich günstiger hergestellt werden kann und gleichzeitig noch höhere Drehzahlen ermöglicht. Somit ist es ein weiteres Ziel, für diese Lager ein viel breiteres Einsatzgebiet zu ermöglichen.

[0008] Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Stützrollen in nicht umlaufenden Rollenträgern so befestigt sind, dass sie dank Federelementen mit konstanter Anpresskraft auf einem Bord des Käfigs abrollen, dass sich der Rollenträger seinerseits elastisch auf einer ortsfesten Komponente des Lagers abstützt und dass sowohl Käfig wie Rollenträger so gestaltet sind, dass sie preisgünstig hergestellt werden können. Dadurch werden die beiden Hauptvorteile des SG-Lagers, die reibungsarme und die spielfreie Lagerung des Käfigs, beibehalten. Bei den bevorzugten Ausführungsformen wird ein weiterer Vorteil gegenüber den bekannten SG-Lagern dadurch erzielt, dass die Stützrollen so gestaltet sind, dass der Innenring des Stützrollenlagers im stillstehenden Aussenring rotiert.

[0009] Gegenüber der bevorzugten Ausführung der bekannten SG-Lager nach Fig. 6 der EP 0 489 134 weist das erfindungsgemässe Lager einen weiteren Vorteil auf: Dank der Anordnung der Stützrollen in einem Rollenträger wird der Käfig nicht verformt. Das erlaubt einen asymmetrischen Käfig mit Führungs-Stützrollen nur auf der einen der beiden Käfigwangen. Das erlaubt Verbilligungen einesteils durch die geringere Anzahl der teuren Stützrollen und andernteils durch eine Gestaltung des Käfigs, der zum Beispiel durch Spritzgiessen preisgünstig hergestellt werden kann.

[0010] Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0011] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. So können zum Beispiel die erfindungsgemässen Merkmale auch realisiert werden, wenn Aussen- und Innenring des Lagers gleichzeitig einen Teil der Anschlusskonstruktion bilden. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1A zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein Zylinderrollenlager der Bauart „SG“ gemäss EP 0 489 134 A1 entlang der Linie A-A in Fig. 1B; Fig. 1B zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie F-F in Fig. 1A; Fig. 2A zeigt eine schematische geschnittene teilweise Längsschnittansicht einer Variante des Zylinderrollenlagers der Bauart „SG“ gemäss Fig. 10 der EP 0 489 134 A1, bei welchem die Stützrollen zur Käfigführung in getrennten Zusatzringen neben dem Hauptlager fest montiert sind; Fig. 2B zeigt ein vergrössertes Detail aus Figur 2A mit einer Schnittansicht und den Details der Stützrolle; Fig. 3A zeigt eine vereinfachte schematische Prinzip-Querschnittsansicht eines Lagers ähnlich Fig. 2A mit den Verformungen eines Rollenträgers mit einzelnen festen Abstützpunkten. Fig. 3B zeigt einen Ausschnitt X aus Fig. 3A Fig. 4A zeigt eine schematische, das Grundkonzept zeigende Querschnittsansicht durch ein Lager gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Schnittverlauf im oberen Teil der Figur folgt der Linie BB in Fig. 4B; Fig. 4B zeigt einen vergrösserten Teil-Längsschnitt durch ein Lager gemäss Fig. 4A entlang der Linie C-C; Fig. 4C zeigt den wippenförmigen Rollenträger aus Fig. 4A in Richtung der Linie A (vergrössert); Fig. 5A zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein Lager gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem die Stützrollen auf einem ringförmigen, als Feder ausgebildetem Rollenträger befestigt sind und der ringförmige Rollenträger über Federn auf dem Lager-Aussenring abgestützt ist; Fig. 5B zeigt eine entlang der Linie D-D teilweise geschnittene und vergrösserte TeilAnsicht des ringförmigen Rollenträgers gemäss Figur 5A; Fig. 5C zeigt den ringförmigen Rollenträger in perspektivischer Ansicht; Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht durch ein Lager gemäss einem nochmals weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Stützrollen auf einem ringförmigen, als Feder ausgebildetem Rollenträger befestigt sind und bei dem die Federn zur Abstützung des Rollenträgers auf dem Lager-Aussenring einstückig mit dem Rollenträger ausgebildet sind; Fig. 7 zeigt eine vereinfachte schematische Prinzip-Querschnittsansicht zu den Verformungen des Rollenträgers gemäss Ausführungen nach den Figs. 5A und 6; Fig. 8 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Stützrolle, welche aus zwei Laufrädern, einem Stützrollen-Lager und einer Welle besteht; Fig. 9A zeigt einen schematischen Längsschnitt durch ein Lager, bei welchem der Käfig nur auf einer der beiden Käfigwangen geführt wird; Fig 9B zeigt eine Schnittansicht durch den Käfig entlang der Linie G-G gemäss Fig. 9A; Fig.9C zeigt eine prinzipielle Schnittansicht entlang der Linie J-J in Fig. 9B durch eine Spritzform zur Herstellung des Käfigs gemäss Fig. 9A mit dem Käfig während dem Spritzvorgang; und Fig. 10 zeigt eine schematische geschnittene teilweise Längsschnittansicht einer Variante durch ein Lager gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0012] Fig. 1A zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein Zylinderrollenlager der Bauart „SG“ gemäss EP 0 489 134 A1 und Fig. 1B zeigt eine Längsschnittsansicht entlang der Linie F-F in Fig. 1A. Bei diesem sitzen die Stützrollen 5 in Aussparungen 4c der Käfigwangen 4a. Die Stützrollen 5 sind so in den Käfigwangen 4a angeordnet, dass der Hüllkreis über die Stützrollen 5 vor dem Einbau ins Lager etwas grösser ist als der Durchmesser der Führungsfläche 1a des Aussenringes 1. Dadurch wird der Käfig 4 beim Einbau leicht verformt und die Stützrollen 5 werden an die Führungsfläche 1a angepresst. Der Aufbau der Stützrollen 5 ist in Fig. 1B dargestellt. Die Aussenringe 5d der Stützrollen 5 rollen auf der Führungsfläche 1a ab. Auf die Kugeln 5f der Stützrollen 5 wirken zwei Fliehkräfte: diejenigen durch die Rotation des Käfigs 4 mit den Stützrollen 5 um das Lagerzentrum und diejenigen durch die Rotation der Stützrolle 5 um ihre eigene Achse. Dadurch entstehen enorme Fliehkraft-Belastungen auf die Kugeln 5f der Stützrolle 5. Als weitere Kraft auf die Stützrolle 5 wirken zudem die Fliehkräfte der Stützrollenlager-Innenringe 5e und der Welle 5c. Diese Kräfte sind ebenfalls drehzahlabhängig und würden besonders bei hohen Drehzahlen eine Reduktion der Lebensdauer und der maximalen Drehzahl des Lagers bewirken. Deshalb sind bei diesem Lager in der Käfigwange 4a Gegengewichte 10 eingesetzt, welche die Wirkung der auf die Kugeln 5f wirkenden Fliehkräfte durch die Massen der Stützrollen-Komponenten weitgehend kompensieren. Eine Begrenzung der Maximaldrehzahl ergibt sich hingegen dadurch, dass die Stützrollen-Aussenringe 5d rotieren, was gerade bei den hohen Drehzahlen schmiertechnisch ungünstig ist. Insgesamt hat diese Ausführung von „SG-Lagern“ gegenüber herkömmlichen Lagern mit gleitgeführtem Käfig eine Steigerung der maximalen Drehzahl bei Fettschmierung um etwa einen Faktor 2 ergeben. Es hat sich im Praxiseinsatz bewährt. Dieser Vorteil wird aber erkauft durch extrem hohe Herstellungskosten, weshalb dieses Lager nur äusserst selten eingesetzt wird.

[0013] Fig. 2A zeigt eine schematische Längsschnitt-Ansicht einer andern Variante des Zylinderrollenlagers gemäss EP 0 489 134 A1. Bei dieser Variante sind die Stützrollen 5 fest in einem Zusatzring 11 eingebaut. Der Zusatzring ist ein getrenntes Bauteil, welches neben dem Lager in die gleiche Bohrung wie das Lager eingesetzt wird. Die Stützrollen 5 sind fliegend auf dem Bolzen 5c angeordnet. Durch diese Anordnung ergibt sich ein Torsionsmoment auf den Zusatzring 11, was eine relativ hohe Torsionssteifigkeit des Zusatzringes 11 erforderlich macht. Die Stützrollen-Aussenringe 5d rollen auf einem Laufring 4f des starren Käfig 4 ab. Der Stützrollen-Innenring 5e rotiert nicht. Bei diesem Aufbau braucht es zwangsläufig Spiel „s“ zwischen den Stützrollen 5 und dem Laufring 4f der Käfigwange 4a. Die Eigenschaften dieser Variante werden bereits im Kapitel „Stand der Technik“ ausführlich beschrieben. Sie ist sowohl fertigungs-, montage- und funktionstechnisch problematisch. Durch die spielbehaftete Führung des Käfigs 4 würde ein Hauptvorteil des „SG-Lagers“ aufgegeben. Diese Variante stellt aufgrund seines Betriebsverhaltens eher ein theoretisches Gedankenspiel als eine echte Möglichkeit dar. Sie wurde deshalb höchstwahrscheinlich nie ausgeführt.

[0014] Fig. 3A zeigt eine vereinfachte schematische Prinzip-Querschnittsansicht eines Lagers ähnlich Fig. 2A mit den Verformungen eines Rollenträgers 6 mit festen Stützpunkten 8a und Fig. 3B zeigt einen Ausschnitt X aus Fig. 3A. Die Figur 3A ist eine idealisierte Darstellung eines Lagers, bei welchem die Stützrollen 5 nicht mit dem Käfig umlaufen, sondern in einem feststehenden Rollenträger montiert sind (Die Bezugszeichen 5 und 6 stehen für Rollenträger und Stützrollen allgemein unabhängig von ihrer konkreten Gestaltung. Spezifische Ausführungsformen werden in den nachfolgenden Figuren dargestellt und beschrieben und dort mit 15 respektive 16,26 und 36 bezeichnet). Der Rollenträger 6 wird idealisiert als eine Linie dargestellt. Dadurch entfallen die Fliehkräfte durch die Rotation der Stützrolle 5 um das Lagerzentrum. Im Gegensatz zum Lager nach Fig. 2 sind die Rollen aber nicht fest in einem Zusatzring 11 montiert, sondern in einem Rollenträger 6, welcher sich an den Stützpunkten 8a fest auf dem Aussenring 1 oder einem Zwischenring 8 abstützt. Gezeigt werden darin die Verformungen des Rollenträgers 6 bei verschiedenen Betriebszuständen. Der Käfig 4, der Rollenträger 6 und der Aussenring 1 sind funktionsbedingt aus verschiedenen Werkstoffen. Im Betrieb unterliegen die Lager Betriebstemperaturen, die oft bis etwa 150°C gehen können, zudem sind die Temperaturen der verschiedenen Lagerkomponenten unterschiedlich. Dadurch dehnen sie sich unterschiedlich aus. Die strichpunktierte Linie und die Stützrolle 5 in Position 1 zeigen dabei die Form des Rollenträgers 6 vor dem Einbau, die aus fertigungstechnischen Gründen am einfachsten kreisrund ist. Um eine sauberes Abrollen der Stützrollen 5 auf dem Käfig 4 und eine genügende Lebensdauer zu gewährleisten, müssen die Stützrollen 5 durch den Rollenträger 6 mit einer bestimmten Anpresskraft an den Käfig 4 angepresst werden. Dies kann erreicht werden, indem der Innenhüllkreis der Stützrollen 5 auf dem nicht montierten Rollenträger etwas kleiner ist als der Aussendurchmesser der Käfigwange 4a. Die fett gezeichnete, durchgezogene Linie und die Stützrolle 5 in Position 2 stellen die idealisierten Verhältnisse dar unter der Annahme, dass es möglich sei, mit Fertigungstoleranz Null den Rollenträger 6 beim Einbau so zu verformen, dass einesteils die Stützrollen 6 mit einer zulässigen Kraft an den Käfig 4 angepresst werden und andernteils der ringförmige Rollenträger 6 spielfrei an den Stützpunkten 8a anliegt. Während der hier nicht dargestellte Aussenring 1 und der Zwischenring 8 aus Stahl sind, sind Rollenträger 6 und Käfig 4 aus Messing oder Kunststoff. Diese Werkstoffe haben einen höheren Ausdehnungskoëffizieten als Stahl. Zudem sind Lagerinnenring, Käfig und Rollenträger praktisch in allen Anwendungen wärmer als der Aussenring 1 und der Zwischenring 8. In zahlreichen Anwendungen wird diese Temperaturdifferenz noch dadurch erhöht, dass die rotierenden Lagerteile durch Fremdwärmeströme zusätzlich erwärmt werden. Mit der punktierten Linie und Position 3 der Stützrolle 5 sind die Verhältnisse gezeichnet, die sich ergeben, wenn sich der Rollenträger 6 stärker ausdehnt als der Zwischenring 8. Da die Stützpunkte 8a fix sind, führt die Ausdehnung des Rollenträgers dazu, dass die Stützrollen 5 vom Käfig 4 abheben. Dies führt einesteils zu Spiel und damit zu den zyklischen Geschwindigkeitsschwankungen der Wälzkörper 3 und andernteils zu Gleitzuständen bei den Stützrollen 5. Beides führt zu frühzeitigem Lagerausfall. Ebenso ungünstig sind die Verhältnisse, wenn sich der Rollenträger 6 weniger ausdehnt als der Käfig 4. Der Rollenträger 6 hebt dann von den Stützpunkten 8a ab. Dadurch gehen die spielfreie Führung des Käfigs 4 und damit ein wichtiger Vorteil des stützrollengeführten Käfigs ebenfalls verloren. Fig. 3 zeigt diejenigen Nachteile der festen Abstützung des Rollenträgers 6, welche mit den erfindungsgemässen Ausführungen gemäss den Figs. 4-7 ebenfalls behoben werden.

[0015] Fig. 4A zeigt eine schematische, das Grundkonzept zeigende Querschnittsansicht durch ein Lager gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung als erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Lagers. Der obere geschnittene Teil dieser Ansicht folgt der Linie B-B in der Fig. 4B. Der Aussenring 1 ist üblicherweise der Aussenring eines kompletten Wälzlagers, welches eine Baugruppe aus Aussenring 1, Innenring 2, Wälzkörpern 3, einem Käfig 4, und einem Rollenträger 6 mit Stützrollen 5 bildet. Aussenring 1 und Innenring 2 können aber auch Teile von Maschinenelementen sein, in welche ein Wälzlager aus Wälzkörpern 3, einem Käfig 4 und einem Rollenträger 6 mit Stützrollen 5 eingebaut wird. Ein Wälzlager gemäss der Erfindung kann auch nur aus einem Innenring 2, Wälzkörpern 3, einem Käfig 4, und einem Rollenträger 6 mit Stützrollen 5 bestehen. Dann wird diese Einheit als solche in ein Gehäuse 18 eingebaut. Das Gehäuse 18 oder der Aussenring 1 sind eine nicht rotierende Lagerkomponente und umfassen eine zum Käfig hin konzentrische Innenfläche.

[0016] Fig. 4B zeigt einen vergrösserten Querschnitt aus Fig. 4A entlang der Linie C-C. Die Stützrollen 15 sind im Prinzip gemäss Fig. 8 ausgebildet und dort ausführlich beschrieben. Die Gestaltung der Stützrollen als „Stützrollen mit Innenringrotation“ 15 ermöglicht gleichzeitig die Gestaltung des Rollenträgers 16 als einfaches Spritzteil ohne Formen mit Schiebern für Aussparungen 4c gemäss Fig. 1A zum Einbau der Stützrollen 5. Das Prinzip gemäss Figs. 4A bis 4C kann ebenfalls mit einem asymmetrischen Käfig 14 gemäss den Fig. 9A und 9C realisiert werden.

[0017] Fig. 4C zeigt die vergrösserte Ansicht des wippenartigen Rollenträgers 16 aus Fig. 4A in Richtung der Linie A. Die Figuren 4a bis 4c dienen hauptsächlich dazu, das Grundkonzept der Erfindung zu beschreiben. Die Stützrollen 15 sind in wippenartigen Rollenträgern 16 eingebaut. Der wippenartige Rollenträger 16 besteht aus dem Hebelteil 16a, dem Lagerauge 16b, dem Schwenklager-Auge 16c und der Federplatte 16d. Er ist mittels Wippenbolzen 12 in einem Zwischenring 8 festgehalten. Die handelsüblichen metallischen Stützfedern 7 drücken auf die Federplatte 16d des Rollenträgers 16 und pressen damit die Stützrollen 15 an die Käfigwange 4a an. Die metallischen Stützfedern 7 haben hier eine Doppelfunktion: Sie pressen einesteils die Stützrollen 15 an den Käfig 4 an und gewährleisten damit ein schlupffreies Abrollen der Stützrollen 15 und dank der Schwenkmöglichkeit der Rollenträger 16 um die Wippenbolzen 12 erlauben sie eine Durchmesseränderung des Käfigs ohne dass dadurch die Funktion des Rollenträgers 16 wesentlich beeinträchtigt wird. Der Rollenträger 16 ist so gestaltet, dass er günstig hergestellt werden kann. Zum Beispiel kann er als Kunststoff-Spritzgussteil mit kleinen einfachen Formen ohne Schieber mit der Formtrennung entlang der Linie E-E in Fig. 4C ohne kostspielige Nacharbeit hergestellt werden. Funktionell gleichwertig könnte der Wippenbolzen 12 auch direkt im Aussenring 1 montiert werden. Dies würde aber teure Nacharbeiten am Aussenring 1 bedingen. Die Stützrollen sind ortsfest. Dadurch wirken weniger Zentrifugalkräfte auf die Kugeln 15f der Stützrollen 15 als bei den bekannten Lagern mit den Stützrollen auf dem Käfig. Mit dieser Ausführungsform werden jedoch infolge des Zwischenringes 8 und eines erhöhten Montageaufwandes die Ziele der Erfindung nicht im gleichen Ausmass erreicht wie mit den Ausführungen gemäss den Figs. 5 und 6. Die federnde Wirkung wird durch die Feder 7 sowohl für das Anpressen der Stützrollen an den Käfig wie auch für das Abstützen des Rollenträgers an einer zum Käfig konzentrischen Innenfläche einer nicht rotierenden Lagerkomponente erzeugt.

[0018] Fig. 5A zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ein Lager gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem zusätzliche Merkmale der Erfindung realisiert sind. Fig. 5B zeigt dazu eine Teilschnittsansicht entlang der Linie D-D in Fig. 5A und Fig. 5C zeigt den ringförmigen Rollenträger 26 in perspektivischer -Ansicht. In Fig 5A ist der ringförmige Rollenträger hellgrau hinterlegt. Der Innenhüllkreis über die Stützrollen 15 im nicht montierten Zustand ist etwas kleiner als der Aussendurchmesser der Käfigwange 4a. Dadurch wird der Rollenträger 26 beim Einbau leicht verformt und wirkt als Anpressfeder der Stützrollen 15 auf der Käfigwange 4a. An den Punkten zwischen den Stützrollen ist der Rollenträger über Federn 27 auf dem Aussenring 1 abgestützt. Durch die beiden getrennten Federsysteme, dem als Feder ausgebildeten ringförmigen Rollenträger 26 und den handelsüblichen Federn 27, können die Federn getrennt auf ihren Hauptzweck Anpressung der Stützrollen und spielfreie Abstützung des Rollenträgers 26 abgestimmt werden. Unterschiedliche Ausdehnungen der verschiedenen Komponenten werden durch die getrennten Federsysteme ohne gegenseitige Beeinflussung der jeweiligen Funktion abgefangen. Der Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 5A zeigt, dass der ringförmige Rollenträger 26 eine sehr einfache Form hat und deshalb günstig hergestellt werden kann. Er ist einstückig und so gestaltet, dass er zum Beispiel im Spritzgiessverfahren aus Kunststoff mit einfachen Formen ohne sogenannte Schieber hergestellt werden kann. Auch die Montage ist einfach: der ringförmige Rollenträger 26 kann einfach an den Stellen der Federn 27 stärker verformt und dann die Positionierbolzen 26d in den Aussenring 1 eingeschnappt werden. In der perspektivischen Ansicht 5C erkennt man deutlich die einfache Form mit den Ringfederabschnitten 26a, dem Stützrollenauge 26b, der Stegpartie 26c und den Positionierbolzen 26d.

[0019] Fig. 6 zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Querschnittsansicht durch ein Lager. Diese weist ebenfalls zwei getrennte Federsysteme für das Anpressen der Stützrollen 15 an den Käfig 4 und für die elastische Abstützung des Rollenträgers 36 im Aussenring 1 auf. Dabei sind beide Federsysteme einstückig mit dem Rollenträger 36 ausgeführt. Daraus ergibt sich nochmals eine wesentliche Verbilligung. Diese Ausführung weist zudem zwischen den Stützrollen 15 jeweils zwei Abstützfedern 37 auf. Wird der InnenHüllkreis der Stützrollen verändert, zum Beispiel infolge toleranzbedingter Durchmesserunterschiede des Käfigs 4, ergibt sich in der Mitte zwischen den Stützrollen 15 eine entgegengerichtete, ungefähr gleich grosse Verformung wie bei der Stützrollen-Position. Dazwischen liegen Punkte „P“ (siehe Fig. 7) deren Lage sich nicht verändert. An diesen Punkten sind bei der Ausführung nach Fig. 6 die in den Rollenträger integrierten Abstützfedern 37 angebracht. Dadurch werden die beiden Federsysteme weiter entkoppelt. Eine Durchmesseränderung des Käfigs 4 wirkt sich auf die Abstützfeder 37 des Rollenträgers 36 nicht aus. Dadurch lässt sich jedes Federsystem optimal auf seine Funktion abstimmen. Natürlich lassen sich die spezifischen Eigenschaften der Ausführungen nach Fig. 5A und 6 auch vertauschen oder kombinieren.

[0020] Fig. 7 zeigt eine vereinfachte schematische Prinzip-Querschnittsansicht zu den Verformungen des Rollenträgers gemäss Ausführungen nach den Figs. 5A und 6 (ohne die Abstützfedern 27 oder 37) im Detail. Um das Prinzip anschaulich darstellen zu können, ist der Rollenträger vereinfacht als Linie und die Verformungen sind stark übertrieben gezeichnet. Mit „P“ sind die Punkte bezeichnet, bei denen sich die Linien des Rollenträgers im nicht eingebauten und im eingebauten Zustand, d. h. im unbelasteten und im belasteten Zustand schneiden (Punkte P durch den Kreuzungspunkt umgebende Kreise angedeutet). In der Ausführung gemäss Fig.6 sind die Federn 37 an diesen Punkten angebracht. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn der Käfig aus Kunststoff und der Rollenträger aus Metall ist. Dank dieser Anordnung beeinflusst die Ausdehnung des Kunststoff-Käfigs 4 die Lage der Abstützpunkte und damit die Grösse der Abstützkraft am Aussenring 1 nicht. Die beiden Federsysteme sind noch weitergehend entkoppelt als bei der Ausführung nach Figur 5A.

[0021] Fig. 8 zeigt eine „Stützrolle mit Innenringrotation“ 15 als bevorzugte Ausführungsform der Stützrolle 5. Die „Stützrolle mit Innenringrotation“ 15 ist eine Baugruppe bestehend aus dem Stützrollen-Lager 15a, zwei Laufrädern 15b und der Welle 15c. Dünn eingezeichnet ist zusätzlich der Rollenträger 6. Der Stützrollenlager-Aussenring 15d ist eingebaut in den Rollenträger 6. Der Stützrollenlager-Innenring 15e ist auf der Welle 15c montiert. Beidseits des Stützrollen-Lagers 15a ist je ein Laufrad 15b befestigt. Dank dieser Anordnung arbeitet das Stützrollen-Lager 15a mit der günstigen Innenringrotation. Dies ergibt gegenüber den bekannten Lagern nach den Figs, 1 und 2 mit Aussenringrotation nochmals eine Erhöhung der Maximaldrehzahl um rund 20%. Der Rollenträger ist bei dieser Ausführung gemäss Figs. 5B und 5C mit einer schmalen Stegpartie 26c gestaltet und die Laufräder 15b weisen Ausdrehungen 15g auf. Die Reifenpartie 15h umfasst das Stützrollenauge 26b, sodass diese Ausführung der Stützrolle mit Innenringrotation 15 schmaler baut als die Ausführung gemäss Fig. 4B.

[0022] Fig. 9A zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine günstig herstellbare Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Lagers gemäss den Figs. 4-8. Da diese im Gegensatz zum bekannten Lager nach Fig. 1 keine Verformung des Käfigs 4 bedingen, kann das Lager mit einem einseitigen Käfig 14 und mit nur einem Rollenträger 16, 26 oder 36 ausgeführt werden. Dadurch kann er konstruktiv so gestaltet werden, dass er zum Beispiel als Kunststoff-Spritzgussteil mit günstigen Formen ohne Schieber für die Käfigtaschen hergestellt werden kann. Es genügt dazu eine einfache Spritzform mit Ober- und Unterteil.

[0023] Fig. 9B zeigt eine Schnittansicht durch den Käfig 14 entlang der Linie G-G in Fig. 9A mit den Käfigtaschen 14e. Zur Orientierung sind auch die Wälzkörper 3 eingezeichnet.

[0024] Fig. 9C zeigt eine prinzipielle Schnittansicht entlang der Linie J-J in Fig.9B während dem Spritzvorgang mit dem Käfig 14. Die Figur 9C zeigt, dass der asymmetrische Käfig mit einfachen Spritzformen ohne die bei symmetrischen Käfigen notwendigen Schieber für die Käfigtaschen 14e hergestellt werden kann. Dank dieser Gestaltung wird der Käfig wesentlich billiger als die Käfige 4 gemäss den Lagern nach dem Stand der Technik (Figuren 1 und 2). Eine sehr grosse Einsparung ergibt sich bei der Gestaltung des erfindungsgemässen Lagers nach Fig.9 zusätzlich durch die Halbierung der Stützrollenzahl (5 respektive 15) gegenüber dem Stand der Technik.

[0025] Die Fig. 10 zeigt eine schematische geschnittene teilweise Längsschnittansicht einer Variante durch ein Lager gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Variante weist ebenfalls einen asymmetrischen Käfig 14 mit nur einem Rollenträger 26 auf. Dieser könnte ebenfalls wie die Rollenträger 6, 16 oder 36 aus den anderen Ausführungsformen realisiert sein. Der Käfig 14 wird axial geführt durch die Rollen 3, radial über die Käfigwange 14a mittels der Stützrollen 15. Die Stützrollen 15 sind im Rollenträger 26 eingebaut, welcher durch seine Federwirkung die Stützrollen 15 an die Käfigwange 14a anpresst. Der hier nur geschnitten dargestellte Rollenträger 26 ist identisch mit dem Rollenträger 26 in Fig. 5A oder 36 in Fig 6 und stützt sich wie in diesen Figs. gezeigt über die Federn 27 oder 37 auf dem Fixierring 19 ab. Der Hauptunterschied gegenüber der Ausführung gemäss Fig. 9 besteht darin, dass die äussere Wälzkörperlaufbahn bei der Fig. 9 durch den Aussenring 1 gebildet wird, bei der Ausführung nach Fig.10 hingegen durch das Gehäuse 18. Der Fixierring 19 dient dabei gleichzeitig als axialer Führungsbord für die Walzkörper 3, als nicht rotierende Lagerkomponente zur Abstützung der Federn 27/37 sowie zum Positionieren der Positionierbolzen 26d oder 36b. Im Zusammenspiel mit wippenförmigen Rollenträgern 16 und Federn 7 gemäss Fig.4A bildet er gleichzeitig den Zwischenring 8. Er ermöglicht zudem eine einfache Montage der Lagereinheit mit Wälzkörpern 3, Käfig 14, Rollenträgern 26/36 und Fixierring 19 sowie den Zusammenbau mit dem Gehäuse 18 und der Welle 20.

[0026] All die beschriebenen Merkmale der erfindungsgemässen Ausführungen ergeben damit ein Lager mit den technischen Vorteilen des SG-Lagers zu viel tieferen Herstellkosten.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0027] 1 Aussenring als eine nicht rotierende Lagerkomponente 2 Innenring 3 Wälzkörper 4 Käfig 4a Käfigwange 4b Käfigsteg 4c Aussparung 4f Laufring 5 Stützrolle, Rolle 5c Bolzen 5d Stützrollen-Aussenring 5e Stützrollen-Innenring 5f Kugeln 6 Rollenträger 6a Stützfeder des Rollenträgers 7 Stützfeder metallisch 8 Zwischenring 8a Stützpunkte 8b Lagerlasche 9 Positionier-Bolzen 10 Gegengewicht 11 Zusatzring 12 Wippenbolzen 14 asymmetrischer Käfig 14a Käfigwange 14b Käfigsteg 14d freier Käfigbord 14e Käfigtasche 15 Stützrolle mit Innenringrotation 15a Stützrollen-Lager 15b Laufrad 15c Welle 15d Stützrollenlager Aussenring 15e Stützrollenlager Innenring 15f Stützrollenlager-Kugeln 15g Ausdrehungen 15h Reifenpartie 16 wippenförmiger Rollenträger 16a Hebelteil 16b Lagerauge 16c Schwenklager-Auge 16d Federplatte 18 Gehäuse 19 Fixierring 20 Welle 26 ringförmiger Rollenträger 26a Ringfederabschnitt 26b Stützrollenauge 26c Stegpartie 26d Positionierbolzen 27 Stützfeder auf Trägerring 36 multifunktionaler Rollenträger 37 integrierte Feder

Claims (8)

1. Radial-Wälzlager mit einer Vielzahl von Wälzkörpern (3) sowie einem durch Rollen (5) wälzgeführten Käfig (4) zur Trennung und Führung der Wälzkörper (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (5) zur Führung des Käfigs (4) an einem oder mehreren Rollenträgern (6) angebracht sind, welcher oder welche die Rollen (5) an den Käfig (4) unter Federspannung anpressen und zudem ausgestaltet ist/sind, um sich an einer zum Käfig konzentrischen Innenfläche einer nicht rotierenden Lagerkomponente (1, 18) unter einer federnden Vorspannung (7, 27, 37) abzustützen.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenträger (6) ringförmig ist und dass alle Rollen (15) auf der einen axialen Seite des Wälzlagers auf diesem einen Rollenträger (16,26,36) angebracht sind.

3. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federnde Vorspannung durch Druckfedern (37) erzeugbar ist, und dass der Rollenträger (36) und die Druckfedern (37) zu seiner Abstützung einstückig als integriertes Bauteil ausgeführt sind.

4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedern (37) mit ihrem von dem Rollenträger (36) wegweisenden freien Ende in Bohrungen in der nicht rotierenden Lagerkomponente (1, 18) fixiert sind.

5. Wälzlager nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Rollen (15) jeweils zwei Druckfedern (37) angeordnet sind.

6. Wälzlager nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rolle (5) eine Baugruppe ist, welche aus einem Stützrollen-Lager (15a), einer Welle (15c) und zwei Laufrädern (15b) gebildet wird.

7. Wälzlager nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (14) in Richtung der Wälzlager-Längsachse asymmetrisch ist und nur auf einer Käfigwange (14a) geführt wird.

8. Wälzlager nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die nicht rotierende Lagerkomponente ein Aussenring (1) ist.