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Nadellager Das Nadellager mit gezogenem Laufring ist diejenige Ausführungsform
der bekannten Nadellager, die wegen ihrer raumsparenden Gestaltung und wirtschaftlichen
Herstellung am meisten geeignet ist, an die Stelle einer Gleitlagerbüchse zu treten,
ohne daß dadurch konstruktive Änderungen in den Teilen erforderlich sind, die für
die Aufnahme des Nadellagers bestimmt sind oder die durch letzteres zu lagern sind.
Gegenüber einer Gleitlagerbüchse weist ein solches Nadellager eine Reihe von Vorteilen
auf Der Reibwert ist kleiner, eine Einlaufzeit ist nicht erforderlich, und die Wartung
und der Schmiermittelverbrauch ist geringer. Im allgemeinen kann außerdem seine
Baulänge kleiner als für ein Gleitlager gewählt werden, und schließlich sind Nadellager
ohne Schwierigkeiten austauschbar.
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Bei den bekannten Nadellagern mit einer gezogenen und gehärteten Hülse
als Laufring liegen die Nadeln bei vollnadeliger Ausführung eng aneinander, so daß
große Drücke aufgenommen werden können, obgleich die gehärtete Schicht einer solchen
Hülse nur wenige Zehntelmillimeter stark ist. Zur Sicherung der Nadeln gegen eine
Verschiebung in axialer Richtung und gegen ein Herausfallen aus der Hülse vor dem
Einsetzen der Welle in das Nadellager besitzt die Hülse eines bekannten Nadellagers
auf beiden Seiten einen nach innen eingezogenen gehärteten Bördelrand, der um die
entsprechend ausgebildeten, z. B. mit trompetenartig geformten Ansätzen versehenen
Enden der Nadel herumgreift.
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Es sind weiterhin Nadellager bekannt, die einen Nadelführungskäfig
aufweisen, in dem die Nadeln durch eine deren Stirnansätze umfassende Umbördelung
des Käfigs gehalten sind. Bei diesen Käfigen sind die Nadeln jeweils in Gruppen
zusammengefaßt.
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Den bekannten Ausführungen haften verschiedene Mängel an. Bei stirnseitiger
Halterung ist ein Schränken der Nadeln unvermeidbar, so daß ein großes Lagerspiel
vorhanden sein muß, um ein Blockieren zu vermeiden. Auch Käfige mit Gruppenführung
ergeben nur eine geringe Verbesserung der Nadelführung. Eine einwandfreie Parallelführung
der Nadeln ist nur durch einen Käfig gegeben, in dessen Fenstern die Nadeln einzeln
oder paarweise gehalten sind. Bei derartigen Käfigen, die vorzugsweise als Massivfensterkäfig
ausgebildet sind und in denen die Nadeln gegen ein Herausfallen in radialer Richtung
durch in die Fenster hineinragende Vorsprünge gesichert sind, liegen die Nadeln
mantelseitig im Teilkreis des Nadelkranzes an den Seitenflächen der die Fenster
begrenzenden Stege an. Bei einer anderen bekannten Einzelhalterung der Nadeln sind
diese nach außen durch den Außenlaufring des Lagers und nach innen durch einen innerhalb
des Teilkreises liegenden Käfig durch dessen Stege gehalten. Der Außenlaufring ist
als massiver Ring mittels spanabhebender Formgebung hergestellt. Um ein Verschieben
des Käfigs bzw. der Nadeln in axialer Richtung zu vermeiden, sind nach dem Einsetzen
des Käfigs und der Nadeln in den Laufring radial nach innen gerichtete Anlaufborde
eingesetzt. Für das Einsetzen des Anlaufbordes ist in dem Laufring eine umlaufende
Ringnut angeordnet. Zwar weist ein derartiges Lager einen besonders billig herzustellenden
Käfig auf, indem dieser eine hülsenartige Gestalt besitzt, jedoch steht der Preis
eines solchen Käfigs in keinem Verhältnis zu dem durch spanabhebende Formgebung
hergestellten Laufring mit den nach dem Einsetzen des Käfigs einsetzbaren Anlaufhorden.
Dieser Laufring macht das Lager trotz der Anwendung eines billigen Käfigs noch immer
sehr teuer, so daß nur ein sehr geringer Preisunterschied gegenüber einem Lager
mit Massivfensterkäfig erzielt werden kann.
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Es ist ferner ein Nadellager mit einem massiven Laufring bekannt,
bei dem die Anlaufborde durch spanabhebende Bearbeitung einstückig mit dem Laufring
selbst erzielt sind. Der Käfig dagegen besteht aus einem Blechstreifen mit ausgestanzten
Fenstern, der zu einem Zylinder gebogen ist und innerhalb des Teilkreises des Nadellagerkranzes
liegt. Dieser Käfig weist eine parallel oder schräg zur Käfigachse liegende Trennfuge
auf. Das Vorhandensein dieser Trennfuge ist von erheblichem Nachteil, da besondere
Maßnahmen getroffen werden müssen, um ein Aufweiten der Trennfuge unmöglich zu machen;
denn ein Aufweiten würde die Führung der Nadeln durch den Käfig beeinträchtigen
und gegebenenfalls sogar zu einem Verklemmen der Nadeln zwischen Käfig und Laufring
führen. Hinzu tritt noch der gleiche Nachteil, den das zuvor erwähnte Lager aufweist;
denn wie bei diesem stellt sich die Fertigung des Laufringes irn Verhältnis zu der
des Käfigs unverhältnismäßig teuer.
Die Nachteile der bekannten
Nadellager vermeidet die Erfindung dadurch, daß sie folgende Merkmale kombiniert:
a) Die Nadeln sind in bekannter Weise in der einen radialen Richtung von einem Laufring
und in der anderen von den Rändern der Stege des nur auf einer Seite des Teilkreises
des Nadelkranzes liegenden dünnwandigen Blechkäfigs gehalten; b) die Fenster des
Käfigs besitzen eine Breite, die geringer als der doppelte Durchmesser der Nadeln
bei der Anordnung von zwei Nadeln in einem Fenster ist oder in bekannter Weise geringer
als der Durchmesser einer Nadel bei der Anordnung nur einer Nadel in einem Fenster;
c) der Laufring besteht aus einer gezogenen, nahtlosen Hülse mit radialen, spanlos
angeformten Seitenborden; d) der Käfig ist durch eine gezogene nahtlose Hülse gebildet.
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Durch diese Kombination ist ein Nadellager erzielt, dessen Einzelteile
sämtlich besonders preisgünstig herzustellen sind, wobei sich insbesondere in bezug
auf das Umbördeln und Härten der Anlaufborde außerordentliche fertigungstechnische
Vorteile ergeben.
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Die Verwendung einer gezogenen nahtlosen Hülse mit radial spanlos
angeformten Seitenborden läßt eine Fertigung derselben aus einem gezogenen Napf
zu, aus welchem der Boden nur zum Teil ausgestanzt wird, so daß auf der einen Seite
ein fester Innenbord mit geprägten Flächen stehenbleibt. Bei dem Ausstanzen gegebenenfalls
folgenden Härteprozeß wird dieser Bord mitgehärtet. Er ist somit für den direkten
Anlauf der Nadeln geeignet. Der andere Rand der Hülse kann ungehärtet bleiben. Dieser
kann dann nach seinem Umbördeln als Anlage für den gehärteten Seitenbord der gemäß
weiterer Erfindung mit mindestens einem radial gerichteten Seitenbord versehenen
Käfighülse dienen, bei der Seitenbord seinerseits für den direkten Anlauf der Nadeln
bestimmt ist. Dadurch können die Nadeln mit ihrem einen Ende am gehärteten Seitenbord
des Laufringes und mit ihrem anderen Ende am gehärteten Seitenbord des Käfigs anlaufen.
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Es kann aber auch auf das Härten sowohl des einen wie auch des anderen
Seitenbordes des Laufringes verzichtet werden, nämlich dann, wenn die Käfighülse
zwei Seitenborde aufweist, die beide vor dem Zusammenbau gehärtet sind. Schließlich
können auch von vornherein beide Seitenborde des Laufringes gehärtet sein, wenn
nämlich ein Käfig ohne Seitenborde zum Einbau gelangt, also eine mit Fenster versehene
zylindrische, nahtlose Hülse. Die beiden Ränder der Hülse sind in diesem Falle an
dem Bord des Laufringes geführt. Die Nadeln können durch elastisches Einfedern in
die Fenster eingedrückt werden und bilden so mit Käfighülse und Laufring eine geschlossene
Einheit.
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Die Anwendung der Maßnahmen nach der Erfindung bringt es mit sich,
wie aus vorstehendem hervorgeht, daß jeweils die Seitenborde bzw. der Seitenbord
des Käfigs bzw. der Hülse, die als Anlaufbord für die eine oder die andere Nadelkuppe
der Nadel dienen, vor dem Zusammenbau gehärtet werden können, während der Seitenbord
bzw. die Seitenborde der Hülse, die gegebenenfalls nur als seitlicher Anlagebord
für den Anlaufbord des Käfigs dienen und erst nach dem Zusammenbau umgebördelt werden,
ungehärtet bleiben können.
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Hinzu treten noch weitere Vorteile, die jeweils für sich teilweise
auch bei den bekannten Nadellagern vorhanden sind. So gestattet die Käfighülse auf
Grund ihrer geringen Wandstärke ein Schmalhalten der Führungs- und Haltestege zwischen
den Fenstern und damit die Unterbringung besonders vieler Nadeln bei einem gegebenen
Durchmesser, weil bei dem vorzugsweise angewandten Verfahren des Ausstanzens der
Nadelfenster bei dünner Wandstärke eine wesentlich geringere Stegbreite gewählt
werden kann als bei einer dickeren Wandstärke. Von besonderem Vorteil ist auch,
daß die Stege nicht im Teilkreis des Nadelkranzes liegen. Sie können daher enger,
als die Stege breit sind, zusammenrücken. Die erzielte große Nadelzahl bei gleichzeitig
gesicherter achsparalleler Lage und geringsten Außenabmessungen des Laufringes ergibt
eine optimale Größe der Berührungsflächen, so daß auch bei großen Drücken für die
gegebene geringe Einsatztiefe eine ausreichend kleine spezifische Flächenpressung
entsteht.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch ein Nadellager, dessen Käfighülse beiderseits
mit einem Seitenbord versehen ist, Fig. 2 einen Schnitt durch ein Nadellager nach
der Linie II-II der Fig. 1, Fig.3 einen Schnitt durch ein Nadellager, dessen Käfighülse
mit einem Seitenbord versehen ist, Fig.4 einen Teilschnitt durch ein Nadellager
mit bordloser Käfighülse, Fig.5 einen Teilschnitt durch eine Nadellagerbüchse mit
Nadelpaaren und Fig. 6 einen Teilschnitt durch ein Nadellager mit einem Innenlaufring.
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Wie die Figuren zeigen, setzt sich das Nadellager nach der Erfindung
aus einer den Außenlaufring 1 bzw. Innenlauf ring 1' bildenden Hülse, einer die
Nadelabstützung und Führung bildenden Käfighülse 2 und den Nadeln 3 zusammen. Wie
die Fig. 2 und 6 zeigen, ist die Breite der Fenster 4 in der Käfighülse 2 geringer
als der Durchmesser der Nadeln 3. Die Figuren veranschaulichen außerdem, wie die
Außen- und Innendurchmessermaße der den Käfig 2 bildenden Hülse Zwischengrößen der
Durchmessermaße des Teilkreises des Nadelkranzes und der nicht dargestellten Lauffläche
der Welle bzw. der Bohrung sind.
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Die Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Nadellager, das mit Nadelpaaren
versehen ist, um die Nadelzahl zu erhöhen, ohne eine schlechtere Führung zu erhalten.
Bei dieser Ausführungsform ist die Breite der Fenster 5' im Käfig 2 geringer als
der doppelte Durchmesser einer Nadel 3. Infolgedessen stützen sich die Nadeln
auf der Lauffläche der Hülse 1 an einer Längskante des Fensters 5' und an der benachbarten
Nadel 3 ab.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Käfighülse ist beiderseits mit
Seitenborden 6 versehen, an denen die Nadeln 3 bei einer axialen Verschiebung mit
ihren Kuppen 3 anlaufen können. Die in der Fig. 3 dargestellte Käfighülse 2 besitzt
nur auf einer Seite einen Seitenbord 6 für das Anlaufen der Nadel 3, während die
Anlauffläche für das andere Nadelende durch den Seitenbord 7 der Laufhülse 1 gebildet
ist. Bei dem Nadellager nach der Fig. 4 ist die Käfighülse bordlos ausgebildet,
so daß auf beiden Seiten die Seitenborde? bzw. 7' der Laufhülse 1 als axiale Anlauffläche
dienen. Bei dieser Ausführung ist die Länge des Fensters 5 so bemessen, daß sie
gleich dem Innenabstand der Seitenborde 7 und 7' ist. Dadurch ist erreicht, daß
ein Anlaufen der Nadelkuppen an den Schmalkanten der Fenster 5 bei einer axialen
Verschiebung der Nadeln 3
nicht erfolgen kann. Andernfalls können
Beschädigungen der Fensterkante bzw. der Nadelkuppe auftreten, die das Abrollen
der Nadeln behindern.