DE102005049666B4

DE102005049666B4 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102005049666B4
Application number: DE102005049666.0A
Authority: DE
Inventors: Philipp Sosna; Matthias Gnilke
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: DE102005049666A1

Abstract

Wälzlager mit einem Außenring (2), einem Innenring (3) und einer Vielzahl von Wälzkörpern (5), die zwischen einer Innenfläche des Außenrings (2) und einer Außenfläche des Innenrings (3) angeordnet sind, wobei der Innenring wenigstens drei voneinander getrennte oder trennbare Ringsegmente (3a, 3b, 3c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass um den Außenumfang des Innenrings (3) wenigstens ein Spannring (8) angeordnet ist, in dem vorderen Spannring (8) eine Vielzahl von Bohrungen (13) vorgesehen sind, die sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung L des Wälzlagers erstrecken, und, durch diese Bohrungen (13) langgestreckte Körper führbar sind, welche die Wälzkörper (5) berühren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf ein Zylinderrollenlager beschrieben. Derartige Zylinderrollenlager sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform wird ein Innenring des Wälzlagers auf einer Welle angeordnet. Um den Innenring wird ein Außenring angeordnet und in einem Zwischenraum zwischen dem Außenring und dem Innenring ist eine Vielzahl von Wälzkörpern wie beispielsweise zylindrischen Wälzkörpern vorgesehen. Der Innenring liegt dabei in einer für diesen vorgesehenen Nut der Welle. Die aus dem Stand der Technik bekannten Innenringe sind zweiteilig ausgebildet, das heißt sie werden aus zwei Hälften mit halbkreisförmigem Querschnitt zusammengesetzt. Sind die Innenringe segmentiert ausgebildet, ist es – wie JP2005-003166 A zeigt – üblich, die Innenringe von Spannringen zusammenzuhalten, die zu diesem Zweck am Außenumfang der Innenringe angeordnet werden. Um den Außenring ist oftmals ein Gehäuse angeordnet. Falls nun in Folge von Verschleiß das Lager ausgewechselt werden muss, kann der halbkreissegmentförmige Innenring nicht aus der Nut der Welle gehoben werden, ohne an der Innenwand des Gehäuses anzustoßen, bzw. es kommt zu einer Radienüberdeckung von Segmenten des Innenrings des Lagers und einer Schulter der Welle.
Daher muss, um das Lager zu demontieren, das Getriebe, um dessen Abtriebswelle das Lager angeordnet ist, geöffnet werden. Dieser Vorgang ist mit einem hohen Mehraufwand für die Montage und damit auch mit erhöhten Kosten verbunden.
Daneben sind aus DE 20 2004 007 831 U1 Wälzlager bekannt, deren Innenringe von drei Ringsegmenten gebildet werden. Bei diesen Wälzlagern, die auch den nächsten Stand der Technik bilden, kann jedes einzelne Ringsegment der oben dargestellten Nut in der Welle entnommen werden, ohne dass der Außenumfang des betreffenden Innenringsegments an das Gehäuse anstößt. Daher ist bei der Verwendung solcher Innenringe eine Öffnung des Getriebes zum Austauschen des Lagers nicht notwendig. Auf diese Weise kann der Montageaufwand für die Demontage des erfindungsgemäßen Lagers erheblich reduziert werden.
Bei den oben erwähnten Montage- oder Wartungsabreiten ist es aber erforderlich, die Außenringsegmente zu entfernen. Dies führt dazu, dass Wälzkörper bzw. Wälzkörperträgersegmente, in denen die Wälzkörper angeordnet sind, in eine Gehäusebohrung fallen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit geteilten Lagerringen anzugeben, dessen Montage bzw. Demontage gegenüber dem Stand der Technik ein Herabfallen von Wälzkörpern bzw. Wälzkörpersegmenten in die Gehäusebohrung unterbindet.. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Wälzlager nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ist der vorderen Spannring mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen, die sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung der Lagervorrichtung erstrecken und sind durch diese Bohrungen langgestreckte Körper führbar, welche die Wälzkörper berühren, werden die Wälzkörper durch die eingeführten und mit den Wälzkörpern in körperlichem Kontakt stehenden Körpern fixiert und können mithin nicht mehr herab in die Gehäusebohrung fallen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Ringsegmente des Innenrings in Umfangsrichtung des Innenrings eine im Wesentlichen gleiche Größe auf. Dies bedeutet bei der Verwendung von 3 Ringsegmenten, dass diese jeweils in Umfangsrichtung einen Winkel von im Wesentlichen 120 Grad überspannen. Unter einem Winkel von im Wesentlichen 120 Grad werden dabei Winkel zwischen 110 Grad und 130 Grad verstanden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an dem Außenring ein nach innen ragender Bord zur Führung der Wälzkörper vorgesehen. Ein entsprechend nach außen ragender Bord ist vorzugsweise an den Innenring ebenfalls zur Führung der Wälzkörper vorgesehen. Zwischen diesen Borden sind die Wälzkörper angeordnet und werden damit in axialer Richtung des Wälzlagers in ihrer Bewegung begrenzt. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Wälzkörpern um im Wesentlichen zylinderförmige Körper. Dies bedeutet, dass es sich bei den hier genannten Lagertypen um Zylinderrollenlager, insbesondere in diesem Fall um geteilte Zylinderrollenlager, handelt.
Bevorzugt liegen die Segmente des Innenrings derart an der Außenoberfläche der Welle an, dass zwischen den Segmenten Zwischenräume entstehen. Diese Zwischenräume liegen in einer Größenordnung von 500 μm. Diese Zwischenräume dienen dazu, um bei einer wärmebedingten Ausdehnung der Segmente den dadurch entstehenden ungewollten Spannungen entgegen zu wirken bzw. diese zu verhindern.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist um den Außenumfang des Innenrings ein vorderer Spannring und ein hinterer Spannring angeordnet und die Wälzkörper sind zwischen diesen Spannringen vorgesehen. Auf diese Weise wird der Innenring mit den beiden Spannringen gegenüber der Welle befestigt.
Bevorzugt weist der Außenring eine Einführhilfseinrichtung zum Einfügen des Außenrings in ein diesen bzw. das Lager umgebendes Gehäuse auf. Bei der Montage wird zunächst der geteilte Innenring an die Welle angelegt und anschließend mit dem Spannring verspannt. In einem weiteren Schritt werden die Wälzkörper bzw. deren Halterungen eingebracht. In einem letzten Schritt wird der Außenring bzw. die Außenringsegmente eingefügt. Dies bedeutet, dass die Außenringsegmente sehr genau in den Zwischenraum zwischen den Wälzkörpern und dem Gehäuse eingepasst werden müssen. Die erwähnten Einführhilfseinrichtungen dienen dazu, dieses Einpassen in den Zwischenraum zu erleichtern. Vorzugsweise handelt es sich bei den Einführhilfseinrichtungen um eine an dem Außenumfang des Außenrings angeordnete Abschrägung. Diese Abschrägung weist besonders bevorzugt gegenüber dem Außenumfang des Außenrings einen Schrägwinkel zwischen 5 Grad und 25 Grad, bevorzugt zwischen 10 Grad und 20 Grad und besonders bevorzugt zwischen 12 Grad und 18 Grad auf.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der hintere Spannring eine seitliche Montageausnehmung für einen Schraubkörper auf, wobei diese Montageausnehmung derart gestaltet ist, dass ein Schraubkörper in dem Spannring mit einem Werkzeug gefasst werden kann. Bei der Demontage ist der hintere Spannring für Werkzeuge nur schwer zugänglich. Insbesondere der Schraubkörper, der den Spannring zusammenhält bzw. dessen Kopf, ist für den Monteur schwer zugänglich. Daher ist in demjenigen Umfangsrand des Spannrings, der nach außen gerichtet ist, eine Montageausnehmung vorgesehen, die das Einführen eines Werkzeugs ermöglicht.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind in dem Außenring Bohrungen angeordnet, die von derjenigen Stirnfläche des Außenrings, an der der Bord angeordnet ist, um einen vorgegebenen Abstand beabstandet sind. Diese Bohrungen erleichtern die Montage des Außenrings.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems;
2 eine erfindungsgemäßes Wälzlager in einer Explosionsansicht;
3 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Lagers;
4 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Innenring;
5 eine Detailansicht eines hinteren und eines vorderen Spannrings; und
6 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen hinteren Spannrings.
1 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems. Um eine Welle 20 ist ein Innenring 3 angeordnet. In 1 ist dabei nur die obere Hälfte dieses im Stand der Technik zweigeteilten Rings gezeigt. Der Innenring 3 bzw. dessen beide Segmente liegen in einer Nut 21 der Welle. Außerhalb der Welle ist ein Gehäuse 25 vorgesehen wobei auch dieses Gehäuse nur teilweise dargestellt ist.
Ein Herausnehmen des Innenrings aus dem Gehäuse 25 ist bei dem in 1 gezeigten Stand der Technik nicht möglich, da einerseits eine Außenfläche des Innenrings 3 an der Innenwand des Gehäuses 25 anstößt und andererseits bei der in 1 gezeigten Situation der Innenring auch an der Schulter 23, welche die Nut 21 begrenzt, anstößt. Daher kann das Innenringsegment nicht in Richtung des Pfeils P1 aus dem Gehäuse entfernt werden und damit ist zur Demontage des Innenrings 3 ein Öffnen des Gehäuses 25 nötig. Das Bezugszeichen 24 bezieht sich auf eine weitere Schulter der Nut 21.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer Explosionsansicht. Dieses weist einen Außenring 2 auf, der in zwei Ringsegmente 2a und 2b unterteilt ist. Innerhalb dieses Außenrings ist eine Vielzahl von Wälzkörpern 5 angeordnet. Diese Wälzkörper werden in einem Wälzkörperträger 12 gehalten.
Radial innerhalb dieser Wälzkörper ist der erfindungsgemäße Innenring 3 angeordnet, der hier in drei Ringsegmente 3a, 3b und 3c unterteilt ist.
Jedes dieser Ringsegmente ist im Wesentlichen gleich groß und überstreicht in Umfangsrichtung einen Winkel von im Wesentlichen 120 Grad.
An der Außenoberfläche des Innenrings bzw. der Innenringsegmente 3a bis 3c ist ein radial nach außen ragender Bord 6 angeordnet. Ein entsprechender Bord 7 ist auch an der Innenoberfläche des Außenrings 2 bzw. der Ringsegmente 2a und 2b vorgesehen. Durch diese Borde wird eine Bewegung der Wälzkörper 5 in eine bezüglich der Außen- und Innenringe senkrechten Richtung verhindert.
Mit einem vorderen Spannring 8 und einem hinteren Spannring 9 wird der Innenring 3 bzw. die einzelnen Ringsegmente 3a, 3b und 3c an einer (in 2 nicht gezeigten) Welle fest gespannt. Dabei verbleibt auch im gespannten Zustand zwischen den einzelnen Ringsegmenten 3a, 3b und 3c ein gewisser Zwischenraum im Bereich von etwa 0,5 mm. Dieser Zwischenraum dient dazu, dass auch bei einer Erwärmung des Lagersystems sich die jeweiligen Endbereiche der Innenringsegmente 3a, 3b, 3c nicht berühren und damit Verspannungen vermieden werden.
3 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Lagers. Der Wälzkörper 5 ist, wie oben gesagt, zwischen dem nach außen ragenden Bord 6 des Innenrings 3 und dem nach innen ragenden Bord 7 des Außenrings 2 angeordnet und kann sich daher nicht in Richtung des Pfeils P1 verschieben. Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet den Käfig bzw. Wälzkörperträger, in dem eine Vielzahl von Stiften 11 aufgenommen werden, denen gegenüber wiederum die Wälzkörper 5 drehbar sind.
Das Bezugszeichen 2 bezieht sich auf den Außenring. Bei geteilten Zylinderrollenlagern werden die Außenringhälften auf verschiedene Arten exakt in Flucht gehalten. Bei anderen Lagern geschieht dies durch eine Zentrierscheibe oder einen Zentrierbolzen. Diese Bolzen werden in Bohrungen an den Trennfugen eingeklebt. Bei den hier gezeigten Lager werden Zentrierbolzen eingesetzt. Üblicherweise liegen diese Zentrierbolzen in der Mitte der Außenringhälften. Bei der hier gezeigten Ausführungsform liegen die Bohrungen 27 für die Zentrierbolzen nicht in der Mitte der Außenringhälften sondern um eine vorgegebenen Abstand von der Stirnfläche 28 auf dessen Bordseite entfernt. Dieser Abstand liegt zwischen 5 mm und 40 mm, bevorzugt zwischen 10 mm und 30 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 20 mm.
Bei dieser Anordnung der Bohrung 27 und damit des Zentrierbolzens ergeben sich Vorteile bei der Montage. Insbesondere in dem Fall, in dem die Bruchstellen der Ringsegmente im Wesentlichen ebene Flächen sind, genügt es, den Außenring während der Montage nur geringfügig aus dem Gehäuse zu ziehen, wodurch die Wälzkörper auch ohne Schraubkörper noch gehalten werden. Falls, wie im Stand der Technik, der Zentrierstift in der Mitte des Außenrings wäre, müsste der Außenring wesentlich weiter aus dem Gehäuse gezogen werden was wiederum zu einem Herabfallen der Wälzkörper führen würde.
Das Bezugszeichen 8 bezieht sich auf einen vorderen Spannring und das Bezugszeichen 9 auf einen hinteren Spannring. Das Bezugszeichen 16a bezieht sich auf den Kopf eines Schraubkörpers 16, mit dem die Enden des Spannrings fest gezogen werden können.
Das Bezugszeichen 19 bezieht sich auf eine dem Außenumfang des Außenrings 2 angeordnete Außenschräge. Wie oben erwähnt, ist der letzte Schritt bei der Montage das Einpassen der Außenringsegmente. Dabei sind sowohl der Innenring 3 als auch die Spannringe bereits montiert und die Wälzkörper 5 bereits angeordnet. Daher ist es nötig, die Außenringsegmente zwischen den Wälzkörpern 5 und dem (nicht gezeigten) Gehäuse einzupassen. Durch die Abschrägung 19 am Außenumfang des Außenrings 2 wird in dieser Einpassvorgang erleichtert. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist die Einführschräge um ca. 15 Grad gegenüber dem Umfang des Außenrings geneigt. Das Bezugszeichen 33 bezieht sich auf eine Hilfsbohrung, die die Montage bzw. Demontage des Innenrings erleichtert.
4 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Innenring 3. Dieser weist drei Ringsegmente 3a, 3b und 3c auf, die entlang der Linien 31 voneinander getrennt sind. Die Bezugszeichen 32 beziehen sich auf Montagebohrungen, die ein Herausziehen bzw. Einbringen des Innenrings in das Lagersystem erleichtern.
5 zeigt eine Detaildarstellung eines vorderen Spannrings 8 sowie eines hinteren Spannrings 9. Wie sich aus 2 ergibt, werden auch die vorderen und hinteren Spannringe aus jeweils zwei im Wesentlichen gleich großen Abschnitten 8a, 8b, 9a und 9b zusammengesetzt. Zu diesem Zweck ist ein Schraubkörper 16 vorgesehen, der in ein in 5 (nicht gezeigtes) Schraubgewinde in dem Abschnitt 8b bzw. 9b des vorderen bzw. hinteren Spannrings eingreift. Zu diesem Zweck ist in dem ersten Abschnitt 8a des vorderen Spannrings sowie dem ersten Abschnitt 9a des hinteren Spannrings jeweils eine Montageausnehmung bzw. Tasche 17 vorgesehen, mittels derer der Schraubkörper eingeführt werden kann.
Bei der Montage und Demontage liegt jedoch der hintere Spannring 9 weit im Inneren des Gehäuses und ist daher für Werkzeuge nur schwer zugänglich. Insbesondere ist es nicht möglich, Werkzeuge von oben auf den Schraubkörper 16 aufzusetzen um diesen zu öffnen. Aus diesem Grund ist in dem hinteren Spannring 9 eine Ausnehmung vorgesehen, über die ein Spezialwerkzeug auf den Schraubkörper 16 bzw. dessen Kopf 16a aufgesetzt werden kann.
Zwar ist der vordere Spannring 8 leichter zugänglich als der hintere Spannring 9, und damit auch ein Werkzeug hier leichter ansetzbar. Dennoch ist es in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform denkbar, auch in dem vorderen Spannring 8 eine entsprechende Ausnehmung 15 vorzusehen.
Die unteren Abschnitte 8b und 9b der vorderen und hinteren Spannringe weisen sich in den Seitenbereichen verjüngende Querschnitte bzw. Schrägflächen 18 und 19 auf. Diese Schrägflächen 18, 19 erleichtern ein Verschrauben der Spannringe 8, 9 und ein Verspannen mit dem Innenring 3.
In dem vorderen Spannring 8 ist eine Vielzahl von Bohrungen 13 eingebracht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht die Anzahl der Bohrungen der Anzahl der zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordneten Wälzkörper. Während der Montage bzw. Demontage werden Schraubkörper wie beispielsweise Madenschrauben durch diese Öffnungen hindurch geführt.
Diese Schraubkörper berühren die (nicht gezeigten) Wälzkörper und drücken diese an den Bord des Innenrings 6. Daher ist es bei Montage oder Wartungsarbeiten möglich, die Außenringsegmente zu entfernen ohne dass die Wälzkörperträgersegmente nach unten in die Gehäusebohrung fallen können.
6 zeigt eine Detaildarstellung des Verbindungsbereiches zwischen den ersten Abschnitt 9a und dem zweiten Abschnitt 9b des hinteren Spannrings 9. Der Schraubkörper greift, wie oben erwähnt, in ein Gewinde 37, das in dem ersten Abschnitt 9a angeordnet ist, ein. Das Bezugszeichen 15 bezieht sich auch hier auf die Montageausnehmung, über die mit einem Spezialwerkzeug in den Kopf 16a des Schraubkörpers eingegriffen werden kann um den Spannring 9 gegenüber dem Innenring 3 zu spannen.
Das Bezugszeichen 36 bezieht sich auch auf eine Schrägfläche am Innenumfang des Abschnitts 9b, mit denen eine Verbindung der Ringabschnitte 9a und 9b erleichtert wird. Eine entsprechende Schrägfläche 38 ist auch an dem Abschnitt 9a vorgesehen.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

2: Außenring
2a, 2b: Ringsegmente des Außenrings
3: Innenring
3a, 3b, 3c: Ringsegmente des Innenrings
5: Walzkörper
6: Bord des Innenrings
7: Bord des Außenrings
8: vorderer Spannring
8a, 8b: Abschnitte des vorderen Spannrings
9: hinterer Spannring
9a, 9b: Abschnitte des hinteren Spannrings
11: Stifte
12: Wälzkörperträger
15: Montage
16: Schraubkörper
16a: Kopf des Schraubkörpers
17: Tasche
18, 19: Schrägflächen
20: Welle
21: Nut
23, 24: Schulter
25: Gehäuse
28: Stirnfläche
27: Bohrung für Zentrierbolzen
32, 33: Montagebohrungen
37: Gewinde
36,38: Schrägflächen

Claims

Wälzlager mit einem Außenring (2), einem Innenring (3) und einer Vielzahl von Wälzkörpern (5), die zwischen einer Innenfläche des Außenrings (2) und einer Außenfläche des Innenrings (3) angeordnet sind, wobei der Innenring wenigstens drei voneinander getrennte oder trennbare Ringsegmente (3a, 3b, 3c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass um den Außenumfang des Innenrings (3) wenigstens ein Spannring (8) angeordnet ist, in dem vorderen Spannring (8) eine Vielzahl von Bohrungen (13) vorgesehen sind, die sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung L des Wälzlagers erstrecken, und, durch diese Bohrungen (13) langgestreckte Körper führbar sind, welche die Wälzkörper (5) berühren.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (3a, 3b, 3c) in Umfangsrichtung des Innenrings eine im Wesentlichen gleiche Größe aufweisen.
Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an dem Außenring (2) ein nach innen ragender Bord (7) zur Führung der Wälzkörper (5) vorgesehen ist.
Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an dem Innenring (3) ein nach außen ragender Bord (6) zur Führung der Wälzkörper (5) vorgesehen ist.
Wälzlager einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) im Wesentlichen zylinderförmige Körper sind.
Wälzlager nach einem der vorangegangen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass um den Außenumfang des Innenrings (3) ein vorderer Spannring (8) und ein hinterer Spannring (9) angeordnet sind, und die Wälzkörper (5) zwischen diesen Spannringen (8, 9) vorgesehen sind.
Wälzlager nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) eine Einführhilfseinrichtung (19) aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Einführhilfseinrichtung (19) eine an dem Außenumfang des Außenrings angeordnete Abschrägung (19) ist.
Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Spannring (9) eine seitliche Montageaufnahmeausnehmung (15) für einen Schraubenkörper aufweist.
Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außenring (3) Bohrungen angeordnet sind, die von derjenigen Stirnfläche (28) des Außenrings (3), an der der Bord (7) angeordnet ist, um einen vorgegebenen Abstand beabstandet sind.