DE102006002305B3

DE102006002305B3 - Kegelrollen-oder Zylinderrollenlager

Info

Publication number: DE102006002305B3
Application number: DE102006002305A
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandenstein; Karl-August Dr. Lücking
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2026-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) mit einem Innenring (2), einem Außenring (3) und dazwischen angeordneten Wälzkörpern (4). Um in kostengünstiger Weise ein Kantentragen der Wälzkörper zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest einer der Ringe (2, 3) aus einem massiven Ringteil (5, 6) besteht, auf dem ein Laufbahnring (7, 8) für den Anlauf der Wälzkörper (4) angeordnet ist, wobei das massive Ringteil (5, 6) an der dem Laufbahnring (7, 8) zugewandten Seite eine Balligkeit (R) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager mit einem Innenring, einem Außenring und dazwischen angeordneten Wälzkörpern, wobei zumindest einer der Ringe aus einem massiven Ringteil besteht, auf dem ein Laufbahnring für den Anlauf der Wälzkörper angeordnet ist, wobei das massive Ringteil an der dem Laufbahnring zugewandten Seite eine Balligkeit aufweist.
Im Stand der Technik sind Wälzlager bekannt, deren Ringe massiv ausgebildet sind, d. h. die Ringe werden aus einem massiven Stahlteil gefertigt, in die die Laufbahnen für die Wälzkörper eingebracht, insbesondere eingedreht und eingeschliffen, werden. Derartige Lager machen einen entsprechend hohen Fertigungsaufwand erforderlich.
Bekannt sind auch Lösungen, bei denen statt massiven Ringen solche aus Blech zum Einsatz kommen.

Die DE 19 50 036 U zeigt ein Kegelrollenlager, bei dem einer der Ringe aus einem Massivteil besteht – wie im Stand der Technik hinlänglich bekannt – und bei dem der andere Ring aus einem Blech konstanter Dicke ausgeformt ist. Das Blech wird dabei so gebogen bzw. gefalzt, dass die Außenkonturen der gewünschten Ringform entsprechen. Nachteilig ist, dass die Festigkeit der aus Blech gebogenen Ringe entsprechend gering ist, da diese in ihrem Inneren einen Hohlraum aufweisen.

Aus der DE 70 19 131 U ist ein Zylinder- und ein Kegelrollenlager bekannt, deren Ringe aus Blechteilen bestehen bzw. aus solchen zusammengesetzt sind. Auch hier haben die Ringe in ihrem Inneren einen Hohlraum, so dass ihre Festigkeit nicht sehr hoch ist.

Eine ähnliche Lösung ist aus der US 1 672 012 bekannt. Auch hier bestehen die Ringe eines Kegelrollenlagers aus gebogenem bzw. gefalztem Blech; sie weisen in ihrem Inneren einen Hohlraum auf, der die Ringe zwar leicht und kostengünstig herstellbar macht, ihnen jedoch nur eine geringe Festigkeit verleiht.

Ein Lager der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der FR 939 995 bekannt. Ähnliche Lösungen zeigen die DE 21 17 018 C2 , die DE 27 45 527 A1 und die DE 19 07 897 A .

Problematisch ist insbesondere bei der Fertigung eines Wälzlagerrings aus gebogenem bzw. gefalztem Blech, dass es infolge der geringen Steifigkeit des entstehenden Rings relativ leicht zu einem Kantentragen der Wälzkörper kommen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass ein Kantentragen auch dann verhindert wird, wenn Ringe eingesetzt werden, die zumindest teilweise aus Blech bestehen. Die Herstellkosten des Wälzlagers sollen dabei gering sein, so dass sich das Lager auch und insbesondere für die Großserienfertigung eignet.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laufbahnring aus einem Blech mit weitgehend konstanter Dicke besteht, wobei die Dicke des Blechs des mindestens einen Laufbahnrings zwischen 1 % und 7 % des Außendurchmessers des Innenrings oder des Außenrings beträgt, wobei die Balligkeit kreisbogenförmig ausgebildet ist und wobei die Größe der Balligkeit so gewählt ist, dass eine Auflagefläche für den Laufbahnring in der Mitte zwischen den beiden axialen Enden des Laufbahnrings um einen Betrag zwischen 5 und 50 μm oberhalb der gerade ausgebildeten, idealen geometrischen Kontur liegt.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass zumindest einer der Lageringe, vorzugsweise beide Lagerringe, aus einem massiven Grundkörper gebildet werden, der das gewünschte, genau eingebrachte Profil aufweist, wobei dieses eine an sich bekannte Balligkeit hat. Bei der Balligkeit handelt es sich generell um einen konvex ausgebildeten Abschnitt, dessen Scheitel zumindest einige Mikrometer über der geometrisch idealen Linie liegt. Bei einem Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager bedeutet dies, dass die gerade Anlagefläche der Rolle an der Laufbahn durch die Balligkeit im Mittenbereich zwischen den axialen Enden der Rollen um einige Mikrometer erhöht ist, was – in an sich bekannter Weise – ein Kantentragen verhindert bzw. zumindest reduziert. Auf dem so gefertigten massiven Ringteil ist dann ein Laufbahnring aufgesetzt, der die Anlauffläche für die Wälzkörper bildet. Die Balligkeit des Ring teils wird der den Wälzkörpern zugewandten Seite des Laufbahnringes aufgeprägt.

Mit der Angabe der Größenordnung bei obiger Lösung ist definiert, dass der Laufbahnring im Verhältnis zu dem massiven Ringteil dünn ausgebildet ist, so dass er sich an die ballig ausgebildete Kontur des massiven Ringteils anlegt und so die Balligkeit des Ringteils auf den Laufbahnring übertragen wird. Demgemäß ist das Kantentragen der Wälzkörper stark reduziert bzw. ganz verhindert. Die Ausbildung der Balligkeit ist dabei in der Weise vorgesehen, wie es an sich im Stand der Technik bekannt und gebräuchlich ist. Es kann sich insbesondere um eine kreisbogenförmig ausgebildete Balligkeit handeln. Bekannt und vorgesehen ist ferner, dass die Balligkeit als logarithmisches Profil ausgebildet ist, wie es im Lagerbau bekannt ist.

Zumindest einer der Laufbahnringe kann einen Anlaufbord für den axialen Anlauf der Wälzkörper aufweisen. In diesem Falle kann ferner vorgesehen sein, dass das massive Ringteil einen Stützabschnitt für den Anlaufbord des Laufbahnrings aufweist.

Vorteilhaft ist es, wenn das massive Ringteil und sein Laufbahnring in einfacher Weise miteinander verbunden werden, so dass sie eine Einheit bilden, was insbesondere montagetechnische Vorteile hat. Daher sieht eine Weiterbildung vor, dass Mittel vorgesehen sind, mit denen der Laufbahnring am massiven Ringteil befestigt oder festgelegt werden kann. Diese Verbindung muss nicht zwangsläufig unlösbar sein; es ist zumeist ausreichend, wenn Ringteil und Laufbahnring solange zusammengehalten werden, bis das Wälzlager zusammengebaut bzw. montiert ist. Die Mittel können daher bevorzugt durch einen in das massive Ringteil eingebrachten axialen Hinterschnitt gebildet werden, der so ausgeformt und angeordnet ist, dass der Laufbahnring im massiven Ringteil in den Hinterschnitt einschnappen kann.

Der Laufbahnring besteht mit Vorteil aus Stahlblech, insbesondere aus rostfreiem Edelstahlblech. Er kann gehärtet sein. Für die massiven Ringteile kann zwar massiver Stahl zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist jedoch ein leichteres Material vorgesehen. Eine Lösung sieht vor, dass das massiv ausgebildete Ringteil aus Sinterstahl besteht. Möglich ist auch der Einsatz von Leichtmetall, insbesondere von Aluminium oder Magnesium.

Das Wälzlager ist mit besonderem Vorteil als Kegelrollenlager oder als Zylinderrollenlager ausgebildet.

Die Laufbahnringe können – in fertigungstechnisch einfacher und damit kostengünstiger Weise – durch einen Tiefziehvorgang, durch einen Kaltwalzvorgang, durch einen Drückwalzvorgang, durch einen Rolliervorgang und/oder durch einen Fließpressvorgang hergestellt werden. Bevorzugt sind die Laufbahnringe einer Wärmebehandlung, insbesondere einem Härtevorgang, möglicherweise unter Schutzgas unterzogen. Eine hohe Gebrauchsdauer des Lagers ergibt sich, wenn die Lagerringe eine Oberflächenhärte von mindestens 50 HRC aufweisen.

Mit dem Erfindungsvorschlag wird ein einfach aufgebautes und kostengünstiges Wälzlager geschaffen, das sich insbesondere für die Großserienfertigung eignet. Das Lager ist relativ leicht und weist eine hohe Präzision auf. Ein Kantentragen der Wälzkörper ist zumindest weitgehend verhindert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt ein Kegelrollenlager im Radialschnitt.
In der Figur ist ein als Kegelrollenlager ausgebildetes Wälzlager 1 zu sehen, das in üblicher Weise einen Innenring 2, einen Außenring 3 und dazwischen angeordnete Wälzkörper 4 in Form von Kegelrollen hat. Sowohl der Innenring 2 als auch der Außenring 3 sind dabei zweiteilig ausgebildet: Jeder Ring 2, 3 besteht aus einem aus Sinterstahl bestehenden massiven Ringteil 5, 6, auf dem ein Laufbahnring 7, 8 angeordnet ist.
Das massive Ringteil 5, 6 weist dabei eine Auflagefläche 12 auf, die bei aufgesetztem Laufbahnring 7, 8 von diesem zumindest weitgehend abgedeckt wird. Diese Auflagefläche 12 am Ringteil 5, 6 ist zumindest bei einem der Ringteile 5, 6 – im Ausführungsbeispiel beim Ringteil 5 – mit einer Balligkeit versehen, die in der Figur stark übertrieben dargestellt ist. Dort ist ein Balligkeitsradius R eingetragen, der so gewählt ist, dass die Auflagefläche 12 für den Laufbahnring 7 in der Mitte zwischen den beiden axialen Enden des Laufbahnrings 7 um einige Mikrometer oberhalb der gerade ausgebildeten idealen geometrischen Kontur liegt. Dabei kann es sich um eine Überhöhung gegenüber der Ideallinie handeln, die zwischen 5 und 50 Mikrometer, insbesondere zwischen 10 und 30 Mikrometer, liegt.
Genauso kann natürlich auch der Außenring 3 ausgebildet sein, was in der Figur jedoch nicht dargestellt ist.
Der innere Laufbahnring 7 hat im Ausführungsbeispiel einen Anlaufbord 9, der eine axiale Anlage für die Kegelrollen 4 bildet. Dieser Anlaufbord 9 wird durch einen entsprechend geformten Stützabschnitt 10 des massiven Ringteils 5 unterstützt.
Um den Laufbahnring 7, 8 mit dem massiven Ringteil 5, 6 zu verbinden, können Mittel 11 vorgesehen werden, die im Ausführungsbeispiel aus einem Hinterschnitt bzw. aus einer Eindrehung bestehen. Der Laufbahnring 8 kann (von rechts) axial auf das Ringteil 6 aufgeschoben werden, bis die radial äußerste Spitze des Laufbahnrings 8 in den Hinterschnitt 11 einschnappt und der Laufbahnring 8 so am Ringteil 5 festliegt.
Die Dicke d der Laufbahnringe 7, 8 ist so gewählt, dass sich die Balligkeit der Auflagefläche 12 überträgt. Dies wird jedenfalls dann erreicht, wenn die Dicke d des Laufbahnrings 7, 8 zwischen 1 % und 7 % des Außendurchmessers D_aI bzw. D_aA des Innenrings 2 bzw. des Außenrings 3 beträgt.
Die Laufbahnringe 7, 8 werden nach dem vorzugsweise spanlosen Herstellen keiner weiteren spanenden Bearbeitung an den Laufbahnen unterzogen, d. h. es erfolgt bevorzugt kein Schleifen und/oder Honen. Die Dicke d des Blechs, aus dem die Laufbahnringe 7, 8, geformt sind, ist – wie erläutert – bevorzugt konstant, wobei allerdings auch leichte Verjüngungen über die axiale Erstreckung der Laufbahnringe möglich sind.
Die zum Einsatz kommenden Rollen (bevorzugt aus durchgehärtetem Wälzlagerstahl) und Käfige (aus Stahlblech oder Kunststoff) entsprechen den ansonsten bei Wälzlagern üblichen Ausführungen. Hinsichtlich des Materials ist noch anzumerken, dass übliche Maßnahmen zur Veredelung des Materials zum Einsatz kommen können. Bewährt hat sich korrosionsarmes bzw. korrosionsbeständiges Material und eine korrosionsvermindernde bzw. korrosionsbeständige Beschichtung einschließlich Nitrieren, Carbonitieren etc.

1: Wälzlager
2: Innenring
3: Außenring
4: Wälzkörper
5: massives Ringteil
6: massives Ringteil
7: Laufbahnring
8: Laufbahnring
9: Anlaufbord
10: Stützabschnitt
11: Mittel zum Befestigen (Hinterschnitt)
12: Auflagefläche
R: Radius der Balligkeit
d: Dicke des Laufbahnrings
D_aI: Außendurchmesser des Innenrings
D_aA: Außendurchmesser des Außenrings

Claims

Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager (1) mit einem Innenring (2), einem Außenring (3) und dazwischen angeordneten Wälzkörpern (4), wobei zumindest einer der Ringe (2; 3) aus einem massiven Ringteil (5, 6) besteht, auf dem ein Laufbahnring (7, 8) für den Anlauf der Wälzkörper (4) angeordnet ist, wobei das massive Ringteil (5, 6) an der dem Laufbahnring (7, 8) zugewandten Seite eine Balligkeit (R) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laufbahnring (7, 8) aus einem Blech mit weitgehend konstanter Dicke (d) besteht, wobei die Dicke (d) des Blechs des mindestens einen Laufbahnrings (7, 8) zwischen 1 % und 7 % des Außendurchmessers (D_aI, D_aA) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) beträgt, wobei die Balligkeit (R) kreisbogenförmig ausgebildet ist und wobei die Größe der Balligkeit (R) so gewählt ist, dass eine Auflagefläche (12) für den Laufbahnring (7, 8) in der Mitte zwischen den beiden axialen Enden des Laufbahnrings (7, 8) um einen Betrag zwischen 5 und 50 μm oberhalb der gerade ausgebildeten, idealen geometrischen Kontur liegt.
Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Laufbahnringe (7, 8) einen Anlaufbord (9) für den axialen Anlauf der Wälzkörper (4) aufweist.
Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das massive Ringteil (5, 6) einen Stützabschnitt (10) für den Anlaufbord (9) des Laufbahnrings (7, 8) aufweist.
Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (11) vorgesehen sind, mit denen der Laufbahnring (7, 8) am massiven Ringteil (5, 6) befestigt werden kann.
Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) durch einen in das massive Ringteil (5, 6) eingebrachten axialen Hinterschnitt gebildet werden, der so ausgeformt und angeordnet ist, dass der Laufbahnring (7, 8) im massiven Ringteil (5, 6) in den Hinterschnitt einschnappen kann.
Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufbahnring (7, 8) aus Stahlblech, insbesondere aus rostfreiem Edelstahlblech, besteht.
Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufbahnring (7, 8) gehärtet ist.
Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das massiv ausgebildete Ringteil (5, 6) aus Sinterstahl besteht.
Kegelrollen- oder Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das massiv ausgebildete Ringteil (5, 6) aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium oder Magnesium, besteht.