DE102006004749A1 - Axial-Schrägnadellager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Axial-Schrägnadellager, deren in einem Käfig geführte Lagernadeln (5) Drehachsen (6) aufweisen, die unter einem Winkel (alpha) geneigt zu einer Lagerachse (7) auf zugehörigen Laufbahnen zwischen zwei planparallelen, insbesondere aus Blech gebildeten, Laufscheiben (2, 3) abwälzen. Das Lager zeichnet sich dadurch aus, dass der Käfig (10) mit den Laufscheiben (2, 3) wenigstens eine Labyrinth-Dichtung bildet und als eine unverlierbare Baueinheit ausgebildet ist. Dabei sind zwischen den Laufscheiben (2, 3) und dem axial gerichteten Kragen (11) des Käfigs (10) zwei Dichtspalte (12, 13) gebildet, die einerseits ein Eindringen von Schmutz in das Lager und andererseits einen Austritt von Schmiermittel aus dem Lager verhindern.

Description

• Anwendungsgebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft ein Axial-Schrägnadellager, dessen in einem Käfig geführte Lagernadeln Drehachsen aufweisen, die unter einem Winkel geneigt zur einer Lagerachse auf zugehörigen Laufbahnen zwischen zwei planparallelen, insbesondere aus Blech gebildeten Laufscheiben abwälzen.
• Hintergrund der Erfindung
• Derart gattungsgemäß ausgebildete Axial-Schrägnadellager sind bereits vorbekannt. So ist beispielsweise in der DE 198 03 929 A1 eine Wälzlager-Drehverbindung beschrieben, die aus einem Lagerinnenring und aus einem zweigeteilten Lageraußenring besteht, zwischen denen Wälzkörper abwälzen. Der Lagerinnenring ist mit einer radial nach außen weisenden trapezartig ausgebildeten Nase versehen, während die beiden Lageraußenringe so gestaltet sind, dass sie diese trapezförmig ausgebildete Nase mit einem gewissen Abstand umschließen. Indem derart gebildeten Freiraum sind zwei einander entgegen gerichtete Axial-Schrägnadellager angeordnet. Beide besitzen eine innere und äußere Laufscheibe, die vom Lagerinnen- bzw. vom Lageraußenring aufgenommen ist. Nachteilig dabei ist, dass derartige Axial-Schrägnadellager keine unverlierbare Baueinheit bilden, sondern beim Transport ihrer Einzelbestandteile, nämlich einen Nadelkranz und zwei Laufscheiben, zerfallen können. Es ist weiter von Nachteil, dass solche Axial-Schrägnadellager keine Abdich tung nach außen aufweisen, so dass der Schutz der Lageranordnung in aufwendiger Weise durch die Anschlusskonstruktion zu realisieren ist.
• Ein anderes gattungsgemäßes ausgebildetes Axial-Schrägnadellager ist aus der DE 100 17 401 A1 vorbekannt. Wie den beiden Figuren und der zugehörigen Beschreibung entnehmbar, zeichnet sich das Spannlager mit einem verlängerten Innenring dadurch aus, dass die Wälzkörper durch in einem Käfig gehaltene Nadellagern gebildet sind, die auf zugehörigen Laufscheiben zweier einander entgegengerichteter Axial-Schrägnadellager abrollen. Diese beiden Axial-Schrägnadellager sind im Innenring über je einen Adapterring gehalten, wobei der Innenring auf einer Welle mittels Preßsitz fixiert ist. Auch hier ist von Nachteil, dass derart gattungsgemäß ausgebildete Axial-Schrägnadellager keine Abdichtung nach außen aufweisen, so dass Schmutz ungehindert in das Lager eindringen kann.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Axial-Schrägnadellager so zu gestalten, dass es unabhängig von seiner Umgebungskonstruktion abdichtbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung des Axial-Schrägnadellagers derart, dass es nicht in seine Einzelbestandteile zerfallen kann.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgaben nach dem kennzeichneten Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass der Käfig mit den Laufscheiben wenigstens eine Labyrinth-Dichtung bildet.
• Auf diese Weise ist sichergestellt, dass für die Abdichtung des Lagers, die am äußeren und/oder inneren radialen Ende des Käfigs gebildet sein kann, die Umgebungskonstruktion eine untergeordnete Rolle spielt, wobei diese in konstruktiv einfacher Weise gefertigt werden kann. Das Lager selbst sorgt mit seinen einzelnen Lagerbestandteilen für die Abdichtung, d. h., das erfindungsge mäße Lagerkonzept besitzt eine voll integrierte Dichtung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der vereinfachten Handhabungsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten Axial-Schrägnadellagers, da die Dichtung immanenter Bestandteil des Lagers ist und demzufolge getrennt ausgebildet Dichtungsteile nicht hergestellt und gehandhabt werden müssen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 beschrieben.
• So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der Käfig wenigstens an seinem äußeren Ende einen parallel zur Lagerachse verlaufenden Kragen aufweist, der die Laufscheiben in axialer Richtung zumindest teilweise überdeckt und mit diesen die Labyrinth-Dichtung bildet. Die Dichtwirkung ist demnach durch die unmittelbaren Bestandteile des Lagers, nämlich die beiden Laufscheiben und den Lagerkäfig, selbst gebildet.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass Käfig und Laufscheiben als eine unverlierbare Baueinheit zusammengehalten sind. Dadurch ist sichergestellt, dass das Axial-Schrägnadellager nicht in seine Einzelbestandteile zerfallen kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Handling des Axial-Schrägnadellagers und auch den Einbau in eine Umgebungskonstruktion zu vereinfachen. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn, wie im Anspruch 4 beschrieben, der Käfig an seinem inneren und/oder an seinem äußeren Ende mit wenigstens einer Haltenase versehen ist, die wenigstens eine der Laufscheiben in radialer Richtung überdeckt. Dabei ist besonders von Vorteil, wenn gemäß Anspruch 5 diese Haltenasen an drei gleichmäßig voneinander beanstandeten Umfangsstellen des Käfigs angeordnet sind.
• Aus Anspruch 6 geht hervor, dass die Laufscheiben durch einen spannlosen Formgebungsprozess hergestellt und einem Härteprozess unterworfen sind. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, Laufscheiben in unterschiedlichsten Größen- und Ausführungsvarianten herzustellen, die sich durch eine hohe Belastungsfähigkeit auszeichnen. Dabei kann es sinnvoll sein, die Anschlusskonstruktion gegebenenfalls aus einem weicheren Material, beispielsweise aus Aluminium, zu fertigen, so dass mit Hilfe dieses Leichmetalls eine Gewichtseinsparung realisierbar ist.
• Ein weiterer Vorteil ergibt sich nach Anspruch 7 daraus, dass die Laufscheiben in axialer Richtung gegeneinander verspannbar sind. So ist es möglich, die Vorspannung des Axialen-Schrägnadellagers in der gewünschten Weise einzustellen. Dabei hat es sich nach Anspruch 8 als vorteilhaft erwiesen, dass die eine Laufscheibe an einer konischen Anlagefläche in einem Gehäuse anliegt, während die andere Laufscheibe an einer konischen Anlagenfläche einer Stellmutter anliegt, die in axialer Richtung bewegbar ist. Je nach Lage der Stellmutter kann demnach in einfacher Weise auf die Vorspannung eingewirkt werden.
• In Weiterbildung der Efindung ist nach Anspruch 9 vorgesehen, dass in einem axialen Abstand ein weiteres Axial-Schrägnadellager angeordnet ist, so dass eine Lagerbaueinheit gebildet ist, wobei beide Axial-Schrägnadellager über konische Anlagefläche gegeneinander verspannbar sind. Auf diese Weise lassen sich relativ große Kräfte sowohl in axialer als auch in radialer Richtung Problemlos auffangen, wobei nach Anspruch 10 vorgesehen ist, dass die Axial-Schrägnadellager zueinander in O- oder X-Anordnung angestellt sind.
• Aus den Ansprüchen 11 und 12 geht hervor, dass eine derartige aus zwei Axial-Schrägnadellagern zusammengesetzte Lagerbaueinheit in einem Fahrrad zur Lagerung eines Tretlagers oder zur Lagerung einer Hinterradschwinge oder zur Lagerung einer Laufrolle für ein Sportgerät, beispielsweise für Rollschuhe oder Inline-Skater, verwendet ist. Auch in diesem Fall treten die vorstehend geschilderten Vorteile der erfindungsgemäß ausgebildeten Axial-Schrägnadellager zu Tage. In diesem Zusammenhang wird ausdrücklich auf die DE 103 16 012 A1 verwiesen. In dieser Vorveröffentlichung ist in den 1 und 2 eine Hinterradschwinge gezeigt, die über wenigstens eine Lagerstelle mit einem Fahrradrahmen verbunden ist, wobei diese Lagerstelle durch zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Axial-Schrägnadellager gebildet ist, deren Abstand zueinander ein- und nachstellbar ist. Die Abdichtung dieser Axial-Schrägnadellager nach außen erfolgt durch einen Dichtring, der an der Nahtstelle zwischen Buchse und Einstellschraube angeordnet ist. Ein weiterer Dichtring ist auf dem inneren zylindrisch ausgebildeten Teil der Einstellschraube aufgesetzt. Es ist erkennbar, dass diese Lageranordnung mit einem zusätzliche gefertigten Dichtring abzudichten ist, was die Montage durch dieses zusätzliche Teil erschwert. Es wäre demnach ohne Problem möglich, an dieser Einbaustelle ein erfindungsgemäß abgedichtetes Axial-Schrägnadellager mit seinem vorteilhaften Wirkungen ohne Schwierigkeiten einzusetzen.
• Ein weiterer Verweis erfolgt an dieser Stelle auf die DE 10 2004 003 654 A1 . In 2 dieser Vorveröffentlichung ist die Lagerung einer Laufrolle für ein Sportgerät gezeigt, wobei diese Laufrolle auf einem Tragbolzen über zwei in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnete Wälzlager drehbar gehalten ist, die als zwei einander entgegen gerichtete Axial-Schrägnadellager ausgebildet sind. Im Fall dieser Laufrolle ist die Abdichtung der Lagerstelle durch eine passgenaue Ausgestaltung aller Beteiligten Lagerbauteile einschließlich Anschlusskonstruktion zu realisieren, was eine sehr genaue Fertigung voraussetzt. Auch in diesem Fall kann ein erfindungsgemäß ausgebildetes Axial-Schrägnadellager vorteilhaft eingesetzt werden, einerseits, weil es nicht in seine Einzelbestandteile zerfallen kann und anderseits, weil die Dichtung immanenter Lagerbestand des Axial-Schrägnadellagers ist.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Es zeigen:
• 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebilde tes Axial-Schrägnadellager mit Labyrinth-Dichtung,
• 2 eine Darstellung eines Lagers gemäß 1, jedoch mit am Käfig ausgebildeten Haltenasen,
• 3 und 4 eine perspektivische Darstellung des Lagers nach 2 von der einen und der anderen Seite,
• 5 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Axial-Schrägnadellager mit Stellschraube und
• 6 einen Längsschnitt durch ein Axial-Schrägnadellager nach dem bisherigen Stand der Technik.
• Ausführliche Beschreibungen der Zeichnungen
• Das in 6 nach dem bisherigen Stand der Technik gezeigte Axial-Schrägnadellager 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Drehachsen 6 der im Käfig 4 geführten Lagernadeln 5 sich im Punkt 8 mit der Lagerachse 7 schneiden, d. h., die Drehachsen 6 verlaufen unter dem Winkel α geneigt zur Lagerachse 7. Zur Lageranordnung gehören weiter die beiden Laufscheiben 2 und 3. Es ist erkennbar, dass diese in axialer Richtung voneinander wegbewegt werden können, so dass die Axial-Schrägnadellageranordnung 1 beim Transport in ihre Bestandteile zerfallen kann, nämlich in die Laufscheiben 2 und in den aus Lagernadeln 5 und Käfig 4 bestehenden Nadelkranz. Es ist weiter erkennbar, dass ein solches Axial-Schrägnadellager 1 für Verunreinigungen bzw. Schmiermittelverluste sehr anfällig ist, da weder am äußeren noch am inneren Ende eine Abdichtung vorhanden. Diese muss, wie bereits im einleitenden Teil der Anmeldung erwähnt, in aufwendiger Weise mit Hilfe der Anschlusskonstruktion realisiert werden. Hier setzt nun die Erfindung an.
• Das in 1 gezeigte erfindungsgemäße Axial-Schrägnadellager 9 weist mit dem Axial-Schrägnadellager 1 nach dem Stand der Technik gemäß 7 identische Bestandteile auf, die daher mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, nämlich:
  Laufscheibe 2, Laufscheibe 3, Lagernadel 5, Drehachse 6 und Lagerachse 7.
• Wie aus 1 erkennbar, ist der Käfig 10 an seinem radial außenliegenden Ende mit einem Kragen 11 versehen, der parallel zur Lagerachse 7 verläuft. In nicht dargestellter Weise, könnte der Kragen 11 nicht am radial äußeren liegenden Ende des Käfigs 10, sondern am radial innen liegenden Ende angeordnet sein. Auch in die Anordnung der Kragen 11 auf beiden Seiten des Käfigs 10 möglich. Der Käfig 10 und die Laufscheiben 2, 3 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Kragen 11 beide Laufscheiben 2, 3 radial umgreift, wobei in axialer Richtung der Kragen 11 beide Laufscheiben 2, 3 vollständig überdeckt. Auf diese Weise ist sowohl rechts- als auch linksseitig zwischen den Laufscheiben 2, 3 und dem Kragen 11 des Käfigs 10 je ein axial verlaufender Dichtspalt 12, 13 gebildet, der verhältnismäßig eng gehalten werden kann. Auf diese Weise ist eine berührungslose Labyrinth-Dichtung geschaffen, die nicht verschleißt, lange Zeit voll funktionsfähig bleibt und keine Wärme erzeugt. Ein solch erfindungsgemäß ausgebildetes Axial-Schrägnadellager 9 kann mit einer Fettfüllung auf Lebensdauer versehen werden, wobei durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Käfigs 10 verhindert ist, dass das Schmiermittel nach außen austreten kann.
• Wie die 2, 3 und 4 zeigen, ist der Käfig 10 sowohl an seinem inneren als auch an seinem äußeren Ende mit Haltnasen 14, 15 versehen, die die Laufscheiben 2, 3 in radialer Richtung überdecken. Im Ausführungsbeispiel sind die Haltenasen 14, 15 an drei gleichmäßig voneinander beabstandete Umfangsstellen angeordnet, so dass eine unverlierbare Baueinheit gebildet ist. Die Haltenasen 14, 15 sind elastisch ausgestaltet, so dass die Montage des Axial-Schrägnadellagers 9 durch einfaches Verschnappen der Laufscheiben 2, 3 mit dem Käfig 10 realisiert werden kann. Die Figuren zeigen weiter, dass die Haltenasen 14 am inneren Ende vom Fortsatz 16 ausgehen, während die Haltenasen 15 am äußeren Ende unmittelbar vom Kragen 11 in radialen Richtung nach innen gerichtet sind.
• In 5 ist schließlich das in 2 dargestellte Axial-Schrägnadellager 9 mit einer Anschlusskonstruktion gezeigt. Wie erkennbar, ist das Lager 9 von einem Gehäuse 17 aufgenommen, dessen nicht näher bezeichnete Aufnahmebohrung eine konische Anlagefläche 18 aufweist. Zur Anschlusskonstruktion gehört weiter die Stellmutter 19, die wiederum eine konisches Anlagefläche 20 aufweist, die logischer Weise parallel zur Anlagefläche 18 verlaufen muss. Zwischen beiden Teilen, d. h. zwischen Gehäuse 17 und Stellmutter 19 ist das Axial-Schrägnadellager 9 in einem Freiraum angeordnet, wobei durch eine axiale Verschiebung der Stellmutter 19 die Einstellung der Vorspannung des Lagers 9 vorgenommen werden kann.
• Würde nun, wie 5 auch erkennen lässt, das Axial-Schrägnadellager 9 um die Ebene E gespiegelt, so entstünde eine Lagerbaueinheit gemäß Anspruch 9 bei der zwei Axial-Schrägnadellager in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Diese sind dabei zueinander in O-Anordnung angestellt, wobei die Drucklinien 21, 22 der Wälzkörper 5 sich jeweils im Punkt P auf der Lagerachse treffen und schräg von außen nach innen verlaufen.

1

Axial-Schrägnadellager

2

Laufscheibe

3

Laufscheibe

4

Käfig

5

Lagernadel

6

Drehachse

7

Lagerachse

8

Punkt

9

Axial-Schrägnadellager

10

Käfig

11

Kragen

12

Dichtspalt

13

Dichtspalt

14

Haltenase

15

Haltenase

16

Fortsatz

17

Gehäuse

18

konische Anlagefläche

19

Stellmutter

20

konische Anlagefläche

21

Drucklinie

22

Drucklinie

α

Neigungswinkel

E

Ebene

P

Punkt

Claims (12)

1. Axial-Schrägnadellager (9), dessen in einem Käfig geführte Lagernadeln (5) Drehachsen (6) aufweisen, die unter einem Winkel (α) geneigt zu einer Lagerachse (7) auf zugehörigen Laufbahnen zwischen zwei planparallelen, insbesondere aus Blech gebildeten Laufscheiben (2, 3) abwälzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (10) mit den Laufscheiben (2, 3) wenigstens eine Labyrinth-Dichtung bildet.
2. Axial-Schrägnadeliager (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (10) wenigstens an seinem äußeren Ende einen parallel zur Lagerachse (7) verlaufenden Kragen (11) aufweist, der die Laufscheiben (2, 3) in axialer Richtung zumindest teilweise überdeckt und mit diesen die Labyrinth-Dichtung bildet.
3. Axial-Schrägnadellager (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Käfig (10) und Laufscheiben (2, 3) als eine unverlierbare Baueinheit zusammengehalten sind.
4. Axial-Schrägnadellager (9) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (10) an seinem inneren und/oder an seinem äußeren Ende mit wenigstens einer Haltenase (14, 15) versehen ist, die wenigstens eine der Laufscheiben (2, 3) in radialer Richtung überdeckt.
5. Axial-Schrägnadellager (9) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltenasen (14, 15) an drei gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen angeordnet sind.
6. Axial-Schrägnadellager (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufscheiben (2, 3) durch einen spanlosen Formgebungsprozeß hergestellt und einem Härteprozeß unterworfen sind.
7. Axial-Schrägnadellager (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufscheiben (2, 3) in axialer Richtung gegeneinander verspannbar sind.
8. Axial-Schrägnadellager (9) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Laufscheibe (2) an einer konischen Anlagefläche (18) in einem Gehäuse (17) anliegt, während die andere Laufscheibe (3) an einer konischen Anlagefläche (20) einer Stellmutter (19) anliegt, die in axialer Richtung bewegbar ist.
9. Axial-Schrägnadellager (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem axialen Abstand ein weiteres Axial-Schrägnadellager (9) angeordnet ist, so dass eine Lagerbaueinheit gebildet ist, wobei beide Axial-Schrägnadellagerlager (9) über konische Anlageflächen (18, 20) gegeneinander verspannbar sind.
10. Lagerbaueinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Axial-Schrägnadellager (9) zueinander in O- oder in X-Anordnung angestellt sind.
11. Lagerbaueinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Fahrrad zur Lagerung eines Tretlagers oder zur Lagerung einer Hinterradschwinge verwendet ist.
12. Lagerbaueinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Lagerung einer Laufrolle für ein Sportgerät, beispielsweise für Rollschuhe oder für Inline-Skater, verwendet ist.