DE102006021544B4

DE102006021544B4 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102006021544B4
Application number: DE200610021544
Authority: DE
Inventors: Harald Metz; Josef Stork; Paul Meaney
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2026-05-09
Also published as: DE102006021544A1

Abstract

Wälzlager, beinhaltend folgende Merkmale:
– Ein inneres und ein äußeres Laufbahnelement und dazwischen kreisförmig angeordnete Wälzkörper, so dass um eine Achse herum die Laufbahnelemente gegeneinander verdrehbar sind,
– beide Laufbahnelemente sind aus Kunststoff ausgebildet und
– beide Laufbahnelemente sind an wenigstens zwei Umfangsstellen mit einer Schnittstelle zum Ausbilden von zwei Segmenten je Laufbahnelement ausgebildet,
– am Außenmantel des äußeren Laufbahnelements ist eine radial umlaufende Nut zum darin Einsetzen von Mitteln zum Zusammenhalten des Wälzlagers vorgesehen,
– die Nut und die Mittel sind derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass die in der Nut eingesetzten Mittel beim Verbauen des Wälzlagers frei von einem Abdichten zwischen dem Außenmantel des äußeren Laufbahnelements und der Einbauumgebung sind, und
– die Nut ist in Richtung besagter Achse außermittig angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager.
Wälzlager sind Lager, bei denen zwei zueinander bewegliche Komponenten im allgemeinen ein einstückiger, aus einem Wälzlagerstahl hergestellter Innenring und ein ebenfalls einstückig aus einem Wälzlagerstahl hergestellter Außenring durch Wälzkörper getrennt sind. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und Wälzkörper tritt hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innenring und im Außenring auf gehärteten Stahlflächen, den sogenannten Laufbahnen mit optimierter Schmierung abrollen, ist die Rollreibung der Wälzlager relativ gering. Da der einstückig ausgebildete Innenring beispielsweise mit einem Presssitz auf einer Welle zu montieren ist, und auch der einstückig ausgebildete Außenring entsprechend in ein Gehäuse eingebaut werden muss, ist der Einbau von Wälzlagern insbesondere bei beengtem und/oder schwer zugänglichen Einbaustellen mit einem gewissen Aufwand verbunden und bedingt auch eine bestimmte Sorgfalt, damit die feinst bearbeiteten Laufbahnen und die geometrisch sorgfältig darauf abgestellten Passflächen des Lagers nicht beeinträchtigt werden.
Aus der US 3 446 542 A ist ein längs seiner Hauptachse zweigeteiltes Radialwälzlager bekannt, bei dem sich das metallische äußere und innere Laufbahnelement sowie der Käfig jeweils aus zwei, einen 180°-Bereich überdeckenden, halbringartigen Segmenten zusammensetzen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein Wälzlager zu schaffen, dass bei einfacher und damit kostengünstiger Herstellbarkeit und geringem Eigengewicht einfach montierbar ist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein Wälzlager folgende Merkmale:

– Ein inneres und ein äußeres Laufbahnelement und dazwischen kreisförmig angeordnete Wälzkörper, so dass um eine Achse herum die Laufbahnelemente gegeneinander verdrehbar sind,
– beide Laufbahnelemente sind aus Kunststoff ausgebildet und
– beide Laufbahnelemente sind an wenigstens zwei Umfangsstellen mit einer Schnittstelle zum Ausbilden von zwei Segmenten je Laufbahnelement ausgebildet,
– am Außenmantel des äußeren Laufbahnelements ist eine radial umlaufende Nut zum darin Einsetzen von Mitteln zum Zusammenhalten des Wälzlagers vorgesehen,
– die Nut und die Mittel sind derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass die in der Nut eingesetzten Mittel beim Verbauen des Wälzlagers frei von einem Abdichten zwischen dem Außenmantel des äußeren Laufbahnelements und der Einbauumgebung sind, und
– die Nut ist in Richtung besagter Achse außermittig angeordnet ist.

Dadurch, dass die beiden Laufbahnelemente an wenigstens zwei Umfangsstellen mit einer Schnittstelle, insbesondere entlang des Durchmessers besagter Kreisform zum Ausbilden von zwei gleichartigen Segmenten je Laufbahnelement ausgebildet sind, ist das Wälzlager besonders einfach und leicht, insbesondere auch bei beengten Einbauverhältnissen um eine Welle herum montierbar. Dadurch, dass die beiden Laufbahnelemente aus einem Kunststoff ausgebildet sind, wird mit Vorteil ein geringes Eigengewicht des Wälzlagers erzielt. Ferner ist der Kunststoff auch aufgrund seiner Eigenschaft, dass er nicht zum Oxidieren neigt und auch gegenüber einigen aggressiven Substanzen eine höhere Beständigkeit als ein Wälzlagerstahl aufweist, in Abhängigkeit vom Einsatzfall von Vorteil. Weiterhin sind die Laufbahnelemente aus Kunststoff, insbesondere beinhaltend einen Extrusionsprozess, einfach und damit kostengünstig herstellbar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auch ein Käfig für die Wälzkörper des Wälzlagers entsprechend der beiden Laufbahnelemente zweigeteilt ausgebildet. Dadurch kann mit besonderem Vorteil das gesamte Wälzlager, bestehend aus zwei gleichartigen Hälften, besonders einfach, beispielsweise um eine Welle herum montiert werden. Von besonderem Vorteil ist die vorausgehend beschriebene Wälzlagerausbildung dabei für Wälzlager mit einem Teilkreisdurchmesser kleiner gleich 150 mm.
Am Außenmantel des äußeren Laufbahnelements ist eine radial umlaufende Nut zum darin Einsetzen eines O-Rings aus Elastomermaterial vorgesehen. Durch den O-Ring zusammengehalten ist dabei mit Vorteil das Wälzlager als in sich verliersicher zusammengehaltene Einheit transportierbar. Zum Montieren, beispielsweise an besagter Welle kann dann der O-Ring zunächst entfernt werden um dann für ein Halten des an der Welle angelegten Wälzlagers wieder eingesetzt zu werden, damit die Welle zusammen mit dem daran gehaltenen Wälzlager in einer entsprechenden Aufnahme verbaut werden kann. Weiterhin kann dabei, indem die Nut außermittig angeordnet ist, durch eine opti sche Kontrolle sichergestellt werden, dass die beiden äußeren Laufbahnelementhälften in einer eineindeutigen Orientierung zueinander gehalten und verbaut werden und nicht um 180° verdreht zueinander montiert werden. Zum gleichen Zweck kann dabei an ausschließlich einem axialen Ende vom Innenmantel hin zur Stirnseite das innere Laufbahnelement kegelstumpfmantelartig ausgebildet sein. Damit wäre auch von der Stirnseite des Wälzlagers aus ein um 180° verdrehter, falscher Zusammenbau der inneren Laufbahnelementhälften augenscheinlich, da lediglich eine der Hälften besagte kegelstumpfmantelartige Ausbildung an der besagten Stirnseite zeigen würde.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Frontansicht eines Wälzlagers und
2 einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte des Wälzlagers der 1.
Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Darstellung eine Frontansicht eines Wälzlagers. Die 2 zeigt dazu einen Längsschnitt durch eine obere Hälfte des in der 1 dargestellten Wälzlagers. Dabei umfasst das Wälzlager einen Innenring, einen Außenring sowie dazwischen angeordnete, als Kugeln 40 ausgebildete Wälzkörper. Der Innenring wie auch der Außenring sind dabei entsprechend einem Durchmessers der Ringe in Achsrichtung zum Ausbilden zweier gleichartiger Innenringhälften 11 und 12 sowie Außenringhälften 21 und 22 geteilt ausgebildet. Entsprechend besteht auch der Käfig aus zwei gleichartigen Käfighälften 31 und 32, wobei je Käfighälfte 31 und 32 fünf Kugeln 40 in den entsprechend ausgebildeten Käfig eingeschnappt sind.
Die Außenringhälften 21 und 22 sowie die Innenringhälften 11 und 12 sind dabei aus einem Kunststoff, insbesondere PEEK, hergestellt. Die Kugeln 40 sind aus Edelstahl hergestellt, können aber in anderen Ausführungen auch aus anderen Stählen, aus Kunststoff, aus Glas oder Keramik ausgebildet sein. Der Käfig ist ebenfalls aus Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem PEEK hergestellt. Der Teilkreisdurchmesser des Wälzlagers beträgt dabei in etwa 20 mm und der Durchmesser der Kugeln beträgt ca. 2 mm.
Die Innenringhälften 11 und 12 sind dabei ausschließlich an einer ihrer Stirnseiten in einem Übergangsbereich von der Stirnseite hin zum Innenmantel kegelstumpfmantelartig ausgebildet, so dass hierüber mit Vorteil eine optische Kontrolle möglich ist, dass die beiden Innenringhälften 11 und 12 vorschriftsgemäß und nicht um 180° verdreht zueinander verbaut werden. Läuft dabei besagter Kegelstumpfmantel nicht um 360° um, sondern lediglich um 180° an ausschließlich einem der Innenringhälften 11 oder 12, so ist eine der beiden Innenringhälften 11 oder 12 um 180° zu verdrehen.
Eine entsprechende optische Kontrollmöglichkeit wird für die beiden Außenringhälften 21 und 22 dadurch erzielt, dass an deren Außenmantel axial außermittig eine radial umlaufende Nut 15 eingearbeitet ist. Bei falsch zusammengesetzten Außenringhälften 21 und 22 würde besagte Nut 15 nicht um 360° umlaufen. Besagte Nut 15 eröffnet weiterhin, durch Einsetzen eines entsprechenden O-Rings 17 aus Elastomermaterial in die Nut 15, das Wälzlager, umfassend die beiden Außenringhälften 21 und 22, die beiden Innenringhälften 11 und 12, die beiden Käfighälften 31 und 32 samt den darin eingeschnappten Kugeln 40, als in sich verliersicher zusammengehaltene Einheit zu liefern und nach einem Anbau an einer Welle an dieser zu halten. Die Nut 15 und der besagte O-Ring 17 sind dabei derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass beim Verbauen der Welle mit dem daran gehaltenen Wälzlager der O-Ring kein Abdichten zwischen dem Außenmantel des Außenrings und der Einbauumgebung bewirkt. Dies wird dabei insbesondere durch eine entsprechende Tiefe der Nut bewirkt.
In anderen Ausführungen kann anstelle des O-Rings 17 auch ein C-förmiger Sicherungs- oder Nutenring, beispielsweise aus einem Kunststoff eingesetzt werden. Damit dabei besagter Sicherungs- oder Nutenring einfach über die Welle in die Nut 15 eingebracht werden kann, ist die Öffnung der C-Form größer gleich einem Innendurchmesser des Innenrings, der in etwa gleich dem Wellendurchmesser ist.
Mit besonderem Vorteil ist dabei das Wälzlager zur Lagerung einer Welle eines Antriebsaggregats einsetzbar, insbesondere im Leitungs- und Regelungsbereich für ein Gas-Kraftstoff-Gemisch des Antriebsaggregats.

11, 12: Innenringhälfte
15: Nut
17: O-Ring
21, 22: Außenringhälfte
31, 32: Käfighälfte
40: Kugel

Claims

Wälzlager, beinhaltend folgende Merkmale: – Ein inneres und ein äußeres Laufbahnelement und dazwischen kreisförmig angeordnete Wälzkörper, so dass um eine Achse herum die Laufbahnelemente gegeneinander verdrehbar sind, – beide Laufbahnelemente sind aus Kunststoff ausgebildet und – beide Laufbahnelemente sind an wenigstens zwei Umfangsstellen mit einer Schnittstelle zum Ausbilden von zwei Segmenten je Laufbahnelement ausgebildet, – am Außenmantel des äußeren Laufbahnelements ist eine radial umlaufende Nut zum darin Einsetzen von Mitteln zum Zusammenhalten des Wälzlagers vorgesehen, – die Nut und die Mittel sind derart aufeinander abgestimmt ausgebildet, dass die in der Nut eingesetzten Mittel beim Verbauen des Wälzlagers frei von einem Abdichten zwischen dem Außenmantel des äußeren Laufbahnelements und der Einbauumgebung sind, und – die Nut ist in Richtung besagter Achse außermittig angeordnet.
Wälzlager nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der Schnittstellen wenigstens eines der beiden Laufbahnelemente derart ausgebildet ist, dass die an der Schnittstelle zum Aneinanderanliegen vorgesehenen Schnittflächen beider Segmente eben sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei wenigstens eine der Schnittflächen entsprechend einer Projektion eines Radius besagter Kreisform in Richtung besagter Achse ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die beiden Schnittstellen wenigstens eines der beiden Laufbahnelemente entsprechend einem Durchmesser besagter Kreisform angeordnet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schnittstellen wenigstens eines der beiden Laufbahnelemente derart ausgebildet sind, dass zwei im Wesentlichen gleichartige Segmente gebildet werden.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wälzlager für die Wälzkörper einen Käfig umfasst.
Wälzlager nach Anspruch 6, wobei der Käfig entsprechend wenigstens einem der beiden Laufbahnelemente wenigstens zweigeteilt ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Käfig derart ausgebildet ist, dass die Wälzkörper in den Käfig einschnappbar sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Käfig kammartig ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Mittel ringartig ausgebildet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Mittel einen O-Ring aus Elastomermaterial umfassen.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Mittel C-förmig ausgebildet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Mittel einen Sicherungs- oder Nutenring umfassen.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei ein Außendurchmesser der C-Form kleiner gleich einem Außendurchmesser des äußeren Laufbahnelements und die Öffnung der C-Form größer gleich einem Innendurchmesser des inneren Laufbahnelements ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Mittel aus einem Kunststoff ausgebildet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das innere Laufbahnelement an ausschließlich einem axialen Ende vom Innenmantel hin zur Stirnseite kugelstumpfmantelartig ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Kunststoff PEEK oder PPP umfasst.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Wälzkörper aus einem Stahl, einem Edelstahl, aus Kunststoff oder aus Glas oder Keramik ausgebildet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Teilkreisdurchmesser des Wälzlagers kleiner gleich 150 mm ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei wenigstens eines der beiden Laufbahnelemente hohlzylinderartig bzw. kreisringartig ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Wälzlager im Wesentlichen als ein Radialwälzlager ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das Wälzlager als ein Rillenkugellager ausgebildet ist.