DE102006055581A1 - Wälzlager - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere Drehverbindung (1), bestehend aus einem Lagerinnenring (2) und einem Lageraußenring (3), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei innerhalb des Wälzlagers ein Anschlagmittel zur Begrenzung von dessen Drehwinkel angeordnet ist. In erfindungsgemäßer Weise ist das Anschlagmittel als eine Kurvensteuerung ausgebildet, wobei einer der Lagerringe (3) mit einer Steuernut (14) und der zugehörige andere Lagerring (2) mit einer Ausnehmung (15) versehen ist, in denen ein Führungselement (16) angeordnet ist, so dass beide Lagerringe (2, 3) formschlüssig miteinander zur Begrenzung von dessen Drehwinkel verbunden sind.

Description

  • Anwendungsgebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere Drehverbindung, bestehend aus einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei innerhalb des Wälzlagers ein Anschlagmittel zur Begrenzung von dessen Drehwinkel angeordnet ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Derartige Wälzlager-Drehverbindungen sind bereits bekannt. Nach dem Fachbuch „Die Wälzlagerpraxis", Vereinigte Fachverlage GmbH, Mainz 1995 werden solche Wälzlager-Drehverbindungen als Schwenklager für die Abstützung von Baggern, Kränen oder im Fahrzeugbau für Gelenkbusse bzw. Straßenbahnen eingesetzt, d.h., in Einsatzgebieten, bei denen bei begrenztem Einbauraum hohe Belastungen auftreten und die eine hohe Betriebssicherheit verlangen. Diese Drehverbindungen können Axialkräfte, Radialkräfte und Kippmomente aufnehmen. Derartige Drehverbindungen werden darüber hinaus in der Medizintechnik, im Roboterbau oder in der Wehrtechnik benötigt.
  • Diese Schwenklager werden als Vierpunktlager ausgebildet, das insbesondere zur Aufnahme von Kippkräften bei kleinem Querschnitt gut geeignet ist. Gelenke von Industrierobotern und andere Lagerstellen, die die Tragfähigkeit und die Steifigkeit von Kugellagern überfordern, rüstet man gern mit Kreuzrollenlagern aus. Diese Lager haben einen Kranz von Rollen mit annähernd quadratischem Querschnitt, die abwechselnd mit versetzter Achse auf den Laufbahnen abrollen. Derartige Schwenklager sind beispielhaft in der FR 2 549 174 und in der DE-OS 1 525 140 vorbeschrieben.
  • Wie bereits erwähnt, werden solche Drehverbindungen auch im medizinischen Bereich eingesetzt. Sie werden in sogenannten Deckenstativen verwendet, wie beispielsweise aus der DE 36 27 517 A1 hervorgeht. In diesem Zusammenhang ist es allgemein bekannt, dass beispielsweise wegen der Übertragung von Daten anhand elektrischer Leitungen oder wegen der Übertragung von Flüssigkeiten/Gase durch Schläuche die Winkelverstellung zwischen den beiden sich drehenden Teilen begrenzt werden muss. Dies ist erforderlich, um eine Beschädigung der Drehverbindung durch ein Verdrehen der elektrischen Leitung oder der Schläuche zu verhindern. So ist beispielsweise aus der FR 2 693 102 ein Deckenstativ bekannt, dessen 2 erkennen lässt, dass die Zuleitungen für medizinische Gase oder Fluide mittels Rohrleitungen durch Verdrillen nicht beschädigt werden dürfen.
  • Der Anmelderin sind auf diesem technischen Gebiet starre Anschläge bekannt geworden. Diese werden beispielsweise derart realisiert, dass in beiden Lagerringen Stopper als Wegbegrenzungen eingesetzt werden, die ein Verdrehen der Lagerringe gegeneinander nach einer bestimmten Winkelstellung durch Anlage aneinander verhindern.
  • Nachteilig dabei ist, dass derartige mechanische Drehwinkelbegrenzer keine Verdrehung der Lagerringe über 360° hinaus erlauben, was aber bei vielen Anwendungsfällen einfach nötig ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für ein Wälzlager eine Begrenzung von dessen Drehwinkel zu entwickeln, die insbesondere ein Verdrehen der beiden Teile gegeneinander auch über einen Winkel von 360° hinaus erlaubt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass das Anschlagmittel als eine Kurvensteuerung ausgebildet ist.
  • Durch das Integrieren der an sich bekannten Kurvensteuerung in ein Wälzlager wird erreicht, dass ein Anschlagsystem für Drehwinkel > 360° geschaffen ist. Die Länge der Steuernut definiert dabei den Winkelbereich, in dem die Drehverbindung bewegt werden kann. Dabei existieren zwei Anschläge, zwischen denen ein Verschwenken möglich ist, wobei der erste und der zweite Anschlag jeweils durch Beginn und Ende der Steuernut bestimmt sind. Beide Lagerringe sind durch ein Führungselement miteinander verbunden, das einerseits in der Steuernut des einen Lagerrings und andererseits in einer zugehörigen Ausnehmung des anderen Lagerringes geführt ist. Auf diese Weise ist ein formschlüssiger Zwangslauf beider Lagerringe zueinander realisiert, wobei der Schwenkwinkel beider Lagerringe zueinander durch die räumliche Ausdehnung der Führungsnut bestimmt ist und jedem konkreten Einzelfall individuell anpassbar ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 beschrieben.
  • Dabei ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass einer der Lagerringe mit einer Steuernut und der zugehörige andere Lagerring mit einer Ausnehmung versehen ist, in denen ein Führungselement angeordnet ist. Dieses Führungselement ist nach Anspruch 3 als ein Gleitschuh ausgebildet, der aus einer Gleitbuchse und einem daraus hervorstehenden Stift besteht.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass die Steuernut spiralförmig und die Ausnehmung als ein radial ausgerichtetes Langloch ausgebildet sind, wobei in der Steuernut die Gleitbuchse und in der Ausnehmung der Stift geführt sind. Dabei hat es sich nach Anspruch 5 als zweckmäßig erwiesen, dass zwischen den Lagerringen eine diese trennende Ebene gebildet ist, in deren Bereich die Kurvensteuerung angeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist es weiter von Vorteil, wenn, wie in Anspruch 6 beschrieben, diese Ebene außerhalb des Laufbahnbereiches der Lagerringe angeordnet ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist in den Ansprüchen 7, 8 und 9 beschrieben.
  • Danach ist gemäß Anspruch 7 vorgesehen, dass die Wälzkörper durch Lagernadeln zweier entgegengerichteter Axialschrägnadellager gebildet sind, die Laufscheiben aufweisen, wobei ein Schnittpunkt verlängerter Drehachsen der Lagernadeln im Lagerinnenring oder im Lageraußenring liegt. Gegenüber den bekannten Drehverbindungen, die in beschriebener Weise bevorzugt als Vierpunktlager oder Kreuzrollenlager ausgeführt sind, ist bei Verwendung von zwei Schrägnadellagern bei gleicher oder höherer Tragzahl die Fertigung wesentlich kostengünstiger.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 8 soll der Lageraußenring an seiner inneren Mandelfläche einen in Richtung des Lagerinnenrings weisenden Vorsprung besitzen, der Anlageflächen für die beiden Axialschrägnadellager bildet. Aufgrund dieser geometrischen Gestaltung lässt sich dieser Lageraußenring in besonders einfacher Weise fertigen.
  • Schließlich ist nach einem weiterem Merkmal dieses speziellen Wälzlagers gemäß Anspruch 9 vorgesehen, dass der Lagerinnenring an seiner äußeren Mantelfläche eine Ausnehmung zur Aufnahme der Axialschrägnadellager aufweist, in die ein Gewindering einschraubbar ist. Durch diesen Gewindering kann in einfacher Art und Weise die gewünschte Vorspannung einer solchen Drehverbindung eingestellt werden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 10 sollen die Lagerringe aus Aluminium gefertigt sein. Dadurch ist sichergestellt, dass eine Wälzlager-Drehverbindung in Leichtbauweise realisiert ist.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 11 sollen die Laufscheiben und/oder der Stift des Führungselementes einem Härteprozess unterworfen sein. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Wälzlager-Drehverbindung erhöht.
  • Schließlich ist nach einem letzten Merkmal der Erfindung nach Anspruch 12 vorgesehen, dass ein solches Wälzlager in einem Deckenstativ für medizinische Geräte einsetzbar ist.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Form dargestellt ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Wälzlager-Drehverbindung,
  • 1a eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Wälzlager-Drehverbindung im Bereich des Führungselements,
  • 2 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Wälzlager-Drehverbindung und
  • 3 eine Draufsicht auf den Lageraußenring der Wälzlager-Drehverbindung im Bereich der Steuernut.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Die in den 1 und 2 dargestellte und mit 1 bezeichnete Drehverbindung besteht aus dem Lagerinnenring 2 und dem Lageraußenring 3, zwischen denen zwei einander entgegengerichtete Axialschrägnadellager 4 angeordnet sind. Diese weisen je eine Laufscheibe 5, 6 auf, zwischen denen auf zugehörigen nicht näher bezeichneten Laufbahnen in je einem Käfig 7 geführte Lagernadeln 8 um die Lagerachse 9 abrollen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Axialschrägnadellager 4 so ausgerichtet, dass sich die verlängerten Drehachsen 10 der Lagernadeln 8 im Lagerinnenring 2 im Punkt 21 schneiden. Der Lageraußenring 3 weist den V-förmigen Vorsprung 11 auf, der als Anlagefläche für die Laufscheiben 6 dient. Zur Drehverbindung 1 gehört weiter der Gewindering 12, der mit seinem nicht bezeichneten Innengewinde auf den Lagerinnenring 2 aufschraubbar ist, so dass auf einfache Weise die beiden Axialschrägnadellager 4 unter Vorspannung gesetzt werden können. Es liegt auf der Hand, dass entsprechend dem Vorsprung 11 des Lageraußenringes 3 die nicht näher bezeichnete Ausnehmung des Lagerinnenringes 2 zur Aufnahme der beiden Axialschrägnadellager 4 und des Gewinderinges 12 so ausgebildet werden muss, dass sie zueinander passen.
  • Wie insbesondere aus den 1, 1a und 2 ersichtlich, sind der Lagerinnenring 2 und der Lageraußenring 3 außerhalb des Bereiches der beiden Schrägnadellager 4 so aufeinander abgestimmt, dass zwischen beiden eine diese trennende Ebene 13 angeordnet ist, die im Ausführungsbeispiel als ein Radialspalt ausgebildet ist, der unter einem Winkel von 90° zur Lagerachse 9 verläuft. In diesem Bereich ist die an sich bekannte Kurvensteuerung untergebracht, wobei im Lageraußenring 3 die Steuernut 14 eingebracht ist. Wie aus 3 erkennbar, ist diese spiralförmig gestaltet und verläuft ausgehend vom Mittelpunkt des Lageraußenringes 3 von innen nach außen. Die zur Kurvensteuerung zugehörige Ausnehmung 15 ist im Lagerinnenring 2 angeordnet, wobei diese als ein Langloch ausgestaltet ist, dass in radialer Richtung ausgerichtet ist. Wie weiter aus den 1a und 2 erkennbar ist in der spiralförmigen Steuernut 14 und der Ausnehmung 15 ein als Gleitschuh bezeichnetes und mit dem Bezugszeichen 16 versehenes Führungselement angeordnet, dass aus der Gleitbuchse 17 und dem daraus hervorragenden Stift 18 zusammengesetzt ist. Die Gleitbuchse 17 ist dabei in der Steuernut 14 untergebracht, während der Stift 18 in der zugehörigen Ausnehmung 15 läuft. Auf diese Weise sind der Lagerinnenring 2 und der Lageraußenring 3 mit Hilfe des Führungselementes 16 formschlüssig miteinander verbunden, so dass der Drehwinkel durch die zwei Anschlagpunkte begrenzt ist. Die Anschlagpunkte begrenzen Anfang und Ende der Steuernut 14 und sind mit den Bezugszeichen 20, 19 versehen. Führungselement 16 und Steuernut 14 bzw. Ausnehmung 15 sind dabei so aufeinander abzustimmen, dass die Gleitbuchse 17 und der Stift 18 geringfügig im Durchmesser kleiner sind, so dass die Reibung verringert ist. Wird nun der Lageraußenring 3 als feststehend angesehen, so rotiert der Lagerinnenring 2 gemäß Pfeil in 2 im Uhrzeigersinn, wobei dessen Ausgangslage einerseits durch Anlage der Gleitbuchse 17 am Anschlagpunkt 19 und andererseits durch Anlage des Stiftes 18 am linksseitigen Ende der langlochartigen Ausnehmung 15 bestimmt ist. Mit fortschreitender Drehung des Lagerinnenringes 2 im Uhrzeigersinn bewegt sich der Stift 18 des Führungselementes 16 innerhalb der Ausnehmung 15 von links nach rechts, wobei die Endlage des Lagerinnenringes 2 durch Anlage der Gleitbuchse 17 am Anschlagpunkt 20 der spiralförmigen Steuernut 14 bestimmt ist.
    • 1
    Drehverbindung
    2
    Lagerinnenring
    3
    Lageraußenring
    4
    Axialschrägnadellager
    5
    Laufscheibe
    6
    Laufscheibe
    7
    Käfig
    8
    Lagernadel
    9
    Lagerachse
    10
    Drehachse
    11
    Vorsprung
    12
    Gewindering
    13
    Trennebene
    14
    Steuernut
    15
    Ausnehmung
    16
    Führungselement
    17
    Gleitbuchse
    18
    Stift
    19
    Anschlagpunkt
    20
    Anschlagpunkt
    21
    Schnittpunkt

Claims (12)

  1. Wälzlager, insbesondere Drehverbindung (1), bestehend aus einem Lagerinnenring (2) und einem Lageraußenring (3), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei innerhalb des Wälzlagers ein Anschlagmittel zur Begrenzung von dessen Drehwinkel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagmittel als eine Kurvensteuerung ausgebildet ist.
  2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Lagerringe (3) mit einer Steuernut (14) und der zugehörige andere Lagerring (2) mit einer Ausnehmung (15) versehen ist, in denen ein Führungselement (16) angeordnet ist.
  3. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (16) als ein Gleitschuh ausgebildet ist, der aus einer Gleitbuchse (17) und einem daraus hervorstehenden Stift (18) besteht.
  4. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuernut (14) spiralförmig und die Ausnehmung (15) als ein radial ausgerichtetes Langloch ausgebildet sind, wobei in der Steuernut (14) die Gleitbuchse (17) und in der Ausnehmung (15) der Stift (18) geführt sind.
  5. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagerringen (2, 3) eine diese trennende Ebene (13) gebildet ist, in deren Bereich die Kurvensteuerung angeordnet ist.
  6. Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene (13) außerhalb des Laufbahnbereiches der Lagerringe (2, 3) angeordnet ist.
  7. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper durch Lagernadeln (8) zweier entgegengerichteter Axialschrägnadellager (4) gebildet sind, die Laufscheiben (5, 6) aufweisen, wobei ein Schnittpunkt (21) verlängerter Drehachsen (10) der Lagernadeln (8) im Lagerinnenring (2) oder im Lageraußenring (3) liegt.
  8. Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (3) an seiner inneren Mantelfläche einen in Richtung des Lagerinnenringes (2) weisenden Vorsprung (11) besitzt, der Anlageflächen für die beiden Axialschrägnadellager (4) bildet.
  9. Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (2) an seiner äußeren Mantelfläche eine Ausnehmung zur Aufnahme der Axialschrägnadellager (4) aufweist, in die ein Gewindering (12) einschraubbar ist.
  10. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe (2, 3) aus Aluminium gefertigt sind.
  11. Wälzlager nach wenigstens einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufscheiben (5, 6) und/oder der Stift (18) einem Härteprozess unterworfen sind.
  12. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Deckenstativ für medizinische Geräte einsetzbar ist.
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