DE102007003859A1

DE102007003859A1 - Spannlager

Info

Publication number: DE102007003859A1
Application number: DE102007003859A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Oetjen
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-07-31

Abstract

Ein Spannlager mit einem verlängerten Innenring (1) und einem Außenring (5), zwischen denen zwei entgegengerichtete Axialschrägnadellager (7, 8) angeordnet sind, zeichnet sich dadurch aus, dass der aus den Adapterringen (2, 3) bestehende Innenring und der Außenring (5) aus einem metallischen Werkstoff bestehen und einer der Adapterringe (2) mit der Welle drehfest verbunden ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Spannlager mit einem verlängerten Innenring, einem Außenring, sowie auf zugehörigen Laufbahnen abrollenden Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper als in einem Käfig gehaltene Lagernadeln ausgebildet sind, die auf zugehörigen Laufscheiben zweier entgegengerichteter Axialschrägnadellager abrollen, die unter einem Winkel geneigt zu einer Lagerachse angeordnet sind, wobei der Innenring durch zwei voneinander durch einen Radialspalt beabstandete Adapterringe gebildet ist, Innen- und Außenring schräg verlaufende Anlageflächen für die Laufscheiben aufweisen und der Innenring auf einer Welle festlegbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Spannlager sind schon seit längerem bekannt. So ist in dem Fachbuch M. Albert/H. Köttritsch „Wälzlager-Theorie und Praxis", Springer-Verlag Wien, New York, 1987, auf Seite 24 ein als Rillenkugellager ausgebildetes Spannla ger dargestellt, das einen verlängerten Innenring besitzt, der mit Hilfe eines Exzenterringes auf einer Welle befestigt ist. Derartig ausgebildete Spannlager werden vorzugsweise für einfache Lagerungen verwendet. Man findet sie z. B. in Landmaschinen, Förderanlagen, Baumaschinen oder in anderen Apparaten. Sie werden fast ausschließlich als Festlager benutzt. Sie eignen sich deshalb auch hauptsächlich zur Lagerung kurzer Wellen für Einbaustellen, an denen nur geringe Wärmedehnungen zu erwarten sind.
Ein gattungsgemäß ausgebildetes Spannlager ist aus der DE 100 17 401 A1 vorbekannt. Wie der Beschreibung und den zugehörigen 1 bis 3 entnehmbar, zeichnet sich das Spannlager mit einem verlängertem Innenring dadurch aus, dass die Wälzkörper durch in einem Käfig gehaltene Lagernadeln gebildet sind, die auf zugehörigen Laufscheiben zweier einander entgegengerichteter Axialschrägnadellager abrollen. Diese beiden Axialschrägnadellager sind zwischen dem V-förmigen Außenring und dem Innenring angeordnet, wobei der Innenring durch zwei Adapterringe gebildet ist, die durch einen Spalt voneinander beabstandet sind. Beide Adapterringe werden durch eine spanlos geformte Innenhülse zusammengehalten. Diese die Adapterringe zusammenhaltende Innenhülse wird mittels Presssitz auf einer Welle fixiert.
Nachteilig dabei ist, dass ein solcher Pressverband zwischen Innenhülse und einer aufzunehmenden Welle eine geringe axiale Belastbarkeit aufweist. Ein weiterer Nachteil ist dadurch begründet, dass sowohl die beiden Adapterringe als auch der Lageraußenring als ein Kunststoffteil ausgebildet sind, was die Stabilität der Lageranordnung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung erheblich einschränkt. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass eine solche Lageranordnung nach außen nicht abgedichtet ist und daher sehr empfindlich gegen eindringenden Schmutz ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Spannlager bereitzustellen, das eine hohe radiale und axiale Tragfähigkeit aufweist und das sich in einfacher Weise mit einer zu lagernden Welle verbinden lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass die Adapterringe und der Außenring aus einem metallischen Werkstoff bestehen und einer der Adapterringe mit der Welle drehfest verbunden ist, wobei entweder einer der Adapterringe an wenigstens einer Umfangsteile eine mit einem Innengewinde versehene durchgehende Bohrung aufweist, in die ein mit einem Außengewinde versehener Sicherungsstift einsetzbar ist, oder wobei einer der Adapterringe mit einem exzentrisch ausgebildeten Spannring verbunden ist, der wenigstens an einer Umfangsstelle eine mit einem Innengewinde versehene durchgehende Bohrung aufweist, in die ein mit einem Außengewinde versehener Sicherungsstift einsetzbar ist.
Die erfindungsgemäße Lagereinheit kann sowohl axiale als auch radiale Kräfte in beiden Richtungen sicher aufnehmen. Durch den Radialspalt, der die beiden Adapterringe voneinander trennt, lässt sich auch die gewünschte Vorspannung einer solche Lagereinheit in einfacher Weise einstellen, indem die beiden Adapterringe aufeinander zu- bzw. voneinander wegbewegt werden. Auch ist es möglich, die erfindungsgemäße Lagereinheit in einfacher Weise drehfest mit einer aufzunehmenden Welle zu verbinden, indem ein mit einem Außengewinde versehener Sicherungsstift in eine durchgehende Bohrung mit einem Innengewinde einschraubbar ist, wobei diese durchgehende Bohrung entweder Bestandteil des einen Adapterringes oder eines separaten Spannringes ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sollen die Laufscheiben spanlos hergestellt und einem Härteprozess unterworfen sein. Derartige Laufscheiben lassen sich aufgrund des fortgeschrittenen Standes der spanlosen Formgebung in den verschiedensten Größenverhältnissen in einfacher Weise fertigen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll der Außenring und/oder die Adapterringe aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, gefertigt sein.
Das Zusammenspiel dieser Leichtbauteile mit den Laufscheiben sorgt dafür, dass das Massenträgheitsmoment eines rotierenden Innenringes oder eines rotierenden Außenringes erheblich niedriger ist.
Auch ist nach weiteren Merkmalen vorgesehen, dass zwischen dem Außenring und den Adapterringen je eine Dichtung angeordnet ist, die vorzugsweise als eine einschnappbare Lamellendichtung ausgebildet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass einerseits von außen kein Schmutz in das Lagerinnere eindringen kann und dass andererseits kein Schmiermittel aus dem Lager nach außen austreten kann. Der gute Dichteffekt der Lamellenringe wird dadurch erreicht, dass die nebeneinander liegenden, jedoch voneinander unabhängigen Ringe eine mehrfache Linienberührung zum abdichtenden Teil ergeben und in der Führungsnut des Ringträgers feine Spalten bilden. Lamellenringe stellen also eine Spalt- oder eine Labyrinthdichtung dar.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal ist vorgesehen, dass der Außenring wenigstens an einem Ende mit einem radial nach außen gerichteten Anlagebord versehen ist. Dieser Bord sorgt dafür, dass die Lagereinheit mit diesen radial gerichteten Bord an einer Anschlusskonstruktion fest verspannt werden kann.
Nach einem anderen weiteren Merkmal soll der Außenring an seiner Mantelfläche mit einer umlaufenden Schmiernut versehen sein, von der wenigstens an einer Umfangsstelle eine radial nach innen gerichtete Schmiermitteldurchtrittsbohrung abzweigt. Dadurch ist sichergestellt, dass gegebenenfalls ein kontinuierliches Nachschmieren dieser erfindungsgemäßen Lagereinheit ermöglicht ist.
Schließlich ist nach einem letzten Merkmal vorgesehen, dass der Außenring und die Adapterringe mit einer Korrosionsschutzschicht versehen sein sollen. Diese sorgt dafür, dass insbesondere bei aggressiven Medien die Korrosion dieser Bestandteile verhindert ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in vereinfachter Form dargestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Lageranordnung,
2 eine perspektivische Darstellung der Lageranordnung nach
1 und 3 einen Axialschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Lageranordnung
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in den 1 und 2 dargestellte Spannlager weist den Innenring 1 auf, der sich aus den Adapterringen 2, 3 zusammensetzt, die durch den Radialspalt 4 in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Zum Spannlager gehört weiter der Außenring 5, der den Innenring 1 konzentrisch zur Lagerachse 6 umschließt. Zwischen Innenring 1 und Außenring 5 sind die beiden Axialschrägnadellager 7, 8, die aus den jeweiligen Laufscheiben 9, 10, 11, 12 bestehen, angeordnet. Die Axialschrägnadellager 7, 8 sind derart schräg gegeneinander angestellt, dass eine durch das Zentrum der in einem Käfig 13, 14 geführten Lagernadeln 15, 16 gelegte, unter einem Winkel von 90° zu deren Drehachsen 17, 18 verlaufende Mittelsenkrechte 19, 20 die Lagerachse 6 des Spannlagers unter einem Winkel α schneidet. Um die Schrägstellung der beiden Axialschrägnadellager 7, 8 zu realisieren, müssen sowohl der Außenring 5 als auch die beiden Adapterringe 2, 3 mit entsprechend schräg ausgerichteten Anlageflächen versehen sein, die jedoch nicht näher bezeichnet sind. Der Neigungswinkel α ist je nach den vorherrschenden Belastungsbedingungen variabel, wobei sich mit vergrößertem Neigungswinkel die radiale Tragzahl erhöht.
Der Außenring 5 ist an seinem rechtsseitigen Ende mit dem radial nach außen gerichteten Anlagebord 21 versehen, sodass er mit diesem Teil an einem nicht dargestellten Gehäuse fest anlegbar ist. Darüber hinaus ist im Mantelbereich des V-förmig nach innen gerichteten Mittelteils des Außenringes 5 eine umlaufende Schmiernut 22 vorhanden, von der an mehreren Umfangsstellen radial nach innen gerichtete Schmiermitteldurchtrittsbohrungen 23 abzweigen. Auf diese Weise ist eine Nachschmiermöglichkeit der beiden Axialschrägnadellager 7, 8 gegeben.
In den beiden Freistellungen 24, 25 des Außenringes 5 sind Lamellendichtringe 26, 27 untergebracht, die in je eine korrespondierende Ausnehmung der beiden Adapterringe 2, 3 hineinragen, die aber mit keinem Bezugszeichen versehen sind. Derartige Lamellendichtringe 26, 27 sind mit einem Schlitz versehene einfache Ringe oder können auch als doppelt gewundene Ringe ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel sind die Lamellendichtringe 26, 27 gegen die Freistellungen 24, 25 im Außenring 5 vorgespannt, da der Innenring 1 rotiert. Dies hat die positive Folge, dass die Lamellendichtringe 26, 27 nicht mitrotieren und demzufolge nur eine geringe Reibung verursachen.
Wie weiter erkennbar, ist der rechtsseitig angeordnete Adapterring 2 an mehreren voneinander beabstandeten Umfangsstellen mit der durchgehenden Bohrung 28 versehen, die ein nicht näher bezeichnetes Innengewinde aufweist. Zur Festlegung auf einer nicht dargestellten Welle wird in diese durchgehende Bohrung 28 der mit einem Außengewinde versehener Sicherungsstift 29 eingesetzt. Dieser wird in Richtung der nicht dargestellten Welle eingeschraubt, sodass der Adapterring 2 unverrückbar auf dieser gehalten ist, wobei der linksseitig angeordnete Adapterring 3 an einer Schulter der nicht dargestellten Welle anliegt. Es ist erkennbar, dass auf diese Weise durch die Stellung der beiden Adapterringe 2, 3 zueinander auf die Vorspannung der beiden Axialschrägnadellager 7, 8 beliebig eingewirkt werden kann. Um die rotierenden Massen zu verringern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 die beiden Adapterringe 2, 3 aus einem Leichtmetall, beispielsweise aus Aluminium, gefertigt sind.
Die in 3 dargestellte Spannlagervariante ist mit der in den 1 und 2 bis auf die Befestigung identisch. In diesem Fall erfolgt die Fixierung des Spannlagers auf der Welle derart, dass der rechtsseitig angeordnete Adapterring 2 mit einem Spannring 30 in Wirkverbindung steht, der sich teilweise mit dem Adapterring 2 überlappt und in diesem Bereich eine exzentrische Aufnahmebohrung aufweist. Durch Verdrehen des Spannringes 30 in Umfangsrichtung wird dann ein fester Sitz des Spannlagers auf der Welle erreicht, wobei der Spannring 30 derart gesichert wird, dass in die mit einem Innengewinde versehene durchgehende Bohrung 31 der mit einem Außengewinde versehener Sicherungsstift 32 eingesetzt ist.
Eine solche axial sehr steife, vorgespannte und montagefreundliche Lagerung kann beispielsweise in vorteilhafter Weise zur Lagerung einer Gewindespindel eines Spindel-Hubgetriebes verwendet werden. Diese Getriebe werden zum präzisen Heben, Senken, Kippen und Schwenken eingesetzt. Dabei treibt ein Elektromotor die Gewindespindel an, wobei eine auf der Spindel angeordnete Mutter die Drehbewegung des Motors und damit der Spindel in eine lineare Bewegung umsetzt und zum Verfahren, Positionieren, Heben und Senken nutzt.
Aber auch bei elektromechanischen Linearmodulen kann die erfindungsgemäße Lagerung als Festlager vorteilhaft eingesetzt werden. Dieses Lager ermöglicht eine einfache Anschlussgeometrie und kurze Montagezeiten. Auch ergibt sich durch die kurze Bauweise ein größerer Spindelhub. Schließlich kann gegenüber einer maßgleichen Ausführung aus Wälzlagerstahl aufgrund des Einsatzes von Aluminium das Lagergewicht reduziert werden.

1: Innenring
2: Adapterring
3: Adapterring
4: Radialspalt
5: Außenring
6: Lagerachse
7: Axialschrägnadellager
8: Axialschrägnadellager
9: Laufscheibe
10: Laufscheibe
11: Laufscheibe
12: Laufscheibe
13: Käfig
14: Käfig
15: Lagernadel
16: Lagernadel
17: Drehachse
18: Drehachse
19: Mittelsenkrechte
20: Mittelsenkrechte
21: Anlagebord
22: Schmiernut
23: Schmiermitteldurchtrittsbohrung
24: Freistellung
25: Freistellung
26: Lamellendichtring
27: Lamellendichtring
28: Bohrung
29: Sicherungsstift
30: Spannring
31: Bohrung
32: Sicherungsstift
α: Neigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10017401 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- M. Albert/H. Köttritsch „Wälzlager-Theorie und Praxis", Springer-Verlag Wien, New York, 1987 [0002]

Claims

Spannlager mit einem verlängerten Innenring (1), einem Außenring (5), sowie auf zugehörigen Laufbahnen abrollenden Wälzkörpern wobei die Wälzkörper als in einem Käfig (13, 14) gehaltene Lagernadeln (15, 16) ausgebildet sind, die auf zugehörigen Laufscheiben (9, 10, 11, 12) zweier entgegengerichteter Axialschrägnadellager (7, 8) abrollen, die unter einem Winkel (α) geneigt zu einer Lagerachse (6) angeordnet sind, wobei der Innenring (1) durch zwei voneinander durch einen Radialspalt (4) beabstandete Adapterringe (2, 3) gebildet ist, Innen- und Außenring (1, 5) schräg verlaufende Anlageflächen für die Laufscheiben (9, 10, 11, 12) aufweisen und der Innenring (1) auf einer Welle festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterringe (2, 3) und der Außenring (5) aus einem metallischen Werkstoff bestehen und einer der Adapterringe (2) mit der Welle drehfest verbunden ist, wobei entweder einer der Adapterringe (2) an wenigstens einer Umfangsstelle eine mit einem Innengesinde versehene durchgehende Bohrung (28) aufweist, in die ein mit einem Außengewinde versehener Sicherungsstift (29) einsetzbar ist, oder wobei einer der Adapterringe (2) mit einem exzentrisch ausgebildeten Spannring (30) verbunden ist, der wenigstens an einer Umfangsstelle eine mit einem Innengewinde versehene durchgehende Bohrung (31) aufweist, in die ein mit einem Außengewinde versehener Sicherungsstift (32) einsetzbar ist.
Spannlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufscheiben (9, 10, 11, 12) spanlos hergestellt und einem Härteprozess unterworfen sind.
Spannlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) und/oder die Adapterringe (2, 3) aus einem Leichtmetall gefertigt sind.
Spannlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenring (5) und den Adapterringen (2, 3) je eine Dichtung angeordnet ist.
Spannlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung als eine einschnappbare Lamellendichtung (26, 27) ausgebildet ist.
Spannlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) wenigstens an einem Ende mit einem radial nach außen gerichteten Anlagebord (21) versehen ist.
Spannlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) an seiner Mantelfläche mit einer umlaufenden Schmiernut (22) versehen ist, von der wenigstens an einer Umfangsstelle eine radial nach innen gerichtete Schmiermitteldurchtrittsbohrung (23) abzweigt.
Spannlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (5) und die Adapterringe (2, 3) mit einer Korrosionsschutzschicht versehen sind.