DE102007003970A1

DE102007003970A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102007003970A1
Application number: DE102007003970A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Stölzle (BA)
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
Also published as: CN101589241A; EP2126387A1; US8371760B2; WO2008090017A1; EP2126387B1; US20100092123A1; CN101589241B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere eine Drehverbindung (1), bestehend aus einem Lageraußenring (2) und einem Lagerinnenring (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 nach dem ersten unabhängigen Anspruch der Lageraußenring (2) an seiner inneren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Freistellung (14) versehen, der an ihren beidseitigen Enden durch eine erste Anschlagnase (15) begrenzt ist, der Lagerinnenring (3) ist an seiner äußeren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Führungsnut (16) versehen, die an ihren beidseitigen Enden durch die zweite Anschlagnase (17) begrenzt ist, wobei in der Führungsnut (16) das Führungselement (18) angeordnet ist, das beide Lagerringe (2, 3) formschlüssig miteinander verbindet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere eine Drehverbindung, bestehend aus einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring, 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 vorbekannt. 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 und Straßenbahnen eingesetzt, d. h., in Einsatzgebieten, bei denen bei begrenzten 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, dass 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 2 594 174 A1 und in der DE 15 25 140 A1 vorbeschrieben.
Wie bereits erwähnt, werden solche Drehverbindungen auch im medizinischen Bereich eingesetzt. Sie werden in so genannten Deckenstativen verwendet, wie beispielsweise aus der DE 36 27 517 A1 hervorgeht. In diesem Zusammenhang ist es allgemein bekannt, dass 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 aus der FR 2 693 102 A1 ein Deckenstativ bekannt geworden, 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 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 Anwendungen einfach nötig ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung daher 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 der Lageraußenring an seiner inneren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Freistellung versehen ist, die an ihren beidseitigen Enden durch eine erste Anschlagnase begrenzt ist, der Lagerinnenring an seiner äußeren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Führungsnut versehen ist, die an ihren beidseitigen Enden durch eine zweite Anschlagnase begrenzt ist, wobei in der Führungsnut ein Führungselement angeordnet ist, das beide Lagerringe formschlüssig miteinander verbindet.
Der mögliche Drehwinkel setzt sich gemäß der Erfindung aus einer Addition des Winkelbereiches der Freistellung im Lageraußenring mit dem Winkelbereich der Führungsnut im Lagerinnenring zusammen, sodass dieser maximal 720° abzüglich der Umfangsausdehnung beider Anschlagnasen erreichen kann. Bedingt durch die Anschlagnasen wird sich je nach deren Umfangsausdehnung ein Winkelbereich von etwa 15–690° abdecken lassen. Durch das in der Führungsnut und in der Freistellung angeordnete Führungselement ist ein formschlüssiger Zwangslauf beider Lagerringe zueinander realisiert, wobei der Drehwinkel durch die räumliche Ausdehnung von Freistellung und Führungsnut in Umfangsrichtung bestimmt ist und jedem konkreten Einzelfall individuell anpassbar ist.
Nach dem zweiten unabhängigen Anspruch wird die Aufgabe der Erfindung auch dadurch gelöst, dass der Lagerinnenring an seiner äußeren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Freistellung versehen ist, die an ihren beidseitigen Enden durch eine erste Anschlagnase begrenzt ist, der Lageraußenring an seiner inneren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Führungsnut versehen ist, die an ihren beidseitigen Enden durch eine zweite Anschlagnase begrenzt ist, wobei in der Führungsnut ein Führungselement angeordnet ist, das beide Lagerringe formschlüssig miteinander verbindet.
Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 10 beschrieben.
So hat es sich nach Anspruch 3 als vorteilhaft erwiesen, dass das Führungselement als ein Gleitschuh ausgebildet ist, dessen mit ihm verbundener und radial hervorstehender Stift in die Freistellung hineinragt. Zweckmäßigerweise sollte dabei der Gleitschuh aus einem Gleitmaterial, beispielsweise aus Messing bestehen, sodass sich der Gleitschuh reibungsarm in der Führungsnut bewegen kann.
Nach einem zusätzlichen weiteren Merkmal gemäß Anspruch 4 sollen die Freistellung und die Führungsnut einen Winkelbereich < 360° aufweisen. Durch die jeweilige Ausdehnung der Winkelbereiche lässt sich eine solche Drehverbindung auf den konkreten Einzelfall mit dem gewünschten Drehwinkel in einfacher Weise anpassen.
Nach einem anderen Merkmal gemäß Anspruch 5 ist 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 realisierbar.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 6 soll der Lageraußenring an seiner inneren Mantelfläche einen in Richtung des Lagerinnenrings weisenden Vorsprung besitzen, der Anlagefläche für die Axialschrägnadellager bildet. Aufgrund dieser geometrischen Gestaltung lässt sich dieser Lageraußenring in besonders einfacher und damit kostengünstiger Weise fertigen.
Nach einem anderen Merkmal gemäß Anspruch 7 soll der Lagerinnenring an seiner äußeren Mantelfläche eine Ausnehmung zur Aufnahme der Axialschrägnadellager aufweisen, in die ein Gewindering einschraubbar ist. Durch diesen Gewindering kann in einfacher Art und Weise die gewünschte Vorspannung einer solchen Drehverbindung eingestellt werden.
Auch hat es sich nach Anspruch 8 als vorteilhaft erwiesen, dass die Lagerringe aus einem Leichtmetall, beispielsweise Aluminium, gefertigt sind. Dadurch ist sichergestellt, dass eine solche Wälzlager-Drehverbindung bei hoher Stabilität ein geringes Eigengewicht aufweist.
Nach einem zusätzlichen anderen Merkmal gemäß Anspruch 9 ist vorgesehen, dass die Laufscheiben und/oder der Stift einem Härteprozess unterworfen sind. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Wälzlager-Drehverbindung bei einer gleichzeitig vergrößerten Lastaufnahme erhöht.
Schließlich soll nach einem letzten Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 10 ein solches Wälzlager in einem Deckenstativ für medizinische Geräte einsetzbar sein.
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 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wälzlager-Drehverbindung,
2 einen Längsschnitt durch die Wälzlager-Drehverbindung nach 1,
3 eine perspektivische Darstellung des Lagerinnenrings und
4 eine perspektivische Darstellung des Lageraußenringes der Wälzlager-Drehverbindung
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die in den 1 und 2 dargestellte und mit 1 bezeichnete Drehverbindung entspricht der in Anspruch 1 beschriebenen Lösung und besteht aus dem Lageraußenring 2 und dem Lagerinnenring 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 3 im Punkt 11 schneiden. Der Lageraußenring 2 weist den V-förmigen Vorsprung 12 auf, der als Anlagefläche für die Laufscheiben 6 dient. Zur Drehverbindung 1 gehört weiter der Gewindering 13, der mit seinem nicht dargestellten Innengewinde auf den Lagerinnenring 3 aufschraubbar ist, sodass auf einfache Weise die beiden Axialschrägnadellager 4 unter Vorspannung gesetzt werden können. Es liegt auf der Hand, dass entsprechend dem Vorsprung 12 des Lageraußenringes 2 die nicht näher bezeichnete Ausnehmung 4 des Lagerinnenrings 3 zur Aufnahme der beiden Axi alschrägnadellager 4 und des Gewinderinges 13 so ausgebildet werden muss, dass sie zueinander passen.
Wie aus den 1 bis 4 weiter ersichtlich, ist der Lageraußenring 2 im linksseitigen Bereich an seiner inneren Mantelfläche mit der in Umfangsrichtung verlaufenden, kreisringartigen Freistellung 14 versehen, deren nicht bezeichnete beidseitige Enden durch die erste Anschlagnase 15 begrenzt sind. Diese kreisringartige Freistellung 14 ist in axialer Richtung nach außen offen. Zur Begrenzung des Drehwinkels der Drehverbindung 1 gehört auch die umlaufende Führungsnut 16, die an der äußeren Mantelfläche des Lagerinnenrings 3 angeordnet ist. Während sich im Ausführungsbeispiel die Freistellung 14 nahezu über den gesamten Umfang des Lageraußenringes 2 erstreckt, ist die Führungsnut 16 im Lagerinnenring 3 über den Umfang lediglich im Bereich eines spitzen Winkels ausgebildet, sodass die zweite Anschlagnase 17 sehr groß ausgebildet ist. Es versteht sich, dass ein maximaler Drehwinkel der Drehverbindung 1 sowohl durch eine maximale Ausdehnung der Freistellung 14 als auch durch eine maximale Ausdehnung der Führungsnut 16 in Umfangsrichtung realisiert ist.
Wie aus den genannten Figuren weiter erkennbar, besteht das mit 18 bezeichnete Führungselement aus dem Gleitschuh 19 und dem Stift 20, wobei der Gleitschuh 19 in der Führungsnut 16 des Lagerinnenrings 3 angeordnet ist. Dabei ist der Gleitschuh 19 von der Schulter 23 des Lageraußenringes 2 teilweise überlappt, sodass das aus Gleitschuh 19 und Stift 20 bestehende Führungselement 18 verliersicher in der Führungsnut 16 gehalten ist. Der radial hervorstehende Stift 20 des Führungselementes 18 ragt dabei in die Freistellung 14 des Lageraußenringes 2 hinein. Wird nun der Lageraußenring 2 als feststehend angesehen, so kann der Lagerinnenring 3 zunächst so lange verdreht werden, dass der Stift 20 des Führungselementes 18 von der rechtsseitigen Anlagefläche 21 der Haltenase 15 zur linksseitigen Anlagefläche 22 bewegt wird. Danach kann die Drehung solange fortgesetzt werden, bis der Gleitschuh 19 an einem Ende der Führungsnut 16 zur Anlage gelangt.
Auf die zeichnerische Darstellung der im nebengeordneten Anspruch 2 beschriebenen Lösungsvariante ist an dieser Stelle aus Vereinfachungsgründen bewusst verzichtet worden. Der wesentliche Unterschied liegt in Umkehrung der Anordnung von Freistellung 14 und Führungsnut 16. Nach den Anspruchsmerkmalen von Anspruch 2 ist die erstgenannte nicht am Lageraußenring 2, sonder am Lagerinnenring 3 und die zweitgenannte nicht am Lagerinnenring 3, sondern am Lageraußenring 2 angeordnet.

1: Drehverbindung
2: Lageraußenring
3: Lagerinnenring
4: Axialschrägnadellager
5: Laufscheibe
6: Laufscheibe
7: Käfig
8: Lagernadel
9: Lagerachse
10: Drehachse
11: Schnittpunkt
12: Vorsprung
13: Gewindering
14: Freistellung
15: erste Anschlagnase
16: Führungsnut
17: zweite Anschlagnase
18: Führungselement
19: Gleitschuh
20: Stift
21: Anlagefläche
22: Anlagefläche
23: Schulter

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

- FR 2594174 A1 [0003]
- DE 1525140 A1 [0003]
- DE 3627517 A1 [0004]
- FR 2693102 A1 [0004]

Claims

Wälzlager, insbesondere Drehverbindung (1), bestehend aus einem Lageraußenring (2) und einem Lagerinnenring (3), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei innerhalb des Wälzlagers ein Anschlagmittel zur Begrenzung von dessen Drehwinkel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2) an seiner inneren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Freistellung (14) versehen ist, die an ihren beidseitigen Enden durch eine erste Anschlagnase (15) begrenzt ist, der Lagerinnenring (3) an seiner äußeren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Führungsnut (16) versehen ist, die an ihren beidseitigen Enden durch eine zweite Anschlagnase (17) begrenzt ist, wobei in der Führungsnut (16) ein Führungselement (18) angeordnet ist, das beide Lagerringe (2, 3) formschlüssig miteinander verbindet.
Wälzlager nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (3) an seiner äußeren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Freistellung (14) versehen ist, die an ihren beidseitigen Enden durch eine erste Anschlagnase (15) begrenzt ist, der Lageraußenring (2) an seiner inneren Mantelfläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Führungsnut (16) versehen ist, die an ihren beidseitigen Enden durch eine zweite Anschlagnase (17) begrenzt ist, wobei in der Führungsnut (16) ein Führungselement (18) angeordnet ist, das beide Lagerringe (2, 3) formschlüssig miteinander verbindet.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (18) als ein Gleitschuh (19) ausgebildet ist, dessen mit ihm verbundener und radial hervorstehender Stift (20) in die Freistellung (14) hineinragt.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freistellung (14) und die Führungsnut (16) einen Winkelbereich < 360° aufweisen.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper durch Lagernadeln (8) zweier entgegengerichteter Axialschrägnadellager (4) gebildet sind, die Laufscheiben (5, 6) aufweisen, wobei ein Schnittpunkt (11) verlängerter Drehachsen (10) der Lagernadeln (8) im Lageraußenring (2) oder im Lagerinnenring (3) liegt.
Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2) an seiner inneren Mantelfläche einen in Richtung des Lagerinnenrings (3) weisenden Vorsprung (12) besitzt, der Anlageflächen für die Axialschrägnadellager (4) bildet.
Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (3) an seiner äußeren Mantelfläche eine Ausnehmung zur Aufnahme der Axialschrägnadellager (4) aufweist, in die ein Gewindering (13) einschraubbar ist.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe (2, 3) aus einem Leichtmetall gefertigt sind.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufscheiben (5, 6) und/oder der Stift (20) einem Härteprozess unterworfen sind.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Deckenstativ für medizinische Geräte einsetzbar ist.