DE102007014010A1 - Wälzlager - Google Patents

Wälzlager Download PDF

Info

Publication number
DE102007014010A1
DE102007014010A1 DE102007014010A DE102007014010A DE102007014010A1 DE 102007014010 A1 DE102007014010 A1 DE 102007014010A1 DE 102007014010 A DE102007014010 A DE 102007014010A DE 102007014010 A DE102007014010 A DE 102007014010A DE 102007014010 A1 DE102007014010 A1 DE 102007014010A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bearing
ring
rolling
recess
elastic element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007014010A
Other languages
English (en)
Inventor
Arnd Heeg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
Priority to DE102007014010A priority Critical patent/DE102007014010A1/de
Priority to PCT/DE2008/000449 priority patent/WO2008116443A1/de
Publication of DE102007014010A1 publication Critical patent/DE102007014010A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C25/083—Ball or roller bearings self-adjusting with resilient means acting axially on a race ring to preload the bearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/06—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
    • F16C27/066—Ball or roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/541—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/541—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing
    • F16C19/542—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing with two rolling bearings with angular contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/541—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing
    • F16C19/542—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing with two rolling bearings with angular contact
    • F16C19/543—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing with two rolling bearings with angular contact in O-arrangement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Ein Wälzlager (6) hat Lagerringe (5, 10), auf deren Laufflächen (7, 15) Wälzkörper (9) abrollen. Dieses Wälzlager soll bei minimiertem axialen Bauraumbedarf gegen Schlupf der Wälzkörper im lastfreien Betriebszustand zuverlässig geschützt und hinsichtlich der Außenabdichtung mit einfachen Mitteln optimiert sein. Dazu ist vorgesehen, dass der Lagerring (5, 10) mit einer maßlich abgestimmten Ausnehmung (24) versehen ist, die eine seitliche Öffnung (30) hat. In die Ausnehmung (24) ist ein elastisches Element (32) eingebracht, das so bemessen ist und so weit aus der Öffnung (30) axial hervorsteht, dass es durch Kompression im Einbauzustand eine axiale Vorspannkraft (F) auf einen Lagerring (10; 54) im Zusammenspiel mit dem Gegenlager und/oder der Umgebungskonstruktion erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit mindestens einem Lagerring, auf dessen Lauffläche Wälzkörper abrollen.
  • Wälzlager sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt (siehe beispielsweise DE 42 21 802 A1 ; DE 28 33 769 02 ) und bewährt. In seinem grundsätzlichen Aufbau umfasst ein Wälzlager eine Anzahl von Wälzkörpern, die beispielsweise als Kugeln, Zylinderrollen, Nadelrollen, Kegelrollen oder Tonnenrollen ausgebildet sein können. Die Wälzkörper ermöglichen eine rotatorische Relativbewegung dadurch, dass sie auf einer inneren Lauffläche, z. B. im Lagerinnenring, und einer äußeren Lauffläche, z. B. im Lageraußenring, abrollen. Die Wälzkörper werden meist in einem Käfig fixiert.
  • Bei Wälzlagern besteht ein im Betrieb auftretendes Problem darin, dass zuweilen keine ausreichende Lastbeaufschlagung der Wälzkörper durch äußere Kräfte vorliegt. In diesen Betriebszuständen rollen die Wälzkörper bei entsprechend hoher Betriebsdrehzahl des Lagers nicht ideal auf der jeweiligen Lauffläche ab, sondern gleiten in teilweise undefinierter Relativbewegung auf der jeweiligen Lauffläche – nachfolgend auch als (lastfreier) Schlupflauf bezeichnet. Bei dann einsetzender erneuter Belastung besteht die Gefahr, dass die Wälzkörper den Schmierfilm durchschlagen, was zu Lagerschädigungen führen kann. Außerdem treten beim Schlupflauf erhöhte Geräuschentwicklungen auf.
  • Zur Vermeidung dieser Betriebszustände können insbesondere bei Rillenkugellagern oder Schrägkugellagern, wie sie üblicherweise im Elektromotorenbereich, beim Lüfterbau, beim Pumpenbau und im allgemeinen Maschinenbau Anwendung finden, Federelemente in Form von z. B. Wellfedern oder Sternfedern vorgesehen werden. Durch diese Federn werden die Wälzlager mit einer axialen Vorspannkraft beaufschlagt, so dass die Wälzkörper betriebssituationsunabhängig eine korrekte Abrollbewegung auf den zugeordneten Laufflächen ausführen.
  • Hierbei ist allerdings ein zusätzlicher axialer Bauraum erforderlich. Zudem können Federelemente konstruktionsbedingt zum Teil nur vergleichsweise geringe Federkräfte aufbringen. Dadurch ist nicht in jeder Betriebssituation gewährleistet, dass kein Schlupflauf der Wälzkörper auftritt.
  • Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Wälzlagers, das bei minimiertem axialen Bauraumbedarf gegen Schlupf der Wälzkörper im lastfreien Zustand zuverlässig geschützt ist und hinsichtlich der Außenabdichtung mit einfachen Mitteln optimiert ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Demgemäß umfasst das erfindungsgemäße Wälzlager mindestens einen Lagerring (den Innen- oder Außenring), der eine Ausnehmung aufweist, die eine seitliche Öffnung hat. In die Ausnehmung eingebracht ist ein elastisches Element, das so bemessen ist und derart aus der Öffnung axial hervorsteht, dass es im Einbauzustand durch Kompression eine definierte axiale Vorspannkraft auf den Lagerring der entsprechend ausgeführten Lagerung ausübt. Dabei verläuft natürlich der Kraftfluss über das elastische Element, den Lagerring, die Wälzkörper und weitere Komponenten z. B. einer zweiten Lagerung bis zu einem entsprechenden mechanischen Gegenlager.
  • Durch das in die umlaufende Ausnehmung eingesetzte elastische Element ist das Lager vorteilhafter Weise mit einer integralen Vorspanneinrichtung versehen, die sich je nach spezifischer Einbaulage abstützt und komprimiert und so die gewünschte axiale Vorspannkraft erzeugt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Unterbringung des elastischen Elements in der lagerseitigen Ausnehmung kein – von einem geringfügigen Vorstehen des elastischen Elements aus der Ausnehmung heraus abgesehen – zusätzlicher axialer Bauraum erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Wälzlager zeichnet sich so durch eine sehr kompakte Bauform aus und ist dennoch durch die integrierte Vorspannvorrichtung gegen einen unerwünschten Schlupflauf im lastfreien Betriebszustand zuverlässig geschützt.
  • Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Erfindung besteht darin, dass das vorgespannte elastische Element zusätzlich je nach Einbausituation eine Dichtfunktion ausübt. Damit erfüllt das elastische Element eine Doppelfunktion und stellt eine integrale Außenabdichtung bereit, wobei diese ohne zusätzlichen Bauraum und vorteilhafter Weise ohne zusätzliche Bearbeitung korrespondierender Bauelemente, wie beispielsweise Lagerdeckel oder ähnliches, realisiert ist. Besonders bevorzugte Anwendung findet die Erfindung bei Schrägkugellagern, Rillenkugellagern oder Kegelrollenlagern.
  • Die Ausnehmung kann auch bei serienmäßig hergestellten Lagern in einem ergänzenden Fertigungsschritt mit vergleichsweise geringem Aufwand hergestellt werden. In diesem Zusammenhang ist es fertigungstechnisch besonders vorteilhaft, wenn die Ausnehmung als umlaufende Nut ausgebildet ist. Diese kann z. B. durch Drehbearbeitung am Außenring oder Innenring hergestellt sein.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das elastische Element ein O-Ring. O-Ringe sind an sich als Standardbauelemente in vielfältigen Ausführungen erhältlich. O-Ringe haben von sich aus hervorragende Dichtungseigenschaften, die sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit den erfindungsgemäß vorgesehenen federkrafterzeugenden Eigenschaften paaren.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lassen sich bei guten Dichtungseigenschaften ausreichend hohe Vorspannkräfte erreichen, wenn das elastische Element im Einbauzustand eine Querschnittsverpressung von nicht mehr als 25 bis 30% seiner Querschnittsfläche erfährt.
  • Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich auch oder ergänzend aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung;
    darin zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer Fest/Loslagerung,
  • 2 zwei erfindungsgemäße Wälzlager in einer schwimmenden Lagerung,
  • 3 ein erfindungsgemäßes Wälzlager bei einer Senkrechtläuferkonstruktion,
  • 4 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in Einbaukombination mit einem Schrägkugellager,
  • 5 zwei erfindungsgemäße Wälzlager in so genannter O-Anordnung,
  • 6 zwei erfindungsgemäße Wälzlager in so genannter X-Anordnung,
  • 7 beispielhaft die Ermittlung der Gesamtpresskraft eines O-Ringes auf Basis von 8 und
  • 8 Beispiele für die Größe der Presskraft von O-Ringen in Abhängigkeit des Ringquerschnittes sowie des Materials für 10% und 20% Querschnittsverpressung.
  • 1 zeigt in einer Prinzipskizze eine Fest/Loslagerung eines Endes 1 einer Welle 2. An einer Wellenschulter 4 anliegend ist der Innenring 5 eines erfindungsgemäßen Wälzlagers (Rillenkugellager) 6 aufgeschoben. Auf der Lauffläche 7 des Innenrings rollen in einem Lagerkäfig 8 gehaltene Wälzkörper 9 in Form von Lagerkugeln ab. Der Außenring 10 des Wälzlagers 6 ist durch entsprechende Passungswahl axial verschieblich in einer Bohrung 12 eines Lagergehäuses 14 gehalten. Die Wälzkörper 9 rollen auf der Lauffläche 15 des Außenrings 10 ab. Der schulterferne Bereich 18 des Wellenendes 1 ist in an sich bekannter Weise mit einem als Festlager ausgebildeten Rillenkugellager 20 mit einem inneren 21 und einem äußeren Lagerring 22 gelagert. Der äußere Lagerring 22 ist mit einem Sprengring axial fixiert in der Bohrung 12 des Lagergehäuses 14 gehalten. Die beiden Lagerinnenringe 5, 21 sind auf der Welle axial über die Wellenschulter 4, einen Zwischenring 23 und einen an der Wellenstirn verschraubten Deckel fixiert.
  • Der Außenring 10 ist mit einer umlaufenden Ausnehmung 24 versehen, die beispielsweise durch Abdrehen eines standardmäßigen Außenrings erzeugt sein kann. Dies hat den Vorteil, dass die vorliegende Erfindung ohne weiteres in Standardbauteile bzw. Standardwälzlager implementiert werden kann. Die Ausnehmung könnte – je nach Dicke des Lagerringes, in den sie einzubringen ist – als Einstechnut gedreht werden, die zur Mantelfläche 27 des Lagerringes 10 noch einen axialen Steg ausbilden kann. Im Ausführungsbeispiel ist die Nut in ihrer Breite so bemessen, dass sie gerade an der Mantelfläche 27 endet. Sie bildet damit die in Form eines Absatzes ausgebildete Ausnehmung 24, die zur axialen Stirnseite 29 des Wälzlagers 6 hin somit eine Öffnung 30 aufweist.
  • In die Ausnehmung 24 ist ein elastisches Element 32 in Form eines umlaufenden Ringes, bevorzugt eines O-Ringes, eingesetzt. Im Anlieferungszustand hält der O-Ring bei entsprechender Dimensionierung aufgrund seiner Eigenspannung in der Ausnehmung und bildet vorteilhafter Weise mit den übrigen Komponenten des Wälzlagers 6 eine Baueinheit.
  • In dem in 1 gezeigten Einbauzustand ist das Lagergehäuse 14 von einem durch nicht dargestellte Schraubverbindungen fixierten Lagerdeckel 38 verschlossen. Der Lagerdeckel übt auf das elastische Element 32 eine in axialer Richtung A wirkende Kraft aus. Dabei ist das elastische Element (O-Ring-Querschnitt) so bemessen, dass es im vorliegenden montierten Zustand eine Querschnittsverpressung aufweist, die auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen nicht mehr als 30% beträgt. Ungünstige Betriebsbedingungen können dann auftreten, wenn aufgrund thermischer Relativbewegungen und Längenänderungen der Welle 2 in Bezug auf das Lagergehäuse 14 der vorgesehene Axialspalt 40 zwischen der Stirnseite 29 des Wälzlagers und der Innenseite des Lagerdeckels 38 minimiert wird. In diesem Fall soll die Querschnittsverpressung des elastischen Elements 32 aufgrund der geometrischen Ausbildung der Nut 30% nicht überschreiten können.
  • Bei konkreten Werten mit 140 mm für den Außendurchmesser Da des Lagers 6 und einem Ringdurchmesser d = 3 mm des O-Ringes 32 aus NBR72 ergeben sich bei Einhaltung einer empfohlenen Breite des Axialspaltes 40 von 0,2 mm (± 0,1 mm) und einer Breite b der Ausnehmung 24 von 2,25 mm (± 0,05 mm) Presskräfte von ca. 850 bis 1.710 N.
  • Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das elastische Element 32 wie vorstehend geschildert eine axiale Vorspannung. auf den Außenring 10 ausübt, indem von ihm ausgehend ein Kraftfluss über die Wälzkörper 9, den Innenring 5, den Zwischenring 23, den Innenring 21 sowie wiederum über die Wälzkörper auf den Außenring 22 verläuft, in dem das Element 32 eine Federfunktion erfüllt. Dadurch ist auch im lastfreien Betrieb durch die erzwungene Kontaktkraft zwischen der Lauffläche und den Wälzkörpern stets ein korrektes Abrollen beider Lager sichergestellt und damit die Gefahr des Schlupflaufs vermieden.
  • Darüber hinaus übt das elastische Element 32 in Doppelfunktion auch noch eine hervorragende dichtende Wirkung zu dem Lagerdeckel 38 aus (Dichtfunktion). Beide vorgenannten Funktionen sind dabei ohne wesentliche Erhöhung des axialen Bauraumbedarfs realisiert.
  • In der nachfolgenden Beschreibung der 2 bis 6 sind gleiche oder entsprechende Elemente wie in der 1 mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die 2 bis 6 illustrieren die Vielfältigkeit der Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Wälzlagers, das in den Ausführungsvarianten grundsätzlich die ausführlich im Zusammenhang mit 1 beschriebene Konfiguration aufweist.
  • 2 zeigt eine Prinzipskizze einer schwimmenden Lagerung mit zwei erfindungsgemäßen Wälzlagern 6 (Rillenkugellager), die spiegelsymmetrisch angeordnet sind und mit ihrem jeweiligen Außenring 10 in der Bohrung 12 des Lagergehäuses 14 gehalten sind. Beide Außenringe 10 können sich in axialer Richtung A bewegen und sind beiderseitig in vorbeschriebener Weise mit einem elastischen Element 32 versehen, das in die umlaufende Ausnehmung 24 eingesetzt ist. An der seitlichen Öffnung 30 der Ausnehmung 24 steht das elastische Element 32 axial vor und ist über jeweils einen Gehäusedeckel 38, 38' mit einer in axialer Richtung über die Außenringe 10, Kugeln 8, Innenringe 39 und den Zwischenring 23 wirkenden Kraft F1 = –F2 vorgespannt. Auch bei dieser schwimmenden Lagerung ist jederzeit ein schlupffreier Betrieb gewährleistet. Dabei sind thermische Ausdehnungen und Verschiebungen der Außenringe im Rahmen der vorgesehenen axialen Spalte 40 und 40' wie zuvor beschrieben möglich.
  • 3 zeigt den Einsatz eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 6 bei einer prinzipiell dargestellten Senkrechtläuferkonstruktion. Die axialen Kräfte sind durch ein Schrägkugellager 50 aufgenommen. Das Schrägkugellager ist durch einen umlaufenden Radialspalt 51 radialfrei ausgeführt, so dass bei radialer Entlastung das als Rillenkugellager ausgeführte erfindungsgemäße Wälzlager 6 in den unerwünschten Schlupflauf gelangen könnte. Durch die Ausnehmung 24 mit einer Höhe h von beispielsweise ebenfalls 2,25 mm (vergleiche 1) kann auch hier ein standardisiertes übliches und erfindungsgemäß modifiziertes Rillenkugellager Verwendung finden. In der Ausnehmung 24 ist ein O-Ring als elastisches Element 32 eingesetzt. Dadurch erfährt der Außenring 10 eine axiale Vorspannung in vertikaler Richtung V, die über den aufgeschraubten Gehäusedeckel 53 über den Außenring 54 des Schrägkugellagers 50 auf das elastische Element 32 erzeugt wird. Dabei besteht eine in der 3 nicht sichtbare Überstandsdifferenz zwischen dem jeweiligen Innenring 5, 55 und dem zugehörigen Außenring 10, 54, die eine ausreichende Kompression des elastischen Elements 32 zulässt.
  • Um eine axiale Verschiebbarkeit des Außenrings 10 zu ermöglichen, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein Spalt 40 zwischen dem Außenring 10 und einem weiteren Lagerdeckel 58 vorgesehen.
  • 4 zeigt eine Prinzipskizze bei einer einseitigen Axiallast und getrennter Lastaufnahme durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager 6 und ein konventionelles Schrägkugellager 60, das durch einen Axialspalt 61 mit seinem Außenring 62 radialfrei gehalten ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung besteht eine Schlupfgefahr des Schrägkugellagers bei axialer Entlastung. Ein Beispiel für eine derartige Betriebssituation ist die Lagerung in einer Kreiselpumpe, die im Betrieb eine hohe Axiallast aufweist, die betriebsgemäß von dem Schrägkugellager aufgenommen wird. Beim Abschalten der Kreiselpumpe können Betriebszustände auftreten, in denen das Schrägkugellager entlastet ist und somit einer Schlupfgefahr ausgesetzt ist. Zur Vermeidung dieser Gefahr ist das erfindungsgemäße Wälzlager mit seiner Ausnehmung 24 und dem darin eingesetzten elastischen Element 32 dem Schrägkugellager 60 zugewandt orientiert, so dass das elastische Element eine Vorspannkraft auf den Außenring 62 des Schrägkugellagers 60 ausübt. Die entsprechende Vorspannung wird über die Verschraubung eines Gehäusedeckels 65 erzeugt. Auch hier bewirkt die in 4 nicht erkennbare, Überstandsdifferenz zwischen dem jeweiligen Innenring und dem Außenring einen Spalt zwischen den Außenringen 10, 61 der Lager 6, 60, die eine ausreichende Kompression des elastischen Elements 32 zulässt. Um eine axiale Verschiebbarkeit des Außenrings 61 zu ermöglichen, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein Spalt 40 zwischen dem Außenring 10 und einem weiteren Lagerdeckel 58 vorgesehen.
  • 5 zeigt eine Anordnung mit zwei erfindungsgemäßen Wälzlagern 70, die jeweils als Schrägkugellager mit definiertem Ringüberstand zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring ausgebildet sind. Mindestens ein Außenring 71 hat eine Ausnehmung 72, die als umlaufende Nut in der breiteren Seite (Bordseite) 73 eingebracht ist und in prinzipiell gleicher Weise wie vor stehend bereits mehrfach beschrieben ein elastisches Element 74 in Form eines O-Ringes 75 aufnimmt. Die beiden Wälzlager 70 sind bezüglich ihrer Einbaulage in der so genannten O-Anordnung montiert (breite Außenringseiten 73 liegen zueinander), die Innenringe 77 sind axial auf der Welle 78 gegeneinander verspannt. Bei dieser Anordnung besteht eine Schlupfgefahr bei Betriebszuständen mit sehr geringen äußeren Lasten. Dies ist bei der Ausgestaltung gemäß 5 dadurch verhindert, dass die einander zugewandten, in Kontakt stehenden elastischen Elemente 74, 74 aufgrund der Vorspannkräfte die beiden Außenringe 71 auseinanderdrücken und somit die Wälzkörper 80 mit ihren Laufbahnen im Eingriff halten. Hierfür ist ein definierter Spalt 81 zwischen Außenring 71 und einem Lagerdeckel 82 erforderlich.
  • 6 zeigt in einer Prinzipskizze eine Anordnung von zwei als Schrägkugellager ausgeführten erfindungsgemäßen Wälzlagern in so genannter X-Anordnung. Die Lager 70 entsprechen in ihrer grundsätzlichen Ausgestaltung den in 5 beschrieben Wälzlagern, allerdings sind in der Einbausituation nach 6 die jeweiligen breiten Seiten (Bordseiten) 73 der Schrägkugellager 70 nach außen weisend orientiert. Demgemäß sind die dort in den Außenring 71 eingebrachten Ausnehmungen 72 so orientiert, dass ihre Öffnungen 76 den Lagerdeckeln 84, 85 zugewandt, also seitlich nach außen orientiert sind. Die Lagerdeckel 84, 85 üben aufgrund ihrer Schraubverbindung mit dem Lagergehäuse 88 im Zusammenspiel mit dem definierten Spalt 86 jeweils nach innen gerichtete Vorspannkräfte F3, F4 auf die elastischen Elemente 74 bzw. O-Ringe 75 aus. Um die von den elastischen Elementen 74 erzeugten Axialkräfte wirksam werden zu lassen, ist zwischen den Innenringen 89 der beiden Wälzlager 70 eine Passscheibe 90 von definierter Dicke eingesetzt. Diese ermöglicht die notwendige Verschiebung des Außenringes zur Gewährleistung eines schlupffreien Laufes auch bei hoher axialer Belastung. Falls nur eine Axiallastrichtung vorliegt, kann für das stets belastete Axiallager auch ein konventionelles Wälzlager verwendet werden.
  • 7 zeigt die Ermittlung der Gesamtpresskraft eines handelsüblichen O-Ringes auf Basis von 8. Hierbei ist ein O-Ring mit einem Ringinnendurchmesser von 134 mm und einem Ringquerschnitt von 3 mm, Material NBR 72 zugrunde gelegt worden (im Beispiel: Firma Freudenberg Simrit KG, Artikelbezeichnung O-Ring NBR72Shore14452146). In der Tabelle der 7 sind für verschiedene Querschnittsverpressungen (angegeben in % der Querschnittsfläche bzw. in mm) die daraus resultierende Gesamtkraft als Funktion der jeweiligen Federsteifigkeit (linearer Verlauf angesetzt) bzw. Presskraft aufgezeigt.
  • 8 zeigt schematisch die Größe der Presskraft in N/cm von O-Ringen in Abhängigkeit des Ringquerschnittes sowie des Materials für 10% (durchgezogene Linie) und 20% (gestrichelte Linie) Querschnittsverpressung (Quelle: Freudenberg Simrit KG).
  • Wie aus der vorstehenden Figurenbeschreibung besonders deutlich wird, ist das erfindungsgemäße Wälzlager unter Verwendung von Standardlagern mit einfacher mechanischer Bearbeitung – zum Beispiel einer preiswerten Drehbearbeitung zum Einstechen der Nut auf der Lagerringstirnseite bzw. dem Abdrehen eines entsprechenden Absatzes – herstellbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die so vorbereiteten Lager auch anderweitig Verwendung finden könnten, ohne dass in die Ausnehmung ein federelastisches Element eingesetzt ist. Denkbar wäre es, die Ausnehmung beispielsweise für einen Sprengring zu nutzen, der dann besonders Platz sparend den Außenring in axialer Richtung fixiert. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein erfindungsgemäßes Wälzlager nur unter Ausnutzung der Dichteigenschaften des federelastischen Elements zu verwenden und die Ausnehmung mit dem O-Ring in den Dichtbereich beispielsweise zwischen einem Lagergehäuse und einem Lagerdeckel, in deren Verbindungsecke die Ausnehmung liegt, zu orientieren.
  • Die von dem erfindungsgemäßen Wälzlager auch unter ungünstigen Laufbedingungen stets gewährleistete Vorspannung vermindert nicht nur die Gefahr einer frühzeitigen Lagerschädigung durch Schlupflauf sondern wirkt sich auch positiv durch den damit einhergehenden geräuschverminderten und zentrierten Betrieb der Lager aus. Zudem ist mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Wälzlagers wie vorstehend beschrieben ein axialer Längenausgleich bei Loslagern in gewissem Umfang möglich.
  • Außerdem zeichnet sich das erfindungsgemäße Wälzlager trotz seiner gegenüber dem Stand der Technik hervorstechenden zusätzlichen Eigenschaften (Vermeidung von Schlupflauf und integrierter Dichtfunktion) durch einen verminderten axialen Bauraumbedarf aus.
    • 1
    Ende
    2
    Welle
    4
    Wellenschulter
    5
    Innenring
    6
    Wälzlager
    7
    Lauffläche
    8
    Lagerkäfig
    9
    Wälzkörper
    10
    Außenring
    12
    Bohrung
    14
    Lagergehäuse
    15
    Lauffläche
    18
    schulterferner Bereich
    20
    Rillenkugellager
    21
    innerer Lagerring
    22
    äußerer Lagerring
    23
    Zwischenring
    24
    Ausnehmung
    27
    Mantelfläche
    29
    axiale Stirnseite
    30
    Öffnung
    32
    elastisches Element
    38, 38'
    Lagerdeckel
    39
    Innenring
    40, 40'
    Axialspalt
    50
    Schrägkugellager
    51
    Radialspalt
    53
    Gehäusedeckel
    54
    Außenring
    55
    Innenring
    58
    Lagerdeckel
    60
    Schrägkugellager
    61
    Axialspalt
    62
    Außenring
    65
    Gehäusedeckel
    66
    Lagerdeckel
    70
    Wälzlager
    71
    Außenring
    72
    Ausnehmung
    73
    breite Seite
    74
    elastisches Element
    75
    O-Ringes
    77
    Innenring
    78
    Welle
    80
    Wälzkörper
    81
    Spalt
    82
    Lagerdeckel
    84, 85
    Lagerdeckel
    86
    Spalt
    88
    Lagergehäuse
    89
    Innenring
    90
    Passscheibe
    F
    Vorspannkraft
    Da
    Außendurchmesser
    Di
    Innendurchmesser
    F1, F2
    Kraft
    F3, F4
    Kraft
    A
    axiale Richtung
    V
    vertikale Richtung
  • 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 4221802 A1 [0002]
    • - DE 283376902 [0002]

Claims (7)

  1. Wälzlager (6) mit mindestens einem Lagerring (5, 10), auf dessen Lauffläche (7, 15) Wälzkörper (9) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass – der Lagerring (5, 10) mit einer Ausnehmung (24) versehen ist, die eine seitliche Öffnung (30) hat, und – dass in die Ausnehmung (24) ein elastisches Element (32) eingebracht ist, das so bemessen ist und so weit aus der Öffnung (30) axial hervorsteht, dass es durch Kompression im Einbauzustand eine axiale Vorspannkraft (F) auf den Lagerring (10) erzeugt.
  2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager ein Schrägkugellager (70), Rillenkugellager (6), oder Kegelrollenlager ist.
  3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24) eine umlaufende Nut ist.
  4. Wälzlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24) in einem äußeren Lagerring (10) ausgebildet ist.
  5. Wälzlager nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (72) in der breiten Bordseite (73) des Lagerrings (71) enthalten ist.
  6. Wälzlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (74) ein O-Ring (75) ist.
  7. Wälzlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (32) im Einbauzustand eine definierte maximale Querschnittsverpressung seiner Querschnittsfläche erfährt.
DE102007014010A 2007-03-23 2007-03-23 Wälzlager Withdrawn DE102007014010A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007014010A DE102007014010A1 (de) 2007-03-23 2007-03-23 Wälzlager
PCT/DE2008/000449 WO2008116443A1 (de) 2007-03-23 2008-03-14 Wälzlager

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007014010A DE102007014010A1 (de) 2007-03-23 2007-03-23 Wälzlager

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007014010A1 true DE102007014010A1 (de) 2008-09-25

Family

ID=39713113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007014010A Withdrawn DE102007014010A1 (de) 2007-03-23 2007-03-23 Wälzlager

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007014010A1 (de)
WO (1) WO2008116443A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITUD20090121A1 (it) * 2009-06-25 2010-12-26 D D S R L Meccanismo di movimentazione ed impianto solare utilizzante tale meccanismo
EP2414692A1 (de) * 2009-04-01 2012-02-08 Ab Skf Lageranordnung zur drehbaren lagerung eines maschinenteils und verfahren zum fixieren eines kegelrollenlagers an einem maschinenteil

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013222050B4 (de) 2013-10-30 2015-05-13 Aktiebolaget Skf Lageranordnung
DE102013222049B4 (de) 2013-10-30 2015-05-13 Aktiebolaget Skf Lageranordnung
CN110513391A (zh) * 2019-08-29 2019-11-29 宁波市镇海银球轴承有限公司 有o形圈预紧的两面密封双外圈长轴双列球轴承

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2414335A (en) * 1945-01-19 1947-01-14 Jack & Heintz Prec Ind Inc Ball-bearing assembly
US2588636A (en) * 1949-06-28 1952-03-11 Crise Mfg Company Noiseless self-aligning ball bearing
DE1077008B (de) * 1957-08-16 1960-03-03 Schaeffler Ohg Industriewerk Spielein- und nachstellbares Waelzlager, insbesondere Nadellager
DE2833769A1 (de) 1977-08-01 1979-02-15 Mo I Stali I Splavov Moskau Waelzlager, verfahren zu seiner herstellung und antifriktionswerkstoff zur durchfuehrung des verfahrens
DE8700475U1 (de) * 1987-01-10 1987-05-21 Nadella-Waelzlager Gmbh, 7000 Stuttgart Führungsrolle
GB2183744A (en) * 1985-11-29 1987-06-10 Skf Gmbh A bearing assembly
DE4221802A1 (de) 1992-07-03 1994-01-05 Kugelfischer G Schaefer & Co Wärmedehnungsausgleichsring
DE69719462T2 (de) * 1996-11-06 2004-05-13 The Timken Co., Canton Lagervorrichtung
DE102004034701A1 (de) * 2004-07-17 2006-02-02 Zf Lenksysteme Gmbh Wälzlager
DE102005003987A1 (de) * 2005-01-28 2006-08-03 Schaeffler Kg Spielfreies Radialkugellager
FR2891596A1 (fr) * 2005-10-03 2007-04-06 Timken France Soc Par Actions Roulement axial.

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008507678A (ja) * 2004-07-26 2008-03-13 ザ ティムケン カンパニー 熱補償能力を有する軸受

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2414335A (en) * 1945-01-19 1947-01-14 Jack & Heintz Prec Ind Inc Ball-bearing assembly
US2588636A (en) * 1949-06-28 1952-03-11 Crise Mfg Company Noiseless self-aligning ball bearing
DE1077008B (de) * 1957-08-16 1960-03-03 Schaeffler Ohg Industriewerk Spielein- und nachstellbares Waelzlager, insbesondere Nadellager
DE2833769A1 (de) 1977-08-01 1979-02-15 Mo I Stali I Splavov Moskau Waelzlager, verfahren zu seiner herstellung und antifriktionswerkstoff zur durchfuehrung des verfahrens
DE2833769C2 (de) * 1977-08-01 1985-05-09 Moskovskij institut stali i splavov, Moskau/Moskva Wälzlager und Verfahren zu seiner Herstellung
GB2183744A (en) * 1985-11-29 1987-06-10 Skf Gmbh A bearing assembly
DE8700475U1 (de) * 1987-01-10 1987-05-21 Nadella-Waelzlager Gmbh, 7000 Stuttgart Führungsrolle
DE4221802A1 (de) 1992-07-03 1994-01-05 Kugelfischer G Schaefer & Co Wärmedehnungsausgleichsring
DE69719462T2 (de) * 1996-11-06 2004-05-13 The Timken Co., Canton Lagervorrichtung
DE102004034701A1 (de) * 2004-07-17 2006-02-02 Zf Lenksysteme Gmbh Wälzlager
DE102005003987A1 (de) * 2005-01-28 2006-08-03 Schaeffler Kg Spielfreies Radialkugellager
FR2891596A1 (fr) * 2005-10-03 2007-04-06 Timken France Soc Par Actions Roulement axial.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2414692A1 (de) * 2009-04-01 2012-02-08 Ab Skf Lageranordnung zur drehbaren lagerung eines maschinenteils und verfahren zum fixieren eines kegelrollenlagers an einem maschinenteil
ITUD20090121A1 (it) * 2009-06-25 2010-12-26 D D S R L Meccanismo di movimentazione ed impianto solare utilizzante tale meccanismo

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008116443A1 (de) 2008-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2616700B1 (de) Umlaufende dichtungsanordnung
EP1741173B1 (de) Elektrische maschine und deren lager
DE102011050814B3 (de) Welle mit einem Lager
DE102015201257B3 (de) Kugelgewindetrieb und zugehöriger elektromechanischer Aktuator
DE102006033852B4 (de) Schmiereinheit
WO2007147386A2 (de) Winkeleinstellbares wälzlager
DE212012000004U1 (de) Doppelreihen-Winkelkontaktkugellager
EP2959176A1 (de) Wälzlagerkäfig mit rastmitteln und nadellager mit einem an einem käfig eingerasteten aussenring
DE212014000158U1 (de) Wälzlager mit Dichtungseinrichtung
DE102007014010A1 (de) Wälzlager
DE60201866T2 (de) Einwegkupplungseinheit
DE102020208603A1 (de) Lagereinheit mit kleinem Querschnitt
DE102014106587A1 (de) Wälzlager, insbesondere Vierpunktlager oder Doppelvierpunktslager für Windkraftanlagen
DE102015209598B4 (de) Planetenwälzgewindetrieb
DE102007013482A1 (de) Kegelrollenlager
WO2009143804A2 (de) Lagersatz für eine axial- und radial zu führende welle
WO2008074296A2 (de) Tandem-lageranordnung mit einer vorrichtung zum ausgleich temperaturbedingter lagerverspannungen
EP2511551A2 (de) Wälzlager
EP2208900A1 (de) Wälzlagereinheit
DE102017222792A1 (de) Lageranordnung
DE10311851B4 (de) Schwenklagerung
DE102012013964A1 (de) Vorrichtung zum Andrücken einer Zahnstange an ein Ritzel
DE102013207618B4 (de) Spindelmutter und zugehöriger Kugelgewindetrieb
DE9015876U1 (de) Wälzlagerung einer Rotorwelle eines Schraubenverdichters
DE102013225331A1 (de) Lageranordnung mit Labyrinthdichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE

Effective date: 20120823

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20121002