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Die
Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem Innenring, einem
Wälzlagerkäfig zur Aufnahme von Wälzkörpern,
der den Innenring umfänglich umgibt, und einem Außenring,
der den Wälzlagerkäfig umfänglich umgibt.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Wälzlagers
auf einen Schaft, insbesondere auf eine Welle oder eine Nockenwelle.
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Ein
solches Wälzlager und ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Wälzlagers sind aus der
DE 197 454 10 A1 bekannt.
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Derartige
Wälzlager dienen dazu einen Schaft oder eine Welle drehbar
zu lagern. Sie bestehen üblicherweise aus zwei ineinander
angeordneten zylindrischen Laufringen, zwischen denen ein zylindrischer
Käfig angeordnet ist. Der Käfig dient zur Aufnahme
von Wälzkörpern, die an einander zugewandten Laufbahnen
der Laufringe abwälzen. Dadurch sind die Laufringe gegeneinander
drehbar gelagert. Die Laufringe und/oder der Käfig weisen
an ihren axialen Enden Vorrichtungen, wie z. B. Vorsprünge
oder Nuten auf, die eine axiale Verschiebung der Laufringe gegeneinander
verhindert. Der Käfig ist üblicherweise aus Kunststoff
mit Taschen ausgebildet, in denen die Wälzkörper
drehbar gelagert sind. Die Laufringe weisen üblicherweise
einen Innenring und einen Außenring auf. Der Innenring
kann mit einer Welle oder einem Schaft drehfest verbunden sein und der
Außenring kann mit einem ortsfesten Lagersitz verbunden
sein.
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Die
Montage von derartigen Wälzlagern erfolgt üblicherweise,
indem zunächst der Innenring mit der zu lagernden Welle
fest verbunden wird. Dies kann bspw. durch Presspassung oder Innenhochdruckumformen
erfolgen. Danach wird der Käfig, entweder durch Aufspreizen
oder durch axiales Aufschieben auf dem Innenring montiert, so dass
der Käfig den Innenring umfänglich umgibt. Der
Außenring wird dann als kompletter Ring durch einseitiges
axiales Aufschieben auf den Käfig montiert oder aber als zwei
Halbschalen mit nachfolgendem Fügeprozess auf den Käfig
montiert.
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Der
Fügeprozess, den Außenring aus zwei Halbschalen
zu bilden und diese in einem Lagerbock vorzumontieren, ist zum einen
aufwändig. Zum anderen weisen die zusammengefügten
Halbschalen größere Toleranzen auf als einstückige
Außenringe.
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Bei
dem aus
DE 197 45
410 A1 bekannten Wälzlager wird ein kompletter
Ring axial auf den montierten Wälzlagerkäfig aufgeschoben.
Dabei dienen über den Umfang verteilt angeordnete radiale Vorsprünge
als axiale Sicherung des Außenrings, die an einer Seite
keilförmig und elastisch auslenkbar ausgebildet sind, so
dass ein seitliches Aufschieben möglich ist. Bei der Montage
dieses Wälzlagers ist es auch möglich, die Lagerringe
ineinander anzuordnen und den Wälzlagerkäfig in
den ringförmigen Spalt zwischen den Lagerringen einzuführen.
Bei diesem Wälzlager müssen alle Komponenten der
Welle, besonders aber der Außenring oder der Wälzlagerkäfig auf
der Welle neben dem Innenring vormontiert werden, da eine nachträglichem
Montage der einstückigen Ringe nicht möglich ist.
Diese Vormontage neben dem Innenring benötigt einen entsprechenden Platz
wenigstens an einer Seite des Innenrings. In einigen Fällen,
insbesondere bei Nockenwellen, jedoch ist eine Vormontage des gesamten
Außenrings neben dem Wälzlagerkäfig aus
Platzgründen meistens nicht möglich.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager
anzugeben, das platzsparend und kostengünstig montiert
werden kann.
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Ferner
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein vereinfachtes
platzsparendes Verfahren zur Montage eines Wälzlagers anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Wälzlager dadurch
gelöst, dass der Außenring wenigstens zwei Einzelringe
aufweist, die axial nebeneinander angeordnet sind.
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Ferner
wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Montage
eines Wälzlagers auf einen Schaft, insbesondere auf eine
Welle oder eine Nockenwelle, mit den Schritten: Montieren eines
Innenrings und eines Wälzlagerkäfigs an dem Schaft und
Aufschieben von zwei einzelnen Ringen auf den Wälzlagerkäfig
von axial entgegengesetzten Seiten.
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Vorteil
des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist
es, dass die Einzelringe, die den Außenring bilden, platzsparend
zu beiden Seiten des Wälzlagerkäfigs vormontiert
werden können und bei der Montage von beiden axial gegenüberliegenden
Seiten des Wälzlagerkäfigs in je einem Stück
aufgeschoben werden können.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird somit vollständig gelöst.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Abstützelemente
an einem äußeren Umfang des Wälzlagerkäfigs über
den Umfang verteilt vorgesehen, die die Einzelringe axial sichern.
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Dadurch
kann eine Sicherung gegen das axiale Abgleiten der Einzelringe kostengünstig
realisiert werden, da sich die Abstützelemente an dem Wälzlagerkäfig
einfach realisieren lassen.
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Es
ist weiterhin bevorzugt, wenn die Abstützelemente zum axialen
Aufschieben der Einzelringe wenigstens teilweise keilförmig
ausgebildet sind.
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Dadurch
wird das axiale Aufschieben der Einzelringe erleichtert, und ist
bspw. ohne zusätzliche Führungsvorrichtungen möglich,
da die keilförmigen Abstützelemente die Einzelringe
bei dem Aufschieben führen.
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In
einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sind die Abstützelemente an zwei gegenüberliegenden
axialen Rändern des Wälzlagerkäfigs angeordnet.
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Dadurch
können die Einzelringe, die den Außenring des
Wälzlagers bilden, als einfache zylinderförmige
Ringe ausgebildet werden, da sie durch die Abstützelemente
an einem äußeren Rand axial gesichert sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abstützelemente
einstückig mit dem Wälzlagerkäfig verbunden.
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Dadurch
entfällt der Montageschritt der Abstützelemente,
da die Abstützelemente als Teil des Wälzlagerkäfigs
z. B. im Spritzgussverfahren hergestellt werden können.
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In
einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können
die Abstützelemente als vom Wälzlagerkäfig
separate, federnd gelagerte Bauteile ausgebildet sein.
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Dadurch
lassen sich die Abstützelemente unabhängig vom
Herstellungsverfahren und vom Werkstoff des Wälzlagerkäfigs
produzieren, und dadurch beliebige funktionsspezifische Formen realisieren
und beliebige Werkstoffe einsetzen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist der Wälzlagerkäfig einstückig ausgebildet.
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Dadurch
entfallen aufwändige Montageschritte, den Wälzlagerkäfig
zusammenzubauen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die
Einzelringe jeweils einstückig ausgebildet.
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Durch
diese Ausführungsform entfällt ein zusätzlicher
Fügeschritt zum Herstellen der Einzelringe.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders
bevorzugt, wenn die einzelnen Ringe an je einer Seite des Lagerrings
vormontiert werden.
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Vorteilhaft
ist es dabei, dass die einzelnen Ringe aus dieser Position direkt
von axial entgegengesetzten Seiten auf den Wälzlagerkäfig
aufgeschoben werden können.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden die einzelnen Ringe mittels je eines Hilfsteils
vormontiert.
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Dadurch
kann ein axiales Verrutschen der vormontierten Außenringe
vermieden werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt,
wenn die einzelnen Ringe vor dem Aufschieben auf den Wälzlagerkäfig
von dem jeweiligen Hilfsteil gelöst werden.
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Dadurch
ist eine einfache Montage der einzelnen Ringe auf den Wälzlagerkäfig
möglich, da das Hilfsteil die Montage nicht behindern kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist das Hilfsteil als elastisches Element ausgebildet,
wobei es besonders bevorzugt ist, wenn das Hilfsteil als O-Ring
ausgebildet ist.
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Dadurch
ist eine besonders schonende Fixierung der einzelnen Ringe möglich,
da die elastischen Elemente eventuelle Stöße und
Vibrationen bei der Handhabung, mechanischen Bearbeitung oder dem
Transport abfedern.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen
Wälzlagers mit zwei Einzelringen als Außenring;
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2 ein
der 1 entsprechendes erfindungsgemäßes
Wälzlager in Explosionsdarstellung;
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3 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Wälzlagerkäfigs
mit keilförmigen Abstützelementen; und
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4 eine
schematische radiale Schnittansicht eines Abschnittes einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wälzlagers.
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In 1 ist
das erfindungsgemäße Wälzlager generell
mit 10 bezeichnet.
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Das
Wälzlager 10 dient zum drehbaren Lagern eines
Schafts 12. Auf den Schaft 12 ist ein Innenring 14 drehfest
montiert, den ein Wälzlagerkäfig 16 umfänglich
umgibt. In dem Wälzlagerkäfig 16 sind Taschen 18 ausgebildet,
in denen Wälzkörper 20 in Form von zylindrischen
Rollen aufgenommen sind. Die Wälzkörper 20 können
vorzugsweise als Nadeln ausgeführt sein. Den Wälzlagerkäfig 16 umgeben zwei
nebeneinander angeordnete zylindrische Einzelringe 22, 24 umfänglich,
die zusammen einen Außenring 25 des Wälzlagers 10 bilden.
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Der
Innenring 14 ist auf dem Schaft 12 drehfest fixiert
und dient als Lagerring für den Wälzlagerkäfig 16.
Eine äußere Umfangsfläche des Innenrings 14 dient
den in den Taschen 18 des Wälzlagerkäfigs 16 angeordneten
Wälzkörpern 20 als Laufbahn, auf der
die Wälzkörper 20 abwälzen.
Dadurch ist der Schaft 12 relativ zu dem Wälzlagerkäfig 16 drehbar gelagert.
Eine innere Umfangsfläche des Außenrings 25,
der aus den Einzelringen 22, 24 gebildet ist,
dient den Wälzkörpern 20 als weitere
Laufbahn, an der die Wälzkörper 20 abwälzen.
Dadurch ist der Außenring 25 relativ zu dem Wälzlagekäfig 16 und
somit zu dem Innenring 14 und der Welle 12 drehbar
gelagert.
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Der
Innenring 14 kann wahlweise als gehärteter oder
ungehärteter Metallring aufgeführt sein und vorzugsweise
mittels Innenhochdruckumformen kraftschlüssig oder formschlüssig
mit dem Schaft 12 verbunden werden. Der Innenring 14 kann
vor und/oder nach Montage auf den Schaft 12 durch mechanische
Bearbeitung auf Maß gebracht werden.
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2 stellt
eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen
Wälzlagers dar. 2 zeigt die Einzelringe 22, 24 zu
je einer axialen Seite des Wälzlagerkäfigs 16.
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Der
in 2 dargestellte Wälzlagerkäfig 16 weist
eine axiale Breite auf, die eine Wälzlagerbreite 26 bildet.
Die Wälzkörper 20 weisen eine Breite
in axialer Richtung auf, die eine Wälzkörperbreite 27 bildet
und die kleiner ist als die Wälzlagerbreite 26.
Die Einzelringe 22, 24 weisen je eine Einzelringbreite 28, 30 in
axialer Richtung auf. In der in 2 dargestellten
Ausführungsform sind die Einzelringbreiten 28, 30 der
Einzelringe 22, 24 miteinander identisch und entsprechen
zusammen wenigstens der Wälzkörperbreite 27.
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Durch
den Zusammenhang zwischen den Einzelringbreiten 28, 30 und
der Wälzkörperbreite 27 bedecken die
Einzelringe 22, 24 im montierten Zustand gerade
die Wälzkörper 20, so dass sich bei dem
Gebrauch durch Abnutzung keine Rillen o. a. in den Einzelringen 22, 24 oder
in den Wälzkörpern 20 bilden können.
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Dadurch,
dass der Außenring 22, 24 aus den zwei
Einzelringen 22, 24 gebildet ist, lassen sich
die Einzelringe 22, 24 jeweils an gegenüberliegenden Seiten
axial neben dem Wälzlagerkäfig 16 an
dem Schaft vormontieren und zu einer endgültigen Montage
von den gegenüberliegenden Seiten axial auf den Wälzlagerkäfig 16 schieben.
An Abschnitten auf dem Schaft 12, an denen die Einzelringe 22, 24 axial
neben dem Wälzlagerkäfig 16 vormontiert
werden, können weitere Komponenten, wie z. B. Nockenringe oder
weitere Lager nicht oder nur eingeschränkt vorhanden sein
bzw. montiert werden. Durch die in 2 dargestellte
erfindungsgemäße Ausführungsform ist
es möglich, die weiteren Komponenten mit einem minimalen
axialen Abstand zu dem Wälzlager 10 entsprechend
der Einzelringbreite 28, 30 auf dem Schaft 12 zu
montieren. Durch den aus zwei Einzelringen 22, 24 gebildeten
Außenring 22, 24 ist dieser minimale
axiale Abstand in dieser Ausführungsform um die Hälfte
reduziert. Dadurch lassen sich kompaktere Bauformen realisieren.
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In
einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Wälzlagers 10 ist es auch denkbar, dass die Einzelringbreiten 28, 30 unterschiedlich groß sind.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die Einzelringe 22, 24 zusammen
wenigstens die Wälzkörper 20 bedecken
und die Summe der Einzelringbreiten 28, 30 die
Wälzlagerbreite 26 nicht überschreitet,
da der aus den Einzelringen 22, 24 gebildete Außenring 22, 24 in
diesem Fall über den Wälzlagerkäfig 16 axial
hinausragen würden.
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3 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs
mit Abstützelementen.
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Der
Wälzlagerkäfig 16 weist an gegenüberliegenden
axialen Rändern 32, 34 keilförmige
Abstützelemente 36 auf, die über einen
Umfang des Wälzlagerkäfigs 16 ausgebildet
sind und von dem Wälzlagerkäfig radial nach außen
hervorstehen.
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Die
Abstützelemente 36 weisen jeweils eine radial
ausgerichtete Fläche 38 und eine hierzu schräge
Fläche 40 auf. Die Abstützelemente 36 sind
an den axialen Rändern 32, 34 so angeordnet,
dass die schräge Fläche 40 an dem Walzlagerkäfig 16 axial nach
außen und die radiale Fläche 38 axial
nach innen weist. Die Abstützelemente 36 sind
in dieser Ausführungsform der Erfindung an beiden axialen Rändern 32, 34 mit
je einer schrägen Fläche 40 ausgebildet.
Die Abstützelemente 36 sind elastisch gelagert
und radial nach innen auslenkbar.
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Die über
den Umfang des Wälzlagerkäfigs 16 verteilten
Abstützelemente 36 dienen dazu, die Einzelringe 22, 24 zu
hindern, im Betrieb axial von dem Wälzlagerkäfig 16 abzugleiten.
Wie in 1 dargestellt ist, sind die Einzelringe 22, 24 in
einem zusammengebauten Zustand so nebeneinander angeordnet, dass
sie sich mit einander zugewandten axial inneren Rändern
berühren. An einander abgewandten, axial äußeren
Rändern der Einzelringe 22, 24 stützen
die Abstützelemente 36 die Einzelringe 22, 24 ab.
Dabei greifen die Abstützelemente 36 jeweils mit
der radialen Fläche 38 hinter die äußeren Ränder
der Einzelringe 22, 24 und halten die Einzelringe 22, 24 so
in einer den Wälzlagerkäfig 16 umfänglich
umgebenden Position.
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Die
schräge Fläche 40 dient dazu, die Einzelringe 22, 24 bei
der Montage auf den Wälzlagerkäfig 16 zu
führen. Die Montage der Einzelringe 22, 24 erfolgt
durch axiales Aufschieben auf den Wälzlagerkäfig 16.
Dabei sorgt die schräge Fläche 40 der
Abstützelemente 36 dafür, dass die Einzelringe 22, 24 koaxial
zu dem Wälzlagerkäfig 16 aufgeschoben
werden. Außerdem sorgt die schräge Fläche 40 bei
diesem Montageschritt dafür, dass die von dem Wälzlagerkäfig 16 radial
nach außen ragende Abstütz elemente 36 radial
nach innen elastisch ausgelenkt werden. Um bei der Montage der Einzelringe 22, 24 radial
ausgelenkt werden zu können, sind die Abstützelemente 36 entweder
federnd gelagert oder aber aus einem elastischen Werkstoff gebildet.
Wenn die Einzelringe 22, 24 bei der Montage auf
den Wälzlagerkäfig 16 über die
Abstützelemente 36 hinweggeschoben sind, federn
die Abstützelemente 36 in eine Ausgangsposition
radial nach außen zurück und greifen mit ihrer
senkrechten Fläche 38 hinter die äußeren Ränder
der Einzelringe 22, 24. In dieser Ausführungsform
sind die Abstützelemente 36 an beiden axialen
Rändern 32, 34 des Wälzlagerkäfigs 16 keilförmig
ausgeführt, um das axiale Aufschieben der Einzelringe 22, 24 von
beiden axialen Seiten des Wälzlagerkäfigs 16 zu
ermöglichen.
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In
einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können
die Abstützelemente 36 an einem der axialen Ränder 32, 34 des
Wälzlagerkäfigs 16 mit einer schrägen
Fläche 40 und an dem gegenüberliegenden
axialen Rand 32, 34 ohne schräge Fläche 40 ausgebildet
sein. In dieser Ausführungsform der Erfindung können
die Einzelringe 22, 24 nur von einer axialen Seite
des Wälzlagerkäfigs 16 aufgeschoben werden.
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Die
Abstützelemente 36 können als separat gefertigte,
federnd gelagerte Bauteile ausgebildet sein. Auch ist es denkbar,
dass diese separat gefertigten Abstützelemente 36 aus
einem elastischen Werkstoff gebildet sind und so federnd radial
nach innen auslenkbar sind. Vorzugsweise sind die Abstützelemente 36 einstückig
mit dem Wälzlagerkäfig 16 ausgebildet.
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In
einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können
die Abstützelemente 36 mit einer Gestalt wie oben
beschrieben auch an einem Bereich des Wälzlagerkäfigs 16 zwischen
den axialen Rändern 32, 34 über
den Umfang verteilt angeordnet sein. Dabei weisen die Einzelringe 22, 24 an
einer entsprechenden Position an einem inneren Umfang bspw. eine
Nut auf, in die die Abstützelemente 36 zur axialen
Sicherung eingreifen.
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Auch
ist es denkbar, dass der Wälzlagerkäfig 16,
nicht wie in 3 dargestellt, als einreihiger Wälzlagerkäfig 16,
also mit einer Reihe der Wälzkörper 20 ausgeführt
ist, sondern als zwei- oder mehrreihiger Wälzlagerkäfig 16 ausgeführt
ist. Der Wälzlagerkäfig 16 kann in einer
besonderen Ausführungsform zur Montage auf den Innenring 14 einen
axial ausgerichteten Schlitz aufweisen, der es ermöglicht, den
Wälzlagerkäfig 16 aufzuspreizen und so
den Wälzlagerkäfig 16 auf den Innenring 14 drücken
zu können. Ein axialer Schlitz in dem Wälzlagerkäfig 16 kann
auch das radiale Zusammendrücken beim Aufschieben der Einzelringe 22, 24 erleichtern.
Auch ist es denkbar, dass der Wälzlagerkäfig 16 statt
eines axial ausgerichteten Schlitzes einen elastischen Bereich aufweist,
der es ermöglicht, den Wälzlagerkäfig 16 zur
Montage auf den Innenring 14 aufzuspreizen.
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4 zeigt
eine radiale Schnittansicht einer Ausführungsform eines
vollständig montierten erfindungsgemäßen
Wälzlagers. 4 stellt einen radialen Schnitt
an einer Umfangsposition dar, an der der Wälzlagerkäfig 16 Abstützelemente 36 aufweist.
Der Wälzlagerkäfig 16 weist weiterhin
auf einer dem Innenring 14 zugewandten Innenseite Halteelemente 42 auf,
die radial nach innen hervorstehen und den Innenring 14 axial
teilweise umgreifen.
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Die
Halteelemente 42 dienen dazu den Wälzlagerkäfig 16 auf
dem Innenring 14 in einer axialen Position zu halten und
zu verhindern, dass der Wälzlagerkäfig 16 von
dem Innenring 14 abgleitet. Die in 4 dargestellte
Schnittansicht verdeutlicht, wie die Abstützelemente 36 mit
ihrer senkrechten Kante 38 die nebeneinander angeordneten
Einzelringe 22, 24 in einer axialen Position halten.
Weiterhin wird in dieser Darstellung deutlich, dass die Einzelringe 22, 24 als
einfache zylinderförmige Ringe ohne Nuten, Kanten oder
Aussparungen ausgebildet sind. Dadurch lassen sich die Einzelringe 22, 24 besonders
kostengünstig produzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19745410
A1 [0003, 0007]