DE102007049071A1

DE102007049071A1 - Drahtwälzlager

Info

Publication number: DE102007049071A1
Application number: DE200710049071
Authority: DE
Inventors: Jürgen OETJEN
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drahtwälzlager (1), bestehend aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Tragringen (2, 3), die in einander zugekehrten Ausnehmungen Laufdrähte (12) aufweisen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (14) abrollen. Nach der Erfindung sind die Tragringe (2, 3) aus einem durch einen spanlosen Formgebungsvorgang gefertigten Endlosprofil gleichen Querschnitts hergestellt, wobei die Tragringe (2, 3) durch Rundbiegen je eines Abschnittes dieses Endlosprofils gebildet sind, dessen Länge dem gewünschten späteren Durchmesser der Tragringe (2, 3) entspricht, sodass jeder der beiden Tragringe (2, 3) mit einem durchgehenden Längsschlitz (8) versehen ist, der mit Hilfe eines Spannelementes (21) in seiner Umfangsausdehnung veränderbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Drahtwälzlager, bestehend aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Tragringen, die ineinander zugekehrten Ausnehmungen Laufdrähte aufweisen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen.
Hintergrund der Erfindung
Es ist allgemein bekannt, dass sich Stahlringe beim Härten verziehen. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass die Ringe genau laufender Wälzlager nach dem Härten geschliffen werden müssen. Der Aufwand für das Schleifen steigt mit dem Durchmesser der Lagerringe an, sodass der Einbau genau laufender Wälzlager mit großen Durchmessern im Allgemeinen nicht mehr wirtschaftlich ist. Die ungünstigen Einflüsse der Härtung lassen sich durch die Verwendung ungehärteter Rollbahnen oder durch die Trennung der Rollbahnen von den umschließenden Lagerringen beseitigen. Ein Lager mit ungehärteten Rollbah nen besitzt jedoch eine geringe Tragfähigkeit. Es machen sich schon bei geringen Belastungen Rollbahneindrückungen durch Geräuschbildung und durch einen hakenden Lauf des Lagers bemerkbar.
Die zweite Möglichkeit, die in der Trennung der Rollbahnen von den umschließenden Tragringen besteht, ist durch Drahtwälzlager verwirklicht worden. Die hierbei verwendeten Rollbahndrähte bestehen aus hartem Stahl, sind aber trotzdem wegen ihres geringen Querschnittes elastisch und verwindungsweich. Sie legen sich unter dem Wälzkörperdruck fest an die umschließenden ungehärteten Tragringe an, sodass diese maßgebend für die Laufgenauigkeit des Lagers sind. Der Einbau von Drahtwälzlagern ist auch bei großen Durchmessern und hohen Laufgenauigkeiten noch wirtschaftlich.
Ein gattungsgemäßes Drahtwälzlager ist aus der DE 42 43 450 A1 vorbekannt. Dieses Wälzlager besteht aus in einem Käfig geführten kugelförmigen Wälzkörpern. Das Wälzlager besteht weiterhin aus einem inneren Tragring und einem zu diesem koaxial angeordneten äußeren Tragring. Beide Tragringe sind aus einem biegeweichen Werkstoff wie Aluminium hergestellt. In den einander zugewandten Umfangsflächen des inneren und des äußeren Tragringes sind Ringnuten vorgesehen, in welchen Laufdrähte angeordnet sind. An diesen Laufdrähten wälzen sich die kugelförmigen Wälzkörper unter einem Druckwinkel ab. An jede der Ringnuten schließt sich im stirnseitigen Bereich des inneren und des äußeren Tragringes ein radial nach außen bzw. radial nach innen ragender dünnwandiger Steg an. Dieser Steg ist an den jeweiligen in den Ringnuten eingelegten Laufdrähten angebördelt. Die Laufdrähte sind mit ihrer Außenmantelfläche durch die sie umschließende Außenmantelfläche des jeweiligen Steges und die sie umschließenden Umfangsflächen des inneren bzw. des äußeren Tragringes um mindestens 50% umfasst. Durch diese Ausgestaltung sind die Laufdrähte fest in den Ringnuten aufgenommen, was sich positiv auf die Steifigkeit des Drahtwälzlagers auswirkt.
Nachteilig dabei ist, dass sowohl der innere als der äußere Tragring in aufwändiger Weise durch einen spangebenden Formgebungsvorgang, d. h. durch Drehen, hergestellt sind. Es ist weiter von Nachteil, dass die Einstellung einer gewünschten Lagervorspannung bei einem derartigen Drahtwälzlager mit einem relativ großen Aufwand verbunden ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäß ausgebildetes Drahtwälzlager bereitzustellen, welches einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist, sich kostengünstig herstellen lässt und eine einfache Einstellung der Vorspannung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass die Tragringe aus einem durch einen spanlosen Formgebungsvorgang gefertigten Endlosprofil gleichen Querschnitts bestehen, wobei die Tragringe durch Rundbiegen je eines Abschnittes dieses Endlosprofils gebildet sind, dessen Länge dem gewünschten späteren Durchmesser der Tragringe entspricht, sodass jeder der beiden Drahtringe mit einem durchgehenden Längsschlitz versehen ist, der mit Hilfe eines Spannelementes in seiner Umfangsausdehnung veränderbar ist.
In besonders vorteilhafter Weise lassen sich derartige Endlosprofile durch Strangpressen herstellen. Das Verfahren hat vor allem deshalb große technische und wirtschaftliche Bedeutung, weil es in einem Arbeitsgang Formänderungen beträchtlicher Größe ermöglicht, die Formung von metallischen Werkstoffen erlaubt, deren Gussgefüge die Verarbeitung durch andere spanlose Verfahren unmöglich macht und komplizierte Profile gestattet, die mit anderen spanlosen oder spanenden Verfahren nicht herstellbar sind. Da die Pressmatrizen auswechselbar und nicht sehr teuer sind, lassen sich auf einer Presse Profile der unterschiedlichsten Gestalt erstellen. Bei diesem Verfahren wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Pressling mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt, wobei der Block durch einen Rezipienten, ein sehr dickwandiges Rohr, umschlossen ist. Die Besonderheit des Strangpressens ist der allseitige Druck, der durch den Stempel, den Rezipienten und die Matrize auf das Material aufgebracht wird. Dieser allseitige Druck bewirkt, dass mit diesen Verfahren Werkstoffe verformt werden können, die sich mit anderen Verfahren nur schlecht oder gar nicht plastisch verformen lassen.
Ein weiterer Vorteil ist dadurch begründet, dass das spanlos hergestellte Endlosprofil sowohl für den inneren als auch für den äußeren Tragring verwendet werden kann. Der Unterschied liegt lediglich darin, dass für den äußeren Tragring naturgemäß ein längeres Stück vom Endlosprofil abgelängt und rundgebogen werden muss als für den inneren Tragring. Es ist auch von Vorteil, dass die Tragringe durch das Rundbiegen zwei gegenüberliegende Enden aufweisen, die durch einen Längsschlitz voneinander beabstandet sind. Mit Hilfe eines Spannelementes kann dieser Längsschlitz in Umfangsausdehnung erweitert oder verringert werden, sodass die Einstellung der Vorspannung des Drahtwälzlagers in einfacher Weise möglich ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hat es sich gemäß Anspruch 2 als vorteilhaft erwiesen, dass das Endlosprofil als ein Vierkantprofil in Form eines Doppel-T-Trägers ausgebildet ist.
Auch ist es von Vorteil, dass im Zentrum des Endlosprofils eine durchgehende Bohrung gemäß Anspruch 3 angeordnet ist. Wie aus Anspruch 5 hervorgeht, ist im rundgebogenen Zustand des Tragringes in diese Bohrung ein Spannstift eingesetzt, dessen Außengewinde mit einem Innengewinde der Bohrung zusammenwirkt. Dieser Spannstift kann nun die Umfangsausdehnung des Längsschlitzes verändern, sodass in einfacher Weise auf die Vorspannung der Lageranordnung eingewirkt werden kann. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 6 ist von Vorteil, dass der Spannstift an einem Ende mit einem Links- und am anderen Ende mit einem Rechtsgewinde versehen ist, wobei nach Anspruch 7 zu dessen Verstellung der Spannstift in seinem Mittelteil eine Bohrung zur Aufnahme eines Werkzeuges aufweist.
Die im Anspruch 4 beschriebenen muldenförmigen Ausnehmungen an der Ober- und an der Unterseite des Endlosprofils und die an den beiden Stirnseiten vorhandenen Freistellungen sorgen dafür, dass einerseits in den muldenförmigen Ausnehmungen die Laufdrähte unkompliziert aufnehmbar sind und dass andererseits die Befestigung der Tragringe mittels Schrauben so möglich ist, dass diese in den Freistellungen untertauchen, d. h., aus diesen nicht hervorragen.
Schließlich ist nach weiteren Merkmalen gemäß den Ansprüchen 8 und 9 vorgesehen, dass die Tragringe aus Aluminium, speziell aus einer Aluminiumknetlegierung, hergestellt sein sollen. Durch den Einsatz von Aluminium wird durch dessen geringes spezifisches Gewicht eine konsequente Leichtbauweise der gesamten Lageranordnung realisiert. Aluminiumknetlegierungen lassen sich, wie der Fachmann weiß, durch Strangpressen besonders vorteilhaft bearbeiten. Bereits geringe Zusätze der Legierungselemente wie Magnesium, Silizium, Kupfer, Zink, Nickel und Mangan können auf die Eigenschaften des reinen Aluminiums verändert einwirken. Insbesondere werden Festigkeit und Härte gesteigert, die elektrische Leitfähigkeit gesenkt, während die Umformbarkeit nur gering nachlässt.
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 teilweise perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Drahtwälzlagers,
2 einen Schnitt durch das Drahtwälzlager entlang der Linie II-II in 3,
3 einen Schnitt durch das Drahtwälzlager entlang der Linie III-III in 2 und
4 einen teilweisen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Drahtwälzlager mit Anschlusskonstruktion.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in den 1 bis 4 dargestellte und mit 1 bezeichnete Drahtwälzlager ist als ein Vierpunktkugellager ausgebildet und kann beispielsweise als Drehverbindung in der Computertomographie (CT) eingesetzt werden. Im Einzelnen weist das Drahtkugellager 1 den äußeren Tragring 2 und den inneren Tragring 3 auf, die konzentrisch ineinander angeordnet sind. Beide Tragringe 2, 3 werden aus durch Strangpressen hergestellten Längsprofilen derart gefertigt, dass von den nicht dargestellten ebenen Profilen zunächst ein Teilstück abgelängt wird, das dem späteren gewünschten Durchmesser der Tragringe 2, 3 entspricht, und anschließend rundgebogen wird. Auf diese Weise haben beide Tragringe 2, 3, wie insbesondere aus 3 ersichtlich, zwei gegenüberliegende Enden 4, 5 bzw. 6, 7, die durch den gemeinsamen Längsschlitz 8 voneinander in Umfangsrichtung beabstandet sind.
Wie auch erkennbar, sind die Endlosprofile bzw. nach deren Rundbiegen die beiden Tragringe 2, 3 im Querschnitt betrachtet Doppel-T-förmig ausgebildet, wobei diese am oberen und am unteren Ende je eine muldenförmige Ausnehmung 9, 10 und an beiden Stirnseiten mit je einer Freistellung 11 versehen sind. Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, sind in der muldenförmigen Ausnehmung 10 des äußeren Tragringes 2 und in der muldenförmigen Ausnehmung 9 des inneren Tragringes 3 vier Laufdrähte 12 angeordnet, die Laufbahnen für die im Käfig 13 geführten Lagerkugeln 14 stellen. 4 lässt auch erkennen, dass sowohl der äußere Tragring 2 als auch der innere Tragring 3 mit zugehörigen Anschlusskonstruktionen 17, 18 mit Hilfe von Befestigungsschrauben 15, 16 verbunden sind, wobei die Befestigungsschrauben 15, 16 mit ihrem nicht näher bezeichneten Schraubenkopf in den Freistellungen 11 angeordnet sind, d. h., aus diesen nicht herausragen.
Wie aus den 2 und 3 erkennbar, ist im Zentrum des Endlosprofils und damit nach dem Rundbiegen in beiden Tragringen 2, 3 eine durchgehende Bohrung 19 angeordnet, deren beide gegenüberliegenden Enden mit einem Innengewinde 20 versehen sind, das einmal als ein Rechts- und einmal als ein Linksgewinde ausgestaltet ist. Wie aus 3 erkennbar, ist im Bereich des Längsschlitzes 8 ein Spannstift 21 angeordnet, der mit seinem Außengewinde 22, das einmal als ein Rechtsgewinde und einmal als ein Linksgewinde ausgebildet ist, mit dem Innengewinde 20 der Bohrung 19 zusammenwirkt. Im Zentrum des Spannstiftes 21 ist eine Bohrung 23 angeordnet, in die mit einem Werkzeug zum Drehen des Spannstiftes 21 eingegriffen werden kann. Auf diese Weise kann der Längsschlitz 8 in seiner Umfangsausdehnung variabel gestaltet werden, sodass in einfacher Weise auf die Vorspannung des Drahtwälzlagers 1 eingewirkt werden kann. Dabei ist von Vorteil, dass beide Tragringe 2, 3 mit einem entsprechenden Spannstift 21 ausgestattet sind.

1: Drahtwälzlager
2: äußerer Tragring
3: innerer Tragring
4: Ende
5: Ende
6: Ende
7: Ende
8: Längsschlitz
9: muldenförmige Ausnehmung
10: muldenförmige Ausnehmung
11: Freistellung
12: Laufdraht
13: Käfig
14: Wälzkörper
15: Befestigungsschraube
16: Befestigungsschraube
17: Anschlusskonstruktion
18: Anschlusskonstruktion
19: Bohrung
20: Innengewinde
21: Spannstift
22: Außengewinde
23: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4243450 A1 [0004]

Claims

Drahtwälzlager (1), bestehend aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Tragringen (2, 3), die in einander zugekehrten Ausnehmungen Laufdrähte (12) aufweisen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (14) abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragringe (2, 3) aus einem durch einen spanlosen Formgebungsvorgang gefertigten Endlosprofil gleichen Querschnitts bestehen, wobei die Tragringe (2, 3) durch Rundbiegen je eines Abschnittes dieses Endlosprofils gebildet sind, dessen Länge dem gewünschten späteren Durchmesser der Tragringe (2, 3) entspricht, so dass jeder der beiden Tragringe (2, 3) mit einem durchgehenden Längsschlitz (8) versehen ist, der mit Hilfe eines Spannelementes (21) in seiner Umfangsausdehnung veränderbar ist.
Drahtwälzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosprofil als ein Vierkantprofil in Form eines Doppel-T-Trägers ausgebildet ist.
Drahtwälzlager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum des Endlosprofils eine durchgehende Bohrung (19) angeordnet ist.
Drahtwälzlager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosprofil an seiner oberen und seiner unteren Seite mit je einer muldenför mige Ausnehmung (9, 10) und an seinen Stirnseiten mit je einer Freistellung (11) versehen ist.
Drahtwälzlager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im rundgebogenen Zustand des Tragringes (2, 3) in der Bohrung (19) ein Spannstift (21) eingesetzt ist, dessen Außengewinde (22) mit einem Innengewinde (20) der Bohrung (19) zusammenwirkt.
Drahtwälzlager (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (21) an einem Ende mit einem Links- (22) und am anderen Ende mit einem Rechtsgewinde (22) versehen ist.
Drahtwälzlager (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannstift (21) in seinem Mittelteil mit einer Bohrung (23) zur Aufnahme eines Werkzeuges versehen ist.
Drahtwälzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragringe (2, 3) aus einem biegeweichen Werkstoff wie Aluminium hergestellt sind.
Drahtwälzlager (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragringe (2, 3) aus einer Aluminiumknetlegierung hergestellt sind.