DE102011004199A1

DE102011004199A1 - Radial-Rollenwälzlager, insbesondere Nadelhülse oder Nadelbüchse

Info

Publication number: DE102011004199A1
Application number: DE102011004199A
Authority: DE
Inventors: Heinz Schäfers; Ekrem Akyol; Vladimir Plesa; Stefan Spacek
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-08-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radial-Rollenwälzlager (1), welches im Wesentlichen aus einem dünnwandigen Außenring (2) sowie aus einem in diesen Außenring (2) eingesetzten Nadelkranz (3) besteht, der durch eine Vielzahl von Lagernadeln (4) sowie einem die Lagernadeln (4) in Umfangsrichtung führenden Nadelkäfig (5) gebildet wird. Der Außenring (2) weist dabei an einer Axialseite entweder einen bei dessen Herstellung angeformten, radial nach innen gerichteten Festbord (6) oder einen bei dessen Herstellung angeformten, geschlossenen Boden (7) auf und ist an der anderen Axialseite mit einem nach dem Einsetzen des Nadelkranzes (3) angeformten, radial nach innen gerichteten Bördelbord (8) ausgebildet, der nach dem Umbördeln mit seiner Innenseite (9) zusammen mit der Innenseite (10) des Außenrings (2) und der Außenseite (11) des Nadelkäfigs (5) einen neben den bördelbordseitigen Stirnseiten (12) der Lagernadeln (4) angeordneten ringförmigen Schmierstoffvorratsraum (13) begrenzt. Erfindungsgemäß ist in den Außenring (2) eine zusätzliche umlaufende Ringhülse (14) eingesetzt, deren innere Mantelfläche als axial frei nachbearbeitbare äußere Laufbahn (15) für die Lagernadeln (4) vorgesehen ist und durch deren Materialstärke einerseits der bördelbordseitige Schmierstoffvorratsraum (13) im Volumen vergrößerbar und andererseits das Radial-Rollenwälzlager (1) auch neben den festbord- bzw. bodenseitigen Stirnseiten (16) der Lagernadeln (4) mit einem zweiten ringförmigen Schmierstoffvorratsraum (17) ausbildbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Radial-Rollenwälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie insbesondere vorteilhaft an spanlos geformten Nadelhülsen oder Nadelbüchsen realisierbar.
Hintergrund der Erfindung
Als Nadelhülsen oder Nadelbüchsen ausgebildete gattungsgemäße Radial-Rol-lenwälzlager sind beispielhaft aus der DE 103 33 875 A1 oder aus dem Katalog „Wälzlager” der Anmelderin vom Januar 2006, Seiten 605 bis 618, bekannt und in den 1 und 2 der anliegenden Zeichnungen in den möglichen Ausführungen mit einem Kunststoffkäfig oder mit einem Stahlkäfig dargestellt. Derartige Nadelhülsen oder Nadelbüchsen bestehen im Wesentlichen aus einem dünnwandigen, spanlos geformten Außenring 2 sowie aus einem in diesen Außenring 2 eingesetzten Nadelkranz 3, der durch eine Vielzahl von Lagernadeln 4 sowie dem die Lagernadeln 4 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen führenden Nadelkäfig 5 aus Kunststoff oder Stahl gebildet wird. Dabei weist der Außenring 2 bei einer Nadelhülse an einer Axialseite einen bei dessen Herstellung angeformten, radial nach innen gerichteten Festbord 6 auf, während eine Nadelbüchse an einer Axialseite einen bei dessen Herstellung angeformten, geschlossenen Boden 7 aufweist. An der anderen Axialseite sind sowohl die Nadelhülse als auch die Nadelbüchse mit einem nach dem Einsetzen des Nadelkranzes 3 angeformten, radial nach innen gerichteten Bördelbord 8 ausgebildet, der eine geringere Materialstärke als der übrige Außenring 2 aufweist und nach dem Umbördeln mit seiner Innenseite 9 zusammen mit der Innenseite 10 des Außenrings 2 und der Außenseite 11 des Nadelkäfigs 5 einen neben den bördelbordseitigen Stirnseiten 12 der Lagernadeln 4 angeordneten ringformigen Schmierstoffvorratsraum 13 begrenzt.
In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass derartige Nadelhülsen oder Nadelbüchsen oftmals wegen Mangelschmierung und der daraus resultierenden überhöhten mechanischen Belastung vorzeitig ausfallen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Nadelhülsen oder Nadelbüchsen nur einseitig mit einem Schmierstoffvorratsraum 13 ausgebildet sind, der zudem nur ein unzureichendes Aufnahmevolumen und keinerlei Nachschmiermöglichkeiten aufweist. Ebenso ist es bei diesen Nadelhülsen oder Nadelbüchsen von Nachteil, dass diese an der die äußere Laufbahn 15 für die Lagernadeln 4 bildenden Innenseite des Außenrings 2 nur relativ aufwändig durch Schleifen spanend nachbearbeitet werden können, da es dabei unvermeidlich ist, in den Übergangsradius zu dem bei deren Herstellung angeformten Festbord 6 bzw. zu dem geschlossenen Boden 7 hinein zu schleifen. Dadurch entsteht ein umlaufender Absatz 20 zu diesem Übergangsradius, wie er in den 1 und 2 leicht übertrieben dargestellt ist, der vor allem Beschädigungen am verwendeten Schleifwerkzeug hervorruft und somit dessen Standzeit erheblich verringert.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Radial-Rollenwälzlager, insbesondere Nadelhülse oder Nadelbüchse, zu konzipieren, welche ausreichend Vorratsraum zur Befüllung mit einem Schmierstoff aufweist und bei der Beschädigungen des Schleifwerkzeuges bei der Nachbearbeitung der äußeren Laufbahn für die Lagernadeln sicher vermieden werden.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Radial-Rollenwälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass in den Außenring eine zusätzliche umlaufende Ringhülse eingesetzt ist, deren innere Mantelfläche als axial frei nacharbeitbare äußere Laufbahn für die Lagernadeln vorgesehen ist und durch deren Materialstärke einerseits der bördelbordseitige Schmierstoffvorratsraum im Volumen vergrößerbar und andererseits das Radial-Rollenwälzlager auch neben den festbord- bzw. bodenseitigen Stirnseiten der Lagernadeln mit einem zweiten ringförmigen Schmierstoffvorratsraum ausbildbar ist, der durch die Innenseite des Außenrings und die Innenseite des Festbordes bzw. des Bodens sowie durch die Außenseite des Nadelkäfigs und durch eine Axialseite der Ringhülse begrenzt ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlagers werden in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.
Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlager vorgesehen, dass die zusätzliche Ringhülse aus einem einsatzgehärteten tiefziehfähigen Kaltband, beispielsweise der Sorte CK15 oder St4C22, besteht und durch eine Pressverbindung an der Innenseite des Außenrings befestigt ist. Ein solcher relativ hochwertiger Einsatzstahl als Werkstoff für die Ringhülse ist notwendig, damit deren als äußere Laufbahn für die Lagernadeln vorgesehene innere Mantelfläche die notwendige Härte und Überrollfestigkeit über die gesamte Lagerlebensdauer aufweist. Anstelle des genannten tiefziehfähigen Kaltbandes sind jedoch auch andere Werkstoffe für. die zusätzliche Ringhülse denkbar, mit denen ähnliche mechanische Eigenschaften erzielbar sind. Eine kraftschlüssige Verbindung der Ringhülse mit dem Außenring durch Verpressen hat sich dabei als am kostengünstigsten in der Herstellung erwiesen, möglich wären jedoch auch formschlüssige oder stoffschlüssige Verbindungsarten.
Nach Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlagers, dass der Außenring aus einem tiefziehfähigen Warmband, beispielsweise der Sorte DD11 oder 16MnCr5, ohne Wärmebehandlung besteht und eine geringere Materialstärke als die zusätzliche Ringhülse aufweist. Da die Innenseite des Außenrings durch die in diesen eingesetzte zusätzliche Ringhülse nun nicht mehr die äußere Laufbahn für die Lagernadeln bildet und der Außenring damit nahezu keinen Duckbelastungen mehr unterliegt, ist es ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlagers, dass als Material für dessen Außenring ein weniger hochwertiger unlegierter Stahl verwendet werden kann, der in der Anschaffung kostengünstiger ist und damit auch die Herstellungskosten für das Radial-Rollenwälzlager senkt. Weitere Kosteneinsparungen lassen sich dabei noch dadurch erzielen, dass die Materialstärke des Werkstoffes für den Außenring aufgrund seiner durch die eingesetzte Ringhülse geringeren Belastungen geringer als bei herkömmlichen Radial-Rollenwälzlagern und geringer als die Materialstärke der Ringhülse gewählt werden kann, so dass das dünnere Warmband dadurch noch kostengünstiger ist. Anstelle des genannten tiefziehfähigen Warmbandes sind jedoch auch andere Werkstoffe für den Außenring denkbar, mit denen ähnliche mechanische Eigenschaften erzielbar sind.
Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlagers durch die Ansprüche 4 und 5 noch vorgeschlagen, dass entweder durch Variierung der Materialstärke der zusätzlichen Ringhülse oder durch die Ausbildung des Nadelkäfigs aus unterschiedlich starkem Stahl oder Kunststoff die Volumina beider Schmierstoffvorratsräume neben den Stirnseiten der Lagernadeln variabel ausbildbar sind. Da sich zu große Schmiermittelmengen durch die entstehenden Planschverluste ebenso wie zu kleine Schmiermittelmengen negativ auf die Lagereigenschaften und die Lagerlebensdauer auswirken, ist es somit durch eine oder durch beide der genannten Maßnahmen gleichzeitig möglich, die benötigte Schmiermittelmenge durch Veränderung der Volumina beider Schmiermittelvorratsräume genau zu dosieren.
Zusammenfassend weist das erfindungsgemäß ausgebildete Radial-Rollenwälz-lager somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Radial-Rol-lenwälzlagern den Vorteil auf, dass es durch das Einsetzen einer zusätzlichen Ringhülse in den Außenring und die dadurch entstehende Vergrößerung des bestehenden Schmiermittelvorratsraumes sowie die gleichzeitige Bildung eines weiteren Schmiermittelvorratsraumes nunmehr insgesamt ausreichend Vorratsraum zur Befüllung mit einem Schmierstoff aufweist. Da die eingesetzte zusätzliche Ringhülse aufgrund ihrer Materialstärke außerdem frei durch Schleifen spanend nachbearbeitet werden kann, können nunmehr auch Beschädigungen des Schleifwerkzeuges bei der Nachbearbeitung der äußeren Laufbahn für die Lagernadeln sicher vermieden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlager wird nachfolgend in zwei bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine vergrößerte Teilansicht eines Querschnittes durch eine Nadelhülse mit Stahlkäfig nach dem Stand der Technik;
2 eine vergrößerte Teilansicht eines Querschnittes durch eine Nadelbüchse mit Kunststoffkäfig nach dem Stand der Technik;
3 eine vergrößerte Teilansicht eines Querschnittes durch eine erfindungsgemäß ausgebildet Nadelhülse mit Stahlkäfig;
4 eine vergrößerte Teilansicht eines Querschnittes durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Nadelbüchse mit Kunststoffkäfig.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 3 und 4 zeigen jeweils ein Radial-Rollenwälzlager 1, welches in 3 als Nadelhülse mit einem Nadelkäfig 5 aus Stahl und in 4 als Nadelbüchse mit einem Nadelkäfig 5 aus Kunststoff ausgebildet ist. Deutlich sichtbar bestehen diese beiden Radial-Rollenwälzlager 1, ebenso wie die in den 1 und 2 gezeigten sowie eingangs beschriebenen Radial-Rollenwälzlager 1 des Standes der Technik, im Wesentlichen aus einem dünnwandigen, spanlos geformten Außenring 2 sowie aus einem in diesen Außenring 2 eingesetzten Nadelkranz 3, der durch eine Vielzahl von Lagernadeln 4 sowie dem die Lagernadeln 4 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen führenden Nadelkäfig 5 gebildet wird. Dabei weist der Außenring 2 bei der Nadelhülse gemäß 3 an einer Axialseite einen bei dessen Herstellung angeformten, radial nach innen gerichteten Festbord 6 auf, während die Nadelbüchse gemäß 4 an einer Axialseite einen bei dessen Herstellung angeformten, geschlossenen Boden 7 aufweist. An der anderen Axialseite sind sowohl die Nadelhülse als auch die Nadelbüchse mit einem nach dem Einsetzen des Nadelkranzes 3 angeformten, radial nach innen gerichteten Bördelbord 8 ausgebildet, der eine geringere Materialstärke als der übrige Außenring 2 aufweist und nach dem Umbördeln mit seiner Innenseite 9 zusammen mit der Innenseite 10 des Außenrings 2 und der Außenseite 11 des Nadelkäfigs 5 einen neben den bördelbordseitigen Stirnseiten 12 der Lagernadeln 4 angeordneten ringförmigen Schmierstoffvorratsraum 13 begrenzt.
Im Unterschied zu den in den 1 und 2 gezeigten Radial-Rollenwälzlagern 1 ist bei den in den 3 und 4 dargestellten Radial-Rollenwälzlagern darüber hinaus noch deutlich erkennbar, dass in deren Außenring 2 erfindungsgemäß eine zusätzliche umlaufende Ringhülse 14 eingesetzt ist, deren innere Mantelfläche als äußere Laufbahn 15 für die Lagernadeln 4 vorgesehen ist und durch deren Materialstärke einerseits der vorhandene bördelbordseitige Schmierstoffvorratsraum 13 im Volumen vergrößerbar ist. Andererseits ist das Radial-Rollenwälzlager 1 durch die eingesetzte zusätzliche Ringhülse 14 nunmehr auch neben den festbord- bzw. bodenseitigen Stirnseiten 16 der Lagernadeln 4 mit einem zweiten ringförmigen Schmierstoffvorratsraum 17 ausgebildet, der durch die Innenseite 10 des Außenrings 2 und die Innenseite 18 des Festbordes 6 bzw. des Bodens 7 sowie durch die Außenseite 11 des Nadelkäfigs 5 und durch eine Axialseite 19 der Ringhülse 14 begrenzt ist. Zur Einsparung von Materialkosten besteht dabei nur die durch eine Pressverbindung an der Innenseite 10 des Außenrings 2 befestigte zusätzliche Ringhülse 14 aus einem hochwertigen einsatzgehärteten tiefziehfähigen Kaltband, während der Außenring 2 aus einem kostengünstigen tiefziehfähigen Warmband besteht, welches zusätzlich eine geringere Materialstärke als die zusätzliche Ringhülse 14 aufweist. Das Einsetzen der zusätzlichen Ringhülse 14 in den Außenring 2 bewirkt bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlager 1 gemäß der 3 und 4 gegenüber den in den 1 und 2 abgebildeten bekannten Radial-Rollenwälzlagern 1 den Vorteil, dass diese nunmehr insgesamt ausreichend große Schmiermittelvorratsräume 13, 17 zur Befüllung mit einem Schmierstoff aufweisen und dass diese aufgrund der Materialstärke der zusätzlichen Ringhülse 14 außerdem frei durch Schleifen spanend nachbearbeitet werden können. Durch Variierung der Materialstärke der zusätzlichen Ringhülse 14 und/oder durch die Ausbildung des Nadelkäfigs 5 aus unterschiedlich starkem Stahl oder Kunststoff sind darüber hinaus die Volumina beider Schmierstoffvorratsräume 13, 17 neben den Stirnseiten 12, 16 der Lagernadeln 4 variabel ausbildbar, so dass es möglich ist, die benötigte Schmiermittelmenge für beide Schmiermittelvorratsräume 13, 17 genau zu dosieren.
Bezugszeichenliste

1: Radial-Rollenwälzlager
2: Außenring
3: Nadelkranz
4: Lagernadeln
5: Nadelkäfig
6: Festbord
7: Boden
8: Bördelbord
9: Innenseite von 8
10: Innenseite von 2
11: Außenseite von 5
12: bördelbordseitige Stirnseiten von 4
13: bördelbordseitiger Schmiermittelvorratsraum
14: Ringhülse
15: Laufbahn von 4
16: festbord- bzw. bodenseitige Stirnseiten von 4
17: festbord- bzw. bodenseitiger Schmiermittelvorratsraum
18: Innenseite von 6 bzw. 7
19: Axialseite von 14
20: umlaufender Absatz

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 10333875 A1 [0002]

Claims

Radial-Rollenwälzlager (1), insbesondere Nadelhülse oder Nadelbüchse, im Wesentlichen bestehend aus einem dünnwandigen, spanlos geformten Außenring (2) sowie aus einem in diesen Außenring (2) eingesetzten Nadelkranz (3), der durch eine Vielzahl von Lagernadeln (4) sowie einem die Lagernadeln (4) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen führenden Nadelkäfig (5) gebildet wird, wobei der Außenring (2) an einer Axialseite entweder einen bei dessen Herstellung angeformten, radial nach innen gerichteten Festbord (6) oder einen bei dessen Herstellung angeformten, geschlossenen Boden (7) aufweist und an der anderen Axialseite mit einem nach dem Einsetzen des Nadelkranzes (3) angeformten, radial nach innen gerichteten Bördelbord (8) ausgebildet ist, der eine geringere Materialstärke als der übrige Außenring (2) aufweist und nach dem Umbördeln mit seiner Innenseite (9) zusammen mit der Innenseite (10) des Außenrings (2) und der Außenseite (11) des Nadelkäfigs (5) einen neben den bördelbordseitigen Stirnseiten (12) der Lagernadeln (4) angeordneten ringförmigen Schmierstoffvorratsraum (13) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass in den Außenring (2) eine zusätzliche umlaufende Ringhülse (14) eingesetzt ist, deren innere Mantelfläche als axial frei nachbearbeitbare äußere Laufbahn (15) für die Lagernadeln (4) vorgesehen ist und durch deren Materialstärke einerseits der bördelbordseitige Schmierstoffvorratsraum (13) im Volumen vergrößerbar und andererseits das Radial-Rollenwälzlager (1) auch neben den festbord- bzw. bodenseitigen Stirnseiten (16) der Lagernadeln (4) mit einem zweiten ringförmigen Schmierstoffvorratsraum (17) ausbildbar ist, der durch die Innenseite (10) des Außenrings (2) und die Innenseite (18) des Festbordes (6) bzw. des Bodens (7) sowie durch die Außenseite (11) des Nadelkäfigs (5) und durch eine Axialseite (19) der Ringhülse (14) begrenzt ist.
Radial-Rollenwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Ringhülse (14) aus einem einsatzgehärteten tiefziehfähigen Kaltband, beispielsweise der Sorte CK15 oder St4C22, besteht und durch eine Pressverbindung an der Innenseite (10) des Außenrings (2) befestigt ist.
Radial-Rollenwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) aus einem tiefziehfähigen Warmband, beispielsweise der Sorte DD11 oder 16MnCr5, ohne Wärmebehandlung besteht und eine geringere Materialstärke als die zusätzliche Ringhülse (14) aufweist.
Radial-Rollenwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Variierung der Materialstärke der zusätzlichen Ringhülse (14) die Volumina beider Schmierstoffvorratsraume (13, 17) neben den Stirnseiten (12, 16) der Lagernadeln (4) variabel ausbildbar sind.
Radial-Rollenwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ausbildung des Nadelkäfigs (5) aus unterschiedlich starkem Stahl oder Kunststoff die Volumina beider Schmierstoffvorratsräume (13, 17) neben den Stirnseiten (12, 16) der Lagernadeln (4) variabel ausbildbar sind.