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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Schwungradlagerung für eine Umformmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.
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Wälzlager sowie Schwungradlagerungen für Umformmaschinen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diesbezüglich ist auch aus der
DE 43 34 534 A1 bekannt, dass es ein altbekanntes Problem in der Wälzlagertechnik ist, dass in einer entlasteten Zone der Reibungsschluss zwischen Innenring, Wälzkörpern und Außenring verloren geht. In dieser entlasteten Zone vermindern die Wälzkörper ihre Drehzahl. Bei Eintritt in eine belastete Zone müssen die Wälzkörper wieder schlagartig beschleunigt werden, damit ein normaler Abwälzvorgang ablaufen kann. Es kommt dadurch beispielsweise bei bestimmten Last- und Drehzahlverhältnissen zu einem Verschleiß der Wälzkörper. Zur Lösung dieser Problematik wird in der
DE 43 34 534 A1 vorgeschlagen, einen Lageraußenring mit einer Nut zu versehen, in der ein elastisches Spannelement angeordnet ist, das die Wälzkörper über ihre Lauffläche umfasst, mit diesen umläuft und in Richtung Laufbahn des Innenrings presst. So wird erreicht, dass die in einer unbelasteten Zone befindlichen Wälzkörper mittels des Spannelements über die in der Lastzone befindlichen Wälzkörper angetrieben werden. Dies weist jedoch Nachteile eines erhöhten Fertigungsaufwandes bzw. Wartungsaufwandes auf.
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Aus der
DE 103 09 828 A1 ist eine Wälzlageranordnung bekannt. Diese bekannte Wälzlageranordnung umfasst eine Vielzahl von Wälzkörpern und eine seitlichen Borde hierfür und es ist vorgesehen, dass die Borde wälzkörperstirnseitige Eintiefungen aufweist.
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Die
DE 18 11 333 A lehrt eine Vorrichtung zur Lagerung hochtouriger Wellen. Hierbei wird ein Wälzlager offenbart, dessen Käfig von einer Welle angetrieben wird. Es wird weiter vorgeschlagen, dass eine Drehmomentübertragung zwischen der Welle und dem Wälzlagerkäfig in Form einer hydraulischen Kupplung vorgesehen ist.
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Die
DE 37 22 408 A1 offenbart ein reibungsarmes Wälzlager. Hierbei ist vorgesehen, dass zur Verminderung der Reibung zwischen mit hoher Relativdrehzahl relativ zueinander umlaufender Bauteile und folglich zur Verringerung der Wärmeentwicklung die Wälzkörper und damit zusammenwirkende Lagerbauteile derart gestaltet sind, dass sich zwischen ihnen im Betrieb ein tragender Luftkeil aufbaut.
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In der
DE 10 2010 049 492 A1 ist eine Umformmaschine beschrieben. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass ein Rotor eines Nebenantriebs drehfest permanent mit der Antriebswelle verbunden ist und dass das Schwungrad der Umformmaschine mittels einer Kupplung an den Rotor des Nebenantriebs gekuppelt ist, um über diesen die Antriebswelle anzutreiben.
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Die
DE 2 110 009 A lehrt einen einteiligen Massivkäfig für große einreihige Zylinderrollenlager. Aus der
DE 433 621 A kennt man ein Mehrfachrollenlager mit schränkungsfreier Führung der Rollen. In der
WO 2005/075844 A1 ist eine Wälzlageranordnung offenbart. Die
EP 1 696 144 A2 offenbart einen Wälzlagerkäfig mit Schmiertaschen und Schmiernuten.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, Wälzlager bzw. Schwungradlagerungen von Umformmaschinen bei verringertem Fertigungs- bzw. wartungsaufwand bezüglich einer Vermeidung von Drehzahlschwankungen der Wälzkörper und damit verminderter Reibung der Wälzkörper weiter zu verbessern.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Wälzlager vorgeschlagen, umfassend wenigstens einen Wälzkörper mit einer axialen Erstreckung, welcher bei Bewegung des Wälzlagers in Wälzrichtung mittels wenigstens einer Führung geführt wird und wenigstens ein Führungsmittel zur in etwa quer zu der Wälzrichtung orientierten Begrenzung der Führung.
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Es ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Führungsmittel gegenüber der axialen Erstreckung des wenigstens einen Wälzkörpers zumindest abschnittsweise verbreitert ist. Dadurch können gezielte Bewegungsmöglichkeiten des Wälzkörpers, beispielsweise axiale Bewegungsmöglichkeiten in dem Wälzlager geschaffen werden, woraus bei geeigneter Anordnung weniger Belastungen der Wälzkörper und damit einhergehend geringerer Verschleiß resultieren, welcher bei Übergängen der Wälzkörper von gleitende Bewegungen in wälzende Bewegungen, d.h. bei Übergängen von entlasteten Bereichen in entlastete Bereiche auftreten kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wälzlager als Radiallager ausgebildet ist, welches ein als Winkelring ausgestaltetes Führungsmittel umfasst, wobei der Winkelring abschnittsweise eine Aussparung umfasst, so dass der wenigstens eine Wälzkörper vorzugsweise innerhalb der Aussparung quer zu der Wälzrichtung des wenigstens einen Wälzkörpers und/oder entlang einer axialen Erstreckung des wenigstens einen Wälzkörpers bewegbar ist. Somit können gezielte Bewegungsmöglichkeiten des Wälzkörpers bereitgestellt werden. Dadurch kann Verschleiß des Wälzlagers insgesamt verringert werden. Es kann zudem ermöglicht werden, dass die Bildung von Reibmartensit verringert wird.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das wenigstens eine Führungsmittel gegenüber der Führung wenigstens abschnittsweise verbreitert ist, wobei der wenigstens eine Wälzkörper bezogen auf eine bei Betrieb des Wälzlagers maßgeblich einwirkende Kraft auf das Wälzlager im Wesentlichen orthogonal zu der einwirkenden Kraft und/oder quer zu der Wälzrichtung des wenigstens einen Wälzkörpers bewegbar ist. Dadurch können gezielte Bewegungsmöglichkeiten des Wälzkörpers in dem Wälzlager bereitgestellt werden. Bei geeigneter Anordnung können daraus weniger Belastungen der Wälzkörper und damit einhergehend geringerer Verschleiß der Wälzkörper bzw. des Wälzlagers resultieren.
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Gezielte Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper können insbesondere orthogonal bzw. senkrecht zu einer maßgeblich auf das Wälzlager, welches in Betrieb ist, einwirkenden Kraft ermöglicht werden. Dies kann bei einem Radiallager, bei dem die maßgeblich einwirkende Kraft bei Betrieb entsprechend radial angeordnet ist, so aufgefasst werden, dass Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper senkrecht bzw. orthogonal zu der radial einwirkenden Kraft bzw. in axialer Richtung bereitgestellt werden. Dies kann bei einem Axiallager, bei dem die maßgeblich einwirkende Kraft bei Betrieb entsprechend axial angeordnet ist, so aufgefasst werden, dass Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper senkrecht bzw. orthogonal einer axial einwirkenden Kraft bereitgestellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Führung gegenüber der axialen Erstreckung des wenigstens einen Wälzkörpers zumindest abschnittsweise verbreitert ist. Dadurch können vorgegebene Bewegungsmöglichkeiten des Wälzkörpers ermöglicht werden. Dadurch kann Verschleiß des Wälzlagers reduziert werden.
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In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Führungsmittel und die wenigstens eine Führung einstückig ausgestaltet sind. Ein solches Wälzlager, bei dem Führung und Führungsmittel einstückig ausgestaltet sind, kann mit geringem Fertigungsaufwand bereitgestellt werden. Eine Montage des Wälzlagers kann vereinfacht werden, da weniger Komponenten benötigt werden. Ein derartiges Wälzlager kann zudem eine höhere Stabilität aufweisen.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die wenigstens eine Führung als ebene, insbesondere vertiefungsfreie Fläche ausgebildet ist. Somit ist eine Bearbeitung der Fläche bzw. der Führung, beispielsweise ein Einarbeiten einer Nut oder dergleichen, nicht nötig. Dadurch kann ein Wälzlager mit verringertem Fertigungsaufwand bereitgestellt werden. Ferner ist von Vorteil, dass bei einem ggf. nötigen Austausch eines derartigen Wälzlagers verminderte Kosten anfallen können, da keine vorherige Bearbeitung der Führung bzw. der Fläche nötig ist. Im Sinne der Erfindung kann unter einer ebenen, insbesondere vertiefungsfreien Fläche der Führung verstanden werden, dass die Führung als glatte Fläche ausgebildet ist. Weiterhin kann darunter verstanden werden, dass die Führung als kontinuierliche Fläche ausgestaltet ist. Die Fläche kann im Sinne der Erfindung auch als Lauffläche bezeichnet werden. Im Sinne der Erfindung kann die Führung als Lauffläche aufgefasst werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Führungsmittel wenigstens mit einer Seitenfläche des Wälzlagers verbunden ist. Es ist somit möglich, dass eine zumindest abschnittsweise verbreiterte Führung von Wälzkörpern in dem Wälzlager bereitgestellt wird. Dies kann sich positiv auf eine Tragkraft des Wälzlagers auswirken, beispielsweise indem entsprechend verbreiterte Wälzkörper eingesetzt werden. Es ist zudem möglich, dass unterschiedliche Beschleunigungen bzw. unterschiedliche Belastungen der Wälzkörper in unterschiedlichen Stellungen, d.h. unterschiedlichen Übergängen von gleitende in wälzende Bewegungen entgegengetreten werden kann. Dadurch kann eine längere Nutzungsdauer des Wälzlagers infolge reduzierten Verschleißes erzielt werden.
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In einer Weiterbildung kann zudem vorgesehen sein, dass das Führungsmittel quer zur Wälzrichtung des wenigstens einen Wälzkörpers wenigstens abschnittsweise zumindest zwei unterschiedliche Breiten aufweist und vorzugsweise als Stützring ausgebildet ist. Ein Stützring stellt eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Realisierung eines Führungsmittels dar. Weiterhin kann dieser einfach ausgetauscht werden. Zudem kann ein Stützring, welcher quer zur Wälzrichtung des wenigstens einen Wälzkörpers abschnittsweise zumindest zwei unterschiedliche Breiten aufweist, g erhöhte Bewegungsmöglichkeit des wenigstens einen Wälzkörpers ermöglichen. Belastungen des Wälzlagers und erhöhter Verschleiß bedingt durch Übergänge des Wälzkörpers von gleitenden Bewegungen in wälzende Bewegungen, d.h. bei Übergängen von belasteten Bereichen in entlastete Bereiche kann entgegengetreten werden. Dadurch kann eine längere Nutzungsdauer des Wälzlagers erzielbar sein.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Innenseite des wenigsten einen Führungsmittels wenigstens eine Aussparung aufweist und/oder eine Außenseite des wenigstens einen Führungsmittels als ebene, insbesondere vertiefungsfreie Fläche ausgebildet ist. Dies stellt weitere Möglichkeiten dar, Bewegungsmöglichkeiten, beispielsweise axiale Bewegungsmöglichkeiten, von Wälzkörpern in Wälzlagern bereitzustellen. Einer Bildung von Reibmartensit und einer Beschädigung der Wälzkörper bzw. des Wälzlagers kann hierdurch entgegengetreten werden. Somit kann auch eine längere Nutzungsdauer des Wälzlagers erzielbar sein.
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In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Führungsmittel wenigstens eine Aussparung umfasst. Somit können vorgegebene bzw. gezielte Bewegungsmöglichkeiten des wenigstens einen Wälzkörpers bereitgestellt werden.
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Möglich ist, 9 dass die Aussparung einen Umfang aufweist, der wenigstens 1/6 eines Umfangs des wenigstens einen Führungsmittels beträgt. Möglich ist weiterhin, dass die Aussparung in einer radialen Erstreckung eine Länge aufweist, die wenigstens 1/6 einer radialen Erstreckung einer Länge des wenigstens einen Führungsmittels beträgt Hohen Beschleunigungen bei Übergängen der Wälzkörper von gleitenden Bewegungen in wälzende Bewegungen, d.h. bei Übergängen von belasteten Bereichen in entlastete Bereiche kann durch zusätzliches Abbremsen entgegengewirkt werden. Eine resultierende Beschleunigung kann dadurch reduziert werden, wodurch auch eine Reduzierung der Bildung von Reibmartensit erzielt werden kann. Dies kann sich positiv auf eine Nutzungsdauer des Wälzlagers auswirken. In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Wälzlager wenigstens einen Käfig umfasst, der den wenigstens einen Wälzkörper wenigstens abschnittsweise zumindest teilweise umschließt. Es kann ein stabiles Halten der Wälzkörper ermöglicht werden. Dadurch kann die Stabilität des Wälzlagers erhöht werden. Durch die Verwendung eines Käfigs kann zudem eine vereinfachte Montage des Wälzlagers erzielt werden. Möglich ist, dass der Käfig als Kammkäfig ausgestaltet ist. Ein Kammkäfig weist Öffnungen auf, welche darin angeordneten Wälzköpern gezielte bzw. vorgegebene Bewegungen ermöglichen. Möglich ist zudem, dass das Führungsmittel als Käfig, insbesondere als Kammkäfig ausgestaltet ist. Ein derartiger Käfig ermöglicht die Aufnahme von mehreren Wälzkörpern einerseits und ermöglicht andererseits eine einfache Montage von Wälzkörpern in einem derartigen Käfig. Ein Kammkäfig, welcher einseitig geöffnet ist, kann gezielte – Bewegungen, beispielsweise axiale Bewegungen bzw. vorgegebene Bewegungen der darin angeordneten Wälzkörper ermöglichen.
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Eine Ausgestaltung kann vorsehen, dass wenigstens ein insbesondere in der Führung angeordneter Käfig zur Aufnahme des wenigstens einen Wälzkörpers zumindest eine Öffnung aufweist, welche zu dem wenigstens einen Führungsmittel orientiert ist. Dadurch kann einerseits ermöglicht werden, dass sich benachbarte Wälzkörper nicht in ihren jeweiligen Bewegungen beeinträchtigen, wodurch ein effizienterer Betrieb des Wälzlagers ermöglicht werden kann. Ferner kann ein derartiges Wälzlager länger betrieben werden. Andererseits ermöglichen Öffnungen zusätzliche Bewegungsmöglichkeiten des Wälzkörpers in vorgegebenen Richtungen, beispielsweise in axialer Richtung, wodurch Verschleiß entgegengewirkt werden kann. Daraus kann ferner eine erhöhte Nutzungsdauer des Wälzlagers resultieren.
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Möglich ist, dass die Öffnung quer zu einer Wälzrichtung des wenigstens einen Wälzkörpers angeordnet ist. Dadurch können gezielte Bewegungsmöglichkeiten bzw. vorgegebene Bewegungsmöglichkeiten des Wälzkörpers ermöglicht bzw. bereitgestellt werden.
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Eine weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass der wenigstens eine Wälzkörper eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist. Derart zylindrische Wälzkörper können bei einer Verwendung in so genannten Zylinderrollenlagern eine sehr hohe radiale Tragfähigkeit aufweisen. Zudem können derartige Wälzkörper Axialkräfte aufnehmen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Wälzlager als Radiallager mit einem Innenring und einem Außenring oder als Axiallager mit einer Gehäusescheibe und einer Wellenscheibe ausgebildet ist. Axiallager sind axial, d.h. in axialer Richtung, sehr hoch belastbar, insbesondere wenn als Wälzkörper Zylinderrollen eingesetzt werden. Trotz des geringen axialen Platzbedarfs ist eine steife, stoßunempfindliche Lagerung gewährleistet. Sie sind in der Regel einseitig wirkend und somit zur Aufnahme von Axialbelastungen geeignet, die aus einer Richtung kommen. Der Aufbau der Axiallager ist einfach gehalten und die Komponenten Gehäusescheibe und Wellenscheibe sind lose lieferbar. Somit zeichnen sich Axiallager auch durch geringe Montagekosten aus. Radiallager weisen eine erhöhte Steifigkeit auf und sind radial hoch belastbar. Radiallager sind zerlegbar und damit einfacher ein- und auszubauen. Beide Lagerringe, Innenring und Außenring, können eine feste Passung erhalten.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Wälzlager als Radiallager mit einem Innenring und einem Außenring ausgebildet ist, wobei das Führungsmittel und der Innenring einstückig ausgestaltet sind oder das Führungsmittel und der Außenring einstückig ausgestaltet sind oder dass das Wälzlager als Axiallager mit einer Gehäusescheibe und einer Wellenscheibe ausgebildet ist, wobei das Führungsmittel und die Gehäusescheibe einstückig ausgestaltet sind oder das Führungsmittel und die Wellenscheibe einstückig ausgestaltet sind. Derart einstückig ausgestaltete Komponenten von Axiallagern oder Radiallagern sind kostengünstig produzierbar. Ein Wartungs- bzw. Reparaturaufwand solcher Wälzlager kann verringert werden.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Wälzlager als Radiallager mit einem Innenring und einem Außenring ausgebildet ist, wobei das Führungsmittel und der Innenring einstückig ausgestaltet sind oder das Führungsmittel und der Außenring einstückig ausgestaltet sind. Derart einstückig ausgestaltete Komponenten Radiallagern sind kostengünstig produzierbar. Ein Wartungs- bzw. Reparaturaufwand solcher Wälzlager kann verringert werden.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Wälzlager als Axiallager mit einer Gehäusescheibe und einer Wellenscheibe ausgebildet ist, wobei das Führungsmittel und die Gehäusescheibe einstückig ausgestaltet sind oder das Führungsmittel und die Wellenscheibe einstückig ausgestaltet sind. Derart einstückig ausgestaltete Komponenten von Axiallagern sind kostengünstig produzierbar. Ein Wartungs- bzw. Reparaturaufwand solcher Wälzlager kann verringert werden.
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In einer Ausgestaltung kann zudem vorgesehen sein, dass das Führungsmittel in einem Kraftschluss zu einem Maschinengestell einer Maschine, insbesondere Umformmaschine, steht. Das Führungsmittel kann auf diese Weise vorteilhaft befestigt werden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Seitenfläche des Wälzlagers mit einem Schwungrad einer Maschine, insbesondere Umformmaschine, umläuft.
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Im Sinne der Erfindung kann unter einer Seitenfläche eines Wälzlagers, das als Radiallager ausgebildet ist, eine Seitenfläche eines Innenrings oder eine Seitenfläche eines Außenrings aufgefasst werden. Im Sinne der Erfindung kann unter einer Seitenfläche eines Wälzlagers, welches als Axiallager ausgebildet ist, eine Seitenfläche einer Gehäusescheibe oder eine Seitenfläche einer Wellenscheibe aufgefasst werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Schwungradlagerung einer Maschine, insbesondere einer Umformmaschine, umfassend ein Maschinengestell, wenigstens einen Lagerzapfen sowie wenigstens ein Schwungrad, wobei das wenigstens eine Schwungrad von wenigstens einem erfindungsgemäßen Wälzlager an dem Maschinengestell und/oder an dem wenigstens einen Lagerzapfen angeordnet ist.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem Radiallager ein solches Wälzlager zu verstehen, das insbesondere zu einer Aufnahme von Belastungen, die vornehmlich senkrecht zu einer durch das Wälzlager gelagerten Welle wirken, geeignet sind. Je nach Art der eingesetzten Wälzkörper und der Laufbahngeometrie kann hierbei zwischen Rillenkugellagern, Y-Lagern (Spannringlagern), Schrägkugellagern, Pendelkugellagern, Zylinderrollenlagern, Nadellagern, Kegelrollenlagern, Pendelrollenlager und CARB Toroidalrollenlagern differenziert werden.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem Axiallager ein solches Wälzlager zu verstehen, das insbesondere zu einer Aufnahme von Belastungen, die vornehmlich in Richtung einer durch das Wälzlager gelagerten Welle wirken, geeignet sind. Je nach Art der eingesetzten Wälzkörper und der Laufbahngeometrie kann hierbei zwischen Rillenkugellagern, Schrägkugellagern, Zylinderrollenlagern, Nadellagern, Pendelrollenlagern und Kegelrollenlagern differenziert werden.
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Im Sinne der Erfindung kann ein lasttragender Bereich eines Wälzlagers mit einem Lastbereich eines Wälzlagers gleichgesetzt werden. Unter einer Aussparung kann im Sinne der Erfindung auch ein Zurücknehmen aufgefasst werden.
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Im Sinne der Erfindung können bei Wälzlagern bekannte geometrische Zusammenhänge von Kreisen angewandt werden. Somit kann eine Position von im Wälzlager angeordneten Wälzkörpern angegeben werden. Ein Bereich einer maximalen einwirkenden Gewichtskraft kann hierbei beispielsweise als 12 Uhr Stellung definiert werden. Im Sinne der Erfindung kann beispielsweise unter einer Stellung zwischen 11 Uhr und 13 Uhr ein Bereich eines Wälzlagers aufgefasst werden, der 60° umfasst. In Anlehnung an bekannte geometrische Zusammenhänge eines Kreises stellt dies 1/6 eines Umfangs eines Kreises dar. Beispielsweise kann unter einer 15 Uhr Stellung eine solche Stellung aufgefasst werden, die bezogen auf eine 12 Uhr Stellung einen Winkel von 90° einschließt.
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Es ist möglich, dass das Führungsmittel insbesondere gegenüber einer axialen Erstreckung wenigstens eines Wälzkörpers derart wenigstens abschnittsweise verbreitert ist, dass die Führung zumindest abschnittsweise entsprechend verringert wird. So können gezielte bzw. vorgegebene Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper ermöglicht werden. Das Führungsmittel kann dabei in einem Bereich verbreitert sein, der innerhalb der Führung bzw. innerhalb einer Lauffläche des Wälzlagers liegt.
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Es ist weiterhin möglich, dass die Führung durch das Führungsmittel zumindest abschnittsweise verbreitert ist. Es können dadurch gezielte bzw. vorgegebene Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper ermöglicht werden, wodurch ein Verschleiß des Wälzlagers reduziert werden kann.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1: eine schematische, geschnittene Seitenansicht eines Wälzlagers aus dem Stand der Technik;
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2: eine schematische Ansicht eines Wälzlagers aus dem Stand der Technik in perspektivischer Darstellung;
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3: eine schematische Ansicht eines Wälzlagers aus dem Stand der Technik in perspektivischer Darstellung;
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4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers;
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5: den Schnitt A-A gemäß 4;
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6: eine vergrößerte Detailansicht gemäß 4;
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7: eine Draufsicht gemäß der Darstellung in 4;
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8: einen Ausschnitt einer perspektivischen Darstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers;
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9: eine schematische Darstellung einer Schwungradlagerung einer Maschine in einer Schnittansicht;
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10: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Draufsicht;
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11: eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Draufsicht.
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In der 1 ist eine schematische Seitenansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Wälzlagers 1 gezeigt. Hierbei ist das Wälzlager 1 als so genanntes Radiallager ausgebildet. Das Wälzlager 1 umfasst einen Innenring 16 und einen Außenring 17 sowie Wälzkörper 2. Das Wälzlager 1 umfasst ferner einen Käfig 13. Innerhalb des Wälzlagers 1 sind Wälzkörper 2 angeordnet. Die Wälzkörper 2 werden von dem Käfig 13 bzw. in dem Käfig 13 gehalten.
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In der 2 ist ein Wälzlager 1 aus dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Es ist hierbei ersichtlich, dass das Wälzlager 1 als Radiallager ausgebildet ist und einen Innenring 16, einen Außenring 17 und Wälzkörper 2 umfasst. Die Wälzkörper 2 weisen eine axiale Erstreckung 3 auf und sind als Zylinderrollen ausgebildet. Bei Bewegung des Wälzlagers 1 in Wälzrichtung 4 werden die Wälzkörper 2 mittels einer Führung 5 geführt. Generell kann im Sinne der Erfindung die Führung 5 auch als Lauffläche der Wälzkörper 2 bezeichnet werden. Das Wälzlager 1 umfasst Führungsmittel 6, 6‘ zur in etwa quer zu der Wälzrichtung 4 orientierten Begrenzung der Führung 5. Die Führungsmittel 6, 6‘ begrenzen somit ein Führen der Wälzkörper 2 in der Führung 5 quer zu der Wälzrichtung 4 bzw. begrenzen axiale Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper 2 in der Führung 5. Dazu umfassen die Führungsmittel 6, 6‘ entsprechende Innenseiten 10, 10‘. Die Führungsmittel 6, 6‘ umfassen jeweils Außenseiten 11, 11‘. Das Führungsmittel 6, und der Innenring 16 sind einstückig ausgebildet. Das Führungsmittel 6‘ und der Außenring 17 sind einstückig ausgestaltet. Weiterhin umfasst das Wälzlager 1 Seitenflächen 7, 7‘. Die Seitenflächen 7, 7‘ stellen seitliche Begrenzungen des Wälzlagers 1 dar. Die Seitenflächen 7, 7‘ können den Innenring 16 und/oder den Außenring 17 und/oder das Führungsmittel 6, 6‘‘ umfassen. Die Seitenfläche 7 kann als innere Seitenfläche des Wälzlagers 1 aufgefasst werden. Die Seitenfläche 7‘ kann als äußere Seitenfläche des Wälzlagers 1 aufgefasst werden. Je nach Montage können die Seitenflächen 7, 7‘‘ entsprechend umgekehrt als innere bzw. äußere Seitenflächen aufgefasst werden. Bei einem Umlauf des Wälzlagers 1 wirkt eine Kraft, insbesondere eine Gewichtskraft GK ein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, einem Radiallager, stellt diese Kraft die maßgeblich einwirkende Kraft dar, insbesondere wenn sich das Wälzlager 1 in Betrieb befindet.
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Bei einer Anwendung eines derart bekannten Wälzlagers 1, beispielsweise als so genanntes Schwungradlager, insbesondere von Umformmaschinen (nicht dargestellt), wird eine Gewichtskraft GK eines derartigen Schwungradlagers durch Wälzkörper 2, beispielsweise Zylinderrollen, aufgenommen, welche der einwirkenden Gewichtskraft GK am nächsten angeordnet sind, beispielsweise entsprechend einer 12 Uhr Stellung. Dies kann so aufgefasst werden, dass eine auf das Wälzlager 1 einwirkende Gewichtskraft GK durch solche Wälzkörper 2 aufgenommen wird, welche sich in einem Winkelbereich von –30° bis +30°, entsprechend einer 11 Uhr Stellung bis 13 Uhr Stellung befinden, bezogen auf eine 12 Uhr Stellung. Diese Wälzkörper 2 sind belastet bzw. lasttragend.
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Eine 11 Uhr Stellung bis 13 Uhr Stellung nimmt somit einen Winkelbereich von 60° ein. Die verbleibenden Wälzkörper 2, die in Stellungen von 13 Uhr bis 11 Uhr angeordnet sind, sind entlastet bzw. weniger belastet.
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Bei einem Betrieb des Wälzlagers 1 wälzen Wälzkörper 2 in einer 11 Uhr Stellung bis 13 Uhr Stellung ab. Die Wälzkörper 2 in einer 13 Uhr Stellung bis 11 Uhr Stellung sind zunächst entlastet bzw. weniger belastet als jene in einer 11 Uhr Stellung bis 13 Uhr Stellung, werden jedoch bei Umlauf des Wälzlagers 1 ebenfalls in eine 11 Uhr Stellung bis 13 Uhr Stellung befördert, um darin dann gleichermaßen abzuwälzen.
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Während des Umlaufs des Wälzlagers 1 kommt es somit periodisch zu unterschiedlichen Belastungen der einzelnen Walzkörper 2. Insbesondere bei Wälzlagern, die als Radiallager ausgebildet sind kann beobachtet werden, dass in einem oberen bzw. in einem lasttragenden Bereich, d.h. ein einer Stellung der Wälzkörper 2 zwischen 11 Uhr und 13 Uhr, die Wälzkörper 2 abwälzen. In dem Bereich zwischen 13 Uhr und 11 Uhr, einem unteren bzw. einem nicht lasttragenden Bereich, gleiten die Wälzkörper 2 ab und werden erneut in den lasttragenden Bereich befördert, beispielsweise mittels eines Käfigs (nicht gezeigt). Dabei können sehr große Beschleunigungen der Wälzkörper 2 auftreten, so dass sehr starke Hitzeentwicklungen zwischen Wälzkörper 2 und Innenring 16 auftreten können. Ein Wechsel zwischen Gleiten und Abwälzen der Wälzkörper 2 wird zusätzlich begünstigt durch Kontaktflächen, zwischen Wälzkörper 2 und Außenring 17 bzw. Käfig (nicht gezeigt). In der Folge kann Mikrohärtung des Innenrings 16 auftreten, wodurch Risse entstehen können und das Wälzlager 1 somit beschädigt werden kann. Dem Fachmann ist diesbezüglich der Begriff Reibmartensitbildung geläufig.
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Diese gemeinhin bekannte Problematik von Wälzlagern 1, insbesondere für Schwungradlagerungen von Umformmaschinen, besteht in bekannter Weise weiterhin bei Wälzlagern 1, welche einen Winkelring aufweisen (nicht dargestellt). Hierbei ist bekannt, dass eine axiale Bewegungsmöglichkeit der Wälzkörper 2 durch sogenannte Winkelringe in einer axialen Richtung begrenzt ist. Da bei Radiallagern geringe Axiallasten auftreten, ist dies allgemein üblich. Ein solcher Winkelring läuft axial an den Wälzkörpern 2 an und hindert diese somit an einer Axialbewegung. Entsprechend obigen Ausführungen kann Reibmartensitbildung auftreten, beispielsweise durch hohe Beschleunigungen bei Übergängen der Wälzkörper 2 von gleitende Bewegungen in wälzende Bewegungen, d.h. Bei Übergängen von entlasteten Bereichen in belastete Bereiche. Bei axialem Anliegen der Wälzkörper 2 an einem Winkelring werden die Wälzkörper 2 zusätzlich abgebremst. Somit ist auch die stattfindende Beschleunigung und damit die potentielle Reibmartensit-Schädigung des Innenrings 16 umso größer, je stärker die Wälzkörper 2 abgebremst werden.
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Bei einem Radiallager erfolgt somit ein Wechsel zwischen Gleiten und Abwälzen senkrecht bzw. orthogonal bzw. quer zu der einwirkenden Gewichtskraft GK, die eine maßgeblich einwirkende Kraft darstellt. Dies kann im Ausführungsbeispiel, folglich bei Radiallagern generell, als axiale Bewegung der Wälzkörper aufgefasst werden. Unter einer axialen Bewegung der Wälzkörper kann es sich im Sinne der Erfindung insbesondere bei als Radiallager ausgestalteten Wälzlagern auch um eine Bewegung des Wälzkörpers entlang seiner Längsachse bzw. seiner Längserstreckung handeln.
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Die 3 zeigt ein Wälzlager 1 aus dem Stand der Technik, welches als Axiallager ausgebildet ist. Das Wälzlager 1 umfasst eine Gehäusescheibe 19 und eine Wellenscheibe 18 sowie dazwischen angeordnete Wälzkörper 2, welche in der Führung 5 geführt sind. Das Wälzlager 1 umfasst ferner Seitenflächen 7‘‘, 7‘‘‘. Beispielsweise kann je nach Montage die Seitenfläche 7‘‘ als innere Seitenfläche und die Seitenfläche 7‘‘‘ als äußere Seitenfläche bezeichnet werden. Die Seitenflächen 7‘‘, 7‘‘‘ können die Wellenscheibe 18 und/oder die Gehäusescheibe 19 umfassen. Das Wälzlager 1 umfasst ferner einen Käfig 13, in dem Wälzkörper 2 angeordnet sind.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1. Dieses umfasst einen Innenring 16, einen Außenring 17 und Wälzkörper 2. Im Ausführungsbeispiel umfasst das Wälzlager 1 einen Käfig 13. Dieser Käfig 13 ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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In einer Schnittansicht gemäß 5 ist dargestellt, dass das erfindungsgemäße Wälzlager 1 ein Führungsmittel 6 umfasst zur in etwa quer zu einer Wälzrichtung (nicht dargestellt) orientierten Begrenzung der Führung 5. In der Führung 5 werden Wälzkörper 2 geführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Wälzlager 1 einen Käfig 13 der insbesondere als Kammkäfig ausgestaltet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Führungsmittel 6 als Stützring ausgebildet. Anstelle des Begriffs Stützring kann in äquivalenter Bedeutung der Begriff Winkelring verwendet werden. Das Wälzlager 1 umfasst eine Oberseite 20 und eine Unterseite 21. Im Ausführungsbeispiel entspricht die Oberseite 20 einem lasttragenden Bereich. Die Unterseite 21 entspricht im Ausführungsbeispiel einem entlasteten Bereich bzw. einem nicht lasttragenden Bereich. Entsprechende Umkehrungen sind ggf. möglich. Bei dem dargestellten Wälzlager 1 handelt es sich um ein Radiallager.
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In der 6 ist eine vergrößerte Darstellung der Oberseite 20 des Wälzlagers 1 dargestellt. Das gezeigte Wälzlager 1 ist als Radiallager ausgestaltet, welches einen Innenring 16 umfasst. Es ist ersichtlich, dass das Wälzlager 1 ein Führungsmittel 6 zur in etwa quer zu einer Wälzrichtung (nicht dargestellt) orientierten Begrenzung der Führung 5 umfasst. Das Führungsmittel 6 umfasst eine Innenseite 10 und eine Außenseite 11. In der Führung 5 wird ein Wälzkörper 2, mit einer axialen Erstreckung 3 geführt. Das Führungsmittel 6 ist gegenüber der axialen Erstreckung 3 des Wälzkörpers 2 verbreitert. Dies kann auch so aufgefasst werden, dass die Führung 5, welche auch als Lauffläche bezeichnet werden kann, gegenüber der axialen Erstreckung 3 des Wälzkörpers 2 verbreitert ist. Das Wälzlager 1 umfasst einen Freiraum 22, welcher wenigstens zwischen einem Führungsmittel 6 und einem Wälzkörper 2 angeordnet ist. Dadurch wird eine gezielte Bewegung, beispielsweise axiale Bewegung bzw. vorgegebene Bewegungen des Wälzkörpers 2 ermöglicht. Unterschiedlichen Belastungen des Walzkörpers 2 aufgrund von gleitenden und wälzenden Bewegungen in lasttragenden Bereichen und entlasteten Bereichen sowie entsprechenden Beschleunigungen wird entgegengetreten. Dies führt zu einer Reduzierung des Verschleißes des Wälzlagers 1.
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Weiterhin ist ersichtlich, dass die wenigstens eine Führung 5 als ebene, insbesondere vertiefungsfreie Fläche ausgebildet ist. Dies kann so aufgefasst werden, dass die Führung 5 eine glatte Oberfläche aufweist. Dadurch werden gleichmäßige Bewegungen der Wälzkörper 2 in dem Wälzlager 1 ermöglicht. Weiterhin ist ersichtlich, dass das Führungsmittel 6 mit einer Seitenfläche 7‘ des Wälzlagers 1 verbunden ist. Möglich ist auch, dass das Führungsmittel 6 alternativ oder zusätzlich mit der Seitenfläche 7 verbunden ist (nicht dargestellt). In der Führung 5 ist weiterhin ein Käfig 13 angeordnet.
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7 zeigt, dass das Führungsmittel 6 quer zur Wälzrichtung 4 des wenigstens einen Wälzkörpers 2 wenigstens abschnittsweise zumindest zwei unterschiedliche Breiten B1, B2 aufweist. Hierbei ist möglich, dass eine Breite B1 im Bereich einer 12 Uhr Stellung (siehe auch 10 und 11) bzw. im Bereich einer 11 Uhr Stellung bis 13 Uhr Stellung geringer ist als eine Breite B2 in einem Bereich abweichend von 11 Uhr bis 13 Uhr, beispielsweise in einem Bereich einer 13 Uhr Stellung bis einer 11 Uhr Stellung. In einem Bereich verringerter Breite ist ein Freiraum 22 angeordnet. Der Freiraum 22 ist zwischen Wälzkörper 2 und Innenseite 10 des Führungsmittels 6 angeordnet. Ersichtlich ist in der 7 zudem, dass das Führungsmittel 6 eine Aussparung 12 umfasst, welche den Freiraum 22 begrenzt. Der Freiraum 22 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel somit durch die Aussparung 12 gebildet. Dadurch werden zusätzliche Bewegungsmöglichkeiten des wenigstens einen Wälzkörpers 2 bereitgestellt, die quer zu der Wälzrichtung 4 erfolgen können. Dadurch kann Verschleiß des Wälzlagers 1 reduziert werden.
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Der durch das Führungsmittel 6 gebildete Freiraum 22 ist gleichermaßen in der 8 dargestellt. Hierbei ist ersichtlich, dass die Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘, welche in einem Käfig 13 geführt sind, unterschiedliche Beabstandungen von der Innenseite 10 des Führungsmittels 6 aufweisen. Dies ermöglicht Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörpers 2, 2‘, 2‘‘ in dem Wälzlager 1, welches im Ausführungsbeispiel als Radiallager ausgebildet ist. Dies können beispielsweise axiale Bewegungsmöglichkeiten sein. Hierbei haben die Wälzkörper 2‘, 2‘‘ größere Bewegungsmöglichkeiten, beispielsweise axiale Bewegungsmöglichkeiten bzw. Bewegungsmöglichkeiten quer zu der Wälzrichtung (nicht dargestellt) als der Wälzkörper 2, wobei die Wälzkörper 2‘, 2‘‘ eine stärkere einwirkende Kraft, beispielsweise Gewichtskraft (nicht dargestellt) erfahren als der Wälzkörper 2. Diese einwirkende Kraft stellt im Ausführungsbeispiel die maßgeblich einwirkende Kraft dar. Somit können Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper quer zu der maßgeblich einwirkenden Kraft ermöglicht werden. Durch das im Ausführungsbeispiel als Stützring ausgestaltete Führungsmittel 6 können gezielte Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘ in dem Wälzlager 1 bereitgestellt werden. Dies hat für die Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘ weniger Belastungen zur Folge und damit einhergehend geringeren Verschleiß, auch für das Wälzlager 1 insgesamt.
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9 zeigt eine schematische Darstellung einer Maschine 23, insbesondere einer Umformmaschine, die ein Maschinengestell 24 und einen am Maschinengestell 24 angeordneten Lagerzapfen 25 umfasst, wobei die Maschine 23 von wenigstens einem Schwungrad 26 angetrieben wird. Dargestellt ist weiter, dass das Schwungrad 26 an dem Maschinengestell 24 von einem Wälzlager 1 gelagert ist, wobei das Wälzlager 1 einen Innenring 16, einen Außenring 17, Wälzkörper 2 sowie ein Führungsmittel 6 umfasst. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Führungsmittel 6 als Winkelring ausgebildet; das Wälzlager 1 ist als Radiallager ausgebildet. Der Innenring 16 ist am Lagerzapfen 25 des Maschinengestells 24 angeordnet. Möglich ist auch, dass der Innenring am Maschinengestell 24 angeordnet ist. Der Außenring 17 ist am Schwungrad 26 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel läuft der Außenring 17 mit dem Schwungrad um. Der Innenring 16 ist ortsfest mit dem Lagerzapfen 25 bzw. mit dem Maschinengestell 24 verbunden. Somit ist dargestellt, dass wenigstens eine Seitenfläche des Wälzlagers 1 mit einem Schwungrad 26 einer Maschine 23, insbesondere Umformmaschine, umläuft, wobei die wenigstens eine Seitenfläche des Wälzlagers 1 im Ausführungsbeispiel als Außenring 17 des Wälzlagers 1 ausgebildet ist. Möglich ist auch, dass die Seitenfläche des Wälzlagers 1, die mit einem Schwungrad 26 einer Maschine umläuft, als Innenring 16, als Gehäusescheibe 19 oder als Wellenscheibe 18 ausgebildet ist (nicht dargestellt). Die Erfindung kann vorsehen, dass das Führungsmittel als Stützring bzw. als Winkelring ausgebildet ist. Art und Ausführung der Zurücknahme bzw. die Anordnung einer Aussparung im Bereich des Führungsmittels, insbesondere Stützrings bzw. Winkelrings kann verschieden realisiert werden, solange gewährleistet wird, dass gezielte Bewegungen, beispielsweise axiale Bewegungen bzw. Bewegungen quer zu der Wälzrichtung der Wälzkörper in lasttragenden Bereichen oder entlasteten Bereichen ermöglicht bzw. verhindert wird.
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In der 10 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers ohne Außenring dargestellt, in der das Führungsmittel als Winkelring 30 ausgebildet ist. Das Wälzlager ist als Radiallager 31 ausgebildet und umfasst Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘, mit einer axialen Erstreckung 3, die entlang einer Wälzrichtung 4 mittels einer Führung 5 bewegt werden. Der Winkelring 30 ist in einem entlasteten Bereich, d.h. zwischen einer 13 Uhr Stellung 29 und einer 11 Uhr Stellung 27 zurückgenommen. Ein Freiraum 22 liegt somit in dem Bereich zwischen der 13 Uhr Stellung 29 und der 11 Uhr Stellung 27 vor. Durch ein Zurücknehmen des Winkelrings 30 im entlasteten Bereich, d.h. zwischen einer 13 Uhr Stellung 29 und einer 11 Uhr Stellung 27 wird bewirkt, dass Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘ in dem entlasteten Bereich axial anlaufen können und die Beschleunigungsphase von gleitendem Anteil zum wälzenden Bereich hin durch ein unterbundenes Anlaufen der Wälzkörper 2 an dem zurückgenommenen Winkelring 30 begünstigt wird. Ein axiales Anlaufen der Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘ kann so aufgefasst werden, dass es im Wesentlichen quer zu der Wälzrichtung 4 erfolgt. Somit sind kleinere Kräfte zum Beschleunigen der Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘ notwendig, wodurch Beschädigungen des Radiallagers 31 reduziert werden können bzw. eine Bildung von Reibmartensit verringert werden kann. In der 10 ist zudem ersichtlich, dass der Winkelring 30 in einem entlasteten Bereich zwischen einer 13 Uhr Stellung 29 und einer 11 Uhr Stellung 27, über einen Winkelbereich von vorzugsweise etwa 300° gegenüber einer axialen Erstreckung 3 der Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘ zumindest abschnittsweise verbreitert ist.
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In der 11 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 ohne Außenring dargestellt, in der das Führungsmittel als Winkelring 30 ausgebildet ist. Das Wälzlager 1 ist als Radiallager 31 ausgebildet und umfasst Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘, mit einer axialen Erstreckung 3, die entlang einer Wälzrichtung 4 mittels einer Führung 5 bewegt werden. Der Winkelring 30 ist in einem belasteten bzw. in einem lasttragenden Bereich zurückgenommen, d.h. zwischen einer 11 Uhr Stellung 27 und einer 13 Uhr Stellung 29. In dem Bereich von einer 11 Uhr Stellung 27 bis zu einer 13 Uhr Stellung ist ein Freiraum 22 angeordnet. Durch ein derartiges Zurücknehmen des Winkelrings 30 in einem Bereich zwischen einer 11 Uhr Stellung 27 und einer 13 Uhr Stellung 29 werden nicht belastete Wälzkörper 2, 2‘, 2‘‘ durch ein verhindertes axiale Anlaufen an dem Winkelring 30 weniger stark abgebremst. Ein axiales Anlaufen erfolgt hierbei im Wesentlichen quer zu der Wälzrichtung 4. In dieser Folge ist eine in einem lasttragenden Bereich (11 Uhr Stellung 27 bis 13 Uhr Stellung 29) auftretende Beschleunigung reduzierbar. So können Beschädigungen des Radiallagers 31 reduziert werden bzw. eine Bildung von Reibmartensit verringert werden. Somit ist in der 11 ersichtlich, dass der Winkelring 30 gegenüber einer axialen Erstreckung 3 der Wälzkörper 2 in einem belasteten Bereich zwischen einer 11 Uhr Stellung 27 bis zu einer 13 Uhr Stellung 29 zumindest abschnittsweise verbreitert ist. In einem Bereich von einer 11 Uhr Stellung 27 bis zu einer 13 Uhr Stellung 29 ist ein Freiraum 22 angeordnet. Ein Bereich von einer 11 Uhr Stellung bis zu einer 13 Uhr Stellung umfasst einen Winkelbereich von 60°. Dies entspricht 1/6 einer Umlauffläche des Wälzlagers.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2, 2‘, 2‘‘
- Wälzkörper
- 3
- Axiale Erstreckung (der Wälzkörper)
- 4
- Wälzrichtung
- 5
- Führung
- 6, 6‘
- Führungsmittel
- 7, 7‘, 7‘‘, 7‘‘‘
- Seitenfläche (des Wälzlagers 1)
- 8
- nicht belegt
- 9
- nicht belegt
- 10, 10‘
- Innenseite (des Führungsmittels 6)
- 11, 11‘
- Außenseite (des Führungsmittels 6)
- 12
- Aussparung
- 13
- Käfig
- 14
- Öffnungen (des Käfigs 13)
- 15
- nicht belegt
- 16
- Innenring
- 17
- Außenring
- 18
- Wellenscheibe
- 19
- Gehäusescheibe
- 20
- Oberseite (des Wälzlagers 1)
- 21
- Unterseite (des Wälzlagers 1)
- 22
- Freiraum
- 23
- Maschine
- 24
- Maschinengestell
- 25
- Lagerzapfen
- 26
- Schwungrad
- 27
- 11 Uhr Stellung
- 28
- 12 Uhr Stellung
- 29
- 13 Uhr Stellung
- 30
- Winkelring
- 31
- Radiallager
- B1
- Breite
- B2
- Breite
- GK
- Gewichtskraft
