-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, eine Vielzahl von Wälzkörpern und eine Vielzahl von Wälzkörperdistanzstücken, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring drehbar von den Wälzkörperdistanzstücken voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn und der Außenringlaufbahn wälzen.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Die Verwendung von Wälzkörperdistanzstücken zur Beabstandung von Wälzkörpern in Wälzlagern ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
-
Wälzkörperdistanzstücke verhindern einerseits, dass sich aufeinanderfolgende Wälzkörperkugeln gegenseitig berühren, wobei jedoch darauf zu achten ist, dass sich durch die Wälzkörperdistanzstücke der Drehwiderstand nicht erhöht. Andererseits muss das Wälzkörperdistanzstück so dimensioniert sein, dass der Abstand zweier aufeinanderfolgender Wälzkörperkugeln möglichst klein ist, um eine hohe Tragfähigkeit der Wälzlageranordnung zu erzielen. Trotzdem muss das Wälzkörperdistanzstück eine ausreichende Länge aufweisen, damit ein Umkippen auch bei maximalem Spiel zwischen zwei aufeinanderfolgende Wälzkörperkugeln ausgeschlossen ist.
-
Wälzkörperdistanzstücke dieser Art sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Dabei sind die den Wälzkörperkugeln zugewandten Ausnehmungen im Wesentlichen der Wälzkörperkugelform angepasst, um dadurch eine Führung der Wälzkörperkugeln zu erzielen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass bei exzentrischer Belastung des Lagers Axialkräfte auf das Wälzkörperdistanzstück wirken, die zu einer Umschließung der Wälzkörperkugel führen, was einen unerwünschten rapiden Drehwiderstandsanstieg zur Folge hat.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, das Gewicht der Wälzlageranordnung durch die besondere Ausformung der Wälzkörperdistanzstücke und deren Materialbeschaffenheit zu reduzieren.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, eine Vielzahl von Wälzkörpern und eine Vielzahl von Wälzkörperdistanzstücken, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring drehbar von den Wälzkörperdistanzstücken voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn und der Außenringlaufbahn wälzen, wobei die Wälzkörper insbesondere als Wälzkörperkugeln ausgeformt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperdistanzstücke derart ausgeformt sind, dass die Wälzkörperdistanzstücke die einzeln und voneinander entkoppelt sind, auf der Außenringlaufbahn oder der Innenringlaufbahn geführt werden, wobei jedes einzelne der Wälzkörperdistanzstücke eine Kugel als Grundkörper aufweist und wenigstens acht Distanzstäbe aufweist, wobei die Distanzstäbe als Zylinder ausgeformt sind und die Längsachsen der Distanzstäbe jeweils durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Grundkörpers verlaufen und jeweils zwei Distanzstäbe paarweise an einem ihrer Enden gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die acht zylinderförmigen Distanzstäbe mit einer im Wesentlichen identischen Länge L aus dem kugelförmigen Grundkörper herausragen und die Distanzstäbe derart konfiguriert sind, dass zur Beabstandung von zwei benachbarten Wälzkörperkugeln, jeweils vier Distanzstäbe Kontaktflächen zur Oberfläche einer Wälzkörperkugel besitzen.
-
Hierdurch kann erreicht werden, dass eine Reduzierung des Lagergewichtes erreicht wird und die Wälzkörperdistanzstücke auf der Außenringlaufbahn oder Innenringlaufbahn geführt werden können.
-
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dahingehend, dass die Menge an einzubringenden Schmierstoffen erhöht werden kann, wobei die Wälzkörperdistanzstücke auf der Außenringlaufbahn oder der Innenringlaufbahn geführt werden können. Auch von Vorteil ist es, dass die Geometrie der Wälzkörperdistanzstücke eine problemlosere Montage ermöglicht, wobei die zwei Montagenuten in der Außenringführung nochmals eine weitere Vereinfachung der Montage der Wälzlageranordnung ermöglichen.
-
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
-
Wälzlager dienen dazu, Drehbewegungen und/oder Drehmomente mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Wälzlager werden insbesondere zur Fixierung von Achsen und Wellen eingesetzt, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
-
Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers rollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring üblicherweise auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen, ist die Rollreibung dieser Lager relativ gering.
-
Der Innenring verbindet die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern. Dabei wird die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden. Auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn wälzen die Wälzkörper des Wälzlagers.
-
Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein.
-
Der Außenring verbindet die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern. Dabei wird die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden. Auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn wälzen die Wälzkörper des Wälzlagers.
-
Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein.
-
Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Innenrings und des Außenrings ab und haben die Aufgabe, die auf das Wälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen.
-
Wälzkörperdistanzstücke dienen der Beabstandung und Führung der Wälzkörper innerhalb des Wälzlagers. Die Wälzkörperdistanzstücke sind in Umfangsrichtung des Lagers zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern angeordnet aber - im Unterschied zu einem Käfig - untereinander in Umfangsrichtung nicht miteinander verbunden.
-
Die Wälzkörperdistanzstücke können starr oder elastisch ausgebildet sein.
-
Die Wälzkörper wälzen innerhalb des Wälzlagers auf der Innenringlaufbahn des Innenrings ab. Hierzu muss die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
-
Die Wälzkörper wälzen innerhalb des Wälzlagers auf der Außenringlaufbahn des Außenrings ab. Hierzu muss die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Wälzkörperdistanzstücke vorzugsweise aus Kunststoff bestehen, wobei die Wälzkörperdistanzstücke im Spritzgussverfahren oder im 3D-Druckverfahren hergestellt sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass probate Herstellungsverfahren zur kostensparenden Massenfertigung eingesetzt werden können.
-
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Wälzkörperdistanzstücke eine durch Ausformung und/oder Material resultierende Elastizität aufweisen, wodurch eine definierte Elastizität oder Steifigkeit der Wälzkörperdistanzstücke durch die Art der Ausformung der Wälzkörperdistanzstücke und/oder dem verwendeten Material erreicht wird.
-
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass eine Außenringführung an zwei Stellen jeweils eine Montagenut zur Montage der Wälzkörperdistanzstücke aufweist, so dass durch die Montagenuten an der Außenringführung, die Montage der Wälzkörperdistanzstücke vereinfacht wird.
-
Figurenliste
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. Dabei zeigen:
-
- 1 eine Frontalansicht einer Wälzlageranordnung
- 2 eine isometrische Darstellung von im Kreis abwechselnd aneinandergereihten Wälzkörperdistanzstücken und Wälzkörperkugeln
- 3 eine isometrische Darstellung eines einzelnen Wälzkörperdistanzstücks
- 4 eine Teilansicht eines Axialschnitts durch eine Wälzlageranordnung mit Aufsicht auf ein Wälzkörperdistanzstück und eine Wälzkörperkugel
- 5 eine isometrische Darstellung von einem Teilabschnitt einer Innenringlaufbahn mit einem Wälzkörperdistanzstück und zwei im Anschnitt dargestellten Wälzkörperkugeln
- 6 einen Teilausschnitt einer isometrischen Darstellung in axialer Richtung auf eine Wälzlageranordnung mit zwei Nuten im Außenring
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
Die 1 zeigt die Frontalansicht einer Wälzlageranordnung 1. Die Wälzlageranordnung 1 besitzt ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3 und einem Au-ßenring 4, sowie eine Vielzahl von Wälzkörpern 5 und eine Vielzahl von Wälzkörperdistanzstücken 6, die abwechselnd im Wälzlager 2 angeordnet sind. Der Innenring 3 weist eine Innenringlaufbahn 7 auf und der Außenring 4 weist eine Außenringlaufbahn 8 auf. Die Wälzkörper 5 sind zwischen Innenring 3 und Außenring 4 drehbar mittels den Wälzkörperdistanzstücken 6 voneinander beabstandet angeordnet, indem jeweils zwischen zwei benachbarte Wälzkörper 5 ein Wälzkörperdistanzstück 6 angeordnet ist. Die Wälzkörper 5, die als Wälzkörperkugeln 9 ausgeformt sind, wälzen auf der Innenringlaufbahn 7 und der Außenringlaufbahn 8.
-
Die 2 zeigt die Anordnung der Wälzkörperdistanzstücke 6 und der Wälzkörperkugeln 9 in einer perspektivischen Ansicht ohne den Außenring 4 und ohne den Innenring 3. Man erkennt anhand dieser Darstellung gut, dass die Wälzkörperdistanzstücke 6, einzeln und voneinander entkoppelt sowie in abwechselnder Reihenfolge zu den Wälzkörperkugeln 9 angeordnet sind. Die Wälzkörperkugeln 9 und die Wälzkörperdistanzstücke 6 sind also endlos und abwechselnd zueinander entlang einer durch das Wälzlager 2 definierten Kreisbahn angeordnet. Die Wälzkörperdistanzstücke 6 sind nicht als Käfig, sondern einzeln und voneinander entkoppelt angeordnet.
-
Die 3 zeigt ein einzelnes Wälzkörperdistanzstück 6 für eine Wälzlageranordnung 1, mit einem Wälzlager 2. Das Wälzkörperdistanzstück 6 ist derart ausgeformt ist, dass es ein kugelförmig ausgeformten Grundkörper 10 aufweist. Von der Oberfläche des Grundkörpers 10 weisen mehrere, im gezeigten Ausführungsbeispiel acht zylindrisch ausgeformte Distanzstäbe 11 symmetrisch und in orthogonaler Richtung von dem Mittelpunkt des Grundkörpers 10 nach außen.
-
Durch Ausformung und/oder Material der Wälzkörperdistanzstücke 6, die vorzugsweise aus Kunststoff bestehen und im Spritzgussverfahren oder im 3D-Druckverfahren hergestellt werden können, können diese eine definierbare Elastizität aufweisen.
-
Die 4 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung 1 anhand derer sich gut erkennen lässt, dass der Innenring 3 eine Innenringlaufbahn 7 aufweist und die Wälzkörperdistanzstücke 6 auf der Innenringlaufbahn 7 geführt werden indem sich die Distanzstäbe 11 des Wälzkörperdistanzstücks 6 sich auf der Innenringlaufbahn 7 gleitend abstützt. Es ist grundsätzlich natürlich auch möglich - wie in 5 jedoch nicht dargestellt - dass die Wälzkörperdistanzstücke 6 auf der Außenringlaufbahn 8 geführt werden.
-
Die 5 zeigt einen weiteren Teilausschnitt der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung 1. Der als Kugel ausgebildete Grundkörper 10 des Wälzkörperdistanzstücks 6 weist in der gezeigten Konfiguration acht Distanzstäbe 11 auf. Die Distanzstäbe 11 sind als Zylinder ausgeformt, wobei die Längsachsen der Distanzstäbe 11 jeweils durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Grundkörpers 10 verlaufen. Jeweils zwei Distanzstäbe 11 sind paarweise an einem ihrer Enden gegenüberliegend angeordnet, wobei die acht zylinderförmigen Distanzstäbe 11 mit einer im Wesentlichen identischen Länge L aus dem kugelförmigen Grundkörper 10 herausragen. Die Distanzstäbe 11 sind derart konfiguriert, dass zur Beabstandung von zwei benachbarten Wälzkörperkugeln 9, jeweils vier Distanzstäbe Kontaktflächen zur Oberfläche der benachbarten Wälzkörperkugel 9 besitzen. Durch diese Konfiguration und die geringen punktförmigen Kontaktflächen sind die Wälzkörperkugeln 9 besonders reibungsarm voneinander beabstandet. Schwindungen und Vibrationen können durch die Elastizität der Wälzkörperdistanzstücke 6 wirksam aufgefangen bzw. gedämpft werden. Auch benötigen die Wälzkörperdistanzstücke 6 nur einen sehr geringen Materialeinsatz und sind daher besonders kostengünstig herstellbar.
-
6 zeigt, dass zwei Montagenuten 13 an der zur Achse des Wälzlagers 2 weisenden Seite der Außenringführung 12 der Außenringlaufbahn 8 vorhanden sein können. Die Montagenuten 13 dienen dem Zweck, dass im Falle einer niedrigen Elastizität der Wälzkörperdistanzstücke 6, eine Montage der Wälzkörperdistanzstücke 6 ermöglicht und/oder vereinfacht wird, indem die Distanzstäbe 11 in die Montagenuten 13 eingreifen können. Grundsätzlich sollten die Distanzstäbe 11 eine Elastizität aufweisen, die so eingestellt ist, dass die Distanzstäbe 11 beim Einsetzen der Wälzkörperdistanzstücke 6 in das Wälzlager 2 elastisch verformt werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Wälzkörperdistanzstücke
- 7
- Innenringlaufbahn
- 8
- Außenringlaufbahn
- 9
- Wälzkörperkugeln
- 10
- Grundkörper
- 11
- Distanzstäbe
- 12
- Außenringführung
- 13
- Montagenut
