DE102020200361A1

DE102020200361A1 - Wälzlagerring und Demontagevorgang

Info

Publication number: DE102020200361A1
Application number: DE102020200361.0A
Authority: DE
Inventors: Patrik Costa; Helena Jacobsson Sandlund; Arne Lars Jonas Kullin
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2021-07-15
Also published as: US20210215198A1; US11371558B2; CN113124060A

Abstract

Die Erfindung beginnt von einem Wälzlagerring (10, 11) mit zumindest einer Laufbahn (12), wobei die Laufbahn ein erstes und ein zweites axiales Ende (14, 16) aufweist und ein Durchmesser (18) des ersten axialen Endes und ein Durchmesser (20) des zweiten axialen Endes beide entweder größer als der mittlere Durchmesser der Laufbahn sind oder beide kleiner als der mittlere Durchmesser der Laufbahn sind.Es wird vorgeschlagen, dass der Wälzlagerring eine Auskragung (22) aufweist, die an der gleichen Seite (24) des Lagerrings wie die Laufbahn ist, und die die Laufbahn begrenzt, ohne Teil der Laufbahn zu sein.

Description

Die Erfindung startet von einer Vorrichtung gemäß dem allgemeinen Begriff des Anspruchs 1.
Ein Wälzlagerring ist bekannt, der eine Laufbahn an dem Außenring aufweist, der ein Teil einer Kugel ist. Ein Wälzlager, das den Wälzlagerring aufweisen kann, ist als ein torusförmiges Wälzlager (z. B. CARB®) bekannt. Solche Wälzlager können zwischen einer Welle und einem Gehäuse montiert werden und können mit bestimmten Werkzeugen demontiert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist insbesondere, einen allgemeinen Wälzlagerring bereitzustellen, der eine leichte Demontage des Wälzlagerrings unterstützt, das den Wälzla-gerring aufweist. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentan-spruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Formulierungen und weitere Vorteile der Erfindung von den Unteransprüchen abgeleitet werden können.
Die Erfindung beginnt von einem Wälzlagerring mit zumindest einer Laufbahn, wobei die Laufbahn ein erstes und ein zweites axiales Ende aufweist und ein Durchmesser des ersten axialen Endes und ein Durchmesser des zweiten axialen Endes entweder beide größer als der mittlere Durchmesser der Laufbahn sind oder beide kleiner als der mittlere Durchmesser der Laufbahn sind.
Es wird nahegelegt, dass der Wälzlagerring eine Auskragung aufweist, die auf der gleichen Seite des Lagerrings ist wie die Laufbahn und die die Laufbahn begrenzt, ohne Teil der Lauf-bahn zu sein. Der mittlere Durchmesser der Laufbahn ist definiert als $\frac{\int_{a}^{b} D (x) d x}{(b - a)},$
wobei die Integration entlang der Rotationsachse des Lagerrings durchgeführt wird und a und b die Koordinaten des Startpunkts und des Endpunkts der Laufbahn sind, und D(X) der Durchmesser der Laufbahn als eine Funktion der Koordinate X ist, die entlang der Rotationsachse gemessen wird. Die Laufbahn ist rotationssymmetrisch mit Bezug auf die Rotationsachse. Dadurch wird eine Unterstützung einer leichten Demontage des Wälzlagers, das den Wälzlagerring aufweist, erreicht. Insbesondere kann erreicht werden, dass eine Demontagekraft von dem Wälzlagerring auf einen Wälzkörper des Wälzlagers über die Auskragung übertragen wird, was hilft, eine Selbstverriegelung während des Montagevorgangs zu verhindern. Eine Selbstverriegelung bedeutet, dass das Lager bspw. zwischen einer Welle und einem Gehäuse während des Demontagevorgangs aufgrund einer Abnahme an seinem minimalen Durchmesser und einer Zunahme an seinem maximalen Durchmesser aufgrund der relativen axialen Bewegung zwischen dem Außen- und dem Innenring hängen bleibt.
Bevorzugt umfasst der Wälzlagerring auf einer Seite, an der sich die Laufbahn befindet, eine Nut neben der Laufbahn. Dadurch kann eine einfache Befestigung der Auskragung erreicht werden.
Vorteilhafterweise umfasst der Wälzlagerring ein Konstruktionselement, das sich teilweise in der Nut befindet und das zumindest teilweise die Auskragung bildet. Dadurch kann eine kosteneffiziente Konstruktion erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Konstruktionselement eine Sicherungsscheibe ist. Dadurch kann ein einfacher Montagevorgang erreicht werden.
Bevorzugt umfasst der Wälzlagerring an einer Seite, an der sich die Laufbahn befindet, eine weitere Auskragung, so dass sich die Laufbahn zwischen den Auskragungen befindet. Dadurch unterstützt der Wälzlagerring eine einfache Demontage des Wälzlagers in beiden axialen Richtungen.
Vorteilhafterweise hat der Teil der Laufbahn, der in einem axialen Schnitt durch den Wälzlagerring enthalten ist, die Form eines kreisförmigen Bogens. Dadurch kann der Wälzlagerring Teil des Wälzlagers sein, das eine Fehlausrichtung und große radiale Lasten aufnehmen kann, aber ebenfalls geeignet ist, eine axiale Verschiebung wie ein Zylinderrollenlager aufzunehmen. Bevorzugt ist der Radius des kreisförmigen Bogens größer als ein maximaler Abstand eines Punktes des kreisförmigen Bogens zu der Rotationsachse des Wälzlagerrings, was die Möglichkeit bereitstellt, dass der Lagerring Teil eines torusförmigen Wälzlagers ist.
Bevorzugt ist der Wälzlagerring ein Außenring oder ein Innenring. In beiden Fällen kann eine einfache Demontage des vollständigen Wälzlagers unterstützt werden.
Des Weiteren wird ein Wälzlager mit einem Außenring, der gemäß der vorliegenden Beschreibung konstruiert ist, und mit einem Innenring, welcher ebenfalls gemäß der vorliegenden Beschreibung konstruiert ist, vorgeschlagen, wobei die Wälzkörper des Wälzlagers die Laufbahn des Innenrings und die Laufbahn des Außenrings kontaktieren. Falls der Außenring die Auskragung an einer axialen Seite aufweist, die einer axialen Seite gegenüberliegt, an der der Innenring seine Auskragung aufweist, kann eine axiale Verschiebung des Außenrings relativ zu dem Innenring begrenzt werden, weil in dem Fall, in dem die Auskragung des Außenrings eine Seitenfläche des Wälzkörpers kontaktiert, die Auskragung des Innenrings die andere Seite des Wälzkörpers kontaktiert, eine weitere Verschiebung des Außenrings relativ zu dem Innenring verhindert wird.
Ferner wird ein Vorgang zum Demontieren eines Wälzlagers, insbesondere eines Wälzlagers wie voranstehend beschrieben, vorgeschlagen, wobei eine erste Kraft an den Außenring angelegt wird und eine zweite Kraft an den Innenring angelegt wird, wobei die erste und die zweite Kraft einander gegenüberliegen und zumindest einer der Wälzkörper des Wälzlagers eine Auskragung des Außenrings kontaktiert, die angrenzend an die Laufbahn des Außenrings ist, und wobei der zumindest eine Wälzkörper eine Auskragung des Innenrings kontaktiert, die angrenzend an die Laufbahn des Innenrings ist. Dadurch kann eine einfache Demontage erreicht werden. Insbesondere kann die relative axiale Verschiebung des Innen- und des Außenrings begrenzt werden, was die Zunahme des maximalen Außendurchmessers und gleichzeitig die Abnahme des minimalen Innendurchmessers des Wälzlagers zu einem Ausmaß begrenzt, bei dem keine Selbstverriegelung zwischen der Welle und dem Gehäuse auftritt. Bevorzugt ist die axiale Position jeder Auskragung derart, dass die Rolle beide Auskragungen kontaktieren kann, bevor das Lagerspiel aufgebraucht ist. Insbesondere ist die Demontage schnell und einfach und hängt nicht von einer speziell trainierten Belegschaft und/oder speziellen Demontagewerkzeugen ab.
Weitere Vorteile resultieren aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnung zeigt ein Beispiel der Erfindung. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird ebenfalls die Merkmale individuell betrachten und sie zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfügen.

1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine obere Hälfte eines Wälzlagers gemäß der Erfindung.

1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine obere Hälfte eines Wälzlagers. Das Wälzlager umfasst einen Wälzlagerring 10 gemäß der Erfindung, der eine Laufbahn 12 mit dem ersten und dem zweiten axialen Ende 14, 16 aufweist. Der Wälzlagerring 10 ist ein Außenring. Ferner umfasst das Wälzlager einen zweiten Wälzlagerring 11, der ein Innenring des Wälzlagers ist, und der ebenfalls gemäß der Erfindung konstruiert ist. Der Durchmesser 18 des ersten axialen Endes 14 und der Durchmesser 20 des zweiten axialen Endes 16 sind beide kleiner als der mittlere Durchmesser der Laufbahn 12. Die Laufbahn 12 befindet sich an der radialen Innenseite 24 des Wälzlagerrings 10. An der Seite 24 umfasst der Wälzlagerring 10 eine Auskragung 22, die die Laufbahn 12 begrenzt, ohne Teil der Laufbahn 12 zu sein.
Die Auskragung 22 ist durch ein Konstruktionselement 28 gebildet, das sich teilweise in einer Nut 26 des Wälzlagerrings 10 befindet. Die Nut 26 sitzt direkt an dem axialen Ende 14 der Laufbahn 12 und erstreckt sich für 360° in der Umfangsrichtung des Wälzlagerrings 10 um eine Rotationsachse 32 des Wälzlagerrings 10. Die Nut 26 befindet sich ebenfalls an der Seite 24 des Wälzlagerrings. Das Konstruktionselement 28 ist eine Sicherungsscheibe. An der Seite 24 umfasst der Wälzlagerring 10 eine weitere Auskragung 30, die durch eine weitere Sicherungsscheibe gebildet ist, die sich in einer weiteren Nut des Wälzlagerrings 10 befindet. Die weitere Nut befindet sich ebenfalls an der Seite 24 und erstreckt sich ebenfalls um 360° in Umfassungsrichtung um die Rotationsachse 32 des Wälzlagerrings 10. Die weitere Nut und die weitere Auskragung befinden sich direkt an dem zweiten axialen Ende 16 der Laufbahn 12. Dadurch befindet sich die Laufbahn 12 zwischen der Auskragung 22 und der Auskragung 30. Der Wälzlagerring 11 umfasst ebenfalls eine erste Auskragung 48 und eine zweite Auskragung 50. Sie befinden sich ebenfalls direkt an den axialen Enden der Laufbahn 38 des Wälzlagerrings 11, wobei die Laufbahn 38 sich axial zwischen diesen Auskragungen 48, 50 befindet. Des Weiteren sind die Auskragungen 48, 50 ebenfalls durch Sicherungsscheiben gebildet, die sich in Nuten des Wälzlagerrings 11 befinden, wobei sich die Nuten um 360° in jeder Umfangsrichtung um die Rotationsachse 32 erstrecken.
Ferner hat der Teil der Laufbahn, der in einem axialen Schnitt durch den Wälzlagerring 10 enthalten ist, die Form eines kreisförmigen Bogens. Der Radius 34 dieses kreisförmigen Bogens ist größer als der maximale Abstand des Punktes des kreisförmigen Bogens zu der Rotationsachse 32 des Wälzlagerrings 10. Die Laufbahn 38 ist in dem axialen Schnitt ebenfalls ein kreisförmiger Bogen. Des Weiteren befindet sich in dem axialen Schnitt ein Wälzkörper 36 zwischen den Wälzlagerringen 10, 11 und kontaktiert sie über die Laufbahnen direkt. In dem axialen Schnitt besteht die Laufbahn des Wälzkörpers aus zwei kreisförmigen Bögen, wobei die Radii der zuletzt genannten kreisförmigen Bögen kleiner sind als die Radii der kreisförmigen Bögen der Laufbahnen der Lagerringe. Aufgrund der beschriebenen Geometrie ist das Wälzlager als ein torusförmiges Wälzlager bekannt.
In einer Situation, in der das Wälzlager montiert ist, kann der Wälzlagerring 11 auf die Welle eingepresst sein und der Wälzlagerring 10 kann in eine Bohrung zur Befestigung eingepresst sein. Bei einer solchen Konfiguration sind die beschriebenen Auskragungen der Wälzlager vorteilhaft zum Demontieren des Wälzlagers. Um das Wälzlager zu demontieren, wird eine Kraft 44 an den Außenring angelegt, die den Außenring axial entlang der Rotationsachse 32 zieht, bis die Auskragung 22 den Wälzkörper 36 direkt kontaktiert und der Wälzkörper die Auskragung 50 direkt kontaktiert. Wenn dies passiert, wird die Kraft auf den Wälzlagerring 11 übertragen und folglich wird der Wälzlagerring 11 relativ zu der Wellenachsenrichtung bewegt, wobei aufgrund der Reibung mit der Welle eine zweite Kraft 46 auf den Wälzlagerring 11 ausgeübt wird und die zweite Kraft 46 in einer entgegengesetzten Richtung wie die Kraft 44 gerichtet ist. Weil die Auskragungen 22, 50 die relative axiale Bewegung der Wälzlagerringe 10, 11 begrenzen, wird die Zunahme des maximalen Durchmessers des Außenrings begrenzt und die Abnahme eines minimalen Durchmessers des Innenrings wird ebenfalls auf ein Ausmaß begrenzt, bei dem die Klemmkräfte, die von dem Gehäuse und der Welle kommen, nicht die axiale Bewegung des Wälzlagers stoppen oder verhindern, was notwendig für den Demontagevorgang ist. Eine Selbstverriegelung kann nicht auftreten.
Zum Demontieren des Wälzlagers ist es im Prinzip ausreichend, dass das Wälzlager nur zwei der vier Auskragungen 22, 30, 48, 50 aufweist. Selbstverständlich müssen, falls das Wälzlager nur zwei Auskragungen aufweist, diese an den gegenüberliegenden axialen Seiten sein und eine hat Teil des Außenrings und die andere hat Teil des Innenrings zu sein. Jedoch ist es vorteilhafter, dass das Wälzlager alle vier Auskragungen 22, 30, 48, 50 aufweist, weil es dann nicht möglich ist, dass das Wälzlager in einer falschen Weise montiert wird, was den Demontagevorgang in einer bestimmten axialen Richtung, die durch zwei Auskragungen, wie voranstehend beschrieben, unterstützt wird, unmöglich macht.
Eine ähnliche Situation ist, wenn ein torusförmiges Wälzlager mit seinem Gehäuse von der Welle einer durchgängigen Gleitrollenanlage demontiert wird. In diesem Fall haben die torusförmigen Wellenlager üblicherweise sowohl bei dem Gehäuse als auch bei der Welle eine lockere Passung für eine schnelle und leichte Demontage. Jedoch kann aufgrund der Umgebung in einer durchgängigen Gussmaschine die Wellenfläche manchmal sehr korrodiert sein. In diesem Fall kann die Erfindung die Demontage mit herkömmlichen Werkzeugen und Verfahren erleichtern.
Bei herkömmlichen torusförmigen Wälzlagern, die nicht gemäß der Erfindung sind, gibt es keine Innenringauskragungen. Es kann ein oder zwei Außenringauskragungen geben, aber diese sind nicht dazu ausgestaltet, durch die Rollen kontaktiert zu werden, wenn sie montiert sind. Daher sind sie entfernt von der Laufbahn positioniert und begrenzen nicht die Laufbahn. Jedoch kann sich der Außen- und der Innenring relativ zueinander axial zu einem großen Ausmaß bewegen. Wie bereits erwähnt, kann in einer solchen Situation während der Demontage eine Selbstverriegelung auftreten. Dann wird eine Anwendung einer größeren Kraft nur zu einem Zustand führen, bei dem das Lager mehr hängen bleibt, was bedeutet, dass Verfahren, um das Lager zu zerstören, für die Demontage nötig werden können. Bei der Erfindung kann dies alles nicht auftreten und das Lager kann einfach demontiert und sogar wiederverwendet werden.
Bezugszeichenliste

10: Wälzlagerring
11: Wälzlagerring
12: Laufbahn
14: axiales Ende
16: axiales Ende
18: Durchmesser
20: Durchmesser
22: Auskragung
24: Seite
26: Nut
28: Konstruktionselement
30: Auskragung
32: Rotationsachse
34: Radius
36: Wälzkörper
38: Laufbahn
40: axiale Seite
42: axiale Seite
44: Kraft
46: Kraft
48: Auskragung
50: Auskragung

Claims

Wälzlagerring (10, 11) mit zumindest einer Laufbahn (12), wobei die Laufbahn ein erstes und ein zweites axiales Ende (14, 16) aufweist und ein Durchmesser (18) des ersten axialen Endes und ein Durchmesser (20) des zweiten axialen Endes beide entweder größer als der mittlere Durchmesser der Laufbahn sind oder beide kleiner als der mittlere Durchmesser der Laufbahn sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerring eine Auskragung (22) aufweist, die an der gleichen Seite (24) des Lagerrings wie die Laufbahn ist, und die die Laufbahn begrenzt, ohne Teil der Laufbahn zu sein.
Wälzlagerring gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerring an der Seite, an der sich die Laufbahn befindet, eine Nut (26) neben der Laufbahn aufweist.
Wälzlagerring gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerring ein Konstruktionselement (28) aufweist, das sich teilweise in der Nut befindet, und das zumindest teilweise die Auskragung bildet.
Wälzlagerring gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Konstruktionselement ein Sicherungsring ist.
Wälzlagerring gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerring auf der Seite, an der sich die Laufbahn befindet, eine weitere Auskragung (30) aufweist, so dass sich die Laufbahn zwischen den Auskragungen befindet.
Wälzlagerring gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Laufbahn, der in einem axialen Schnitt durch den Wälzlagerring enthalten ist, eine Form eines kreisförmigen Bogens hat und bevorzugt der Radius (34) des kreisförmigen Bogens größer ist als ein maximaler Abstand eines Punktes des kreisförmigen Bogens zu der Rotationsachse (32) des Wälzlagerrings.
Wälzlagerring gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerring ein Außenring oder ein Innenring ist.
Wälzlager mit einem Außenring gemäß Anspruch 7 und mit einem Innenring gemäß Anspruch 7, wobei die Wälzkörper (36) des Wälzlagers die Laufbahn (38) des Innenrings und die Laufbahn (12) des Außenrings kontaktieren.
Wälzlager gemäß Anspruch 8, wobei der Außenring die Auskragung an einer axialen Seite (40) aufweist, die einer axialen Seite (42) gegenüberliegt, an der der Innenring seine Auskragung aufweist.
Vorgang zum Demontieren eines Wälzlagers, insbesondere eines Wälzlagers gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei eine erste Kraft (44) an den Außenring angelegt wird, und eine zweite Kraft (46) an dem Innenring angelegt wird, wobei die erste und die zweite Kraft einander gegenüberliegen und zumindest einer der Wälzkörper des Wälzlagers eine Auskragung des Außenrings kontaktieren, die angrenzend an die Laufbahn des Außenrings ist, und wobei der zumindest eine Wälzkörper eine Auskragung des Innenrings kontaktiert, die angrenzend an die Laufbahn des Innenrings ist.