DE10220419A1 - Zylinderrollenlager - Google Patents

Zylinderrollenlager

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DE10220419A1 DE2002120419 DE10220419A DE10220419A1 DE 10220419 A1 DE10220419 A1 DE 10220419A1 DE 2002120419 DE2002120419 DE 2002120419 DE 10220419 A DE10220419 A DE 10220419A DE 10220419 A1 DE10220419 A1 DE 10220419A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager mit einem Innenring (1) und einem Außenring (2), die jeweils als Kunststoff-Spritzgussteile ausgebildet sind und mit Wälzkörpern (3), die auf einer Laufbahn (13) des Innenrings (1) und auf einer Laufbahn (14) des Außenrings (3) abwälzen. Der Innenring (1) und/oder der Außenring (2) weisen je einen einstückig mit dem Innenring (1) oder dem Außenring (2) ausgebildeten Bord (4, 5) und einen als separates Bauteil ausgeführten Bord (6) auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Zylinderrollenlagers.
  • Es ist bereits bekannt, Zylinderrollenlager aus Kunststoff Spritzgussteilen herzustellen. So offenbart die GB 564 273 ein Zylinderrollenlager mit einem Innenring, an dem zwei Borde befestigt sind und einem bordlosen Außenring. Zwischen dem Außenring und dem Innenring ist ein Satz von Rollen angeordnet. Sämtliche Bestandteile dieses Lagers können als Kunststoff-Spritzgussteile ausgeführt sein. Weiterhin ist aus der GB 564 273 eine Lageranordnung mit einem zylinderförmigen Außenring bekannt, der zwei einstückig mit dem Außenring ausgebildete Borde aufweist. Zwischen dem Außenring und einer zu lagernden zylindrischen Welle rollen Wälzkörper ab. Auch hier können der Außenring und die Wälzkörper als Kunststoff-Spritzgussteile ausgebildet sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderrollenlager mit einem Kunststoffinnenring und einem Kunststoffaußenring so auszubilden, dass zum einen möglichst hohe Qualitätsansprüche erfüllt werden und zum anderen eine Herstellung mit einer vertretbaren Fertigungsaufwand möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Ein geeignetes Herstellungsverfahren ist Gegenstand des Anspruchs 14.
  • Das erfindungsgemäße Zylinderrollenlager weist einen Innenring und einen Außenring auf, die jeweils als Kunststoff-Spritzgussteile ausgebildet sind und Wälzkörper, die auf einer Laufbahn des Innenrings und einer Laufbahn des Außenrings abwälzen. Der Innenring und/oder der Außenring weisen je einen einstückig mit dem Innenring oder dem Außenring ausgebildeten Bord und einen als separates Bauteil ausgeführten Bord auf.
  • Ein Innenring oder Außenring mit einem einstückigen und einen als separates Bauteil ausgeführten Bord lässt sich vorteilhafterweise mit einem für eine axiale Entformung ausgebildeten Spritzgusswerkzeug herstellen. Der als separates Bauteil ausgebildete Bord kann in den Innenring oder Außenring eingeschnappt sein. Hierzu kann der Innenring und/oder der Außenring eine umlaufende Radialnut zur Verankerung des als separates Bauteil ausgebildeten Bords aufweisen. Dadurch ist zum einen eine zuverlässige Befestigung des Bords am Innenring oder am Außenring gewährleistet und zum anderen wird der Montageaufwand relativ gering gehalten.
  • Der Innenring kann zwei einstückig mit dem Innenring ausgebildete Borde aufweisen. Da der Innenring auch mittels eines für eine radiale Entformung ausgelegtem Spritzgusswerkzeugs hergestellt werden kann, ist es nicht erforderlich, einen der Borde als separates Bauteil herzustellen.
  • Die Borde können axiale Anlaufflächen für die Wälzkörper aufweisen, wobei die Anlaufflächen jeweils leicht gekrümmt ausgebildet sind und sich gegenüberliegende Anlaufflächen des Innenrings radial nach außen öffnen und gegenüberliegende Anlaufflächen des Außenrings radial nach innen öffnen. Dadurch lässt sich die Reibung zwischen den Anlaufflächen und den Wälzkörpern reduzieren. Weiterhin kann wenigstens ein Bord eine Labyrinthdichtung aufweisen, die einstückig mit dem Bord ausgebildet ist. Dies gilt sowohl für die als separates Bauteil ausgeführten Borde als auch für die einstückig mit dem Innenring oder dem Außenring ausgebildeten Borde und hat den Vorteil, dass die Anzahl der Einzelkomponenten des Zylinderrollenlagers reduziert werden kann und eine kostengünstige Fertigung der Dichtungen möglich ist.
  • Auf der Laufbahn des Innenrings können radiale Vertiefungen zur Aufnahme eines Schmierstoffs ausgebildet sein. In die Vertiefungen kann ein Festschmierstoff eingelagert sein. Diese Maßnahmen haben den Vorteil, dass eine zuverlässige Schmierung des Zylinderrollenlagers über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.
  • Sowohl die Laufbahn des Innenrings als auch die Laufbahn des Außenrings können jeweils ein geringfügig konvexes Profil aufweisen, um Kantenspannungen zu vermeiden.
  • Das erfindungsgemäße Zylinderrollenlager kann vollrollig ausgebildet sein, um eine möglichst hohe Tragzahl zu erreichen. Durch den Einschluss der Wälzkörper im Zylinderrollenlager nach Anbringen des separat gefertigten Bords ist ein Käfig zur Halterung der Wälzkörper nicht erforderlich. Die Rollen können als Kunststoff- Spritzgussteile ausgebildet sein, die sich kostengünstig herstellen lassen und insbesondere auch hohl sein. Für die Herstellung des Zylinderrollenlagers, d. h. zur Herstellung der Lagerringe und/oder der Wälzkörper kann ein faserverstärkter Kunststoff verwendet werden. Dadurch lässt sich eine sehr hohe Festigkeit erreichen.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Zylinderrollenlagers werden ein Innenring und ein Außenring jeweils durch Einspritzen einer Kunststoff-Spritzgussmasse in eine Spritzgussform hergestellt. Im Rahmen des Spritzgussprozesses wird am Innenring und/oder am Außenring lediglich ein Bord ausgebildet. Der Innenring und/oder der Außenring wird axial entformt und ein weiterer Bord, der separat hergestellt wurde, wird am Innenring und/oder am Außenring angeordnet. Auf die geschilderte Weise lässt sich das Zylinderrollenlager mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellen.
  • Am Innenring können im Rahmen des Spritzgussprozesses zwei Borde ausgebildet werden. Weiterhin kann der Innenring radial entformt werden, wobei die Spritzgussform längst einer Trennlinie geöffnet wird, die die Laufbahn des Innenrings schräg quert. Weiterhin kann im Bereich der Trennlinie eine geringfügige Vertiefung auf der Laufbahn des Innenrings ausgebildet werden. Diese Maßnahmen haben den Vorteil, dass sich gegebenenfalls im Bereich der Trennlinie ausbildende Unebenheiten auf der Laufbahn des Innenrings nicht so stark auf das Abrollverhalten der Wälzkörper in diesem Bereich auswirken.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 das erfindungsgemäße Zylinderrollenlager in Schnittdarstellung,
  • Fig. 2 eine Spritzgussform zur Herstellung eines Außenrings in Schnittdarstellung,
  • Fig. 3 eine Spritzgussform zur Herstellung eines Innenrings in Schnittdarstellung und
  • Fig. 4 eine Seitenansicht der in Fig. 3 dargestellten Spritzgussform.
  • Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Zylinderrollenlager in Schnittdarstellung. Das Zylinderrollenlager weist einen Innenring 1, einen Außenring 2 und zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 abrollende Zylinderrollen 3 auf. Das Zylinderrollenlager ist vollrollig ausgeführt. Sowohl der Innenring 1 und der Außenring 2 als auch die Wälzkörper 3 bestehen aus Kunststoff, der insbesondere durch beigemischte Glasfasern verstärkt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zylinderrollen 3 hohl ausgebildet. Es können jedoch auch Zylinderrollen 3 aus Vollmaterial zum Einsatz kommen. Am Innenring 1 ist beidseits ein radial nach außen weisender Bord 4 einstückig mit dem Innenring 1 ausgebildet. Der Außenring 2 verfügt über einen einstückig mit dem Außenring 2 ausgebildeten Bord 5 und über einen als separates Bauteil gefertigten Bord 6. Beide Borde 5 und 6 sind radial nach innen gerichtet und weisen an ihren inneren Radialflächen ausgebildete Labyrinthdichtungen 7 auf, die jeweils einstückig mit dem zugehörigen Bord 5 bzw. 6 verbunden sind. Die Labyrinthdichtungen 7 reichen bis nahe an die äußere Radialflächen der Borde 4 des Innenrings 1 heran, so dass das Zylinderrollenlager bis auf jeweils einen kleinen Spalt 8 hermetisch von der Umgebung abgeschlossen ist. Der als separates Bauteil gefertigte Bord 6 weist auf seiner äußeren Radialfläche einen radialen Vorsprung 9 auf, der in eine umlaufende Radialnut 10 des Außenrings eingreift. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Vorsprung 9 leicht gekrümmt und schnappt in einen Hinterschnitt 11 der Radialnut 10 ein und wird so aufgrund seiner Elastizität fest verankert. Die Herstellung des Hinterschnitts 11 erfordert in der Regel eine Nachbearbeitung des im Spritzgussverfahren hergestellten Außenrings 2. Um diese Nachbearbeitung zu vermeiden, kann auch auf den Hinterschnitt 11 verzichtet werden und die Radialnut 10 so flach ausgebildet werden, dass eine rein spritzgusstechnische Herstellung möglich ist.
  • Sämtliche Borde 4, 5 und 6 weisen auf der Lagerinnenseite axiale Anlaufflächen 12 auf. Die axialen Anlaufflächen 12 sind leicht gekrümmt und öffnen sich im Falle des Außenrings 2 radial nach innen und im Falle des Innenrings 1 radial nach außen. Durch diese Formgebung wird erreicht, dass die Reibung zwischen den Zylinderrollen 3 und den axialen Anlaufflächen 12 sehr gering gehalten wird. Sowohl der Innenring 1 als auch der Außenring 2 weisen jeweils eine Laufbahn 13 bzw. 14 auf, die geringfügig von einer Zylinderform abweicht. Die Abweichung besteht in einer leichten konvexen Krümmung der Lautbahnen 13 und 14. Durch diese Krümmung sollen ansonsten auftretende Kantenspannungen vermieden werden. Der Innenring 1 weist auf seiner Laufbahn 13 zudem eine Vielzahl von taschenartig ausgebildeten radialen Vertiefungen 15 auf, in denen ein Schmierstoff eingelagert sein kann. Insbesondere kann in den Vertiefungen 15 ein Festschmierstoff eingelagert sein und so über einen sehr langen Zeitraum eine zuverlässige Schmierung des Zylinderrollenlagers sichergestellt werden.
  • Fig. 2 zeigt eine Spritzgussform zur Herstellung des Außenrings 2. Da der Außenring 2 nur auf einer axialen Seite einen sich in Radialrichtung erstreckenden einstückigen Bord 5 aufweist, der wiederum in eine Labyrinthdichtung 7 übergeht, kann die Spritzgussform so ausgelegt werden, dass eine axiale Entformung des Außenrings 2 möglich ist. Die Spritzgussform besteht aus zwei Formhälften 16 und 17, die in Axialrichtung zusammengefügt sind. Nach dem Einbringen und Erstarren der Spritzgussmasse in die Form werden die Formhälften 16 und 17, wie durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet, axial auseinander bewegt und der Außenring 2 kann entnommen werden. Um insbesondere das Entformen der Radialnut 10 im Außenring 2 zu erleichtern, wird zunächst die an der äußeren Mantelfläche des Außenrings 2 anliegende Formhälfte 17 entfernt und der Außenring 2 verbleibt auf der Formhälfte 16. Anschließend kann der Außenring 2 in Axialrichtung von der Formhälfte 16 abgezogen werden, wobei zur Entformung der Radialnut 10 der Außenring 2 geringfügig in Radialrichtung ausweichen kann. Damit eine Entformung der Radialnut 10 noch problemlos möglich ist, weist diese nur eine sehr geringe Tiefe auf.
  • Fig. 3 zeigt eine Spritzgussform zur Herstellung des Innenrings 1 in Schnittdarstellung. Da der Innenring 1 beidseits radial nach außen gerichtete einstückige Borde 4 aufweist, ist eine axiale Entformung des Innenrings 1 in diesem Bereich nicht möglich. Die Spritzgussform weist daher ein erstes Formteil 18 und ein zweites Formteil 19 auf, die in Radialrichtung (siehe Pfeile) voneinander getrennt werden können. Weiterhin weist die Spritzgussform ein drittes Formteil 20 auf, das quer zur Axialrichtung geteilt ist und durch das die Kontur des Innenrings 1 im Bereich seiner inneren Mantelfläche vorgegeben wird. Das Formteil 20 kann beidseits axial (siehe Pfeile) aus den Formteilen 18 und 19 herausgezogen werden. Zur Herstellung des Innenrings 1 wird die Spritzgussform mit Spritzgussmasse ausgefüllt und nach dem Erstarren der Spritzgussmasse werden die beiden Formteile 18 und 19 in Radialrichtung getrennt und das Formteil 20 wird in Axialrichtung auseinander gefahren und auf diese Weise der Innenring 1 entformt. Hinsichtlich der Zusammenfügung der beiden Formteile 18 und 19 besteht eine in Fig. 4 dargestellte Besonderheit.
  • Fig. 4 zeigt die Spritzgussform aus Fig. 3 in Seitenansicht. Insbesondere ist in Fig. 4 erkennbar, wie die beiden Formteile 18 und 19 zusammengefügt sind. Im zusammengefügten Zustand verläuft zwischen den beiden Formteilen 18 und 19 schräg zur Axialrichtung eine Trennlinie 21. Die schräge Orientierung der Trennlinie hat zur Folge, dass im Bereich der Trennlinie 21 beim Spritzgussprozess gegebenenfalls erzeugte Unebenheiten schräg über die Laufbahn 13 des Innenrings 1 verlaufen. Eine auf der Laufbahn 13 abrollende Zylinderrolle trifft somit nicht über ihre gesamte axiale Breite gleichzeitig auf die entlang der Trennlinie 21 entstandene Unebenheit, sondern überrollt diese nach und nach. Dadurch sollen bessere Laufeigenschaften des Zylinderrollenlagers gewährleistet werden. Eine weitere Maßnahme in diesem Zusammenhang besteht darin, dass die Formteile 18 und 19 in der Umgebung der Trennlinie 21 geringfügig radial nach Innen von einer Zylinderform abweichen, so dass auf der Laufbahn 13 des Innenrings 1 eine geringfügige Vertiefung ausgebildet wird.
  • Die Zylinderrollen können in entsprechender Weise in einem nicht dargestellten Spritzgussprozess hergestellt werden und werden anschließend auf der Laufbahn 13 des Innenrings 1 angeordnet. Danach wird der Außenring 2 axial über den so vormontierten Rollenkranz geschoben bis die axialen Anschlagflächen 12 des Bords 5 an den Zylinderrollen 3 anliegen. Schließlich wird noch der als separates Bauteil gefertigte Bord 6 axial in den Außenring 2 eingeschoben und mit seinem Vorsprung 9 in die Radialnut 10 eingeschnappt. Damit ist das Zylinderrollenlager vollständig montiert und die Zylinderrollen sind gegen Herausfallen gesichert. Bezugszeichen 1 Innenring
    2 Außenring
    3 Zylinderrolle
    4 Bord (einstückig mit Innenring 1)
    5 Bord (einstückig mit Außenring 2)
    6 separater Bord
    7 Labyrinthdichtung
    8 Spalt
    9 Vorsprung
    10 Radialnut
    11 Hinterschneidung
    12 axiale Anlauffläche
    13 Laufbahn (Innenring 1)
    14 Laufbahn (Außenring 2)
    15 Vertiefung
    16 erste Formhälfte (Außenring 2)
    17 zweite Formhälfte (Außenring 2)
    18 Formteil (Innenring 1)
    19 Formteil (Innenring 1)
    20 Formteil (Innenring 1)
    21 Trennlinie

Claims (17)

1. Zylinderrollenlager mit
- einem Innenring (1) und einem Außenring (2), die jeweils als Kunststoff- Spritzgussteile ausgebildet sind sowie
- Wälzkörpern (3), die auf einer Laufbahn (13) des Innenrings (1) und einer Laufbahn (14) des Außenrings (2) abwälzen,
dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (1) und/oder der Außenring (2) je einen einstückig mit dem Innenring (1) oder dem Außenring (2) ausgebildeten Bord (4, 5) und einen als separates Bauteil ausgeführten Bord (6) aufweisen.
2. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als separates Bauteil ausgebildete Bord (6) in den Innenring (1) oder den Außenring (2) eingeschnappt ist.
3. Zylinderrollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (1) und/oder der Außenring (2) eine umlaufende Radialnut (10) zur Verankerung des als separates Bauteil ausgebildeten Bords (6) aufweist.
4. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (1) zwei einstückig mit dem Innenring (1) ausgebildete Borde (4) aufweist.
5. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Borde (4, 5, 6) axiale Anlaufflächen (12) für die Wälzkörper (3) aufweisen, wobei sich gegenüberliegende Anlaufflächen (12) des Innenrings (1) radial nach außen öffnen und gegenüberliegende Anlaufflächen (12) des Außenrings (2) radial nach innen öffnen.
6. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bord (5, 6) eine Labyrinthdichtung (7) aufweist, die einstückig mit dem Bord (5, 6) ausgebildet ist.
7. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Laufbahn (13) des Innenrings (1) radiale Vertiefungen (15) zur Aufnahme eines Schmierstoffs ausgebildet sind.
8. Zylinderrollenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vertiefungen (15) ein Festschmierstoff eingelagert ist.
9. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (13) des Innenrings (1) und die Laufbahn (14) des Außenrings (2) jeweils ein geringfügig konvexes Profil aufweisen.
10. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es vollrollig ausgebildet ist.
11. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (3) als Kunststoff-Spritzgussteile ausgebildet sind.
12. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (3) hohl sind.
13. Zylinderrollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff faserverstärkt ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Zylinderrollenlagers, wobei ein Innenring (1) mit einer Laufbahn (13) und ein Außenring (2) mit einer Laufbahn (14) jeweils durch Einspritzen einer Kunststoff-Spritzgussmasse in eine Spritzgussform hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des Spritzgussprozesses am Innenring (1) und/oder am Außenring (2) lediglich ein Bord (5) ausgebildet wird, der Innenring (1) und/oder der Außenring (2) axial entformt wird und ein weiterer Bord (6), der separat hergestellt wurde, am Innenring (1) oder am Außenring (2) angeordnet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Innenring (1) im Rahmen des Spritzgussprozesses zwei Borde (4) ausgebildet werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (1) radial entformt wird, wobei die Spritzgussform längs einer Trennlinie (21) geöffnet wird, die die Laufbahn (13) des Innenrings (1) schräg quert.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich, in dem die Trennlinie (21) der Spritzgussform die Laufbahn (13) des Innenrings quert, eine geringfügige Vertiefung am Innenring ausgebildet wird.
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