DE10342132A1

DE10342132A1 - Dünnringlager

Info

Publication number: DE10342132A1
Application number: DE10342132A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Oetjen
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dünnringlager, das als ein Schrägrollenlager (1) ausgebildet ist, dessen durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellte Laufscheiben (2, 3) mit einem Laufbahnbereich (2.1, 3.1) unter einem Winkel alpha geneigt zu einer Lagerachse (4) angeordnet sind und an ihrem äußeren Ende einen in Richtung der Lagerachse (4) verlaufenden abgewinkelten Bereich (2.2, 3.2) aufweisen, wobei der abgewinkelte Bereich (2.2) der einen Laufscheibe (2) sich nahezu in den Laufbahnbereich (3.1) der anderen Laufscheibe (3) erstreckt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Dünnringlager mit einem im Verhältnis zum Lagerdurchmesser sehr kleinen Querschnitt mit zwei Lagerringen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Dünnringlager, bei denen im Gegensatz zu genormten Wälzlagermaßreihen der Querschnitt mit dem Lagerdurchmesser nicht bzw. nur unwesentlich zunimmt, gibt es als Vierpunktlager, Rillenkugellager und Schrägkugellager in einem Lagerdurchmesserbereich zwischen 25 und 1000 mm. Hauptanwendungsgebiete sind Handhabungsgeräte, Industrieroboter, Textil- und Druckmaschinen, medizinische, optische und optronische Geräte, Luft- und Raumfahrt. Die Vorteile von solch gattungsgemäßen Dünnringlagern sind eine geringe Masse, ein geringes Drehmoment und die Möglichkeit, raum- und gewichtssparende Konstruktionen zu erstellen, die eine hohe Steifigkeit und Laufgenauigkeit aufweisen. Derartige Dünnringlager sind beispielsweise auf Seite 10 des Fachbuches „Die Wälzlagerpraxis", Handbuch für die Berechnung und Gestaltung von Lagerungen, Vereinigte Fachverlage GmbH, Mainz 1995 beschrieben.

Der Nachteil der bisher bekannten Dünnringlager liegt darin, dass sie aufgrund ihrer spangebenden Herstellung sehr teuer sind. Es ist auch von Nachteil, dass Dünnringlager nach dem bisherigen Stand der Technik hochgenaue Lagersitze erfordern, die nur durch aufwändige Schleifoperationen herstellbar sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von den Nachteilen des bisherigen Standes der Technik eine neue Gattung von Dünnringwälzlagern bereit zu stellen, die sich insbesondere kostengünstiger fertigen lässt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass das Dünnringlager als ein Schrägrollenlager ausgebildet ist, dessen durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellte Laufscheiben mit einem Laufbahnbereich unter einem Winkel geneigt zu einer Lagerachse angeordnet sind und an ihrem äußeren Ende einen in Richtung der Lagerachse verlaufenden abgewinkelten Bereich aufweisen, wobei der abgewinkelte Bereich der einen Laufscheibe sich nahezu bis in den Laufbahnbereich der anderen Laufscheibe erstreckt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Dünnringlagers ist in erster Linie seine einfache Herstellung durch die Spanlostechnologie. Dieser Begriff ist im Sinne der Erfindung weit auszulegen und soll alle dem Fachmann bekannten Spanlosverfahren einschließen. Ein anderer Vorteil gegenüber dem bisherigen Stand der Technik ist die erhöhte Tragfähigkeit des Dünnringlagers, die durch die Linienberührung der Rollen realisiert ist. Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Formstabilität der Laufscheiben, die durch den abgewinkelten Bereich gegeben ist. Ein weiterer anderer Vorteil ist die geringe Spaltbreite zwischen dem Laufbahnbereich der einen Laufscheibe und dem abgewinkelten Bereich der ande ren Laufscheibe. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln eine enge Spaltdichtung gebildet. Schließlich ist auch von Vorteil, dass aufgrund der konischen Ausbildung der Laufscheiben eine Zentrierung in einer Anschlusskonstruktion in sehr einfacher Weise möglich ist, so dass bisher erforderliche aufwändige spangebende Bearbeitungen der Lagersitze entbehrlich sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

So geht aus Anspruch 2 hervor, dass der abgewinkelte Bereich der einen Laufscheibe an einem Ende eine Ausbauchung aufweist, in der ein Dichtelement angeordnet ist. Dieses zusätzliche Dichtelement kann beispielsweise ein elastischer O-Ring sein, der das Lagerinnere vollständig nach außen abdichtet.

Nach einem anderen weiteren Merkmal gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 sind die Wälzkörper in einem Käfig aus Polyamid geführt. Polyamide (PA) sind thermoplastische Kunststoffen, die sich durch eine gute Formbeständigkeit in der Wärme und durch eine gute Beständigkeit gegen Treib- und Schmierstoffe auszeichnen, so dass sie insbesondere in der Kfz-Industrie eine weite Verbreitung gefunden haben.

Schließlich geht aus Anspruch 4 ein Dünnringlager hervor, bei dem zwei Schrägrollenlager gegeneinander angestellt sind, wobei die innenliegenden Laufscheiben der Schrägrollenlager durch einen zwei geneigte Anlageflächen aufweisenden Lageraußenring voneinander beabstandet sind, während die äußeren Laufscheiben der Schrägrollenlager von einem Lagerinnenring aufgenommen sind, der ebenfalls zwei geneigte Anlageflächen aufweist, wobei eine Anlagefläche durch eine auf den Lagerinnenring aufschraubbare Stellmutter gebildet ist.

Auf diese Weise ist eine schmalbauende Lagereinheit geschaffen, die befettet und vorgespannt zum Endverbraucher lieferbar ist und dort ohne Aufwand in eine Anschlusskonstruktion einbaubar ist.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine vergrößerte Darstellung eines teilweisen Längsschnittes eines erfindungsgemäßen Dünnringlagers im Bereich der Laufbahnen und
2 zwei gegeneinander angestellte Dünnringlager in einer Anschlusskonstruktion.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Das in 1 gezeigte und mit dem Bezugszeichen 1 versehene Schrägrollenlager besteht aus den beiden Laufscheiben 2 und 3, die einen Laufbahnbereich 2.1, 3.1 und einen abgewinkelten Bereich 2.2, 3.2 aufweisen. Durch diese Abwinklung 2.2, 3.2 wird die Stabilität der Laufscheibe 2, 3 erhöht, was sich insbesondere auch sehr günstig bei einem Wärmebehandlungsvorgang zur Härtesteigerung auswirkt, weil der Härteverzug verringert ist. Der Laufbahnbereich 2.1, 3.1 ist unter dem Winkel α zur Lagerachse 4 geneigt angeordnet, wobei α einen Wert zwischen 45° und 60° annehmen kann. An den Laufbahnbereich 2.1, 3.1 schließen sich in radialer Richtung nach außen die abgewinkelten Bereiche 2.2, 3.2 an, die parallel zur Lagerachse 4 verlaufen. Zwischen beiden Laufscheiben 2, 3 sind Rollen 5 angeordnet, die im Käfig 6 untergebracht sind. Dieser weist in Umfangsrichtung voneinander beabstandete und nicht bezeichnete rechteckförmige Taschen auf, in denen die Rollen 5 untergebracht sind. Wie 1 weiter zeigt, reicht der abgewinkelte Bereich 2.2 der Laufscheibe 2 nahezu bis in den Laufbahnbereich 3.1 der Laufscheibe 3, so dass zwischen beiden der Spalt 7 gebildet ist. Die Lagerringe 2, 3 sind aus einem durchhärtbaren Stahl der Marke Ck75 hergestellt und weisen nach einer Wärmebehand lung eine Härte von etwa 670 HV auf. Wie 1 weiter zeigt, weisen die Laufbahnbereiche 2.1, 3.1 eine Dicke a auf, die größer als die Dicke b im abgewinkelten Bereich 2.2, 3.2 ist. Die Herstellung der Laufscheiben 2, 3 erfolgt derart, dass zunächst mit Hilfe eines Stanzwerkzeuges ein Kreisring ausgestanzt wird, der anschließend mit Hilfe eines konischen Dorns in seine ebenfalls konische Form gebracht wird, bevor durch ein Fließpressen der abgewinkelte Bereich 2.2, 3.2 angeformt wird.
Um die Miniaturisierung bzw. Dünnwandigkeit des dargestellten Lagers zu verdeutlichen, sind bei einem Radius R = 100 mm nachstehend reale Werte angegeben:

– Dicke der Laufscheiben 2, 3 im Laufbahnbereich 2.1, 3.1 a = 0,63 mm
– Dicke der Laufscheiben 2, 3 im abgewinkelten Bereich 2.2, 3.2 b = 0,5mm
– Breite des Spaltes 7 c = 0,2 mm
– Abstand von Laufscheibe 2 zu Laufscheibe 3 in deren Laufbahnbereichen 2.1, 3.1 d = 2,76 mm
– axiale Ausdehnung der Laufscheiben 2, 3 im abgewinkelten Bereich 2.2, 3.2 e = 1,5mm

In 2 sind zwei in O-Anordnung gegeneinander angestellte Schrägrollenlager 1 als Baustein einer anflanschbaren bzw. anschraubbaren Lagereinheit gezeigt. Eine solche Lagereinheit kann beispielsweise in vorteilhafter Weise als Festlager für eine Gewindespindel eingesetzt werden. Zur Lagereinheit gehört der Lageraußenring 8, der zwei geneigte Anlageflächen 8.1 aufweist, die die axial innenliegenden Laufscheiben 2 der Schrägrollenlager 1 voneinander trennen. Die äußeren Laufscheiben 3 der Schrägrollenlager 1 sind vom Lagerinnenring 9 aufgenommen, der ebenfalls zwei geneigte Anlageflächen 9.1 aufweist, wobei die rechtsseitige Anlagefläche 9.1 durch die Stellmutter 10 gebildet ist, die mit ihrem Innengewinde auf ein Außengewinde des Lagerinnenringes 9 aufschraubbar ist. Wie aus 2 weiter erkennbar, ist der bei den beiden Schrägrollenlagern 1 vorhandene Spalt 7 durch ein Dichtelement 11 verschlossen, das in einer Ausbauchung des abgewinkelten Bereiches 2.2 der Laufscheibe 2 angeordnet ist. Die Rollen 5 sind im Käfig 12 gehalten, der nach der Art eines Kammkäfigs in radialer Richtung nach außen offene Taschen aufweist, so dass die Rollen 5 im Knickpunkt am Übergangsbereich zwischen dem Laufbahnbereich 2.1 und dem abgewinkelten Bereich 2.2 der Laufscheiben 2 anlaufen. In die nicht bezeichnete Aufnahmebohrung des Lagerinnenringes 9 wird nun eine nicht dargestellte Spindel eingeführt und mit Hilfe eines Kontersystems 13 fest fixiert, wobei im Lagerinnenring 9 angeordnete Befestigungsschrauben 13.1 nicht näher bezeichnete linksseitig angeordnete Teile des Lagerinnenrings 9 auf die Gewindespindel pressen. Der Lageraußenring 8 ist in nicht gezeigter Weise an mehreren gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen mit axialen Durchbrüchen versehen, die mit ebenfalls nicht gezeigten Befestigungsschrauben eine Fixierung an einer Anschlusskonstruktion ermöglichen.
Die in 2 gezeigte anschraubbare Lagereinheit lässt sich noch weiter verbessern, wenn in diesem zweiseitig wirkenden Wälzlager die feingedrehten, formstabilen Lagerringe 8, 9 aus hochfestem Aluminium gefertigt sind. Auf diese Weise ist eine korrosionsbeständige Leichtbauausführung realisiert, deren Massenträgheitsmoment verringert ist. Außerdem wird durch die Lagerringe 8, 9 aus Aluminium aufgrund einer guten Wärmeleitfähigkeit die entstehende Reibungswärme im Lager schneller abgeführt. Durch die Stellmutter 10 kann in vorteilhafter Weise die Lagereinheit vorgespannt werden, wobei sich die winkelförmigen, sehr dünn ausgebildeten Laufscheiben 2, 3 briefmarkenartig axial an den feingedrehten Anschlusskonen der Lagerringe 8, 9 anlegen. Die 2 zeigt außerdem, dass die Lagereinheit einseitig durch die Dichtelemente 11 nach außen gut abgedichtet ist, andererseits aber ein Nachführen von Schmiermittel durch die radial verlaufende Bohrung 8.2 auch problemlos möglich ist.

1: Schrägrollenlager
2: Laufscheibe
2.1: Laufbahnbereich
2.2: abgewinkelter Bereich
3: Laufscheibe
3.1: Laufbahnbereich
3.2: abgewinkelter Bereich
4: Lagerachse
5: Rolle
6: Käfig
7: Spalt
8: Lageraußenring
8.1: Anlagefläche
8.2: Bohrung
9: Lagerinnenring
9.1: Anlagefläche
10: Stellmutter
11: Dichtelement
12: Käfig
13: Kontersystem
13.1: Befestigungsschraube
a: Dicke
b: Dicke
c: Spaltbreite
d: Abstand
e: axiale Ausdehnung
R Radius
α: Neigungswinkel

Claims

Dünnringlager mit einem im Verhältnis zum Lagerdurchmesser sehr kleinen Querschnitt mit zwei Lagerringen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Schrägrollenlager (1) ausgebildet ist, dessen durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellte Laufscheiben (2, 3) mit einem Laufbahnbereich (2.1, 3.1) unter einem Winkel α geneigt zu einer Lagerachse (4) angeordnet sind und an ihrem äußeren Ende einen in Richtung der Lagerachse (4) verlaufenden abgewinkelten Bereich (2.2, 3.2) aufweisen, wobei der abgewinkelte Bereich (2.2) der einen Laufscheibe (2) sich nahezu bis in den Laufbahnbereich (3.1) der anderen Laufscheibe (3) erstreckt.
Dünnringlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der abgewinkelte Bereich (2.2) der einen Laufscheibe (2) an einem Ende eine Ausbauchung aufweist, in der ein Dichtelement (11) angeordnet ist.
Dünnringlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) in einem Käfig (6, 12) aus Polyamid geführt sind.
Dünnringlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schrägrollenlager (1) gegeneinander angestellt sind, wobei die innenliegenden Laufscheiben (2) der Schrägrollenlager (1) durch einen zwei geneigte Anlageflächen (8.1) aufweisenden Lageraußenring (8) voneinander beabstandet sind, während die äußeren Laufscheiben (3) der Schrägrollenlager (1) von einem Lagerinnenring (9) aufgenommen sind, der ebenfalls zwei geneigte Anlageflächen (9.1) aufweist, wobei eine Anlagefläche (9.1) durch eine auf den Innenring (9) aufschraubbare Stellmutter (10) gebildet ist.