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Kreuz-Kegelrollenlager Die Erfindung bezieht sich auf Kreuz-Kegelrollenlager,
welche aus einem mehrteiligen Innenring und einer selbständigen Baugruppe bestehen,
wobei sich letztere aus einem einteiligen, mit V-förmig eingeschnittenen Laufflächen
versehenen Außenring, einem ringförmigen Käfig mit radialen Ausnehmungen und in
den Ausnehmungen gelagerten Kegelrollen zusammensetzt.
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Es sind bereits Kreuz-Kegelrollenlager bekannt, die zwei Sätze Kegelrollen
aufweisen, welche in entgegengesetzten Richtungen zur Lagerachse geneigt sind und
sich auf dicht nebeneinanderliegenden, ebenfalls entgegengesetzt zur Lagerachse
gewinkelten Laufbahnen bewegen. Die Laufbahnen bilden dabei die beiden schrägen
Seitenwände je einer im Außen-und Innenring vorgesehenen V-förmigen Rille. Der Innenring
ist aus zwei getrennten, dicht nebeneinanderliegenden Einzelringen, der Außenring
dagegen aus einem Teil gefertigt. Die Rollen beider Sätze werden in einem gemeinsamen
Käfig geführt, der an gegenüberliegenden Seiten entsprechende Ausnehmungen, Lagertaschen
od. dgl. aufweist, aus einem Teil gefertigt ist und die Form eines Ringes oder ringähnlichen
Körpers mit dreieckigem Querschnitt hat. In derartig ausgebildeten Lagern mußten
bisher noch zusätzliche Sicherungen vorgesehen werden, die ein Herausfallen der
Rollen aus ihren Lagerungen verhinderten. Eine derartige Maßnahme erfordert jedoch
zusätzliche Teile und damit zusätzliche Montagearbeit, was diese Lager verteuert
und störanfällig macht.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wird gemäß der vorliegenden Erfindung
bei Kreuz-Kegelrollenlagern der eingangs genannten Art vorgeschlagen, den Ausnehmungen
im Käfig eine derartige Ausbildung zu geben, daß ohne zusätzliche Sicherungsmittel
eine sichere und genaue Führung und Lagerung der Kegelrollen in den Ausnehmungen
gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den seitlichen Eintrittsöffnungen
jeder Rollentasche des Käfigs eine Weite zu geben, die in jeder Ebene rechtwinklig
zur Achse der in der Tasche vorgesehenen Rolle etwas geringer als der Durchmesser
dieser Rolle in der gleichen Ebene ist, so daß alle Rollen am seitlichen Herausfallen
aus ihrer Tasche verhindert werden und damit das äußere Laufglied, die Rollen und
der Käfig eine sich selbst haltende Einheit bilden.
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Insbesondere wird nach der Erfindung vorgeschlagen, den Lagertaschen
eine den Kegelrollen entsprechende und diese mit Lagerspiel umfassende Form zu geben,
welche sich etwa über den halben Umfang der Rolle erstreckt.
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Ferner sollen die Seitenöffnungen jeder Lagertasche eine den Kegelrollen
entsprechende konische Form aufweisen, die so breit ist, daß die Rollen entweder,
wenn sie vorher etwas axial nach außen versetzt worden sind, ohne weiteres durch
den weiter außen liegenden breiteren Teil der Öffnungen seitlich in die Lagertaschen
eingesetzt werden können oder durch die verengte Stelle der Seitenöffnung hindurchgedrückt
werden können, wobei die Seitenwände der Lagertaschen leicht federnd nachgeben.
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Es ist zwar bei Kegelrollenlagern bekannt, die konischen Kegelrollen
in einem Käfig vorzusehen, dessen Öffnungen so weit verengt sind, daß die Kegelrollen
am Herausfallen verhindert werden, diese Käfige können jedoch nicht in einem Kreuz-Kegelrollenlager
benutzt werden, da sie nicht ohne bleibende Formveränderung des Käfigs aus den Taschen
herausgenommen und wieder eingesetzt werden können.
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Ein im folgenden beschriebenes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ist in den Fig. 1 bis 17 dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Seite eines Lagers gemäß der
Erfindung; Fig.2 zeigt eine Draufsicht auf die andere Seite des Lagers; Fig.3 zeigt
in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch das Lager gemäß Linie III-III in Fig.
1 mit eingebauten Innenringen; Fig. 4 zeigt einen ähnlichen Schnitt gemäß Linie
IV-IV in Fig. 2, ebenfalls mit eingebauten Innenringen;
Fig.5 zeigt
eine Schnittansicht gemäß Fig.3, jedoch ohne Innenringe; Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt
gemäß Linie VI-VI in Fig. 5; Fig.7 zeigt einen ähnlichen Schnitt gemäß Linie VII-VII
in Fig. 5; Fig. 8 zeigt eine Ansicht des Käfigs ohne Rollen; Fig. 9 zeigt einen
Schnitt gemäß Linie IX-IX in Fig. 8; Fig. 10 zeigt einen Teilschnitt durch die Lageraschen
des Käfigs gemäß Linie X-X in Fig. 9; Fig. 11, 12, 13 und 13 a zeigen Schnitte ähnlich
Fig. 5, die verschiedene Phasen beim Einbau der (Zollen darstellen; Fig. 14 bis
17 zeigen Schnitte mit verschiedenen Phasen beim Herstellen der Lagertaschen im
Käfig. Wie den Fig. 1 bis 10 zu entnehmen ist, besteht ein mit Kegelrollen ausgestattetes
Kreuz-Rollenager aus einem Außenring 1, der aus einem Stück efertigt ist und an
der Innenumfangsseite eine breite V-förmige Rille aufweist. Die Rillenseiten bilden
in entgegengesetzten Richtungen zur Lagerachse gei@igte Laufflächen 2 und 3 Weiterhin
weist das Lager zwei aneinanderliegende Innenringe 4 und 5 auf, von denen jeder
mit einer konischen Lauffläche 6 bzw. 7 versehen ist. Die Innenringlaufflächen 6
und 7 iegen gegenüber den entsprechenden Außenringlächen 2 und 3. Schließlich besteht
das Lager noch us zwei Sätzen Kegelrollen 8 und 8', deren Achsen ebenfalls in entgegengesetzten
Richtungen zur Lageri@hse geneigt sind. Der eine Satz 8 der Rollen läuft zwischen
der Außenringlauffläche 2 und der Innenringlaufbahn 6, der andere Satz 8' der Rollen
zwischen ler Außenringlaufbahn 3 und der Innenringlaufbahn 7. Jede Rolle der beiden
Sätze 8 und 8' ist in einem gemeinsamen Käfig 9 gelagert und mit ihrem verüngten
Ende nach innen gegen die Lagerachse geichtet.
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Die Anzahl der Rollen jedes Satzes 8 und 8' kann gleich oder, wie
dargestellt, auch unterschiedlich sein. Der Käfig 9 ist im Außendurchmesser etwas
kleiner als der Innendurchmesser des Außenringes 1 und besteht aus einem Ring oder
einem ringförmigen Kör->er, der aus einem Stück gefertigt ist und einen etwa dreieckförmigen
Querschnitt aufweist, dessen eine Ecke radial nach innen auf den Mittelpunkt gerichtet
und dessen Außenwand zylindrisch ist. Dieser Ring wird in noch zu beschreibender
Weise maschinell iergestellt. In den Ring sind von beiden Seiten Ausnehmungen oder
Taschen 10 zur Führung und Lagerung der Rollen eingeschnitten. Die Zahl dieser Taschen
10 auf jeder Seite des Käfigringes entspricht ler Anzahl der Rollen des entsprechenden
Satzes 8 und 8'. Die Taschen 10 sind in geeigneten Abständen auf dem Ringumfang
verteilt und auf der einen Seite gegenüber den Taschen auf der anderen Seite versetzt
angeordnet.
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Jede Tasche 10 erstreckt sich in Form einer durchgehenden Ausnehmung
von einer schrägen Seitenwand bis auf die zylindrische Außenwand des Käfigringes
9, ohne dabei in die andere schräge Seitenwand einzuschneiden. Auf diese Weise erhält
die zuerst genannte Seitenwand einen offenen seitlichen Zugang und der Außenumfang
ebenfalls eine Öffnung. Den Boden. jeder Tasche, in deren axialen Richtung betrachtet,
bildet eine Wand 11, die gleichzeitig die andere Seitenwand des Käfigringes 9 gegenüber
der Lagerausnehmung darstellt. Die Neigung dieser Wand 11 zur Lagerachse entspricht
der Neigung der radialen Ebene des verjüngten Endes einer Kegelrolle, die in der
Ausnehmung mit geringem Spiel gelagert ist. Die Seitenwände 12 der Taschen 10 verbreitern
sich nach außen zu konisch, entsprechend der Kegelform der Rollen. Die hauptsächliche
Form und die Abmessungen der Taschen 10 sind so, daß die Rollen so weit in die entsprechende
Lagertasche eingeführt werden können, bis sie mit ihrem verjüngten Ende an der inneren
Abschlußwand 11 anliegen. Die Laufflächen der Rollen ragen dabei über die Seitenwände
der Taschen, d. h. des Käfigringes 9 hinaus, so daß sie auf den Laufflächen des
Innen- und des Außenringes abrollen können. Wie bereits im britischen Patent 903
153 beschrieben wurde, verengt sich die Umfangsöffnung jeder Tasche 10 etwas in
Richtung Lagerachse auf ihr geschlossenes Ende zu. Die Innenwandungen 12a der Seitenwände
12 der Taschen 10 sind, von der größten Weite aus gesehen, gegeneinander in Richtung
Umfangsöffnung leicht gebogen, so daß eine gekrümmte Lagerfläche 13 für das verjüngte
Ende der Rollen entsteht, wenn letztere eingebaut sind. Dadurch wird beim fertig
montierten Lager ein radiales Ausweichen der Rollen relativ zum Käfig 9 vermieden.
Mit diesen gekrümmten Lagerflächen 13 ruht weiterhin der Käfig 9 auf den Rollen
des Lageroberteiles, wobei er außerdem in bestimmtem Abstand vom Innen- und Außenring
gehalten wird.
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Die Taschen 10 sind weiterhin so geformt, daß gemäß vorliegender Erfindung
die seitliche Öffnung jeder Tasche, betrachtet in einer angenommenen, beliebigen
Ebene parallel zur Bodenfläche 11, schmäler ist als die entsprechende, in der gleichen
Ebene betrachtete größte Breite im Inneren der Lagertasche. Weiterhin ist diese
seitliche Öffnung etwas schmäler als der Durchmesser einer in die Tasche eingesetzten
Rolle, betrachtet von dem in der angenommenen Ebene liegenden Punkt auf der Rollenachse.
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Die gekrümmten Innenwandungen 12a der Seitenwände 12 jeder Lagertasche
10 erstrecken sich über den Punkt der größten Weite in Richtung auf die seitliche
Öffnung hinaus, d. h. etwas über einen halben Umfang der Rolle, so daß die Rollen
in den Lagertaschen 10 gehalten werden und nicht ohne weiteres herausfallen können.
Zum Einsetzen der Rollen ist daher eine zusätzliche Druckkraft notwendig, wodurch
sich die Seitenwände 12 jeder Käfigtasche 10 leicht federnd auseinanderbiegen und
die Rollen in die Taschen einschnappen lassen. Werden die Rollen jedoch axial etwas
weiter außen, d. h. mit einem gewissen Abstand vom Taschenboden 11, in die seitliche
Öffnung eingeführt, können sie wegen ihrer kegeligen Gestalt mühelos eingesetzt
werden.
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Eine bevorzugte Methode, die Lager zu. montieren, ist in den Fig.
11 bis 13a dargestellt. Zunächst wird der Außenring 1 auf eine waagerechte, ebene
Unterlage 15 gelegt und der Käfig 9 so axial eingesetzt, daß dessen Unterseite in
die gleiche oder annähernd gleiche Ebene wie die Außenringunterseite zu liegen kommt,
wie es in Fig. 11 gezeigt ist. In dieser Lage ist der Käfig 9 axial etwas aus seiner
zentralen Mittelstellung im Laufring versetzt, da ersterer etwas schmäler ist als
der Außenring. Dabei liegt die obere Umfangskante 14 des Käfigs auf Höhe der oberen
Kante der Außenringlauffläche 3. In dieser Lage ist die zur Verfügung stehende Tiefe
der obenliegenden Eintrittsseite der oberen Lagertaschen, d. h. der Abstand der
Lagertaschen 3 und 11, größer als normalerweise und erlaubt das ungehinderte Einbauen
der Rollen. Letztere werden dabei durch den oberen, verbreiterten Teil der Seitenöffnungen
eingeführt, wobei
das breite Ende der Rollen dicht an der Lauffläche
3 entlang, das verjüngte Ende dagegen in gewissem Abstand von der Bodenfläche 11
der Taschen bewegt wird (Fig. 11). Wenn alle Lagertaschen einer Käfigseite mit Rollen
versehen sind, wird der Außenring abgesenkt bzw. der Käfig 9 angehoben, so daß beide
Teile die in Fig. 11 dargestellte Lage einnehmen.
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Bei dem im Ausführungsbeispiel gezeigten Lager, bei dem der eine Rollensatz
8 mehr Rollen als der zweite Rollensatz 8' enthält, wird die Montage vorzugsweise
so ausgeführt, daß zuerst der Rollensatz mit der größeren Rollenzahl in der eben
beschriebenen Weise zusammengesetzt wird.
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Wenn anschließend der Ring 9 axial seine Normallage innerhalb des
Außenringes 1 einnimmt, wird das Ganze um 180° geschwenkt, so daß nun die zuerst
untengelegene Seite nach oben gelangt, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Die Rollen
müssen so in die Taschen eingeführt werden, daß das flache, breite Ende mit der
Kante des Laufringes in Berührung kommt, d. h. also, die Rolle wird zuerst etwas
verdreht, so daß ihre größere Stirnfläche gegen die Kante A anliegt und die kleinere
Stirnfläche etwas vom Käfig wegrückt (s. Fig. 13a). Die Rolle wird dann in Pfeilrichtung
eingedrückt, wobei sich die größere Fläche um die Kante A des Laufringes wie um
ein Gelenk dreht.
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Die seitlichen Flächen der Rollen gelangen so allmählich mit den Flächen
der Taschen in Berührung, wobei die Kanten der Taschen durch eine Art Hebelwirkung
beiseite gedrückt werden. Auf diese Weise können die Rollen mit relativ geringer
Anstrengung in ihre Lage gebracht werden.
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Die Baugruppe Außenring, Käfig und Rollen bildet somit eine selbständige
Einheit bei der keinerlei Gefahr besteht, daß die Rollen herausfallen. Bei der Endmontage
werden noch die beiden Innenlaufringe 2 und 3 in geeigneter Weise angebracht.
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Die Fig. 14 bis 17 zeigen eine geeignete und bevorzugte Methode, die
Lagertaschen 10 in Käfig 9 eines Kreuz-Kegelrollenlagers durch Anwendung von zwei
verschieden großen kegeligen Fräsern 18 und 19 herzustellen. Der Käfig wird zunächst
aus einem Stück als Vollring mit dreieckigem Querschnitt geformt. Dieser Ring wird
in einer geeigneten Spannvorrichtung, die ihrerseits auf dem beweglichen Tisch (nicht
dargestellt) einer Universal-Fräsmaschine angeordnet ist, eingespannt. Der Tisch
und der Fräser 18, der eine kegelige Form aufweist, die zwar im Winkel der fertigen
Rolle entspricht, jedoch im Durchmesser etwas kleiner ist (z. B. 0,015"), werden
relativ zueinander bewegt, daß sich der Fräser, wie in Fig. 14 gezeigt ist, seitlich,
d. h. in einer Richtung senkrecht zur Achse der herzustellenden Lagertasche dem
Käfigring nähert. Die Relativbewegung des Fräsers 18 und dessen Fräsarbeit werden
fortgesetzt, bis die Stellung gemäß Fig. 15 erreicht ist, in der der Hauptumriß
der Lagertasche hergestellt ist. Der Fräser 18 wird dann entfernt und der zweite
Fräser 19, der die gleiche kegelige Form aufweist, jedoch im Durchmesser etwas größer
ist (z. B. 0,010") als die fertige Rolle, in axialer Richtung in das Innere der
Tasche, wie es in Fig. 16 und 17 dargestellt ist, eingeführt. Dadurch werden die
Innenwandungen 12a an den Seitenwänden 12 der Tasche hergestellt. Der Fräser 19
wird dann entfernt und der Käfig 9 um einen Lagertaschenabstand verdreht und so
in gleicher Weise die nächste und nacheinander alle übrigen Lagertaschen gefräst.