DE1141141B

DE1141141B - Auf seinen Traeger unter Spannung aufgezogener innerer Laufring fuer Nadel- oder Rollenlager

Info

Publication number: DE1141141B
Application number: DEP15096A
Authority: DE
Original assignee: Roulements a Aiguilles SA
Current assignee: Roulements a Aiguilles SA
Priority date: 1954-11-05
Filing date: 1955-11-04
Publication date: 1962-12-13
Also published as: GB780056A; US2928702A; CH335262A

Description

Auf seinen Träger unter Spannung aufgezogener innerer Laufring für Nadel- oder Rollenlager Die Erfindung betrifft einen auf seinen Träger unter Spannung aufgezogenen inneren Laufring für Nadel- oder Rollenlager mit zylindrischen Wälzkörpern, deren Durchmesser nur einen Bruchteil ihrer Länge beträgt.
Einer der Vorteile von Nadellagern besteht in ihrem geringen radialen Raumbedarf. Dieser Raumbedarf kann noch mehr verringert werden, wenn man die Nadeln direkt auf einem zylindrischen Teil der Welle rollen läßt. Jedoch ist diese Lösung nicht immer möglich, entweder weil die Oberfläche des genannten Teils nicht die erforderliche Härte hat oder weil die Bearbeitungstoleranzen durch den Hersteller zu ungenau sind, um die Anbringung eines Nadellagers zu gestatten.
Man ist also in vielen Fällen dazu gezwungen, unter Anwendung von Kraft auf die Welle einen Zwischenring aufzuziehen, dessen äußere Oberfläche, die mit der genügenden Genauigkeit hergestellt sein muß, als Laufbahn dient. In der Praxis sind diese Ringe verhältnismäßig dickwandig, damit beim Aufziehen nicht eine Ausdehnung der Außenoberfläche des Ringes hervorgerufen wird, welche die Maßhaltigkeit der Laufbahn beeinträchtigt oder sogar zum Bruch des Ringes führt.
Wird ein dünnwandiger Innenring benutzt, was im Hinblick auf die Verminderung des radialen Raumbedarfs wünschenswert ist, so ergeben sich folgende Schwierigkeiten: Wenn d der Innendurchmesser und D der Außendurchmesser des Ringes im freien Zustand und d + e der Durchmesser der Welle ist, wobei e das notwendige Durchmesserübermaß der Welle ist, um das Aufziehen unter Kraftaufwendung auszuführen, so würde der äußere Durchmesser des dünnen Ringes nach dem Aufziehen D + ä sein, wobei e' in der Nähe von e liegt.
Wenn die Bearbeitungstoleranz der Welle mit dem Maß d + e immer ebenso eng wäre, wie die für das Maß D + e' zugelassene Toleranz der Laufbahn, könnten die Werte d und D so gewählt werden, daß D + E in den Grenzen dieser genauen Toleranz liegt. Aber dies trifft nur ausnahmsweise zu, denn die Maßabweichungen bei der Bearbeitung der Welle sind im allgemeinen viel größer als diejenigen, die bei einem Nadellager zulässig sind. Bei Verwendung dünnwandiger, gehärteter Ringe besteht zudem infolge der beim Aufziehen auf die Welle auftretenden Dehnungen und damit Spannungen die Gefahr der Rißbildung und Zerstörung des Ringes.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, einen dünnwandigen Innenring so auszubilden, daß er trotz seiner geringen Wandstärke ein sehr festes Aufziehen unter Kraftanwendung auf eine bearbeitete Welle mit üblichen Herstellungstoleranzen, insbesondere weiten Toleranzen, die denjenigen einer Welle aus gezogenem oder z. B. nicht geschliffenem Stahl entsprechen, gestattet, ohne daß die gehärtete Lauffläche nennenswerte Dehnungen und damit Verformungen erfährt.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch .erzielt, daß der die Lauffläche bildende Teil des als dünnwandiger Ring ausgebildeten Laufringes einen größeren Innen-und Außendurchmesser aufweist als an sich bekannte, axial neben der Lauffläche liegende Laufringteile, die den in allen seinen Teilen aus einem Stück bestehenden Laufring kraftschlüssig auf dem Träger halten, so daß der die Lauffläche bildende Ringteil, der den Träger mit Spiel bzw. ohne radiale Spannung umgibt, dem Einflußbereich der sich beim Aufziehen auf den Träger in den entsprechenden Ringteilen ergebenden Spannungen und Verformungen weitgehend entzogen ist.
Auf diese Weise wird die Lauffläche unabhängig von der Bearbeitungsgenauigkeit der Welle und der Aufweitung der neben ihr liegenden Ringteile beim Aufspannen des Ringes auf die Welle ihren Durchmesser beibehalten. Die Lauffläche kann deshalb ohne weiteres die für den Betrieb erforderliche Härte aufweisen, ohne daß beim Aufziehen des Ringes die Gefahr der Rißbildung besteht.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, gegebenenfalls im Bereich der Lauffläche des Laufringes zwischen diesem und dem Träger einen plastischen Stoff einzubringen, der unter Belastung möglichen Verformungen des Laufringes entgegenwirkt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen dem als Lauffläche dienenden Teil des Ringes und dem zum Aufziehen dienenden Teil ein Teil geringerer Dicke vorgesehen sein. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der als Lauffläche dienende Teil größere Härte aufweisen.
Schließlich ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der als Lauffläche dienende Teil des Ringes gegenüber dem restlichen Teil durch eine örtliche, eine diametrale Ausdehnung erzeugende Wärmebehandlung mit anschließendem Abschrecken auf einen größeren Durchmesser gebracht ist.
Bei Kugellagern ist es bereits bekannt, den inneren Laufring an seinem Innenmantel im Bereich der Lauffläche mit einer Ausnehmung zu versehen, so daß der Ring lediglich beiderseits dieser Ausnehmung an der Welle anliegt. Diese Ausbildung verfolgt den Zweck, dem Laufring im Bereich der Lauffläche eine gewisse Elastizität zu verleihen. Der Laufring des bekannten Lagers ist dickwandig, und die Lauffläche weist somit einen beträchtlich größeren Durchmesser auf als die das Lager tragende Welle. Daher bereitet hier auch das Aufziehen des inneren Laufringes auf die Welle nicht die Schwierigkeiten, die sich beim Aufziehen eines dünnwandigen Ringes ergeben und die zu vermeiden Ziel der Erfindung ist.
Besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, von denen Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Laufringes, Fig. 2 den auf der Welle angeordneten Laufring im Schnitt, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen ähnlichen Laufring, Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Laufring mit frei tragender Lauffläche, Fig. 5 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Laufringes, Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein vollständiges Wälzlager, Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein Wälzlager mit einer in Richtung auf die Nadeln konvexen inneren Lauffläche und Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Laufring mit zwei Laufflächen wiedergibt.
Der in Fig. 1 dargestellte Innenring 1 des Wälzlagers wird entweder durch Formung eines Stahlblechs in kaltem Zustand oder durch Abschneiden eines kaltgezogenen Stahlrohres auf die gewünschte Länge hergestellt, wobei der so erhaltene Rohrabschnitt anschließend auf verschiedene Durchmesser gebracht wird. Der Laufring kann jedoch auch auf beliebige andere Weise hergestellt werden.
Der mittlere Teil 2 des Ringes, welcher die Lauffläche trägt, besitzt einen Durchmesser dl, welcher größer ist als der Durchmesser d2 der diesem mittleren Teil benachbarten Teile 3-3, welche zum unmittelbaren festen Aufziehen des Innenringes auf die Welle a bestimmt sind. Die Außenfläche dieses als Lauffläche dienenden Teils 2 des Ringes 1 weist eine größere Härte auf als die zum Aufziehen dienenden Teile 3-3.
In Fig. 2 ist der Ring 1 nach Aufsetzen auf die Welle a dargestellt, deren Durchmesser um ein solches Maß größer ist als der Durchmesser d2, daß der Laufring auf der Welle Preßsitz hat, wobei die Lauffläche 2 des Ringes 1 zwischen den beiden zum Aufziehen dienenden Teilen 3-3 liegt.
In Fig. 1 und 2 weist der Ring 1 in allen seinen Teilen eine etwa gleiche Wandstärke auf.
Die Härte und die Verformbarkeit der verschiedenen Ringteile können so aufeinander abgestimmt werden, daß beim Aufziehen auf die Welle der die Lauffläche tragende Teil 2 nicht aufgeweitet wird oder wenigstens erheblich weniger als die zum Aufziehen dienenden Teile 3-3. Die Härte der Lauffläche und die geringere Härte der zum Aufziehen dienenden Ringteile können z. B. solche Werte aufweisen, daß der Verformungswiderstand des die Lauffläche tragenden gehärteten Teils diesen gegen Verformungen beim Verformen der zum Aufziehen dienenden Ringteile praktisch unempfindlich macht.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Laufring weist der die innere Lauffläche bildende mittlere Teil t eine hohe Härte auf und ist mit den Teilen 3-3 durch gestrichelt gekennzeichnete Ringteile 4-4 geringerer Härte verbunden, während die Teile 3-3 eine Härte besitzen, welche ihrer Aufgabe, den Ring nach dem Aufziehen festzuhalten, entspricht.
Bei den vorhergehenden Figuren ist der als Lauffläche dienende Ringteil 2 zwischen den beiden zur Befestigung auf der Welle dienenden Ringteilen 3-3 angeordnet, wobei selbstverständlich dieser die Lauffläche bildende Teil 2 auch gegebenenfalls frei tragend an einem Aufziehteil 3 angeordnet sein kann, wie in Fig. 4 gezeigt.
Während in Fig. 1 bis 3 der Laufring in allen seinen Teilen eine etwa gleiche Wandstärke aufweist, ist in Fig. 5 der als Lauffläche dienende Teil 2 mit den benachbarten Teilen 3-3 durch Ringteile 5-5 geringerer Dicke verbunden. Diese besondere Ausbildung des Ringes verstärkt die Unempfindlichkeit der Lauffläche 2 gegen Verformungen beim Aufziehen der Teile 3-3.
Bei dem in Fig. 6 im Längsschnitt dargestellten vollständigen Wälzlager haben die Nadeln 7-7 einen Durchmesser, welcher größer ist als. die Wandstärke e1 des inneren Laufringes 1, während der äußere Laufring 8 des Wälzlagers aus gezogenem Blech eine Wandstärke e2 besitzt, welche etwa gleich der Wandstärke des inneren Laufringes 1 ist.
In Fig. 7 ist die Lauffläche 2 des Ringes 1 in Richtung auf die Nadeln 7-7 konvex ausgebildet.
Der Laufring 1 nach Fig. 8 besitzt zwei Laufflächen 2-2, die jeweils zwischen Ringteilen 3 kleineren Durchmessers liegen:

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Auf seinen Träger unter Spannung aufgezogener innerer Laufring für Nadel- oder Rollenlager mit zylindrischen Wälzkörpern, deren Durchmesser nur einen Bruchteil ihrer Länge beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der die Lauffläche bildende Teil (2) des als dünnwandiger Ring ausgebildeten Laufringes (1) einen größeren Innen-und Außendurchmesser aufweist als an sich bekannte, axial neben der Lauffläche liegende Laufringteile (3), die den in allen seinen Teilen aus einem Stück bestehenden Laufring (1) kraftschlüssig auf dem Träger (a) halten, so daß der die Lauffläche bildende Ringteil (2), der den Träger (a) mit Spiel bzw. ohne radiale Spannung umgibt, dem Einflußbereich der sich beim Aufziehen auf den Träger in den Ringteilen (3) ergebenden Spannungen und Verformungen weitgehend entzogen ist.
2. Laufring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lauffläche zwischen Laufring (1) und Träger (a) ein plastischer Stoff eingebracht ist, der unter Belastung möglichen Verformungen des Laufringes (1) entgegenwirkt.
3. Laufring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem als Lauffläche dienenden Teils (2) des Ringes (1) und dem zum Aufziehen dienenden Teil (3) ein Teil verringerter Dicke (5) vorhanden ist.
4. Laufring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Lauffläche dienende Teil (2) des Ringes (1) eine gegenüber dem zum Aufziehen dienenden Teil (3) größere Härte aufweist.
5. Laufring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Lauffläche dienende Teil (2) des Ringes (1) gegenüber dem restlichen Teil durch eine örtliche, eine diametrale Ausdehnung erzeugende Wärmebehandlung mit anschließendem Abschrecken auf einen größeren Durchmesser gebracht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 911196, 868 682, 716 802; französische Patentschriften Nr. 768 354, 565 742, 516 502; österreichische Patentschrift Nr. 178 239; schweizerische Patentschrift Nr. 298 609; USA.-Patentschriften Nr. 2 259 325, 1837 415, 1622483.