DE19736374A1

DE19736374A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE19736374A1
Application number: DE19736374A
Authority: DE
Inventors: Leo Muentnich; Roland Lippert
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: DE19736374C2

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, bestehend aus einem äußeren Laufring und/oder einem inneren Laufring mit in einem Käfig geführten Wälzkörpern, wobei der Käfig in einer Ringnut des äußeren oder inneren Laufringes frei drehbar geführt ist und an seinem inneren oder äußeren Durchmesser mehrere gleichmäßig über den gesamte Umfang verteilt angeordnete Wälzkörper auf nehmende Taschen aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Ein solch gattungsgemäßes Wälzlager ist aus der DE-OS 26 18 667 vorbekannt. Das dort gezeigte Kugellager besteht aus einem äußeren Laufring, einem inne ren Laufring und einem scheibenförmigen Käfig, der an seinem äußeren Durch messer mehrere gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnete Taschen aufweist, die mit Lagerkugeln bestückt sind. Der scheibenförmige Käfig ist in einer Ringnut des Innenringes frei drehbar geführt. Nachteilig dabei ist, daß zur Montage des scheibenförmigen einstückigen Käfigs der Innenring zweiteilig ausgebildet sein muß.

Ein anderes gattungsgemäßes Wälzlager in Form eines Zylinderrollenlagers ist aus der DE 42 44 091 A1 vorbekannt. Dort ist der scheibenförmige Käfig in einer Ringnut des Außenringes frei drehbar geführt und weist an seinem inneren Durchmesser mehrere gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnete Zylin derrollen aufnehmende Taschen auf. Nachteilig dabei ist, daß bei diesem Lagertyp zwar kein geteilter Lagerring vorhanden ist, aber zur Montage des Lagers der Käfig aus mindestens zwei Einzelteilen zusammengesetzt werden muß. Dies erfolgt beispielsweise derart, daß der Käfig von einem, jeweils eine oder mehrere Taschen enthaltenden Segment in sich geschlossen wird, d. h. dieses Schlußsegment wird mit dem übrigen Käfig fest verbunden, so daß dieser dann einstückig ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Wälzlager zu entwic keln, das weder einen geteilten Lagerring noch einen zusammengesetzten Käfig erfordert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Käfig aus einem federelastischen Material gefertigt ist und durch Anwenden einer Kraft in seinem Durchmesser veränder bar ist.

Durch diese federelastische Ausbildung des Scheibenkäfigs läßt sich dieser problemlos entweder in eine Ringnut im Außenring oder in eine Ringnut im Innenring eines Wälzlagers montieren. Während der Montage des Scheibenkä figs in die Nut des Außenrings wird der Käfig durch Anwenden einer Kraft in seinem Durchmesser verringert und federt nach Aufheben dieser Kraft unter Einnahme seiner bisherigen Größe in die Nut ein. Wird der Käfig hingegen in die Nut des Innenringes eingesetzt, so muß er zunächst elastisch aufgeweitet, d. h. in seinem Durchmesser vergrößert werden, bevor er nach Aufheben der Aufweitekraft seine ursprüngliche Größe einnimmt, d. h. in die Nut im Innen ring einfedert. Beim Verändern des Durchmessers des Käfigs während der Montage in eine Nut der Lagerringe sind hinsichtlich der Wirkungsrichtung der aufzuwendenden Kraft unterschiedliche Varianten denkbar. So kann dies bei spielsweise durch eine Kraft erfolgen, die in radialer oder in axialer Richtung wirkt. Aber auch eine Kraft, die sich aus einer radial wirkenden und einer axial wirkenden Komponente zusammensetzt, ist denkbar.

In zweckmäßiger Weiterbildung ist dabei nach Anspruch 2 vorgesehen, daß der Käfig als ein mit einem Schlitz versehener Rechteckring ausgebildet ist, wobei dieser Schlitz nach Anspruch 3 parallel zu einer Lagerachse oder unter einem bestimmten Winkel zu dieser verläuft. Als Rechteckring ist dabei ein Ring mit einem rechteckigen Querschnitt zu verstehen, der sich in einfacher Weise fertigen und in die entsprechende Nut des Lagerinnen- oder Außenringes einsetzen läßt. Die Taschen können dabei entweder gestanzt oder gefräst, vor oder nach dem Rundbiegen des Bandes in den Käfig eingebracht werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs ist im Anspruch 4 beschrieben. Danach soll der Käfig aus einem gewickelten Feder band als ein doppelt oder mehrfach gewundener spiralförmiger Lamellenring ausgebildet sein, dessen Stöße gegeneinander versetzt angeordnet ist. Unter doppelt gewundenem Lamellenring sind dabei zwei mit ihren Stirnseiten unter axialer Vorspannung aneinanderliegende Ringhälften zu verstehen, die aus einem Bandabschnitt hergestellt sind. Zweckmäßiger Weise ist in diesem Fall nach Anspruch 5 vorgesehen, daß der Lamellenring an seinen Enden form schlüssig miteinander verbunden ist. Dies kann beispielsweise durch Schweißen oder Nieten erfolgen.

Aus Anspruch 6 geht hervor, daß das federelastische Material ein unlegierter Kohlenstoffstahl, ein Si-Mn-, Si-Cr-, Cr-Mn- oder ein Cr-V-Stahl ist. Federstahl zeichnet sich in bekannter Weise durch eine hohe Elastizitätsgrenze aus und kann damit in einem großen Spannungsbereich rein elastisch beansprucht wer den. Die für den federnden Käfig gewünschten Eigenschaften werden durch höhere Kohlenstoffgehalte und Legierungsbestandteile, wie Silizium, Mangan, Chrom, Vanadin, Molybdän sowie durch Wärmebehandlung, d. h. Härten in Öl oder Wasser mit nachfolgendem Anlassen, erreicht.

Ist der Scheibenkäfig aus einem Federstahl hergestellt, so kann es nach An spruch 7 vorteilhaft sein, wenn dieser mit einer Phosphatschicht versehen ist. Diese Phosphatschicht bewirkt einerseits einen gewissen Korrosionsschutz und bewirkt andererseits in Verbindung mit Schmiermitteln eine Erleichterung des Einlaufens des Käfigs in der Nut. Auch wenn der Schmierfilm unter ungünstigen Bedingungen abreißen sollte, ist durch die Phosphatschicht kein direkter metalli scher Kontakt zwischen Scheibenkäfig und Lagerinnen- bzw. Lageraußenring gegeben.

Unter bestimmten Bedingungen kann es nach Anspruch 8 zweckmäßig sein, wenn das federelastische Material eine Kupferlegierung, beispielsweise eine Cu-Zn-(Messing), Cu-Sn-(Bronze) oder eine Cu-Ni-Legiernng (Neusilber) ist.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Zylinderrollenlager mit einem Scheibenkäfig;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch das Zylinderrollenlager entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Rechteckring mit Schlitz in perspektivischer Darstellung;

Fig. 4 und 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Rechteck ring im Schlitzbereich;

Fig. 6 einen Lamellenring in perspektivischer Darstellung und

Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Lamellen ring im Stoßbereich.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellten Zylinderrollenlager besteht aus einem mit zwei Borden 1 und 2 versehenen Lageraußenring 3 und einem mit einem Bord 4 versehenen Lagerinnenring 5, zwischen denen auf zugehörigen Laufbah nen 6 und 7 Zylinderrollen 8 abwälzen. Diese sind durch einen Scheibenkäfig geführt, der als ein mit einem Schlitz 13 versehener Rechteckring 9 ausgebildet ist und in einer umlaufenden Nut 10 des Außenringes 3 frei drehbar geführt ist. Der Rechteckring 9 weist durch Stege 11 voneinander getrennte Taschen 12 auf, in denen die Zylinderrollen 8 gehalten sind. Im gewählten Beispiel ist der Teilkreisradius R1 des Zylinderrollenkranzes 8 größer als der Radius R2, der ausgehend vom Lagermittelpunkt von den radialen Enden der Stege 11 des Käfigs 9 begrenzt ist. Dadurch bedingt umfassen die Stege 11 die Zylinderrollen 8 in radialer Richtung bis über die Teilkreislinie hinaus, so daß diese auch bei abgezogenem Innenring 5 nicht herausfallen können, d. h. die Zylinderrollen 8 werden durch den Käfig 9 gehalten. Die Taschen 12 sind so gestaltet, daß ihr Krümmungsradius oberhalb und unterhalb des Teilkreises nur geringfügig größer als der Radius der Zylinderrollen 8 ist. Anschließend nimmt der Krümmungs radius der Taschen 12 stetig bis zu deren Scheitelpunkt 21 zu, so daß in radia ler Richtung zwischen Tasche 12 und Mantelfläche der Zylinderrolle 8 ein keilförmiger Spalt gebildet ist, der nun seinerseits für einen genau definierten Kraftangriff 19 bzw. für eine Kraftangriffszone 20 sorgt.

Der Käfig 9 ist an einer Umfangsstelle mit einem durchgehenden Schlitz 13 versehen, so daß er bei Aufwenden einer Kraft in seinem Umfang verkleinert und dadurch in die Nut 10 im Lageraußenring 3 eingesetzt werden kann. Nach dem Weglassen der Kraft federt der Käfig 9 in der Nut 10 wieder auf und nimmt so seine ursprüngliche Ausgangsgröße wieder an.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist der Rechteckring 9, d. h. der Ring mit einem rechteckigen Querschnitt ohne Wälzkörper 8 aufnehmende Taschen 12 gezeigt, wobei in perspektivischer Darstellung der Schlitz 13, entweder parallel zur Lagerachse 14 oder unter einem bestimmten Winkel zu dieser geneigt verläuft. Es ist klar erkennbar, daß bei Aufbringen einer radialen Kraft dieser Rechteck ring 9 ohne Probleme in seinem Durchmesser verkleinert oder vergrößert werden kann.

In den Fig. 6 und 7 ist ein elastisch federnder spiralförmiger Lamellenring 15 gezeigt, der aus zwei nebeneinander anliegenden Ringhälften 16 und 17 gebildet ist. Um eine plane Ausbildung des doppelt gewickelten Lamellenringes 15 zu gewährleisten, muß dieser in einem Abschnitt eine Knickung 18 auf weisen. Die beiden Enden der Ringhälften 16 und 17 müssen dann vor dieser Knickung 18 abschließen, d. h. die Stöße sind versetzt angeordnet. Ein Ring ende dieses doppelt gefalteten spiralförmigen Lamellenringes 15 kann nun unter leichter axialer Spreizung in die Nut 10 eingesetzt und einspiralt werden.

Bezugszeichenliste

1

Bord

2

Bord

3

Außenring

4

Bord

5

Innenring

6

Laufbahn

7

Laufbahn

8

Zylinderrolle

9

Rechteckring

10

Nut

11

Steg

12

Taschen

13

Schlitz

14

Lagerachse

15

Lamellenring

16

Ringhälfte

17

Ringhälfte

18

Knickung

19

Kraftangriff

20

Kraftangriffszone

21

Scheitelpunkt
R1 Teilkreisradius
R2 Radius vom Lagermittelpunkt zu Steg

11

Claims

1. Wälzlager, bestehend aus einem äußeren Laufring (3) und/oder einem inne ren Laufring (5) mit in einem Käfig geführten Wälzkörpern (8), wobei der Käfig in einer Ringnut (10) des äußeren (3) oder inneren Laufringes (5) frei drehbar geführt ist und an seinem inneren oder äußeren Durchmesser mehrere gleich mäßig über den gesamten Umfang verteilt angeordnete Wälzkörper (8) auf nehmende Taschen (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (9, 15) aus einem federelastischen Material gefertigt ist und durch Anwenden einer Kraft in seinem Durchmesser veränderbar ist.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig als ein mit einem Schlitz (13) versehener Rechteckring (9) ausgebildet ist.

3. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (13) parallel zu einer Lagerachse (14) oder unter einem bestimmten Winkel zu dieser verläuft.

4. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig aus einem gewickelten Federband als ein doppelt oder mehrfach gewundener spiralförmiger Lamellenring (15) ausgebildet ist, dessen Stöße gegeneinander versetzt angeordnet sind.

5. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenring (15) an seinen Enden formschlüssig miteinander verbunden ist.

6. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federelasti sche Material ein unlegierter Kohlenstoffstahl, ein Si-Mn-, Si-Cr-, Cr-Mn- oder Cr-V-Stahl ist.

7. Wälzlager nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (9, 15) mit einer Phosphatschicht versehen ist.

8. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federelasti sche Material eine Kupferlegierung, beispielsweise eine Cn-Zn-, Cu-Sn- oder eine Cu-Ni-Legierung ist.