DE19915975B4

DE19915975B4 - Wälzlager

Info

Publication number: DE19915975B4
Application number: DE19915975A
Authority: DE
Inventors: Harald Meisel
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2019-04-10
Also published as: DE19915975A1

Abstract

Wälzlager, mit einem Lagerinnen- (1) und einem Lageraußenring (2), die koaxial zueinander angeordnet sind und um eine Achse (22) zumindest eine begrenzte Schwenkbewegung zueinander ausführen sowie mit auf zugehörigen Laufbahnen (4, 5) abwälzenden zylindrischen Wälzkörpern (3), wobei zur axialen Führung der zylindrischen Wälzkörper (3) am Lageraußenring (2) Bordscheiben (7) angeordnet sind, die einen durch die beiden Lagerringe (1, 2) gebildeten Ringraum (14) überdecken und in eine stirnseitig am Außenumfang des Lagerinnenringes (1) ausgebildete kreisringförmige Ausnehmung (15) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (2) an seinem Innendurchmesser zwei voneinander beabstandete Einstiche (9) aufweist, in die je eine aus einem federelastischen Material bestehende Bordscheibe (7) mit einem im wesentlichen U-förmigen Profilquerschnitt eingeschnappt ist, wobei ein in den Einstich (9) eingreifender erster radialer Schenkel (8) an seinem dem Einstich (9) abgewandten Ende in einen zweiten, im wesentlichen axial nach außen weisenden Schenkel (10) übergeht, an den sich ein radial nach innen verlaufender, den...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere für die Lagerung eines Schafthebels in Webmaschinen, im Wesentlichen bestehend aus einem Lagerinnen- und einem Lageraußenring, die koaxial zueinander angeordnet sind und um eine Achse zumindest eine begrenzte Schwenkbewegung zueinander ausführen, sowie aus auf zugehörigen Laufbahnen abwälzenden zylindrischen Wälzkörpern, wobei zur axialen Führung der zylindrischen Wälzkörper am Lageraußenring Bordscheiben angeordnet sind, die einen durch die beiden Lagerringe gebildeten Ringraum überdecken und in eine stirnseitig am Außenumfang des Lagerinnenringes ausgebildete kreisringförmige Ausnehmung eingreifen.
Hintergrund der Erfindung
Bei einer Fachbildevorrichtung einer Schaftmaschine werden oszillierende Bewegungen über sogenannte Schafthebel übertragen. Die Gelenkstellen dieser Schafthebel sind dabei mit Wälzlagern ausgerüstet, deren Innen- und Außenringe lediglich in einem begrenzten Schwenkwinkel zueinander beweglich sind. Ein derart ausgebildetes Wälzlager ist gattungsbildend beispielsweise aus der DE 196 50 731 A1 vorbekannt. Das in dieser Vorveröffentlichung beschriebene Wälzlager weist dabei auf den einander zugewandten Laufbahnen der Lagerringe abwälzende Zylinderrollen sowie zu deren seitlicher Führung zwei Bordscheiben auf, die in je eine Ausnehmung des Außenringes eingelegt und durch eine Verstemmung gehalten sind.
Als nachteilig hat es sich jedoch erwiesen, dass das Verstemmen ein zusätzlicher Arbeitsgang ist, der die Herstellung eines solchen Lagers verteuert. Außerdem ist es bei weit auseinander liegenden Toleranzen möglich, dass bei ungünstig wirkenden Kräfteverhältnissen die Überdeckung zu gering ist und die Bordscheibe aus dem Lager bei seitlich einwirkenden Kräften herausgelöst werden kann. Da die Verstemmung der Bordscheibe am Lageraußenring darüber hinaus im weichen Zustand erfolgen muß, die Bordscheibe bzw. der Lageraußenring jedoch gehärtet sind, muß der Lageraußenring eine relativ große radiale Stärke aufweisen, damit der Verstemmbereich nicht der Härtung unterworfen ist. Ein weiterer Nachteil ist es, dass die gattungsgemäße Schafthebellagerung keine Dichtung aufweist, so dass einerseits Schmiermittel aus dem Lagerinnenraum nach außen austreten kann und andererseits Schmutz von außen nach innen in das Lager gelangen kann.
Eine andere Möglichkeit zur Befestigung von Bordscheiben am Außenring eines Wälzlagers ist aus der DE 196 09 663 A1 bekannt. Bei der in dieser Druckschrift offenbarten Lösung liegen die Bordscheiben mit ihren Außenrändern an den Axialflächen des Außenringes an und werden von den Radialflanschen einer den Außenring umspannenden zusätzlichen Hülse übergriffen. Zwischen den Radialflanschen der Hülse und den Bordscheiben sowie den Innenrändern der Bordscheiben und dem Innenring sind dabei Dichtelemente angeordnet, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Lagerinnenraum zu vermeiden.
Eine solche Lösung hat jedoch den Nachteil, dass die die Bordscheiben übergreifende Hülse ein zusätzliches Lagerbauteil bildet, welches ebenfalls durch zusätzliche Werkzeuge und erhöhten Fertigungsaufwand die Herstellung eines solchen Lagers verteuert. Außerdem verlängert eine solche zusätzliche Hülse in nachteiliger Weise die Toleranzkette am Außendurchmesser des Wälzlagers, so dass es im ungünstigsten Fall zu einer nicht ausreichenden Befestigung des Wälzlagers im Lagersitz und damit zu einem vorzeitigen Verschleiß des Wälzlagers kommen kann.
Schließlich ist durch die DE 2 306 198 A noch ein Wälzlager bekannt, bei dem beidseitig der als Zylinderrollen ausgebildeten Wälzkörper neben deren Laufbahn am Lageraußenring jeweils ein Absatz in die Innenfläche eingearbeitet ist, in den ein aus mehreren gleichmäßig umfangsverteilten Teilstücken bestehender und leicht radial schräg nach außen abgebogener erster axialer Profilschenkel der im Wesentlichen S-profilförmig ausgebildeten Bordscheiben einschnappbar ist. Die mit ihrem freien Ende den Absatz hintergreifenden Teilstücke des ersten Schenkels gehen dann an ihren dem Absatz abgewandten Ende in einen zweiten, radial nach innen verlaufenden Schenkel über, an den sich ein im wesentlichen axial nach außen weisender dritter Schenkel anschließt. Diesem dritten Schenkel folgt ein vierter, wieder radial nach innen zeigender Schenkel mit einer Gummidichtung, die auf einem die Laufbahn des Lagerinnenringes begrenzenden und die seitliche Führung der Zylinderrollen bildenden Bord aufliegt.
Bei dieser Lösung hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, dass die seitliche Führung der Zylinderrollen durch zwei die Laufbahn des Lagerinnenringes begrenzende Borde erfolgt, die mit ihrem Volumen das Volumen des Schmiermittelvorratsraum des Wälzlagers wesentlich einschränken. Ein Schmiermittelvorratsraum kann somit lediglich zwischen dem dritten Profilschenkel der Bordscheiben und den Radialseiten der Borde am Innenring gebildet werden, der axial durch den vierten Profilschenkel zusammen mit dessen Gummidichtung begrenzt wird. Ein solcher Schmiermittelvorratsraum ist jedoch zu klein, um eine Schmierung des Wälzlagers auf Lebensdauer zu ermöglichen, so dass eine solches Wälzlager für die Lagerung von Schafthebeln an Webmaschinen ungeeignet ist. Darüber hinaus weisen die Bordscheiben zwischen den Teilstücken des ersten Schenkels keine Dichtungen auf, so dass es an diesen Stellen zum Austritt von Schmiermittel aus dem Lagerinnenraum kommen kann.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Wälzlager so weiterzubilden, dass die Befestigung der Bordscheiben am Lageraußenring wesentlich vereinfacht sowie ein Herauslösen der Bordscheiben bei seitlich einwirkenden Kräften und ein Austreten von Schmiermittel aus dem Lagerinnenraum vermieden wird und gleichzeitig ein besonders großer Schmiermittelvorratsraum innerhalb des Lagers entsteht.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Wälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Lageraußenring an seinem Innendurchmesser zwei voneinander beabstandete Einstiche aufweist, in die je eine aus einem federelastischen Material bestehende Bordscheibe mit einem im wesentlichen U-förmigen Profilquerschnitt eingeschnappt ist, wobei ein in den Einstich eingreifender erster Schenkel an seinem dem Einstich abgewandten Ende in einen zweiten, im wesentlichen axial nach außen weisenden Schenkel übergeht, an den sich ein radial nach innen verlaufender, den Ringraum überdeckender dritter Schenkel anschließt, dem ein vierter, im wesentlichen axial nach innen zeigender Schenkel folgt, der in einen fünften, radial nach innen verlaufenden, an der Ausnehmung des Innenringes anliegenden Schenkel übergeht.
Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass durch das Einschnappen der Bordscheiben in zwei Einstiche an der Innenseite des Lageraußenrings eine einfache und auch bei seitlich einwirkenden Kräften haltbare Befestigung der Bordscheiben am Lageraußenring realisierbar ist und dass durch die im wesentlichen U-förmige Ausbildung der Bordscheiben im Zusammenhang mit einer bordlosen Ausführung des Lagerinnenringes gleichzeitig sichergestellt ist, dass ein besonders großer leckagefreier Schmiermittelvorratsraum innerhalb des Lagers entsteht, der eine Schmierung auf Lebensdauer ermöglicht.
In Weiterbildung der Erfindung ist es nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der erste Schenkel an gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen von Ausnehmungen unterbrochen ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 soll der dritte Schenkel an gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen mit axialen Einbuchtungen versehen sein. Zum einen weist die Bordscheibe damit eine hohe Stabilität auf und zum anderen ist es fertigungstechnisch vorteilhaft, wenn die beiden Dichtungen untereinander verbunden sind.
Nach zwei weiteren Merkmalen gemäß den Ansprüchen 4 und 5 ist vorgesehen, dass die Bordscheibe mit zwei Dichtungen aus einem elastisch verformbaren Material versehen sein soll. Die erste Dichtung ist mit dem zweiten Schenkel der Bordscheibe verbunden und liegt mit ihrer Mantelfläche an der inneren Mantelfläche des Außenringes im Bereich zwischen Stirnseite und Einstich an. Die zweite Dichtung setzt im Bereich zwischen vierten und fünften Schenkel an und liegt an der Ausnehmung des Lagerinnenringes dichtend an, wobei in diesem Fall gemäß Anspruch 6 vorgesehen ist, dass die zweite Dichtung zwei mit Vorspannung anliegende Dichtlippen besitzt.
Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Bordscheibe hat es sich darüber hinaus noch als vorteilhaft erwiesen, diese einer thermischen oder einer thermisch-chemischen Behandlung zu unterwerfen oder mit einer die Härte steigernden Beschichtung, beispielsweise mit Chrom, zu versehen.
Unter die thermische Behandlung fällt dabei das Härten, wobei darunter eine Wärmebehandlung mit dem Ziel zu verstehen ist, durch vollständige Phasenumwandlung, vollständige oder teilweise Karbidauflösung und nachfolgende zweckmäßige Abkühlung eine hohe Härte, in der Regel durch Martensitbildung, zu erreichen.
Ziel einer thermisch-chemischen Behandlung ist es dagegen, durch thermische und chemische Einwirkungen die chemische Zusammensetzung und das Gefü ge vorzugsweise in der Randschicht zu verändern, um bestimmte Gebrauchseigenschaften zu erreichen. Zu derartigen Verfahren zählen beispielsweise ein Aufkohlen, ein Nitrieren oder auch ein Carbonitrieren.
Große Härte, hohe Verschleißfestigkeit, auch unter Wechselbelastung und dynamischer Beanspruchung, geringe Klebeneigung und hohe Temperaturbeständigkeit sind dagegen die vorteilhaften Eigenschaften von Beschichtungen aus Hartchrom. Das Aufbringen der Chromschicht erfolgt dabei durch galvanische Verfahren, wobei aus schwefelsaurem Chromelektrolyten makrorissige, aus nichtsauren Chromelektrolyten mikrorissige Chromschichten abgeschieden werden. In diese Risse kann z. B. PTFE eingelagert werden, um das Reibungsverhalten zu begünstigen. Dadurch wird die Verschleißfestigkeit der Hartchromschicht nochmals erhöht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schafthebellager,
2 einen Ausschnitt aus einer perspektivischen Darstellung einer Bordscheibe ohne Dichtung und
3 einen Ausschnitt aus einer perspektivischen Darstellung einer Bordscheibe mit Dichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In der 1 ist ein Schafthebellager in Form eines Wälzlagers mit dem Lagerinnenring 1 und dem Lageraußenring 2 dargestellt, wobei beide mittels Zylin derrollen 3, die auf der Innenlaufbahn 4 und auf der Außenlaufbahn 5 abwälzen, um die Achse 22 beweglich zueinander gehalten sind. Im eingebauten Zustand des Lagers können der Lagerinnenring 1 und der Lageraußenring 2 aufgrund der Einbauverhältnisse nur begrenzte Bewegungen um die Achse 22, und zwar intermittierend ausführen. Zur Abdichtung des Lagers sind an beiden Seiten Dichtungen 6 vorgesehen, die nachfolgend näher beschrieben sind.
Wie die 1 bis 3 zeigen, besteht die Dichtung 6 der Bordscheibe 7 aus einem federelastischen Material. Darunter ist beispielsweise ein Stahl zu verstehen, der sich vor allem durch eine hohe Elastizitätsgrenze auszeichnet und damit in einem großen Spannungsbereich rein elastisch beansprucht werden kann.
Die Bordscheibe 7 sitzt mit ihrem ersten Schenkel 8 im Einstich 9 des Lageraußenringes 2. Der Schenkel 8 erstreckt sich in radialer Richtung nach innen und geht an seinem vom Einstich 9 abgewandten Ende in den zweiten Schenkel 10 über, der sich axial nach außen erstreckt. Dieser Schenkel 10 wird von dem dritten Schenkel 11 fortgesetzt, der sich radial nach innen erstreckt und den vom Lagerinnenring 1 und vom Lageraußenring 2 gebildeten Ringraum 14 überdeckt. Der dritte Schenkel 11 wird vom vierten Schenkel 12 fortgesetzt, der sich in axialer Richtung nach innen erstreckt, bevor dieser wiederum vom radial verlaufenden Schenkel 13 fortgesetzt ist, der an der Ausnehmung 15 des Lagerinnenringes 1 anliegt. Auf diese Weise ist eine U-förmige Gestalt der Bordscheiben 7 realisiert, die mit ihrer offenen Seite in Richtung Inneres des Lagers gewandt sind, so dass ein besonders großer Schmiermittelvorratsraum entstanden ist.
Wie die genannten Figuren weiter zeigen, ist die Bordscheibe 7 an ihrem oberen Ende mit der ersten Dichtung 16 aus einem elastisch verformbaren Material versehen. Diese erste Dichtung 16 ist sowohl mit dem ersten Schenkel 8 als auch mit dem zweiten Schenkel 10 der Bordscheibe 7 verbunden und liegt mit ihrer Mantelfläche an der inneren Mantelfläche des Lageraußenringes 2 an, die in axialer Richtung bis zum Einstich 9 reicht. An ihrem entgegengesetzten Ende ist die Bordscheibe 7 mit der zweiten Dichtung 17 aus einem ebenfalls elastisch verformbaren Material verbunden. Dies erfolgt derart, dass der vom vierten Schenkel 12 und vom fünften Schenkel 13 begrenzte Freiraum von der zweiten Dichtung 17 ausgefüllt ist, die mit ihren beiden Dichtlippen 18 und 19 an der Ausnehmung 15 des Lagerinnenringes 1 anliegt. Unter der Annahme, dass der Lageraußenring 2 in einem Gehäuse angeordnet und der Lagerinnenring 1 mit einem nicht dargestellten Hebel verbunden ist, kann so die erste Dichtung 16 als statische und die zweite Dichtung 17 als dynamische bezeichnet werden.
Wie die 2 und 3 weiter zeigen, ist der erste Schenkel 8 der Bordscheibe 7 an gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen mit Ausnehmungen 20 versehen, die das Einschnappen der Bordscheibe 7 erleichtern sollen. Der dritte Schenkel 11 weist an gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen axiale Einbuchtungen 21 auf, die dafür sorgen, dass die erste Dichtung 16 mit der zweiten Dichtung 17 durch Stege aus elastisch verformbaren Material miteinander verbunden sind. Diese sollen die Kontursteifigkeit der Dichtung 6 nach der Montage gewährleisten, d. h. sie sollen verhindern, dass die auf die Dichtung 6 aufgebrachte radiale Vorspannung nach der Montage in ein Aufbauchen und ggf. Verkippen in der Form resultiert, dass die Dichtung 6 auf die dem Lagerinnern gegenüberliegenden Seite verkippt und somit ein größeres Lager-Axialspiel in unerwünschter Weise eintritt. Ist die Bordscheibe 7 im ersten Schenkel 8 mit den beschriebenen Ausnehmungen 20 ausgestattet, so werden diese, wie aus 3 ersichtlich, auch mit elastisch verformbarem Material der ersten Dichtung 16 ausgefüllt.
Der 1 kann der Fachmann weiter entnehmen, dass der erste Schenkel 8 der Bordscheibe 7 im Einstich 9 mit einem gewissen Spiel sitzt, d. h. nicht am Grund des Einstiches 9 anliegt. Der Halt der Dichtung 6 ist also sowohl durch den im Einstich 9 sitzenden ersten Schenkel 8 als auch durch die erste Dichtung 16 übernommen, die fest an der Mantelfläche des Außenringes 2 anliegt. Der Figur ist weiter entnehmbar, dass die axiale Führung der Zylinderrollen 3 durch den ersten Schenkel 8 der Bordscheibe 7 erfolgt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn entweder die metallische Bordscheibe einem Härteprozeß unterworfen oder mit einer die Härte steigernden Schicht versehen ist.

1: Lagerinnenring
2: Lageraußenring
3: zylindrischer Wälzkörper
4: Innenlaufbahn
5: Außenlaufbahn
6: Dichtung
7: Bordscheibe
8: erster Schenkel
9: Einstich
10: zweiter Schenkel
11: dritter Schenkel
12: vierter Schenkel
13: fünfter Schenkel
14: Ringraum
15: Ausnehmung
16: erste Dichtung
17: zweite Dichtung
18: Dichtlippe
19: Dichtlippe
20: Ausnehmung
21: axiale Einbuchtung
22: Achse

Claims

Wälzlager, mit einem Lagerinnen- (1) und einem Lageraußenring (2), die koaxial zueinander angeordnet sind und um eine Achse (22) zumindest eine begrenzte Schwenkbewegung zueinander ausführen sowie mit auf zugehörigen Laufbahnen (4, 5) abwälzenden zylindrischen Wälzkörpern (3), wobei zur axialen Führung der zylindrischen Wälzkörper (3) am Lageraußenring (2) Bordscheiben (7) angeordnet sind, die einen durch die beiden Lagerringe (1, 2) gebildeten Ringraum (14) überdecken und in eine stirnseitig am Außenumfang des Lagerinnenringes (1) ausgebildete kreisringförmige Ausnehmung (15) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (2) an seinem Innendurchmesser zwei voneinander beabstandete Einstiche (9) aufweist, in die je eine aus einem federelastischen Material bestehende Bordscheibe (7) mit einem im wesentlichen U-förmigen Profilquerschnitt eingeschnappt ist, wobei ein in den Einstich (9) eingreifender erster radialer Schenkel (8) an seinem dem Einstich (9) abgewandten Ende in einen zweiten, im wesentlichen axial nach außen weisenden Schenkel (10) übergeht, an den sich ein radial nach innen verlaufender, den Ringraum (14) überdeckender dritter Schenkel (11) anschließt, dem ein vierter, im wesentlichen axial nach innen zeigender Schenkel (12) folgt, der in einen fünften, radial nach innen verlaufenden, an der Ausnehmung (15) des Innenringes (1) anliegenden Schenkel (13) übergeht.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schenkel (8) an gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen von Ausnehmungen (20) unterbrochen ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schenkel (11) an gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen mit axialen Einbuchtungen (21) versehen ist.
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schenkel (10) an seinem Außenumfang mit einer ersten Dichtung (16) aus einem elastisch verformbaren Material verbunden ist.
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte und fünfte Schenkel (12, 13) mit einer zweiten Dichtung (17) aus einem elastisch verformbaren Material verbunden sind, die an der Ausnehmung (15) des Lagerinnenringes (1) anliegt.
Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dichtung (17) zwei mit Vorspannung anliegende Dichtlippen (18, 19) aufweist.