DE19961712B4

DE19961712B4 - Mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei direkt miteinander verbundenen separaten Innen- und/oder Außenringen

Info

Publication number: DE19961712B4
Application number: DE19961712A
Authority: DE
Inventors: Axel Wisotzky
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: DE19961712A1

Abstract

Mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei separaten Innen- und/oder Außenringen,
– wobei mindestens zwei axial benachbarte Innen- (21, 41) und/oder Außenringe im Bereich der gemeinsamen Montagefuge (15) miteinander verbunden sind,
– wobei einer der axial benachbarten Innen- (21, 41) und/oder Außenringe im einem radialen Bereich der Montagefuge (15) über den anderen übersteht,
– wobei im radialen Bereich der Montagefuge (15) in jedem der einander kontaktierenden Ringe (21, 41) jeweils ein radialer Einstich (32, 52) vorhanden ist,
– wobei der eine Einstich (32) in die Außenkontur des einen Ringes (21) und der andere Einstich (52) in die Innenkontur des anderen Ringes (41) eingearbeitet ist,
dadurch gekennzeichnet,
– daß die an die Einstiche (32, 52) anschließenden Enden der Ringe (21, 41) jeweils als Widerhaken (22, 42) ausgebildet sind und
– daß im vormontierten Zustand der Ringe (21, 41) jeweils der Widerhaken (22, 44) des einen Ringes...

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei separaten Innen- und/oder Außenringen, wobei mindestens zwei axial benachbarte Innen- und/oder Außenringe im Bereich der gemeinsamen Montagefuge miteinander verbunden sind, wobei einer der axial benachbarten Innen- und/oder Außenringe im einem radialen Bereich der Montagefuge über den anderen übersteht, wobei im radialen Bereich der Montagefuge in jedem der einander kontaktierenden Ringe jeweils ein radialer Einstich vorhanden ist und wobei der eine Einstich in die Außenkontur des einen Ringes und der andere Einstich in die Innenkontur des anderen Ringes eingearbeitet ist.

Im Kraftfahrzeugbau verwendete Radlager sind oft kompakt gebaute mehrreihige Wälzlager. Die mit einer Lebensdauerschmierung ausgestatteten wartungsfreien Lager werden werkseitig eingestellt und fertig montiert als Patronenlager in die entsprechenden Radnaben eingebaut. Z.B. haben zweireihige Lager zwei Innenringe und einen Außenring. Die Innenringe haben im Bereich der einander benachbarten Ränder neben den Laufflächen eine sich axial überkragende Kontur, vgl. DE 198 58 973 C1 . In der dabei vorhandenen Montagefuge liegt in entsprechenden Einstichen ein ringförmiges Verbindungselement in Form eines Drahtes. Dieser Draht wird nach dem Zusammenfügen der Innenringe von außen in die Einstiche demontierbar eingebracht. Das maschinelle Einfädeln dieses Drahtes erfordert ein aufwendiges Handhabungsgerät. Zudem kann aufgrund der Gestalt der Montagefuge die Lagerluft der kombinierten Radial- Axiallager nicht beeinflußt werden.

Aus der DE 266685 C ist ein zweireihiges Kugellager bekannt, dessen Innenring über einen Bajonettverschluss aus zwei Einzelteilen zusammenfügbar ist.

In der DE 33 19 142 A1 wird eine Kunststofflaufrolle mit einem integrierten Wälzlager beschrieben. Die Laufflächen des Lagers sind Teil der Laufrolle, wobei der Innenring aus zwei Hälften besteht.

Aus der DE 17 50 885 A ist ein mehrreihiges Wälzlager mit zwei separaten Innenringen bekannt. Die zwei axial benachbarten Innenringe sind im Bereich der gemeinsamen Montagefuge miteinander verbunden. Dabei steht einer der axial benachbarten Innenringe in einem radialen Bereich der Montagefuge über den anderen hinaus.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein mehrreihiges Wälzlager zu entwickeln, dessen nebeneinander angeordnete Innen- und/oder Außenringe sich schnell und einfach miteinander koppeln lassen und die entsprechenden Ringe auch bei großen Abziehkräften die reguläre Form als komplette Lagerbaugruppe beibehalten. Zudem soll sich die Art der Verbindung der entsprechenden Lagerringe positiv auf die Lebensdauer des Wälzlagers auswirken.

Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dazu sind die im Bereich der Montagefuge liegenden Enden der Ringe jeweils als Widerhaken ausgebildet. Im vormontierten Zustand der Ringe greift jeweils der Widerhaken des einen Ringes in den Einstich des anderen Ringes mit Axialspiel ein.

Die Kombination aus den Einstichen und den Widerhaken gehört zur Gruppe der Richtgesperre. Die Art der Sperrung ist formschlüssig mit gegebener Sperrlage und einseitiger Sperrichtung. Die Sperrwirkung ist durch die Eingriffsform vorgegeben. Die Haltekraft ist nicht einstellbar. Ein jeweils den Sperrer bildender Widerhaken ist federnd mit dem jeweiligen Lagerring gekoppelt. Zwischen den Lagerringen ist kein separates Verbindungselement notwendig. Das Verrasten der Lagerringe ermöglicht ein Zusammenhalten des zu Lager und Transportzwecken vormontierten Patronenlagers.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform:
1: Teilschnitt durch ein auf einer. Welle sitzendes zweireihiges Kegelrollenlager;
2: Teilschnitt im Bereich der Montagefuge der Innenringe eines nicht vorgespannten Lagers;
3: Teilansicht im Bereich der Montagefuge der Innenringe eines vorgespannten Lagers.
1 zeigt einen halben Längsschnitt eines zweireihigen Kegelrollenlagers, das auf einer Welle (1) angeordnet ist.
Das Kegelrollenlager umfaßt einen Außenring (11), zwei Innenringe (21, 41), zwei Reihen aus Kegelrollen (12) und zwei stirnseitige Wellendichtringe (13). Die Kegelrollen (12) sitzen in O-Anordnung zwischen dem Außenring (11) und den beiden Innenringen (21, 41). Die Innenringe (21, 41) sind in einer gemeinsamen Montagefuge (15) miteinander verhakt.
In den 2 und 3 ist die Montagefuge (15) mit den sie bildenden Bereichen der Innenringe (21, 41) vergrößert dargestellt. Die Innenringe (21, 41) haben in den sich gegenseitig kontaktierenden Stirnbereichen eine Widerhakenkontur.
Am Innenring (21) wird dazu in der Außenkontur neben der Wälzkörperlauffläche die Widerhakenkontur z.B. durch Drehen, Schleifen, Rollen oder dergleichen eingearbeitet oder auch angeformt. Der Widerhakenbereich besteht aus einem rohrförmigen Abschnitt (27) mit einer beispielsweise überwiegend zylindrischen Außenfläche und einem Hakenabschnitt (26) mit einer z.B. kegeligen Außenfläche, deren Durchmesser sich zum freien Ende hin verjüngt. Im Bereich des Abschnitts (27) befindet sich ein Einstich (32).
Der Innenring (41) hat an seiner Innenwandung eine zumindest abschnittsweise vergleichbare Widerhakenkontur. Hier besteht der Widerhakenbereich aus einem rohrförmigen Abschnitt (47) mit einer beispielsweise überwiegend zylindrischen Innenfläche und einem Hakenabschnitt (46) mit einer z.B. kegeligen Innenfläche, deren Durchmesser sich zum freien Ende hin vergrößert. Im Bereich des Abschnitts (47) befindet sich ebenfalls ein Einstich (52).
Die Abschnitte (27, 47) sind in Axialrichtung im Mittel geringfügig länger als die Hakenabschnitte (26, 46), so daß sich. beim vormontierten Patronenlager ein Axialspiel von mehreren Zehntelmillimetern ergibt.
Die kegeligen Flächen der Hakenabschnitte (26, 46), die als Einrastgleitflächen dienen, sind Teil eines Kegelmantels, dessen Spitze auf der Mittellinie (5) außerhalb des hier in 1 dargestellten Bereiches liegt. Der Spitzenwinkel, den zwei auf dem Kegelmantel einander gegenüberliegende Linien einschließen, beträgt beispielsweise 20°.
Die freien Enden der Widerhaken (22, 42) bilden im Ausführungsbeispiel abgerundete Ringkanten. Die Ringkante des Widerhakens (42) liegt außerhalb eines gedachten, in den 2 und 3 gestrichelt dargestellten Rastzylinders (6), während die Ringkante des Widerhakens (22) innerhalb dieses Rastzylinders liegt. Der Radius des Rastzylinders (6) ist z.B. das arithmetische Mittel des maximalen Radius des außenliegenden Widerhakens (42) und des minimalen Radius des innenliegenden Widerhakens (22).
Der kleinste Durchmesser des Einstiches (32) ist kleiner als der kleinste Durchmesser des Widerhakens (42), während der größte Durchmesser des Einstiches (52) größer ist als der größte Durchmesser des Widerhakens (22).
Jeder Einstich (32, 52) hat an der Übergangsstelle zum Hakenabschnitt (26, 46) eine plane Seitenwandung die die Sperrfläche (33, 53) des entsprechenden Widerhakens (22, 42) darstellt. Die Sperrfläche (33, 53) ist hierbei normal zur Mittellinie (5) bzw. zur Rotationsachse des Wälzlager und/oder der Welle (1) ausgerichtet.
Die der Sperrfläche (33, 53) jeweils gegenüber liegende Seitenwandung (34, 54) ist im Ausführungsbeispiel kegelförmig gekrümmt. Die Seitenwandung (34, 54) ist Teil eines Kegels, dessen Spitze ebenfalls auf der Mittellinie (5) liegt, vgl. 1, dort sind die Mantellinien (35, 55) der Kegel dargestellt. Der von der jeweiligen Kegelspitze eingeschlossene Winkel hat hier in beiden Fällen ca. 160°.
Die der jeweiligen Seitenwandung (34, 54) benachbart liegende Stirnfläche (44, 24) des Widerhakens (42, 22) hat eine entsprechende Gegenkontur. Ggf. ist der Spitzenwinkel der dortigen Widerhakenkontur kleiner ausgeführt.
An den Übergangsstellen an denen sich die Ringe (21, 41) zur Bildung der Abschnitte (27, 47) verjüngen, können zur axialen Fixierung von o-ringartigen Dichtelementen (61, 62) einzelne Ringnuten eingearbeitet sein. In den 1 und 2 ist im Innenring (41) eine derartige Ringnut (57) gezeigt. Dort ist zusätzlich zur Bildung einer Vergrößerung der Ringnutschulter der Einstichgrund abschnittsweise kegelig ausgeführt.
Selbstverständlich kann anstelle derartiger Dichtringe auch eine formlose Dichtmasse verwendet werden.
An den zuvor beschriebenen Übergangsstellen können die Ringe (21, 41) auch sogenannte Gelenkeinstiche (38, 58) haben. Diese Gelenkeinstiche, die beispielsweise einen kreisabschnittförmigen Querschnitt haben, schwächen den Fuß des jeweiligen Widerhakens, so daß dort eine definierte Gelenkstelle entsteht. Die Gelenkeinstiche (38, 58) erleichtern bei der Montage das Verrasten der Widerhaken (22, 42) durch ein Senken der Federrate.
Bei der Vormontage des Patronenlagers nach 1 werden die Innenringe (21, 41) durch ein einfaches axiales Zusammenschieben miteinander verbunden. Dabei gleiten die Widerhaken (22, 42) an ihren Einrastgleitflächen aneinander unter elastischer Verformung entlang. Der Verrastvorgang ist beendet, sobald die Hakenabschnitte (26, 46) in die Einstiche (47, 27) einfedern.
Bei dieser Vormontage, die nur den Zusammenbau des Lagers betrifft, wird die Lagerluft nicht eingestellt. Die eingefetteten Wälzkörper sitzen mit großem Spiel zwischen den entsprechenden Laufbahnen. Hierbei kontaktieren sich die Sperrflächen (53, 33) der Widerhaken (42, 22). Die Dichtringe (61, 62) sind nur soweit verformt, daß sie in ihrem vorgegebenen Einbauort sicher fixiert sind. Auf diese Weise unterliegen die Teile des Patronenlagers während der Lagerung oder während des Transports kaum einer Alterung oder eines Verschleißes.
Das große Lagerspiel ermöglicht ein vollständiges Umschließen der Wälzkörper mit Schmiermittel. Das schützt die Wälzkörper und die Laufbahn bei langer Lagerung vor Kontaktkorrosion. Auch können derartige Lager jahrelang auf Arbeitsmaschinen als Ersatzteile mitgeführt werden, ohne daß die permanenten Maschinenvibrationen zu Beschädigungen an den Wälzkörpern und den Laufflächen führen. Zudem bleiben die Dichtringe (61, 62) länger elastisch, da sie nahezu ohne Vorspannung in der Montagefuge (15) liegen.
Das Lagerspiel wird erst bei der Montage des Lagers an seinem Einbauort eingestellt. Bei dieser Endmontage werden hier die Innenringe (21, 41) beispielsweise mittels einer Wellenmutter gegen einen Wellenbund (2), vgl. 1, gepreßt. Hierbei wird das Axialspiel verbraucht, das die Widerhaken (42, 22) in den Einstichen (32, 52) haben. Im Regelfall legen sich die Stirnflächen (44, 24) an den Seitenflächen (34, 54) unter einem Verdichten der Dichtringe (61, 62) an. Das voreingestellte Betriebsspiel ist erreicht und die Montagefuge (15) ist nun schmiermitteldicht.
Soll die Lagerluft schon bei der Erstmontage oder auch nach längerer Betriebsdauer weiter verringert werden, so können die Innenringe (21, 41) weiter zusammengeschoben werden. Die Nei gung der Stirnflächen (44, 24) und der Seitenflächen (34, 54) liegt mit beispielsweise 10° gegen die Normalebene zur Rotationsachse (5) über der Selbsthemmungsgrenze für Gleitvorgänge, so daß bei einem weiteren Zusammenschieben der Innenringe (21, 41) die Stirnfläche (44) an der Seitenfläche (34) nach innen wandert, während die Stirnfläche (24) an der Seitenfläche (54) nach außen gleitet. Gleichzeitig wird bei diesem Vorgang das Radialspiel, das vor diesem Vorgang mindestens 0,2 mm beträgt, in der Montagefuge (15) teilweise unter einem weiteren Zusammenpressen der Dichtringe (61, 62) verbraucht. Das zusätzliche Beeinflussen der Lagerluft vergrößert für diesen Lagertyp den Verwendungsbereich und die Standzeit.
Dieses Wälzlager kann auch demontiert werden. Nach dem Abziehen von der Welle (1), auf der es während seiner Betriebszeit eingebaut war, wird in die Bohrung der Innenringe (21, 41) ein Adapter eingeführt, über den von außen her in die Montagefuge Hydrauliköl oder -fett eingepreßt werden kann. Während dem Druckbeaufschlagen der Montagefuge (15) bewegen sich die Innenringe (21, 41) soweit auseinander, bis die Sperrflächen (53, 33) aneinanderliegen und einen Druckaufbau im Einstich (52) ermöglichen. Der Druck bewirkt ein Auffedern und Entrasten der Widerhaken (42, 22).

1: Welle
2: Wellenbund
3: Distanzring
5: Mittellinie
6: Rastzylinder, Rastzylindermantel
11: Außenring
12: Wälzkörper
13: Dichtringe
14: Wälzkörperraum
15: Montagefuge
21: Innenring
22: Widerhaken
24: Stirnfläche
26: Hakenabschnitt
27: Abschnitt, rohrförmig
32: Einstich, außen
33: Sperrfläche, plan
34: Seitenwandung
35: Mantellinie
38: Gelenkeinstich, innen
41: Innenring
42: Widerhaken
44: Stirnfläche
46: Hakenabschnitt
47: Abschnitt, rohrförmig
52: Einstich, innen
53: Sperrfläche, plan
54: Seitenwandung
55: Mantellinie
57: Ringnut
58: Gelenkeinstich, außen
61, 62: Dichtelemente, Dichtringe

Claims

Mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei separaten Innen- und/oder Außenringen, – wobei mindestens zwei axial benachbarte Innen- (21, 41) und/oder Außenringe im Bereich der gemeinsamen Montagefuge (15) miteinander verbunden sind, – wobei einer der axial benachbarten Innen- (21, 41) und/oder Außenringe im einem radialen Bereich der Montagefuge (15) über den anderen übersteht, – wobei im radialen Bereich der Montagefuge (15) in jedem der einander kontaktierenden Ringe (21, 41) jeweils ein radialer Einstich (32, 52) vorhanden ist, – wobei der eine Einstich (32) in die Außenkontur des einen Ringes (21) und der andere Einstich (52) in die Innenkontur des anderen Ringes (41) eingearbeitet ist, dadurch gekennzeichnet, – daß die an die Einstiche (32, 52) anschließenden Enden der Ringe (21, 41) jeweils als Widerhaken (22, 42) ausgebildet sind und – daß im vormontierten Zustand der Ringe (21, 41) jeweils der Widerhaken (22, 44) des einen Ringes (21, 41) in den Einstich (52, 32) des anderen Ringes (41, 21) mit Axialspiel eingreift.
Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im vormontierten Zustand die Widerhaken (22, 42) mit Radialspiel in den Einstichen (52, 32) sitzen.
Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerhaken (22, 42) eine durch den jeweils benachbarten Einstich (32, 52) vorgegebene plane Sperrfläche (33, 53) haben.
Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sperrflächen (33, 53) der Widerhaken (22, 42) radial um mindestens 0,8 mm überlappen.
Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die der Sperrfläche (33, 53) gegenüberliegende Seitenwandung (34, 54) zumindest des Einstichs (32), der zum Wälzkörperraum (14) hin ausgerichtet ist, als auch die Stirnfläche (44) des kontaktierenden Widerhakens (42) zumindest in der Kontaktzone beider Wandungen (34, 44) Kegelmantelflächen sind, deren Spitzenwinkel kleiner als 164 Winkelgrade sind.
Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen der Seitenwandung (34) und der Stirnfläche (44) den gleichen Spitzenwinkel haben.
Mehrreihiges Wälzlager, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Einstich (32, 52) ein Dichtelement (61, 62) angeordnet ist.
Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der einen Widerha ken (42, 22) aufnehmenden Einstiche (32, 52) eine separate Ringnut (57) zur Aufnahme eines ringförmigen Dichtelements (61, 62) eingearbeitet ist.