DE2047420A1 - Zapfenlager - Google Patents

Zapfenlager

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Description

INDUSTRIEWERK SCHAEFFLER OHG 2 0 A 7 4 2
HERZOGENAURACH bei NÜRNBERG
Pt-Gu/Bi PG 1421
Zapfenlager
Die Erfindung betrifft ein Zapfenlager, insbesondere für Gelenkkreuzzapfen, bestehend aus einer oder mehreren Reihen zylindrischer Wälzkörper in einer dünnwandigen Büchse mit einer zylindrischen Wandung als Außenlaufbahn für die Wälzkörper und einem damit einstückigen Boden.
Dünnwandige:, gezogene Büchsen, bei denen der Boden mit der Wandung einstückig ausgeführt ist, können nur bei relativ geringen axialen Belastungen verwendet werden. Es ist bereits bekannt j, für höhere Belastungen Büchsen zu verwenden, bei denen ein dickwandiger Boden in eine dünnwandige zylindrische Büchsenwandung eingesetzt ist. Dadurch kann der Büchsenboden so dickwandig ausgeführt sein, wie es für die Jeweiligen Beanspruchungsverhältnisse erforderlich ist. Die Herstellung derartiger, aus Boden und Wandung zusammengesetzter Büchsen ist Jedoch aufwendig, insbesondere weil die Verbindungsstelle zwischen Boden und Wandung dicht sein muß 9 um den Austritt von Schmiermittel aus dem Zapfenlager und den Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zapfenlager für höhere Beanspruchungen zu schaffen, bei dem die fertigungstechnischen Vorteile dünnwandiger, spanlos hergestellter Büchsen mit der höheren Belastbarkeit massiver Büchsen vereinigt ist.
Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, daß im Inneren der Büchse eine am Büchsenboden anliegende Verstärkungsscheibe angeordnet ist, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Büchse entspricht oder nur um einen kleinen Betrag davon abweicht.
2098U/13A7 ·
Dadurch wird der Vorteil der völligen Dichtheit einer aus einem Boden mit einstückiger Wandung bestehenden Büchse gewahrt und zugleich eine Anpassung an höhere axiale Belastungen ermöglicht, weil die vom Zapfen übertragenen Axialkräfte über die Verstärkungsscheibe am Rand des Büchsenbodens im Bereich des Übergangs zur Wandung eingeleitet werden. Die Biegebeanspruchung des Büchsenbodens wird durch die Verkleinerung des wirksamen Hebelarms entscheidend vermindert.
Zur festen Verbindung der Verstärkungsscheibe mit der Büchse kann diese gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit der Büchse verschweißt oder verklebt sein.
Eine unverlierbare Befestigung der Verstärkungsscheibe im Inneren der Büchse ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gegeben, wenn die Verstärkungsscheibe in einer dem Büchsenboden unmittelbar benachbarten Ausnehmung der Büchsenwandung angeordnet ist und der Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe um einen kleinen Betrag größer ist als der Innendurchmesser der Büchsenwandung im Bereich der Wälzkörperlaufbahn. Der Rand der Verstärkungsscheibe kann dabei scharfkantig ausgebildet oder mit scharfkantigen Vorsprüngen versehen sein.
Bei der Herstellung einer derartigen Ausführungsform wird zunächst eine Büchse mit einem größeren Durchmesser gezogen, wobei deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe entspricht, dann wird die Verstärkungsscheibe in die Büchse eingelegt und ein Stempel in die Büchse eingebracht, dessen Durchmesser dem endgültigen Innendurchmesser der Büchsenwandung im Bereich der Wälzkörperlaufbahn entspricht, und schließlich wird die Hülse von einer sich relativ zum Stempel bewegenden Matrize auf ihren endgültigen Außendurchmesser abgestreckt.
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Eine weitere Möglichkeit zur festen Verbindung zwischen Verstärkungsscheibe und Büchsenboden sieht vor, daß der BUchsenboden und die Verstärkungsscheibe sich deckende öffnungen aufweisen und durch ein in diese öffnungen eingreifendes Verbindungselement miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn die Büchse am Boden mit einer öffnung versehen werden muß» in die ein Schmiernippel oder eine Verschlußschraube eingesetzt werden soll. Eine derartige Öffnung kann auch zur Aufnahme einer Vorrichtung erforderlich sein, die eine einfache Demontage der Büchse beispielsweise aus der Bohrung einer Gelenkkreuzgabel ermöglicht.
Wenn Büchsenboden und Verstärkungsscheibe sich deckende Öffnungen aufweisen, so sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Bohrung der Verstärkungsscheibe exzentrisch zur Längsachse der Büchse angeordnet und mit einem Innengewinde versehen ist und daß die Verstärkungsscheibe mit dem Büchsenboden verschraubt ist. Die Exzentrizität der Bohrung muß dabei größer sein als das Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe und dem Innendurchmesser der Büchse. Beim Festschrauben der Verstärkungsscheibe wird sich diese dann nur um einen kleinen Betrag verdrehen und dann in der Bohrung der Büchse festklemmen. Das Verschrauben der Verstärkungsscheibe ist dadurch besonders einfach, da sich die Verstärkungsscheibe nicht mehr drehen kann, sondern sich festklemmt, ohne daß weitere Maßnahmen erforderlich sind. Diese Verdrehsicherung bleibt auch im späteren Betrieb erhalten.
Wenn Büchsenboden und Verstärkungsscheibe sich deckende öffnungen aufweisen, so kann nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Verstärkungsscheibe einen ihre öffnung umgebenden Kragen aufweisen^ der in die öffnung im Büchsenboden eingreift.
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Der Kragen kann mit einem Innengewinde zum Einschrauben eines Schmiernippels oder einer Verschlußschraube versehen sein. Der durchgestellte Kragen ermöglicht ein längeres Innengewinde als wenn nur die einfache Wandstärke der Verstärkungsscheibe zur Verfügung stünde.
Zur Verminderung der gleitenden Reibung zwischen der Stirnfläche des Zapfens und der Verstärkungsscheibe kann diese aus einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften gegenüber der Zapfenstirnfläche bestehenp beispielsweise aus Sintermetall. Es ist auch möglich; die Verstärkungsscheibe an ihrer dem Zapfen zugewandten Fläche mit flachen Schmiernuten in an sich bekannter Anordnung zu versehen.
Eine andere Möglichkeit zur Verminderung der gleitenden Reibung zwischen der Stirnfläche des Zapfens und der Verstärkungsscheibe besteht darin, daß in an sich bekannter Weise zwischen der Stirnfläche des Zapfens und seiner Anlagefläche an der Verstärkungsscheibe eine Anlaufscheibe mit guten Gleiteigenschaften angeordnet ist. Derartige Anlaufscheiben bestehen aus Kunststoff oder einem Sintermetall mit eingeschlossenen Bestandteilen zur Verminderung der Reibung.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigens
Fig.1 einen Längsschnitt durch zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Zapfenlagers, bei dem eine Verstärkungsscheibe im Inneren der Büchse angeordnet und mit dem Büchsenboden verschraubt ist„
Fig.2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Zapfenlager mit einer mit dem Büchsenboden verschweißten Verstärkungsscheibe,
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Fig.3 einen Längsschnitt durch zwei Ausführungsformen der Erfindungρ bei denen die Verstärkungsscheibe in einer Nut der Büchsenwandung angeordnet ist,
Fig.4 eine schematische Darstellung zur Herstellung eines Zapfenlagers nach der Figur 3»
Fig.5 eine Teilansicht der in Figur 4 dargestellten Verstärkungsscheibe ,
Fig.6 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform ähnlich Figur 1p
Fig.7 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform ähnlich Figur 6 j, bei der die Verstärkungsscheibe an ihrer Bohrung einen nach außen durchgestellten Kragen aufweist.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist der Gelenkkreuzzapfen 1 mit zwei Reihen zylindrischer Rollen 2 in der dünnwandigen Büchse 3 gelagert. Die Büchse 3 ist in die Bohrung eines Gabelarmes 4 eingepreßt und stützt sich mit ihrem Boden an einem Sicherungsring 5 ab, der in eine umlaufende Nut in der Bohrung des Gabelarmes eingeschnappt ist.
Bei der «dünnwandigen Büchse 3 ist die zylindrische Wandung mit dem Büchsenboden einstückig. Zwischen Boden und Wandung kann ein runder Übergang 6 - wie in der linken Hälfte der Figur 1 dargestellt - oder ein scharfkantiger Übergang 7 gebildet sein - wie die rechte Hälfte der Figur 1 zeigt. Der scharfkantige Übergang 7 bewirkt eine Verminderung des bei Einwirkung von Axialkräften auf den Sicherungsring 5 ausgeübten Biegemoments.
Zur Unterstützung des Bodens der dünnwandigen Büchse 3 ist eine Verstärkungsscheibe 8 eingelegt und durch die Schraube 9 mit dem BUchsenboden fest verbunden. Die Verstärkungsscheibe 3 kann beispielsweise aus Stahl hergestellt sein.
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Ihre Dicke ist beliebig und kann an die vom Zapfen übertragenen Axialkräfte angepaßt werden. Um eine genau definierte Anlage der Verstärkungsscheibe 8 am BUchsenboden zu gewährleisten, ist dieser mit einer flachen zentralen Vertiefung 1o versehen.
Die Achse 11 der mit einem Innengewinde versehenen Bohrung 12 der Verstärkungsscheibe θ und die sich damit deckende öffnung 13 im BUchsenboden sind zur Längsachse 14 der Büchse exzentrisch angeordnet. Durch diese exzentrische Anordnung wird eine Verdrehsicherung der Verstärkungsscheibe θ in der Büchse 3 bewirkt. Die Exzentrizität der Achsen 11 und 14 muß größer sein als das Spiel zwischen dem Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe 8 und dem Innendurchmesser der Büchse 3« Die öffnung 13 im BUchsenboden braucht nicht kreisrund ausgeführt sein, sondern kann beispielsweise auch die Form eines Langloches haben. Diese bei der Montage und während des Betriebes wirksame Verdrehsicherung der Verstärkungsscheibe 8 ist besonders vorteilhaft, da sie mit keinerlei zusätzlichen Herstellungskosten verbunden ist, wenn aus anderen Gründen eine Verschlußschraube oder ein Schmiernippel in die Büchse eingeschraubt werden muß.
Zwischen der Stirnfläche des Zapfens 1 und der Verstärkungsscheibe 8 ist eine Anlaufscheibe 15 eingelegt. Die Anlaufscheibe 15 kann aus einem geeigneten Kunststoff oder aus Bronze oder Sintermetall gefertigt und mit überwiegend radial gerichteten flachen Schmiernuten 16 oder mit axial gerichteten Schmierbohrungen 17 versehen sein.
Im AusfUhrungsbeispiel der Figur 2 ist eine Verstärkungsscheibe 18 mit dem Büchsenboden durch eine Buckelschwelßung 19 fest verbunden. Die Lagernadeln 2o laufen mit ihren Kuppen unmittelbar an der Verstärkungescheibe 18 an.
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Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Verstärkungsscheibe 21 in einer dem Büchsenboden unmittelbar benachbarten umlaufenden Nut 22 in der Büchsenwandung angeordnet ist. Der Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe 21 ist um einen kleinen Betrag größer als der Innendurchmesser der Büchsenwandung im Bereich der Wälzkörperlaufbahn.
In Figur 4 ist das Herstellungsverfahren für ein derartiges Zapfenlager schematisch dargestellt. Die Büchse 23 weist zunächst einen größeren Durchmesser auf, wobei ihr Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser der eingelegten Verstärkungsscheibe 24 entspricht. Der Außendurchmesser des Stempels 25 entspricht dem endgültigen Innendurchmesser der Büchsenwandung im Bereich der Wälzkörperlaufbahn. Durch die sich relativ zum Stempel bewegende Matrize 26 wird die Büchse auf ihren endgültigen Außendurchmesser abgestreckt. Dabei kerbt sich der Rand der Verstärkungsscheibe 24 in die Büchsenwandung ein. Der Rand der Verstärkungsscheibe kann hierfür scharfkantig ausgebildet oder mit scharfkantigen Vorsprüngen versehen sein, um einen festen Sitz der Verstärkungsscheibe zu gewährleisten. Es kann vorteilhaft sein, eine bereits gehärtete Verstärkungsscheibe in die Büchse einzulegen, um die Einkerbung ihres Randes in die Büchsenwandung zu erleichtern.
Figur 5 zeigt eine Ansicht der Verstärkungsscheibe 24 der Figur 4. Der Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe ist nicht kreisrund, sondern hat die Form eines Zwölfecks. Dessen Ecken graben sich beim Abstrecken der Büchse in deren Wandung ein, wodurch sich eine^ verbesserte Verdrehsicherung ergibt. Flache Schmiernuten 2$ sind spiralförmig angeordnet. Es können auch Schmiernuten oder Schmierbohrungen ähnlich wie bei der Anlaufscheibe 15 der Figur 1 vorgesehen sein.
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PG 1421 - 8 -
Im Ausführungsbeispiel der Figur 6 sitzt - ähnlich wie bei Figur 1 - die Verstärkungsscheibe 28 im Inneren der Büchse und ist durch eine exzentrisch zur Lagerachse angeordnete Schraube mit dem Büchsenboden verbunden. Die Verstärkungsscheibe 28 ist tellerförmig gekröpft ausgebildet.
Figur 7 zeigt eine ähnliche Ausführung, bei der die Verstärkungsscheibe 29 einen ihre öffnung umgebenden Kragen aufweist» der in eine entsprechende öffnung im Büchsenboden eingreift. Dadurch wird die tragende Länge des Innengewindes zum Einschrauben des Schmiernippels 31 verlängert, der zugleich zur festen Verbindung der Verstärkungsscheibe 29 mit dem Büchsenboden dient. Die Verdrehsicherung der Verstärkungsscheibe 29 wird wiederum durch die exzentrische Anordnung des Gewindes zur Längsachse der Büchse bewirkt.
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Claims (11)

  1. Ansprüche
    .) Zapfenlager, insbesondere für Gelenkkreuzzapfen, bestehend aus einer oder mehreren Reihen zylindrischer Wälzkörper in einer aus dünnwandigem Blech gezogenen Büchse mit einer zylindrischen Wandung als Außenlaufbahn für die Wälzkörper und einem damit einstückigen Boden, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Büchse eine am Büchsenboden anliegende Verstärkungsscheibe angeordnet ist, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Büchse entspricht oder nur um einen kleinen Betrag davon abweicht.
  2. 2. Zapfenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsscheibe mit der Büchse verschweißt oder verklebt ist.
  3. 3. Zapfenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsscheibe in einer dem Büchsenboden unmittelbar benachbarten Ausnehmung der Büchsenwandung angeordnet ist und der Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe um einen kleinen Betrag größer ist als der Innendurchmesser der Büchsenwandung im Bereich der Wälzkörperlaufbahn.
  4. 4. Zapfenlager nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Verstärkungsscheibe scharfkantig ausgebildet oder mit scharfkantigen Vorsprüngen versehen ist.
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  5. 5. Verfahren zur Herstellung eines Zapfenlagers nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Büchse mit einem größeren Durchmesser gezogen wird, wobei deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe entspricht, dann die Verstärkungsscheibe in die Büchse eingelegt und ein Stempel in die Büchse eingebracht wird, dessen Durchmesser dem endgültigen Innendurchmesser der Büchsenwandung im Bereich der Wälzkörperlaufbahn entspricht, und schließlich die Büchse von einer sich relativ zum Stempel bewegenden Matrize auf ihren endgültigen Außendurchmesser abgestreckt wird.
  6. 6. Zapfenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Büchsenboden und die Verstärkungsscheibe sich deckende Öffnungen aufweisen und durch ein in diese Öffnungen eingreifendes Verbindungselement miteinander verbunden sind.
  7. 7. Zapfenlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung der Verstärkungsscheibe exzentrisch zur Längsachse der Büchse angeordnet und mit einem Innengewinde versehen ist und daß die Verstärkungsscheibe mit dem Büchsenboden verschraubt ist.
  8. 8. Zapfenlager nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsscheibe einen ihre Öffnung umgebenden Kragen aufweist, der in die Öffnung im Büchsenboden eingreift.
  9. 9. Zapfenlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Yerstärkungsscheibe aus einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften gegenüber der Zapfenstirnfläche besteht, beispielsweise aus Sintermetall.
    209814/1347
  10. 10. Zapfenlager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsscheibe an ihrer dem Zapfen zugewandten Fläche Bit flachen Schmiernuten in an sich bekannter Anordnung versehen ist.
  11. 11. Zapfenlager nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwischen der Stirnfläche des Zapfens und seiner Anlagefläche an der Verstärkungsscheibe eine Anlaufscheibe mit guten Gleiteigenschaften angeordnet ist.
    2098U/1347
    JJi
    Leerseite
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