DE2531699A1

DE2531699A1 - Laufring fuer radialwaelzlager

Info

Publication number: DE2531699A1
Application number: DE19752531699
Authority: DE
Inventors: Walter Donath; Georg Schmidt
Original assignee: Industriewerk Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1975-07-16
Filing date: 1975-07-16
Publication date: 1977-02-03

Description

Laufring für Radialwälzlager Die Erfindung betrifft einen Laufring für Radialwälzlager, der aus einem Blechteil mit geringer axialer Erstreckung gebildet ist und bei dem an einer zylindrischen Mantelfläche durch spanlose Verformung eine Wälzkörperlaufbahn gebildet ist.
Solche Laufringe sind in unterschiedlichen Ausführungen insbesondere für Kugellager bereits bekannt geworden. Teilweise ist man dabei von Blechscheiben ausgegangen, deren Dicke meist etwas größer als der Kugeldurchmesser war. In eine zylindrische Mantelfläche derartiger Blechscheiben hat man dann - mitunter nach einer vorhergehenden spanabhebenden Bearbeitung - die Kugellaufrille durch ein Rollwerkzeug spanlos eingeformt. Den wesentlichen Vorteil sah man dabei in der Werkstoffverdichtung und der Oberflächenglättung im Laufbahnbereich.
Andererseits ist es schon bekannt geworden, insbesondere auch für Kugellager, Außenlaufringe aus zwei identischen Blechschalen zusammenzusetzen, wobei die Kugeln an jeder der Schalen an einem Punkt anlaufen. Die Blechdicke dieser Schalen ist dabei wesentlich geringer als der Kugeldurchmesser gewählt worden, was zur Folge hat, daß der Kugelberührpunkt axial außerhalb des Bereiches der Blechscheiben liegt und damit für höhere Belastungen nicht ausreichend unterstützt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vollständig spanlos hergestellten Laufring für Radialwälzlager zu schaffen, der bei äußerst wirtschaftlicher Herstellung zu Wälzlagern mit hoher Belastbarkeit führt und bei dem unter gegebenen Umständen sogar auf eine Wärmebehandlung verzichtet werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß ein Blechteil an einer zylindrischen Mantelfläche spanlos auf eine axiale Breite ausgeformt ist, die größer als die Dicke des Blechteiles ist, daß das Verhältnis der Dicke des Blechteiles zur axialen Breite dieser Ausformung zwischen 0,3 und 0,7 liegt und daß das Verhältnis vom Teilkreisdurchmesser des auf dem Laufring abrollenden Wälzkörpersatzes zum Durchmesser der Wälzkörper mindestens 8 beträgt.
Eine solche Ausführung bringt gegenüber dem bekannten Stand der Technik eine Reihe von sehr augenfälligen Vorteilen mit sich. Aus Kostengründen will man für die Herstellung derartiger Laufringe möglichst dünnwandiges Blech verwenden.
Dies bedingt jedoch, daß die zur Verwendung kommenden Wälzkörper eine bestimmte Größe, d.h. bei Kugeln einen bestimmten Durchmesser und bei zylindrischen Wälzkörpern eine bestimmte Länge, nicht überschreiten können, weil aus dem dünnen Blech nur eine Wälzkörperlaufbahn bestimmter axialer Breite herausgeformt werden kann, wenn noch eine ausreichende Belastbarkeit für die Wälzkörper gegeben sein soll. Die ermittelten Grenzen liegen dafür in dem angegebenen Verhältnis der Dicke des Blechteiles zur axialen Breite der Ausformung zwischen 0,3 und 0,7.
Die gewonnene Erkenntnis, daß die Wälzkörper, die zusammen mit einem solchen Laufring verwendet werden können, bestimmte Abmessungen nicht überschreiten können, bedingt, daß zur Erzielung einer ausreichenden Tragfähigkeit des Lagers ein möglichst großer Teilkreisdurchmesser angestrebt werden muß, um möglichst viele Wälzkörper in der tragenden Zone zur Verfügung zu haben. Hierfür wurde ermittelt, daß das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers zum Durchmesser der Wälzkörper wenigstens 8 betragen muß. Wenn es der jeweilige Anwendungsfall zuläßt, kann dieses Verhältnis nach oben hin beliebig überschritten werden. Damit kann im Einzelfall wiederum der weitere Vorteil erzielt werden, daß dann die relative Belastung soweit absinkt, daß auf eine Härtung des Laufringes ganz verzichtet werden kann.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein Laufring für Radialkugellager so ausgebildet werden, daß das Verhältnis der axialen Dicke des Blechteiles zum Durchmesser der Kugeln, die in einer in die Ausformung eingeformten Kugelrille abrollen, zwischen 0,25 und 0,5 liegt.
Bildet man einen derartigen Laufring mit einer zylindrischen Laufbahn aus, auf der zylindrische Wälzkörper abrollen können, dann kann das Verhältnis der axialen Dicke des Blechteiles zur Länge der zylindrischen Wälzkörper zwischen 0,3 und 0,7 liegen, d.h. daß in diesem Falle die gesamte Länge der axialen Ausformung als tragende Länge für die Wälzkörper verwendet werden kann. In einem solchen Falle müßten dann seitlich an den Laufring z.B. Scheiben angesetzt werden, die ein axiales Abwandern der Wälzkörper von der Laufbahn verhindern.
Je nachdem, ob die spanlos verformte Mantelfläche eine Bohrungsfläche oder eine Außenmantelfläche ist, kann der nach dem Vorschlag der Erfindung hergestellte Laufring ein Außenlaufring oder ein Innenlaufring sein.
Wird ein solches Blechteil in einer Bohrungswandung mit einer Wälzkörperlaufbahn versehen, so kann es beispielsweise zusätzlich an seinem Außenumfang mit einer ebenfalls spanlos angeformten Rille versehen sein, die beispielsweise die Verwendung des Außenlaufringes als Seiltragrolle, als Keilriemenspannrolle oder dgl. ermöglicht.
Ein solcher Außenlaufring kann jedoch auch an seinem Außenumfang mit einer spanlos angeformten zylindrischen Mantelfläche versehen sein, die eine größere axiale Erstreckung als das Blechteil selbst besitzt. Eine solche Ausbildung ist bereits dann von Vorteil, wenn ein solcher Außenlaufring in eine Bohrung eines Bauteiles eingepreßt werden soll.
Die angestrebte möglichst geringe Blechdicke allein würde häufig keinen ausreichenden Sitz in einer solchen Bohrung gewährleisten, während einein der angegebenen Weise angeformte zylindrische Mantelfläche größeraxialer Erstreckung einen sicheren Sitz gewährleistet. Daneben wäre aber eine solche Ausführung beispielsweise auch geeignet, um den Außenlaufring z.B. als Spannrolle für einen Flachriemen oder auch als Laufrolle zu verwenden.
Weiterhin wäre es möglich, einem derartigen Außenlaufring keine kreisrunde Kontur, sondern z.B. eine quadratische, ovale oder sonstig beliebig ausgebildete Außenkontur zu geben und ihn mit Befestigungsmitteln, wie z.B. durchgehenden Bohrungen, angesetzten Gewindebolzen oder dgl. zur Befestigung an einer Gehäusewand zu versehen. Auf diese einfache Weise kann ein solcher Außenring für Flanschlager verwendet werden, ohne daß ein zusätzliches Gehäuse für den Außenring erforderlich wäre.
Eine ähnliche einfache Konstruktion ergibt sich dann, wenn man einen derartigen Außenring an wenigstens einer Stelle seines Umfanges mit einem abgewinkelten Flansch versieht, der dann ebenfalls mit Befestigungsmitteln versehen wird.
Auf diese Weise kann - ebenfalls ohne zusätzliches Gehäuse -ein Stehlager gebildet werden.
Unter der Vielzahl der möglichen Gestaltungen solcher Außenlaufringe bietet sich noch eine vorteilhafte Ausführung an, bei der ein solcher Außenring an seinem Außenumfang mit einem umlaufenden axial abgewinkelten Kragen versehen ist. Diese Ausführung ist ebenfalls gut geeignet, um in Gehäusebohrungen eingesetzt zu werden. Man könnte jedoch auch zwei derartig ausgebildete Außenringe mit ihren abgewinkelten Kragen an den beiden Enden in ein rohrförmiges Bauteil einsetzen und auf diese Weise eine Laufrolle für Rollenförderer, Bandförderer oder dgl. schaffen.
Auch bei der Ausbildung eines erfindungsgemäßen Laufringes als Innenlaufring, bei dem die spanlose Ausformung, die die Wälzkörperlaufbahn bildet, an einer zylindrischen Außenkontur vorgesehen ist, bieten sich vielfältige vorteilhafte konstruktive Möglichkeiten an. Man kann einen solchen Innenlaufring beispielsweise als geschlossene Scheibe ausbilden, die an einen Stellen relativ kleine durchgehende Befestigungsbohrungen zum Anschrauben an ein weiteres Bauteil enthält.
Man kann einen solchen Innenlaufring jedoch auch entweder mit einer mittigen oder mit einer exzentrischen Bohrung versehen, mit der er auf eine Achse, Welle oder dgl. aufgesetzt wird.
Ebenso wie beim Außenlaufring kann es dabei zweckmäßig sein, den Innenlaufring in seiner Bohrung mit einer spanlos angeformten zylindrischen Mantelfläche zu versehen, die eine größere axiale Erstreckung als das Blechteil besitzt. Dadurch kann eine wesentlich besser geeignete Sitzfläche für die Befestigung einer Welle erzielt werden. Ähnliche Ergebnisse lassen sich dadurch erreichen, daß der Innenlaufring in seiner Bohrung mit einem umlaufenden abgewinkelten Kragen versehen ist.
Schließlich kann ein erfindungsgemäß ausgebildeter Wälzlagerlaufring noch dadurch eine zusätzliche zweckmäßige Gestaltung erfahren, daß axial an den Bereich der Ausformung vorspringende Kragen zur Aufnahme und Halterung einer Dichtung angeformt sind. Derartige Kragen, die ein formschlüssiges Eingreifen der Dichtung erlauben sollten, sind dann in aller Regel am einen Laufring erforderlich, während eine daran befestigte Dichtung, die z.B. als gleitende Lippendichtung ausgebildet sein kann, mit einer beliebigen Fläche des zweiten Laufringes zusammenwirken kann.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der beschriebenen Erfindung dargestellt.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen Teil-Axialschnitte durch erfindungsgemäße Innenlaufringe, die Figuren 4 bis 6 zeigen Teil-Axialschnitte durch Wälzlager, die aus erfindungsgemäßen Laufringen zusammengesetzt sind, die Figuren 7 und 8 zeigen ein Flansch-Kugellager in einem Längsschnitt und Ansicht, die Figur 9 zeigt einen Längsschnitt durch ein Stehlager und die Figur 10 einen Teillängsschnitt durch ein Kugellager mit aufgesetzter Dichtung.
Die Figur 1 läßt erkennen, daß eine Blechscheibe 1 an ihrer äußeren Mantelfläche mit einer Ausformung 2 versehen ist, die eine zylindrische Außenmantelfläche 3 besitzt und deren axiale Breite größer als die der Blechscheibe 1 ist.
In Figur 2 ist wiederum von einer Blechscheibe 1 ausgegangen, die an ihrem Außenumfang eine Ausformung 4 besitzt, in deren Außenmantelfläche eine Kugellaufrille 5 eingeformt ist, in der eine Kugel 6 abrollen kann.
Gemäß Figur 3 ist ebenfalls von einer Blechscheibe 1 ausgegangen. Die Ausformung 7 an deren Außenmantel weist eine zylindrische Laufbahn 8 für eine Zylinderrolle 9 auf. Für die seitliche Führung der Zylinderrolle 9 sind Borde 10 angeformt.
In Figur 4 ist ein komplettes Kugellager dargestellt, das aus Laufringen entsprechend der Erfindung gebildet ist.
Der Innenlaufring 11 ist - entsprechend Figur 2 - wiederum aus einer Blechscheibe 1 gebildet, die in einer Ausformung 4 eine Kugellaufrille für die Kugeln 6 aufweist. Zur Befestigung an einem weiteren Bauteil ist der Innenlaufring 11 mit mehreren Bohrungen 12, durch die Befestigungsschrauben hindurch treten können, versehen.
Der Außenlaufring 13 ist ebenfalls aus einer Blechscheibe 14 gebildet, die in ihrer Bohrung eine Ausformung 15 mit einer Kugellaufrille aufweist. An ihrem Außenumfang ist die Blechscheibe zur Bildung einer Rille 16 spanlos verformt. Diese Rille kann beispielsweise ein Seil, einen Keilriemen, oder - bei entsprechender Querschnittsgestaltung - auch sonstige Bauelemente aufnehmen.
Bei dem Kugellager nach Figur 5 sind Innenring 17 und Außenring 18 wiederum aus Blechteilen gebildet, die an ihren entsprechenden Mantelflächen mit Ausformungen 19 bzw. 20 zur Bildung von Laufrillen für die Kugeln 21 versehen sind. Der Innenring 17 ist in diesem Fall mit einem umlaufenden abgewinkelten Kragen 22 und der Außenlaufring 18 an seinem Außenumfang mit einer spanlos angeformten Verbreiterung 23 zur Bildung einer äußeren zylindrischen Mantelfläche 24 versehen.
Die Teile 22 und 23 schaffen dabei verbreiterte Sitzflächen zur sicheren Verbindung der beiden Laufringe mit angrenzenden Bauteilen.
Das in Figur 6 dargestellte Lager stellt insoweit eine Umkehrung des Lagers nach Figur 5 dar, als bei ihm an einem Innenlaufring 25 in dessen Bohrung eine Verbreiterung 26 zur Bildung einer zylindrischen Innenmantelfläche 27 angeformt ist, während der Außenlaufring 28 einen umlaufenden abgewinkelten Kragen 29 besitzt, der ebenfalls eine zylindrische Sitzfläche bildet.
In den Figuren 7 und 8 ist ein Kugellager dargestellt, dessen Innenring 30 und Außenring 31 als völlig ebene Blechteile ausgeführt sind, die an ihren einander zugekehrten zylindrischen Mantelflächen mit entsprechenden Ausformungen zur Bildung einer Kugellaufrille versehen sind. Insoweit unterscheiden sie sich nicht von den vorher beschriebenen Ausführungen. Der Innenring 30 ist in diesem Falle mit einer mittigen zylindrischen Bohrung 32 versehen, die z.B. zur Aufnahme einer Welle dienen kann. Der Außenring 31 weist eine quadratische Außenkontur auf und besitzt an seinen vier Ecken Bohrungen 33 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben, mit denen er z.B.
an einer Gehäusewand angebracht werden könnte.
In Figur 7 ist der mit D bezeichnete Teilkreisdurchmesser des Kugelsatzes eingezeichnet.
In Figur 9 ist im Gegensatz zu den vorher dargestellten Kugellagern nunmehr ein Rollenlager gezeigt. Sowohl der Innenlaufring 34 als auch der Außenlaufring 35 sind an ihren einander zugekehrten zylindrischen Mantelflächen in der Weise ausgebildet, wie es Figur 3 zeigt. Zwischen den beiden Laufringen sind die Zylinderrollen 36 untergebracht. Der Innenlaufring 34 weist eine exzentrisch angeordnete Bohrung 37 auf, die - wie bei den Ausführungen nach Figur 7 und 8 - z.B. eine Welle aufnehmen kann, während der Außenlaufring 35 an einer Stelle seines Umfanges einen abgewinkelten Flansch 38 aufweist, der eingeschweißte Gewindebolzen 39 zur Befestigung an einem weiteren Bauteil besitzt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der mit D bezeichnete Teilkreisdurchmesser des Rollensatzes eingezeichnet.
In Figur 10 ist schließlich gezeigt, wie es bei erfindungsgemäß ausgebildeten Laufringen in einfacher Weise möglich ist, Dichtungen anzuordnen. Sowohl der Außenlaufring 40 als auch der Innenlaufring 41 sind - wie oben mehrfach dargestellt und beschrieben - an ihren einander zugekehrten zylindrischen Mantelflächen mit Ausformungen 42 bzw. 43 versehen, die Kugellaufrillen für die Kugeln 44 aufweist. Die Besonderheit bei dieser Ausführung liegt darin, daß die Ausformung 42 am Außenlaufring 40 an ihrem äußeren Rand mit einem Vorsprung 45 versehen ist,in den eine elastische Dichtung 46 formschlüssig eingeschnappt werden kann, so daß sie fest auf der Ausformung 42 des Außenringes 40 sitzt. Mit einer Dichtlippe 47 kann dann diese elastische Dichtung 46 in gleitender Berührung mit einer Stirnfläche des Innenlaufringes 41 stehen und damit den Innenraum des Lagers hermetisch abdichten.
In sämtlichen Ausführungsbeispielen sind Lager ohne Wälzkörperkäfig dargestellt. Dies ist jedoch nicht Voraussetzung für die Erfindung. Es ist vielmehr ebenso möglich, die Wälzkörper in an sich bekannter Weise in geeigneten Käfigen, die auch zusätzliche Funktionen. wie z.B. die Abdichtung des Lagers mit übernehmen können, unterzubringen.

Claims

Ansprüche

1. Laufring für Radialwälzlager, gebildet aus einem Blechteil mit geringer axialer Erstreckung, bei dem an einer zylindrischen Mantelfläche durch spanlose Verformung eine Wälzkörperlaufbahn gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechteil (1, 14) an dieser Mantelfläche spanlos auf eine axiale Breite ausgeformt ist, die größer als die Dicke des Blechteiles (1, 14) ist, daß das Verhältnis der Dicke des Blechteiles (1, 14) zur axialen Breite der Ausformung (2, 4, 7, 15, 19, 20, 42, 43) zwischen 0,3 und 0,7 liegt und daß das Verhältnis vom Teilkreisdurchmesser (D) des auf dem Laufring (11, 13, 17, 18, 25, 28, 30, 31, 34, 35, 40, 41) abrollenden Wälzkörpersatzes zum Durchmesser der Wälzkörper (6, 21, 36, 44) mindestens 8 beträgt.

2. Laufring für Radialkugellager entsprechend Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der axialen Dicke des Blechteiles (1, 14) zum Durchmesser der Kugeln (6, 21, 44) die in einer in die Ausformung (2, 4, 19, 20, 42, 43) eingeformten Kugelrille (5) abrollen, zwischen 0,25 und 0,5 liegt.

3. Laufring für Radiallager mit zylindrischen Wälzkörpern entsprechend Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der axialen Dicke des Blechteiles (1) zur Länge der zylindrischen Wälzkörper (9, 36) die auf einer auf der Ausformung (7) gebildeten Laufbahn (8) abrollen, zwischen 0,3 und 0,7 liegt.

4. Als Außenlaufring ausgebildeter Laufring nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Blechteil gebildet ist, das in einer Bohrung mit einer spanlosen Ausformung (15, 20, 42) versehen ist.

5. Außenlaufring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem Außenumfang eine spanlos angeformte Rille (16) trägt.

6. Außenlaufring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem Außenumfang mit einer spanlos angeformten zylindrischen Mantelfläche (24) versehen ist, die eine größere axiale Erstreckung als das Blechteil besitzt.

7. Außenlaufring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er Befestigungsmittel, wie z.B. durchgehende Bohrungen (33), angesetzte Gewindebolzen oder dgl. zur Befestigung an einer Gehäusewand aufweist.

8. Außenlaufring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er an wenigstens einer Stelle seines Umfanges mit einem abgewinkelten Flansch (38) versehen ist, der Befestigungsmittel, wie z.B. durchgehende Bohrungen, angesetzte Gewindebolzen (39) oder dgl. aufweist.

9. Außenlaufring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem Außenumfang mit einem umlaufenden axial abgewinkelten Kragen (29) versehen ist.

10. Als Innenlaufring ausgebildeter Laufring nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Blechteil (1) gebildet ist, das an einer zylindrischen Außenkontur mit der spanlosen Ausformung (2, 4, 7, 19, 43) versehen ist.

11. Innenlaufring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er als geschlossene Scheibe (11) mit durchgehenden Befestigungsbohrungen (12) ausgebildet ist.

12. Innenlaufring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine mittige Bohrung (32) aufweist.

13. Innenlaufring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß er eine exzentrische Bohrung (37) aufweist.

14. Innenlaufring nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß er in seiner Bohrung mit einer spanlos angeformten zylindrischen Mantelfläche (27) versehen ist, die eine größere axiale Erstreckung als das Blechteil (1) aufweist.

15. Innenlaufring nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß er in seiner Bohrung mit einem umlaufenden abgewinkelten Kragen (22) versehen ist.

16. Laufring nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß axial an den Bereich der Ausformung Vorsprünge (45) zur Aufnahme und Halterung einer Dichtung (46) angeformt sind.

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