DE3034008A1

DE3034008A1 - Mittenfreie waelzlager-drehverbindung

Info

Publication number: DE3034008A1
Application number: DE19803034008
Authority: DE
Inventors: Georg Ing.(grad.) 8500 Nürnberg Gugel; Theodor Ing.(grad.) 8552 Höchstadt Kaiser
Original assignee: Industriewerk Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1980-09-10
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1982-04-15
Also published as: GB2083572A; DE3034008C2; US4422697A; FR2489904B1; IT1138591B; IT8123856A0; FR2489904A1; JPS5779323A; JPS6052328B2; GB2083572B

Description

Industriewerk Schaeffler oHG, Industriestraße 1-3, 8522 Herzogenaurach

PG 1664

Mittenfreie Wälzlager-Drehverbindung

Die Erfindung betrifft eine mittenfreie Wälzlager-Drehverbindung, bestehend üus zwei konzentrischen Laufringen, von denen der eine eine umlaufende, zum anderen Laufring hin offene Nut, und der andere einen umlaufenden, mit allseitigem Abstand in die Nut eingreifenden Vorsprung besitzt, und wobei zwischen der Mantelfläche des Vorsprunges einerseits und einer korrespondierenden Fläche in der Nut andererseits Zylinderrollen zur Aufnahme von Radialkräften, und zwischen den Stirnflächen des Vorsprunges einerseits und korrespondierenden Stirnflächen der Nut andererseits zur Aufnahme von Axialkräften je eine Reihe von Wälzkörpern vorgesehen ist, von denen wenigstens die d:.e Hauptaxialbelastung übertragende Tragreihe zylindrische Wälzkörper enthält.

Derartige Wälzlager-Drehverbindungen müssen nicht nur Axial- und Radialbelastungen, sondern gleichzeitig auch hohe Kippmomente aufnehmen. Die ständig steigenden Anforderungen, die an diose Wälzlager gestellt werden führen dazu, daß durch hohe Überlastungen in der Praxis an den durch die Anschlußkonstruktion nicht voll unterstützten Laufringen im Bereich des Überganges von der Wälzkörperlaufbahn zum zugehörigen Laufring Anrisse auftreten, die im weiteren Betrieb zu einem Bruch des Laufringes und damit zur Zerstörung des Lagers führen. Diese Anrisse sind eine Folge der Kerbwirkung, die in diesem Bereich an den auf Biegung beanspruchten Laufringen auftritt.

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Da aus konstruktiven Gründen die Abrundungsradien an den Übergängen von der Wälzkörperlaufbahn in den Laufring in ihren Abmessungen begrenzt sind, muß man bei der Berücksichtigung der Kerbwirkung mit einer Formzahl OL^ in der Größenordnung von zwei bis etwa fünf rechnen.

Bisher versucht man, die hohen Biegespannungen, die u.A. durch die Kerbwirkung verursacht werden, durch eine Ver-Stärkung der Laufringe zu vermindern. Dies führt jedoch zu einer weiteren Vergrößerung der Formzahl oCk und außerdem zu einer beträchtlichen Gewichts- und Preiserhöhung des Wälzlagers. Darüberhinaus wird durch diese Verstärkung die Bruchgefahr nicht in sinnvoller Weise verringert.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Übergangsstellen von den Wälzkorperlaufbahnen in die Laufringe, die auf Biegung beansprucht werden so auszubilden, daß die geschilderten Nachteile in einfacher Weise vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Bereich der Haltereihe sowohl am Übergang des Vor-Sprunges in den zugehörigen Laufring, als auch des Laufbahnbereiches der Nut in den Nutgrund kreisbogenförmige Abschnitte vorgesehen sind, deren Radien mindestens dem Radius der in der Haltereihe angeordneten Wälzkörper entsprechen. Durch die vorgeschlagene Ausbildung wird erreicht, daß die FormzahloC^ an den Übergangsstellen von der Wälzkcrperlaufbahn in den Laufring annähernd gleich eins wird, das heißt die Kerbwirkung wird in diesem Bereich weitgehend vermieden. Dadurch wird die Bruchgefahr und die damit verbundene Zerstörung des Wälzlagers verringert.

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Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht hierzu vor, daß die Hai :ereihe Kugeln enthält, welche in annähernd der Kugelkontur angepaßten Kugelrillen des Vorsprunges einerseits und der Nut andererseits abrollen, welche Kugelrillen absatzlos in Zylindermantelflächen der zugehörigen Laufringe übergehen. Durch den vorgeschlagenen absatzl :>sen Übergang wird in Verbindung mit dem großen Radius die Rißbildung verhindert, ohne daß Gewichts- oder Preiserhöhungen in Kauf genommen werden müssen.

Nach einer anderen Ausfihrungsform wird vorgeschlagen, daß die Haltereihe zyliidrische Wälzkörper enthält, welche auf im Querschnitt annähernd halbkreisförmigen Laufdrähten abrollen, welch3 einen Radius aufweisen, der gleich oder größer als Ixe halbe Wälzkörperlänge ist, und welche in entsprechende Rillen des Vorsprunges einerseits und der Nut andererseits eingesetzt sind, welche Rillen absatzlos in Zylindermantelflächen der zugehörigen Laufringe übergehen.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Haltereihe zylindri- ' sehe Wälzkörper enthält, welche auf planparallelen Laufbahnen des Vorsprunges einerseits und der Nut andererseits abrollen, und wobei sich in radialer Verlängerung, der Laufbahnen kreisbogenförmige Abschnitte anschließen, deren Radien wenigstens dem Wälzkörperdurchmesser entsprechen.

Die geschilderten Nachteile der Kerbwirkung sind aber nicht auf die Haltereihe beschränkt, sie können vielmehr auch in der Tragreihe zur Zerstörung des Wälzlagers führen^ wenn die Laufringe hier auf Biegung beansprucht werden. Die Erfindung schlägt deshalb in weiterer Ausge-

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staltung der Erfindung vor, daß die die Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper der Tragreihe bildende Stirnfläche des Vorsprunges des einen Laufringes in einer Ebene mit der Stirnfläche dieses Laufringes liegt. Dadurch werden auch im Bereich der Tragreihe Kerbspannungen abgebaut, wenn wie im gezeigten Ausführungsbeispiel der Laufring auf Biegung beansprucht wird. Dabei ergibt sich noch der besondere Vorteilj daß der Laufring in axialer Richtung schwächer gehalten werden kann, was bei der Größe dieser Laufringe eine erhebliche Gewichtseinsparung mit sich bringt.

Zur Vermeidung der Kerbwirkung in der Tragreihe kann der Laufring auch so ausgebildet sein, daß die die Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper der Tragreihe bil-.dende Radialfläche des Vorsprunges des einen Laufringes mittels einer Rundung in die Stirnfläche des Laufringes übergeht, welche Rundung einen Radius aufweist, der gleich oder größer als der Durchmesser der zylindrisehen Wälzkörper ist.

Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung auch noch möglich, daß die Laufbahnen für die zylindrischen Wälzkörper der Tragreihe durch im Querschnitt annähernd halbkreisförmige Laufdrähte gebildet sind, welche einen Radius aufweisen, der gleich oder größer als die halbe Wälzkörperlänge ist, und welche in entsprechende Rillen des Vorsprunges einerseits und der Nut andererseits eingesetzt sind, welche Rillen absatzlos in Zylindermantelflächen der zugehörigen Laufringe übergehen. Mit einer solchen Ausbildung wird in einfacher Weise ein Wälzlager zur Aufnahme hoher Axialkräfte geschaffen, bei dem sich durch das Einsetzen der gehärteten Laufdrähte ein separates Härten der Laufringe erübrigt und die Kerbwirkung trotzdem ausgeschaltet ist.

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in den Zeichnungen sind in den Fig. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Teilschnitt dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden.

Die gezeigten Wälzlager bestehen alle aus dem Laufring 1, der den Vorsprung 2 aufweist sowie aus dem Laufring 3, der aus dem Tragring 4 und dem Haltering 5 zusammengesetzt ist, die gemeinsam die Nut 6 bilden. Zur Aufnahme der Radialkräfte sind zwischen der Nut 6 und dem Vorsprung 2 zylindrische Wälzkörper 7 und zur Aufnahme der Hauptaxialbelastung in der Tragreihe zylindrische Wälzkörper 8 angeordnet.

Gemäß den Fig. 1 und 2 sind in der Haltereihe Kugeln vorgesehen, die in annähernd der Kugelkontur angepaßten Kugelrillen 10 des Vorsprunges 2 einerseits sowie den Kugelrillen 11 in der Nut 6· andererseits abrollen. Die Kugelrillen 10 und 11 gehen absatzlos in die Zylindermantelflächen 12 und 13 des Laufringes 1 bzw. des Halteringes 5 über.

In Fig. 1 wird die Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper 8 der Tragreihe unmittelbar von der Stirnfläche 14 des Laufringes 1 gebildet. Als Anlauffläche für den · die zylindrischen Wälzkörper 8 führenden Käfig 15 ist am Tragring 4 ein Ring 16 befestigt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 geht die die Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper 8 der Tragreihe bildende Radialfläche 17 des Laufringes 1 mit einer Rundung 18 in die Stirnfläche 14 über, wobei die Rundung 18 einen Radius aufweist, der annähernd dem Durchmesser der zylindrischen Wälzkörper 8 entspricht. Zur Führung des Käfigs 15 ist in die Rundung 18 des Laufringes 1 ein ringförmiges Füllstück 19 eingesetzt.

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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die in der die Hauptaxialbelastung aufnehmenden Tragreihe dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entspricht. .In der Haltereihe sind hier zylindrische Wälzkörper 20 angeordnet, die auf im Querschnitt annähernd halbkreisförmigen Laufdrähten 21 abrollen. Die Laufdrähte 21 sind in entsprechende Rillen 22 und 23 eingesetzt, die absatzlos in die Zylindermantel flächen 24 und 25 des Laufringes 1 bzw. des Halteringes 5 übergehen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, das in der Haltereihe der Fig. 3 entspricht, rollen sowohl die die Radialkräfte aufnehmenden zylindrischen Wälzkörper 7 auf Lau.fdrähten 26 als auch die in der Tragreihe angeordneten zylindrischen Wälzkörper 8 auf Laufdrähten 27 ab, wobei letztere in entsprechende Rillen 28 und 29 des Laufringes 1 bzw. des Tragringes 4 eingesetzt sind. Erfindungsgemäß gehen auch hier die Rillen 28 und 29 der Tragreihe absatzlos in die Zylindermantelflächen 30 und 31 des zugehörigen Lauf- bzw. Tragringes 1 und 4 über.

Die abgewandelte Ausführungsform nach Fig. 5 enthält in der Tragreihe zylindrische Wälzkörper 8 und in der Haltereihe zylindrische Wälzkörper 20, die beide auf planparallelen Laufbahnen 32 und 33 des Vorsprunges 2 einerseits und in der Nut 6 andererseits abrollen. Zur Vermeidung der Kerbwirkung sind hier in radialer Verlängerung der Laufbahnen 32 und 33 sowohl in der Trag- als auch in der Haltereihe kreisbogenförmige Abschnitte 34 vorgesehen, deren Radien dem Durchmesser der zylindrischen Wälzkörper 8 und 20 entsprechen. Wie in Fig. 2 bereits beschrieben, sind auch hier zur Käfigführung Füllstücke 35 in die kreisbogenförmxgen Abschnitte 34 des Laufringes 1 bzw. des Halteringes 5 eingesetzt.

Claims

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Ansprüche

IJ Mittenfreie Wälzlager-Drehverbindung, bestehend aus zwei konzentrischen Laufringen, von denen der eine eine umlaufende, zum anderen Laufring hin offene Nut/ und der andere einen umlaufenden, mit allseitigem Abstand in die Nut eingreifenden Vorsprung besitzt, und wobei zwischen der Mantelfläche des Vorsprunges einerseits und einer Tcorrespondierenden Fläche in der Nut andererseits Zylinderrollen zur Aufnahme von Radialkräften, und zwischen den Stirnflächen des Vorsprunges einerseits und korrespondierenden Stirnflächen der Nut andererseits zur Aufnahme von Axialkräften je eine Reihe von Wälzkörpern vorgesehen ist, von denen wenigstens die die Hauptaxialbelastung übertragende Tragreihe zylindrische Wälzkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der der Tragreihe gegenüberliegenden, nur das abhebende Kippmoment aufnehmenden Haltereihe sowohl am Übergang des Vorsprunges (2) in den zugehörigen Laufring (1), als auch des Laufbahnbereiches der Nut (6) in den Nutgrund kreisbogenförmige Abschnitte (10, 11, 22, 23, 34) vorgesehen sind, deren Radien mindestens dem Radius der. in der Haltereihe angeordneten Wälzkörper (9, 20) entsprechen.
2. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltereihe Kugeln (9) enthält, welche in annähernd der Kugelkontur angepaßten Kugelrillen (10, 11) des Vorsprunges (2) einerseits und in der Nut (6) andererseits abrollen, welche Kugelrillen (10, 11) absatzlos in Zylindermantelflächen (12, 13) der zugehörigen Laufringe (1, 5) übergehen.
3. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Haltereihe zylindrische Wälzkörper (20) enthält, welche auf im Querschnitt annähernd halbkreisförmigen Laufdrähten (21) abrollen, welche einen Radius aufweisen, der gleich oder größer als die halbe Wälzkörperlänge ist, und welche in entsprechende Rillen (22, 23) des Vorsprunges (2) einerseits und der Nut (6) andererseits eingesetzt sind, welche Rillen (22, 23) absatzlos in Zylindermantelflächen (24, 25) der zugehörigen Laufringe (I₁ 5) übergehen.
4. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Haltereihe zylindrische Wälzkörper (20) enthält, welche auf planparallelen Laufbahnen (32, 33) des Vorsprunges (2) einerseits und der Nut (6) andererseits abrollen, und wobei sich in radialer Verlängerung der Laufbahnen (32, 33) kreisbogenformige Abschnitte (34) anschließen, deren Radien wenigstens dem Wälzkörperdurchmesser entsprechen.
5. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper (8) der Tragreihe bildende Stirnfläche des Vorsprunges (2) des einen Laufringes (1) in einer Ebene mit der Stirnfläche (14) dieses Laufringes (1) liegt. '
6. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichret, daß die die Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper (8) der Tragreihe bildende Radialfläche (17) des Vorsprunges (2) des einen Laufringes (1) mit einer Rundung (18) in die Stirnfläche (14) des Laufringes (1) übergeht, welche Rundung (18) einen Radius aufweist, der gleich oder größer als der Durchmesser der zylindrischen Wälzkörper (8) ist.

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7. Wälzlager-Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen für die zylindrischen Wälzkörper (8) der Tragreihe durch im Querschnitt annähernd halbkreisformxge Laufdrähte (27) gebildet sind, welche einen Radius aufweisen, der gleich oder größer als die halbe Wälzkörperlänge ist, und welche in entsprechende Rillen (28, 29) des Vorsprunges (2) einerseits und der Nut (6) andererseits eingesetzt sind, welche Rillen (28, 29).absatzlos in Zylindermäntelflächen (30, 31) der zugehörigen Laufringe (1, 4) übergehen.