DE3034008C2

DE3034008C2 -

Info

Publication number: DE3034008C2
Application number: DE3034008A
Authority: DE
Inventors: Georg Ing.(Grad.) 8500 Nuernberg De Gugel; Theodor Ing.(Grad.) 8552 Hoechstadt De Kaiser
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1980-09-10
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1987-12-03
Also published as: FR2489904A1; US4422697A; GB2083572B; JPS6052328B2; GB2083572A; IT8123856A0; JPS5779323A; FR2489904B1; DE3034008A1; IT1138591B

Description

Die Erfindung betrifft eine 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 korrespondierenden Fläche in der Nut andererseits Zylinderrollen zur Aufnahme von Radialkräften, und zwischen den Stirnflächen des Vor sprunges einerseits; und korrespondierenden Stirnflächen der Nut andererseits zur Aufnahme von Axialkräften je eine Reihe von Wälzkörpern vorgesehen ist, von denen wenigstens die die Hauptaxialbe lastung übertragende Tragreihe zylindrische Wälzkörper enthält.

Derartige Wälzlager-Drehverbindungen müssen nicht nur Axial- und Radial belastungen, sondern gleichzeitig auch hohe Kippmomente aufnehmen. Die ständig steigenden Anforderungen, die an diese 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.

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 α _k in der Größenordnung von zwei bis etwa fünf rechnen.

Bisher versucht man, die hohen Biegespannungen, die u. a. durch die Kerb wirkung verursacht werden, durch eine Verstärkung der Laufringe zu vermindern. Dies führt jedoch zu einer weiteren Vergrößerung der Formzahl α _k und außerdem zu einer beträchtlichen Gewichts- und Preis erhöhung des Wälzlagers. Darüber hinaus wird durch diese Verstärkung die Bruchgefahr nicht in sinnvoller Weise verringert.

Es ist eine Wälzlager-Drehverbindung bekannt, bei der zur Aufnahme der Radial- und Axialkräfte zwei Reihen von Kugeln vorgesehen sind. Aus den dabei angewandten Konturen der Kugellaufbahnen sind die wesentlichen Kennzeichenmerkmale der Ansprüche 1 und 2 an sich bekannt. Diese Konturen wurden dort aber aus anderen Gründen gewählt, nämlich weil in jeder Kugelreihe sowohl Radial- als auch Axialkräfte übertragen werden müssen, was eine derartige Gestaltung erfordert (Bild 4 aus Rothe Erde- Druckschrift 1 008/69).

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Übergangsstellen von den Wälzkörperlaufbahnen in die Laufringe, die auf Biegung beansprucht werden, so auszubilden, daß auch bei hohen Überlastungen durch Reduzierung der Kerbspannungen im Bereich des Überganges von den Wälzkörperlaufbahnen zum zugehörigen Laufring Risse 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 Lauf bahnbereiches der Nut in den Nutgrund kreisbogenförmige Abschnitte vorgesehen sind, deren Radien mindestens dem Radius der in der Haltereihe angeordneten Wälz körper entsprechen. Durch die vorgeschlagene Ausbil dung wird erreicht, daß die Formzahl α _k an den Über gangsstellen von der Wälzkörperlaufbahn in den Lauf ring annähernd gleich eins wird, das heißt die Kerb wirkung wird in diesem Bereich weitgehend vermieden. Dadurch wird die Bruchgefahr und die damit verbundene Zerstörung des Wälzlagers verringert.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht hierzu vor, daß die Haltereihe Kugeln enthält, welche in annähernd der Kugelkontur angepaßten Kugelrillen des Vorsprunges einerseits und der Nut andererseits abrol len, welche Kugelrillen absatzlos in Zylindermantelflä chen der zugehörigen Laufringe übergehen. Durch den vorgeschlagenen absatzlosen Übergang wird in Verbindung mit dem großen Radius die Rißbildung verhindert, ohne daß Gewichts- oder Preiserhöhungen in Kauf genommen wer den müssen.

Nach einer anderen Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die Haltereihe zylindrische Wälzkörper enthält, wel che auf im Querschnitt annähernd halbkreisförmigen Lauf drähten abrollen, welche einen Radius aufweisen, der gleich oder größer als die halbe Wälzkörperlänge ist, und welche in entsprechende Rillen des Vorsprunges einer seits und der Nut andererseits eingesetzt sind, welche Rillen absatzlos in Zylindermantelflächen der zugehörigen Laufringe übergehen.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Haltereihe zylindri sche Wälzkörper enthält, welche auf planparallelen Lauf bahnen des Vorsprunges einerseits und der Nut anderer seits abrollen, und wobei sich in radialer Verlängerung der Laufbahnen kreisbogenförmige Abschnitte anschließen, deren Radien wenigstens dem Wälzkörperdurchmesser ent sprechen.

Die geschilderten Nachteile der Kerbwirkung sind aber nicht auf die Haltereihe beschränkt, sie können viel mehr auch in der Tragreihe zur Zerstörung des Wälzlagers führen, wenn die Laufringe hier auf Biegung beansprucht werden. Die Erfindung schlägt deshalb in weiterer Ausge staltung der Erfindung vor, daß die die Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper der Tragreihe bildende Stirn fläche des Vorsprunges des einen Laufringes in einer Ebene mit der Stirnfläche dieses Laufringes liegt. Da durch 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 Vorteil, 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 Lauf bahn 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 zylindri schen Wälzkörper ist.

Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung auch noch möglich, daß die Laufbahnen für die zylindrischen Wälz körper 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 ein gesetzt sind, welche Rillen absatzlos in Zylindermantel flächen 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 separa tes Härten der Laufringe erübrigt und die Kerbwirkung trotzdem ausgeschaltet ist.

In den Zeichnungen sind in den Fig. 1 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Teilschnitt darge stellt, 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 zusammen gesetzt ist, die gemeinsam die Nut 6 bilden. Zur Auf nahme 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 9 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 Zylinder mantelflächen 12 und 13 des Laufringes 1 bzw. des Halte ringes 5 über.

In Fig. 1 wird die Laufbahn für die zylindrischen Wälz körper 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 Lauf bahn für die zylindrischen Wälzkörper 8 der Tragreihe bildende Radialfläche 17 des Laufringes 1 mit einer Rundung 18 in die Stirnfläche 14 über, wobei die Run dung 18 einen Radius aufweist, der annähernd dem Durch messer der zylindrischen Wälzkörper 8 entspricht. Zur Führung des Käfigs 15 ist in die Rundung 18 des Lauf ringes 1 ein ringförmiges Füllstück 19 eingesetzt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die in der die Haupt axialbelastung aufnehmenden Tragreihe dem Ausführungs beispiel 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 Ril len 22 und 23 eingesetzt, die absatzlos in die Zylinder mantelflächen 24 und 25 des Laufringes 1 bzw. des Halte ringes 5 übergehen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, das in der Halte reihe der Fig. 3 entspricht, rollen sowohl die die Ra dialkräfte aufnehmenden zylindrischen Wälzkörper 7 auf Laufdrähten 26 als auch die in der Tragreihe angeordne ten zylindrischen Wälzkörper 8 auf Laufdrähten 27 ab, wobei letztere in entsprechende Rillen 28 und 29 des Laufringes 1 bzw. des Tragringes 4 eingesetzt sind. Er findungsgemäß 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 Halte reihe zylindrische Wälzkörper 20, die beide auf plan parallelen Laufbahnen 32 und 33 des Vorsprunges 2 einer seits und in der Nut 6 andererseits abrollen. Zur Ver meidung der Kerbwirkung sind hier in radialer Verlängerung der Laufbahnen 32 und 33 sowohl in der Trag- als auch in der Haltereihe kreisbogenförmige Abschnitte 34 vorge sehen, 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 kreisbogenförmigen Abschnitte 34 des Laufringes 1 bzw. des Halteringes 5 eingesetzt.

Claims

1. 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 korrespondierenden Fläche in der Nut andererseits Zy linderrollen zur Aufnahme von Radialkräften, und zwi schen 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 Hauptaxial belastung übertragende Tragreihe zylindrische Wälzkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der der Tragreihe gegenüberliegenden, nur das abhebende Kipp moment 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) vor gesehen sind, deren Radien mindestens dem Radius der in der Haltereihe angeordneten Wälzkörper (9, 20) ent sprechen.

2. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Haltereihe Kugeln (9) enthält, wel che 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 zuge hörigen Laufringe (1, 5) übergehen.

3. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Haltereihe zylindrische Wälz körper (20) enthält, welche auf im Querschnitt an nähernd halbkreisförmigen Laufdrähten (21) abrollen, welche einen Radius aufweisen, der gleich oder größer als die halbe Wälzkörperlänge ist, und welche in ent sprechende Rillen (22, 23) des Vorsprunges (2) einer seits und der Nut (6) andererseits eingesetzt sind, welche Rillen (22, 23) absatzlos in Zylindermantel flächen (24, 25) der zugehörigen Laufringe (1, 5) über gehen.

4. Wälzlager-Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Haltereihe zylindrische Wälzkör per (20) enthält, welche auf planparallelen Laufbahnen (32, 33) des Vorsprunges (2) einerseits und der Nut (6) andererseits abrollen, und wobei sich in radialer Ver längerung der Laufbahnen (32, 33) kreisbogenförmige Ab schnitte (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 gekennzeichnet, daß die die Laufbahn für die zylindrischen Wälzkörper (8) der Tragreihe bildende Radialfläche (17) des Vorsprunges (2) des einen Lauf ringes (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.

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 halbkreisförmige Laufdrähte (27) gebildet sind, welche einen Radius aufweisen, der gleich oder größer als die halbe Wälzkörperlänge ist, und wel che in entsprechende Rillen (28, 29) des Vorsprunges (2) einerseits und der Nut (6) andererseits eingesetzt sind, welche Rillen (28, 29) absatzlos in Zylindermantelflächen (30, 31) der zugehörigen Laufringe (1, 4) übergehen.