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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere ein zur Aufnahme
schwerer Lasten ausgelegtes Wälzlager.
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Bekanntlich werden mittels Wälzlagern Wellen drehbar gelagert, beispielsweise
eine Fahrzeugachse oder andere schwere Maschinenteile. Die Laufwalzen derartiger
Wälzlager können unterschiedlichste Gestalt aufweisen, sie können beispielsweise
zylindrisch, konisch, faßförmig, nadelförmig oder ähnlich sein. Die Wälzlager enthalten
im allgemeinen einen Käfig, der die Laufwalzen in ihrer jeweils richtigen Lage halten,
damit sie nicht miteinander in Berührung kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand
der Technik verbessertes Wälzlager zu schaffen.
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Demgemäß schafft die Erfindung ein Wälzlager mit einer inneren und
einer äußeren Laufbahn und einem Käfig, der mindestens eine Laufwalze zwischen der
inneren und der äußeren Laufbahn lokalisiert, wobei die erfindungsgemäße Besonderheit
dieses Wälzlagers darin besteht, daß der Käfig eine Laufwalzenhaltevorrichtung aufweist,
die die Laufwalze in bezug auf den Käfig derart lokalisiert, daß sich die Laufwalze
in eine Richtung quer zur Längsachse des Lagers zu bewegen vermag, und daß die Laufwalzenhaltevorrichtung
einen Achshalter mit einer Achse aufweist, auf der die Laufwalze drehbar gelagert
ist.
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Der Abstand zwischen den Laufbahnen eines Wälzlagers kann sich aufgrund
verschiedenster Faktoren ändern, beispielsweise aufgrund einer Verformung der Rollflächen,
die zu einer kleineren Lücke unter der inneren Laufbahn
führt, oder
aufgrund von Temperaturunterschieden der Lagerteile. Andere Faktoren sind eine Wellen-Fehlausrichtung
sowie eine Durchbiegung, die durch eine Last oder eine ungenaue Verarbeitung der
betreffenden Teile verursacht wird. Die Laufwalzenhaltevorrichtung gemäß der Erfindung
macht es möglich, daß sich eine Laufwalze selbst in die ideale Lage zwischen den
Laufbahnen bringt und eine entsprechend geringere Beanspruchung der Achsen mit sich
bringt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Herstellung der Lager dann
einfacher wird, wenn sich die Laufwalzen selbsttätig zwischen den Laufbahnen positionieren,
wobei lediglich die Ausrichtung der Laufwalzen beachtet werden muß, wenn diese an
dem Käfig befestigt werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung kann sich die Achse frei
nach oben und nach unten innerhalb der Ausnehmung bewegen, um die zwischen den Laufbahnen
befindlichen Laufwalzen richtig zu lokalisieren. Das erfindungsgemäße Wälzlager
läßt sich einfach und wirtschaftlich herstellen und macht das Lastaufnahmevermögen
in bezug auf die Gesamtgröße des Lagers, d.h. auf das Verhältnis von Laufwalzenlängen
und Gesamt-Lagerlänge, maximal groß.
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Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wälzlagers
mit teilweise herausgebrochenen Teilen, Fig. 2 eine Detailansicht, die die Art und
Weise veranschaulicht, in der eine Laufwalze in dem Lager gehalten wird, Fig. 3
eine Querschnittansicht durch das Lager,
Fig. 4 eine auseinandergezogene
Darstellung einer bevorzugten Laufwalzenhaltevorrichtung, Fig. 5 und 6 ein zweites
bzw. ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 7 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen
Käfigs, Fig. 8 eine Ansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 7, und Fig. 9 und 10 ein
viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Figuren 1 und 3 zeigen ein Wälzlager 10 mit einer inneren Laufbahn
12 und einer äußeren Laufbahn 14. Die innere Laufbahn 12 hat die Form einer Welle,
die in dem Lager drehbar sein soll. Eine Welle, beispielsweise die Achse eines Fahrzeugs
oder einer schweren Maschine, kann mit der die innere Laufbahn bildenden Welle in
Verbindung stehen oder Bestandteil der inneren Laufbahn sein. Die äußere Laufbahn
14 hat die Form eines an beiden Enden offenen Zylinders. In dem Raum zwischen den
Laufbahnen 12 und 14 befindet sich ein Laufwalzenkäfig 16, der aus zwei Ringplatten
18 (in Figur 1 ist nur eine dargestellt) und mehreren Kreuzstücken 20 besteht, die
sich zwischen den Platten 18 erstrecken und mit diesen verbunden sind.
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Das andere Ende des Lagers ist identisch wie das in Figur 1 gezeigte
Ende und soll daher nicht nochmals beschrieben werden.
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Zwischen den Laufbahnen 12 und 14 befinden sich mehrere Laufwalzen
22, die in Berührung mit den Laufbahnen 12 und 14 stehen. Wie Figur 3 zeigt, wechseln
die Laufwalzen 22 und die Kreuzstücke 20 über den Umfang des Lagers hinweg ab.
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Bei der Ausführungsform nach Figur 1 erstrecken sich die innere und
die äußere Laufbahn 12 bzw. 14 über die Platten 18 hinaus, und die Ringplatten 18
besitzen jeweils eine innere und eine äußere ringförmige Axiallagerbahn 24 bzw.
26. Entsprechende ringförmige Axiallagerbahnen 28 und 30 stehen mit der inneren
Laufbahn 12 und der äußeren Laufbahn 14 über Bolzen 32 und Muttern 34 in Verbindung,
die verhindern, daß sich die Bahnen 28 und 30 in Längsrichtung nach außen bewegen.
Die Bahnen 28 und 30 können auch mit der inneren und der äußeren Laufbahn in irgendeiner
Weise in Verbindung stehen, damit die Bahnen 28 und 30 an den Laufbahnen festgelegt
sind.
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Zwischen den Bahnen 26 und 30 und den Bahnen 24 und 28 befinden sich
mehrere kleine Wälzelemente, beispielsweise (nicht dargestellte) konische Wälzlager.
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Die vier durch die Bahnen 26, 30 und 24, 28 gebildeten Axiallager
am Ende der Bahn verhindern, daß sich die Laufwalzen 22 und der Käfig 16 in Längsrichtung
in bezug auf die Laufbahnen bewegen, wenn das Lager belastet wird. Durch diese Maßnahme
kann das Lager wirtschaftlich mit minimalem Widerstand arbeiten.
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Figuren 2, 4, 7 und 8 zeigen die Laufwalzenhaltevorrichtung für jede
Laufwalze 22. Sie enthält mehrere Ausnehmungen 36 in jeder Ringplatte 18. Figur
4A zeigt die zusammengebaute Haltevorrichtung und Figur 4B zeigt getrennt von dem
Lager einen Achshalter und eine Achse (Scheibe 38 und Achse 40). Der Durchmesser
der Achse 40 kann praktisch jeden beliebigen Wert haben innerhalb der azeptierbaren
Grenze. Figur 4A zeigt eine Achse 40 großen Durchmessers, und Figur 4B zeigt, daß
die Achse 40 einen relativ kleinen Durchmesser besitzt. Die Vierkantscheibe 38 mit
der Achse 40 kann verschieblich in
der Ausnehmung 36 aufgenommen
sein. Selbstverständlich ist in jeder Platte 18 für jede Laufwalze 22 eine Ausnehmung
36 vorgesehen, und jede Ausnehmung 36 besitzt in sich eine Vierkantscheibe 38. Die
Ausnehmungen 36 können sich sämtlich über die gesamte Oberfläche 42 der Platten
18 erstrecken, wie in Figur 7 gezeigt ist, oder aber auch nur über einen Teil des
Wegs entlang der Oberfläche 42 der Platten 18, wie in den Figuren 2 und 5 dargestellt
ist. Die Enden dieser Laufwalzen 22 sind mit Ausnehmungen 47 ausgestattet. Die Achse
40 besitzt eine ringförmige Lagerbahn 48 (in Figur 4B nicht dargestellt), und die
Ausnehmung 47 ist in einer ringförmigen Bahn 50 vorgesehen. Die Achse 40 erstreckt
sich in die Ausnehmung 47 hinein, so daß die Bahnen 48 und 50 einander gegenüberliegen.
Zwischen den Bahnen 48 und 50 sind mehrere Kugellager 52 angeordnet, damit die Laufwalzen
22 sich um ihre Längsachse um die Achse 40 drehen können.
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Die Scheibe 38 vermag in einer zur Laufwalzen-Längsachse senkrechten
Richtung (Pfeil A) innerhalb der Ausnehmung 36 verschoben werden. Hierdurch ist
es möglich, daß sich die Laufwalzen in idealer Weise zwischen der inneren Laufbahn
12 und der äußeren Laufbahn 14 selbsttätig positionieren, wodurch die Beanspruchungen
der Laufwalzenachsen herabgesetzt werden. Durch die Maßnahme ist es außerdem möglich,
daß eine Bewegung quer zur Laufwalzenachse möglich ist, wenn der Abstand zwischen
den Laufbahnen 12 und 14 sich aufgrund von Temperaturschwankungen, einer Verformung
der Laufflächen und/ oder einer auf Herstellungstoleranzen zurückzuführenden Fehlausrichtung
geändert hat.
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Figuren 5 und 6 zeigen ein zweites bzw. ein drittes Ausführungsbeispiel,
bei denen das Axiallager zwischen den Laufbahnen 12 und 14 und dem Käfig 16 gebildet
ist. In Figur 6 sind ein Teil der Platten 18 und des Kreuzstücks 20 dargestellt,
während in Figur 5 eine Laufwalze 22
zusammen mit Ansätzen 36 zeigt.
Bei der Ausführungsform nach Figur 5 sind die Laufbahnen 12 und 14 mit Ausschnitten
52 und 54 versehen, und die Ringplatte 18 ist zwischen den Ausschnitten 52 und 54
angeordnet und auf ihrer Innenseite sowie ihrer Außenseite mit einem Schraubgewinde
56 bzw. 58 ausgestattet. Die Bahn 30 hat die Form eines auf seiner Innenfläche 60
ein Schraubgewinde aufweisenden Rings, der auf das Gewinde 58 aufgeschraubt ist.
Die Bahn 28 ist ein kleinerer Ring und besitzt auf seiner Außenfläche 64 ein Außengewinde,
mit dem er auf das Schraubgewinde 56 aufgeschraubt ist.
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In den einander gegenüberliegenden Nuten 25 in den Bahnen 26 und 30
sowie 24 und 28 sind (nicht gezeigt) konische Lager vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform
sind die Bahnen 26 und 28 einstückig mit den Laufbahnen 12 und 14 ausgebildet, wobei
die Nut 25 in vertikalen Wänden 62 und 64 der Ausschnitt 52 und 54 gebildet ist.
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In Figur 6 sind die Bahnen 26 und 24 dadurch in den Platten 18 ausgebildet,
daß direkt in die Platten 18 Nuten 25 eingeschnitten sind. Die Platten 18 sind im
übrigen identisch mit den in Figur 2 gezeigten Platten.
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Die Bahnen 28 und 30 mit den Nuten 25 haben die Form von Ringen mit
Schraubgewinden auf ihren Innenseiten 68 und ihren Außenseiten 70. Die innere Laufbahn
12 und die äußere Laufbahn 14 sind an ihren Enden mit Schraubgewinden 72 und 74
ausgestattet, und die Ringe 28 und 30 sind auf die Gewinde 72 und 74 aufgeschraubt.
Wiederum befinden sich auch hier zwischen den Nuten 25 konische Lager.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 5 und 6 sind die Laufwalzen
und die Kreuzstücke in der gleichen Weise mit der Ringplatte 18 verbunden, wie es
im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschrieben wurde.
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Mit dem Wälzlager gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
werden die Probleme ausgeräumt, die auf eine seitliche Bewegung der Laufwalzen und
der Laufbahnen entlang der Welle des Lagers zurückzuführen sind. Dies wird erreicht
durch die Axiallager zwischen den Laufbahnen und dem Käfig. Das erfindungsgemäße
Wälzlager ermöglicht außerdem eine Querbewegung der Laufwalzen, wodurch Änderungen
zwischen den Laufbahnen 12 und 14 Rechnung getragen wird.
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Die Achse bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann irgendeinen
Durchmesser besitzen, vorausgesetzt, daß sie in einfacher Weise in der Ausnehmung
47 aufgenommen werden kann. Sie kann irgendeine vernünftige Länge haben, welche
von der Tiefe der Ausnehmung 47 abhängt.
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Bei der Ausführungsform nach den Figuren 9 und 10 haben die Kreuzstücke
20 U-förmigen Querschnitt (siehe Figur 9) und definieren Rechtecköffnungen 60 an
den Enden der Laufwalzen 22. Bei dieser Ausführungsform wird die Vierkantscheibe
38 zwischen dem Kreuzglied 20 gehalten, und sie ist beweglich, um die Laufwalzen
in der oben erläuterten Weise zu lokalisieren.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Laufwalzen relativ nahe
an der Ringplatte 18 liegen, wodurch die Größe des Lagers trotz Beibehaltung seiner
Lastaufnahmekapazität reduziert wird.