DE3540322A1 - Waelzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Falls keine besonderen Genauigkeitsforderungen gestellt werden, bietet sich zunächst einmal die Verwendung eines Vier-Punkt-Lagers an. Diese Lagerbauform stellt nur ge­ ringe Anforderungen an die Planheit und Steifigkeit der Anschlußkonstruktionen. Die Axial- und Radialspiele werden dem Verwendungszweck angepaßt und sind meistens verhältnis­ mäßig groß. Vier-Punkt-Lager sind für die Aufnahme von mittleren Axial-,Radial-und Momentbelastungen geeignet. Die zulässige Umfangsgeschwindigkeit bei maximaler Be­ lastung beträgt 4 m/s, kann aber auch kurzzeitig darüber liegen.

Bei mittleren Axial- und Momentbelastungen und hohen Ra­ dialkräften findet das Kreuzrollenlager Anwendung, ins­ besondere aber dann, wenn ein gegen Null gehendes Betriebs­ spiel bzw. eine Vorspannung oder besonders gleichmäßiger Drehwiderstand und Laufgenauigkeit verlangt werden. Die Anforderungen an die Anschlußkonstruktionen hinsichtlich Planheit und Steifigkeit sind höher als bei Vier-Punkt- Lagern. Die zulässige Umfangsgeschwindigkeit beträgt bei maximaler Belastung lediglich 2 m/s, kann jedoch auch bei diesem Lager kurzzeitig darüber liegen.

Aus der DE-OS 31 20 265 ist ein Kreuzrollenlager be­ kannt, bei dem aufeinanderfolgende Wälzkörper einen Winkel von 90 Grad bilden. Die Tragringe weisen V-för­ mige Nuten auf, in denen die Wälzkörper durch ihre Man­ telflächen und auch durch ihre Stirnflächen bzw. Über­ gangsradien geführt werden. Um eine sichere Distanzie­ rung der einzelnen Wälzkörper untereinander zu gewähr­ leisten, ist ein Segment-Käfig vorgesehen. Wie insbesondere aus der dortigen Fig. 1 erkennbar ist, liegen die Über­ gangsradien bzw. die Stirnflächen am Innenring der Wälz­ körper an den Oberflächen der V-förmigen Nuten an. Während des Abrollvorgangs der Wälzkörper entstehen daher an den Übergangsradien bzw. Stirnflächen der Wälzkörper Reibmo­ mente, die die Leichtgängigkeit des Lagers mindern, den Verschleiß erhöhen und die Laufruhe des Lagers nachteilig beeinflussen.

Aus der DE-OS 30 06 643 ist ein sogenanntes Drahtwälz­ lager bekannt, das ebenfalls aus zwei konzentrischen Tragringen besteht, die an ihren einander zugekehrten zylindrischen Flächen mit annähernd V-förmigen Nuten ver­ sehen sind, in deren Begrenzungsflächen aber Vertiefungen mit eingesetzten Laufdrähten von annähernd halbkreisför­ migem Querschnitt vorgesehen sind, auf denen zylindrische Wälzkörper abrollen. Auch hier sind die Achsen der auf­ einanderfolgenden Wälzkörper unter einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zu schaffen, das leichtgängiger als die bisher bekannten Lager ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungs­ figuren beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein aus einem inneren und einem äußeren Tragring bestehendes Kreuz­ rollenlager, bei dem die aufeinan­ derfolgenden Wälzkörper einen Kreu­ zungswinkel von etwa 110 Grad bilden,

Fig. 2 ein Lager ähnlich dem gem. Fig. 1, bei dem die V-förmigen Nuten mit zusätzlichen Einlagen, vorzugsweise aus gehärtetem Stahl, versehen sind,

Fig. 3 ein Lager gem. Fig. 2, wobei jedoch die Tragringe ausgeprägte Schultern zur Halterung der Einlagen aufweisen,

Fig. 4 ein Lager gem. Fig. 3, bei welchem der Öffnungswinkel im Tragring geringfü­ gig kleiner ist als der der Einlage und

Fig. 5 eine modifizierte Anordnung mit um 90 Grad gegenüber der Darstellung in Fig. 1 geschwenktem Käfig und Wälzkörpern.

In Fig. 1 ist ein Kreuzrollenlager dargestellt, das aus einem inneren Tragring 10 und einem äußeren Trag­ ring 11 besteht, wobei die einander zugekehrten Mantel­ flächen der Tragringe 10 und 11 im wesentlichen V-för­ mige Nuten 12 bzw. 13 aufweisen. In diesen Nuten sind Wälzkörper 14 a bzw. 14 b angeordnet, wobei aufeinander­ folgende Wälzkörper 14 a bzw. 14 b um einen Winkel (Kreuzungs­ winkel) von etwa 100 bis 130 Grad, vorzugsweise um einen Winkel von 110 Grad, gegeneinander versetzt sind. Aufein­ anderfolgende Wälzkörper 14 a bzw. 14 b werden durch einen Käfig 15 im jeweils gewünschten gegenseitigen Abstand ge­ halten und darüber hinaus gegen ein Verdrehen gesichert. Am Übergang von einer Stirnfläche 16 eines Wälzkörpers 14 zu seiner Mantelfläche 17 kann eine schmale Fase 18 vor­ gesehen werden, deren Winkel gegenüber der Mantelfläche 17 dem Winkel der V-förmigen Nut 12 bzw. 13 entspricht.

Bei einer solchen Ausbildung der V-förmigen Nuten 12 und 13 sowie der Wälzkörper 14 ergeben sich anders als bei den bisher bekannten Kreuzrollenlagern mit 90 Grad Nuten nicht mehr über die Übergangsradien bzw. Stirnfläche 16 verteilte Reibungskräfte. Die Reibungskräfte treten viel­ mehr nur noch zwischen der V-förmigen Nut und der relativ schmalen Fase 18 auf. Wegen des geringen Hebelarms in Be­ zug auf den jeweiligen Abrollpunkt sind die so entstehen­ den Reibungsmomente sehr gering und gegenüber den Momen­ ten zu vernachlässigen, die bei den bisher bekannten Kreuz­ rollenlagern an deren Wälzkörper-Übergangsradien bzw. Stirnflächen auftraten.

Das oben beschriebene Lager weist einen erheblich ver­ ringerten Verschleiß und eine erheblich verringerte Lagerreibung auf. Auch das bei den bekannten Lagern häufig auftretende Hängen, insbesondere beim Anlauf und bei horizontaler Drehachse, das auf ein Verkanten der Rollen zurückzuführen ist, werden bei dem oben be­ schriebenen Lager vermieden. Als besondere Vorteile des oben beschriebenen Lagers sind insbesondere zu erwähnen: hohe zulässige Drehzahlen (Umfangsgeschwindigkeiten bis etwa 15 m/s), geräuscharmer Lauf, niedriger und gleich­ mäßiger Drehwiderstand, gleichmäßiger Lauf (kein Hängen), gute dynamische Tragfähigkeit und problemloser Einsatz auch bei Lagern mit Vorspannung.

Um das Einfüllen der Wälzkörper zu erleichtern, kann - wie grundsätzlich bereits bekannt - zumindest ein Trag­ ring 10, 11 geteilt ausgebildet sein oder aber mit einer - ebenfalls bereits bekannten - Einfüllöffnung versehen sein.

Zur gegenseitigen Distanzierung und zur Sicherung gegen ein Verdrehen und Verkanten der Wälzkörper kann ein Käfig 15 vorgesehen sein, der einteilig, segmentförmig oder auch kammförmig ausgebildet sein kann.

Die V-förmigen Nuten 12 und 13 der Tragringe 10 und 11 können mit einer Einlage 19 bzw. 20 versehen sein, wie diese in Fig. 2 dargestellt ist und die am Umfang ge­ teilt ist. Bei etwa auftretendem Verschleiß können die Einlagen 19 bzw. 20 ausgetauscht werden, das Lager an sich aber weiter verwendet werden. Auch können solche Einlagen 19, 20 aus einem besonders hochwertigen Werk­ stoff hergestellt werden, ohne daß sich dadurch das Lager insgesamt nennenswert verteuert.

Darüber hinaus können die Einlagen 19 bzw. 20 und die Tragringe 10 bzw. 11 auch wie in Fig. 3 und Fig. 4 dar­ gestellt ausgeführt werden. Die Einlagen 19 und 20 werden hierbei durch leichte elastische Verformung in die entsprechenden Sitze der Tragringe 10 und 11 ge­ drückt.

Wird nun der Öffnungswinkel der Tragringe 10 und 11 etwas kleiner als der der V-förmigen Einlage 19, 20 bemessen, so erhält man unter Berücksichtigung der entsprechenden Durch­ messer ein federvorgespanntes Lager, wie es in Fig. 4 er­ sichtlich ist. Diese Lagerbauart ist besonders vorteilhaft für stoßartigen, erschütterungsreichen und schnellaufenden Betrieb.

Die verschiedenen, oben beschriebenen Lager können in erster Linie die Funktion eines Kreuzrollenlagers über­ nehmen. Bei Verwendung von Kugeln als Wälzkörper in Ver­ bindung mit den V-förmigen Profilen 19 und 20 ergibt sich ein Einbauelement mit Vier-Punkt-Auflage, das ebenfalls be­ sondere Vorteile bezüglich der Fertigung und der Spielein­ stellung bei einem geteilten Tragring aufweist.

Fig. 5 zeigt ein gegenüber der Darstellung in Fig. 1 leicht modifiziertes Lager, bei dem Käfig und Wälzkörper um 90 Grad gegenüber der erwähnten Darstellung in Fig. 1 verschwenkt wurden. Dadurch ergibt sich eine Vertauschung der Kreuzungs­ winkel. Ein solches Lager ist besonders gut für hohe Axial­ und Momentbelastungen geeignet. Auf die weiter oben be­ schriebene Fase 18 kann verzichtet werden.

Da die Länge der Wälzkörper 14 geringer ist als deren Durchmesser, können die Wälzkörper 14 bei exzentrisch verschobenen Tragringen 10, 11 und radial zum Lager ausgerichteten Rotationsachsen der Wälzkörper 14 ein­ gefüllt werden, sofern der konzentrische Ringspalt wenigstens geringfügig größer als die halbe Länge der Wälzkörper 14 ist.

Claims (11)

1. Wälzlager, im wesentlichen bestehend aus zwei konzentrischen Tragringen (10, 11) mit annähernd V-för­ migen Nuten (12, 13) in den einander zugekehrten Mantel­ flächen, wobei in den erwähnten Nuten (12, 13) zylindri­ sche Wälzkörper (14) angeordnet sind und jeweils aufein­ anderfolgende Wälzkörper (14 a, 14 b) um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzt sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Winkel etwa 100 bis 130 Grad beträgt.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wälzkörper (14) am Über­ gang von ihrer Stirnfläche (16) zu ihrer Mantelfläche (17) eine im Winkel dem Versatzwinkel entsprechende schmale Fase (18) aufweisen.

3. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß in den Nuten (12, 13) der Tragringe (10, 11) ebenfalls im wesentlichen V-förmige Einlagen (19, 20) aus Stahl, insbesondere aus gehärtetem Stahl, vorhanden sind.

4. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wälz­ körper (14) in einem diese gegen Verdrehen sichernden Käfig angeordnet sind.

5. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) einteilig ausgebildet ist.

6. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) kammförmig ausgebildet ist.

7. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) aus einer Vielzahl von Segmenten zusammengesetzt ist.

8. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindest einer der beiden Tragringe (10, 11) zweiteilig aus­ gebildet ist.

9. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragring (10, 11) mit einer Füllöffnung zum Einführen der Wälzkörper (14) versehen ist.

10. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Kreuzrollenlager handelt.

11. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ungeteilten Tragringen (10, 11) ein Ringspalt vorhanden ist, der geringfügig größer ist als die halbe Länge der Wälzkörper (14).