DE3540322C2 - - Google Patents

Description

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

Ein solches Wälzlager ist grundsätzlich bereits aus der GB-PS 706 893 bekannt. Dort sind Wälzkörper vorgesehen, die auch zylindrisch sein können. Geführt werden die Wälzkörper durch in den V-förmigen Einschnitten vorgesehene Rippen, die in entsprechende Nuten der Wälzkörper eingreifen. Dies macht jedoch fertigungstechnisch einen relativ großen Arbeitsaufwand erforderlich.

Aus dem DE-GM 19 30 615 ist es ferner bekannt, die Wälzkörper auf bei Bedarf auswechselbaren Stahleinlagen, sogenannten Stahlbandagen, laufen zu lassen.

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

Bei mittleren Axial- und Momentbelastungen und hohen Radialkräften findet das Kreuzrollenlager Anwendung, insbesondere aber dann, wenn ein gegen Null gehendes Betriebsspiel 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 bekannt, bei dem aufeinanderfolgende Wälzkörper einen Winkel von 90 Grad bilden. Die Tragringe weisen V-förmige Nuten auf, in denen die Wälzkörper durch ihre Mantelflächen und auch durch ihre Stirnflächen bzw. Übergangsradien geführt werden. Um eine sichere Distanzierung der einzelnen Wälzkörper untereinander zu gewährleisten, ist ein Segment-Käfig vorgesehen. Wie insbesondere aus der dortigen Fig. 1 erkennbar ist, liegen die Übergangsradien bzw. die Stirnflächen am Innenring der Wälzkörper an den Oberflächen der V-förmigen Nuten an. Während des Abrollvorgangs der Wälzkörper entstehen daher an den Übergangsradien bzw. Stirnflächen der Wälzkörper Reibmomente, 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 Drahtwälzlager bekannt, das ebenfalls aus zwei konzentrischen Tragringen besteht, die an ihren einander zugekehrten zylindrischen Flächen mit annähernd V-förmigen Nuten versehen sind, in deren Begrenzungsflächen aber Vertiefungen mit eingesetzten Laufdrähten von annähernd halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen sind, auf denen zylindrische Wälzkörper abrollen. Auch hier sind die Achsen der aufeinanderfolgenden Wälzkörper unter einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zu schaffen, das leichtgängig ist und darüber hinaus in der Herstellung einen verminderten Aufwand erfordert.

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

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 3, 4, 5 und 7 in Verbindung mit den gattungsgemäßen Merkmalen des Anspruchs 1 bereits grundsätzlich aus der GB-PS 706 893 bekannt sind. So ist aus der erwähnten britischen Patentschrift bereits ein ähnlicher Käfig bekannt, der allerdings nur der Distanzhaltung der Wälzkörper dient. Der Käfig gemäß den Ansprüchen 3, 4, 5 und 7 zeigt zwar gewisse Übereinstimmungen mit dem vorbekannten Käfig, dient jedoch der Verdrehsicherung der Wälzkörper.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungsfiguren beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein aus einem inneren und einem äußeren Tragring bestehendes Kreuzrollenlager, bei dem die aufeinanderfolgenden Wälzkörper einen Kreuzungswinkel von etwa 110 Grad bilden,

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

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

Fig. 4 ein Lager gemäß Fig. 3, bei welchem der Öffnungswinkel im Tragring geringfügig 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 Tragring 11 besteht, wobei die einander zugekehrten Mantelflächen der Tragringe 10 und 11 im wesentlichen V-förmige Nuten 12 bzw. 13 aufweisen. In diesen Nuten sind Wälzkörper 14 a bzw. 14 b angeordnet, wobei aufeinanderfolgende Wälzkörper 14 a bzw. 14 b um einen Winkel (Kreuzungswinkel) von etwa 100 bis 130 Grad, vorzugsweise um einen Winkel von 110 Grad, gegeneinander versetzt sind. Aufeinanderfolgende Wälzkörper 14 a bzw. 14 b werden durch einen Käfig 15 im jeweils gewünschten gegenseitigen Abstand gehalten 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 vorgesehen werden, deren Winkel gegenüber der Mantelfläche 17 dem Winkel der V-förmigen Nut 12 bzw. 13 entspricht. Anstelle der Fase 18 kann auch ein umlaufender Rundungsradius als Übergang von der Mantelfläche 17 zur Stirnfläche 16 vorgesehen werden.

Bei der oben beschriebenen 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 praktisch die gesamte Stirnfläche 16 verteilte Reibungskräfte, sondern die Reibungskräfte treten nur noch zwischen der V-förmigen Nut und der relativ schmalen Fase 18 bzw. dem Rundungsradius auf. Wegen des geringen Hebelarms in Bezug auf den jeweiligen Abrollpunkt sind die so entstehenden Reibungsmomente sehr gering und gegenüber den Momenten zu vernachlässigen, die bei den bisher bekannten Kreuzrollenlagern an deren Wälzkörper-Stirnflächen auftraten.

Das oben beschriebene Lager weist einen erheblich verringerten 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 beschriebenen Lager vermieden. Als besondere Vorteile des Lagers sind insbesondere zu erwähnen: hohe zulässige Drehzahlen (Umfangsgeschwindigkeiten bis etwa 15 m/s), geräuscharmer Lauf, niedriger und gleichmäßiger 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 Tragring 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 geteilt 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 Werkstoff 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 dargestellt ausgeführt werden. Die Einlagen 19 und 20 werden hierbei durch leichte elastische Verformung in die entsprechenden Sitze der Tragringe 10 und 11 gedrückt.

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 Durchmesser ein federvorgespanntes Lager, wie es in Fig. 4 ersichtlich 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 übernehmen. Bei Verwendung von Kugeln als Wälzkörper in Verbindung mit den V-förmigen Profilen 19 und 20 ergibt sich ein Einbauelement mit Vier-Punkt-Auflage, das ebenfalls besondere Vorteile bezüglich der Fertigung und der Spieleinstellung 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 Kreuzungswinkel. Ein solches Lager ist besonders gut für hohe Axial- und Momentbelastungen geeignet.

Anstelle der weiter oben beschriebenen Fase 18 kann auch ein relativ kleiner Übergangsradius vorgesehen 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 eingefüllt werden, sofern der konzentrische Ringspalt wenigstens geringfügig größer als die halbe Länge der Wälzkörper 14 ist.

Claims (9)

1. Wälzlager, insbesondere Kreuzrollenlager, im wesentlichen bestehend aus zwei konzentrischen Tragringen (10, 11) mit annähernd V-förmigen Nuten (12, 13) in den einander zugekehrten Mantelflächen, wobei in den erwähnten Nuten (12, 13) zylindrische Wälzkörper (14) angeordnet sind und jeweils aufeinanderfolgende Wälzkörper (14 a, 14 b) um einenWinkel von etwa 100 bis 130 Grad gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (14) am Übergang von ihrer Stirnfläche (16) zu ihrer Mantelfläche (17) eine im Winkel dem Versatzwinkel entsprechende schmale Fase (18) aufweisen.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch 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.

3. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (14) in einem diese gegen Verdrehen sichernden Käfig angeordnet sind.

4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) einteilig ausgebildet ist.

5. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) kammförmig ausgebildet ist.

6. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) aus einer Vielzahl von Segmenten zusammengesetzt ist.

7. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der beiden Tragringe (10, 11) zweiteilig ausgebildet ist.

8. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tragring (10, 11) mit einer Füllöffnung zum Einführen der Wälzkörper (14) versehen ist.

9. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ungeteilten Tragringen (10, 11) ein Ringspalt vorhanden ist, der geringfügig größer ist als die halbe Länge der Wälzkörper (14).