DE4225441A1 - Stiftartiger lagerhalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Wälzlageranordnungen und insbe­ sondere auf stiftartige Halter zur Aufrechterhaltung der richtigen Aus­ richtung von Lagerrollen.

Die am meisten verwendeten Arten von Haltern bei Wälzlageranordnungen sind Halter vom Käfigtyp und vom Stifttyp. Der Halter vom Käfigtyp ist eine ringförmige Anordnung, die eine Serie von gleichmäßig beabstandeten Taschen aufweist, innerhalb welcher die Lagerrollen angeordnet sind. Während solche Käfige für das Aufrechterhalten der richtigen Orientie­ rung jedes Wälzkörpers innerhalb der Lagerlaufbahnen wirkungsvoll arbei­ ten, benötigt die Struktur, die die Wälzkörper voneinander trennt, be­ trächtlichen Raum und vermindert somit die Anzahl der Wälzkörper in der Lageranordnung und damit die Belastungsfähigkeit.

Halter vom Stifttyp haben zwischen den Rollen kein Material oder keine Konstruktionsteile. Solche Halter bestehen im allgemeinen aus einem Ring, der eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Stiften trägt, die sich, je nach Bedarf, entweder radial oder axial erstrecken. Jeder Stift dient als Achse oder Lagerzapfen zur Abstützung einer Lagerrolle oder eines Wälzkörpers in der richtigen Position in der Wälzlageranordnung.

Da Halter vom Stifttyp kein Material oder keine Konstruktionsteile zwi­ schen den Wälzkörpern haben, gestatten sie es, die Lageranordnungen dichter mit Wälzkörpern zu besetzen. Somit können Lageranordnungen mit stiftartigen Haltern größere Belastungsfähigkeit oder Lastaufnahmefähig­ keit haben als Lageranordnungen der gleichen Größe mit käfigartigen Hal­ tern. Ein stiftartiger Halter wird im allgemeinen aus einer Anzahl ge­ trennter Teile zusammengesetzt, die einen gegossenen oder maschinell be­ arbeiteten Ring und eine Serie von gleichmäßig beabstandeten Stiften aufweisen. Diese Stifte erstrecken sich von dem Ring weg, und sie werden axial in die Wälzkörper eingesetzt, um die korrekte Orientierung der Wälzkörper aufrechtzuerhalten.

Die Herstellung von stiftartigen Haltern ist kostspielig und erfordert das Zusammenfügen der getrennten Teile mit hoher Präzision. Um die Ko­ sten der Anordnung zu begrenzen, werden gewisse stiftartige Halter aus flachem Streifenmaterial ausgestanzt, um Zähne zu bilden. Das flache Ma­ terial wird zu einem Kreis gebogen, und die aneinanderstoßenden Enden werden miteinander verschweißt, um einen Zylinder zu bilden, wobei die Zähne in einer Richtung weisen. Die Stifte werden dann nach außen gebo­ gen oder auswärts verformt, und zwar unter einem bestimmten Winkel, um die endgültige Konfiguration zu bilden. Ein genaues Formen der ausge­ stanzten Teile ist schwierig, ebenso wie das Haltern der Teile für die Bearbeitung oder für das Verformen der Stifte in ihre endgültige Ge­ stalt.

Aus dem vorstehenden ergeben sich Beschränkungen und Nachteile bekannter Halter für Wälzlager. Durch die Erfindung sollen somit alternative Aus­ führungsformen geschaffen werden, durch die diese Nachteile und Be­ schränkungen beseitigt werden können.

Ein erfindungsgemäßer ausgestanzter stiftartiger Lagerhalter nach der Erfindung ist in den unabhängigen Patentansprüchen 1, 7, 10 und 15 ge­ kennzeichnet.

Ein Herstellungsverfahren für einen solchen Halter ergibt sich aus An­ spruch 17.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich darüber hinaus aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeich­ nung.

Fig. 1 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Ausführungsbei­ spiels innerhalb einer Wälzlageranordnung;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zwischenzustand des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist eine teilweise Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel von Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels nach der Linie A-A von Fig. 3, bei dem die Stifte einen kreisförmi­ gen Querschnitt haben;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels nach der Linie A-A von Fig. 3, bei dem die Stifte einen rechtecki­ gen Querschnitt haben;

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels nach der Linie A-A von Fig. 3, bei dem die Stifte einen abgewandel­ ten kreisförmigen Querschnitt haben;

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht einer Lageranordnung mit einem Ausführungsbeispiel, das zur Verwendung mit einem Haltering ausgebildet ist;

Fig. 8 ist eine teilweise Schrägansicht eines Halterings, der mit ei­ nem Stift zusammengefügt ist;

Fig. 9 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Lageranordnung mit einem Ausführungsbeispiel, das zur Verwendung mit einer Dichtung ausgebildet ist;

Fig. 10 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Ausführungsbei­ spiels nach der Linie B-B von Fig. 3.

Wie zunächst Fig. 1 zeigt, hat eine Wälzlageranordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine obere Laufbahn 12 und eine untere Laufbahn 14, die voneinander beabstandet sind und in Wälzeingriff mit einer Vielzahl von Rollen 16 stehen. Ein stiftartiger Halter 18 ist axial zwischen der oberen Laufbahn 12 und der unteren Laufbahn 14 angeordnet. Ein zentraler Ring 20 des Halters 18 stützt eine Vielzahl von Stiften 22 ab, die sich allgemein radial von dem Ring 20 erstrecken. Jeder Stift 22 ist in eine axiale Bohrung 24 jeder der Rollen 16 eingesetzt, um die korrekte Aus­ richtung der Rollen 16 in den Laufbahnen 12 und 14 aufrechtzuerhalten. Ein Flansch 26 der oberen Laufbahn 12 hindert die Rollen 16 daran, sich radial von der Wälzlageranordnung 10 nach außen zu bewegen.

Während des Betriebs dienen die Stifte 22 des stiftartigen Halters 18 als Achsen oder Lagerzapfen für die Rollen 16. Dies hindert die Rollen 16 daran, sich aus ihren gewünschten Drehstellungen herauszubewegen.

Wie Fig. 2 zeigt, wird bei der Herstellung ein Napf 28 aus einem flachen Material, insbesondere aus Blech, in eine hutförmige Gestalt geformt, insbesondere gezogen. Der Napf 28 ist mit einer zylindrischen Wand 30 ausgebildet, die an dem oberen Ende 31 offen ist, sowie mit einem brei­ ten Flansch 32, der das obere Ende 31 der zylindrischen Wand 30 ringför­ mig umgibt, und schließlich mit einem Boden 34, der das dem oberen Ende 31 gegenüberliegende Ende abschließt.

Der Boden 34 ist so geformt, daß er das Anbringen des Napfes 28 an einer nicht dargestellten Halterung oder Vorrichtung erleichtert, worauf die weitere Ausbildung oder Formgebung des stiftartigen Halters 18 (Fig. 1) fortgesetzt wird. Eines oder mehrere Indexlöcher 35 können in dem Boden 34 vorgesehen sein, um mit Indexstiften in der Halterung oder Vorrich­ tung zusammenzupassen, wodurch eine genaue Positionierung des Napfes 28 während der nachfolgenden Operationen erleichtert ist. Montagelöcher, Nutbahnen für Keile oder dergleichen können den Napf 28 in einer ge­ wünschten Position für die nachfolgende Bearbeitung orientieren und si­ chern. Zusätzlich verstärkt der Boden 34 die Starrheit oder Stabilität der Struktur des Napfes 28 und trägt dazu bei, eine Deformation der zy­ lindrischen Wand 30 während der Bearbeitungsvorgänge zu verhindern.

Wie Fig. 3 zeigt, wurde der breite Flansch 32 ausgestanzt, um Teile des­ selben zu entfernen, zur Bildung einer ringförmigen Anordnung von Stif­ ten 38 längs des oberen Endes 31 der zylindrischen Wand 30. Diese ein­ stückige Konstruktion beseitigt die Notwendigkeit, die Stifte 38 einzeln an der zylindrischen Wand 30 zu befestigen. Das Ergebnis dieses anfäng­ lichen Ausstanzens ist ein Bauteil mit fast endgültiger Form, das nur wenig zusätzliche Formgebung erfordert und das bequem für das endgültige Formen oder Bearbeiten und für das Härten seiner Stifte gehaltert werden kann.

Die Stifte 38 erhalten ihre endgültige Querschnittsgestalt durch maschi­ nelle Bearbeitung, durch Formgebung wie Schmieden oder dergleichen. Die Querschnittsgestalt kann wie in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigt sein, ist aber hierauf nicht beschränkt. Der Querschnitt nach der Linie A-A von Fig. 3 ist in Fig. 4 als kreisförmig, in Fig. 5 als rechteckig und in Fig. 6 als abgewandelt kreisförmig dargestellt.

Im Anschluß an den zuvor beschriebenen Formgebungsprozeß können die Stifte 38 induktionsgehärtet werden, um ihre Verschleißeigenschaften zu verbessern. Vorzugsweise wird die zylindrische Wand 30 nicht gehärtet, um sicherzustellen, daß alle von dem Ausstanzen herrührenden Beanspru­ chungen oder Spannungen aufgehoben werden können. Auch könnte ein Härten der zylindrischen Wand 30 selbst wieder eine Verformung bewirken.

Schließlich kann der Boden 34 von der zylindrischen Wand 30 weggeschnit­ ten werden, wie es durch die Schnittlinie 36 in Fig. 2 angedeutet ist. Alternativ könnte der Boden 34 an der Schnittlinie 37 geöffnet werden, um eine kontrollierte Bohrung für die Führung des stiftartigen Halters 18 auf einer Welle zu liefern. Das Abschneiden entweder an der Schnitt­ linie 36 oder an der Schnittlinie 37 verwandelt die zylindrische Wand 30 in einen Ring 40.

Wie Fig. 3 zeigt, erstrecken sich die Stifte 38 radial von dem Ring 40. Bei anderen Ausführungsbeispielen könnten sich die Stifte 38 jedoch auch axial von dem Ring 40 erstrecken, oder sie könnten von dem Ring 40 unter einem anderen Winkel ausgehen, wie es jeweils für einen bestimmten An­ wendungsfall erforderlich ist.

Der stiftartige Halter 18 kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, aber für viele Anwendungsfälle wird vorzugsweise Stahl oder ein anderes Metall verwendet.

In Fig. 7 ist eine Lageranordnung 42 mit einem ausgestanzten stiftarti­ gen Halter 41 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Stifte 38 durch Bohrungen 44 von Rollen 46. Ein Haltering 48 umgibt das äußere Ende der Stifte 44 und ist daran befestigt, um eine Verstei­ fung zu liefern und um die Rollen 46 daran zu hindern, sich vor dem Zu­ sammenbau oder in manchen Einbaufällen während des Betriebs radial nach außen zu bewegen. Der ausgestanzte stiftartige Halter 41 ist aus Stahl oder einem anderen geeigneten Metall geformt.

Wie Fig. 8 zeigt, weist eine Kante des Halterings 48 eine Reihe von Ker­ ben 50 auf, von denen je eine einem Stift 38 entspricht, der in die Ker­ be für ein einfaches positives Zusammenfügen hineinpaßt. Der Haltering 48 wird dann an jedem Stift 38 in einem Bereich von etwa der Hälfte des Umfangs jedes Stifts 38 angeheftet oder befestigt. Dies kann durch Schweißen, Löten oder durch einen Kleber erfolgen.

Wie Fig. 9 für ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt, ist der Haltering 48 von Fig. 7 dort nicht erforderlich. Der Stift 38 erstreckt sich nicht vollständig durch eine Bohrung 52 in der Rolle 46. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist eine ringförmige Dichtungsanordnung 54 um den Umfang einer Lageranordnung 56 herum angeordnet, um den Raum zwischen einer oberen Laufbahn 58 und einer unteren Laufbahn 60 abzudichten und dadurch den Eintritt von Verunreinigungen und den Austritt von Schmiermittel zu verhindern. Die Dichtungsanordnung 54 weist eine Gummidichtung oder eine gummiartige Dichtung 62 auf, die durch eine ringförmige Dichtungsabstüt­ zung 64 abgestützt ist, die an einer Ausnehmung 66 in der oberen Lauf­ bahn 58 mit Preßsitz gehaltert ist.

Die Fig. 10 zeigt einen stiftartigen Halter, der ähnlich dem ausgestanz­ ten stiftartigen Halter 41 (Fig. 7) ausgebildet ist und der aus einem geeigneten Kunstharzmaterial geformt ist, vorzugsweise durch Spritzgie­ ßen. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen weist dieser stiftar­ tige Halter einen Ring 40′ mit einer Vielzahl von Stiften 32′ auf. Jedes geeignete Kunstharzmaterial kann verwendet werden, wie beispielsweise Nylon, Polyetherketon (PEK) oder Polyetheretherketon (PEEK). Das Kunst­ harz kann einen Anteil von Glas oder einem anderen Füllstoff enthalten, um die Stärke, Starrheit und/oder Verschleißwiderstandsfähigkeit zu ver­ bessern. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 10 wird vorzugsweise mit einem Haltering verwendet, der dem Haltering 48 von Fig. 7 entspricht. Der Haltering 48 kann durch Kleben, durch Wärmefügen oder durch andere Tech­ niken angeheftet oder befestigt werden.

Vorteile der Erfindung bestehen in Folgendem:

• - Verminderte Kosten. Der ausgestanzte stiftartige Halter 41 wird aus einem Stück aus dem Napf 28 hergestellt und erfordert somit kein Zusammenbauen, wodurch im Vergleich zu früheren Herstellungsverfah­ ren der Arbeitsaufwand vermindert wird.
• - Vereinfachte Handhabung. Der Napf 28 bietet eine starre Struktur, weil der Boden 34 als Teil der zylindrischen Wand 30 bis zu den Endstadien der Herstellung erhalten bleibt. Der Boden 34 bietet auch eine Plattform zum Ausrichten des Napfs 28 an einer Halterung oder Vorrichtung für ein genaues Ausstanzen.
• - Vielseitige Struktur. Die Lageranordnung 10 kann in Form der Lager­ anordnung 56 abgewandelt werden, um eine Dichtungsanordnung 54 bzw. Dichtung 62 aufzunehmen, um Verunreinigungen am Eindringen in die Lageranordnung und Schmiermittel am Austreten zu hindern.

Claims (18)

1. Ausgestanzter, stiftartiger Lagerhalter, mit folgenden Merkmalen:

• - Ein gezogener Ring (20; 40);
• - eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Stiften (22; 38), die von wenigstens einer Seite (31) des Rings (20; 40) vorra­ gen;
• - wobei die Stifte (22; 38) einstückig mit dem Ring (20; 40) ausgebildet sind;
• - und wobei die Stifte (22; 38) so gestaltet sind, daß sie in axiale Bohrungen (24; 44) in Rollen (16; 46) einer Wälzlager­ anordnung einsetzbar sind, so daß die Stifte (22; 38) relative tangentiale Stellungen der Rollen (16; 46) in der Wälzlageran­ ordnung aufrechterhalten.

2. Lagerhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (22; 38) induktionsgehärtet sind, ohne daß der Ring (20; 40) gehär­ tet ist.

3. Lagerhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (22; 38) sich radial nach außen von dem Ring (20; 40) erstrecken.

4. Lagerhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quer­ schnitt der Stifte (38) kreisförmig ist.

5. Lagerhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quer­ schnitt der Stifte (38) rechteckig ist.

6. Lagerhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quer­ schnitt der Stifte (38) abgewandelt kreisförmig ist.

7. Teilweise geformter, stiftartiger Halter, hergestellt aus einem einzigen Stück, mit folgenden Merkmalen:

• - Ein gezogener Napf (28),
• - der etwa hutförmig gestaltet ist;
• - wobei der Napf (28) ein erstes Ende (31) hat, das offen und mit einem Rand versehen ist, sowie ein zweites geschlosse­ nes Ende (34) aufweist;
• - der Napf (28) hat einen breiten Flansch (32) an dem ersten En­ de (31);
• - von dem breiten Flansch (32) sind regelmäßig Teile entfernt zur Bildung einer Serie von gleichmäßig beabstandeten stiftar­ tigen Vorsprüngen (38), die von wenigstens einem äußeren Um­ fang des Randes des Napfes (28) vorragen.

8. Halter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlosse­ ne Ende (34) Einrichtungen (35) zum Positionieren des Napfs (28) für maschinelle Bearbeitungsvorgänge aufweist.

9. Halter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (38) gehärtet sind und daß der Napf (28) nicht gehärtet ist.

10. Stiftartiger Halter mit folgenden Merkmalen:

• - ein erster Ring (40),
• - eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Stiften (38), die sich von wenigstens einer Seite (31) des ersten Rings (40) er­ strecken,
• - die Stifte (38) sind einstückig mit dem Ring (40) ausgebildet,
• - die Stifte (38) sind so geformt, daß sie in axiale Bohrungen (24) in Rollen (46) einer Wälzlageranordnung einsetzbar sind und sich durch diese Bohrungen (24) hindurch erstrecken,
• - ein zweiter Ring (48) hat eine Vielzahl von gleichförmig beab­ standeten Schlitzen (so) längs einer seiner Kanten, in die En­ den der Stifte (38) derart eingreifen, daß die Rollen (46) auf den Stiften (38) gehalten sind.

11. Halter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der erste Ring (40′) und die Stifte (32′) aus einem Kunstharz bestehen.

12. Halter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (48) aus einem Kunstharz besteht.

13. Halter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ring (40), die Stifte (38) und der zweite Ring (48) aus dem gleichen Material bestehen.

14. Halter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (38) gehärtet sind und daß der erste Ring (40) nicht gehärtet ist.

15. Stiftartiger Halter mit folgenden Merkmalen:

• - ein hutförmiger offener Napf (28), der aus einem einzigen flachen Stück Metall geformt ist,
• - Stifte (38), die an einem Rand (32) des Napfes (28) durch Entfernen von Teilen des Randes (32) ausgebildet sind,
• - ein Ring (40) ist dadurch gebildet, daß wenigstens ein Teil des Bodens (34) des hutförmigen offenen Napfes (28) entfernt ist.

16. Halter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter aus einem anderen Material als Metall oder Stahl hergestellt ist.

17. Verfahren zum Herstellen eines stiftartigen Halters, gekenn­ zeichnet durch die folgenden Schritte:

• - Formen eines hutförmigen Napfes (28) aus einem flachen Stück Metall,
• - Entfernen regelmäßiger Teile eines Randes (32) des hutför­ migen Napfes (28) zur Bildung einer regelmäßigen Vielzahl von Stiften (38), die mit dem Rest des Napfes (28) ein­ stückig sind,
• - Entfernen eines geschlossenen Endes (34) des Napfes (28) zur Bildung eines Rings (40).

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Stifte (38) gehärtet wird, ohne daß der Ring (40) gehärtet wird.