DE4319721C2 - Radial-/Axial-Verbundlager mit Wälzelementen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich ein kleines Lager, und im besonderen ein Radial-/Axial-Verbundlager, das gemeinschaftlich sowohl die Funktion eines Gleitlagers als auch diejenige eines Wälzlagers hat.

Generell umfaßt ein Radial-/Axial-Verbundlager aus ei­ nem Wälzlager als einen Mechanismus zum Aufnehmen einer Radial­ belastung eine innere Laufbahn (inneres Rohr) und eine äußere Laufbahn (äußeres Rohr), worin Kugeln eine Rollbewegung zwi­ schen Axialdruckplatten ausführen. Als ein typisches Beispiel hiervon sind in den Fig. 8 und 9 der beigefügten Zeichnung ein derartiges Lager vom Kugellagertyp bzw. vom Nadelwalzentyp gezeigt.

Andererseits führen in einem Gleitlager eine Lageroberfläche, die eine Axialdruckbelastung aufnimmt, und eine Lageroberflä­ che, die eine Radialbelastung aufnimmt, eine relative Gleitbe­ wegung zwischen diesen Lageroberflächen und einer Welle aus. Fig. 10 zeigt als ein Beispiel ein Gleitlager vom Radial-/Axi­ al-Verbundtyp, das eine Buchsenkonfiguration hat.

Konventionellerweise gibt es in einem Radial-/Axial-Verbundla­ ger aus einem Wälzlager viele Fälle, in denen eine Axialdruckplatte 01 und ein Halter oder Käfig 02 zum Halten von Kugeln oder Walzen als separate Teile angeordnet bzw. vorgese­ hen und nicht mit einem Lagerkörper integriert sind. Aus diesem Grund gibt es viele Unbequemlichkeiten beim Zusammenbauen des Lagers mit einem Gehäuse und bei der Verwaltung bzw. in der Lo­ gistik bzw. Lagerhaltung. Weiter wird in dem Fall, in welchem das Lager zu einem Lager vom integrierten Typ gemacht wird, die Anzahl der Teile erhöht, und als Ergebnis hiervon wird das La­ ger zu einem teuren Lager gemacht.

Generell zeichnet sich ein Wälzlager dadurch aus, daß die Wälz­ körper, beispielsweise Kugeln, eine Rollbewegung zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring ausführen. Auch in dem Nadel­ walzenlager führen die Nadelwalzen eine Rollbewegung zwischen dem inneren und äußeren Ring oder zwischen dem äußeren Ring und der Welle oder einem Schaft aus.

In entsprechender Weise wird das Radial-/Axial-Verbundwälzlager zu einem Mechanismus gemacht, welcher eine Last durch Wälzkon­ takt aufnimmt, während die Kugeln oder die Nadelwalzen eine Drehbewegung und Umlaufbewegung ausführen. Weiterhin wird im Falle der Axialdruckbelastung die Übertragung der Belastung durch Wälzkontakt zwischen den Kugeln oder den Walzen ausge­ führt. Aus diesem Grund ist für das äußere Rohr, das innere Rohr, die Axialdruckplatte, die Wälzkörper, wie die Kugeln und die Nadelwalzen, eine Bearbeitung des Abschreckens bzw. Härtens und des Polierens erforderlich, nachdem die maschinelle Bear­ beitung, insbesondere die materialabtragende Bearbeitung, der Teile ausgeführt worden ist. Es sind viele Schritte und eine erfahrene Technik erforderlich, und dieses erhöht die Kosten. Darüberhinaus ist es, da Lager vom Schwerbelastungstyp und vom Leichtbelastungstyp in der Struktur einander gleich sind, schwierig, eine oder die Lagerdicke (t₁) und eine oder die Flanschdicke (t₂) so dünn wie bei Gleitlagern auszubilden. Aus diesem Grund hat das Radial-/Axial-Lager insbesondere den Nach­ teil, daß das Lagergewicht übermäßig groß ist, insbesondere, wenn es ein Radial-/Axial-Verbundlager mit Wälzelementen gemäß dem Stand der Technik ist.

Andererseits ist es in dem Radial-/Axial-Verbundlager vom Gleitlagertyp erforderlich, daß die Welle eine die Axialdruck­ belastung aufnehmende Oberfläche hat, und es sind eine hohe Endbearbeitungspräzision und eine hohe Härte für die Axial­ druckoberfläche der Welle erforderlich, weil die Welle und die Lageroberfläche relativ zueinander gleiten. Aus diesem Grund besteht hier ein Nachteil darin, daß die Kosten für die Her­ stellung der Welle wesentlich erhöht sind.

Weiter ist bei einem Gleitlager, das einen kleinen Durchmesser hat, ein Radial-/Axial-Verbundlager leicht im Gewicht und klein in der Größe bzw. in den Abmessungen, verglichen mit einem La­ ger vom Nadelwalzentyp. Jedoch ist, wenn das Radial-/Axial-Ver­ bundlager bei mittlerer und hoher Drehgeschwindigkeit (nicht langsamer als 30 bis 100 m/min. Umfangsgeschwindigkeit des La­ gers) verwendet wird, eine Ölzufuhr erforderlich, und es gibt Probleme hinsichtlich der Sicherheit des Öls, der Ölzufuhr, der Ölentladung und dergleichen. Weiterhin nimmt an Orten, an denen das Lager unter Nichtschmierung verwendet wird, die Reibung im Vergleich mit Wälzlagern zu. Demgemäß hat das Radial-/Axial- Verbundlager, insbesondere vom Gleitlagertyp, einen solchen Nachteil, daß die Antriebskraft für Instrumente erhöht ist.

Aus der US-PS 3 920 292 ist ein Radial-/Axial-Verbundlager be­ kannt, das Wälzelemente hat und folgendes umfaßt: ein metalli­ sches äußeres Rohr, das an einem Ende desselben einen Flansch hat; ein inneres Rohr aus Harz, das einen Flansch an einem Ende desselben hat; Walzen als Wälzelemente, die zwischen die beiden Rohre zwischengefügt sind, und eine Mehrzahl von Axialdruckku­ geln als Wälzelemente, die zwischen den Flansch des äußeren Rohrs und den Flansch des inneren Rohrs zwischengefügt sind, worin eine Umfangslaufbahnnut oder -rille zum Führen der Axial­ druckkugeln in einer Oberfläche des Flanschs des äußeren Rohrs ausgebildet ist, welche dem Flansch des inneren Rohrs gegen­ überliegt; wobei die beiden Arten von Wälzelementen zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr rollen.

Weiterhin ist es aus den Druckschriften DE-GM 71 10 173, GB- 1 268 799, US-PS 1 030 125 sowie DE 30 08 164 AI und US-PS 4 035 026 bekannt, Wälzkörper in Lagern derart vorzusehen, daß sie sich entweder auf durchgehenden Laufbahnen der Lagerringe abwälzen können, oder daß sie in Ausnehmungen der Laufringe po­ sitioniert werden, die den Wälzkörpern angepaßt sind:

So ist aus dem DE-GM 71 10 173 ein Wälz-Gleitlager bekannt, be­ stehend aus einem Außenring mit einer zylindrischen Gleitflä­ che, einem Innenring, der am Mantel mit muldenförmigen, in Achsrichtung verlaufenden Ausnehmungen versehen ist, und Zwi­ schenelementen. Die Zwischenelemente sind Zylinderrollen, die jeweils in eine muldenförmige Ausnehmung z. B. des Innenringes eingreifen. Der Krümmungsradius der muldenförmigen Ausnehmungen ist größer ausgeführt als der Krümmungsradius der Zwischenele­ mente, so daß diese eine Wälzbewegung bei Bewegungsumkehr aus­ führen können. Bei größeren Bewegungen z. B. des Außenringes in einer Umfangsrichtung werden die Zwischenelemente in den Aus­ nehmungen festgelegt, so daß der Außenring auf den Zwischenele­ menten gleitet. Neben dem Innenring sind außerdem Ringe zur axialen Festlegung der Zwischenelemente in den muldenförmigen Ausnehmungen vorgesehen.

Ferner ist aus der GB-1 268 799 ein Gleit-/Wälzlager bekannt, welches in einer möglichen Ausgestaltung einen aus Metall her­ gestellten inneren Zylinder, einen aus Kunststoff hergestellten äußeren Zylinder und eine Mehrzahl von Wälzelementen zwischen dem äußeren und dem inneren Zylinder aufweist.

In der US-PS 1 030 125 ist ein Axialdruckkugellager beschrie­ ben, das zwei parallele scheibenartige Ringe aufweist, die den Kugeln angepaßte Ausnehmungen haben, welche derart ausgebildet sind, daß die Kugeln in den Ausnehmungen gehalten werden, wenn die Ringe zusammengebaut sind und über die axial gerichtete Au­ ßenfläche des dünneren der beiden Ringe vorstehen.

Die DE 30 08 164 A1 beschreibt verschiedene Ausführungsformen eines Axialkugellagers mit einem auf Laufbahnen angrenzender Bauteile abrollenden Kranz von Kugeln und mit sich radial in­ ner- und außerhalb der Kugeln erstreckenden Ringen, die mit ih­ rem Querschnittsprofil die Kugeln unverlierbar halten. An we­ nigstens einem der Ringe sind zwischen aufeinanderfolgende Ku­ geln greifende Vorsprünge vorgesehen, die vor dem Teilkreis der Kugeln enden und die Kugeln beabstandet halten, wobei die Vor­ sprünge durch kalottenförmige Vertiefungen eines Ringes oder durch wellenförmige Wölbungen eines Ringes gebildet und/oder zwischen teilzylindrischen Vertiefungen ausgebildet sind.

Schließlich ist aus der US-PS 4 035 026 eine Vorrichtung zum Unterstützen der Drehung eines belasteten, drehbaren Teils be­ kannt, umfassend eine Welle mit einem daran befestigten, radial vorstehenden Innenring; einen in einem Gehäuse angeordneten und den Innenring mit radialem Abstand umgebenden Außenring; axial auswärts am Innenring vorstehende, mit diesem konzentrische, radial einwärts gewandte Lagerflächen; diesen komplementäre La­ gerflächen, welche am Außenring axial einwärts vorstehen und radial auswärts gerichtet sind, wobei die Lagerflächen des In­ nenrings einen größeren Durchmesser haben als die des Außen­ rings; eine Anzahl von zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordneten Wälzkörpern; eine die Wälzkörper führende exzen­ trische Fläche an der Innenseite des Außenrings; und in der Außenfläche des Innenrings ausgebildete flache, muldenförmige Vertiefungen zum Halten der Wälzkörper, wobei der Krümmungsra­ dius der muldenförmigen Vertiefungen größer als derjenige der Wälzkörper ist. Die exzentrische Fläche des Außenrings hält die Wälzkörper und über diese den Innenring belastet und dadurch versetzt, so daß am Innenring dessen Drehung unterstützende und verstärkende Kräfte wirksam sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radial-/Axial-Verbundlager zur Verfügung zu stellen, welches sowohl die Funktion eines Wälzlagers als auch diejenige eines Gleitlagers hat und welches im Gewicht leicht und in der Größe bzw. den Abmessungen klein ist, sowie eine sehr vorteilhafte Schmierfähigkeit und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit hat, und welches gegen ein Eindringen von Fremdstoffen in das Innere desselben wei­ testgehend geschützt ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Radial- /Axial-Verbundlager, das Wälzelemente hat, umfassend ein metal­ lisches äußeres Rohr, das an einem Ende desselben einen Flansch hat; ein inneres Rohr aus Harz, das einen Flansch an einem Ende desselben hat; Walzen der Wälzelemente, die zwischen die beiden Rohre zwischengefügt sind und eine Mehrzahl von Axialdruckku­ geln als Wälzelemente, die zwischen den Flansch des äußeren Rohrs und den Flansch des inneren Rohrs zwischengefügt sind, worin

• (a) eine Mehrzahl von Radialwalzenaufnahmenuten, die sich ent­ lang einer Achse des Lagers und in paralleler Beziehung zueinander erstrecken, in einer äußeren Umfangsoberfläche des inneren Rohrs ausgebildet sind; und eine Mehrzahl von Axialdruckkugelaufnahmeausnehmungen intermittierend und umfänglich auf einer Oberfläche des Flanschs des inneren Rohrs, welche der Positionsseite der Radialwalzenaufnah­ menuten auf der äußeren Oberfläche des inneren Rohrs zuge­ wandt ist, ausgebildet sind;
• (b) eine Umfangslaufbahnnut oder -rille zum Führen der Axial­ druckkugeln in einer Oberfläche des Flanschs des äußeren Rohrs, welche dem Flansch des inneren Rohrs gegenüber­ liegt, ausgebildet ist;
• (c) die beiden Arten von Wälzelementen zwischen dem inneren und äußeren Rohr rollen;
• (d) das metallische äußere Rohr aus austenitischem rostfreien Stahl hergestellt ist und eine dünnere Wanddicke als das innere Rohr hat;
• (e) jede der Radialwalzenaufnahmenuten eine divergente Quer­ schnittsform hat;
• (f) die Tiefe der Ausnehmungen des inneren Rohrs größer ist als der halbe Durchmesser der Wälzelemente;
• (g) die Axialdruckkugeln aus martensitischem oder austeniti­ schem rostfreiem Stahl oder Keramik hergestellt sind;
• (h) die Radialwalzen aus austenitischem rostfreiem Stahldraht oder -stab, der gute Abnutzungsbeständigkeit hat, herge­ stellt sind; und
• (i) der Umfangsendteil des Flanschs des metallischen äußeren Rohrs nach der Achse des Lagers zu umgebogen ist, so daß die Flansche der beiden Rohre dadurch miteinander verbunden sind.

Konventionellerweise wird in Walzen- und Kugel lagern ein Hal­ ter- oder Käfigelement für Nadelwalzen oder Kugeln ausschließ­ lich dazu verwendet, die Positionen der Nadelwalzen oder der Kugeln zu fixieren. Die vorliegenden Erfinder haben ihre Auf­ merksamkeit dem Halter oder Käfig zugewandt und eine Innenrohr­ struktur konzipiert, welche sowohl als der Halter oder Käfig als auch als das innere Rohr dient, worin Wälzelemente vom Wal­ zentyp jeweils in den Walzenaufnahmenuten aufgenommen sind, welche an bzw. in dem inneren Kunststoffrohr vorgesehen sind, das einen Flansch hat, worin die Axialdruckwälzelemente vom Ku­ geltyp intermittierend bzw. in Zwischenräumen entlang einer Um­ fangsrichtung jeweils in den Axialdruckkugelhalteausnehmungen angeordnet sind, welche an bzw. in einem Flanschabschnitt vor­ gesehen sind, und worin die Axialdruckkugeln eine Axialdruck­ belastung aufnehmen und rotieren, wodurch die Axialdruckbela­ stung von dem inneren Rohr über die Kugeln auf das äußere Rohr übertragen wird.

Gemäß dem Lager nach der vorliegenden Erfindung ist eine zu la­ gernde Welle nicht in direktem Kontakt mit den Wälzelementen. Demgemäß ist keine übliche gehärtete innere Laufbahn erforder­ lich, und eine Härtungsbehandlung kann mit Bezug auf eine Wel­ le, welche mittels des Lagers gehaltert oder gelagert wird, weggelassen werden. Weiter macht es das kürzliche Erscheinen von Kunstharzen (oder Kunststoffen) hoher Festigkeit möglich, die Dicke des inneren Rohrs dünn zu machen, und zwar so dünn, daß eine Größe oder Dimension erhalten wird, die der Dicke des Gleitlagers angenähert ist.

Dadurch, daß das äußere Rohr und die Radialwalzen aus austeni­ tischem rostfreiem Stahl, die Axialdruckkugeln aus martensiti­ schem oder austenitischem rostfreien Stahl oder Keramik und das innere Rohr aus Harz hergestellt sind, ergibt sich eine ausge­ zeichnete Korrosionsbeständigkeit des Lagers.

Als Harz für das innere Rohr ist eines der folgenden Materia­ lien besonders geeignet: Polyetheretherketon (PEEK), Polyether­ sulfon (PES), Polyethernitril (PEN), Polyphenylensulfid (PPS), Polyacetal (POM), Polyetherimid (PEI) und/oder Polyamidimid (PAI), und es ist auch möglich, Material zu verwenden, in wel­ chem ein Blähmittel oder Füllmaterial, wie ein festes Schmier­ mittel, Fluorharz oder Fluorkohlenstoffharz, Fasermaterial, Me­ talloxid, Metallfluorid, Keramik o. dgl. zu einer oder mehreren der vorgenannten Hauptkomponenten oder primären Komponenten hinzugefügt ist. Die Verwendung von faserverstärktem Harz bzw. Kunstharz bzw. Kunststoffist zu bevorzugen.

In der Erfindung wird eine gegebene Menge an Fett vorzugsweise auf die äußere Umfangsoberfläche des inneren Rohrs aus Harz bzw. Kunstharz bzw. Kunststoff und die Flanschoberfläche, wel­ che die Wälzelemente hält, aufgebracht, um die Abnutzungsbe­ ständigkeit zu verbessern, und die Außenseite derselben wird mit dem äußeren Rohr abgedeckt, wodurch es möglich ist, den Reibungskoeffizienten auf 0,01 bis 0,07 zu bringen.

Gemäß der Struktur der vorliegenden Erfindung kann die Anord­ nung als eine einzige Anordnung oder Einheit gehandhabt werden, da das innere Rohr und die Radialwalzen sowie die Axialdruckku­ geln in dem metallischen äußeren Rohr aus austenitischem rost­ freiem Stahl gehalten werden. Demgemäß kann die Anordnung in einer kompakteren Größe oder in kompakteren Abmessungen ausge­ bildet werden.

In dem Lager nach der Erfindung wird der Tatsache spezielle Be­ achtung und Betrachtung zugewandt, eine Deformation des Flanschabschnitts des inneren Rohrs aus Harz, über welchen Axi­ aldruck- und Radialbelastungen auf das innere Rohr wirken, zu verhindern, um einen stabilen Betrieb des Lagers aufrecht zu erhalten. Wenn eine Axialdruckbelastung auf das innere Rohr wirkt, welches zusammen mit der Welle rotiert, wird der Harz­ flansch, insbesondere Kunstharz- bzw. Kunststoffflansch, in seiner Dickenrichtung zusammengedrückt, so daß er sich radial ausdehnt oder verlängert. Wenn der Flansch aus Harz bzw. Kunst­ harz bzw. Kunststoff durch die obige Deformation in Kontakt mit dem Umfangsendteil des Flanschabschnitts des äußeren Rohrs ge­ bracht wird, wird eine Fehlfunktion mit Bezug auf den Lagerbe­ trieb auftreten. Um eine solche Deformation zu verhindern, ist gemäß der Erfindung eine Umfangsnut an bzw. in dem Flanschab­ schnitt des metallischen äußeren Rohrs vorgesehen, in welcher die Axialdruckkugeln aufgenommen und zu ihrer Bewegung geführt sind. Wenn eine Radialdeformationskraft auf den Flansch aus Harz bzw. Kunstharz bzw. Kunststoff wirkt, wie oben beschrie­ ben, wird eine Ausdehnung oder Verlängerung dieses Flanschs un­ ter einer Eingriffsbeziehung zwischen den Axialdruckkugelauf­ nahmeausnehmungen, den Axialdruckkugeln und der Umfangsnut des metallischen Flanschs verhindert. Die Umfangsnut verbessert auch die Steifigkeit des metallischen Flanschs.

Weiter ist die Anordnung derart, daß Fettnuten an bzw. in dem Flanschabschnitt des inneren Rohrs aus Harz, Kunstharz oder Kunststoff, welcher dem Flansch des äußeren Rohrs gegenüber­ liegt, vorgesehen sein können, und die Axialdruckkugeln aus martensitischem oder austenitischem rostfreiem Stahl oder Ke­ ramik, die eine ausgezeichnete Reibungsbeständigkeit bzw. eine ausgezeichnete Abnutzungsbeständigkeit haben, sind intermittie­ rend bzw. unter Zwischenräumen und gleichmäßig entlang der Um­ fangsrichtung angeordnet. Demgemäß ist es möglich, die Deforma­ tion der beiden Flanschabschnitte aus Harz bzw. Kunstharz bzw. Kunststoff und aus Metall bis auf ein Minimum zu unterbinden.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand einiger besonders bevor­ zugter Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Lagers unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 der Zeichnung näher be­ schrieben und erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht, die ein Lager gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht gemäß einem Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine gegenüber der Fig. 2 vergrößerte Ansicht, die einen wesentlichen Teil der Fig. 2 zeigt;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil eines Flanschabschnitts in einem inneren Rohr aus Harz, insbesondere Kunstharz, zeigt;

Fig. 5 eine Aufriß-Vorderansicht, die einen wesentlichen Teil des Flanschabschnitts des inneren Rohrs aus Harz, insbe­ sondere Kunstharz, zeigt;

Fig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche eine Ausführungsform des Lagers nach der Erfindung ver­ anschaulicht;

Fig. 7 eine Längsschnittansicht, welche eine Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Lagers im zusammengebauten Zustand mit damit in Verbindung stehenden Teilen zeigt;

Fig. 8 eine Längsschnittansicht, die ein Radial- /Axial-Verbundlager zeigt, das Nadelwalzen und Kugeln hat, ge­ mäß dem Stande der Technik;

Fig. 9 eine Längsschnittansicht, die ein Radial- /Axial-Verbundlager mit zylindrischen Walzen gemäß dem Stande der Technik veranschaulicht; und

Fig. 10 eine Längsschnittansicht, die ein Radial- /Axial-Verbundgleitlager gemäß dem Stande der Technik zeigt.

In der nun folgenden Beschreibung und Erläuterung von bevorzug­ ten Ausführungsformen der Erfindung wird das erfindungsgemäße Lager nachstehend im Detail beschrieben.

Ein Lager 1 (z. B. mit einem Innendurchmesser von 10 mm, einem Außendurchmesser von 14 mm, einem Außendurchmesser des Flanschs von 22 mm und einer gewöhnlich als Breite bezeichneten axialen Länge von 12,5 mm) nach der Erfindung ist in Fig. 1 in einer Querschnittsansicht gemäß einem Schnitt längs der Achse dessel­ ben gezeigt. Die Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht gemäß ei­ nem Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und die Fig. 3 ist eine gegenüber den beiden vorgenannten Figuren vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der Fig. 2.

Das Lager 1 umfaßt ein äußeres Rohr 2, das aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestellt ist (z. B. JIS SUS304, JIS SUS307), Walzen 5, die aus austenitischem rostfreiem Stahldraht herge­ stellt sind (z. B. aus JIS SUS304, JIS SUS307), ein inneres Rohr 7, das aus Harz, insbesondere Kunstharz, hergestellt ist, sowie einen Ring 11 und Axialdruckkugeln 6 (z. B. aus JIS SUS304, JIS SUS440C, JIS SUJ2, Keramik).

Das zylindrische äußere Rohr 2, das einen Flansch 3 hat, ist aus einem Stahlblech aus austenitischem rostfreiem Stahl herge­ stellt, und es ist vorzugsweise mittels einer Transferpresse oder einer anderen geeigneten Presse geformt. Während des End­ stadiums des Zusammenbauens des Lagers wird ein Endabschnitt eines zylindrischen Körpers so gebogen, daß der zylindrische Körper in die endgültige Konfiguration des Rohrs 2 gebracht wird.

Das innere Rohr 7 aus Harz, insbesondere Kunstharz, wird vor­ zugsweise durch Spritzgießen hergestellt. Die äußere Umfangs­ fläche des Rohrs 7 wird mit einer Mehrzahl von (z. B. zehn bis vierundzwanzig) walzenaufnehmenden Nuten 9 versehen, welche sich in einer Richtung erstrecken, die längs einer Achse des Lagers verläuft, insbesondere parallel zur Längsachse des La­ gers, und welche parallel zueinander sind. Eine Mehrzahl von (z. B. sechs bis achtzehn) kugelaufnehmenden Ausnehmungen 8a wird auf einer Oberfläche eines Flanschs 8 des Rohrs 7 ausgebildet, welche Oberfläche der Positionierungsseite der Nuten 9 zuge­ wandt ist. Die Ausnehmungen 8a sind intermittierend entlang ei­ nem gedachten einzigen Kreis angeordnet, der koaxial mit dem Rohrkörper ist.

An dem anderen Endteil, welcher dem Flansch 8 entgegengesetzt ist, ist ein Reif (oder kreisförmiger Ring) 11 als ein Walzen­ anschlag auf der äußeren Oberfläche des inneren Rohrs 7 ange­ bracht, und er wird mittels eines Anschlags aus einem umgeboge­ nen Endteil des äußeren Rohrs 2 daran gehindert, aus dem Rohr 7 auszutreten. Die radialen Walzen 5 sind jeweils in den Walzen­ aufnahmenuten 9 aufgenommen. Kugeln 6 als Wälzelemente sind je­ weils in den Axialdruckkugelaufnahmeausnehmungen 8a aufgenom­ men. Die radialen Walzen 5 und die Axialdruckkugeln 6 sind un­ ter einer Kontaktbeziehung oder in Kontakt mit dem äußeren Rohr 2 drehbar.

Wenn notwendig, wird Fett auf die äußere Umfangsoberfläche und eine Flanschoberfläche des inneren Rohrs 7 aufgebracht. Das Rohr 7 wird in das äußere Rohr 2 zusammen mit den radialen Wal­ zen 5 und den Axialdruckkugeln 6 eingebaut.

Für das Fett ist eine obere Halbzone von jeder der Aufnahmenu­ ten 9 als geneigte Wandoberfläche ausgebildet, die sich nach den Enden zu erweitert, so daß die freien Räume 10 zwischen den geneigten Wandoberflächen, den Walzen 10 und dem Rohr 2 als ein Fettreservoir verwendet werden. Es ist auch zu bevorzugen, daß Nuten 8b, welche längs eines gedachten einzigen Kreises auf der Oberfläche des Flanschs 8 zur Verbindung von jeder der Ausneh­ mungen 8a ausgebildet sind, als ein Fettreservoir verwendet werden.

Nachdem alle Elemente in das äußere Rohr 2 eingebaut worden sind, wird demgemäß ein Umfangsendteil des Flanschs 3 des äuße­ ren Rohrs 2 nach der Achse zu umgebogen. Der umgebogene Endteil des Flanschs 3 und der Ring 11 verhindern wirksam, daß das Fett durch Leckage auf die Außenseite des Lagers gelangt, und sie verhindern außerdem, daß Fremdstoffe in das Innere des Lagers eintreten. Der Flansch 3 ist mit einer Umfangslaufbahnnut oder -rille 4 zum Führen der Axialdruckkugeln 6 ausgebildet.

Das innere Rohr 7 ist vorzugsweise aus einem faserverstärkten Harz, insbesondere einem faserverstärkten Kunstharz, herge­ stellt, in welchem bevorzugt Kohlenstoffasern zu Harz, insbe­ sondere Kunstharz, in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% hinzuge­ fügt sind. Zum Beispiel besteht das faserverstärkte Harz aus 20 Gew.-% Kohlenstoffaser, 5 Gew.-% Teflon, und der Rest aus PEEK (Polyetheretherketon).

Fig. 7 zeigt eine zusammengebaute Art des Lagers 1 und anderer Teile, worin sich eine Welle 12 durch das innere Rohr 7 er­ streckt, welchem in einem Endteil eines Durchgangslochs in ei­ nem Element 13 angebracht ist.

Das obige Lager hat demgemäß insbesondere folgende Vorteile:

In dem konventionellen Radial-/Axial-Verbundlager mit Nadelwal­ zen wird zusätzlich zu der inneren Laufbahn und der Axialdruck­ platte ein Halter oder Käfig zum Halten der Walzen und der Ku­ geln verwendet. In dem vorliegenden Lager gemäß der Erfindung hat jedoch das innere Rohr, das als eine innere Laufbahn dient, sowohl die Funktion einer Axialdruckplatte als auch die Funk­ tion eines Halters oder Käfigs. In diesem Sinne ist die Anzahl der Teile vermindert, und die Lagerstruktur ist vereinfacht.

Da das innere Rohr 7 aus Harz, insbesondere Kunstharz, herge­ stellt ist, hat das innere Rohr eine Vibrationsdämpfungswir­ kung, durch welche die Erzeugung von Geräuschen verhindert oder doch weitgehend verhindert wird, und das Lager nach der Erfin­ dung kann, verglichen mit den konventionellen Radial-/Axial- Verbundlagern, die Nadelwalzen haben, als ein Lager mit nur ge­ ringen Geräuschen und Vibrationen verwendet werden.

Da das äußere Rohr 2 und die radialen Walzen 5 aus austeniti­ schem rostfreiem Stahl, die Axialdruckkugeln 6 aus martensiti­ schem oder austenitischem rostfreiem Stahl oder Keramik und der Ring 11 aus Harz, insbesondere Kunstharz, oder austenitischem rostfreiem Stahl sind, ist keine Befürchtung des Auftretens von Korrosion insgesamt für das Lager vorhanden. Das Lager ist fä­ hig, unter schlechten oder harten, rauhen, schweren, schwieri­ gen o. dgl. Bedingungen bei hoher Temperatur und hoher Feuchtig­ keit verwendet zu werden. Demgemäß ist das Lager in den ver­ schiedensten Verwendungsarten anwendbar.

Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich ist, werden mit dem erfindungsgemäßen Lager insbesondere die folgenden Vorteile er­ halten:

• 1. Für die konventionellen Radial-/Axial-Verbundlager, die Nadelwalzen haben, wird der Halter oder Käfig zusätzlich zu der inneren Laufbahn und der Axialdruckplatte zum Hal­ ten der Walzen und der Kugeln verwendet. Im Gegensatz hierzu hat das innere Rohr als eine innere Laufbahn in dem Lager gemäß der Erfindung sowohl die Funktion der Axial­ druckplatte als auch die Funktion des Halters bzw. Käfigs. In diesem Sinne ist die Anzahl der Teile vermindert, und die Lagerstruktur ist vereinfacht.
• 2. Das konventionelle Radial-/Axial-Verbundlager, das Nadel­ walzen hat, ist ungeeignet dazu, an engen Orten verwendet zu werden. Im Gegensatz hierzu ist es bei dem Lager gemäß der Erfindung möglich, die Dicke bis zu einem Grad zu ver­ mindern, daß sie angenähert jener von Gleitlagern ist. Demgemäß ist es bei der Erfindung auch möglich, das Lager an einem Ort einzubauen, welcher sehr eng, schmal oder in sonstiger Weise eingeengt ist. So wurde ein Versuch ge­ macht, das Gewicht eines Instruments zu vermindern, indem es mit dem Lager nach der Erfindung ausgerüstet wurde. Das reduzierbare Gewicht des Lagers ist in der Größenordnung von etwa 1/5 bis 1/8 des Gewichts von konventionellen Ra­ dial-/Axial-Verbundlagern. Das Lager nach der Erfindung erzeugt weniger Geräusche und kann u. a. wirksam und vor­ teilhaft bei tragbaren Instrumenten o. dgl. angewandt wer­ den.
• 3. Bei der Verwendung des konventionellen Radial-/Axial-Ver­ bundlagers ist es erforderlich, die Oberflächenrauhigkeit und die Härte einer zu lagernden Welle strikt zu spezifi­ zieren, und demgemäß ist viel Arbeitsbelastung bzw. Ar­ beitsaufwand für das Bearbeiten, insbesondere das materi­ alabtragende Bearbeiten, und das Polieren der Welle erfor­ derlich. Im Gegensatz hierzu sind bei dem Lager nach der Erfindung solche Bearbeitungen bezüglich der mittels des Lagers zu lagernden oder haltenden Welle nicht erforder­ lich. Die Art des Materials, die Oberflächenrauhigkeit u. dgl. der Welle, welche in Kombination mit dem Lager nach der Erfindung verwendet wird, sind nicht so wichtig, und es ist auch möglich, eine Aluminiumlegierungswelle, welche nicht teuer und im Gewicht leicht ist, zu verwenden. In­ folgedessen vermindern sich bei der Verwendung des erfin­ dungsgemäßen Lagers auch die Kosten der Teile um das Lager herum.
• 4. Bei der Verwendung des konventionellen Radial-/Axial-Ver­ bundlagers vom Gleitlagertyp ist es erforderlich, die Oberflächenrauhigkeit und die Härte der Welle zu spezifi­ zieren, und es ist weiter erforderlich, daß die vorhandene Welle einen Endteil für das Einwirken der Axialdruckbela­ stung auf das Lager hat. In dem erfindungsgemäßen Lager ist eine solche Ver- und Bearbeitung mit Bezug auf die Welle nicht erforderlich, und die Herstellungskosten der Welle sind vermindert. Weiter ist der Reibungskoeffizient im Vergleich mit dem konventionellen Radial-/Axial-Ver­ bundgleitlager niedrig, so daß die Antriebskraft vermin­ dert sein kann.
• 5. Da das äußere Rohr und die radialen Walzen aus austeniti­ schem rostfreiem Stahl und die Axialdruckkugeln aus mar­ tensitischem oder austenitischem rostfreiem Stahl oder Keramik sind, ist es möglich, Korrosionsprobleme des Lagers zu überwinden bzw. auszuschalten.
• 6. Das erfindungsgemäße Lager hat, verglichen mit dem konven­ tionellen Radial-/Axial-Verbundgleitlager einen niedrigen Reibungskoeffizienten, und es ist im Vergleich mit dem konventionellen Radial-/Axial-Verbundnadelwalzenlager klein in der Größe bzw. in den Abmessungen. Wenn man wei­ ter die Tatsache in Betracht zieht, daß bei dem erfin­ dungsgemäßen Lager aufgrund einer Vibrationsdämpfungswir­ kung des inneren Rohrs aus Harz, insbesondere Kunstharz, wesentlich weniger Geräusche erzeugt werden, hat das Lager nach der vorliegenden Erfindung beachtliche Vorteile so­ wohl gegenüber Wälzlagern als auch gegenüber Gleitlagern.

Claims (1)

1. Radial-/Axial-Verbundlager (1), das Wälzelemente (5, 6) hat, umfassend ein metallisches äußeres Rohr (2), das an einem Ende desselben einen Flansch (3) hat; ein inneres Rohr (7) aus Harz, das einen Flansch (8) an einem Ende desselben hat; Wal­ zen als Wälzelemente (5), die zwischen die beiden Roh­ re (2, 7) zwischengefügt sind und eine Mehrzahl von Axial­ druckkugeln als Wälzelemente (6), die zwischen den Flansch (3) des äußeren Rohrs (2) und den Flansch (8) des in­ neren Rohrs (7) zwischengefügt sind, worin

   • (a) eine Mehrzahl von Radialwalzenaufnahmenuten (9), die sich entlang einer Achse des Lagers (1) und in paralleler Be­ ziehung zueinander erstrecken, in einer äußeren Umfangs­ oberfläche des inneren Rohrs (7) ausgebildet sind; und eine Mehrzahl von Axialdruckkugelaufnahmeausnehmungen (8a) intermittierend und umfänglich auf einer Oberfläche des Flanschs (8) des inneren Rohrs (7), welche dem Posi­ tionsseite der Radialwalzenaufnahmenuten (9) auf der äußeren Oberfläche des inneren Rohrs (7) zugewandt ist, ausgebildet sind;
   • (b) eine Umfangslaufbahnnut oder -rille (4) zum Fuhren der Axialdruckkugeln (6) in einer Oberfläche des Flanschs (3) des äußeren Rohrs (2), welche dem Flansch (8) des inneren Rohrs (7) gegenüberliegt, ausgebildet ist;
   • (c) die beiden Arten von Wälzelementen (5, 6) zwischen dem in­ neren und äußeren Rohr (2, 7) rollen;
   • (d) das metallische äußere Rohr (2) aus austenitischem rost­ freien Stahl hergestellt ist und eine dünnere Wanddicke als das innere Rohr (7) hat;
   • (e) jede der Radialwalzenaufnahmenuten (9) eine divergente Querschnittsform hat;
   • (f) die Tiefe der Ausnehmungen (8a, 9) des inneren Rohrs (7) größer ist als der halbe Durchmesser der Wälzelemente (5, 6);
   • (g) die Axialdruckkugeln (6) aus martensitischem oder austenitischem rostfreiem Stahl oder Keramik hergestellt sind;
   • (h) die Radialwalzen (5) aus austenitischem rostfreien Stahl­ draht oder -stab, der gute Abnutzungsbeständigkeit hat, hergestellt sind; und
   • (i) der Umfangsendteil des Flanschs (3) des metallischen äußeren Rohrs (2) nach der Achse des Lagers (1) zu umgebogen ist, so daß die Flansche (3, 8) der beiden Rohre (2, 7) dadurch miteinander verbunden sind.