DE4334534A1

DE4334534A1 - Radiallager

Info

Publication number: DE4334534A1
Application number: DE19934334534
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl Ing Buer; Leo Muentnich; Arbogast Dr Ing Grunau
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Muentnich Leo 91086 Aurachtal De Buer Gerald
Priority date: 1993-10-09
Filing date: 1993-10-09
Publication date: 1995-04-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Radiallager, bestehend aus einem Außenring, einem Innenring, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei Wälzkörper und Lagerring form- oder reibschlüssig miteinander im Eingriff stehen, so daß ein Schlupf zwischen den Wälz körpern und Lagerringen vermieden wird.

Es ist ein altbekanntes Problem in der Wälzlagertechnik, daß in der entlasteten Zone der Reibungsschluß zwischen Innenring, Wälzkörpern und Außenring verloren geht. In dieser Zone vermindern die Wälzkörper ihre Drehzahl. Bei Eintritt in die belastete Zone müssen sie dann schlagartig wieder beschleunigt werden, damit der normale Abwälzvor gang ablaufen kann. Dadurch bedingt kommt es insbesondere bei einem bestimmten Last- und Drehzahlverhältnis zu einem Verschleiß der Wälz körper in der Last- bzw. Beschleunigungszone.

Diesen Schlupf zwischen Wälzkörpern und Lagerringen versucht man nach der DE-OS 19 47 726 dadurch zu verhindern, daß am Lagerinnenring eines Zylinderrollenlagers ein oder mehrere Ringe kraft- oder formschlüssig angeordnet sind, die im Vergleich zum eigentlichen Lagerinnenring einen größeren Außendurchmesser aufweisen. Dabei liegt der zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring abrollende und von einem Käfig achsparallel gehaltene Wälzkörper mit seiner Wälzfläche in der Nähe der Stirnflächen auf den Ringen in der Weise auf, daß er radial ver spannt und im Bereich des Lagers infolge dauernder Berührung dieser Abrollflächen der Antrieb des Wälzkörpers gewährleistet ist. Auf diese Weise wird eine künstliche Lastzone geschaffen, die den dauernden Kontakt zwischen den Wälzkörpern und den zugehörigen Abrollflächen sicherstellt.

Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht darin, daß auf diese Weise das insbesondere bei hochbeanspruchten Lagern erforderliche Radialspiel eingeschränkt wird. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die mit dem Lagerinnenring verbundenen Ringe durch das ständige Über rollen durch die Wälzkörper verschleißen und in relativ kurzer Zeit ermüden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Schlupf zwischen Wälzkörpern und Lagerringen ohne eine künstliche Lastzone zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Lageraußen ring zumindest eine Nut aufweist, in der ein elastisches, in Richtung Lagermittelpunkt wirkendes Spannelement angeordnet ist, das die Wälz körper über ihre Lauffläche umfaßt, mit diesen umläuft und in Richtung Laufbahn des Innenringes preßt.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die in der unbelasteten Zone be findlichen Wälzkörper mit Hilfe des Spannelementes über die in der Lastzone befindlichen Wälzkörper angetrieben werden, auch wenn bei höheren Drehzahlen Fliehkräfte auf die Wälzkörper wirken. Der Antrieb der Wälzkörper in der unbelasteten Zone erfolgt dabei einerseits durch Druckkräfte, da mit Hilfe des Spannelementes die Wälzkörper in radia ler Richtung vorgespannt werden und andererseits durch die Zugkräfte des Spannelementes in Umfangsrichtung.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß unabhängig von den geome trischen Verhältnissen der Lagerringe lediglich der innere Hüllkreis durchmesser der Wälzkörper in elastischer Form eingeschränkt bzw. eingeengt wird. Das Radialspiel, das insbesondere bei schnellaufenden Lagern ein unbedingtes Erfordernis ist, bleibt unverändert erhalten.

Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß der Käfig auch bei einem käfiggeführten Lager in der lastfreien Zone keine Transportfunktion für die Wälzkörper, sondern nur noch deren Führungsfunktion übernimmt. Die Erfindung zeichnet sich weiter durch konstruktive Einfachheit und keinen erhöhten Platzbedarf aus, da das mit den Wälzkörpern umlaufende Spannelement innerhalb des Außenringes untergebracht ist. Weiterhin wird in Folge des schlupffreien Betriebes bei hohen Drehzahlen ein Verschleiß der Abrollflächen der beteiligten Lagerelemente auf ein Minimum beschränkt, so daß mit einer höheren Lebensdauer gerechnet werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist vorgesehen, daß das Spannelement ein elastischer Ring aus einem gummiartigen Werkstoff, ein federnder Stahlring oder ein Textilriemen ist.

Nach dem unabhängigen Anspruch 3 ist es auch möglich, die Wälzkörper auf ihrer Umfangsfläche zumindest eine Nut aufweisen, in die ein geschlossener, über die Wälzkörper laufender und mit diesen umlaufen der Riemen eingreift.

Auch bei dieser Variante werden die in der unbelasteten Zone befindli chen Wälzkörper mit Hilfe des Riemens über die in der Lastzone befind lichen Wälzkörper angetrieben. Der Riemen übt in Richtung Lagermittel punkt gleichfalls einen Druck aus, so daß die Wälzkörper in radialer Richtung vorgespannt werden. Darüber hinaus werden ebenfalls in Um fangsrichtung Kräfte auf die Wälzkörper durch den Riemen ausgeübt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 4 soll der die Wälzkörper umfassende Riemen ein Zahnriemen oder ein Keilriemen sein. Beide Varianten stehen gleichberechtigt nebeneinander und übertragen die Kräfte durch Formschluß bzw. Reibungsschluß. Der Keilriemen bietet den Vorteil, daß der Nutgrund keine zahnradartige Kontur aufweisen muß und somit mechanisch einfacher hergestellt werden kann.

Auch ist es nach dem weiteren unabhängigen Anspruch 5 möglich, daß der Lagerinnenring zumindest eine Nut aufweist, in der ein radial nach außen wirkendes elastisches Spannelement angeordnet ist, das mit den Wälzkörpern umläuft und diese in Richtung Laufbahn des Außenringes preßt.

Die Wirkungsweise ist die gleiche wie unter Anspruch 1 beschrieben, jedoch wirkt die Kraft des Spannelementes in entgegengesetzter Rich tung, d. h. radial nach außen.

Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung ist es ohne Bedeu tung, ob das Radiallager mit einem Innenring ausgestattet ist oder ob die Wälzkörper direkt auf der Umfangsfläche einer Welle abrollen. Im letzteren Fall ist dann nicht der Innenring, sondern die Welle mit einer Nut versehen. Auch ist es von untergeordneter Bedeutung, ob das Lager vollrollig, von einem Käfig oder anderen Elementen geführt ist.

Die Erfindung wird an nachstehenden drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Zylinderrollenlager mit Antrieb der Wälzkörper durch einen Zahnriemen,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Zylinderrollenlager ent sprechend Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Wälzkörper mit Keilrie menantrieb

Fig. 4 und 5 einen Längsschnitt durch ein Wälzlager mit einem Spannelement im Außenring und

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein vollrolliges Wälzlager mit einem auf eine Welle angeordneten Spannelement.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Zylinderrollenlager bekannter Bauart nach dem unabhängigen Anspruch 3 abgebildet, das aus einem Außenring 1, den zylindrischen Wälzkörpern 2, einem Käfig 3 und einem Innenring 4 besteht. Die Wälzkörper 2 werden durch den Käfig 3 achsparallel geführt und weisen in der Mitte ihrer Umfangsfläche eine kreisringför mige Nut 5 auf. Der Nutgrund der Wälzkörper 2 ist mit sich einander abwechselnden Erhöhungen und Vertiefungen in Form eines Zahnradprofi les versehen, in die ein Zahnriemen 6 eingreift.

Wird eine im Innenring 4 gelagerte Welle 7 bei angenommener unterer Lastzone in Rotation versetzt, so werden die im Käfig 3 geführten Wälzkörper 2 durch den Zahnriemen 6 in radialer Richtung zur Lager mitte vorgespannt. Darüber hinaus werden die Wälzkörper 2 in Umfangs richtung zusätzlich durch den Zahnriemen 6 angetrieben.

Aus Fig. 2 ist erkennbar, daß die Nut 5 eine derartige räumliche Ausdehnung aufweist, daß der sich mit dem Lager mitdrehende Zahnriemen 6 vollständig in ihr Platz findet, das heißt im Gegensatz zu dem bisherigen Stand der Technik nicht zwischen die Wälzflächen des Außen ringes 1 und der Wälzkörper 2 gelangt und somit einem geringen Ver schleiß unterworfen ist.

Der in Fig. 3 dargestellte Wälzkörper 2 weist eine trapezförmige Nut 5 auf, in die ein Keilriemen 6 eingreift.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen Ausführungsvorschlag der Erfindung nach Anspruch 1.

Die in Fig. 4 in einem Käfig 3 geführten Zylinderrollen 2 wälzen direkt auf der Umfangsfläche der Welle 7 ab. Die kreisringförmige Nut 5 ist in der Mitte des äußeren Lagerringes 1 angebracht und wird durch das Spannelement 8 ausgefüllt. Die Nut 5 ist wiederum so ausgelegt, daß sich das mit dem Lager mitdrehende Spannelement 8 frei in dieser bewegen kann. Wie bereits ausgeführt, werden auch in diesem Fall die Wälzkörper in der unbelasteten Zone durch die Wälzkörper in der bela steten Zone über das Spannelement angetrieben.

Gegenüber Fig. 4 weist die Lageranordnung nach Fig. 5 in den beiden Außenzonen des Lageraußenringes 1 je eine Aussparung 10 auf, in denen zwei Spannelemente 8 angeordnet sind. Um ein axiales Abgleiten der Spannelemente 8 von den Wälzkörpern 2 zu verhindern, ist in den Aus sparungen 10 je ein Winkelring 9 eingepreßt.

Das in Fig. 6 dargestellte vollrollige Wälzlager zeichnet sich nach dem unabhängigen Anspruch 5 dadurch aus, daß die Nut 5 auf der Um fangsfläche der Welle 7 angeordnet ist. Die Größenverhältnisse von Nut 5 und Spannelement 8 sind dabei wiederum so abgestimmt, daß das Spann element 8 in dieser frei drehbar ist und die Wälzkörper an ihrer inneren Umfangsfläche in radialer Richtung nach außen gegen die Lauf bahn des äußeren Laufringes 1 preßt.

Bezugszeichenliste

1 äußerer Lagerring
2 Wälzkörper
3 Käfig
4 innerer Lagerring
5 Nut
6 Riemen
7 Welle
8 Spannelement
9 Winkelring
10 Aussparung

Claims

1. Radiallager, bestehend aus einem Außenring (1), einem Innenring (4), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (2) abrol len, wobei Wälzkörper (2) und Lagerringe (1, 4) form- oder reibschlüs sig miteinander in Eingriff stehen, so daß ein Schlupf zwischen den Wälzkörpern (2) und den Lagerringen (1, 4) vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageraußenring (1) zumindest eine Nut (5) aufweist, in der ein elastisches, in Richtung Lagermittelpunkt wirkendes Spannelement (8) angeordnet ist, das die Wälzkörper (2) über ihre Lauffläche umfaßt, mit diesen umläuft und in Richtung Lauf bahn des Innenringes (4) preßt.

2. Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spann element (8) ein elastischer Ring aus einem gummiartigen Werkstoff, ein federnder Stahlring oder ein Textilriemen ist.

3. Radiallager, bestehend aus einem Außenring (1), einem Innenring (4), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (2) abrol len, wobei Wälzkörper (2) und Lagerring (1, 4) form- oder reibschlüs sig miteinander im Eingriff stehen, so daß ein Schlupf zwischen den Wälzkörpern (2) und den Lagerringen (1, 4) vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (2) auf ihrer Umfangsfläche zu mindest eine Nut (5) aufweisen, in die ein geschlossener, über die Wälzkörper laufender und mit diesen umlaufender Riemen (6) eingreift.

4. Radiallager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (6) ein Zahnriemen oder ein Keilriemen ist.

5. Radiallager, bestehend aus einem Außenring (1), einem Innenring (4), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper (2) abrol len, wobei Wälzkörper (2) und Lagerring (1, 4) form- oder reibschlüs sig miteinander im Eingriff stehen, so daß ein Schlupf zwischen Wälz körpern und den Lagerringen (1, 4) vermieden wird, dadurch gekenn zeichnet, daß der Lagerinnenring (4) zumindest eine Nut (5) aufweist, in der ein elastisches, radial nach außen wirkendes Spannelement (8) angeordnet ist, das mit den Wälzkörpern (2) umläuft und diese in Richtung Laufbahn des Außenringes (1) preßt.