WO2007131479A1 - Spann- oder umlenkrolle, insbesondere für den zugmitteltrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

Spann- oder umlenkrolle, insbesondere für den zugmitteltrieb einer brennkraftmaschine Download PDF

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bearing
ring
tensioning
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ball
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Rainer Eidloth
Rainer Schenk
Georg Goppelt
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Schaeffler Kg
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    • F16H2007/0865—Pulleys

Definitions

  • Clamping or deflection roller in particular for the traction mechanism drive of an internal combustion engine
  • the invention relates to a tensioning or deflection roller according to the preamble of claim 1, and it is particularly advantageous to be arranged within a traction drive of an internal combustion engine clamping or pulleys or friction wheels for the uncoupled water pump drive to internal combustion engines.
  • the traction mechanism drive of an internal combustion engine is used to drive ancillary components of the motor vehicle, such as the light machine, the air conditioning compressor or the water pump and is generally designed as a belt drive driven by the crankshaft of the internal combustion engine. Since the individual ancillaries are functionally offset from one another arranged on the internal combustion engine, the traction mechanism drive provided with rotatably mounted on the internal combustion engine pulleys for the belt, each ensuring a sufficient wrap of the pulleys of the ancillaries. The required tension of the belt is adjusted by means of a tension roller, which is also attached to a spring force acted upon swivel arm rotatably mounted on the internal combustion engine.
  • Such clamping or deflection rollers consist essentially of a plastic or steel roller, which is essentially formed by an inner hub ring and an outer race and by a ring interconnecting both wheel disc, and from a position fixed in the hub ring of the roller radial rolling bearing, the one inner bearing ring and an outer bearing ring and from a variety between the bearing rings in grooved raceways rolling rolling elements, which are held by a bearing cage at regular intervals to each other.
  • the radial rolling bearing also has in each case a seal with which the trained as a grease deposit space between the bearing rings is sealed.
  • roller Such a tensioning or deflection roller is generic for example from DE 100 61 995 A1 previously known.
  • roller radial rolling bearing is formed in a conventional manner as a single-row deep groove ball bearing, which is cast with its outer bearing ring in the hub ring of the existing plastic roller.
  • the rolling elements of this deep groove ball bearing consist of a defined number of bearing balls, which roll in groove-shaped raceways in the inner and outer bearing ring and are held by a bearing cage at regular intervals to each other.
  • the seal formed as a grease deposit gap between the bearing rings is effected by a so-called two-stage seal, the first stage each consists of a reinforced lip seal and the second stage is formed in each case by one of the first stage with an annular sealing gap axially upstream further sealing disc.
  • the lip seals are each fixed in position in an annular groove at the outermost edge in the inner side of the outer bearing ring and are supported via an elastic sealing lip in each case a circumferential groove at the outermost edge in the outer side of the inner bearing ring of the radial roller bearing.
  • the further sealing disc is formed as a separate annular metal disc, which is plugged with its inner diameter on a head-side spigot of the mounting screw of the roller and clamped between the inner bearing ring and the screw head of the fastening screw.
  • the sealing disc extends radially over the entire height of the intermediate space between the bearing rings of the radial roller bearing and has on its outer circumference an elastic sealing lip which is supported on the axial end side of the outer bearing ring.
  • a disadvantage of this known tensioning roller is that the deep groove ball bearings used for their storage encounters more and more often at high performance and high-torque internal combustion engines by the high operating forces to the limits of its carrying capacity and thereby subject to increased wear, through which the deep groove ball bearing must be replaced prematurely ,
  • the cause of the limited load capacity of such deep groove ball bearing is to be seen in the limited number mountable bearing balls, which are introduced in such bearings in the so-called Exzentermontageclar in which the two bearing rings are arranged eccentrically to each other, thereby resulting free space between the bearing rings with the bearing balls filled and then the inner bearing ring is taking advantage of the elasticity of both bearing rings in the concentric position to the outer bearing ring.
  • the service life of the deep groove ball bearing is also dependent on the size or possible service life of the existing fat depot.
  • the size of the fat deposits is defined by the free volume of the space between the bearing rings, which is significantly reduced in the deep groove ball bearings used by the volume of the bearing balls and the bearing cage and at least in deep groove ball bearings with standard dimensions can not be extended without major expenses.
  • the invention is therefore based on the object to design a tensioning or deflecting roller, in particular for the traction drive of an internal combustion engine, which is mounted on a radial rolling bearing with standard dimensions, which increased load capacity and has an enlarged grease depot and thus characterized by lower wear and increased life and which additionally has an integrally formed sealing of the intermediate space the bearing rings.
  • this object is achieved in a tensioning or deflection roller according to the preamble of claim 1 such that the radial roller bearing is designed as a ball roller bearing whose rolling elements are formed as ball rollers with two symmetrically flattened from a spherical base and arranged parallel side surfaces, wherein the Kugelrollenla - Compared to a comparable ball bearing by the higher number of mountable rolling elements increased load capacity and at the same time by the reduced space of the rolling elements has an enlarged grease depot.
  • the trained as ball rollers rolling elements of the radial roller bearing preferably have a width between their side surfaces of about 70% of their basic ball shape.
  • the width of the raceways in the bearing rings is also at least 70% of the throughput.
  • the design of the ball rollers and the raceways with such a width has proven itself in practice with respect to the radial and axial load capacity of the bearing and corresponds approximately to the contact surface, which also have the balls conventional deep groove ball bearings to their careers in the bearing rings.
  • the distance between the bearing rings accordingly has a height of about 80% of the diameter of the ball basic shape of the rolling elements, so that the ball rollers in a lying position by the distance between the concentrically arranged bearing rings through first axially inserted into the radial roller bearing and then by a vertical and a horizontal rotation can be pivoted by 90 ° in the raceways of the bearing rings.
  • one of the characteristic features of the inventively designed clamping or deflection roller that trained as ball roller bearing radial roller bearing compared to a comparable ball bearing 30% to 40% more rolling elements and a correspondingly higher load rating and by the flattened side surfaces of Wälzkör- has at the same time a between 20% and 30% larger fat depot in the space between the bearing rings.
  • the higher number of rolling elements allows up to three times higher load capacity compared to comparable ball bearings while the larger grease supply additionally extends the life of such bearings by 1, 3 to 1, 5 times comparable ball bearings.
  • the axially on both sides of the rolling elements arranged sealing of the radial roller bearing is preferably designed as a two-step seal, the first stage each of a known reinforced lip seal but whose second stage in each case by a first stage with an annular sealing gap axially upstream another sealing disc which, together with the lip seal, can be pre-assembled by the tensioning roller manufacturer as a functional module.
  • the preferably reinforced by a sheet metal or plastic ring and made of an elastomer lip seals are on the one hand in each case fixed in position in an annular groove in the inner side of the outer bearing ring, which can be slightly offset by the narrow design of the rolling elements inwardly to the rolling elements out.
  • the lip seals are supported in a likewise known manner by sliding over one or more elastic sealing lips in each case in a circumferential groove in the outer side of the inner bearing ring of the radial roller bearing, which is also arranged offset slightly to the rolling elements.
  • the further sealing disks of the seal which are preferably produced without cutting from a metallic material, have a simple circular ring shape, each with an inner diameter-side annular flange, with which the sealing disks are preferably frictionally attached to the edge portions of the outer side of the inner bearing ring that are free by the inwardly offset lip seals.
  • the annular flange on the sealing disks is in an advantageous manner each pointing to the axial sides of the radial rolling bearing and forming a conclusion with these, so that the sealing disks can be fastened in a particularly cost-effective manner by pressing on the inner bearing ring and an integral component of the clamping or deflection roller form.
  • the further sealing discs of the seal extend radially almost over the entire height of the distance between the bearing rings and to improve the sealing effect outside diameter side optionally have additional elastic sealing lips , which are in sealing engagement with the free by the inwardly offset lip seals edge portions of the inside of the outer bearing ring. If even a water resistant, it is optionally possible to additionally insert in the annular sealing gaps between the lip seals and the sealing washers of the seal, in a known manner, in each case, a circumferential fat bead or a felt ring which at least partially seals the sealing gap fills.
  • the tensioning or deflection roller designed according to the invention thus has the advantage over the clamping or deflection rollers known from the prior art that it is mounted on a radial roller bearing of standard dimensions designed as a ball roller bearing, which is characterized by the increased number and the narrow construction the mountable rolling elements have a much higher load capacity and at the same time an enlarged fat depot compared to a comparable ball bearing and thus characterized by lower wear and increased life.
  • the ball roller bearing of the inventively designed clamping or deflection roller on a trained in integral construction sealing the gap to the bearing rings, which can be completely pre-assembled at the tension roller manufacturer and optionally formed watertight.
  • Figure 1 shows a cross section through a mounted on a single-row ball roller bearing according to the invention formed tension roller
  • Figure 2 shows a cross section through a mounted on a double row ball roller bearing according to the invention formed tension roller
  • Figure 3 is an enlarged view of a cross-sectional half of the single-row ball roller bearing according to Figure 1;
  • FIG. 4 is an enlarged view of a cross-sectional half of the double-row ball roller bearing according to FIG. 2.
  • FIGS. 1 and 2 A tensioning roller 1 for the traction mechanism drive of an internal combustion engine clearly emerges from FIGS. 1 and 2, which has a plastic or steel roller 2 which is essentially interconnected by an inner hub ring 3 and an outer race 4 and by a pair of rings 3, 4 connecting wheel disc 5 is formed.
  • a radial rolling bearing 6 is fixed in position in the hub ring 5 of the illustrated rollers 2, which consists of an inner bearing ring 7 and an outer bearing ring 8 and a plurality of rolling elements 12 and 12, 12 'arranged between the bearing rings 7, 8.
  • each radial roller bearing 6 further includes a respective seal 13, 14, with which the formed as a grease deposit space 15 between the bearing rings 7, 8 is sealed.
  • the attachment of the tension rollers 1 is then clearly visible in each case via the inner bearing ring 7 of their radial rolling bearing 6, which is centered on a receptacle 16 of a housing 17 and screwed with a fastening screw 18 on this housing.
  • the radial rolling bearings 6 shown are in each case designed as ball roller bearings whose
  • Rolling elements 12 and 12, 12 'as spherical rollers with two symmetrically flattened from a spherical base shape and arranged parallel to each other Side surfaces 19, 20 and 19, 19 ', 20, 20' are formed.
  • These trained as ball rolling elements 12 have a width between their side surfaces 19, 20 and 19, 20 and 19 ', 20' of about 70% of the diameter of their ball base shape and are initially by a height of about 80% of the diameter of the ball base the rolling elements 12 having distance 21 in a horizontal position between the concentric bearing rings 7, 8 inserted axially into the radial roller bearing 6 and then pivoted by a vertical and horizontal rotation through 90 ° in the raceways 9, 10 of the bearing rings 7, 8 ,
  • This mounting option and the flattened side surfaces 19, 20 and 19, 20 and 19 ', 20'der rolling elements 12 thereby, that designed as a ball roller bearing radial roller bearing 6 compared to comparable ball bearings 30% to 40% more rolling elements 12 and a correspondingly higher load rating and at the same time have between
  • the seal 13, 14 of the radial roller bearings 6 arranged axially on both sides of the rolling elements 12 is in each case designed as a preassemblable two-stage seal whose first stage consists of a reinforced lip seal 22, 23 and whose second stage respectively by a first stage with an annular sealing gap 26, 27 axially upstream further sealing disc 24, 25 is formed.
  • the reinforced by a metal or plastic ring unspecified lip seals 22, 23 are fixed in each case in an axially inwardly to the rolling elements 12 out offset annular groove 28, 29 in the inside of the outer bearing ring 8 and are supported by a plurality of elastic sealing lips 30, 31 grinding in each case a circumferential groove 32, 33 in the outer side of the inner bearing ring 7 of the radial roller bearing 6 from.
  • the further sealing disks 24, 25 of the seal 13, 14 produced without cutting from a metallic material have a circular ring shape, each with an inner diameter-side annular flange 34, 35, with which the sealing disks 24, 25 are pressed against the lip seals 22 displaced inwardly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spann- oder Umlenkrolle, insbesondere für den Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, im Wesentlichen bestehend aus einer Kunststoff- oder Stahllaufrolle (2), die durch einen inneren Nabenring (3) und einen äußeren Laufring (4) sowie durch eine beide Ringe (3, 4) miteinander verbindende Radscheibe (5) gebildet wird, und aus einem im Nabenring (5) der Laufrolle (2) lagefixierten Radialwälzlager (6), das aus einem inneren Lagerring (7) und einem äußeren Lagerring (8) sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen (7, 8) in rillenförmigen Laufbahnen (9, 10) abrollender, durch einen Lagerkäfig (11) in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Wälzkörper (12) besteht und axial beidseitig seiner Wälzkörper (12) jeweils eine Abdichtung (13, 14) aufweist, mit welcher der als Fettdepot ausgebildete Zwischenraum (15) zwischen den Lagerringen (7, 8) abgedichtet ist.

Description

Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 Herzogenaurach
Bezeichnung der Erfindung
Spann- oder Umlenkrolle, insbesondere für den Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spann- oder Umlenkrolle nach den oberbegriffsbil- denden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , und sie ist insbesondere vorteilhaft an innerhalb eines Zugmitteltriebes einer Brennkraftmaschine angeordneten Spann- oder Umlenkrollen oder auch an Reibrädern für den abgekoppelten Wasserpumpenantrieb an Brennkraftmaschinen realisierbar.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, dass der Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine zum Antrieb von Nebenaggregaten des Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise der Lichtma- schine, des Klimakompressors oder der Wasserpumpe dient und in aller Regel als von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetriebener Riementrieb ausgebildet ist. Da die einzelnen Nebenaggregate funktionsbedingt versetzt zueinander an der Brennkraftmaschine angeordnet sind, ist der Zugmitteltrieb mit drehbar an der Brennkraftmaschine befestigten Umlenkrollen für den Riemen versehen, die jeweils eine ausreichende Umschlingung der Riemenscheiben der Nebenaggregate sicherstellen. Die erforderliche Spannung des Riemens wird dabei mit Hilfe einer Spannrolle eingestellt, die an einem mit einer Federkraft beaufschlagten Schwenkarm ebenfalls drehbar an der Brennkraftmaschine befestigt ist. Derartige Spann- oder Umlenkrollen bestehen im Wesentlichen aus einer Kunststoff- oder Stahllaufrolle, die im Wesentlichen durch einen inneren Nabenring und einen äußeren Laufring sowie durch eine beide Ringe miteinander verbindende Radscheibe gebildet wird, und aus einem im Nabenring der Laufrolle lagefixierten Radialwälzlager, das aus einem inneren Lagerring und einem äußeren Lagerring sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen in rillenförmigen Laufbahnen abrollender Wälzkörper besteht, die durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen abständen zueinander gehalten werden. Axial beidseitig seiner Wälzkörper weist das Radialwälzlager darüber hin- aus jeweils eine Abdichtung auf, mit welcher der als Fettdepot ausgebildete Zwischenraum zwischen den Lagerringen abgedichtet ist.
Eine solche Spann- oder Umlenkrolle ist gattungsbildend beispielsweise aus der DE 100 61 995 A1 vorbekannt. Bei der in dieser Druckschrift offenbarten Laufrolle ist das Radialwälzlager in üblicher Weise als einreihiges Rillenkugellager ausgebildet, das mit seinem äußeren Lagerring in den Nabenring der aus Kunststoff bestehenden Laufrolle eingegossen ist. Die Wälzkörper dieses Rillenkugellagers bestehen dabei aus einer definierten Anzahl von Lagerkugeln, die in rillenförmigen Laufbahnen im inneren und im äußeren Lagerring abrollen und durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Die Abdichtung des als Fettdepot ausgebildeten Zwischenraumes zwischen den Lagerringen erfolgt durch eine so genannte zweistufige Abdichtung, deren erste Stufe jeweils aus einer armierten Lippendichtung besteht und deren zweite Stufe jeweils durch eine der ersten Stufe mit einem kreisringförmigen Dichtspalt axial vorgelagerte weitere Dichtscheibe gebildet wird. Die Lippendichtungen sind dabei jeweils in einer Ringnut am äußersten Rand in der Innen-seite des äußeren Lagerrings lagefixiert und stützen sich über eine elastische Dichtlippe schleifend in jeweils einer Umlaufnut am äußersten Rand in der Außenseite des inneren Lagerrings des Radialwälzlagers ab. Die weitere Dichtscheibe ist dagegen als separate kreisringförmige Metallscheibe ausgebildet, die mit ihrem Innendurchmesser auf einem kopfseitigen Zentrieransatz der Befestigungsschraube der Laufrolle aufgesteckt und zwischen dem inneren Lagerring und den Schraubenkopf der Befestigungsschraube verspannt wird. Dabei erstreckt sich die Dichtscheibe radial über die gesamte Höhe des Zwi- schenraumes zwischen dem Lagerringen des Radialwälzlagers und weist an ihrem Außenumfang eine elastische Dichtlippe auf, die sich an der Axialstirnseite des äußeren Lagerrings abstützt.
Nachteilig bei dieser bekannten Spannrolle ist es jedoch, dass das für deren Lagerung verwendete Rillenkugellager insbesondere an leistungs- und drehmomentstarken Brennkraftmaschinen durch die hohen Betriebskräfte immer häufiger an die Grenzen seiner Tragfähigkeit stößt und dadurch einem erhöhten Verschleiß unterliegt, durch den das Rillenkugellager vorzeitig ausgewechselt werden muss. Die Ursache der begrenzten Tragfähigkeit eines solchen Rillenkugellagers ist dabei in der begrenzten Anzahl montierbarer Lagerkugeln zu sehen, die bei solchen Lagern im sogenannten Exzentermontageverfahren eingebracht werden, bei dem die beiden Lagerringe exzentrisch zueinander angeordnet werden, der dadurch entstehende freie Raum zwischen den Lagerringen mit den Lagerkugeln befüllt und danach der innere Lagerring unter Aus- nutzung der Elastizität beider Lagerringe in die zum äußeren Lagerring konzentrische Stellung gebracht wird. Abschließend werden die Lagerkugeln in den Laufbahnen der Lagerringe gleichmäßig verteilt und der Lagerkäfig eingesetzt, so dass mit diesem Montageverfahren naturgemäß keine Vollbefüllung des Lagers mit Lagerkugeln möglich ist. Auch der nahe liegenden Möglichkeit, die Belastbarkeit der Spann- oder Umlenkrolle durch die Verwendung zweireihiger Rillenkugellager zu erhöhen, sind zumindest in Personenkraftfahrzeugen zumeist bauraumbedingte Grenzen gesetzt, so dass zweireihige Rillenkugellager eher für die Spann- und Umlenkrol- len des Zugmitteltriebs von Nutzkraftfahrzeugen Anwendung finden, aber auch in diesen durch immer leistungsstärkere Brennkraftmaschinen bereits häufig an die Grenzen ihrer Tragfähigkeit stoßen.
Ebenso ist es bei dem verwendeten Rillenkugellager der bekannten Spannrolle von Nachteil, dass dessen zur Verfügung stehendes Fettdepot zur Schmierung des Lagers relativ klein ausgebildet ist. Da für die Radialwälzlager von Spann- und Umlenkrollen konstruktionsbedingt keine Nachschmiermöglichkeiten vorgesehen sind, ist somit die Lebensdauer des Rillenkugellagers auch von der Größe bzw. möglichen Gebrauchsdauer des vorhandenen Fettdepots abhän- gig. Die Größe des Fettdepots wird dabei durch das freie Volumen des Zwischenraumes zwischen den Lagerringen definiert, der sich bei dem verwendeten Rillenkugellager durch das Volumen der Lagerkugeln und des Lagerkäfigs erheblich reduziert und zumindest bei Rillenkugellagern mit Standartabmessungen auch nicht ohne größere Aufwendungen erweitern lässt.
Schließlich hat sich auch die zweistufige Abdichtung des Rillenkugellagers der bekannten Spannrolle dahingehend als nachteilig erwiesen, dass die den inneren Lippendichtungen vorgelagerten weiteren Dichtscheiben als gesonderte Einzelteile ausgebildet sind, die mit der Spannrolle mitgeliefert werden und erst beim Verschrauben der Spannrolle an der Brennkraftmaschine beim Finalproduzenten die beabsichtigte Funktionseinheit mit den Lippendichtungen bilden. Derartige Konstruktionen in Differentialbauweise entsprechen jedoch nicht mehr den heutigen Forderungen der Automobilindustrie nach Systemlösungen seitens der Zulieferindustrie, die im konkreten Fall in einer als Integralbauteil ausgebildeten Spannrolle mit allen Dichtungen besteht, die als funktionsfähiger Modul an der Brennkraftmaschine nur noch endmontiert werden muss. Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Spann- oder Um- lenkrolle, insbesondere für den Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, zu konzipieren, die auf einem Radialwälzlager mit Standardabmessungen gelagert ist, welches eine erhöhte Tragfähigkeit und ein vergrößertes Fettdepot aufweist und sich somit durch geringeren Verschleiß und erhöhte Lebensdauer auszeichnet und welches zusätzlich eine in Integralbauweise ausgebildete Abdich- tung des Zwischenraumes den Lagerringen aufweist.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Spann- oder Umlenkrolle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass das Radialwälzlager als Kugelrollenlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper als Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet sind, wobei das Kugelrollenla- ger gegenüber einem vergleichbaren Kugellager durch die höhere Anzahl montierbarer Wälzkörper eine erhöhte Tragfähigkeit sowie durch den reduzierten Bauraum der Wälzkörper zugleich ein vergrößertes Fettdepot aufweist.
Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungs- gemäß ausgebildeten Spann- oder Umlenkrolle werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Spann- oder Umlenkrolle vorgesehen, dass die als Kugelrollen ausgebildeten Wälzkörper des Radialwälzlagers bevorzugt eine Breite zwischen ihren Seitenflächen von etwa 70% ihrer Kugelgrundform aufweisen. Die Breite der Laufbahnen in den Lagerringen beträgt dabei ebenfalls mindestens 70% des Durch- messers der Kugelgrundform der Kugelrollen, so dass deren Laufflächen unter Radiallast einen einhundertprozentigen Linienkontakt zu den Laufbahnen in den Lagerringen aufweisen. Die Ausbildung der Kugelrollen und der Laufbahnen mit einer derartigen Breite hat sich dabei in der Praxis hinsichtlich der radi- alen und axialen Tragfähigkeit des Lagers bewährt und entspricht in etwa der Kontaktfläche, die auch die Kugeln herkömmlicher Rillenkugellager zu ihren Laufbahnen in den Lagerringen aufweisen. Der Abstand zwischen den Lagerringen weist dementsprechend eine Höhe von etwa 80% des Durchmessers der Kugelgrundform der Wälzkörper auf, so dass die Kugelrollen in liegender Stellung durch den Abstand zwischen den konzentrisch zueinander angeordneten Lagerringen hindurch zunächst axial in das Radialwälzlager eingeführt und dann durch eine vertikale und eine horizontale Drehung um jeweils 90° in die Laufbahnen der Lagerringe verschwenkt werden können.
Ausgehend davon ist es deshalb nach Anspruch 3 eines der kennzeichnenden Merkmale der erfindungsgemäß ausgebildeten Spann- oder Umlenkrolle, dass das als Kugelrollenlager ausgebildete Radialwälzlager gegenüber einem vergleichbaren Kugellager 30% bis 40% mehr Wälzkörper sowie eine dementsprechend höhere Tragzahl und durch die abgeflachten Seitenflächen der Wälzkör- per zugleich ein zwischen 20% und 30% größeres Fettdepot im Zwischenraum zwischen den Lagerringen aufweist. Die höhere Anzahl Wälzkörper ermöglicht dabei eine bis zu dreifach höhere Tragzahl gegenüber vergleichbaren Kugellagern während der größere Fettvorrat zusätzlich die Lebensdauer derartiger Lager um das 1 ,3- bis 1 ,5-fache vergleichbarer Kugellager verlängert.
Die hinsichtlich der Abdichtung des Zwischenraumes den Lagerringen gestellte Aufgabe wird darüber hinaus gemäß den Ansprüchen 4 bis 6 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die axial beidseitig der Wälzkörper angeordnete Abdichtung des Radialwälzlagers bevorzugt als Zweistufenabdichtung ausgebildet ist, deren erste Stufe jeweils aus einer an sich bekannten armierten Lippendichtung besteht, aber deren zweite Stufe jeweils durch eine der ersten Stufe mit einem kreisringförmigen Dichtspalt axial vorgelagerte weitere Dichtscheibe ge- bildet wird, die zusammen mit der Lippendichtung beim Spannrollenhersteller als funktionsfähiger Modul vormontiert werden kann.
Die bevorzugt durch einen Blech- oder Kunststoffring armierten und aus einem Elastomer bestehenden Lippendichtungen sind dabei einerseits jeweils in einer Ringnut in der Innenseite des äußeren Lagerrings lagefixiert, die durch die schmale Ausführung der Wälzkörper geringfügig axial nach innen zu den Wälzkörpern hin versetzt angeordnet werden kann. Andererseits stützen sich die Lippendichtungen in ebenfalls bekannter Weise über eine oder mehrere elasti- sehe Dichtlippen schleifend in jeweils einer Umlaufnut in der Außenseite des inneren Lagerrings des Radialwälzlagers ab, die ebenso geringfügig zu den Wälzkörpern hin versetzt angeordnet ist.
Die bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff spanlos hergestellten weiteren Dichtscheiben der Abdichtung weisen dagegen eine einfache Kreisringform mit jeweils einem innendurchmesserseitigen Ringbord auf, mit dem die Dichtscheiben auf den durch die nach innen versetzten Lippendichtungen freien Randabschnitten der Außenseite des inneren Lagerrings vorzugsweise kraftschlüssig befestigt sind. Der Ringbord an den Dichtscheiben ist dabei in vorteilhafter Wei- se jeweils zu den Axialseiten des Radialwälzlagers weisend und mit diesen einen Abschluss bildend angeordnet, so dass die Dichtscheiben in besonders kostengünstiger Weise durch Aufpressen auf den inneren Lagerring befestigt werden können und ein Integralbauteil der Spann- oder Umlenkrolle bilden.
Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägwälzlagers durch die Ansprüche 7 und 8 noch vorgeschlagen, dass die weiteren Dichtscheiben der Abdichtung sich radial nahezu über die gesamte Höhe des Abstandes zwischen den Lagerringen erstrecken und zur Verbesserung der Dichtungswirkung außendurchmesserseitig wahlweise noch zusätzliche elastische Dichtlippen aufweisen, die mit den durch die nach innen versetzten Lippendichtungen freien Randabschnitten der Innenseite des äußeren Lagerrings in Dichtverbindung stehen. Soll dabei sogar eine wasserresis- tenten watfähigen Abdichtung des Radialwälzlagers erzielt werden, ist es darüber hinaus noch optional möglich, in die kreisringförmigen Dichtspalte zwischen den Lippendichtungen und den Dichtscheiben der Abdichtung in bekannter Weise zusätzlich jeweils eine umlaufende Fettwulst oder einen Filzring ein- zusetzen, die/der den Dichtspalt zumindest teilweise ausfüllt.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Spann- oder Umlenkrolle weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Spann- oder Umlenkrollen den Vorteil auf, dass sie auf einem als Kugelrollenlager ausgebildeten Radial- Wälzlager mit Standardabmessungen gelagert ist, welches durch die erhöhte Anzahl und durch die schmale Bauweise der montierbaren Wälzkörper eine wesentlich höhere Tragfähigkeit und zugleich ein vergrößertes Fettdepot gegenüber einem vergleichbaren Kugellager aufweist und sich somit durch geringeren Verschleiß und erhöhte Lebensdauer auszeichnet. Zusätzlich weist das Kugelrollenlager der erfindungsgemäß ausgebildeten Spann- oder Umlenkrolle eine in Integralbauweise ausgebildete Abdichtung des Zwischenraumes den Lagerringen auf, die komplett beim Spannrollenhersteller vormontiert und optional watfähig ausgebildet werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die erfindungsgemäß ausgebildete Spann- oder Umlenkrolle wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die bei- gefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine auf einem einreihigen Kugelrollenlager gelagerte erfindungsgemäß ausgebildete Spannrolle;
Figur 2 einen Querschnitt durch eine auf einem zweireihigen Kugelrollenlager gelagerte erfindungsgemäß ausgebildete Spannrolle; Figur 3 eine vergrößerte Darstellung einer Querschnitthälfte des einreihigen Kugelrollenlagers gemäß Figur 1 ;
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung einer Querschnitthälfte des zweireihigen Kugelrollenlagers gemäß Figur 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus den Figuren 1 und 2 geht jeweils deutlich eine Spannrolle 1 für den Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine hervor, welche eine Kunststoff- oder Stahllaufrolle 2 aufweist, die im Wesentlichen durch einen inneren Nabenring 3 und einen äußeren Laufring 4 sowie durch eine beide Ringe 3, 4 miteinander verbindende Radscheibe 5 gebildet wird. Im Nabenring 5 der abgebildeten Laufrol- len 2 ist darüber hinaus jeweils ein Radialwälzlager 6 lagefixiert, das aus einem inneren Lagerring 7 und einem äußeren Lagerring 8 sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen 7, 8 angeordneter Wälzkörper 12 bzw. 12, 12' besteht, die entweder in einer Reihe in rillenförmigen Laufbahnen 9, 10 oder in zwei Reihen in rillenförmigen Laufbahnen 9, 9', 10, 10' abrollen und durch ei- nen Lagerkäfig 11 bzw. zwei Lagerkäfige 11 , 11' in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Axial beidseitig seiner Wälzkörper 12 bzw. 12, 12' weist jedes Radialwälzlager 6 desweiteren jeweils eine Abdichtung 13, 14 auf, mit welcher der als Fettdepot ausgebildete Zwischenraum 15 zwischen den Lagerringen 7, 8 abgedichtet ist. Die Befestigung der Spannrollen 1 erfolgt dann deutlich sichtbar jeweils über den inneren Lagerring 7 ihrer Radialwälzlager 6, der auf einer Aufnahme 16 eines Gehäuses 17 zentriert und mit einer Befestigungsschraube 18 an diesem Gehäuse verschraubt wird.
Weiterhin ist den Figuren 1 und 2 entnehmbar, dass die gezeigten Radialwälz- lager 6 erfindungsgemäß jeweils als Kugelrollenlager ausgebildet sind, deren
Wälzkörper 12 bzw. 12, 12' als Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen 19, 20 bzw. 19, 19', 20, 20' ausgebildet sind. Diese als Kugelrollen ausgebildeten Wälzkörper 12 weisen eine Breite zwischen ihren Seitenflächen 19, 20 bzw. 19, 20 und 19', 20' von etwa 70% des Durchmessers ihrer Kugelgrundform auf und werden zunächst durch den eine Höhe von etwa 80% des Durchmessers der Kugelgrundform der Wälzkörper 12 aufweisenden Abstand 21 in liegender Stellung zwischen den konzentrisch zueinander angeordneten Lagerringen 7, 8 hindurch axial in das Radialwälzlager 6 eingeführt und dann durch eine vertikale und eine horizontale Drehung um jeweils 90° in die Laufbahnen 9, 10 der Lagerringe 7, 8 verschwenkt. Diese Montagemöglichkeit und die die abgeflachten Seitenflächen 19, 20 bzw. 19, 20 und 19', 20'der Wälzkörper 12 bewirken dabei, dass die als Kugelrollenlager ausgebildeten Radialwälzlager 6 gegenüber vergleichbaren Kugellagern 30% bis 40% mehr Wälzkörper 12 sowie eine dementsprechend höhere Tragzahl und zugleich ein zwischen 20% und 30% größeres Fettdepot im Zwischenraum 15 zwischen den Lagerrin- gen 7, 8 aufweisen.
Durch die Figuren 3 und 4 wird darüber hinaus deutlich, dass die axial beidseitig der Wälzkörper 12 angeordnete Abdichtung 13, 14 der Radialwälzlager 6 jeweils als vormontierbare Zweistufenabdichtung ausgebildet ist, deren erste Stufe jeweils aus einer armierten Lippendichtung 22, 23 besteht und deren zweite Stufe jeweils durch eine der ersten Stufe mit einem kreisringförmigen Dichtspalt 26, 27 axial vorgelagerte weitere Dichtscheibe 24, 25 gebildet wird. Die durch einen nicht näher bezeichneten Metall- oder Kunststoffring armierten Lippendichtungen 22, 23 sind dabei jeweils in einer axial nach innen zu den Wälzkörpern 12 hin versetzten Ringnut 28, 29 in der Innenseite des äußeren Lagerrings 8 lagefixiert und stützen sich über mehrere elastische Dichtlippen 30, 31 schleifend in jeweils einer Umlaufnut 32, 33 in der Außenseite des inneren Lagerrings 7 des Radialwälzlagers 6 ab. Die aus einem metallischen Werkstoff spanlos hergestellten weiteren Dichtscheiben 24, 25 der Abdichtung 13, 14 weisen dagegen eine Kreisringform mit jeweils einem innendurchmesserseitigen Ringbord 34, 35 auf, mit dem die Dichtscheiben 24, 25 auf den durch die nach innen versetzten Lippendichtun- gen 22, 23 freien Randabschnitten 36, 37 der Außenseite des inneren Lagerrings 7 aufgepresst sind. Deutlich sichtbar erstrecken sich diese weiteren Dichtscheiben 24, 25 der Abdichtung 13, 14 dabei radial nahezu über die gesamte Höhe des Abstandes 21 zwischen den Lagerringen 7, 8 und weisen außen- durchmesserseitig zusätzlich elastische Dichtlippen 40, 41 auf, die mit den durch die nach innen versetzten Lippendichtungen 22, 23 freien Randabschnitten 38, 39 der Innenseite des äußeren Lagerrings 8 in Dichtverbindung stehen. Zusätzlich ist in die kreisringförmigen Dichtspalte 26, 27 zwischen den Lippendichtungen 22, 23 und den Dichtscheiben 24, 25 der Abdichtung 13, 14 noch jeweils eine umlaufende Fettwulst 42, 43 eingesetzt, die den Dichtspalt 26, 27 zumindest teilweise ausfüllt und eine wasserresistente watfähige Abdichtung 13, 14 des Radialwälzlagers 6 bewirkt.
Bezugszahlenliste
1 Spannrolle 23 Lippendichtung von 14
2 Laufrolle 24 Dichtscheibe von 13
3 Nabenring von 2 25 Dichtscheibe von 14
4 Laufring von 2 26 Dichtspalt zwischen 22 und 24
5 Radscheibe von 2 27 Dichtspalt zwischen 23 und 25
6 Radialwälzlager 28 Ringnut für 22
7 innerer Lagerring von 6 29 Ringnut für 23
8 äußerer Lagerring von 6 30 Dichtlippen von 22
9, 9' Laufbahn in 7 31 Dichtlippen von 23
10, 10' Laufbahn in 8 32 Umlaufnut für 30
11 , 11' Lagerkäfig von 6 33 Umlaufnut für 31
12, 12' Wälzkörper von 6 34 Ringbord an 24
13 Abdichtung von 6 35 Ringbord an 25
14 Abdichtung von 6 36 freier Randabschnitt von 7
15 Zwischenraum zwischen 7 und 8 37 freier Randabschnitt von 7
16 Aufnahme 38 freier Randabschnitt von 8
17 Gehäuse 39 freier Randabschnitt von 8
18 Befestigungsschraube 40 Dichtlippe an 24
19, 19' Seitenfläche von 12, 12' 41 Dichtlippe an 25
20, 20' Seitenfläche von 12, 12' 42 Fettwulst in 26
21 Abstand zwischen 7 und 8 43 Fettwulst in 27
22 Lippendichtung von 13

Claims

Schaeffler KG, Industriestr. 1 - 3, 91074 HerzogenaurachPatentansprüche
1. Spann- oder Umlenkrolle, insbesondere für den Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine, im Wesentlichen bestehend aus einer Kunststoff- oder Stahllaufrolle (2), die durch einen inneren Nabenring (3) und einen äußeren Lauf- ring (4) sowie durch eine beide Ringe (3, 4) miteinander verbindende Radscheibe (5) gebildet wird, und aus einem im Nabenring (5) der Laufrolle (2) lagefixierten Radialwälzlager (6), das aus einem inneren Lagerring (7) und einem äußeren Lagerring (8) sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen (7, 8) in rillenförmigen Laufbahnen (9, 10) abrollender, durch einen Lagerkäfig (11) in gleichmäßigen Abständen zueinander gehaltener Wälzkörper (12) besteht und axial beidseitig seiner Wälzkörper (12) jeweils eine Abdichtung (13, 14) aufweist, mit welcher der als Fettdepot ausgebildete Zwischenraum (15) zwischen den Lagerringen (7, 8) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialwälzlager (6) als Kugelrollenlager ausgebildet ist, dessen Wälzkörper (12) als Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (19, 20) ausgebildet sind, wobei das Kugelrollenlager gegenüber einem vergleichbaren Kugellager durch die höhere Anzahl montierbarer Wälzkörper (12) eine erhöhte Tragfähigkeit sowie durch den reduzierten Bauraum der Wälzkörper (12) zugleich ein vergrößertes Fettdepot aufweist.
2. Spann- oder Umlenkrolle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die als Kugelrollen ausgebildeten Wälzkörper (12) des Radialwälzlagers (6) bevorzugt eine Breite zwischen ihren Seitenflächen (19, 20) von etwa 70% des Durchmessers ihrer Kugelgrundform aufweisen und durch den eine Höhe von etwa 80% des Durchmessers der Kugelgrundform der Wälzkörper (12) aufweisenden Abstand (21) zwischen den konzentrisch zueinander angeordneten Lagerringen (7, 8) hindurch zunächst axial in das Radialwälzlager (6) einführbar und durch eine vertikale und eine horizontale Drehung um jeweils 90° in die Laufbahnen (9, 10) der Lagerringe (7, 8) verschwenkbar sind.
3. Spann- oder Umlenkrolle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das als Kugelrollenlager ausgebildete Radialwälzlager (6) gegenüber einem vergleichbaren Kugellager 30% bis 40% mehr Wälzkörper (12) sowie eine dementsprechend höhere Tragzahl und durch die abgeflachten Seitenflächen (19, 20) der Wälzkörper (12) zugleich ein zwischen 20% und 30% größeres Fettdepot im Zwischenraum (15) zwischen den Lagerringen (7, 8) aufweist.
4. Spann- oder Umlenkrolle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die axial beidseitig der Wälzkörper (12) angeordnete Abdichtung (13, 14) des
Radialwälzlagers (6) bevorzugt als vormontierbare Zweistufenabdichtung ausgebildet ist, deren erste Stufe jeweils aus einer armierten Lippendichtung (22, 23) besteht und deren zweite Stufe jeweils durch eine der ersten Stufe mit einem kreisringförmigen Dichtspalt (26, 27) axial vorgelagerte weitere Dichtscheibe (24, 25) gebildet wird.
5. Spann- oder Umlenkrolle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugt durch einen Metall- oder Kunststoffring armierten Lippendichtungen (22, 23) jeweils in einer axial nach innen zu den Wälzkörpern (12) hin versetzten Ringnut (28, 29) in der Innenseite des äußeren Lagerrings (8) lagefixiert sind und sich über eine oder mehrere elastische Dichtlippen (30, 31) schleifend in jeweils einer Umlaufnut (32, 33) in der Außenseite des inneren Lagerrings (7) des Radialwälzlagers (6) abstützend angeordnet sind.
6. Spann- oder Umlenkrolle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff spanlos hergestellten weiteren Dichtscheiben (24, 25) der Abdichtung (13, 14) eine Kreisringform mit jeweils einem innendurchmesserseitigen Ringbord (34, 35) aufweisen, mit dem die Dichtscheiben (24, 25) auf den durch die nach innen versetzten Lippendichtungen (22, 23) freien Randabschnitten (36, 37) der Außenseite des inneren Lagerrings (7) vorzugsweise kraftschlüssig befestigt sind.
7. Spann- oder Umlenkrolle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Dichtscheiben (24, 25) der Abdichtung (13, 14) sich radial nahezu über die gesamte Höhe des Abstandes (21) zwischen den Lagerringen (7, 8) erstrecken und außendurchmesserseitig bevorzugt mit den durch die nach innen versetzten Lippendichtungen (22, 23) freien Randabschnitten (38, 39) der Innenseite des äußeren Lagerrings (8) in Dichtverbindung stehende elastische Dichtlippen (40, 41) aufweisen.
8. Spann- oder Umlenkrolle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer wasserresistenten watfähigen Abdichtung (13, 14) des Ra- dialwälzlagers (6) in die kreisringförmigen Dichtspalte (26, 27) zwischen den Lippendichtungen (22, 23) und den Dichtscheiben (24, 25) der Abdichtung (13, 14) zusätzlich jeweils eine den Dichtspalt (26, 27) zumindest teilweise ausfüllende umlaufende Fettwulst (42, 43) oder ein Filzring eingesetzt ist.
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