DE102007059278A1

DE102007059278A1 - Wälzlager für eine Spann- und/oder Umlenkrolle

Info

Publication number: DE102007059278A1
Application number: DE102007059278A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lang
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-08
Filing date: 2007-12-08
Publication date: 2009-06-10
Also published as: WO2009080429A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für eine Spann- und/oder Umlenkrolle eines Riementriebs, insbesondere eines Riementriebs an einem Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Außenring (1) und einem Innenring (2) und zwischen Außenring und Innenring geführten Wälzkörpern (3) sowie mit einem Distanzstück (4) zur Festlegung der axialen Lage des Wälzlagers in Bezug auf eine vorgegebene Befestigungsebene. Erfindungsgemäß weist das Distanzstück (4) einen zylindrischen Abschnitt (5) und einen sich radial erstreckenden Bund (6) auf, wobei der zylindrische Abschnitt (5) in die Bohrung (7) des Innenringes (2) eingreift und der sich radial erstreckende Bund (6) zumindest teilweise an der der Befestigungsebene zugewandten Stirnseite (8) des Innenringes (2) anliegt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für eine Spann- und/oder Umlenkrolle eines Riementriebs, insbesondere eines Riementriebs an einem Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Außenring und einem Innenring und zwischen Außenring und Innenring geführten Wälzkörpern, sowie mit einem Distanzstück zur Festlegung der axialen Lage des Wälzlagers in Bezug auf eine vorgegebene Befestigungsebene.
Das der Lagerung einer Spann- und/oder Umlenkrolle dienende Wälzlager wird in der Regel über eine Schraubverbindung an einem Maschinenteil befestigt. Hierzu wird ein Schraubbolzen durch die Bohrung des Wälzlager-Innenrings geführt. Um einen axialen Abstand des Wälzlagers und somit der Spann- und/oder Umlenkrolle zum Maschinenteil zu gewährleisten und um den axialen Abstand in Bezug auf eine vorgegebene Befestigungsebene festzulegen, sind aus dem Stand der Technik hülsenförmige Distanzkörper bekannt, die zwischen dem Maschinenteil bzw. der Befestigungsebene und dem Wälzlager angeordnet werden.
Einen solchen Distanzkörper in Zusammenhang mit einer Spannrolle für Riementriebe offenbart beispielsweise die DE 84 29 897 U1 . Der hierin beschriebene Distanzkörper weist einen Ringabschnitt und einen sich kegelförmig weitenden, in einen umlaufenden Flanschfortsatz auslaufenden Abschnitt auf. Mit dem Flanschfortsatz stützt sich der Distanzkörper an einem Maschinenblock ab, während die Stirnseite des Ringabschnitts an einer Seitenfläche des Innenrings anliegt. Über einen durch die Bohrung des Innenrings geführten Tragkörper, der sich endseitig ebenfalls kegelförmig weitet und den Ringabschnitt der Distanzhülse hintergreift, wird der Distanzkörper an dem Wälzlager gehalten. Der Distanzkörper legt somit die axiale Einbaulage des Wälzlagers fest. Eine Veränderung der axialen Einbaulage des Wälzlagers ist durch Austausch des Distanzkörpers möglich, wozu zunächst die Formschlussverbindung zwischen Distanzkörper und Tragkörper gelöst werden muss. Diese Vorgehensweise ist zeitraubend und ohne Beschädigung des Tragkörpers nicht möglich, so dass auch dieser ausgetauscht werden muss.
Eine Veränderung der axialen Einbaulage des Wälzlagers kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn das Wälzlager zusammen mit einem breiteren Riemen eingesetzt werden soll. Neben dem vollständigen Austausch der jeweiligen Spann- und/oder Umlenkrolle einschließlich des Wälzlagers, kann der Einsatz unterschiedlicher Riemenbreiten auch dadurch erfolgen, dass lediglich die auf der Außenmantelfläche des Wälzlagers angeordnete Laufscheibe zur Aufnahme des Riemens ausgetauscht wird. Der Austausch der Laufscheibe ist zumindest dann erforderlich, wenn ein breiterer Riemen und/oder ein Riemen mit einer anderen Profilierung bzw. ohne Profilierung gewählt wird. Da Wälzlagerbreiten wie auch Riemen- und Laufscheibenbreiten genormt sind, sind wahlweise Kombinationen ohne weiteres möglich.
Wird das Wälzlager bei Einsatz eines breiteren Riemens und/oder einer breiteren Laufscheibe nicht mit ausgetauscht, das heißt die Wälzlagerbreite nicht angepasst, besteht regelmäßig das Problem, dass die Riemenlängsachse axial versetzt zur Wälzlagermitte zu liegen kommt und der Riemen das Wälzlager außermittig belastet. Dies liegt darin begründet, dass der breitere Riemen und/oder die breitere Laufscheibe in der Regel nur zu einer Seite hin aufbauen und zwar zu der Seite, die der Befestigungsebene abgewandt ist. Eine axial versetzte Belastungseinleitung hat jedoch eine verringerte Lebensdauer des Wälzlagers, damit einen vorzeitigen Lagerausfall und den Austausch des Lagers zur Folge.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Wälzlager für eine Spann- und/oder Umlenkrolle zu schaffen, dessen axiale Einbaulage auf einfache Weise festlegbar und damit an gegebenenfalls veränderte Erfordernisse anpassbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Wälzlager mit einem Distanzstück entsprechend Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist das Distanzstück einen zylindrischen Abschnitt und einen sich radial erstreckenden Bund auf, wobei der zylindrische Abschnitt in die Bohrung des Innenringes des Wälzlagers eingreift und der sich radial erstreckende Bund zumindest teilweise an der der Befestigungsebene zugewandten Stirnseite des Innenringes anliegt.
Das in das Wälzlager einsetzbare Distanzstück ermöglicht bei Wahl eines breiteren Riemens und/oder Laufscheibe, den sich einstellenden axialen Versatz zwischen Riemenlängsachse und Wälzlagermitte auszugleichen, so dass der Riemen das Wälzlager wieder mittig belastet. Es bedarf hierzu keiner Änderungen an der Anschraubfläche am Maschinenteil, das heißt die vorhandene Anschraubgeometrie kann beibehalten werden. Der Wechsel auf einen breiteren Riemen ist daher ohne zeitraubenden und kostenintensiven Montageaufwand möglich.
Vorzugsweise erstreckt sich der Bund des Distanzstückes in radialer Richtung über einen Ringspalt zwischen Außenring und Innenring, in dem die Wälzkörper und in der Regel seitliche Dichtungen angeordnet sind. Das Distanzstück ge währleistet somit zumindest einseitig, nämlich an der dem Maschinenteil zugewandten Seite, einen zusätzlichen Schutz der Dichtungen. Auf Schutzscheiben, -bleche und dergleichen, die zu diesem Zweck häufig eingesetzt werden, kann demnach verzichtet werden.
Weiterhin bevorzugt weist das Distanzstück bestimmte Geometrieverhältnisse auf, die durch den Außendurchmesser D im Bereich des Bundes, den Innendurchmesser d des zylindrischen Abschnitts und der axialen Länge l bestimmt werden. Dabei beträgt der Außendurchmesser D des Distanzstückes 25 mm bis 40 mm, vorzugsweise 29 mm bis 36 mm, der Innendurchmesser d des Distanzstückes 7 mm bis 20 mm, vorzugsweise 10 mm bis 17 mm und die axiale Länge l des Distanzstückes 4 mm bis 15 mm, vorzugsweise 5 mm bis 12 mm.
Dabei kann die Bundstärke s 1,0 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1,5 mm bis 2,0 mm betragen. Die Bundstärke s bestimmt den axialen Versatz des Wälzlagers und entspricht bevorzugt der halben Differenz zwischen zwei verschiedenen Riemenbreiten. Mit eingesetztem Distanzstück kann das Wälzlager den axialen Versatz zu dem breiteren Riemen ausgleichen, wobei durch Entfernen des Distanzstückes auch der schmalere Riemen wieder zum Einsatz kommen kann. Sollen mehr als zwei verschiedene Riemenbreiten mit demselben Wälzlager eingesetzt werden, sind entsprechend viele Distanzstücke mit unterschiedlichen Bundstärken vorzuhalten. Der Austausch erfolgt in einfacher Weise durch Abnehmen der Spann- und/oder Umlenkrolle von dem Maschinenteil und Einsetzen des jeweiligen Distanzstückes in die Bohrung des Innenrings des Wälzlagers. Danach kann die Spann- und/oder Umlenkrolle wieder mit dem Maschinenteil verschraubt werden.
Es ist daher auch möglich, bereits in Betrieb befindliche Wälzlager an Spann- und/oder Umlenkrollen mit einem Distanzstück auszustatten, um die erfindungsgemäßen Vorteile auch hier nutzen zu können.
Erstreckt sich der Bund des Distanzstückes in radialer Richtung über den Ringspalt zwischen Außen- und Innenring hinweg, ist vorgesehen, dass er wälzla gerseitig wenigstens eine als Rücksprung ausgebildete umlaufende Stufe aufweist. Der radial äußere Bereich des Bundes verläuft somit axial beabstandet zum Wälzlager. Der Rücksprung ermöglicht, dass der Außenring und ggf. die Dichtung ohne Reibung am Bund um den Innenring laufen können.
Im radial äußeren Bereich weist der Bund somit eine geringere Bundstärke auf. Bevorzugt erfährt die maximale Bundstärke s durch die Stufe eine Reduzierung um 0,1 mm bis 0,7 mm, vorzugsweise um 0,1 mm bis 0,5 mm.
Der zylindrische Abschnitt des Distanzstückes, mit dem das Distanzstück in die Bohrung des Innenrings des Wälzlagers eingesetzt wird, erstreckt sich axial bevorzugt bis zur Mitte der Bohrung des Innenrings. Um das Einsetzen des Distanzstückes in die Bohrung des Innenringes zu erleichtern, ist das freie Ende des zylindrischen Abschnitts außenmantelseitig vorzugsweise konisch zulaufend und/oder gerundet ausgebildet.
Weiterhin bevorzugt weist der zylindrische Abschnitt des Distanzstückes außenmantelseitig einen radial vorspringenden umlaufenden Absatz auf. Der Absatz dient dem Toleranz- bzw. Spielausgleich zwischen der Bohrung des Innenrings und dem Außenmantel des zylindrischen Abschnittes des Distanzstückes, so dass das Distanzstück reibschlüssig in der Bohrung des Innenringes anliegt. Besitzt der zylindrische Abschnitt im Bereich des vorspringenden umlaufenden Ansatzes ein Übermaß gegenüber der Bohrung des Innenringes kann auch eine Presspassung realisiert werden. Bevorzugt erfährt der zylindrische Abschnitt durch den umlaufenden Absatz eine Durchmesservergrößerung von 0,01 mm bis 0,07 mm, vorzugsweise von 0,01 mm bis 0,05 mm. Die axiale Erstreckung des Absatzes beträgt 0,5 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,8 mm bis 1,2 mm.
Das Distanzstück des erfindungsgemäßen Wälzlagers kann aus verschiedenen Werkstoffen und mittels verschiedener Verfahren hergestellt sein. Vorzugsweise ist das Distanzstück ein Aluminium-Druckgussformteil und somit mittels eines spanlosen Formgebungsverfahrens hergestellt. Kostengünstiger erweisen sich spanende Formgebungsverfahren, so dass alternativ das Distanzstück auch ein aus Stahl gedrehtes Formteil sein kann.
Aufgrund der angegebenen Abmessungen und Geometrieverhältnisse des Distanzstückes weist das erfindungsgemäße Wälzlager vorzugsweise eine Lagerbreite von 14 mm auf. Andere Lagerbreiten sind jedoch ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen ebenfalls möglich.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 jeweils einen Schnitt durch eine Spann- und/oder Umlenkrolle mit einem Wälzlager nach dem Stand der Technik (a + b) und einen Schnitt durch eine Spann- und/oder Umlenkrolle mit einem erfindungsgemäßen Wälzlager (c),
2 einen Schnitt durch das Distanzstück eines erfindungsgemäßen Wälzlagers,
3 den Schnitt gemäß 2 zur Kennzeichnung der Lage der Detailschnitte,
4 einen Detailschnitt Y im Bereich des zylindrischen Abschnittes des Distanzstückes gemäß 3,
5 einen Detailschnitt Z im Bereich des Bundes des Distanzstückes gemäß 3.
1 erläutert den Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Wälzlagers (1c). Es werden drei Spann- und/oder Umlenkrollen mit einem jeweils aus einem Außenring 1, einem Innenring 2 und Wälzkörpern 3 bestehenden Wälzlagern gezeigt. Der die Wälzkörper 3 aufnehmende Ringspalt 9 zwischen Außenring 1 und Innenring 2 wird seitlich durch Dichtungen 14 geschlossen.
Der Außenring 1 trägt jeweils eine Laufscheibe 12 zur Aufnahme eines Riemens 13, dessen Breite die Breite des Wälzlagers überragt. Die dem Maschinenteil (nicht dargestellt) zugewandte Stirnseite des Wälzlagers definiert eine Befestigungsebene 15, während die maschinenteilseitige Außenkante des Riemens eine Ebene 16 definiert. Wird nunmehr ein breiterer Riemen eingesetzt (angedeutet in 1b) und beide Bezugsebenen werden beibehalten, kommt die Längsachse 17 des Riemens axial versetzt zur Wälzlagermitte 18 zu liegen (1b). Der Versatz ist mit dem Buchstaben a kenntlich gemacht. Dieser Versatz bewirkt eine außermittige Belastung des Wälzlagers, so dass mit einer verringerten Lebensdauer und einem vorzeitigen Austausch des Lagers zu rechnen ist.
Das erfindungsgemäße Wälzlager (1c) ermöglicht ohne Änderung der Anschraubgeometrie, dass heißt ohne Änderungen am Maschinenteil und ohne Verschieben der Befestigungsebene 15, die axiale Lage des Wälzlagers derart festzulegen, dass die Lasteintragung wieder mittig erfolgt. Hierzu weist das Wälzlager ein Distanzstück 4 mit einem zylindrischen Abschnitt 5 und einem sich radial erstreckenden Bund 6 auf, das in die Bohrung 7 des Innenrings 2 eingesetzt ist. Die Bundstärke s entspricht dabei dem Maß des Versatzes a.
Das Distanzstück ist weiterhin derart ausgebildet, dass der radiale Bund 6 sich über den Ringspalt 9 zwischen Außenring 1 und Innenring 2 des Wälzlagers erstreckt. Er überdeckt damit maschinenseitig die Dichtung 14 im Ringspalt 9 und bewirkt einen Schutz der Dichtung 14 vor Verunreinigungen und mechanischen Beschädigungen. Der Bund 6 liegt dabei an der Stirnseite 8 des Innenrings 2 an, springt aber im Bereich des Ringspaltes 9 zurück (siehe 2), damit die Funktionsweise des Wälzlagers durch den Bund 6 nicht beeinträchtigt wird. Der zylindrische Abschnitt 5 liegt an der Innenwandung der Bohrung 7 des Innenringes 2 an und erstreckt sich in axialer Richtung bis zur Wälzlagermitte 18.
2 sind die Geometrieverhältnisse an einem Distanzstück 4 eines erfindungsgemäßen Wälzlagers zu entnehmen. Vorliegend beträgt der Außendurchmesser D des Bundes 32,4 mm, der Innendurchmesser d des zylindrischen Abschnitts 13,6 mm und die Länge 18,7 mm. Die Erfindung ist auf diese Abmessungen jedoch nicht beschränkt. Zudem sind Abweichungen aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen möglich.
Weiterhin ist in 2 erkennbar, dass der Bund 6 eine umlaufende Stufe 10 aufweist. Die Stufe 10 begrenzt den Bundbereich, der an der Stirnseite 8 des Innenringes 2 anliegt und bildet einen außen liegenden Bundbereich aus, der zum Wälzlager hin axial beabstandet ist. Ferner sind 2 deutlich die außenmantelseitig abgerundeten Enden des zylindrischen Abschnitts 5 zu entnehmen, welche das Einführen des Distanzstückes 4 in die Bohrung 7 des Innenringes 2 erleichtern sollen.
Dieselben Geometrieverhältnisse zeigt auch der Schnitt gemäß 3. Weiterhin verweist 3 auf die Detailschnitte Y (4) und Z (5), die Teilbereiche des Distanzstückes 4 wiedergeben. Der Detailschnitt Z stellt den Bereich der Stufe 10 am Bund 6 dar. Die maximale Bundstärke s beträgt vorliegend 1,8 mm. Im an die Stufe 10 anschließenden äußeren Bereich wird die Bundstärke um 0,3 mm reduziert. Der Detailschnitt Y zeigt einen Ausschnitt der Außenmantelfläche des zylindrischen Abschnitts 5 des Distanzstückes 4. Ihm ist ein umlaufender vorspringender Absatz 11 zu entnehmen, der eine Außendurchmesservergrößerung des zylindrischen Abschnitts um 0,035 mm bewirkt. In axialer Richtung erstreckt sich der Absatz 11 über eine Länge von 1 mm. Fertigungsbedingte Maßtoleranzen sind auch hier wiederum zu berücksichtigen.
Die angegebenen Maße betreffen lediglich eine konkrete Ausführungsform der Erfindung. Andere Abmessungen sind ebenfalls möglich, insbesondere unter Beibehaltung der bevorzugten Geometrieverhältnisse. Das Vorhalten von Distanzstücken unterschiedlicher Abmessungen hat insbesondere den Vorteil, dass es den Einsatz der Distanzstücke in einem oder mehreren Wälzlagern mit mehreren unterschiedlichen Riemenbreiten ermöglicht.
Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Wälzlager ist in der Lage, den axialen Versatz der Riemenlängsachse gegenüber der Wälzlagermitte bei Einsatz eines breiteren Riemens auszugleichen. Die Belastung des Wälzlagers erfolgt auch bei Einsatz eines breiteren Riemens weiterhin mittig, so dass ein vorzeitiger Verschleiß des Wälzlagers nicht zu befürchten ist. Das erfindungsgemäße Wälzlager kann aber auch lediglich dazu dienen, zu gewährleisten, dass die Spann- und/oder Umlenkrolle einen ausreichenden Abstand zum Maschinenteil besitzt. Insoweit stellt das erfindungsgemäße Wälzlager auch die bestimmungsgemäße Verwendung einer Spann- und/oder Umlenkrolle sicher.

1: Außenring
2: Innenring
3: Wälzkörper
4: Distanzstück
5: zylindrischer Abschnitt des Distanzstücks
6: sich radial erstreckender Bund des Distanzstücks
7: Bohrung des Innenrings
8: Stirnseite des Innenrings
9: Ringspalt
10: Stufe
11: Absatz
12: Laufscheibe
13: Riemen
14: Dichtung
15: Befestigungsebene
16: Ebene der Riemenaußenkante
17: Riemenlängsachse
18: Wälzlagermitte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 8429897 U1 [0003]

Claims

Wälzlager für eine Spann- und/oder Umlenkrolle eines Riementriebs, insbesondere eines Riementriebs an einem Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Außenring (1) und einem Innenring (2) und zwischen Außenring und Innenring geführten Wälzkörpern (3), sowie mit einem Distanzstück (4) zur Festlegung der axialen Lage des Wälzlagers in Bezug auf eine vorgegebene Befestigungsebene, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück (4) einen zylindrischen Abschnitt (5) und einen sich radial erstreckenden Bund (6) aufweist, wobei der zylindrische Abschnitt (5) in die Bohrung (7) des Innenringes (2) eingreift und der sich radial erstreckende Bund (6) zumindest teilweise an der der Befestigungsebene zugewandten Stirnseite (8) des Innenringes (2) anliegt.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich radial erstreckende Bund (6) des Distanzstückes (4) über einen Ringspalt (9) zwischen Außenring (1) und Innenring (2) erstreckt.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser D des Distanzstückes (4) 25 mm bis 40 mm, vorzugsweise 29 mm bis 36 mm beträgt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser d des Distanzstückes (4) 7 mm bis 20 mm, vorzugsweise 10 mm bis 17 mm beträgt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge l des Distanzstückes (4) 4 mm bis 15 mm, vorzugsweise 5 mm bis 12 mm beträgt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Bundstärke s 1,0 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1,5 mm bis 2,0 mm beträgt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der sich radial erstreckende Bund (6) wälzlagerseitig wenigstens eine als Rücksprung ausgebildete umlaufende Stufe (10) aufweist, so dass der radial äußere Bereich des Bundes (6) axial beabstandet zum Wälzlager verläuft.
Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Bundstärke s durch die Stufe (10) eine Reduzierung um 0,1 mm bis 0,7 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 0,5 mm erfährt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt (5) des Distanzstückes (4) sich axial bis zur Mitte der Bohrung (7) des Innenrings (2) erstreckt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des zylindrischen Abschnitts (5) des Distanzstückes (4) außenmantelseitig konisch zulaufend und/oder gerundet ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt (5) des Distanzstückes (4) außenmantelseitig einen radial vorspringenden umlaufenden Absatz (11) aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Abschnitt (5) durch den umlaufenden Absatz (11) eine Durchmesservergrößerung von 0,01 mm bis 0,07 mm, vorzugsweise von 0,01 mm bis 0,05 mm erfährt.
Wälzlager nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung des Absatzes (11) 0,5 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise 0,8 mm bis 1,2 mm beträgt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück (4) ein Aluminium-Druckgussformteil ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück (4) ein aus Stahl gedrehtes Formteil ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbreite 14 mm beträgt.