DE102010045319A1

DE102010045319A1 - Wälzlager mit einem Führungsring zur radialen Zentrierung einer Käfiganordnung

Info

Publication number: DE102010045319A1
Application number: DE102010045319A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dittrich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (2, 2', 2'', 2''') mit zwischen einem Lageraußenring (4) und einem Lagerinnenring (6) angeordneten, in einer Käfiganordnung (12, 14) gehaltenen Wälzkörpern (8, 10), und mit einem Führungsring zur radialen Zentrierung der Käfiganordnung (12, 14), wobei der Führungsring aus einem einteiligen, im Querschnitt zu einem Profil geformten und zu einem Ring gebogenen dünnwandigen Materialstreifen, vorzugsweise einem Blechbandmaterialstreifen gebildet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Wälzlager mit einem radial unterhalb der Käfiganordnung (12, 14) angeordneten Führungsring vorzuschlagen, der leicht, kinematisch günstig und funktionssicher ausgebildet ist sowie einen Hohlraum zur Aufnahme eines Schmiermittels aufweisen soll. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') ein radial nach innen offenes Querschnittprofil hat, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') am Außenumfang des Lagerinnenringes (6) anliegt, und dass die Käfiganordnung (12, 14) sich am Außenumfang (34) des Führungsringes (20) abstützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zwischen einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring angeordneten, in einer Käfiganordnung gehaltenen Wälzkörpern, und mit einem Führungsring zur radialen Zentrierung der Käfiganordnung, wobei der Führungsring aus einem einteiligen, im Querschnitt zu einem Profil geformten und zu einem Ring gebogenen dünnwandigen Materialstreifen, vorzugsweise einem Blechbandmaterialstreifen gebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Grundsätzlich können Käfiganordnungen von Wälzlagern über die von ihnen gehaltenen Wälzkörper selbst oder an einem der beiden Lagerringe radial zentriert werden. Insbesondere bei Pendelrollenlagern, wenn auch nicht ausschließlich bei diesen, werden zur radialen Zentrierung der Käfiganordnung sogenannte Führungsringe genutzt, die in geeigneter Weise, beispielsweise über die Wälzkörper oder einen der Lagerringe zentriert sind.
Das Schweizer Patent CH 278 688 B zeigt ein zweireihiges Pendelrollenlager mit getrennten Käfigen für die jeweiligen Rollenreihen, wobei ein Führungsring auf einer zylindrischen Fläche axial verschiebbar gelagert ist, die am Innenring zwischen den beiden Laufbahnen für die Rollen angeordnet ist.
Das Österreichische Patent AT 346 655 B zeigt ein zweireihiges Pendelrollenlager mit getrennten Käfigen für die beiden Rollenreihen, die über einen an dem Innenumfang des Lageraußenringes anliegenden Führungsring radial zentriert werden. Eine derartige Konstruktion ist nicht für Wälzlager geeignet, die über im Lageraußenring ausgebildete Schmierölbohrungen mit Schmieröl versorgt werden, da der Führungsring derartige Bohrungen abdecken würde.
In beiden Fällen sind die Führungsringe massiv ausgebildet und als geschlossene Ringe hergestellt. Ein grundsätzlicher Nachteil von aus Vollmaterial ausgeführten Führungsringen besteht darin, dass diese verhältnismäßig schwere, rotierende Teile im Lager bilden, die den zunehmenden Anforderungen an einen Leichtbau nicht entsprechen. Bei geteilten Führungsringen kann es zudem zu gegenseitigen Verschiebungen der beiden Halbringe kommen, so dass sich diese eventuell verkeilen oder bei schnell laufenden Lagern Klappergeräusche verursachen.
In Weiterentwicklung dieses Standes der Technik wird in der DE 10 2008 032 922 A1 ein Wälzlager mit einem radial außen abgestützten Führungsring vorgeschlagen, der aus einem einteiligen, im Querschnitt zu einem Profil geformten und zu einem Ring gebogenen dünnwandigen Materialstreifen gebildet ist. Dieser Führungsring weist ein U-förmiges Querschnittsprofil aus, mit zwei radialen Schenkeln, die durch eine axial ausgerichtete und radial innen angeordnete Wand miteinander verbunden sind. Die beiden Radialschenkel stützen sich an einer Innenumfangsfläche des Lageraußenringes ab. Innerhalb des U-förmigen Querschnittsprofils des Führungsringes ist ein Innenraum ausgebildet, der über radial nach innen weisende Zuführöffnungen im Lageraußenring mit einem Schmiermittel befüllbar ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art mit einem radial unterhalb einer Käfiganordnung angeordneten leichten, kinematisch günstigen und funktionssicheren Führungsring vorzuschlagen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die von dem Führungsring geforderte Funktion, bei der keine allzu hohen Belastungen auftreten, auch mit einem Bauelement zu verwirklichen sein sollte, welches nach den Erkenntnissen und Regeln eines modernen Leichtbaus konstruiert und gefertigt wird.
Die Erfindung geht daher aus von einem Wälzlager mit zwischen einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring angeordneten, in einer Käfiganordnung gehaltenen Wälzkörpern, und mit einem Führungsring zur radialen Zentrierung der Käfiganordnung, wobei der Führungsring aus einem einteiligen, im Querschnitt zu einem Profil geformten und zu einem Ring gebogenen dünnwandigen Materialstreifen gebildet ist. Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass der Führungsring ein radial nach innen offenes Querschnittprofil hat, dass der Führungsring am Außenumfang des Lagerinnenringes anliegt, und dass die Käfiganordnung sich am Außenumfang des Führungsringes abstützt.
Als Material kommt grundsätzlich jedes geeignete Material in Betracht. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Materialstreifen ein Metallblechstreifen verwendet, welcher vorzugsweise aus einem von einem Blechbandmaterial abgetrennten, gestanzten und profilierten Bandabschnitt gebildet wird. Moderne, geläufige Umformtechniken erlauben heute ohne weiteres eine günstige Herstellung von beliebig profilierten und rund gebogenen Führungsringen der oben beschriebenen Art.
Eine bevorzugte Ausbildung des Führungsringes sieht vor, dass dieser ein im wesentliches U-förmiges, H-förmiges oder W-förmiges Querschnittprofil hat. Der Führungsring kann aber auch ein im wesentlichen O-förmiges oder trapezförmiges Querschnittprofil aufweisen.
Als besonders günstig hat sich dabei erwiesen, dem Führungsring ein radial nach innen offenes Querschnittsprofil zu geben und ihn an seinen Seitenwänden und/oder an seiner radial nach außen weisenden Wand mit Öffnungen zu versehen. Dabei weist der Führungsring axial innen einen hohlen Innenraum auf. Diese Ausgestaltung erlaubt es, den Führungsring betriebsmäßig mit einem Schmierstoff, beispielsweise einem Schmierfett zu füllen, welches über in den Seitenwänden ausgebildete Öffnungen zu den Wälzkörpern und den Wälzflächen des Lagers gelangen kann. Bei einer Ölumlaufschmierung des Lagers dienen diese Öffnungen als Düsen, die in unterschiedlicher Anzahl, Größe, Position und Winkel in den Wänden des Führungsringes eingebracht sind, um das Schmiermedium in seiner Austrittsrichtung sowie in seinem Volumenstrom zu beeinflussen, wobei eine Lenkung desselben vorzugsweise in Richtung zur Lagermitte sowie hin zu den Kontaktpunkten bzw. Kontaktflächen der Wälzkörper angestrebt wird.
Zur Befüllung des Führungsringes mit einem Schmiermittel ist bevorzugt vorgesehen, dass dieser über seine radial innere Querschnittprofilöffnung mit in dem Lagerinnenring ausgebildete radiale Schmieröl-Zuführöffnungen in Verbindung steht.
Zur Versteifung an seinem radial inneren Ende und zur Vergrößerung der Auflagefläche des Führungsringes an dem Lagerinnenring kann vorgesehen sein, dass die radial inneren Ränder seiner Seitenwände nach axial innen umgebördelt sind. Eine noch größere Versteifung, allerdings auf Kosten der Auflagefläche des Führungsringes, lässt sich erreichen, wenn die radial inneren Ränder der Seitenwände nach axial innen und radial außen umgebördelt sind.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Führungsring zumindest an seinen Reib- und/oder Kontaktflächen mit einer dessen Verschleiß mindernden Beschichtung versehen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an verschiedenen Ausführungsformen weiter erläutert. Darin zeigt
1 einen Teil-Querschnitt eines Wälzlagers mit einem radial unterhalb von Lagerkäfigen angeordneten hohlen Führungsring gemäß einer ersten Variante,
2 einen Teil-Querschnitt eines Wälzlagers mit einem radial unterhalb von Lagerkäfigen angeordneten hohlen Führungsring gemäß zweiten ersten Variante,
3 einen Teil-Querschnitt eines Wälzlagers mit einem radial unterhalb von Lagerkäfigen angeordneten hohlen Führungsring gemäß einer dritten Variante, und
4 einen Teil-Querschnitt eines Wälzlagers mit einem radial unterhalb von Lagerkäfigen angeordneten hohlen Führungsring gemäß einer vierten Variante.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die in den 1 bis 4 gezeigten, als zweireihige Pendelrollenlager ausgebildeten Wälzlager 2, 2', 2'', 2''' umfassen einen Lageraußenring 4, einen Lagerinnenring 6 sowie zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete Reihen von Rollen 8 bzw. 10, die als symmetrische Tonnenrollen ausgebildet sind. Die Rollen 8 bzw. 10 einer jeden Rollenreihe sind in einer Käfiganordnung geführt, die einen den Rollen 8 zugeordneten ersten Käfig 12 sowie einen den Rollen 10 zugeordneten zweiten Käfig 14 umfasst.
Die Käfiganordnung 12, 14 wird bei allen vier Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 4 durch einen Führungsring 20, 20', 20'', 20''' radial auf dem Lagerinnenring 6 zentriert. Dazu liegt der Führungsring 20, 20', 20'', 20''' jeweils am Außenumfang des Lagerinnenringes 6 an, und die Käfiganordnung 12, 14 stützt sich ihrerseits am Außenumfang 34 des Führungsringes 20, 20', 20'', 20''' ab.
Der Führungsring 20, 20', 20'', 20''' ist aus einem einteiligen, im Querschnitt zu einem Profil geformten und zu einem Ring gebogenen Materialstreifen gebildet. Der Materialstreifen besteht vorzugsweise aus einem von einem Blechbandmaterial abgetrennten, gestanzten und profilierten Blechbandabschnitt.
Wie 1 zeigt, hat der Führungsring 20 ein im Wesentlichen nach radial innen offenes U-förmiges Querschnittsprofil. Die freien Enden der gegenüber liegenden Seitenwände 22 bzw. 24 sind nach axial innen sowie radial außen umgebördelt und dadurch einerseits verstärkt sowie andererseits weniger scharfkantig als nicht umgebördelte Enden. In den Seitenwänden 22, 24 sowie in der radial außen angeordneten Wand 23 sind Öffnungen 26, 28 und 36 ausgebildet.
Der von den Seitenwänden 22, 24 und der radial außen angeordneten Wand 23 begrenzte Innenraum 30 des Führungsringes 20 kann beim Einbau in eine Lagerstelle mit einem Schmierfett befüllt sein, welches im Betrieb des Wälzlagers über die Öffnungen 26, 27, 28 und 36 gezielt zu den zu schmierenden Bereichen des Wälzlagers 2, 2', 2'', 2''' geleitet wird. Der Innenraum 30 bildet somit einen Fettstauraum und ermöglicht eine für die Lebensdauer des Wälzlagers ausreichende Dauerschmierung.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass der Innenraum 30 über eine radial innere Öffnung 27 des Führungsringes 20, 20', 20'', 20''' mit im Lagerinnenring 4 ausgebildete Schmieröl-Zuführöffnungen 32 in Verbindung steht, so dass den zu schmierenden Bereichen des Wälzlagers 2, 2', 2'', 2''' Schmieröl über die Zuführöffnungen 32, den Innenraum 30 und die in den Wänden 22, 23, 24 ausgebildeten Öffnungen 26, 28, 36 gezielt zuführbar ist.
Die Öffnungen 26, 28 in den Wänden 22, 24 des Führungsringes 20, 20', 20'', 20''' können im Vergleich der beiden gegenüberliegenden Seitenwände 22, 24 unsymmetrisch verteilt angeordnet und/oder ausgebildet sein, so dass ein Schmiermedium den jeweiligen Anforderungen des Lagers entsprechend den anderen Lagerkomponenten zuführbar ist. Die Öffnungen 26, 28, 36 in den Wänden 22, 23, 24 des Führungsringes 20, 20', 20'', 20''' können beispielsweise rechteckig, rund oder oval ausgebildet sein.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwände 22, 24 des Führungsringes 20, 20', 20'', 20''' nicht senkrecht sondern unter einem von 90° abweichenden Winkel zu der diese Seitenwände 22, 24 verbindenden Wand 23 angeordnet sind, wobei die Anstellwinkel der beiden Seitenwände 22, 24 unterschiedlich sein können, so dass das Schmiermedium über unterschiedliche Austrittswinkel in Bezug zur Lagerlängsachse aus dem Innenraum 30 des Führungsringes 20, 20', 20'', 20''' austritt. Das Ziel dieser Maßnahmen ist es, den im Betrieb auftretenden Zentrifugalkräften auf das Schmiermedium entgegenzuwirken und das Schmiermedium gezielt an die gewünschten Lagerstellen zu bringen.
Die in den Seitenwänden 22, 24 ausgebildeten Öffnungen 26, 28 können jeweils in Umfangsrichtung und/oder radial versetzt angeordnet sein. Die Öffnungen 26, 28 können auch hinsichtlich ihrer Geometrie unterschiedlich ausgebildet sein.
Abweichend von dem in 1 dargestellten, im Querschnitt U-förmigen Führungsring 20 weist der Führungsring 20' der 2 einen im wesentlichen H-förmigen Querschnitt auf. Auch bei diesem Führungsring 20' sind zwei schräg gestellte Seitenwände 22, 24 über eine parallel zur Lagerlängsachse ausgerichtete Wand 23 miteinander verbunden. Auch diese Wand 23 befindet sich vergleichsweise dicht am radialen Ende des Führungsringes 20'.
Wie alle Ausführungsformen zeigen, sind die Seitenwände 22, 23 des Führungsringes 20, 20', 20'', 20''' im Wälzlager 2, 2', 2'', 2''' im wesentlichen parallel zu den zueinander weisenden Stirnseiten der Wälzkörper 8, 10 ausgerichtet. Dies ist auch bei dem Führungsring 20'' des Wälzlagers 2'' gemäß 3 so, bei dem der Führungsring 20'' eine W-förmige oder bzw. M-förmige Querschnittsgeometrie aufweist. Die radial außen angeordnete Wand 23 ist jedoch im Querschnitt V-förmig ausgebildet, wodurch der Führungsring 20'' in axialer Richtung zusätzlich die Eigenschaft einer Feder aufweist.
Schließlich zeigt 4 ein Wälzlager 2''', bei dem der Führungsring 20''' gemäß der Erfindung ein im wesentlichen O-förmiges oder trapezförmiges Querschnittprofil hat. Die radial nach innen weisende Öffnung 27 ist dabei vorzugsweise durch mehrere umfangsbezogen hintereinander angeordnete Löcher oder Schlitze im Führungsring 20''' ausgebildet. Durch diese Öffnung 27 ist der Führungsring 20''' ebenfalls mit einem Schmiermittel befüllbar.
Bezugszeichenliste

2: Wälzlager
2': Wälzlager
2'': Wälzlager
2''': Wälzlager
4: Lageraußenring
6: Lagerinnenring
8: Rollen
10: Rollen
12: Käfig
14: Käfig
16: Stirnseite einer Rolle
18: Stirnseite einer Rolle
20: Führungsring
20': Führungsring
20'': Führungsring
20''': Führungsring
22: Seitenwand
24: Seitenwand
26: Öffnung
27: Öffnung
28: Öffnung
30: Innenraum
32: Zuführöffnungen
34: Außenumfang des Führungsrings
36: Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CH 278688 B [0003]
AT 346655 B [0004]
DE 102008032922 A1 [0006]

Claims

Wälzlager (2, 2', 2'', 2''') mit zwischen einem Lageraußenring (4) und einem Lagerinnenring (6) angeordneten, in einer Käfiganordnung (12, 14) gehaltenen Wälzkörpern (8, 10), und mit einem Führungsring zur radialen Zentrierung der Käfiganordnung (12, 14), wobei der Führungsring aus einem einteiligen, im Querschnitt zu einem Profil geformten und zu einem Ring gebogenen dünnwandigen Materialstreifen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') ein radial nach innen offenes Querschnittprofil hat, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') am Außenumfang des Lagerinnenringes (6) anliegt, und dass die Käfiganordnung (12, 14) sich am Außenumfang (34) des Führungsringes (20) abstützt.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') ein im wesentlichen U-förmiges, H-förmiges oder W-förmiges Querschnittprofil hat.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') ein im wesentlichen O-förmiges oder trapezförmiges Querschnittprofil hat.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') an seinen Seitenwänden (22, 24) und/oder an seiner radial nach außen weisenden Wand (23) mit Öffnungen (26, 28, 36) versehen ist.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') axial innen einen Innenraum (30) zur Aufnahme von Schmierstoff bildet.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') über seine radial innere Querschnittprofilöffnung (27) mit in dem Lagerinnenring (6) ausgebildete Schmieröl-Zuführöffnungen (32) in Verbindung steht.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial inneren Ränder der Seitenwände (22, 24) des Führungsringes (20, 20', 20'', 20''') nach axial innen umgebördelt sind.
Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radial inneren Ränder der Seitenwände (22, 24) des Führungsringes (20, 20', 20'', 20''') nach axial innen und radial außen umgebördelt sind.
Wälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (20, 20', 20'', 20''') zumindest an seinen Reib- und/oder Kontaktflächen mit einer dessen Verschleiß mindernden Beschichtung versehen ist.