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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, insbesondere zur Verwendung in einem Hebewerk in einem Flurförderfahrzeug wie beispielsweise eines Gabelstaplers, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Lagerkugeln, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Lagerkugeln zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert auf der Innenringlaufbahn und der Außenringlaufbahn abwälzen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Wälzlageranordnung, ein Hebewerk sowie ein Flurförderfahrzeug.
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Hintergrund der Erfindung
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Hebewerke kommen in vielerlei Anwendungen zum Einsatz. Zu nennen sind hierbei vor allem Flurförderfahrzeuge, beispielsweise in Form von Gabelstaplern. Ein solcher Gabelstapler weist eine die Last aufnehmende Gabel auf, die über beispielsweise zwei Linearführungsebenen vertikal bewegt werden kann, um die Last anzuheben. Die Vertikalbeweglichkeit wird über entsprechende Rahmenelemente, die über Linearführungen relativ zueinander bewegt werden können, realisiert, wobei die Rahmenelemente über entsprechende Hubmastrollen linear beweglich geführt sind. Ein anderer Hebewerktyp ist ein Kran, bei dem, je nach Ausgestaltung, mehrere Träger oder Arme über entsprechende Dreh- oder Schwenklagerstellen beweglich miteinander verbunden sind, wobei ein solcher Kran auch an einem Fahrwerk angeordnet sein kann. Auch Hebe- oder Arbeitsbühnen und Ähnliches sind als Hebewerke zu nennen, wobei auch dort die entsprechenden beweglichen Elemente in der Regel über Linearführungen mit entsprechenden Führungsrollen und Ähnlichem geführt sind.
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Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis darin, die als Wälzlager ausgeführten Hubmastrollen hinsichtlich ihrer Standzeiten, Betriebssicherheit und Herstellungskosten zu optimieren.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager, insbesondere zur Anwendung in einem Hebewerk eines Gabelstaplers, bereitzustellen, dass eine besonders hohe Verschleißfestigkeit und Betriebssicherheit bei möglichst geringen Herstellungskosten gewährleistet.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, insbesondere zur Verwendung in einem Hebewerk in einem Flurförderfahrzeug, wie beispielsweise eines Gabelstaplers, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring und Lagerkugeln, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Lagerkugeln zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert auf der Innenringlaufbahn und der Außenringlaufbahn abwälzen, wobei die Außenringlaufbahn als ein vom Außenring separates Bauteil ausgebildet ist, das drehfest mit dem Außenring verbunden ist, wobei die Außenringlaufbahn eine Härte von wenigstens 40 HRC, bevorzugt von 45 bis 65 HRC, ganz besonders bevorzugt 50 bis 65 HRC, und der Außenring eine Härte von weniger als 40 HRC, bevorzugt 5 bis 40 HRC, ganz besonders bevorzugt 20 bis 35 HRC aufweist.
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Der Vorteil der Ausgestaltung liegt darin, dass die Außenringlaufbahn im Verschleißfall aus dem Außenring herausgetrennt werden und durch eine neue Außenringlaufbahn ersetzt werden kann. Der Außenring kann gleichzeitig aus einem Material mit geringeren Anforderungen an die Abriebfestigkeit ausgeformt werden, wobei neben einer vorteilhaften Schwingungsabsorption insbesondere bei geringen Umdrehungsgeschwindigkeiten des Wälzlagers von ca. 10 bis 100 1/min und insbesondere bei vorwiegender Axialbelastung, auch eine besonders kostengünstige Herstellung des Außenrings realisierbar ist.
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Die Härte HRC von Außenringlaufbahn und Außenring sind ermittelt nach Rockwell DIN EN ISO 6508-1.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
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Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers rollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering.
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Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wobei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
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Die Wälzkörper haben erfindungsgemäß die Form einer Kugel und werden auch als Lagerkugeln bezeichnet. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen.
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Die Wälzkörper sind bevorzugt nicht in einem Käfig voneinander beabstandet aufgenommen, sondern bilden käfiglos einen vollkugeligen Lagerkugelsatz.
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Ein Wälzlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Wälzlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Außenring eine Zugfestigkeit von 800 bis 1200 N/mm2 aufweist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Schwingungsabsorption durch den Außenring bewirkt werden.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Außenringlaufbahn eine Zugfestigkeit von 1.200 bis 2.200 N/mm2 aufweist.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Außenringlaufbahn eine radiale Höhe Hr - B aufweist, und der Außenring eine radiale Höhe Hr - R aufweist, wobei Hr - B : Hr - R zwischen 0,4 und 0,9 gewählt ist. Insbesondere bei diesen Verhältnissen zeigt das Wälzlager ein besonders vorteilhaftes Schwingungsverhalten und eine hohe Laufruhe.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Außenringlaufbahn gesprengt ausgeführt ist, wodurch das Einsetzen der Lagerkugeln bei der Montage erleichtert ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die Außenringlaufbahn wenigstens eine Nut zur Aufnahme einer Dichtung aufweist. Es hat sich gezeigt, dass die Ausbildung einer Nut in der Außenringlaufbahn und die Anordnung einer Dichtung, insbesondere auch in Form einer berührungslosen metallischen Dichtungsscheibe, einen guten Schutz vor mechanischen Einflüssen und vor dem Eindringen von unerwünschten Schadstoffen, wie Partikel oder Spritzwasser, in das Wälzlager bietet und gleichzeitig keinen negativen Einfluss auf die Laufruhe und das Schwingungsverhalten des Wälzlagers hat.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Innenring eine Härte von wenigstens 40 HRC, bevorzugt von 45 bis 65 HRC, ganz besonders bevorzugt 50 bis 65 HRC aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Wälzlageranordnung umfassend die folgenden Schritte:
- - Bereitstellung eines Innenrings,
- - Bereitstellen eines Außenrings, der eine Härte von weniger als 40 HRC, bevorzugt 5 bis 40 HRC, ganz besonders bevorzugt 20 bis 35 HRC aufweist,
- - Bereitstellen einer Außenringlaufbahn, der eine Härte von wenigstens 40 HRC, bevorzugt von 45 bis 65 HRC, ganz besonders bevorzugt 50 bis 65 HRC aufweist,
- - Bereitstellen von Lagerkugeln,
- - Einsetzen der Lagerkugeln zwischen dem Innenring und der Außenringlaufbahn,
- - Herstellen einer drehfesten Verbindung zwischen dem Außenring und der Außenringlaufbahn.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Hebewerk, insbesondere für ein Flurförderfahrzeug, wie beispielsweise einen Gabelstapler, umfassend mehrere über drehbare Lagerstellen beweglich zueinander linear geführte Elemente wobei wenigstens eine Lagerstelle eine Wälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
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Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst durch Flurförderfahrzeug, wie beispielsweise einen Gabelstapler, umfassend ein Hebewerk gemäß Anspruch 9.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Zeichnungen sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung,
- 2 Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung, und
- 3 perspektivische Ansicht eines Hebewerks eines Gabelstaplers und eines Gabelstaplers mit einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung 1, insbesondere zur Verwendung in einem Hebewerk in einem Flurförderfahrzeug, wie beispielsweise eines Gabelstaplers. Die Wälzlageranordnung 1 umfasst ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4 und Lagerkugeln 5. Der Innenring 3 weist eine Innenringlaufbahn 6 auf und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 7, wobei die Lagerkugeln 5 zwischen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert auf der Innenringlaufbahn 6 und der Außenringlaufbahn 7 abwälzen. Die Außenringlaufbahn 7 ist als ein vom Außenring 4 separates Bauteil ausgebildet. Die separate Außenringlaufbahn7 ist in dem Außenring 4 drehfest verbunden. Die Außenringlaufbahn 7 besitzt eine Härte von wenigstens 40 HRC, bevorzugt von 45 bis 65 HRC, ganz besonders bevorzugt 50 bis 65 HRC. Der Außenring 4 weist eine Härte von weniger als 40 HRC, bevorzugt 5 bis 40 HRC, ganz besonders bevorzugt 20 bis 35 HRC auf. Der Innenring 3 besitzt eine Härte von wenigstens 40 HRC, bevorzugt von 45 bis 65 HRC, ganz besonders bevorzugt 50 bis 65 HRC.
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Die Lagerkugeln 5 sind nicht in einem Käfig voneinander beabstandet aufgenommen, sondern bilden käfiglos einen vollkugeligen Lagerkugelsatz. An einer Stirnseite sind in dem Außenring 4 ein nicht näher bezeichneter umlaufender Einstich vorgesehen, in dem der Sicherungsring 10 axial gesichert angeordnet ist. Der Einstich und der Sicherungsring 10 sind so konfiguriert, dass der Sicherungsring 10 die Außenringlaufbahn 7 axial im Außenring 10 gegen den ebenfalls nicht näher bezeichneten Außenringbord sichert. Die Außenringlaufbahn 7 ist gesprengt ausgeführt. Sie weist wenigstens eine Nut 8 zur Aufnahme einer Dichtung 9 auf.
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3 zeigt ein aus den 1-2 bekannte Wälzlageranordnung 1 in einem Hebewerk eines Gabelstaplers und in einem Gabelstapler. Das Hebewerk 11 umfasst eine Hebegabel, die an einem Hubmast 12 vertikal beweglich über mehrere als Wälzlageranordnung 1 ausgeführten Hubmastrollen geführt ist. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Gabel-Hebewerks für Gabelstapler ist dem Grunde nach bekannt, so dass dies hier nicht näher erläutert werden muss.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Es können sämtliche Hebe- und Transportvorrichtungen, mit denen Lasten oder Personen befördert werden können, mit wenigstens einem oder bevorzugt mehreren Wälzlageranordnungen ausgerüstet werden. Zu nennen sind Flurförderfahrzeuge aller Art, wie beispielsweise Shuttle, Stacker, Züge und Ähnliches. Ferner sind Kräne aller Art zu nennen, wie stationäre Kräne wie z. B. Deckenkräne, Fahrzeugkräne, Verladebrücken, Oberdreherkräne oder Mobilbaukräne etc. Weiterhin sind Hebe- und Arbeitsbühnen zu nennen, wie auch Verladerampen an Gebäuden respektive Laderampen an Fahrzeugen.
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Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Lagerkugeln
- 6
- Innenringlaufbahn
- 7
- Außenringlaufbahn
- 8
- Nut
- 9
- Dichtung
- 10
- Sicherungsring
- 11
- Hebewerk
- 12
- Hubmast
- 13
- Gabelstapler
