DE10342132A1 - Dünnringlager - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Dünnringlager, das als ein Schrägrollenlager (1) ausgebildet ist, dessen durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellte Laufscheiben (2, 3) mit einem Laufbahnbereich (2.1, 3.1) unter einem Winkel alpha geneigt zu einer Lagerachse (4) angeordnet sind und an ihrem äußeren Ende einen in Richtung der Lagerachse (4) verlaufenden abgewinkelten Bereich (2.2, 3.2) aufweisen, wobei der abgewinkelte Bereich (2.2) der einen Laufscheibe (2) sich nahezu in den Laufbahnbereich (3.1) der anderen Laufscheibe (3) erstreckt.
Description
- Anwendungsgebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft ein Dünnringlager mit einem im Verhältnis zum Lagerdurchmesser sehr kleinen Querschnitt mit zwei Lagerringen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen.
- Hintergrund der Erfindung
- Derartige Dünnringlager, bei denen im Gegensatz zu genormten Wälzlagermaßreihen der Querschnitt mit dem Lagerdurchmesser nicht bzw. nur unwesentlich zunimmt, gibt es als Vierpunktlager, Rillenkugellager und Schrägkugellager in einem Lagerdurchmesserbereich zwischen 25 und 1000 mm. Hauptanwendungsgebiete sind Handhabungsgeräte, Industrieroboter, Textil- und Druckmaschinen, medizinische, optische und optronische Geräte, Luft- und Raumfahrt. Die Vorteile von solch gattungsgemäßen Dünnringlagern sind eine geringe Masse, ein geringes Drehmoment und die Möglichkeit, raum- und gewichtssparende Konstruktionen zu erstellen, die eine hohe Steifigkeit und Laufgenauigkeit aufweisen. Derartige Dünnringlager sind beispielsweise auf Seite 10 des Fachbuches „Die Wälzlagerpraxis", Handbuch für die Berechnung und Gestaltung von Lagerungen, Vereinigte Fachverlage GmbH, Mainz 1995 beschrieben.
- Der Nachteil der bisher bekannten Dünnringlager liegt darin, dass sie aufgrund ihrer spangebenden Herstellung sehr teuer sind. Es ist auch von Nachteil, dass Dünnringlager nach dem bisherigen Stand der Technik hochgenaue Lagersitze erfordern, die nur durch aufwändige Schleifoperationen herstellbar sind.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von den Nachteilen des bisherigen Standes der Technik eine neue Gattung von Dünnringwälzlagern bereit zu stellen, die sich insbesondere kostengünstiger fertigen lässt.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass das Dünnringlager als ein Schrägrollenlager ausgebildet ist, dessen durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellte Laufscheiben mit einem Laufbahnbereich unter einem Winkel geneigt zu einer Lagerachse angeordnet sind und an ihrem äußeren Ende einen in Richtung der Lagerachse verlaufenden abgewinkelten Bereich aufweisen, wobei der abgewinkelte Bereich der einen Laufscheibe sich nahezu bis in den Laufbahnbereich der anderen Laufscheibe erstreckt.
- Der Vorteil des erfindungsgemäßen Dünnringlagers ist in erster Linie seine einfache Herstellung durch die Spanlostechnologie. Dieser Begriff ist im Sinne der Erfindung weit auszulegen und soll alle dem Fachmann bekannten Spanlosverfahren einschließen. Ein anderer Vorteil gegenüber dem bisherigen Stand der Technik ist die erhöhte Tragfähigkeit des Dünnringlagers, die durch die Linienberührung der Rollen realisiert ist. Ein weiterer Vorteil ist die erhöhte Formstabilität der Laufscheiben, die durch den abgewinkelten Bereich gegeben ist. Ein weiterer anderer Vorteil ist die geringe Spaltbreite zwischen dem Laufbahnbereich der einen Laufscheibe und dem abgewinkelten Bereich der ande ren Laufscheibe. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln eine enge Spaltdichtung gebildet. Schließlich ist auch von Vorteil, dass aufgrund der konischen Ausbildung der Laufscheiben eine Zentrierung in einer Anschlusskonstruktion in sehr einfacher Weise möglich ist, so dass bisher erforderliche aufwändige spangebende Bearbeitungen der Lagersitze entbehrlich sind.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.
- So geht aus Anspruch 2 hervor, dass der abgewinkelte Bereich der einen Laufscheibe an einem Ende eine Ausbauchung aufweist, in der ein Dichtelement angeordnet ist. Dieses zusätzliche Dichtelement kann beispielsweise ein elastischer O-Ring sein, der das Lagerinnere vollständig nach außen abdichtet.
- Nach einem anderen weiteren Merkmal gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 sind die Wälzkörper in einem Käfig aus Polyamid geführt. Polyamide (PA) sind thermoplastische Kunststoffen, die sich durch eine gute Formbeständigkeit in der Wärme und durch eine gute Beständigkeit gegen Treib- und Schmierstoffe auszeichnen, so dass sie insbesondere in der Kfz-Industrie eine weite Verbreitung gefunden haben.
- Schließlich geht aus Anspruch 4 ein Dünnringlager hervor, bei dem zwei Schrägrollenlager gegeneinander angestellt sind, wobei die innenliegenden Laufscheiben der Schrägrollenlager durch einen zwei geneigte Anlageflächen aufweisenden Lageraußenring voneinander beabstandet sind, während die äußeren Laufscheiben der Schrägrollenlager von einem Lagerinnenring aufgenommen sind, der ebenfalls zwei geneigte Anlageflächen aufweist, wobei eine Anlagefläche durch eine auf den Lagerinnenring aufschraubbare Stellmutter gebildet ist.
- Auf diese Weise ist eine schmalbauende Lagereinheit geschaffen, die befettet und vorgespannt zum Endverbraucher lieferbar ist und dort ohne Aufwand in eine Anschlusskonstruktion einbaubar ist.
- Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Es zeigen:
-
1 eine vergrößerte Darstellung eines teilweisen Längsschnittes eines erfindungsgemäßen Dünnringlagers im Bereich der Laufbahnen und -
2 zwei gegeneinander angestellte Dünnringlager in einer Anschlusskonstruktion. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Das in
1 gezeigte und mit dem Bezugszeichen1 versehene Schrägrollenlager besteht aus den beiden Laufscheiben2 und3 , die einen Laufbahnbereich2.1 ,3.1 und einen abgewinkelten Bereich2.2 ,3.2 aufweisen. Durch diese Abwinklung2.2 ,3.2 wird die Stabilität der Laufscheibe2 ,3 erhöht, was sich insbesondere auch sehr günstig bei einem Wärmebehandlungsvorgang zur Härtesteigerung auswirkt, weil der Härteverzug verringert ist. Der Laufbahnbereich2.1 ,3.1 ist unter dem Winkel α zur Lagerachse4 geneigt angeordnet, wobei α einen Wert zwischen 45° und 60° annehmen kann. An den Laufbahnbereich2.1 ,3.1 schließen sich in radialer Richtung nach außen die abgewinkelten Bereiche2.2 ,3.2 an, die parallel zur Lagerachse4 verlaufen. Zwischen beiden Laufscheiben2 ,3 sind Rollen5 angeordnet, die im Käfig6 untergebracht sind. Dieser weist in Umfangsrichtung voneinander beabstandete und nicht bezeichnete rechteckförmige Taschen auf, in denen die Rollen5 untergebracht sind. Wie1 weiter zeigt, reicht der abgewinkelte Bereich2.2 der Laufscheibe2 nahezu bis in den Laufbahnbereich3.1 der Laufscheibe3 , so dass zwischen beiden der Spalt7 gebildet ist. Die Lagerringe2 ,3 sind aus einem durchhärtbaren Stahl der Marke Ck75 hergestellt und weisen nach einer Wärmebehand lung eine Härte von etwa 670 HV auf. Wie1 weiter zeigt, weisen die Laufbahnbereiche2.1 ,3.1 eine Dicke a auf, die größer als die Dicke b im abgewinkelten Bereich2.2 ,3.2 ist. Die Herstellung der Laufscheiben2 ,3 erfolgt derart, dass zunächst mit Hilfe eines Stanzwerkzeuges ein Kreisring ausgestanzt wird, der anschließend mit Hilfe eines konischen Dorns in seine ebenfalls konische Form gebracht wird, bevor durch ein Fließpressen der abgewinkelte Bereich2.2 ,3.2 angeformt wird. - Um die Miniaturisierung bzw. Dünnwandigkeit des dargestellten Lagers zu verdeutlichen, sind bei einem Radius R = 100 mm nachstehend reale Werte angegeben:
- – Dicke
der Laufscheiben
2 ,3 im Laufbahnbereich2.1 ,3.1 a = 0,63 mm - – Dicke
der Laufscheiben
2 ,3 im abgewinkelten Bereich2.2 ,3.2 b = 0,5mm - – Breite
des Spaltes
7 c = 0,2 mm - – Abstand
von Laufscheibe
2 zu Laufscheibe3 in deren Laufbahnbereichen2.1 ,3.1 d = 2,76 mm - – axiale
Ausdehnung der Laufscheiben
2 ,3 im abgewinkelten Bereich2.2 ,3.2 e = 1,5mm - In
2 sind zwei in O-Anordnung gegeneinander angestellte Schrägrollenlager1 als Baustein einer anflanschbaren bzw. anschraubbaren Lagereinheit gezeigt. Eine solche Lagereinheit kann beispielsweise in vorteilhafter Weise als Festlager für eine Gewindespindel eingesetzt werden. Zur Lagereinheit gehört der Lageraußenring8 , der zwei geneigte Anlageflächen8.1 aufweist, die die axial innenliegenden Laufscheiben2 der Schrägrollenlager1 voneinander trennen. Die äußeren Laufscheiben3 der Schrägrollenlager1 sind vom Lagerinnenring9 aufgenommen, der ebenfalls zwei geneigte Anlageflächen9.1 aufweist, wobei die rechtsseitige Anlagefläche9.1 durch die Stellmutter10 gebildet ist, die mit ihrem Innengewinde auf ein Außengewinde des Lagerinnenringes9 aufschraubbar ist. Wie aus2 weiter erkennbar, ist der bei den beiden Schrägrollenlagern1 vorhandene Spalt7 durch ein Dichtelement11 verschlossen, das in einer Ausbauchung des abgewinkelten Bereiches2.2 der Laufscheibe2 angeordnet ist. Die Rollen5 sind im Käfig12 gehalten, der nach der Art eines Kammkäfigs in radialer Richtung nach außen offene Taschen aufweist, so dass die Rollen5 im Knickpunkt am Übergangsbereich zwischen dem Laufbahnbereich2.1 und dem abgewinkelten Bereich2.2 der Laufscheiben2 anlaufen. In die nicht bezeichnete Aufnahmebohrung des Lagerinnenringes9 wird nun eine nicht dargestellte Spindel eingeführt und mit Hilfe eines Kontersystems13 fest fixiert, wobei im Lagerinnenring9 angeordnete Befestigungsschrauben13.1 nicht näher bezeichnete linksseitig angeordnete Teile des Lagerinnenrings9 auf die Gewindespindel pressen. Der Lageraußenring8 ist in nicht gezeigter Weise an mehreren gleichmäßig voneinander beabstandeten Umfangsstellen mit axialen Durchbrüchen versehen, die mit ebenfalls nicht gezeigten Befestigungsschrauben eine Fixierung an einer Anschlusskonstruktion ermöglichen. - Die in
2 gezeigte anschraubbare Lagereinheit lässt sich noch weiter verbessern, wenn in diesem zweiseitig wirkenden Wälzlager die feingedrehten, formstabilen Lagerringe8 ,9 aus hochfestem Aluminium gefertigt sind. Auf diese Weise ist eine korrosionsbeständige Leichtbauausführung realisiert, deren Massenträgheitsmoment verringert ist. Außerdem wird durch die Lagerringe8 ,9 aus Aluminium aufgrund einer guten Wärmeleitfähigkeit die entstehende Reibungswärme im Lager schneller abgeführt. Durch die Stellmutter10 kann in vorteilhafter Weise die Lagereinheit vorgespannt werden, wobei sich die winkelförmigen, sehr dünn ausgebildeten Laufscheiben2 ,3 briefmarkenartig axial an den feingedrehten Anschlusskonen der Lagerringe8 ,9 anlegen. Die2 zeigt außerdem, dass die Lagereinheit einseitig durch die Dichtelemente11 nach außen gut abgedichtet ist, andererseits aber ein Nachführen von Schmiermittel durch die radial verlaufende Bohrung8.2 auch problemlos möglich ist. -
- 1
- Schrägrollenlager
- 2
- Laufscheibe
- 2.1
- Laufbahnbereich
- 2.2
- abgewinkelter Bereich
- 3
- Laufscheibe
- 3.1
- Laufbahnbereich
- 3.2
- abgewinkelter Bereich
- 4
- Lagerachse
- 5
- Rolle
- 6
- Käfig
- 7
- Spalt
- 8
- Lageraußenring
- 8.1
- Anlagefläche
- 8.2
- Bohrung
- 9
- Lagerinnenring
- 9.1
- Anlagefläche
- 10
- Stellmutter
- 11
- Dichtelement
- 12
- Käfig
- 13
- Kontersystem
- 13.1
- Befestigungsschraube
- a
- Dicke
- b
- Dicke
- c
- Spaltbreite
- d
- Abstand
- e
- axiale Ausdehnung
- R Radius
- α
- Neigungswinkel
Claims (4)
- Dünnringlager mit einem im Verhältnis zum Lagerdurchmesser sehr kleinen Querschnitt mit zwei Lagerringen, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Schrägrollenlager (
1 ) ausgebildet ist, dessen durch einen spanlosen Formgebungsprozess hergestellte Laufscheiben (2 ,3 ) mit einem Laufbahnbereich (2.1 ,3.1 ) unter einem Winkel α geneigt zu einer Lagerachse (4 ) angeordnet sind und an ihrem äußeren Ende einen in Richtung der Lagerachse (4 ) verlaufenden abgewinkelten Bereich (2.2 ,3.2 ) aufweisen, wobei der abgewinkelte Bereich (2.2 ) der einen Laufscheibe (2 ) sich nahezu bis in den Laufbahnbereich (3.1 ) der anderen Laufscheibe (3 ) erstreckt. - Dünnringlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der abgewinkelte Bereich (
2.2 ) der einen Laufscheibe (2 ) an einem Ende eine Ausbauchung aufweist, in der ein Dichtelement (11 ) angeordnet ist. - Dünnringlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (
5 ) in einem Käfig (6 ,12 ) aus Polyamid geführt sind. - Dünnringlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schrägrollenlager (
1 ) gegeneinander angestellt sind, wobei die innenliegenden Laufscheiben (2 ) der Schrägrollenlager (1 ) durch einen zwei geneigte Anlageflächen (8.1 ) aufweisenden Lageraußenring (8 ) voneinander beabstandet sind, während die äußeren Laufscheiben (3 ) der Schrägrollenlager (1 ) von einem Lagerinnenring (9 ) aufgenommen sind, der ebenfalls zwei geneigte Anlageflächen (9.1 ) aufweist, wobei eine Anlagefläche (9.1 ) durch eine auf den Innenring (9 ) aufschraubbare Stellmutter (10 ) gebildet ist.
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