DE19736374A1 - Wälzlager - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, bestehend aus einem äußeren Laufring
und/oder einem inneren Laufring mit in einem Käfig geführten Wälzkörpern,
wobei der Käfig in einer Ringnut des äußeren oder inneren Laufringes frei
drehbar geführt ist und an seinem inneren oder äußeren Durchmesser mehrere
gleichmäßig über den gesamte Umfang verteilt angeordnete Wälzkörper auf
nehmende Taschen aufweist.
Ein solch gattungsgemäßes Wälzlager ist aus der DE-OS 26 18 667 vorbekannt.
Das dort gezeigte Kugellager besteht aus einem äußeren Laufring, einem inne
ren Laufring und einem scheibenförmigen Käfig, der an seinem äußeren Durch
messer mehrere gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnete Taschen
aufweist, die mit Lagerkugeln bestückt sind. Der scheibenförmige Käfig ist in
einer Ringnut des Innenringes frei drehbar geführt. Nachteilig dabei ist, daß zur
Montage des scheibenförmigen einstückigen Käfigs der Innenring zweiteilig
ausgebildet sein muß.
Ein anderes gattungsgemäßes Wälzlager in Form eines Zylinderrollenlagers ist
aus der DE 42 44 091 A1 vorbekannt. Dort ist der scheibenförmige Käfig in
einer Ringnut des Außenringes frei drehbar geführt und weist an seinem inneren
Durchmesser mehrere gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnete Zylin
derrollen aufnehmende Taschen auf. Nachteilig dabei ist, daß bei diesem
Lagertyp zwar kein geteilter Lagerring vorhanden ist, aber zur Montage des
Lagers der Käfig aus mindestens zwei Einzelteilen zusammengesetzt werden
muß. Dies erfolgt beispielsweise derart, daß der Käfig von einem, jeweils eine
oder mehrere Taschen enthaltenden Segment in sich geschlossen wird, d. h.
dieses Schlußsegment wird mit dem übrigen Käfig fest verbunden, so daß dieser
dann einstückig ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Wälzlager zu entwic
keln, das weder einen geteilten Lagerring noch einen zusammengesetzten Käfig
erfordert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von
Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Käfig aus einem federelastischen Material
gefertigt ist und durch Anwenden einer Kraft in seinem Durchmesser veränder
bar ist.
Durch diese federelastische Ausbildung des Scheibenkäfigs läßt sich dieser
problemlos entweder in eine Ringnut im Außenring oder in eine Ringnut im
Innenring eines Wälzlagers montieren. Während der Montage des Scheibenkä
figs in die Nut des Außenrings wird der Käfig durch Anwenden einer Kraft in
seinem Durchmesser verringert und federt nach Aufheben dieser Kraft unter
Einnahme seiner bisherigen Größe in die Nut ein. Wird der Käfig hingegen in
die Nut des Innenringes eingesetzt, so muß er zunächst elastisch aufgeweitet,
d. h. in seinem Durchmesser vergrößert werden, bevor er nach Aufheben der
Aufweitekraft seine ursprüngliche Größe einnimmt, d. h. in die Nut im Innen
ring einfedert. Beim Verändern des Durchmessers des Käfigs während der
Montage in eine Nut der Lagerringe sind hinsichtlich der Wirkungsrichtung der
aufzuwendenden Kraft unterschiedliche Varianten denkbar. So kann dies bei
spielsweise durch eine Kraft erfolgen, die in radialer oder in axialer Richtung
wirkt. Aber auch eine Kraft, die sich aus einer radial wirkenden und einer axial
wirkenden Komponente zusammensetzt, ist denkbar.
In zweckmäßiger Weiterbildung ist dabei nach Anspruch 2 vorgesehen, daß der
Käfig als ein mit einem Schlitz versehener Rechteckring ausgebildet ist, wobei
dieser Schlitz nach Anspruch 3 parallel zu einer Lagerachse oder unter einem
bestimmten Winkel zu dieser verläuft. Als Rechteckring ist dabei ein Ring mit
einem rechteckigen Querschnitt zu verstehen, der sich in einfacher Weise
fertigen und in die entsprechende Nut des Lagerinnen- oder Außenringes
einsetzen läßt. Die Taschen können dabei entweder gestanzt oder gefräst, vor
oder nach dem Rundbiegen des Bandes in den Käfig eingebracht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs ist im
Anspruch 4 beschrieben. Danach soll der Käfig aus einem gewickelten Feder
band als ein doppelt oder mehrfach gewundener spiralförmiger Lamellenring
ausgebildet sein, dessen Stöße gegeneinander versetzt angeordnet ist. Unter
doppelt gewundenem Lamellenring sind dabei zwei mit ihren Stirnseiten unter
axialer Vorspannung aneinanderliegende Ringhälften zu verstehen, die aus
einem Bandabschnitt hergestellt sind. Zweckmäßiger Weise ist in diesem Fall
nach Anspruch 5 vorgesehen, daß der Lamellenring an seinen Enden form
schlüssig miteinander verbunden ist. Dies kann beispielsweise durch Schweißen
oder Nieten erfolgen.
Aus Anspruch 6 geht hervor, daß das federelastische Material ein unlegierter
Kohlenstoffstahl, ein Si-Mn-, Si-Cr-, Cr-Mn- oder ein Cr-V-Stahl ist. Federstahl
zeichnet sich in bekannter Weise durch eine hohe Elastizitätsgrenze aus und
kann damit in einem großen Spannungsbereich rein elastisch beansprucht wer
den. Die für den federnden Käfig gewünschten Eigenschaften werden durch
höhere Kohlenstoffgehalte und Legierungsbestandteile, wie Silizium, Mangan,
Chrom, Vanadin, Molybdän sowie durch Wärmebehandlung, d. h. Härten in Öl
oder Wasser mit nachfolgendem Anlassen, erreicht.
Ist der Scheibenkäfig aus einem Federstahl hergestellt, so kann es nach An
spruch 7 vorteilhaft sein, wenn dieser mit einer Phosphatschicht versehen ist.
Diese Phosphatschicht bewirkt einerseits einen gewissen Korrosionsschutz und
bewirkt andererseits in Verbindung mit Schmiermitteln eine Erleichterung des
Einlaufens des Käfigs in der Nut. Auch wenn der Schmierfilm unter ungünstigen
Bedingungen abreißen sollte, ist durch die Phosphatschicht kein direkter metalli
scher Kontakt zwischen Scheibenkäfig und Lagerinnen- bzw. Lageraußenring
gegeben.
Unter bestimmten Bedingungen kann es nach Anspruch 8 zweckmäßig sein,
wenn das federelastische Material eine Kupferlegierung, beispielsweise eine
Cu-Zn-(Messing), Cu-Sn-(Bronze) oder eine Cu-Ni-Legiernng (Neusilber) ist.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Zylinderrollenlager
mit einem Scheibenkäfig;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch das
Zylinderrollenlager entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 einen Rechteckring mit Schlitz in perspektivischer
Darstellung;
Fig. 4 und 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Rechteck
ring im Schlitzbereich;
Fig. 6 einen Lamellenring in perspektivischer Darstellung
und
Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Lamellen
ring im Stoßbereich.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellten Zylinderrollenlager besteht aus einem
mit zwei Borden 1 und 2 versehenen Lageraußenring 3 und einem mit einem
Bord 4 versehenen Lagerinnenring 5, zwischen denen auf zugehörigen Laufbah
nen 6 und 7 Zylinderrollen 8 abwälzen. Diese sind durch einen Scheibenkäfig
geführt, der als ein mit einem Schlitz 13 versehener Rechteckring 9 ausgebildet
ist und in einer umlaufenden Nut 10 des Außenringes 3 frei drehbar geführt ist.
Der Rechteckring 9 weist durch Stege 11 voneinander getrennte Taschen 12
auf, in denen die Zylinderrollen 8 gehalten sind. Im gewählten Beispiel ist der
Teilkreisradius R1 des Zylinderrollenkranzes 8 größer als der Radius R2, der
ausgehend vom Lagermittelpunkt von den radialen Enden der Stege 11 des
Käfigs 9 begrenzt ist. Dadurch bedingt umfassen die Stege 11 die Zylinderrollen
8 in radialer Richtung bis über die Teilkreislinie hinaus, so daß diese auch bei
abgezogenem Innenring 5 nicht herausfallen können, d. h. die Zylinderrollen 8
werden durch den Käfig 9 gehalten. Die Taschen 12 sind so gestaltet, daß ihr
Krümmungsradius oberhalb und unterhalb des Teilkreises nur geringfügig größer
als der Radius der Zylinderrollen 8 ist. Anschließend nimmt der Krümmungs
radius der Taschen 12 stetig bis zu deren Scheitelpunkt 21 zu, so daß in radia
ler Richtung zwischen Tasche 12 und Mantelfläche der Zylinderrolle 8 ein
keilförmiger Spalt gebildet ist, der nun seinerseits für einen genau definierten
Kraftangriff 19 bzw. für eine Kraftangriffszone 20 sorgt.
Der Käfig 9 ist an einer Umfangsstelle mit einem durchgehenden Schlitz 13
versehen, so daß er bei Aufwenden einer Kraft in seinem Umfang verkleinert
und dadurch in die Nut 10 im Lageraußenring 3 eingesetzt werden kann. Nach
dem Weglassen der Kraft federt der Käfig 9 in der Nut 10 wieder auf und nimmt
so seine ursprüngliche Ausgangsgröße wieder an.
In den Fig. 3, 4 und 5 ist der Rechteckring 9, d. h. der Ring mit einem
rechteckigen Querschnitt ohne Wälzkörper 8 aufnehmende Taschen 12 gezeigt,
wobei in perspektivischer Darstellung der Schlitz 13, entweder parallel zur
Lagerachse 14 oder unter einem bestimmten Winkel zu dieser geneigt verläuft.
Es ist klar erkennbar, daß bei Aufbringen einer radialen Kraft dieser Rechteck
ring 9 ohne Probleme in seinem Durchmesser verkleinert oder vergrößert
werden kann.
In den Fig. 6 und 7 ist ein elastisch federnder spiralförmiger Lamellenring
15 gezeigt, der aus zwei nebeneinander anliegenden Ringhälften 16 und 17
gebildet ist. Um eine plane Ausbildung des doppelt gewickelten Lamellenringes
15 zu gewährleisten, muß dieser in einem Abschnitt eine Knickung 18 auf
weisen. Die beiden Enden der Ringhälften 16 und 17 müssen dann vor dieser
Knickung 18 abschließen, d. h. die Stöße sind versetzt angeordnet. Ein Ring
ende dieses doppelt gefalteten spiralförmigen Lamellenringes 15 kann nun unter
leichter axialer Spreizung in die Nut 10 eingesetzt und einspiralt werden.
1
Bord
2
Bord
3
Außenring
4
Bord
5
Innenring
6
Laufbahn
7
Laufbahn
8
Zylinderrolle
9
Rechteckring
10
Nut
11
Steg
12
Taschen
13
Schlitz
14
Lagerachse
15
Lamellenring
16
Ringhälfte
17
Ringhälfte
18
Knickung
19
Kraftangriff
20
Kraftangriffszone
21
Scheitelpunkt
R1 Teilkreisradius
R2 Radius vom Lagermittelpunkt zu Steg
R1 Teilkreisradius
R2 Radius vom Lagermittelpunkt zu Steg
11
Claims (8)
1. Wälzlager, bestehend aus einem äußeren Laufring (3) und/oder einem inne
ren Laufring (5) mit in einem Käfig geführten Wälzkörpern (8), wobei der Käfig
in einer Ringnut (10) des äußeren (3) oder inneren Laufringes (5) frei drehbar
geführt ist und an seinem inneren oder äußeren Durchmesser mehrere gleich
mäßig über den gesamten Umfang verteilt angeordnete Wälzkörper (8) auf
nehmende Taschen (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (9,
15) aus einem federelastischen Material gefertigt ist und durch Anwenden einer
Kraft in seinem Durchmesser veränderbar ist.
2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig als ein
mit einem Schlitz (13) versehener Rechteckring (9) ausgebildet ist.
3. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (13)
parallel zu einer Lagerachse (14) oder unter einem bestimmten Winkel zu dieser
verläuft.
4. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig aus
einem gewickelten Federband als ein doppelt oder mehrfach gewundener
spiralförmiger Lamellenring (15) ausgebildet ist, dessen Stöße gegeneinander
versetzt angeordnet sind.
5. Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenring
(15) an seinen Enden formschlüssig miteinander verbunden ist.
6. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federelasti
sche Material ein unlegierter Kohlenstoffstahl, ein Si-Mn-, Si-Cr-, Cr-Mn- oder
Cr-V-Stahl ist.
7. Wälzlager nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Käfig (9, 15) mit einer Phosphatschicht versehen ist.
8. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federelasti
sche Material eine Kupferlegierung, beispielsweise eine Cn-Zn-, Cu-Sn- oder
eine Cu-Ni-Legierung ist.
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