DE19961712A1 - Mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei direkt miteinander verbundenen separaten Innen- und/oder Außenringen - Google Patents

Mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei direkt miteinander verbundenen separaten Innen- und/oder Außenringen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei separaten Innen- und/oder Außenringen, wobei mindestens zwei axial benachbarte Innen- und/oder Außenringe im Bereich der gemeinsamen Montagefuge miteinander verbunden sind, wobei einer der axial benachbarten Innen- und/oder Außenringe in einem radialen Bereich der Montagefuge über den anderen übersteht, wobei im radialen Bereich der Montagefuge in jedem der einander kontaktierenden Ringe jeweils ein radialer Einstich vorhanden ist und wobei der eine Einstich in die Außenkontur des einen Ringes und der andere Einstich in die Innenkontur des anderen Ringes derart hineinragt, daß die benachbarten Ringe miteinander verrasten. DOLLAR A Mit der vorliegenden Erfindung wird ein mehrreihiges Wälzlager entwickelt, dessen nebeneinander angeordnete Innen- und/oder Außenringe sich schnell und einfach miteinander koppeln lassen und die entsprechenden Ringe auch bei großen Abziehkräften die reguläre Form als komplette Lagerbaugruppe beibehalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrreihiges Wälzlager mit minde­ stens zwei separaten Innen- und/oder Außenringen, wobei minde­ stens zwei axial benachbarte Innen- und/oder Außenringe im Be­ reich der gemeinsamen Montagefuge miteinander verbunden sind, wobei einer der axial benachbarten Innen- und/oder Außenringe im einem radialen Bereich der Montagefuge über den anderen übersteht, wobei im radialen Bereich der Montagefuge in jedem der einander kontaktierenden Ringe jeweils ein radialer Ein­ stich vorhanden ist und wobei der eine Einstich in die Außen­ kontur des einen Ringes und der andere Einstich in die Innen­ kontur des anderen Ringes eingearbeitet ist.
Im Kraftfahrzeugbau verwendete Radlager sind oft kompakt ge­ baute mehrreihige Wälzlager. Die mit einer Lebensdauerschmie­ rung ausgestatteten wartungsfreien Lager werden werkseitig eingestellt und fertig montiert als Patronenlager in die ent­ sprechenden Radnaben eingebaut. Z. B. haben zweireihige Lager zwei Innenringe und einen Außenring. Die Innenringe haben im Bereich der einander benachbarten Ränder neben den Laufflächen eine sich axial überkragende Kontur, vgl. DE 198 58 973 C1. In der dabei vorhandenen Montagefuge liegt in entsprechenden Ein­ stichen ein ringförmiges Verbindungselement in Form eines Drahtes. Dieser Draht wird nach dem Zusammenfügen der Innen­ ringe von außen in die Einstiche demontierbar eingebracht. Das maschinelle Einfädeln dieses Drahtes erfordert ein aufwendiges Handhabungsgerät. Zudem kann aufgrund der Gestalt der Montage­ fuge die Lagerluft der kombinierten Radial-Axiallager nicht beeinflußt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein mehrreihiges Wälzlager zu entwickeln, dessen nebeneinander an­ geordnete Innen- und/oder Außenringe sich schnell und einfach miteinander koppeln lassen und die entsprechenden Ringe auch bei großen Abziehkräften die reguläre Form als komplette La­ gerbaugruppe beibehalten. Zudem soll sich die Art der Verbin­ dung der entsprechenden Lagerringe positiv auf die Lebensdauer des Wälzlagers auswirken.
Das Problem wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dazu sind die im Bereich der Montagefuge liegenden Enden der Ringe jeweils als Widerhaken ausgebildet. Im vormontierten Zu­ stand der Ringe greift jeweils der Widerhaken des einen Ringes in den Einstich des anderen Ringes mit Axialspiel ein.
Die Kombination aus den Einstichen und den Widerhaken gehört zur Gruppe der Richtgesperre. Die Art der Sperrung ist form­ schlüssig mit gegebener Sperrlage und einseitiger Sperrich­ tung. Die Sperrwirkung ist durch die Eingriffsform vorgegeben. Die Haltekraft ist nicht einstellbar. Ein jeweils den Sperrer bildender Widerhaken ist federnd mit dem jeweiligen Lagerring gekoppelt. Zwischen den Lagerringen ist kein separates Verbin­ dungselement notwendig. Das Verrasten der Lagerringe ermög­ licht ein Zusammenhalten des zu Lager und Transportzwecken vormontierten Patronenlagers.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Un­ teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schema­ tisch dargestellten Ausführungsform:
Fig. 1 Teilschnitt durch ein auf einer Welle sitzendes zweireihiges Kegelrollenlager;
Fig. 2 Teilschnitt im Bereich der Montagefuge der Innen­ ringe eines nicht vorgespannten Lagers;
Fig. 3 Teilansicht im Bereich der Montagefuge der Innen­ ringe eines vorgespannten Lagers.
Fig. 1 zeigt einen halben Längsschnitt eines zweireihigen Ke­ gelrollenlagers, das auf einer Welle (1) angeordnet ist. Das Kegelrollenlager umfaßt einen Außenring (11), zwei Innen­ ringe (21, 41), zwei Reihen aus Kegelrollen (12) und zwei stirnseitige Wellendichtringe (13). Die Kegelrollen (12) sit­ zen in O-Anordnung zwischen dem Außenring (11) und den beiden Innenringen (21, 41). Die Innenringe (21, 41) sind in einer gemeinsamen Montagefuge (15) miteinander verhakt.
In den Fig. 2 und 3 ist die Montagefuge (15) mit den sie bildenden Bereichen der Innenringe (21, 41) vergrößert darge­ stellt. Die Innenringe (21, 41) haben in den sich gegenseitig kontaktierenden Stirnbereichen eine Widerhakenkontur.
Am Innenring (21) wird dazu in der Außenkontur neben der Wälz­ körperlauffläche die Widerhakenkontur z. B. durch Drehen, Schleifen, Rollen oder dergleichen eingearbeitet oder auch an­ geformt. Der Widerhakenbereich besteht aus einem rohrförmigen Abschnitt (27) mit einer beispielsweise überwiegend zylindri­ schen Außenfläche und einem Hakenabschnitt (26) mit einer z. B. kegeligen Außenfläche, deren Durchmesser sich zum freien Ende hin verjüngt. Im Bereich des Abschnitts (27) befindet sich ein Einstich (32).
Der Innenring (41) hat an seiner Innenwandung eine zumindest abschnittsweise vergleichbare Widerhakenkontur. Hier besteht der Widerhakenbereich aus einem rohrförmigen Abschnitt (47) mit einer beispielsweise überwiegend zylindrischen Innenfläche und einem Hakenabschnitt (46) mit einer z. B. kegeligen Innen­ fläche, deren Durchmesser sich zum freien Ende hin vergrößert. Im Bereich des Abschnitts (47) befindet sich ebenfalls ein Einstich (52).
Die Abschnitte (27, 47) sind in Axialrichtung im Mittel ge­ ringfügig länger als die Hakenabschnitte (26, 46), so daß sich beim vormontierten Patronenlager ein Axialspiel von mehreren Zehntelmillimetern ergibt.
Die kegeligen Flächen der Hakenabschnitte (26, 46), die als Einrastgleitflächen dienen, sind Teil eines Kegelmantels, des­ sen Spitze auf der Mittellinie (5) außerhalb des hier in Fig. 1 dargestellten Bereiches liegt. Der Spitzenwinkel, den zwei auf dem Kegelmantel einander gegenüberliegende Linien einschließen, beträgt beispielsweise 20°.
Die freien Enden der Widerhaken (22, 42) bilden im Ausfüh­ rungsbeispiel abgerundete Ringkanten. Die Ringkante des Wider­ hakens (42) liegt außerhalb eines gedachten, in den Fig. 2 und 3 gestrichelt dargestellten Rastzylinders (6), während die Ringkante des Widerhakens (22) innerhalb dieses Rastzylinders liegt. Der Radius des Rastzylinders (6) ist z. B. das arithme­ tische Mittel des maximalen Radius des außenliegenden Widerha­ kens (42) und des minimalen Radius des innenliegenden Wider­ hakens (22).
Der kleinste Durchmesser des Einstiches (32) ist kleiner als der kleinste Durchmesser des Widerhakens (42), während der größte Durchmesser des Einstiches (52) größer ist als der größte Durchmesser des Widerhakens (22).
Jeder Einstich (32, 52) hat an der Übergangsstelle zum Haken­ abschnitt (26, 46) eine plane Seitenwandung die die Sperrflä­ che (33, 53) des entsprechenden Widerhakens (22, 42) dar­ stellt. Die Sperrfläche (33, 53) ist hierbei normal zur Mit­ tellinie (5) bzw. zur Rotationsachse des Wälzlager und/oder der Welle (1) ausgerichtet.
Die der Sperrfläche (33, 53) jeweils gegenüber liegende Sei­ tenwandung (34, 54) ist im Ausführungsbeispiel kegelförmig ge­ krümmt. Die Seitenwandung (34, 54) ist Teil eines Kegels, des­ sen Spitze ebenfalls auf der Mittellinie (5) liegt, vgl. Fig. 1, dort sind die Mantellinien (35, 55) der Kegel darge­ stellt. Der von der jeweiligen Kegelspitze eingeschlossene Winkel hat hier in beiden Fällen ca. 160°.
Die der jeweiligen Seitenwandung (34, 54) benachbart liegende Stirnfläche (44, 24) des Widerhakens (42, 22) hat eine ent­ sprechende Gegenkontur. Ggf. ist der Spitzenwinkel der dorti­ gen Widerhakenkontur kleiner ausgeführt.
An den Übergangsstellen an denen sich die Ringe (21, 41) zur Bildung der Abschnitte (27, 47) verjüngen, können zur axialen Fixierung von o-ringartigen Dichtelementen (61, 62) einzelne Ringnuten eingearbeitet sein. In den Fig. 1 und 2 ist im Innenring (41) eine derartige Ringnut (57) gezeigt. Dort ist zusätzlich zur Bildung einer Vergrößerung der Ringnutschulter der Einstichgrund abschnittsweise kegelig ausgeführt.
Selbstverständlich kann anstelle derartiger Dichtringe auch eine formlose Dichtmasse verwendet werden.
An den zuvor beschriebenen Übergangsstellen können die Ringe (21, 41) auch sogenannte Gelenkeinstiche (38, 58) haben. Diese Gelenkeinstiche, die beispielsweise einen kreisab­ schnittförmigen Querschnitt haben, schwächen den Fuß des je­ weiligen Widerhakens, so daß dort eine definierte Gelenkstelle entsteht. Die Gelenkeinstiche (38, 58) erleichtern bei der Montage das Verrasten der Widerhaken (22, 42) durch ein Senken der Federrate.
Bei der Vormontage des Patronenlagers nach Fig. 1 werden die Innenringe (21, 41) durch ein einfaches axiales Zusammenschie­ ben miteinander verbunden. Dabei gleiten die Widerhaken (22, 42) an ihren Einrastgleitflächen aneinander unter elastischer Verformung entlang. Der Verrastvorgang ist beendet, sobald die Hakenabschnitte (26, 46) in die Einstiche (47, 27) einfedern.
Bei dieser Vormontage, die nur den Zusammenbau des Lagers be­ trifft, wird die Lagerluft nicht eingestellt. Die eingefette­ ten Wälzkörper sitzen mit großem Spiel zwischen den entspre­ chenden Laufbahnen. Hierbei kontaktieren sich die Sperrflä­ chen (53, 33) der Widerhaken (42, 22). Die Dichtringe (61, 62) sind nur soweit verformt, daß sie in ihrem vorgegebenen Ein­ bauort sicher fixiert sind. Auf diese Weise unterliegen die Teile des Patronenlagers während der Lagerung oder während des Transports kaum einer Alterung oder eines Verschleißes.
Das große Lagerspiel ermöglicht ein vollständiges Umschließen der Wälzkörper mit Schmiermittel. Das schützt die Wälzkörper und die Laufbahn bei langer Lagerung vor Kontaktkorrosion. Auch können derartige Lager jahrelang auf Arbeitsmaschinen als Ersatzteile mitgeführt werden, ohne daß die permanenten Ma­ schinenvibrationen zu Beschädigungen an den Wälzkörpern und den Laufflächen führen. Zudem bleiben die Dichtringe (61, 62) länger elastisch, da sie nahezu ohne Vorspannung in der Monta­ gefuge (15) liegen.
Das Lagerspiel wird erst bei der Montage des Lagers an seinem Einbauort eingestellt. Bei dieser Endmontage werden hier die Innenringe (21, 41) beispielsweise mittels einer Wellenmutter gegen einen Wellenbund (2), vgl. Fig. 1, gepreßt. Hierbei wird das Axialspiel verbraucht, das die Widerhaken (42, 22) in den Einstichen (32, 52) haben. Im Regelfall legen sich die Stirnflächen (44, 24) an den Seitenflächen (34, 54) unter ei­ nem Verdichten der Dichtringe (61, 62) an. Das voreingestellte Betriebsspiel ist erreicht und die Montagefuge (15) ist nun schmiermitteldicht.
Soll die Lagerluft schon bei der Erstmontage oder auch nach längerer Betriebsdauer weiter verringert werden, so können die Innenringe (21, 41) weiter zusammengeschoben werden. Die Nei­ gung der Stirnflächen (44, 24) und der Seitenflächen (34, 54) liegt mit beispielsweise 10° gegen die Normalebene zur Rota­ tionsachse (5) über der Selbsthemmungsgrenze für Gleitvor­ gänge, so daß bei einem weiteren Zusammenschieben der Innen­ ringe (21, 41) die Stirnfläche (44) an der Seitenfläche (34) nach innen wandert, während die Stirnfläche (24) an der Sei­ tenfläche (54) nach außen gleitet. Gleichzeitig wird bei die­ sem Vorgang das Radialspiel, das vor diesem Vorgang mindestens 0,2 mm beträgt, in der Montagefuge (15) teilweise unter einem weiteren Zusammenpressen der Dichtringe (61, 62) verbraucht. Das zusätzliche Beeinflussen der Lagerluft vergrößert für die­ sen Lagertyp den Verwendungsbereich und die Standzeit.
Dieses Wälzlager kann auch demontiert werden. Nach dem Abzie­ hen von der Welle (1), auf der es während seiner Betriebszeit eingebaut war, wird in die Bohrung der Innenringe (21, 41) ein Adapter eingeführt, über den von außen her in die Montagefuge Hydrauliköl oder -fett eingepreßt werden kann. Während dem Druckbeaufschlagen der Montagefuge (15) bewegen sich die In­ nenringe (21, 41) soweit auseinander, bis die Sperrflä­ chen (53, 33) aneinanderliegen und einen Druckaufbau im Ein­ stich (52) ermöglichen. Der Druck bewirkt ein Auffedern und Entrasten der Widerhaken (42, 22).
Bezugszeichenliste
1
Welle
2
Wellenbund
3
Distanzring
5
Mittellinie
6
Rastzylinder, Rastzylindermantel
11
Außenring
12
Wälzkörper
13
Dichtringe
14
Wälzkörperraum
15
Montagefuge
21
Innenring
22
Widerhaken
24
Stirnfläche
26
Hakenabschnitt
27
Abschnitt, rohrförmig
32
Einstich, außen
33
Sperrfläche, plan
34
Seitenwandung
35
Mantellinie
38
Gelenkeinstich, innen
41
Innenring
42
Widerhaken
44
Stirnfläche
46
Hakenabschnitt
47
Abschnitt, rohrförmig
52
Einstich, innen
53
Sperrfläche, plan
54
Seitenwandung
55
Mantellinie
57
Ringnut
58
Gelenkeinstich, außen
61
,
62
Dichtelemente, Dichtringe

Claims (8)

1. Mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei separaten Innen- und/oder Außenringen,
  • - wobei mindestens zwei axial benachbarte Innen- (21, 41) und/oder Außenringe im Bereich der gemeinsamen Montage­ fuge (15) miteinander verbunden sind, wobei einer der axial benachbarten Innen- (21, 41) und/oder Außenringe im einem radialen Bereich der Montagefuge (15) über den anderen übersteht,
  • - -- wobei im radialen Bereich der Montagefuge (15) in jedem der einander kontaktierenden Ringe (21, 41) jeweils ein radia­ ler Einstich (32, 52) vorhanden ist,
  • - wobei der eine Einstich (32) in die Außenkontur des einen Ringes (21) und der andere Einstich (52) in die Innenkontur des anderen Ringes (41) eingearbeitet ist,
dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die im Bereich der Montagefuge (15) liegenden Enden der Ringe (21, 41) jeweils als Widerhaken (22, 42) ausgebildet sind und
  • - daß im vormontierten Zustand der Ringe (21, 41) jeweils der Widerhaken (22, 44) des einen Ringes (21, 41) in den Ein­ stich (52, 32) des anderen Ringes (41, 21) mit Axialspiel eingreift.
2. Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im vormontierten Zustand die Widerhaken (22, 42) mit Radialspiel in den Einstichen (52, 32) sitzen.
3. Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Widerhaken (22, 42) eine durch den jeweils benachbarten Einstich (32, 52) vorgegebene plane Sperrflä­ che (33, 53) haben.
4. Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Sperrflächen (33, 53) der Widerha­ ken (22, 42) radial um mindestens 0,8 mm überlappen.
5. Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sowohl die der Sperrfläche (33, 53) gegenüber­ liegende Seitenwandung (34, 54) zumindest des Einstichs (32), der zum Wälzkörperraum (14) hin ausgerichtet ist, als auch die Stirnfläche (44) des kontaktierenden Widerhakens (42) zumin­ dest in der Kontaktzone beider Wandungen (34, 44) Kegelmantel­ flächen sind, deren Spitzenwinkel kleiner als 164 Winkelgrade sind.
6. Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mantelflächen der Seitenwandung (34) und der Stirnfläche (44) den gleichen Spitzenwinkel haben.
7. Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in mindestens einem Einstich (32, 52) ein Dichtelement (61, 62) angeordnet ist.
8. Mehrreihiges Wälzlager gemäß Anspruch 1 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in mindestens einem der einen Widerha­ ken (42, 22) aufnehmenden Einstich (32, 52) eine separate Ringnut (57) zur Aufnahme eines ringförmigen Dichtele­ ments (61, 62) eingearbeitet ist.
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