DE4243450A1

DE4243450A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE4243450A1
Application number: DE19924243450
Authority: DE
Inventors: Hermann Wiehl; Matthias Dipl Ing Becker
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-06-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für radiale und axiale Belastun gen, bestehend aus in einem Käfig geführten Wälzkörpern, sowie aus einem Innenring und einem koaxial zu diesem angeordneten Außenring, in deren einander zugewandten Umfangsflächen Ringnuten mit darin angeord neten Laufdrähten vorgesehen sind, an welchen die Wälzkörper unter einem Druckwinkel abwälzen.

Ein Wälzlager der vorgenannten Gattung geht aus der DE-PS 39 39 279 hervor.

Bei diesem bestehen sowohl der Innen- als auch der Außenring aus einem Kunststoff. In diesen Ringen sind in Ringnuten Laufdrähte angeordnet. Des weiteren können der Innen- und/oder Außenring über seitlich ange formte Dichtlippen verfügen, welche die gleiche Werkstoffzusammen setzung aufweisen wie der Innen- und Außenring. Diese Dichtlippen erstrecken sich radial bis an eine Außenfläche des jeweiligen anderen Lagerringes.

Von Nachteil bei diesem gattungsbildenden Wälzlager ist es, daß auf grund der Kunststoffausbildung der Lagerringe für viele Anwendungs fälle keine ausreichende Lagergenauigkeit vorliegt. Die Kunststoffaus bildung verleiht dem gesamten Wälzlager nur eine geringe Steifigkeit, beispielsweise bei punktförmigen Belastungen. Des weiteren erweisen sich diese Kunststofflager als nicht genügend alterungs-, witterungs- sowie temperaturbeständig. Aufgrund der relativ schlechten Wärmeleit fähigkeit des Kunststoffes besteht bei hohen Belastungen die Gefahr, daß die entstehende Reibungswärme nicht ausreichend schnell in die Umgebungskonstruktion abgeleitet werden kann und es zu einem vorzeiti gen Funktionsverlust des Lagers kommt. Außerdem sind die Laufdrähte in dem Innen- und Außenring der vorbeschriebenen Anordnung nicht aus reichend fixiert, das heißt, sie sind in Umfangsrichtung beweglich in den jeweiligen Nuten aufgenommen. Dies wirkt sich ebenfalls negativ auf die Steifigkeit des gesamten Wälzlagers aus.

Außerdem ist bei dem als gattungsbildend angesehenen Wälzlager davon auszugehen, daß aufgrund der relativ unelastischen Dichtung, welche bekanntermaßen aus demselben Kunststoff wie die Lagerringe besteht, nur mit einer verminderten Dichtwirkung zu rechnen ist. Die Dicht lippen schmiegen sich nicht mit ausreichender Elastizität an die Außenfläche des jeweiligen Laufringes an bzw. verschleißen vorzeitig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein fertig vormontiert lieferbares Wälzlager zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und daß insbesondere eine ausreichende Steifigkeit bei geringem Kosten- und Fertigungsaufwand aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der Innen- bzw. Außenring zumindest abschnitts weise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind und daß sich an jede der Ringnuten im stirnseitigen Bereich des Innen- bzw. Außen ringes ein radial nach außen bzw. innen ragender dünnwandiger Steg anschließt, der an den jeweiligen in die Ringnut eingelegten Laufdraht angebördelt ist. Durch diesen Steg, welcher sich fest um die Lauf drähte schmiegt, wird ein unerwünschtes Verrutschen der Laufdrähte in ihren Ringnuten vermieden. Das gesamte Wälzlager erhält eine erhöhte Steifigkeit. Dabei ist es vorgesehen, den Innen- und Außenring stoß frei auszubilden. Dadurch, daß beide Ringe gleichartig ausgebildet sind, wird nur ein Werkzeug für die Fertigung beider Ringe benötigt.

In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 wird vorgeschlagen, daß der Innen- und Außenring zumindest abschnittsweise aus einem biegewei chen Werkstoff wie Aluminium hergestellt sind. Der hier verwendete Werkstoff verleiht dem gesamten Wälzlager in Verbindung mit der in Anspruch 1 genannten erfindungsgemäßen Ausbildung eine verbesserte Steifigkeit und Tragfähigkeit. Er ist weiterhin gegenüber den beim Stand der Technik verwendeten Kunststoffen ausreichend alterungs-, witterungs- und temperaturbeständig und besitzt eine gute Wärmeleitfä higkeit.

Wie in dem untergeordneten Anspruch 3 beschrieben, ist es vorgesehen, daß die Stege gegenüber dem stirnseitigen Bereich des Innen- bzw. Außenringes in Axialrichtung um einen geringen Betrag nach innen versetzt ausgebildet sind. Durch diese Ausbildung ist gesichert, daß eine in einem weiteren Unteranspruch beschriebene Dichtung das Wälz lager axial nicht überragt und somit kein zusätzlicher Bauraum be ansprucht wird.

Gemäß Anspruch 4 ist es vorgesehen, daß die Außenmantelfläche jedes Laufdrahtes durch die ihn umschließende Fläche des gebördelten Steges und die ihn umschließenden Umfangsflächen einer Innenseite jedes Innen- bzw. Außenringes mindestens um 50% umfaßt ist. Dadurch wird die Flächenpressung zwischen den Laufdrähten und dem Innen- und Außen ring relativ gering gehalten. Eine alternative Variante ist jedoch auch in den Schutzumfang dieser Erfindung mit einbezogen. Hierbei umschließt die Fläche der Innenseite des jeweiligen Lagerringes die Außenmantelfläche des entsprechenden Laufdrahtes nur auf einem gerin gen Bereich seiner Mantelfläche. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, bei einer Erwärmung des Wälzlagers einen gewissen Freiraum für die Wärmedehnung des Innen- bzw. Außenringes bzw. des Laufdrahtes zu schaffen und somit unnötige Spannungen im Wälzlager zu vermeiden. Des weiteren ist eine derartige Ausbildung für geringe Belastungen ge eignet.

Aus Anspruch 5 geht hervor, daß die Laufdrähte einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Bei beiden Lösungen könnte für geringe Belastungsfälle darauf verzichtet werden, den den Wälzkör pern zugewandten jeweiligen Laufbahnabschnitt des Laufdrahtes mit einer komplementären Form zur Außenmantelfläche der Wälzkörper auszu bilden.

Nach Anspruch 6 sind die Laufdrähte und/oder die Wälzkörper mit einer verschleißmindernden Schicht versehen. Diese aufgetragene Schicht erhöht einerseits die Lebensdauer des gesamten Wälzlagers und kann andererseits auch elektrisch isolierend wirken, was für spezielle Anwendungsfälle von Vorteil ist.

In Weiterbildung der Erfindung wird nach Anspruch 7 empfohlen, daß die Laufdrähte aus einem polymeren Werkstoff und/oder einem Leichtbau werkstoff gefertigt sind. Durch diese Ausbildung ist die Gesamtmasse des erfindungsgemäßen Wälzlagers verringert. Wiederum ist ein Lager geschaffen, welches elektrisch isolierend ausgebildet sein kann.

Nach Anspruch 8 ist es vorgesehen, daß sich jeweils von einem Steg oder von dessen Randbereich ausgehend, in Radialrichtung eine Lippen dichtung erstreckt, die mit zumindest einer Dichtlippe am gegenüber liegenden Steg anliegt. Diese Dichtung verhindert ein unerwünschtes Eindringen von Schmutz und ähnlichem in das Lagerinnere bzw. beugt einem Schmierstoffverlust vor.

Der Anspruch 9 beschreibt eine einfache Befestigungsmöglichkeit der Dichtung an dem jeweiligen Steg über eine Schnappverbindung. Zusätz lich zu dieser formschlüssigen Verbindung kann noch eine stoffschlüs sige über eine geeignete Klebeverbindung oder ähnliches vorgesehen sein.

Zweckmäßig ist es, daß, wie in Anspruch 10 beschrieben, die Dichtung mit einem Blechband als Verstärkungseinlage versehen ist. Dieses Blechband, wobei auch noch weitere Bewehrungsmittel in Frage kommen, beispielsweise auch Faser- oder Partikeleinlagerungen, federt die Dichtung ausreichend in Radialrichtung an den Steg an, an den die Dichtlippen zur Anlage kommen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist es in Anspruch 11 beschrieben, daß der radial nach außen und innen ragende Steg nur abschnittsweise über den Umfang des Innen- und Außenringes ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme ist das Wälzlager wiederum hinsichtlich seiner Masse reduziert.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche be schränkt. Denkbar und in den Schutzumfang mit einbezogen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombina tionsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vor teilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand dieser näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Wälzlager mit im Quer schnitt kreisförmigen Laufdrähten,

Fig. 2 einen Querschnitt ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten, jedoch mit einer Dichtung versehen,

Fig. 3 einen Querschnitt nach Fig. 1, jedoch mit zylindri schen Wälzkörpern,

Fig. 4 eine Schnittansicht wie zuvor, jedoch mit im Quer schnitt rechteckähnlichen Laufdrähten und

Fig. 5 eine Ansicht eines Wälzlagers mit im Querschnitt recht eckähnlichen Laufdrähten und kugelförmigen Wälzkörpern.

Aus Fig. 1 kann der Fachmann sich einen Querschnitt durch ein erfin dungsgemäßes Wälzlager 1 mit im Querschnitt kreisförmigen Laufdrähten 2 entnehmen. Dieses Wälzlager 1 besteht hier aus in einem Käfig 3 (siehe Fig. 3 bis 5) geführten kugelförmigen Wälzkörpern 4. Denkbar wäre auch eine vollkugelige Variante, das heißt, es wird auf den Käfig 3 verzichtet, bzw., eine Variante mit Distanzstücken zwischen den Wälzkörpern 4.

Das Wälzlager 1 besteht weiterhin aus einem Innen- und einem zu diesem koaxial angeordneten Außenring 5, 6. Beide Ringe 5, 6 sind aus einem biegeweichen Werkstoff wie Aluminium hergestellt. In den einander zugewandten Umfangsflächen 7, 8 des Innen- und Außenringes 5, 6 sind Ringnuten 9 vorgesehen, in welchen die Laufdrähte 2 angeordnet sind. An diesen Laufdrähten 2 wälzen sich die Wälzkörper 4 unter einem Druckwinkel ab.

An jede der Ringnuten 9 schließt sich im stirnseitigen Bereich 10 des Innen- und Außenringes 5, 6 ein radial nach außen bzw. innen ragender dünnwandiger Steg 11 an. Dieser Steg 11 ist an den jeweiligen in die Ringnuten 9 eingelegten Laufdrähten 2 angebördelt. Die Laufdrähte 2 sind mit ihrer Außenmantelfläche 12 durch die sie umschließende Außen mantelfläche 13 des jeweiligen Steges 11 und die sie umschließenden Umfangsflächen 7 oder 8 des Innen- bzw. Außenringes 5, 6 um mindestens 50% umfaßt. Durch diese Ausgestaltung sind die Laufdrähte 2 fest in den Ringnuten 9 aufgenommen. Das Wälzlager 1 weist somit eine sehr gute Steifigkeit auf.

Die Stege 11 sind dabei gegenüber den stirnseitigen Bereichen 10 des Wälzlagers 1 in Axialrichtung um einen geringen Betrag nach innen versetzt ausgebildet. Aus Fig. 1 geht auch eine alternative Variante der Lagerung der Laufdrähte 2 in den jeweiligen Lagerringen 5 oder 6 hervor. Hierbei umschließt die Fläche 14 der Innenseite 8 des Außen ringes 6 die Außenmantelfläche 12 des Laufdrahtes 2 um einen geringen Bereich, so daß es zu einer Linienberührung kommt. Die Nut zur Aufnahme des Laufdrahtes 2 ist hier als Rechtecknut 16 ausgebildet. Denkbar ist diese Ausbildung in Kombination mit der eingangs beschriebenen. Es sind auch Wälzlager 1 vorgesehen, dessen Ringe 5, 6 nur mit den Recht ecknuten 16 ausgebildet sind. Des weiteren können die Laufdrähte 2 an ihrem den Wälzkörpern 4 zugewandten Bereich ihrer Außenmantelfläche 12 eine zu der Außenmantelfläche der Wälzkörper 4 komplementäre Form gebung aufweisen.

Anhand der weiteren Fig. 2 bis 5 wird nur auf die erfindungswesent lichen Unterschiede verwiesen, da der wesentliche Aufbau der dort beschriebenen Wälzlager 1 mit dem in Fig. 1 beschriebenen Aufbau übereinstimmt.

Der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß es vorgesehen ist, von jeweils einem Steg 11 oder dessen Randbereich ausgehend, in Radialrichtung auf den jeweils anderen Steg 11, eine Dichtung 17 aus elastomerem Werkstoff oder einem ähnlich geeigneten, vorzusehen. Die Dichtung 17 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Einlippendichtung ausgebildet, wobei es zeichnerisch angedeutet ist, daß es auch vorgesehen ist, diese als Doppellippendichtung auszubilden. Die Dichtung 17 ist dabei um die freie Außenmantelfläche 13 eines Steges 11 geschnappt und kann mit einem Blechband 18 als Verstärkungseinlage versehen sein. Mit ihrer Dichtlippe 19 liegt die Dichtung 17 an der Außenmantelfläche 13 des jeweils ihr in Radialrichtung gegenüberliegenden Steges 11 dichtend an.

Der Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Wälzlagers 1 ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten entnehmbar, jedoch mit zylindrischen Wälzkörpern 4. Diese Wälzkörpern 4 sind hier durch einen Käfig 3 geführt. Die Lauf drähte 2 weisen an ihrer den Wälzkörpern 4 zugewandten Außenmantel fläche 12 einen planen Umfangsabschnitt auf.

Aus Fig. 4 ist eine Schnittansicht wie die zuvor beschriebene ent nehmbar, nur weisen die Laufdrähte 2 einen rechteckähnlichen Quer schnitt auf. Diese Laufdrähte 2 sind in Rechtecknuten 16 der Ringe 5, 6 aufgenommen und durch umgebördelte Stege 11 lagefixiert. Die Wälz körper 4 können wiederum durch einen Käfig 3 geführt sein.

Nach Fig. 5 kann es vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Wälzlager 1 mit kugelförmigen Wälzkörpern 4 und Laufdrähten 2 mit rechteckähn lichem Querschnitt auszubilden. Die Laufdrähte 2 weisen dabei an ihrer den Wälzkörpern 4 zugewandten Außenmantelfläche 12 eine zu der Kugel form der Wälzkörper 4 komplementäre Ausbildung auf.

Bezugszahlenliste

1 Wälzlager
2 Laufdrähte
3 Käfig
4 Wälzkörper
5 Innenring
6 Außenring
7 Innenseite, Umfangsfläche
8 Innenseite, Umfangsfläche
9 Ringnuten
10 Bereich
11 Steg
12 Außenmantelfläche
13 Außenmantelfläche
14 Fläche
15 nicht vergeben
16 Rechtecknut
17 Dichtung
18 Blechband
19 Dichtlippe
20 Schicht

Claims

1. Wälzlager (1) für radiale und axiale Belastungen, bestehend aus in einem Käfig (3) geführten Wälzkörpern (4), sowie einem Innenring (5) und einem koaxial zu diesem angeordneten Außenring (6), in deren einander zugewandten Umfangsflächen (7, 8) Ringnuten (9) mit darin angeordneten Laufdrähten (2) vorgesehen sind, an welchen die Wälzkör per (4) unter einem Druckwinkel abwälzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- bzw. Außenring (5, 6) zumindest abschnittsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sind und daß sich an jede der Ringnuten (9) im stirnseitigen Bereich (10) des Innen- bzw. Außen ringes (5, 6) ein radial nach außen bzw. innen ragender dünnwandiger Steg (11) anschließt, der an den jeweiligen in die Ringnut (9) einge legten Laufdraht (2) angebördelt ist.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- und Außenring (5, 6) zumindest abschnittsweise aus einem biegeweichen Werkstoff wie Aluminium hergestellt sind.

3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (11) gegenüber dem stirnseitigen Bereich (10) des Innen- bzw. Außen ringes (5, 6) in Axialrichtung um einen geringen Betrag nach innen versetzt ausgebildet sind.

4. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen mantelfläche (12) jedes Laufdrahtes (2) durch die ihn umschließende Außenmantelfläche (13) des gebördelten Steges (11) und die ihn um schließenden Umfangsflächen (7, 8) jedes Innen- bzw. Außenringes (5, 6) mindestens um 50% umfaßt ist.

5. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf drähte (2) einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufwei sen.

6. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf drähte (2) und/oder die Wälzkörper (4) mit einer verschleißmindernden Schicht (20) versehen sind.

7. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufdrähte (2) aus einem polymeren Werkstoff und/oder einem Leicht bauwerkstoff gefertigt sind.

8. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils von einem Steg (11) oder von dessen Randbereich ausgehend, in Radial richtung eine Lippendichtung (17) erstreckt, die mit zumindest einer Dichtlippe am gegenüberliegenden Steg (11) anliegt.

9. Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) durch eine Schnappverbindung an zumindest Teilbereichen der Außenmantelfläche (13) des Steges (11) klammerartig befestigt ist.

10. Wälzlager nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) mit einem Blechband (18) als Verstärkungseinlage ver sehen ist.

11. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach außen und innen ragende Steg (11) nur abschnittsweise über den Umfang des Innen- und Außenringes (5, 6) ausgebildet ist.