Radial-Rollenwälzlager Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Radial-Rollenwälzlager nach den oberbegriffsbilden- den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , welches insbesondere vorteilhaft als Loslager für hohe Radialkräfte und geringe Axialkräfte bei der Lagerung von Wellen anwendbar ist.

Hintergrund der Erfindung

In der Wälzlagertechnik ist es allgemein bekannt, dass die Lagerung von Wellen zumeist in zwei als Festlager und als Loslager ausgebildeten Lagerstellen erfolgt, da somit Fertigungstoleranzen und durch Wärmedehnungen bedingte Längenänderungen zwischen der Welle und einem Gehäuse ausgeglichen werden können, ohne dass zusätzliche Verspannkräfte auf die Lager wirken. Dabei übernimmt das axial festgelegte Festlager neben seinem Radiallastanteil auch alle auftretenden Axialkräfte in beiden Richtungen, während das Loslager nur seinen Radiallastanteil überträgt, da es in Axialrichtung nicht festgelegt ist und dadurch auch keine Axialkräfte übernehmen kann. Der Ausgleich der Fer- tigungstoleranzen und Wärmedehnungen erfolgt somit ausschließlich über das Loslager, und zwar an der Sitzstelle des Innenrings oder im Lager selbst.

Ein gattungsbildendes Radial-Rollenwälzlager für eine typische Loslagerung einer radial hoch belasteten Welle ist beispielhaft aus der DE 2 931 348 A1 vorbekannt. Dieses als Radial-Zylinderrollenlager ausgebildete Loslager besteht im Wesentlichen aus einem in ein Gehäuse eingesetzten glattzylindrischen Außenring und aus einem in diesem Außenring angeordneten Rollenkranz, der durch eine Vielzahl in einen Lagerkäfig eingesetzter sowie von die- sem in Umfangshchtung in gleichmäßigen Abständen gehaltener Wälzkörper gebildet wird. Die als Zylinderrollen ausgebildeten Wälzkörper rollen dabei auf einer durch die Innenmantelfläche des Außenrings gebildeten Außenlaufbahn und auf einer durch die Außenmantelfläche eines auf die Welle aufgeschobe- nen glattzylindrischen Innenrings gebildeten Innenlaufbahn ab, die in anderen Anwendungen auch durch die Außenmantelfläche der Welle selbst gebildet wird. Zur axialen Führung des Rollenkranzes liegen darüber hinaus an den Axialseiten des Außenrings zwei separate Bordscheiben an, die zusammen mit dem Außenring durch einerseits als in eine umlaufende Nut im Gehäuse ein- greifender Sprengring und andererseits als verstellbarer Spannring ausgebildete Sicherungselemente gegen axiales Verschieben fixiert werden.

Nachteilig bei dem vorbeschriebenen Radial-Rollenwälzlager ist es jedoch, dass die separaten Bordscheiben vom Lagerhersteller lose mitgeliefert werden müssen und somit bereits einen relativ hohen Montageaufwand beim Lageranwender verursachen. Zusätzlich erfolgt die axiale Sicherung des Außenrings sowie der an diesem anliegenden Bordscheiben im Gehäuse durch zwei weitere lose Bauteile, die bei hohen Lagerstückzahlen durch den Lagerhersteller neben den lose mitgelieferten Bordscheiben ebenfalls gesondert magaziniert mitgeliefert werden müssen. Der ohnehin hohe Aufwand für die Montage derartiger Radial-Rollenwälzlager wird somit außerdem durch ein umständliches Ent-nehmen der Sicherungselemente aus dem Magazin und durch die notwendige Verwendung gesonderter Montagewerkzeuge für diese Sicherungselemente noch weiter erhöht und hat sich deshalb als äußerst kostenungünstig erwiesen.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Tech- nik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Radial-Rollenwälzlager zu konzipieren, bei dem die Montage und die Sicherung des Außenrings gegen axiales Verschieben durch Verringerung der separaten Bauteile vereinfacht und ohne gesonderte Montagewerkzeuge möglich ist und das sich da- durch durch niedrige Montagekosten auszeichnet.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Radial-Rollenwälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Bordscheiben einen rechtwinkligen Profilquerschnitt mit einem horizontalen Befestigungsschenkel und einem vertikalen Bordschenkel aufweisen und durch Aufpressen ihrer horizontalen Befestigungsschenkel auf zwei umlaufende Stufenabsätze in den Randbereichen der Außenmantelfläche des Außenrings an diesem fixiert sind und dass die in Vertiefungen im Gehäuse eingreifenden Sicherungselemente zur axialen Fixierung des Rollenwälzlagers als in die Befestigungsschenkel der Bordscheiben integrierte Federelemente ausgebildet sind.

Der Erfindung liegt somit die nicht ohne weiters auf der Hand liegende Er- kenntnis zugrunde, dass es durch eine Fixierung der Bordscheiben am Außenring und durch eine geeignete Form der Integration der Sicherungselemente in die Bordscheiben möglich ist, einerseits die Anzahl der separaten Bauteile und somit die notwendige Liefermenge des Herstellers für derartige Radial-Rollen-wälzlager zu minimieren und andererseits zugleich deren Montageaufwand und die Kosten dafür erheblich zu senken, da das Entnehmen der Sicherungselemente aus einem Magazin entfallen kann und das Einsetzen des mit den Bordscheiben vormontierten Rollenwälzlagers in ein Gehäuse in einem einzigen Arbeitschritt ohne gesonderte Montagewerkzeuge erfolgen kann.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlagers werden in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ra- dial-Rollenwälzlager vorgesehen, dass die horizontalen Befestigungsschenkel der Bordscheiben über mehrere gleichmäßig umfangsverteilt in deren Um- fangsflächen eingearbeitete sowie radial nach innen gerichtete Zentriersicken auf den umlaufenden Stufenabsätzen in den Randbereichen der Außenmantel- fläche des Außenrings an diesem fixiert sind. Diese Zentriersicken sind quer über die gesamte Breite der Umfangsflächen der Befestigungsschenkel der Bordscheiben eingeprägt und weisen bevorzugt einen halbrunden Profilquerschnitt auf, durch den diese einen Linienkontakt zu den Stufenabsätzen im Außenring aufweisen. Zur genauen Zentrierung und Fixierung der Bordscheiben auf den Stufenabsätzen im Außenring hat es sich dabei als ausreichend erwiesen, drei dieser Zentriersicken um jeweils 120° versetzt zueinander an der Umfangsfläche des Befestigungsschenkels jeder Bordscheibe anzuordnen, wobei jedoch auch mehr als drei Zentriersicken je Bordscheibe möglich wären. Ebenso ist es möglich, die Fixierung der Befestigungsschenkel der Bordscheiben auf den um-laufenden Stufenabsätzen des Außenrings anstelle mit quer angeordneten Zen-triersicken mit mehreren gleichmäßig umfangsverteilten, axial mittig in die Befestigungsschenkel eingearbeiteten Zentrierkörnpunkten od. dgl. zu realisieren, die dann einen Punktkontakt zu den Stufenabsätzen im Außenring aufweisen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial- Rollenwälzlagers ist es nach Anspruch 3 desweiteren, dass die Tiefe der Stufenabsätze am Außenring der Materialstärke der Befestigungsschenkel plus der Tiefe der Zentrierkörnpunkte entspricht. Dadurch sind die Umfangsflächen der Befestigungsschenkel der Bordscheiben und die Außenmantelfläche des Außenrings in einer horizontalen Ebene angeordnet und bilden somit in vorteilhafter Weise einen glattzylindrischen Lageraußenmantel. Gemäß Anspruch 4 zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Radial- Rollenwälzlager darüber hinaus noch dadurch aus, dass die in die Befestigungsschenkel der Bordscheiben integrierten Federelemente zur axialen Fixierung des Rollenwälzlagers als aus den Befestigungsschenkeln herausgestellte elastische Rastzungen ausgebildet sind, die an ihren freien Enden eine radial nach außen gerichtete Wölbung oder Abwinkelung aufweisen. Das Herausstellen der Rastzungen kann dabei je Rastzunge entweder durch jeweils zwei vom freien Rand der Befestigungsschenkel ausgehende, quer in diese eingearbeitete linienförmige Freischnitte gleicher Länge oder durch jeweils einen aus dem Befestigungsschenkel herausgearbeiteten U-förmigen Freischnitt erfolgen, dessen Mittelteil parallel zum Rand der Befestigungsschenkel verläuft. Die an den freien Enden der Rastzungen angeformten Wölbungen oder Abwinkelungen sind dann die Teile der Rastzungen, die zur axialen Fixierung des Rollen- Wälzlagers in zwei Vertiefungen im Lagersitz eines Gehäuses einrasten, wobei die Vertiefungen bei Rastzungen mit Wölbungen als zwei umlaufende Nuten und bei Rastzungen mit Abwinkelungen als zwei mehrfach unterbrochene Nuten oder zwei Reihen von Bohrungen ausgebildet sind. Eine optimale axiale Fixierung des Rollenwälzlagers wird dabei erreicht, wenn jede Bordscheibe ebenfalls drei um 120° versetzt zueinander, jeweils mittig zwischen den Zentriersicken angeordnete Rastnasen in ihrem Befestigungsschenkel aufweist, wobei jedoch auch weniger als drei Rastnasen je Bordscheibe ausreichend sein können. Nach Anspruch 5 ist es schließlich noch ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlagers, dass die durch die Zentriersicken in den Befestigungsschenkeln entstehende Spalte zwischen diesen und den Stufenabsätzen am Außenring einerseits als Einfederräume für die Rastzungen bei der Lagermontage und andererseits als Klebespalte zur Verbin- dung der Bordscheiben mit dem Außenring ausgebildet sind. Da die Wölbungen oder Abwinkelungen an den Enden der Rastzungen die Umfangsflächen der Befestigungsschenkel der Bordscheiben überragen, ist es bei der Montage des Radialwälzlagers notwendig, diese zum behinderungsfreien Einschieben des Lagers in den Lagersitz radial auf die Ebene der Umfangsflächen abzu- senken. Der dazu erforderliche Raum unterhalb der Befestigungsschenkel der Bordscheiben kann somit durch die Spalte bereit gestellt werden, die durch die Zentriersicken in den Befestigungsschenkeln zwischen diesen und den Stufenabsätzen am Außenring entstehen. Gleichzeitig weisen diese Spalte eine geeignete definierte Höhe und Tiefe auf, um diese mit einem Klebstoff zur endgül- tigen Verbindung der Bordscheiben mit dem Außenring nutzen zu können. Dazu werden die Klebespalte nach Anspruch 6 vollständig mit einem Klebstoff, vorzugsweise aus der Gruppe der Zweikomponentenkleber oder aus der Gruppe der anaeroben Klebstoffe, befüllt, der optional mit einem kugeligen Füllstoff, beispielsweise Titanoxid oder Aluminiunnpulver, vermischt ist, wobei zur Sicherung der Funktion der Rastzungen an den Bordscheiben dabei die Einfederräume in geeigneter Weise von Klebstoff freizuhalten sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial- Rollenwälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht auf ein in ein Gehäuse eingesetztes und eine Welle lagerndes erfindungsgemäß ausgebildetes Radial-Rollenwälzlager;

Figur 2 eine schematische Darstellung des Querschnitts A - A gemäß

Figur 1 durch das in ein Gehäuse eingesetzte erfindungsgemäß ausgebildete Radial-Rollenwälzlager; Figur 3 eine vergrößerte schematische Darstellung der Einzelheit X des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-Rollenwälzlagers gemäß Figur 2;

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung einer Draufsicht auf eine der beiden separaten Bordscheiben des erfindungsgemäß ausgebil- deten Radial-Rollenwälzlagers;

Figur 5 die Darstellung des Querschnittes B - B durch die separate

Bordscheibe des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial- Rollen-wälzlagers gemäß Figur 4;

Figur 6 die nochmals vergrößerte Ansicht C auf die separate Bord- scheibe des erfindungsgemäß ausgebildeten Radial-

Rollenwälz-Iagers gemäß Figur 4.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen In den Figuren 1 und 2 ist schematisch ein als Loslager ausgebildetes Radial- Rollenwälzlager 1 zur Lagerung einer Welle 10 dargestellt, welches im Wesentlichen aus einem in ein Gehäuse 2 eingesetzten zylindrischen Außenring 3 und aus einem in diesem Außenring 3 angeordneten Rollenkranz 4 besteht. Dieser Rollenkranz 4 wird in bekannter Weise durch eine Vielzahl in einen La- gerkäfig 5 eingesetzter sowie von diesem in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen gehaltener rollenförmiger Wälzkörper 6 gebildet, die auf einer durch die Innenmantelfläche 7 des Außenrings 3 gebildeten Außenlaufbahn 8 und auf einer durch die Außenmantelfläche 9 der Welle 10 gebildeten Innenlaufbahn 1 1 abrollen. Deutlich sichtbar erfolgt die die axiale Führung des Rollenkranzes 4 dabei durch zwei an den Axialseiten 12, 13 des Außenrings 3 anliegende, separate Bordscheiben 14, 15, die zusammen mit dem Außenring 3 durch in Vertiefungen 16, 17 im Gehäuse 2 eingreifende Sicherungselemente axial fixiert sind. Aus den Figuren 2 und 3 ist desweiteren ersichtlich, dass die Bordscheiben 14, 15 erfindungsgemäß einen rechtwinkligen Profilquerschnitt mit einem horizontalen Befestigungsschenkel 18, 20 und einem vertikalen Bordschenkel 19, 21 aufweisen und durch Aufpressen ihrer horizontalen Befestigungsschenkeln 18, 20 auf zwei umlaufende Stufenabsätze 22, 23 in den Randbereichen der Au- ßenmantelfläche 24 des Außenrings 3 an diesem fixiert sind und dass die in Vertiefungen 16, 17 im Gehäuse 2 eingreifenden Sicherungselemente zur axialen Fixierung des Rollenwälzlagers 1 als in die Befestigungsschenkel 18, 20 der Bordscheiben 14, 15 integrierte Federelemente 25, 26 ausgebildet sind. Darüber hinaus ist in den Figuren 4 bis 6 zu sehen, dass die horizontalen Befestigungsschenkel 18, 20 der Bordscheiben 14, 15 über drei um 120° versetzt zueinander in deren Umfangsflächen 27, 28 eingearbeitete sowie radial nach innen gerichtete Zentriersicken 29, 30 auf den umlaufenden Stufenabsätzen 22, 23 am Außenring 3 fixiert sind. Diese Zentriersicken 29, 30 sind quer über die gesamte Breite der Umfangsflächen 27, 28 der Befestigungsschenkel 18, 20 eingeprägt und weisen einen halbrunden Profilquerschnitt auf, durch den diese einen Linienkontakt zu den Stufenabsätzen 22, 23 im Außenring 3 aufweisen. Die Tiefe der Stufenabsätze 22, 23 am Außenring 3 entspricht dabei, wie Figur 3 verdeutlicht, der Materialstärke der Befestigungsschenkel 18, 20 plus der Tiefe der Zentriersicken 29, 30, so dass die Umfangsflächen 27, 28 der Befestigungsschenkel 18, 20 der Bordscheiben 14, 15 und die Außenman- telfläche 24 des Außenrings 3 in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Weiterhin geht insbesondere aus Figur 6 hervor, dass die in die Befestigungsschenkel 18, 20 integrierten Federelemente 25, 26 zur axialen Fixierung des Rollenwälzlagers 1 als aus den Befestigungsschenkeln 18, 20 herausgestellte elastische Rastzungen 31 , 32 ausgebildet sind, die an ihren freien Enden jeweils eine radial nach außen gerichtete Wölbung 33, 34 aufweisen. Das Her- ausstellen der Rastzungen 31 , 32 erfolgt dabei je Rastzunge 31 , 32 durch jeweils einen aus dem Befestigungsschenkel 18, 20 herausgearbeiteten U-för- migen Freischnitt, dessen Mittelteil parallel zum Rand der Befestigungsschenkel 18, 20 verläuft. Die an den freien Enden der Rastzungen 31 , 32 angeformten Wölbungen 33, 34 rasten dann zur axialen Fixierung des Rollenwälzlagers 1 in die beiden Vertiefungen 16, 17 im Lagersitz des Gehäuses 2 ein, wobei die Vertiefungen 16, 17 bevorzugt als zwei umlaufende Nuten ausgebildet sind. Dabei weist jede Bordscheibe 14, 15, wie in Figur 4 dargestellt, ebenfalls drei um 120° versetzt zueinander, jeweils mittig zwischen den Zentriersicken 29, 30 angeordnete Rastzungen 31 32 in ihrem Befestigungsschenkel 18, 20 auf, so dass eine optimale axiale Fixierung des Rollenwälzlagers 1 erreicht wird.

Schließlich ist aus den Figuren 2 und 3 noch ersichtlich, dass die durch die Zentriersicken 29, 30 in den Befestigungsschenkeln 18, 20 entstehende Spalte zwischen diesen und den Stufenabsätzen 22, 23 am Außenring 3 einerseits als Einfederräume 35, 36 für die Rastzungen 31 , 32 bei der Lagermontage und andererseits als Klebespalte 37, 38 zur Verbindung der Bordscheiben 14, 15 mit dem Außenring 3 ausgebildet sind. Da die Wölbungen 33, 34 an den Enden der Rastzungen 31 , 32 die Umfangsflächen 27, 28 der Befestigungsschenkel 18, 20 der Bordscheiben 14, 15 überragen, ist es zur behinderungsfreien Mon- tage des Radial-Rollenwälzlagers 1 notwendig, diese in den Lagersitz radial auf die Ebene der Umfangsflächen 27, 28 der Befestigungsschenkel 18, 20 abzusenken. Der dazu erforderliche Raum unterhalb der Befestigungsschenkel 18, 20 der Bordscheiben 14, 15 wird somit durch die Spalte bereit gestellt, die durch die Zentriersicken 29, 30 in den Befestigungsschenkeln 18, 20 zwischen diesen und den Stufenabsätzen 22, 23 am Außenring 3 entstehen. Gleichzeitig weisen diese Spalte eine geeignete Höhe und Tiefe auf, um diese mit einem Klebstoff zur endgültigen Verbindung der Bordscheiben 14, 15 mit dem Außen- ring 3 nutzen zu können. Die Klebespalte sind deshalb vollständig mit einem Klebstoff aus der Gruppe der Zweikomponentenkleber befüllt, der mit einem kugeligen Füllstoff, beispielsweise Titanoxid, vermischt ist, wobei die Einfederräume der Rastzungen 31 , 32 von Klebstoff freigehalten werden.

Bezugszahlenliste

Radial-Rollenwälzlager 20 Befestigungsschenkel

Gehäuse 15

Außenring 21 Bordschenkel von 15

Rollenkranz 22 Stufenabsatz in 24

Lagerkäfig 23 Stufenabsatz in 24

Wälzkörper 24 Außenmantelfläche von 3

Innenmantelfläche von 3 25 Federelemente in 18

Außenlaufbahn von 6 26 Federelemente in 20

Außenmantelfläche von 10 27 Umfangsfläche von 18

Welle 28 Umfangsfläche von 20

Innenlaufbahn von 3 29 Zentriersicken in 27

Axialseite von 3 30 Zentriersicken in 28

Axialseite von 3 31 Rastzungen in 18

Bordscheibe an 12 32 Rastzungen in 20

Bordscheibe an 13 33 Wölbung an 31

Vertiefung in 2 34 Wölbungen an 32

Vertiefung in 2 35 Einfederraum für 31

Befestigungsschenkel von 36 Einfederraum für 32

14 37 Klebespalt für 14

Bordschenkel von 14 38 Klebespalt für 15