DE2810121A1

DE2810121A1 - Radialwaelzlager

Info

Publication number: DE2810121A1
Application number: DE19782810121
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Dr Mayer
Original assignee: Industriewerk Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1979-09-13
Also published as: DE2810121C2

Description

Radialwälzlager
Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager mit einem Außenlaufring, der von einer Hülse aus elastischem Werkstoff, wie Gummi, Kunststoff od. dgl. umgeben ist. Sie betrifft ferner eine Laufrolle mit einem derartigen Radialwälzlager.
Es ist bekannt, die Außenlaufringe von Wälzlagern mit einer elastischen Umhüllung zu versehen, sei es um eine große Toleranz der den Außenlaufring aufnehmenden Bohrung zu überbrücken, oder sei es als Körperschallsperre zwischen dem Wälzlager und einem dieses aufnehmenden Gehäuse. Wird zu diesem Zweck auf den Außenlaufring eines Wälzlagers eine elastische Hülle aufgezogen, so hat dies zur Folge, daß die eigentliche Tragfähigkeit des Wälzlagers nur noch zu einem ganz geringen Teil ausgenutzt werden kann. Die Grenze der Belastbarkeit wird durch die Kraft bestimmt, welche die elastische Hülse ohne zu große Verformung der höchstbeanspruchten Zone vertragen kann. Der kritische Bereich ist dabei die Bohrung der elastischen Hülse, in welcher der Außenring des Lagers anliegt. Die an dieser Berührungsstelle auftretende Spannungen bewirken, daß der elastische Werkstoff der Hülse gegenüber dem starren Wälzlageraußenring nicht nur in Richtung der Kraft ausweicht, sondern zusätzlich eine seitliche Verschiebung zwischen dem Wälzlager und dem Hülsenwerkstoff eintritt.
Eine höhere Belastbarkeit erzielt man dadurch, daß man die z. B. aus Gummi bestehende elastische Hülse auf dem Außenring des Wälzlagers aufvulkanisiert. Damit wird zwar das seitliche Ausweichen des Gummis verhindert, es entstehen aber nahe der Verbindungszone zwischen Metall und Gummi hohe Schubspannungen, die zu dessen vorzeitiger Zerstörung führen. Den teueren und nicht in die Wälzlagerfertigung passenden Arbeitsgang des Aufvulkanisierens und die erhöhten Schubspannungen hat man auch bereits dadurch zu umgehen versucht, daß man in eine Gummihülse einen Metallring größerer Breite einvulkanisiert hat, welcher in seiner Bohrung den Wälzlageraußenring aufnimmt. Diese Lösung ist zwar funktionsfähig, aber sehr teuer, da ein zusätzlicher Metallring benötigt wird und eine sichere Verbindung zwischen diesem und dem Wälzlageraußenring geschaffen werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, für das aufgezeigte Problem eine Lösung zu finden, welche bei einfacher Herstellbarkeit eine wesentliche Verbesserung der bisherigen Verhältnisse erbringt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die den Außenlaufring umgebende Hülse einstückig mit konzentrischen Zonen unterschiedlicher Elastizität hergestellt ist, wobei die den Außenring unmittelbar umgebende Zone höhere Festigkeit (Härte) bei geringerer Elastizität als die radial nach außen anschließende Zone aufweist. Der innere härtere Teil dieser Hülse, welcher den Außenlaufring des Wälzlagers unter Pressitz aufnimmt, gewährleistet, daß an der Sitzstelle des Außenringes in der Hülse keine schädlichen Verformungen auftreten. Die sich radial nach außen anschließende Zone, die einstückig mit der erstgenannten ausgeführt ist, besteht demgegenüber aus relativ weichem, elastischem Kunststoff.
Dadurch, daß diese beiden konzentrischen Zonen als einstückiges Teil ausgeführt sind, kann der weiche Teil sich nicht unzulässig verformen, und der Grenzbereich zwischen der harten und der weichen Zone kann so gelegt werden, daß die Schubspannungen unter der für den weichen Teil zulässigen Grenze bleiben.
Die Herstellung einer solchen Hülse kann z. B. in der Weise erfolgen, daß sie aus unterschiedlichen spritzbaren Kunststoffen gebildet wird, die an ihren Berührungsflächen durch Verschmelzen im warmplastischen Zustand verbunden sind. Dies kann in der Weise erfolgen, daß zunächst zwei gesonderte Hülsen hergestellt werden, die anschließend zu ihrer Verbindung an ihren Berührungsflächen durch Erwärmung in den warmplastischen Zustand versetzt und dabei verschmolzen werden.
Eine solche Hülse kann jedoch auch in einem Arbeitsgang durch das sogenannte Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellt werden, wobei in eine Spritzform durch zwei separate Spritzdüsen gleichzeitig oder zeitlich nacheinander unterschiedliche Werkstoffe eingespritzt werden, die dabei an ihren Berührungsflächen verschmelzen.
Es ist jedoch auch möglich, eine solche Hülse aus spritzbarem Kunststoff herzustellen, der in einer äußeren Zone aufgeschäumt ist.
Zur weiteren Erhöhung der Elastizität kann die Hülse insbesondere in dem weicheren Bereich mit die Elastizität erhöhenden Aussparungen versehen sein. Diese können im einfachsten Falle als axiale Bohrungen ausgeführt sein.
Um eine solche Hülse sicher mit dem Wälzlageraußenring zu verbinden, kann die Hülse im Bereich ihrer Mittelbohrung an ihren axialen Enden mit radial nach innen gerichteten Borden versehen sein, die den Außenring umgreifen. Dabei kann der eine Bord bei der Herstellung der Hülse bereits fertig angeformt sein, während der zweite Bord z.,.B. zunächst als ein sich axial erstreckender Kragen ausgeführt sein kann, der nach dem Einsetzen des Wälzlageraußenringesunter Wärmeeinwirkung oder mittels Ultraschallanwendung zu einem radial nach innen verlaufenden Bord umgeformt wird.
Das Wälzlager kann beispielsweise als Nadellager ausgebildet sein, welches eine Welle trägt, wobei die Hülse in ihrer den Außenlaufring unmittelbar umgebenden Zone diesen axial überragt und in Gleitkontakt mit radialen Anlaufflächen der Welle steht. Auf diese Weise ist es möglich, in einem solchen Lager in gewissem Umfange auch Axialkräfte durch Gleitkontakt aufzunehmen, die durch ein Radialnadellager sonst nicht aufgenommen werden könnten.
Unter Anwendung dieses Prinzips kann in einfachster Weise eine Laufrolle geschaffen werden, wie sie beispielsweise für Einkaufswagen verwendet wird. Dabei wird das Nadellager von einem in den Schenkeln einer Gabel aufgenommenen Bolzen getragen und die Schenkel selbst bilden die Anlaufflächen für die Hülse. Eine solche Laufrolle läßt sich durch die Anwendung eines billigen Nadellagers für die Aufnahme der Radialkräfte wirtschaftlich herstellen, wobei die Axialkräfte durch die das Nadellager umgebende elastische Hülse aufgenommen werden. Die eigentliche Lauffläche des Laufrades bildet die äußere elastische Zone der Hülse.
Eine weitere Steigerung ihres Gebrauchswertes kann eine solche Laufrolle dadurch erfahren, daß die Hülse im Bereich der Zone mit höherer Elastizität stirnseitig mit angespritzten Dichtlippen versehen ist, die dichtend an den Schenkeln der Gabel anliegen.-Eine solche Laufrolle stellt sowohl hinsichtlich Herstellbarkeit als auch hinsichtlich des Gebrauchswertes ein Optimum dar. Die Laufrolle ist einfachst aufgebaut. So entfällt beispielsweise eine gesonderte Felge für den elastischen Laufbelag, wie es bei herkömmlichen Laufrollen üblich ist.
Der Laufbelag der Laufrolle wird vielmehr unmittelbar durch die äußere elastische Zone der den Außenring des Nadellagers umgebenden Hülse gebildet.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungen von Radialwälzlagern jeweils im Längs schnitt dargestellt, Fig. 4 eine Laufrolle, ebenfalls im Längsschnitt und Fig. 5 einen weiteren Längsschnitt durch ein Radialwälzlager.
In Fig. 1 ist eine Wälzlagerung dargestellt, bei welcher eine Welle 1 den Innenring 2 eines Kugellagers trägt. Auf diesem und auf dem Außenring 3 rollen die Kugeln 4 ab. Der Aussenring 3 ist von der elastischen Hülse 5 umgeben, die einstückig aus einem inneren Bereich 6 mit geringer Elastizität und einem äußeren Bereich 7 mit hoher Elastizität besteht.
Diese beiden Bereiche sind entlang der Berührungsfläche 8 einstückig miteinander verbunden. Der äußere Bereich 7 der Hülse 5 dient zur Abstützung des Lagers in der Bohrung 9 des Gehäuses 10. Zur sicheren Verbindung der Hülse 5 mit dem Außenring 3 ist diese in dem inneren Bereich 6 mit angeformten Borden 11 versehen, welche den Außenring 3 stirnseitig umgreifen.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Ausführung nach Fig. 1, bei der die elastische Hülse 5 in ihrem äußeren Bereich 7 mit axialen Bohrungen 12 versehen ist, welche die Elastizität in diesem Bereich zusätzlich erhöhen.
Die in Fig. 3 dargestellte Hülse 5 zeichnet sich dadurch aus, daß sie aus einem einzigen Werkstoff besteht, der jedoch in seinem äußeren Bereich 13 aufgeschäumt ist, womit in diesem Bereich eine höhere Elastizität erzielt wird.
In Fig. 4 ist eine Laufrolle im Längsschnitt dargestellt. In die Schenkel 14 der Blechgabel 15 ist ein Bolzen 16 beidseitig eingenietet. Dieser dient als Innenlaufbahn für die Lagernadeln 17, die in der Blechhülse 18 abrollen. Diese Blechhülse 18 ist umgeben von der elastischen Hülse 19, die den eigentlichen Rollenkörper bildet. Diese elastische Hülse 19 besteht aus dem inneren Bereich 20 mit geringer und dem äußeren Bereich 21 mit höherer Elastizität. Im Bereich 20 steht die Hülse 19 an den Stellen 22 in Gleitkontakt mit den Schenkeln 14 der Gabel 15. An diesen Stellen werden Axialkräfte zwischen Rolle und Gabel aufgenommen. Im äußeren Bereich 21 sind Dichtlippen 23 angespritzt, die dichtend an den Schenkeln 14 der Gabel 15 anliegen.
Im inneren Bereich 20 sind als axiale Sacklöcher 24 ausgebildete Ausnehmungen vorgesehen, die lediglich der Werkstoffeinsparung dienen. Im äußeren Bereich 21 sind axiale Bohrungen 25 angebracht, die die Elastizität dieses Bereiches zusätzlich erhöhen.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Radiallagerung rollen die Lagernadeln 26 einerseits in der Blechhülse 27 und andererseits auf der Oberfläche der Welle 28 ab. Die Blechhülse 27 ist umgeben von der elastischen Hülse 29, welche aus dem inneren Bereich 30 und dem äußeren Bereich 31 besteht. Mit dem äußeren Bereich 31 ist die Hülse 29 in die Bohrung 32 des Gehäuses 33 eingesetzt.
Die Welle 28 weist einerseits den Bund 34 und andererseits einen aufgesetzten Anlaufring 35 auf. Die radialen Flächen, die der Bund 34 und der Anlaufring 35 gegenüber der elastischen Hülse 29 aufweisen, bilden Anlaufflächen, an denen die äußeren Begrenzungsflächen des inneren Bereiches 30 anlaufen können. Auf diese Weise ist es möglich, zusätzlich zu den Radialbelastungen, die durch das Nadellager übertragen werden, in gewissem Umfange auch Axialbelastungen in einer solchen Lagerung aufzunehmen.

Claims

Ansprüche 1. Radialwälzlager mit einem Außenlaufring, der von einer Hülse aus elastischem Werkstoff wie Gummi, Kunststoff od. dgl. umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5, 19, 29) einstückig mit konzentrischen Zonen unterschiedlicher Elastizität hergestellt ist, wobei die den Außenlaufring (3, 18, 27) unmittelbar umgebende Zone (6, 20, 30) höhere Festigkeit (Härte) bei geringerer Elastizität als die radial nach außen anschließende Zone (7, 21, 31) aufweist.
2. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5, 19, 29) aus unterschiedlichen spritzbaren Kunststoffen gebildet ist, die an ihren Berührungsflächen (8) durch Verschmelzen im warmplastischen Zustand verbunden sind.
3. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) aus spritzbarem Kunststoff besteht, der in einer äußeren Zone (13) aufgeschäumt ist.
4. Radialwälzlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5, 19) mit die Elastizität erhöhenden Aussparungen versehen ist.
5. Radialwälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen als axiale Bohrungen (12, 25) ausgeführt sind.
6. Radialwälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) im Bereich ihrer Mittelbohrung an ihren axialen Enden mit radial nach innen gerichteten Borden (11) versehen ist, die den Aussenring (3) umgreifen.
7. Radialwälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wälzlager als Nadellager (26, 27) ausgebildet ist, welches eine Welle (28) trägt, wobei die Hülse (29) in ihrer den Außenlaufring (27) umgebenden Zone diesen axial überragt und in Gleitkontakt mit radialen Anlaufflächen der Welle steht.
8. Laufrolle mit einem Radialwälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadellager von einem in den Schenkeln (14) einer Gabel (15) aufgenommenen Bolzen (16) getragen ist, und die Schenkel (14) die Anlaufflächen für die Hülse (19) bilden.
9. Laufrolle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (19) im Bereich der Zone (21) mit höherer Elastizität stirnseitig mit angespritzten Dichtlippen (23) versehen ist, die dichtend an den Schenkeln (14) der Gabel (15) anliegen.