DE60022929T2

DE60022929T2 - Konische Lagereinheit

Info

Publication number: DE60022929T2
Application number: DE60022929T
Authority: DE
Inventors: Angelo Vignotto; Francesco Savarese
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: US20020054722A1; EP1033504A3; US6491441B2; IT1308406B1; EP1033504A2; EP1033504B1; ITTO990163A1; DE60022929D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 festgelegt ist.
Wie die beiliegende 1 zeigt, in der ein axialer Teilschnitt eines Rollenlagers mit bekanntem Aufbau dargestellt ist, ist herkömmlich jede der beiden radial innen liegenden Halblaufbahnen 10 in der Nähe des inneren Endes, das zur Lagermitte gerichtet ist, mit einer Stufe 11 versehen. Diese Stufe dient während der Transportschritte, die der Montage der Untereinheiten vorausgehen, die die Reihen von Rollen 12 und von zugeordneten Käfige 13 auf entsprechenden innen liegenden Halblaufbahnen enthalten, sowie vor dem Einsetzen dieser Untereinheiten in die außen liegende Laufbahn 14 dazu, um zu verhindern, dass die Rollen unbeabsichtigt aus den Laufbahnen der Rollen in jene Richtungen entweichen, die in 1 mit dem Pfeil A und A' dargestellt sind.
Das Ausbilden der oben erwähnten Stufe bringt einen ersten Nachteil mit sich, da wegen ihrer Form, die radial von der Rollebene der Rollen vorspringt, überschüssiges Metall mit einer beträchtlichen Dicke t auf dem Rohling der geschmiedeten Laufbahn vorgesehen werden muss, dessen Umriss in 2 strichliert dargestellt ist. Weiters dauert es lange, um diese beträchtliche Masse an Material, die vom überschüssigen Metall gebildet wird, in Dreh- und Schleifvorgängen zu entfernen (proportional zur Menge des überschüssigen Metalls, das entfernt werden muss). Zusätzlich wird das Gewicht des geschmiedeten Rohlings durch den überschüssigen Metallteil nachteilig beeinflusst. Dieses bekannte Verfahren ist daher aus Sicht der Produktivität von Nachteil, was sowohl die Bearbeitungszeit für die Feinbearbeitung als auch den Gewichtsanteil betrifft, der die Transportvorgänge nachteilig beeinflusst.
Dieser Schritt bringt einen zweiten Nachteil mit sich, da für die Fertigstellung einer innen liegenden Halblaufbahn die Untereinheit, die die vorbereitet zusammengebauten Rollen in ihrem Käfig enthält, dadurch auf die Halblaufbahn gesetzt werden muss, dass sie über die Stufe geschoben wird. Diese Untereinheit wird dadurch zusammengebaut, dass die Rollen und der Käfig entgegengesetzt zu jenen Richtungen gepresst werden, die in 1 mit den Pfeilen A und A' bezeichnet sind.
Wenn die Halblaufbahnen aus Presselementen hergestellt werden, die man von einem Stabmaterial erhält, ist es vorteilhaft, wenn die Form, die in der Pressphase eingepresst wird, im Wesentlichen der Form des fertigen Produkts entspricht, das man nach der Bearbeitung des rohen Werkstücks erhält, das heißt durch Drehen und Schleifen. Wie man aus 2 erkennt, werden durch das Vorhandensein der Stufe die konischen Flächen C und C' des gepressten Rohlings bzw. des fertigen Werkstücks nicht parallel sein. Beim Schleifvorgang wird daher eine Fläche (C') ausgebildet, die unterschiedlich zur Fläche (C) ausgerichtet ist, die im Pressvorgang ausgebildet wurde.
Ohne in diesem Zusammenhang an irgendeine Theorie gebunden sein zu wollen, besitzt der Anmelder Gründe für die Annahme, dass die Strukturfestigkeit der Halblaufbahnen besser ausgenutzt werden kann, wenn die von der Presse eingepresste Form jener Form entspricht, die sie dann besitzen, wenn sie im Betrieb unter Last stehen. Anders ausgedrückt: man würde eine größere Festigkeit und damit eine entsprechend längere Lebensdauer für das Lager erhalten, wenn diese konischen Flächen parallel wären.
Nunmehr wird wieder auf 1 Bezug genommen. Die innere zylindrische Fläche der Halblaufbahnen wird weiter so bearbeitet, um Einspannrillen 16 für einen temporären Einspannring 17 auszubilden, der üblicherweise aus Kunststoff oder Metall besteht. Indem die beiden innen liegenden Halblaufringe axial zusammengehalten werden, verhindert dies, dass jeder von ihnen unbeabsichtigt aus dem außen liegenden Ring 14 rutscht, wodurch ein Entweichen der Rollen verhindert wird. Obwohl dieser Aufbau effektiv ist, ist er deshalb teuer, weil er das Ausbilden des temporären Einspannrings 17 erfordert – der dann, wenn das Lager einmal zusammengebaut ist, seine Funktion verliert – und weil die Einspannrillen 16 ausgebildet werden müssen.
GB-A-2 112 085 offenbart eine Lagereinheit, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 festgelegt ist.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kegelrollenlager zu liefern, bei dem die radial innen liegenden Laufbahnen keine herkömmliche Stufe besitzen, wie sie oben erörtert wurde, um die oben angeführten Nachteile zu vermeiden.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein Lager zu liefern, das keinen herkömmlichen, temporären Einspannring benötigt und jene Nachteile verhindert, die damit zusammenhängen.
Diese sowie andere Gegenstände, die später ersichtlich werden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Lager erreicht, das jene Merkmale besitzt, die im Anspruch 1 angeführt sind.
Andere wichtige Merkmale sind in den Unteransprüchen angeführt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform anhand eines Beispiels und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen zeigt:
1 den axialen Teilschnitt eines Kegelrollenlagers gemäß dem Stand der Technik;
2 den axialen Teilschnitt einer innen liegenden Halblaufbahn, die gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist;
3 den axialen Teilschnitt eines Kegelrollenlagers gemäß der vorliegenden Erfindung; und
4 den axialen Teilschnitt einer innen liegenden Halblaufbahn des Lagers von 3.
Nunmehr wird auf 3 Bezug genommen. Ein Kegelrollenlager enthält eine außen liegende Laufbahn 14, ein Paar von axial benachbarten, radial innen liegenden Laufbahnen (oder Halblaufbahnen) 10A und 10B, zwei Reihen von Kegelrollen 12A, 12B, die zwischen der außen liegenden Laufbahn 14 und den innen liegenden Laufbahnen 10A bzw. 10B liegen, sowie ein Paar von Einspannkäfigen 13A, 13B für die entsprechenden Reihen von Rollen 12A, 12B. Mit den Bezugsziffern 18 und 19 sind allgemein Einspanneinrichtungen mit bekanntem Aufbau bezeichnet, die an der außen liegenden Laufbahn 14 angebracht sind und zwischen dieser und jeder der innen liegenden Halblaufbahnen 10A 10B in der Nähe der Außenseiten des Lagers liegen.
Die Ausdrücke „axial innen liegend" und „axial außen liegend" sind hier im Hinblick auf die Mittelebene X des Lagers zu sehen, wenn irgendwelche anderen Angaben fehlen.
Nunmehr wird auch auf 4 Bezug genommen. Die radial außen liegende Fläche jeder Halblaufbahn 10A, 10B ist so ausgebildet, dass sie eine entsprechende Rille 20A, 20B nahe ihres axial innen liegenden Endes besitzt. Die Rillen 20A, 20B verbinden die konischen Rollflächen C' mit radial nach außen vorspringenden Umrandungen 21A, 21B, die an den axial innen liegenden Enden der Halblaufbahnen angeordnet sind.
Durch einen Vergleich von 2 und 4 erkennt man, dass sowohl die Stufe 11 von 2 als auch die Rille 16 entfernt wurden, die dazu vorgesehen ist, um das Eingreifen des herkömmlichen, temporären Einspannrings zu ermöglichen, wobei dieses Bauelement ebenfalls beseitigt wird, wie dies später erörtert werden soll.
Nunmehr wird auf 3 Bezug genommen. An ihren axial innen liegenden Enden besitzen die Käfige 13A, 13B zum Einspannen der Rollen entsprechende radial nach innen vorspringende Teile, vorzugsweise in Form von Zähnen oder flexiblen Zungen 22A, 22B. Wenn die Käfige einmal mit den Rollen auf den innen liegenden Halblaufbahnen zusammengebaut sind, sind die freien Enden der Zungen 22A, 22B (im unverformten Zustand) von der mittleren Drehachse Y des Lagers um einen Abstand D₂₂ beabstandet, der etwas kleiner als jener Abstand D₂₁ ist, der zwischen der Mittelachse Y und den radial ganz außen liegenden Teilen der Umrandungen oder der erhabenen Teile 21A, 21B besteht.
Bei der bevorzugten Ausführungsform, die 3 zeigt, sind die Teile 23A, 23B der flexiblen Zungen der Käfige, die zu den Außenseiten des Lagers gerichtet sind, so abgerundet, dass sie leichter über die erhabenen Teile 21A, 21B gleiten können, wenn die beiden Untereinheiten, die von den Rollen 12A und dem Käfig 13A bzw. von den Rollen 12B und dem Käfig 13B gebildet werden, entgegengesetzt zu jenen Richtungen gepresst werde, die mit den Pfeilen A und A' dargestellt sind, um die Rollen auf den entsprechenden innen liegenden Rollbahnen C' anzuordnen. Wenn die flexiblen Zungen über die erhabenen Teile 21A, 21B gleiten, schnappen sie in die Rillen 20A, 20B ein. Auf diese Weise halten die Käfige die Rollen auf den entsprechenden innen liegenden Laufbahnen während der Handhabungs- und Montageschritte, bevor jede Untereinheit, die eine Innenlaufbahn, den zugeordneten Käfig und die Rollen enthält, in der außen liegenden Laufbahn montiert wird.
Wenn die Rollen mit den entsprechenden Halblaufbahnen verbunden sind, wie dies oben beschrieben wurde, wird jede der beiden auf diese Weise ausgebildeten Untereinheiten in die außen liegende Laufbahn 14 eingesetzt, wie dies die Pfeile A und A' zeigen. Die Montage des Lagers wird dadurch fertiggestellt, dass die Dichtungseinrichtungen 18 und 19 auf der außen liegenden Laufbahn angebracht werden.
Erfindungsgemäß werden die Dichtungseinrichtungen 18 und 19 an der außen liegenden Laufbahn 14 an axialen Stellen so angebracht, dass ein vorgegebenes, kleines axiales Spiel d zwischen jeder Dichtungseinrichtung und den axial außen liegenden Enden 24A, 24B der Käfige entsteht. Das axiale Spiel d liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2 mm und wird in jedem Fall so gewählt, um zu verhindern, dass die Untereinheiten zu weit nach außen (entgegengesetzt zu den Pfeilen A und A') ausgelenkt werden, um Stellungen zu erreichen, in denen die Rollen während jener Handhabungsschritte unbeabsichtigt aus dem Lager entweichen können, die der Montage des kompletten Lagers auf dem Kraftfahrzeug vorangehen.
Mit diesem Aufbau, bei dem vorzugsweise die gleichen Dichtungen 18 und 19 als axiale Anschlagelemente verwendet werden können, um die innen liegenden Untereinheiten in der außen liegenden Laufbahn des Lagers einzuspannen, kann der herkömmliche, temporäre Einspannring 17 weggelassen werden, der im Zusammenhang mit 1 erörtert wurde.
Die radiale Fläche der Dichtungseinrichtung, an der die außen liegenden Enden 24A, 24B der Käfige aufliegen können, kann entweder von einem Teil des metallenen Ringeinsatzes 25 (wie dies in 3 rechts dargestellt ist) oder von einem Teil der Gummidichtung 26 gebildet werden, die normalerweise auf den Einsatz 25 vulkanisiert wird (wie dies in 3 links dargestellt ist).
Das axiale Spiel d, das oben erörtert wurde, könnte durch eine geeignete Bemessung der Käfige und/oder der Dichtungseinrichtungen ausgebildet werden.

Claims

Kegelrollenlager für die Nabe eines Kraftfahrzeugs, das enthält: – eine radial außen liegende Laufbahn (14), – ein Paar von axial benachbarten, radial innen liegenden Laufbahnen (10A, 10B), – zwei ringförmige Käfige (13A, 13B), die radial zwischen den innen liegenden Laufbahnen und der außen liegenden Laufbahn angeordnet sind, um zwischen sich zwei entsprechende Reihen von Rollen (12A, 12B) einzuspannen, wobei eine radial außen liegende Fläche von jeder innen liegenden Laufbahn (10A, 10B) nahe einer Endfläche der Mitte (X) des Lagers eine Rille (20A, 20B) besitzt, um eine entsprechende Vielzahl von radial nach innen vorspringenden Teilen (22A, 22B) aufzunehmen, die von Teilen der Käfige verlaufen, die in der Nähe der Mitte (X) des Lagers angeordnet sind, wobei die Käfige (13A, 13B) die Rollen (12A, 12B) auf entsprechenden innen liegenden Laufbahnen (10A, 10B) während der Transport- und Montageschritte einspannen, die der Montage von Untereinheiten, die die innen liegende Laufbahn, den Käfig und die Rollen enthalten, auf der außen liegenden Laufbahn vorangehen, und – ein Paar von Dichtungseinrichtungen (18, 19), die an der außen liegenden Laufbahn (14) befestigt sind und zwischen dieser außen liegenden Laufbahn und jeder innen liegenden Laufbahn (10A, 10B) in der Mähe der Außenseiten des Lagers angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Dichtungseinrichtungen (18, 19) zumindest eine axiale Anschlagfläche (25, 26) besitzt, die mit einem axial außen liegenden Ende (24A, 24B) des zugeordneten Käfigs (13A, 13B) ein vorgegebenes, kleines axiales Spiel (d) so bildet, dass irgendein Bauteil der Untereinheit daran gehindert wird, dass er während jener Handhabungsschritte aus dem Lager entweicht, die der Montage des Lagers auf dem Kraftfahrzeug vorangehen.
Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Spiel (d) im Bereich von etwa 0,5 bis 2 mm liegt.
Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial vorspringenden Teile der Käfige eine Vielzahl von flexiblen Zungen (22A, 22B) enthalten, die in die Rillen (20A, 20B) einschnappen können.
Lager gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Zungen (22A, 22B) Teile (23A, 23B) besitzen, die zu den außen liegenden Seiten des Lagers gerichtet sind, wobei sie so geformt sind, dass sie leicht über entsprechende radial nach innen vorspringende Umrandungsteile (21A, 21B) gleiten können, die von den Enden der innen liegenden Laufbahnen (10A, 10B) vorspringen, die zur Mitte (X) des Lagers gerichtet sind.
Lager gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen gerichteten Teile (23A, 23B) des Lagers abgerundet sind.
Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innen liegenden Laufbahnen (10A, 10B) entsprechende Bahnen für Kegelrollen (C') besitzen, die man dadurch erhält, dass rohe Werkstücke maschinell bearbeitet werden, die entsprechend Regelflächen (C) besitzen, die im Wesentlichen parallel zu den Kegelflächen (C') verlaufen, um das Endprodukt zu erhalten.