Distanzstück zur Beabstandung von Wälzkörpern in einer Wälzkörperreihe und Wälzlager mit dem Distanzstück

Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Distanzstück zur Beabstandung von Wälzkörpern in einer Wälzkörperreihe mit einer ersten Seitenfläche und mit einer zweiten Seitenfläche, wobei zur Anlage eines ersten Wälzkörpers an der ersten Seitenfläche und zur Anlage eines zweiten Wälzkörpers an der zweiten Seitenfläche Anlagebereiche an dem Distanzstück ausgebildet sind. Die Erfindung betrifft auch ein Wälzlager mit diesem Distanzstück.

Bei Wälzlagern ist es in vielen Bauformen üblich, Wälzkörper voneinander zu beabstanden, um ein reibungsarmes oder verklemmungsfreies Abwälzen zu gewährleisten. Oftmals werden zu diesem Zweck Käfige eingesetzt, wel- che Käfigtaschen aufweisen, in denen jeweils ein Wälzkörper angeordnet ist. Durch Zwischenstege der Käfige zwischen den Taschen sind die Wälzkörper voneinander getrennt. Es ist auch bekannt, statt Käfigen einzelne Distanzstücke zu verwenden, welche zwischen den Wälzkörpern angeordnet sind und eine ähnliche Funktion wie die Stege der Käfige umsetzen.

Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 1960135 bereits ein Distanzstück für ein Kreuzrollenlager, welches in einfacher Ausbildung als ein rechteckiges, mit seitlichen Schmiernuten versehenes Distanzstück aus Gleitlagerwerkstoff, vorzugsweise Polyamid, ausgebildet ist, dessen Berührungs- flächen mit den Wälzkörpern als ebene Flächen ausgebildet sind. Aus den Figuren ist zu entnehmen, dass das Distanzstück sowohl für Linearlager als auch für Drehlager eingesetzt wird. Die Druckschrift DE 696 169 29 T2, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt dagegen ein Distanzstück für Wälzkörper eines Lagers oder Rollenlagers ohne Käfig, welches in Draufsicht in Umlauf- richtung der Wälzkörper ebenfalls rechteckig ausgebildet ist, wobei jedoch die den Wälzkörper zugewandten Seitenflächen gekrümmt realisiert sind. Bei einer Ausführungsform ist der Krümmungsverlauf so ausgebildet, dass eine Zylinderrolle sowohl in einer ersten Position als auch in einer zweiten, dazu um 90° verschwenkten Position angelegt werden kann. Diese Ausgestaltung erlaubt den Einsatz des Distanzstückes in einem Kreuzrollenlager.

Beschreibung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beabstandung von Wälzkörpern in einer Wälzkörperreihe zu erreichen, wobei die Funktionseigenschaf- ten verbessert und/oder die Schmiermöglichkeiten verbessert werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Distanzstück zur Beabstandung von Wälzkörpern mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruches 15 gelöst.

Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. Das erfindungsgemäße Distanzstück ist zur Beabstandung von Wälzkörpern in einer Wälzkörperreihe geeignet und/oder ausgebildet. Insbesondere ist das Distanzstück einstückig und/oder aus Kunststoff gefertigt. Als Kunststoff kommt insbesondere Polyamid oder Polytetrafluorethylen (Teflon) in Betracht. In der allgemeinsten Ausbildung der Erfindung können die Wälzkör- per eine beliebige Form einnehmen, also als Kugeln, Rollen oder sogar als Kugelrollen ausgebildet sein. Die Wälzkörperreihe kann prinzipiell in einem Linearlager oder in einem Rollenlager angeordnet sein. Das Distanzstück weist eine erste Seitenfläche, die einem ersten Wälzkörper zugewandt ist, und eine zweite Seitenfläche, die einem zweiten Wälzkörper zugewandt ist, auf. Die Seitenflächen können auch als Stirnseiten bezeichnet werden. Die Seitenflächen sind insbesondere so ausgebildet, dass der erste bzw. der zweite Wälzkörper im Betrieb des Wälzlagers an der jeweiligen Seitenfläche zumindest teilflächig zur Anlage kommt. Die Kontaktbereiche zwischen Wälzkörpern und Distanzstück werden im Folgenden als Anlagebereiche bezeichnet. Bei den Anlagebereichen kann es sich um Bereiche handeln, die im Betrieb ständig mit dem Distanzstück in Kontakt kommen oder Bereiche, die nur temporär mit dem benachbarten Wälzkörper kontaktieren.

Insbesondere sind die Anlagebereiche einer Seitenfläche nicht in einer Ebene, sondern höhenkonturiert, z.B. korbförmig verteilt.

Erfindungsgemäß umfasst das Distanzstück Führungsstegabschnitte, wobei die Anlagebereiche zumindest bereichsweise auf den Führungsstegabschnitten angeordnet sind. Durch die Führungsstegabschnitte wird eine Führung des Distanzstückes insbesondere durch die angrenzenden Wälzkörper erreicht, so dass dieses von einer aktuellen IST-Lage in eine ideale SOLL- Lage zurückgeführt oder zumindest in Richtung der SOLL-Lage zentriert wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass durch den Einsatz von Führungsstegabschnitten die Anlagefläche an den Wälzkörpern verkleinert wird und dadurch die Reibungsverluste im Wälzkörperlager verringert werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind zwischen den Führungsstegabschnitten Freibereiche angeordnet. In Ergänzung zu dem Vorteil, dass die Kontaktfläche zwischen Distanzstück und Wälzkörper verringert ist, wird ein Teil des verbleibenden Bereiches auf den Seitenflächen für Freibereiche genutzt, welche beim montierten Wälzlager als zusätzlicher Schmierstoffraum zur Verfügung steht. In dieser Ausgestaltung wird das Distanzstück in Draufsicht in Umlaufrichtung betrachtet auf einen verkleinerten oder sogar minimierten Umriss reduziert.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungsstegabschnitte frei auskragend und/oder frei ausragend ausgebildet. Anders ausgedrückt, weisen die Führungsstegabschnitte freie Enden auf. In dieser Ausgestaltung ist der zur Verfügung gestellte Schmierstoffraum besonders groß bemessen.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Enden der Führungsstegabschnitte über Stützstege miteinander verbunden, um deren mechanische Stabilität zu erhöhen. In diesem Falls sind die verbleibenden Freibereiche zwischen den Führungsstegabschnitten als Fenster, insbesondere mit einem in etwa dreieckigen Querschnitt ausgebildet. Bei einer konstruktiven Realisierung umfasst das Distanzstück einen Mittelabschnitt, wobei der Mittelabschnitt einen Teil der Anlagebereiche trägt und wobei an dem Mittelabschnitt die Führungsstegabschnitte angeformt sind. In dieser Ausgestaltung ist das Distanzstück mit dem Mittelabschnitt und den als Flügel ausgebildeten Führungsstegabschnitten ähnlich wie ein Propeller mit vier Blättern ausgebildet.

Bei allen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Führungsstegabschnitte zueinander einen Zwischen winkel von 90° einnehmen. Prinzipiell ist es möglich, dass der Mittelabschnitt im Anlagebereich eben oder konkav, also nach innen in das Distanzstück hinein, gewölbt ausgebildet ist. Um jedoch die Anlagebereiche im Zentrum des Distanzstückes klein zu halten, ist es bevorzugt, dass der dortige Abschnitt des Anlagebereiches bauchig und/oder konvex ausgebildet ist, so dass sich eine Punktberührung zwischen Wälzkörper und Distanzstück einstellt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Anlagebereiche zur Anlage von Zylinderrollen ausgebildet, also Rollen, die einen geraden Zylindermantel aufweisen. Die Zylinderrollen stützen sich auf jeder Seitenfläche somit an dem Mittelabschnitt und gegebenenfalls ergänzend an den Führungsstegabschnitten ab. Besonders bevorzugt sind die Anlagebereiche so ausgebildet, dass die Zylinderrollen wahlweise in einer ersten Ausrichtung und in einer zweiten, dazu senkrecht orientierten Ausrichtung in Anlage kommen können. Die symmetrische Ausführung der Seitenflächen hinsichtlich der Anlage der Zylinderrollen hat den Vorteil, dass das Distanzstück lageunabhängig montiert werden kann. Zudem ist die Möglichkeit eröffnet, das Distanzstück in einem Kreuzrollenlager anzuordnen. Dabei wird eine angrenzende Zylinderrolle in einer ersten Ausrichtung und die zweite angrenzende Zylinderrolle in einer 90° dazu gedrehten Ausrichtung angelegt. Es können auch Lagerkonstruktionen ausgeführt werden, bei denen in einer Beanspruchungsrichtung höhere Tragzahlen erforderlich sind als in die andere Beanspruchungsrichtung. So kann beispielsweise in einer Wälzkörperreihe eine größere Anzahl von Wälzkörpern in der ersten Ausrichtung und eine kleinere Anzahl von Wälzkörpern in der zweiten Ausrichtung in Anlage kommen. Beispielsweise ist es möglich, dass die Wälzkörper nach dem Muster 2 - 1 - 2 (zwei liegende Wälzkörper, ein stehender Wälzkörper, zwei liegende Wälzkörper etc.) orientiert sind.

Besonders bevorzugt sind die beiden Seitenflächen zueinander und gegenüber einer gedachten Trennebene spiegelsymmetrisch ausgebildet. Die An- lagebereiche auf den Führungsstegabschnitten in Längserstreckung der Führungsstege sind zumindest abschnittsweise gewinkelt zu der Trennebene ausgerichtet.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind das Distanzstück und/oder die Anlagebereiche zur Anlage von Kugeln ausgebildet. In dieser Ausführungsform ist es möglich, dass das Distanzstück vier Führungsabschnitte aufweist oder auf drei Führungsstegabschnitte begrenzt ist. Bei einer möglichen Ausprägung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anlagebereiche auf den Führungsstegabschnitten in Längserstreckung entlang der Führungsstegabschnitte zumindest abschnittsweise geradlinig verlaufen. Bei einer Weiterbildung ist sogar der gesamte Anlagebereich auf einem der Führungsstegabschnitte geradlinig ausgebildet ist. Bei einer anderen Ausprägung der Erfindung können die Anlagebereiche auf den Führungsstegabschnitten zumindest abschnittsweise auch gekrümmt ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Krümmung der Anlagebereiche so ausgebildet, dass die eingelegte Zylinderrolle nicht vollflächig, sondern nur teilflächig auf einen der Anlagebereiche von einem der Führungsstegabschnitte in Anlage kommt.

Insbesondere ist es möglich, dass die Anlagebereiche tangential von den Führungsstegabschnitten auf den Mittel abschnitt übergehen.

Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anlagebereiche auf den Führungsstegabschnitten jeweils für einen punktförmigen Kontakt mit den Wälzkörpern ausgebildet sind. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass in Längserstreckung der Führungsab- schnitte eine Erhöhung verläuft, die im Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung als ein Maximum, insbesondere eine Spitze oder eine Kuppel ausgebildet ist. Insbesondere in Verbindung mit einem konvex geformten Mittelabschnitt sind die Kontaktbereiche zwischen Zylinderrolle und Distanzstück auf Punktkontakte reduziert (die sich bei Belastung in Druckellipsen ausweiten können).

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem ersten Laufbahnträger, mit einem zweiten Laufbahnträger, mit einer Mehrzahl von Wälzkörpern, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Laufbahn- träger abwälzend angeordnet sind, und mit einer Mehrzahl von Distanzstücken nach einem der vorhergehenden Ansprüche bzw. wie sie zuvor beschrieben wurde, wobei sich die äußeren Enden der Führungsstegabschnit- te der Distanzstücke, insbesondere zur Lagekorrektur, an den Laufbahnen und/oder Borden des ersten und/oder des zweiten Laufbahnträgers abstützen. Diese Ausgestaltung unterstreicht die optionale Fähigkeit des Distanzstückes, nicht nur durch den Kontakt mit den Wälzkörpern positioniert zu werden, sondern durch den Wälzkörperraum funktionsgerecht ausgerichtet zu werden. Bei dem Wälzlager kann es sich um ein Rotativlager, Linearlager, Radiallager oder Axiallager handeln.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Aus-

Schnittes aus einer Wälzkörperreihe mit einem Distanzstück als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 das Distanzstück in der Figur 1 , ebenfalls in einer dreidimensionalen Darstellung, jedoch ohne die Wälzkörper; Figur 3 das Distanzstück aus den vorhergehenden Figuren in einer teilgeschnittener Darstellung;

Figur 4 in gleicher Darstellung wie die Figur 1 einen Ausschnitt aus einer Wälzkörperreihe mit einem Distanzstück als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 5 das Distanzstück in Figur 4 in Alleindarstellung;

Figur 6 das Distanzstück in den Figuren 4 und 5 in teilgeschnittener

Darstellung;

Figur 7 in gleicher Darstellung wie die Figuren 1 und 4 einen Aus- schnitt aus einer Wälzkörperreihe mit Kugeln als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 8 das Distanzstück in der Figur 7 in dreidimensionaler Darstel- lung.

Einander entsprechende Teile und Bereiche sind in den Figuren jeweils mit einander entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Figur 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung einen Ausschnitt aus einer Wälzkörperreihe 1 eines Kreuzrollenlagers, welches als Linearlager oder Drehlager ausgeführt sein kann, mit einem Distanzstück 2 als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Distanzstück 2 ist zwischen zwei Wälzkörpern 3 angeordnet, welche als Zylinderrol- len ausgebildet sind, und dient zur Beabstandung der Wälzkörper 3 zueinander Die Wälzkörper 3 sind bei dieser Ausführungsform in ihrer Länge kleiner als in ihrem Durchmesser bemessen, um in das Kreuzrollenlager eingesetzt werden zu können, und sind zueinander um 90° versetzt angeordnet, um das Kreuzrollenlager zu bilden.

Das Distanzstück 2 ist bezüglich einer Schnittebene, welche senkrecht zu einer Umlaufrichtung der Wälzkörperreihe 1 angeordnet ist, spielsymmetrisch ausgebildet, so dass eine erste Seitenfläche 4a und eine zweite Seitenfläche 4 b jeweils einem der Wälzkörper 3 zugewandt ist und ebenfalls zueinander spiegelbildlich ausgebildet sind.

Die Figuren 2 und 3 zeigen das Distanzstück 2 in einer dreidimensionalen, vergrößerten Darstellung. Das Distanzstück 2 weist einen Mittelabschnitt 5 auf, von dem vier Führungsstegabschnitte 6 in einer Ebene senkrecht zur Umlaufrichtung auskragend angeformt sind. Die Führungsstegabschnitte 6 können auch als Flügel bezeichnet werden. Die Führungsstegabschnitte 6 nehmen jeweils zueinander einen Zwischenwinkel von α = 90 ° ein, so dass sich Freibereiche 7 ausbilden, welche in Draufsicht eine dreiecksförmige oder kuchenstückförmige Gestalt aufweisen. Wird der Distanzkörper 2 gedanklich in einen Wälzkörperraum eingesetzt, so ergibt sich durch die Freibereiche 7 ein größerer verbleibender Raum, welcher zur Aufnahme von Schmiermitteln, insbesondere Schmierfett oder Schmieröl, genutzt werden kann. Die freie Länge der Führungsstegabschnitte 6 beträgt mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70% und insbesondere mindestens 80% des Abstands zwischen dem freien Ende der Führungsstegabschnitte 6 und dem Mittelpunkt in dem Mittelabschnitt 5. Der durch die Freibereiche 7 geschaf- fene Raum kann somit für Schmiermittel genutzt werden.

Der Mittelabschnitt 5 kann auf der Seitenfläche 4 a oder 4 b als eine ebene Fläche oder - wie es in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist - als gekrümmte Form ausgebildet sein, welche sich in Richtung der Wälzkörper 3 auswölbt. Insbesondere ist der Mittelabschnitt 5 linsenförmig oder linsenähnlich ausgebildet.

An dem Mittelabschnitt 5 ist zunächst ein Verlängerungsabschnitt 8 angeformt, welcher sich in der Ebene des Mittelabschnitts 5 erstreckt. An diesen den Verlängerungsabschnitt 8 schließt sich ein Anlageabschnitt 9 an, welcher in seitlicher Draufsicht dreiecksförmig ausgebildet ist. Verlängerungsabschnitt 8 und Anlageabschnitt 9 bilden zusammen den Führungsstegabschnitt 6. Die Kanten des dreiecksförmigen Anlageabschnitts 9, die sich in Richtung der Wälzkörper 3 erstrecken, tragen Anlagebereiche 10, welche zur Anlage der Wälzkörper 3 ausgebildet sind. Wie sich insbesondere aus der Figur 3 ergibt, sind die den Wälzkörpern 3 zugewandten Anlagenbereiche 10 auf den Anlageabschnitten 9 im Querschnitt senkrecht zu deren Längserstre- ckung nicht eben, sondern gekrümmt oder gerundet ausgebildet, so dass sich eine mittlere Erhebung 1 1 ergibt. Der Winkel zwischen der zuvor bezeichneten Ebene des Mittelabschnitts 5 und der Erhebung 1 1 auf dem An- lageabschnitt 9 beträgt ca. 30°. Die Kante des dreieckigen Anlageabschnittes 9, die sich an der Außenseite befindet, ist ebenfalls abgerundet ausgebildet. Im Betrieb ist vorgesehen, dass sich die Wälzkörper 3 mittig an dem Mittelabschnitt 5 abstützen. Nachdem es jedoch vorkommen kann, dass die Distanzstücke 2 von der Sollposition abrutschen, werden diese durch die Anlagebereiche 10 auf den Anlageabschnitten 9 der Führungsstegabschnitte 6 bei Abweichungen zurückgeführt. Dies wird insbesondere dadurch unter- stützt, dass das Distanzstück 2 einstückig aus Kunststoff ausgebildet ist, so dass sich eine gewisse elastische Wirkung oder Federwirkung einstellt und eine dynamische Rückführung erfolgt. Aufgrund der Erhebung 1 1 und der konvexen Form des Mittelabschnitts 5 liegen die Wälzkörper 3 jeweils punktförmig (oder bei Belastung ellipsen- oder linienförmig) auf und sind dadurch sehr reibungsarm gelagert.

In Draufsicht auf das Distanzstück 2 erkennt man, dass - wenn man das Distanzstück 2 gedanklich zu einem Quadrat ergänzt - mindestens 50 % , vorzugsweise mindestens 60 % der Fläche als Freiräume 7 zur Verfügung steht.

Neben der Funktion der Rückführung der Wälzkörper 3 dienen die Führungsstegabschnitte 6 mit ihrem distalen Ende optional zur Abstützung gegenüber einer Laufbahn oder eines Bordes des zugehörigen Wälzkörperla- gers. Beispielsweise können die distalen Enden in den Eckbereichen zwischen Bord und Laufbahn geführt werden.

Die Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in gleicher Darstellung, wobei im Vergleich zu den Figuren 1 bis 3 das Distanzstück 2 gekrümmte Anlagebereiche 10 auf den Führungsstegabschnitten 6 aufweist. Dies ergibt insbesondere aus den Darstellung in den Figuren 5 und 6, die das Distanzstück 2 in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung zeigen.

Bei diesen Darstellungen gehen die Anlagebereiche 10 stetig über in den Mittelabschnitt 5. Allerdings weisen die Anlagebereiche 10 ebenfalls eine Erhebung 1 1 auf, so dass wieder eine punktförmige oder ellipsenförmige Kontaktfläche zwischen den Anlagebereichen 10 und den Wälzkörpern 3 gefördert wird.

Hinzuweisen ist noch darauf, dass aufgrund der Rotationssymmetrie der ersten und zweiten Seitenfläche 4a, b die Wälzkörper 3 auch um 90° verdreht, also zum Beispiel parallel zueinander, angeordnet werden können.

Die Figur 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Distanzstück 2 dieses Mal zwischen zwei Kugeln als Wälzkörper 3 angeord- net ist. Die Funktion ist mit den Funktionen des zuvor beschriebenen Distanzstückes 2 zu vergleichen, sodass auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Distanzstück 2 wieder gekrümmte Anlagebereiche 10 auf dem Führungsstegabschnitt 6 auf, die in dieser speziellen Ausführungsbeispiel als flächige Anlagebereiche 10 ausgebildet sind. Während bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Führungsstegabschnitte 6 dargestellt sind, können bei anderen Ausführungsbeispielen auch nur drei z.B. als Flügel ausgebildet Führungsstegabschnitte 6 vorgesehen sein. Der Zwischenwinkel zwischen den drei Führungsstegabschnitte 6 kann jeweils gleich gewählt sein. Bezugszeichenliste

Wälzkörperreihe

Distanzstück

Wälzkörper,

erste Seitenfläche

zweite Seitenfläche

Mittelabschnitt

Führungsstegabschnitte

Freibereiche

Verlängerungsabschnitt

Anlageabschnitt

Anlagebereich

mittlere Erhebung