Drahtwälzlager

Querschnitt eines Drahtwälzlagers mit geschliffenen Innen- und Außenringen

Drahtwälzlager sind Wälzlager mit der besonderen Eigenschaft, dass die Wälzkörper nicht direkt auf dem Innen- und Außenring laufen, sondern auf zähharten offenen Laufringen, die direkt in die entsprechenden Aussparungen bzw. Ausnehmungen der umschließende Konstruktion eingelegt werden. Als Wälzkörper dienen meist in einem Käfig gehaltene Kugeln ^[1] oder Rollen. Ähnlich wie bei oberflächen- oder durchgehärteten Lagern gibt es eine Vielzahl von Bauformen die als Drahtwälzlager hergestellt werden können.

Erfunden wurde das Drahtwälzlager 1934 von Erich Franke, Mitgründer der Franke und Heydrich KG, Aalen/Württ. (heute Franke GmbH). Als junger Konstrukteur der Carl-Zeiss-Werke in Jena war Franke auf der Suche nach einer besonders raumsparenden Lagerung für ein optisches Gerät. Ziel der Überlegung war eine noch engere Beziehung der Lagerung in die umschließende Konstruktion, um diese möglichst kompakt und leicht gestalten zu können.

Bauarten

Häufig werden Drahtwälzlager aus jeweils einem Innen- und einem Außenring hergestellt. Für spezielle Anwendungen, die z.B. einen Winkelversatz von Innen- und Außenring ausgleichen müssen, werden auch Varianten mit drei oder mehr Ringen eingesetzt. Weitere Varianten bilden Schrägkugellager, Schrägrollenlager oder Dreireihige Rollenlager, wobei die Wälzkörper in zwei oder mehreren Reihen aufeinander abrollen. Eine Variante zur Aufnahme von rein axialen Kräften ist das Axiallager. Eine Variante zur Aufnahme rein radialer Kräfte ist das Radiallager. Für beide werden lediglich zwei profilierte Laufdrähte benötigt.

Vergleich mit Standard-Kugellager

Der besondere Vorteil des Drahtwälzlagers besteht im raumsparenden Design bei gleichzeitig hoher Tragzahl^[2] bzw. Kräfteaufnahme aus allen Richtungen. Da die Wälzkörper auf den Laufdrähten abrollen, ist die umschließende Konstruktion nicht unmittelbar den Beanspruchungen der Wälzkörper ausgesetzt, weshalb auch alternative Werkstoffe wie Aluminium oder Kunststoffe verwendet werden können. Umschließende Konstruktionen können beispielsweise auch außen- und/oder innenverzahnte Kränze von Zahnrädern sein.^[1] Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich bei Drahtwälzlagern der Drehwiderstand bzw. die Vorspannung sehr genau einstellen lässt. Außerdem können sich die Laufdrähte unter Belastung in die Lastrichtung einstellen. So lassen sich vor allem bei mehrreihigen Rollenlagern niedrige und gleichmäßige Drehwiderstände auch bei Verformungen der Anschlusskonstruktion und der umschließenden Ringe realisieren. Als Werkstoffe für die Laufdrähte können härtbare, nichtrostende Werkstoffe verwendet werden. Bei einbaufertigen Lagern können die Ringe zudem korrosionsgeschützt werden.

Neben vielen Vorteilen haben Drahtwälzlager auch systembedingte Nachteile wie z.B. höheren Montageaufwand durch das Einlegen der Laufringe in die umschließende Konstruktion. Hier ist besondere Sorgfalt erforderlich, um eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten. Daher werden bevorzugt einbaufertige Drahtwälzlager verwendet in denen die Laufdrähte, Wälzkörper und Käfige bereits in den umschließenden Ringen montiert und die gewünschten Lagerfunktionswerte wie z.B. Vorspannung und Laufgenauigkeiten eingestellt sind.

Einsatzbeispiele von Drahtwälzlagern

Drahtwälzlager kommen häufig dann zum Einsatz, wenn der Einbauraum für eine Lagerung sehr knapp bemessen ist oder eine möglichst leichte Bauweise angestrebt werden soll.

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  Drehverbindung mit 4-Punkt-Lager - Drehwiderstand mittels Gewindering abgestimmt.
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  Schrägkugellager werden häufig in Lagerungen für Computertomographen verwendet.
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  3-Punkt-Lager können beispielsweise einen Winkelversatz ausgleichen; hier mit verzahntem Außenring.
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  4-Punkt-Lager bestehend aus zwei Laufdrähten, vornehmlich zur Aufnahme radialer Kräfte.
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  4-reihiges Drahtrollenlager, eine Abwandlung des dreireihigen Drahtrollenlagers.
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  Drahtkreuzrollenlager.
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  Dreidrahtlager mit Innenverzahnung am Aussenring.
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  Zweireihiges Drahtschrägrollenlager mit Aussenverzahnung.

Hersteller von Drahtwälzlagern

• Franke GmbH
• Rothe Erde

Weblinks

• Konstruktionspraxis Fachartikel, Wälzlager
• Animiertes Funktionsprinzip Drahtwälzlager

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Decker/Kabus, Maschinenelemente, Funktion, Gestaltung und Berechnung, Seite 422, Hanser, 15. Auflage 2000, ISBN 3-446-21525-5
2. ↑ Roloff/Matek, Maschinenelemente, Normung, Berechnung, Gestaltung, Seite 486, Vieweg, 14. Auflage 2001, ISBN 3-528-84028-5