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Axial-Nadellager

Axial-Nadellager eignen sich bevorzugt, wenn:

  • einseitig hohe Axialkräfte wirken, jedoch keine Radiallasten auftreten (die Lager dürfen nur axial belastet werden)
  • die Tragfähigkeit vergleichbarer Axial-Rillenkugellager nicht mehr ausreicht und die sehr hohe axiale Belastbarkeit der Axial-Zylinderrollenlager noch nicht erforderlich ist
  • neben hohen axialen Belastungen auch höhere Drehzahlen auftreten
  • die Lagerung axial sehr steif sein muss
  • nur ein äußerst geringer axialer Bauraum zur Verfügung steht 
  • der Einbau der Lagerteile getrennt erfolgen kann bzw. muss
  • die Lagerung nicht konfiguriert wird, sondern aus Kostengründen auf einbaufertige Normlager zurückgegriffen werden soll.

Axial-Nadellager und Axial-Rillenkugellager – Tragfähigkeits- und Bauraumvergleich

Fa = Axiale Belastung

Ca = Dynamische Tragzahl

Dw = Durchmesser der Nadelrolle

T = Axiale Bauhöhe des Axial-Rillenkugellagers

Lagerausführung

Ausführungsvarianten

Axial-Nadellager gibt es als:

  • komplette Axial-Nadellager (kombiniert aus Nadelkranz und Axiallagerscheiben) 
  • Lager mit Zentrierbund (Vorsetzzeichen AXW)

Darüber hinaus liefert Schaeffler auf Anfrage Axial-Nadellager für spezielle Anwendungen, z. B. mit Laschen, die als Verdrehsicherung dienen. Solche Lager werden wegen ihrer geringen axialen Bauhöhe unter anderem in Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben eingesetzt.

Axial-Nadellager

Axial sehr bauraumkleine, einbaufertige Lagereinheiten

Axial-Nadellager gehören zur Gruppe der Axial-Rollenlager. Im Gegensatz zur Kugel hat die Rolle senkrecht zur Rollenachse eine größere Kontakt­fläche. Dadurch kann sie höhere Kräfte übertragen, ist steifer und lässt bei gleicher Belastung im Durchmesser kleinere Wälzkörper zu. Die einreihigen, montagefertigen Lager bestehen aus ebenen, bordlosen Axiallagerscheiben, zwischen denen Axial-Nadelkränze angeordnet sind. Ihre axiale Bauhöhe entspricht lediglich dem Durchmesser der Nadeln plus der Dicke der Scheiben. Aufgrund dieser Konstruktion bauen die Lager axial äußerst niedrig. Axialkäfige halten und führen die Wälzkörper. Die Nadelrollen sind aus durchgehärtetem Wälzlagerstahl 100Cr6 gefertigt. Sie haben eine Härte von mindestens 670 HV und werden endprofiliert; d. h., sie fallen zu den Enden hin seitlich leicht ballig ab. Durch den modifizierten Linienkontakt zwischen den Nadelrollen und Laufbahnen werden schädliche Kantenspannungen vermieden. Das wiederum wirkt sich positiv auf die Gebrauchsdauer der Lager aus.

Aufgrund der umfangreichen Kombinationsmöglichkeiten werden die Lagerteile für die Axial-Nadellager immer einzeln geliefert; d. h., es müssen in den Produkttabellen die entsprechenden Axial-Nadelkränze und Axiallagerscheiben immer zusammen bestellt werden.

Axial-Nadellager

Fa = Axiale Belastung

Axiallagerscheiben

Axial-Nadelkranz

Axial-Nadelkränze

Die axiale Bauhöhe entspricht dem Nadel­durchmesser

Axial-Nadelkränze AXK bestehen aus formstabilen Kunststoff- oder Metallkäfigen, die mit einer großen Anzahl von Nadelrollen bestückt sind. Aufgrund der hohen Durchmessergleichheit (die Nadelrollen werden mit sehr kleinen Durchmessertoleranzen sortiert) der Nadelrollen untereinander ergibt sich eine sehr gleichmäßige Belastung der Wälz­körper. Da die axiale Bauhöhe der Kränze lediglich durch den Nadeldurchmesser bestimmt ist, benötigen die Lager nur einen äußerst geringen axialen Bauraum.

Als Direktlagerung oder in Verbindung mit Axial­lagerscheiben einsetzbar

Die Axial-Nadelkränze werden in der Regel mit Axiallagerscheiben kombiniert. Sollen sie direkt – d. h. ohne diese Scheiben – in die Anschlusskonstruktion eingesetzt werden, ist die Laufbahn für die Nadelrollen als Wälzlagerlaufbahn auszuführen.

Axiallagerscheiben

Als Wellen- oder Gehäusescheibe verwendbar

Axiallagerscheiben AS passen zu den Axial-Nadelkränzen AXK. Sie sind gestanzt, durchgehärtet, poliert und als Wellen- oder Gehäusescheibe verwendbar. Gehäusescheiben sind außenzentriert, Wellenscheiben innenzentriert. Sie werden eingesetzt, wenn die angrenzenden Maschinenteile nicht als Lauffläche für die Wälzkörper genutzt werden können, jedoch ausreichend starr und formgenau sind.

Der Einsatz kompletter Axial-Nadellager (Axial-Zylinderrollenkranz AXK mit Axiallagerscheiben AS) ist unter anderem dann sinnvoll, wenn beispielsweise hohe Drehzahlen auftreten und die Lagerscheiben deshalb genau zentriert sein müssen oder die Anlaufflächen für die Wälzkörper nicht als Wälzlagerlaufbahn ausgeführt werden können.

Axiallagerscheiben

Axial-Nadellager, Gehäusescheibe außenzentriert

Axial-Nadellager, Wellenscheibe innenzentriert

Axiallager mit Zentrierbund

Der Zentrierbund vereinfacht den Einbau der Lager

Axial-Nadellager AXW bestehen aus einer Gehäusescheibe mit Zentrierbund, in die ein Axial-Nadelkranz AXK eingelegt ist. Mit dem Zentrierbund kann die Gehäusescheibe in der Gehäusebohrung genau zentriert werden. Das erleichtert den Einbau der Lager. Die Anlauffläche für den Nadelkranz muss als Wälzlagerlaufbahn ausgeführt sein, d. h. gehärtet und geschliffen sein.

Nur zur Aufnahme axialer Belastungen geeignet

Axiallager mit Zentrierbund nehmen nur Axialbelastungen in einer Richtung auf. Zur Aufnahme kombinierter Radial-Axialbelastungen können diese Lager jedoch mit folgenden Radial-Nadellagern kombiniert werden:

  • Nadelhülsen und Nadelbüchsen (Direktlagerung)
  • Nadellager ohne oder mit Innenring.

Solche Kombinationen ergeben sehr kompakte und kostengünstige Lagerungen.

Nadel-Axiallager mit Zentrierbund, mit Nadelhülsen kombiniert

Fa = Axiale Belastung

Fr = Radiale Belastung

Nadel-Axiallager AXW

Nadelhülse HK (Radiallager)

Axiallagerscheibe AS

Nadel-Axiallager mit Zentrierbund, mit Nadellager kombiniert

Fa = Axiale Belastung

Fr = Radiale Belastung

Nadel-Axiallager AXW

Nadellager ohne Innenring (Radiallager)

Nadellager mit Innenring (Radiallager)

Belastbarkeit

Für einseitig wirkende, hohe axiale Belastungen

Einreihige Axial-Nadellager nehmen hohe axiale Belastungen sowie axiale Stoßbelastungen aus einer Richtung auf, sie dürfen jedoch radial nicht belastet werden. Radiale Belastungen müssen von einem andern Lager aufgenommen werden

Ausgleich von Winkelfehlern

Die Lager lassen keine Schiefstellungen zwischen der Welle und dem Gehäuse zu. Treten Winkelfehler zwischen den Auflageflächen an der Welle und im Gehäuse auf, so führt dies zu Schäden am Lager und zu einer Verringerung der Gebrauchsdauer.

Schmierung

Möglich ist Öl- oder Fettschmierung

Axial-Nadellager und Axial-Nadelkränze sind nicht befettet. Die Lager müssen mit Öl oder Fett geschmiert werden.

Verträglichkeit mit Kunststoffkäfigen

Werden Lager mit Kunststoffkäfig verwendet, ist sicherzustellen, dass beim Einsatz von Syntheseölen oder Schmierfetten auf Syntheseölbasis sowie bei Schmierstoffen mit einem hohen Anteil an EP‑Zusätzen die Verträglichkeit des Schmierstoffs mit dem Käfigmaterial gegeben ist.

Bestehen Unsicherheiten darüber, ob der gewählte Schmierstoff für die Anwendung geeignet ist, bitte bei Schaeffler bzw. beim Schmierstoffhersteller rückfragen.

Ölwechselfristen einhalten

Gealtertes Öl und im Öl enthaltene Additive können bei höheren Temperaturen die Gebrauchsdauer der Kunststoffe beeinträchtigen. Vorgegebene Ölwechselfristen müssen deshalb unbedingt eingehalten werden.

Abdichtung

Abdichtung in der Anschlusskonstruktion vorsehen

Die Lager sind nicht abgedichtet; d. h., die Abdichtung der Lagerstelle muss in der Anschlusskonstruktion erfolgen. Diese muss zuverlässig verhindern, dass:

  • Feuchtigkeit und Verunreinigungen in das Lager gelangen
  • Schmierstoff aus der Lagerstelle austritt.

Drehzahlen

Grenz- und Bezugs­drehzahlen in den Produkttabellen

In den Produkttabellen sind für die Lager zwei Drehzahlen angegeben:

  • die kinematische Grenzdrehzahl nG

  • die thermische Bezugsdrehzahl nϑr.
Grenzdrehzahl

Die Grenzdrehzahl nG ist die kinematisch zulässige Drehzahl eines Lagers. Sie darf auch bei günstigen Einbau- und Betriebsbedingungen nicht ohne vorherige Rücksprache mit Schaeffler überschritten werden. Die Werte in den Produkttabellen gelten für Ölschmierung.

Werte bei Fettschmierung

Bei Fettschmierung sind jeweils 25% des in den Produkttabellen angegebenen Wertes zulässig.

Bezugsdrehzahlen

nϑr dient zur Berechnung von nϑ

Die thermische Bezugsdrehzahl nϑr ist keine anwendungsbezogene Drehzahlgrenze, sondern eine rechnerische Hilfsgröße zur Ermittlung der thermisch zulässigen Betriebsdrehzahl nϑ.

Geräusch

Schaeffler Geräuschindex

Der Schaeffler Geräuschindex (SGI) ist für diese Lagerart noch nicht verfügbar. Die Einführung und Aktualisierung der Daten für diese Baureihen erfolgt sukzessiv.

Temperaturbereich

Limitierende Größen

Die Betriebstemperatur der Lager ist begrenzt durch:

  • die Maßstabilität der Lagerscheiben und Nadelrollen
  • den Käfig
  • den Schmierstoff.

Mögliche Betriebstemperaturen der Axial-Nadellager.

Zulässige Temperaturbereiche

Betriebs­temperatur

Korrosionsbeständige Ausführung (Corrotect-beschichtet) oder Polyamid PA66

Lager mit Stahlblechkäfig

20 °C bis +120 °C

20 °C bis +120 °C

Sind Temperaturen zu erwarten, die außerhalb der angegebenen Werte liegen, bitte bei Schaeffler rückfragen.

Käfige

Standardkäfige sind aus Stahlblech

Standardkäfige. Andere Käfigausführungen sind auf Anfrage lieferbar. Bei solchen Käfigen können jedoch die Eignung für hohe Drehzahlen und hohe Temperaturen sowie die Tragzahlen von den Angaben für die Lager mit den Standardkäfigen abweichen.

Bei hohen Dauertemperaturen und Anwendungen mit schwierigen Betriebsbedingungen sollten Lager mit Blechkäfig eingesetzt werden. Bestehen Unsicherheiten bezüglich der Käfigeignung, bitte bei Schaeffler rückfragen.

Käfig, Käfignachsetzzeichen, innerer Käfigdurchmesser

Lagerreihe

Massivkäfig aus Polyamid PA66

Stahlblechkäfig

Korrosionsbeständige Ausführung
(Corrotect-beschichtet)

TV

RR

innerer Käfigdurchmesser

AXK

bis 8

ab 10

auf Anfrage

AXW

ab 10

auf Anfrage

Lagerluft

Axialspiel bzw. Vor­spannung werden durch die Anwendung bestimmt

Bei Axial-Nadellagern ergibt sich die Lagerluft (das Axialspiel) erst beim Einbau der Lager. Das erforderliche Axialspiel der Lagerung hängt von der Anwendung ab und muss die Verhältnisse der Lagerung im betriebswarmen und belasteten Zustand berücksichtigen. Sind Axial-Nadellager beispielsweise bei überwiegend statischer Beanspruchung Erschütterungen ausgesetzt, müssen sie leicht vorgespannt werden. Die Vorspannung kann hier dann u. a. mit kalibrierten Blechen (Passscheiben) erfolgen. Geeignet sind auch Wellenmutter, Federscheiben usw. Es ist grundsätzlich sicherzustellen, dass beim Betrieb kein Schlupf zwischen den Wälzkörpern und Laufbahnen auftritt.

Bestehen Unsicherheiten bzgl. der korrekten Einstellung, bitte bei Schaeffler rückfragen.

Abmessungen, Toleranzen

Abmessungsnormen

Die Hauptabmessungen der Axial-Nadellager entsprechen ISO 104:2015. Die Hauptabmessungen der Axial-Nadelkränze entsprechen DIN 5405-2:2016, die der Axiallagerscheiben DIN 5405-3:2016. Axial-Nadellager mit Zentrierbund sind nicht genormt.

Toleranzen

Die Axiallagerscheiben passen sich der Genauigkeit der Anlagefläche an. Sie sind bei einer zentrischen Mindestbelastung von 200 N eben.

Toleranzen des Bohrungs- und Außendurchmessers sowie die der Breite der Lagerteile.

Die Sortentoleranzen und Sortenintervalle der Nadelrollen-Durchmesser entsprechen ISO 3096:1996 bzw. DIN 5402-3:2012, Güteklasse G2.

Die Durchmesser-Sortentoleranz der Nadelrollen in den Axial-Nadel­kränzen AXW beträgt 2 μm.

Toleranzen der Lagerteile

Baureihe

Bohrung

Außendurchmesser

Höhe

Toleranzklasse

Toleranzklasse

Abmaße

mm

AXK

Dc1

E11

Dc

c12

Dw

0 0,01

AXW

Dc1

E12

B

0 0,2

AS

d

E12

D

e12

B1

±0,05

Lagerteile

Axial-Nadelkranz AXK

Axial-Nadellager AXW

Axiallagerscheibe AS

Nachsetzzeichen

Die Bedeutung der in diesem Kapitel verwendeten Nachsetzzeichen zeigt sowie medias interchange http://www.schaeffler.de/std/1B69.

Nachsetzzeichen und ihre Bedeutung

Nachsetzzeichen

Bedeutung der Nachsetzzeichen

RR

rostgeschützte Ausführung,
Corrotect-beschichtet

Sonderausführung, auf Anfrage

TV

Kunststoffkäfig aus glasfaserverstärktem Polyamid PA66

Standard

Aufbau der Lagerbezeichnung

Beispiele zur Bildung der Lagerbezeichnung

Die Bezeichnung der Lager folgt einem festgelegten Schema. Beispiele. Für die Bildung der Kurzzeichen der Axial-Nadelkränze und Axiallagerscheiben gilt DIN 623-1.

Axial-Nadellager, bestehend aus Axial-Nadelkranz und Axiallagerscheiben

Axial-Nadellager mit Zentrierbund, kombiniert mit Axiallagerscheibe und Nadelhülse

Dimensionierung

Dynamische äquivalente Lagerbelastung

Axial-Zylinderrollenlager können nur axiale Kräfte aufnehmen. In die Lebensdauergleichung wird deshalb für P der Wert von Fa eingesetzt.

Dynamische äquivalente Belastung

Legende

P N

Dynamische äquivalente Lagerbelastung

Fa N

Axiale Belastung.

Statische äquivalente Lagerbelastung

Kombinierte Belastungen sind nicht möglich

Bezüglich Belastungsrichtung gelten hier die gleichen Bedingungen wie bei der dynamischen äquivalenten Lagerbelastung; d. h., kombinierte Belastungen sind nicht zulässig. In die Lebensdauergleichung wird deshalb für P0 der Wert von F0a eingesetzt.

Statische äquivalente Belastung

Legende

P0 N

Statische äquivalente Lagerbelastung

F0a N

Größte auftretende axiale Belastung (Maximalbelastung).

Statische Tragsicherheit

S0 = C0/P0

Neben der nominellen Lebensdauer L (L10h) ist immer auch die statische Tragsicherheit S0 zu überprüfen.

Statische Tragsicherheit

Legende

S0

Statische Tragsicherheit

C0 N

Statische Tragzahl

P0 N

Statische äquivalente Lagerbelastung.

Mindestbelastung

Niedrig belastete Wälz­lager sind besonders schlupfgefährdet

Um Schlupfschäden zu vermeiden, muss auf das Lager eine axiale Mindestbelastung Fa min aufgebracht werden. Besonders bei Vertikallagerungen ist die erforderliche axiale Mindestbelastung Fa min jedoch meist schon allein durch das Eigengewicht der Lagerteile und die äußeren Kräfte gegeben. Ist dies nicht der Fall, muss die Lagerung z. B. mit Federn oder einer Wellenmutter vorgespannt werden.

Axiale Mindestbelastung

Legende

Fa min N

Axiale Mindestbelastung

C0a N

Statische Tragzahl axial

ka

Beiwert zur Bestimmung der Mindestbelastung; ka = 3

n min–1

Drehzahl.

Gestaltung der Lagerung

Gestaltung der Anschlussteile

Axial-Nadellager tolerieren keine Winkelfehler. Die Auflage­flächen der Lagerteile an der Welle und im Gehäuse müssen deshalb senkrecht zur Wellenachse stehen, die Anschlussteile steif und eben sein. Sie sind so auszuführen, dass die Lagerscheiben möglichst am gesamten Umfang und über die ganze Laufbahnbreite unterstützt werden.

Anlaufflächen der Wälzkörper bei Direktlagerung der Nadelkränze

Anlaufflächen als Wälz­lagerlaufbahn ausführen

Für minimalsten axialen Bauraum können die Axial-Nadelkränze auch direkt (d. h. ohne Axiallagerscheiben) in der Anschlusskonstruktion laufen. Dann – und wenn die Tragfähigkeit der Axial-Nadelkränze voll genutzt werden soll – müssen die Laufbahnen auf der Welle und im Gehäuse als Wälzlagerlaufbahn ausgeführt sein bzw. der Qualität und Härte der Axiallagerscheiben entsprechen. Zur Gestaltung der Laufbahn auf der Welle und im Gehäuse sind die Laufbahnmaße Ea und Eb der Axial-Nadelkränze zu beachten. Die Einhaltung der Werte stellt sicher, dass die Laufbahnen für die Nadelrollen – unter Berücksichtigung eines möglichen Axialversatzes des Nadelkranzes – ausreichend dimensioniert sind.

Ausführung der Laufbahnen

Gestaltung der Anlaufflächen:

  • Laufbahnhärte 670 HV bis 840 HV
  • radiale Käfig-Führungsflächen Ramax 0,8 (Rzmax 4)
  • Rauheit Ramax 0,2 (Rzmax 1)
  • Laufbahnmaße Ea und Eb nach Produkttabellen einhalten
  • Gesamtplanlauftoleranzen nach ISO-Toleranzqualität IT5 (für besondere Anforderungen IT4) bezogen auf den Innendurchmesser der Axial‑Nadelkränze Dc1 einhalten.
Toleranzen für die Welle und die Gehäusebohrung

Bewährte Toleranzen enthält. Werden die Angaben einge­halten, ergibt sich eine korrekte radiale Führung der Lagerelemente.

Toleranzen für Wellen und Gehäusebohrungen

Lagerbauteil

Toleranzklasse für

Welle

Bohrung

AXK

innengeführt

h8

AS

als Gehäusescheibe außenzentriert

Welle freigestellt

H9

als Wellenscheibe innenzentriert

h8

Bohrung freigestellt

Es gilt die Hüllbedingung Ⓔ.

Toleranzen für den Zentrierbund in der Gehäusebohrung

Sollen Axial-Nadellager AXW mit Nadelhülsen, Nadelbüchsen oder Nadellagern kombiniert werden, sind für die Bohrung des Zentrierbunds im Gehäuse die gleichen Bohrungstoleranzen zu wählen wie für die Radial­lager.

Freistellung und Führung der Lagerteile

Freistellung der Wellen- und Gehäusescheiben

Werden die Lagerscheiben auf der Welle zentriert, dann müssen sie in der Gehäusebohrung radiales Spiel haben, werden sie im Gehäuse zentriert, muss zwischen der Scheibenbohrung und der Welle radiales Spiel vor­handen sein.

Führung der Axial-Rollenkränze

Für möglichst niedrige Gleitgeschwindigkeiten an den Führungsflächen werden die Axial-Nadelkränze in der Regel auf der Welle geführt. Darauf ist besonders bei hohen Drehzahlen zu achten.

Ein- und Ausbau

Die Ein- und Ausbaumöglichkeiten der Lager sind bereits bei der Gestaltung der Lagerstelle zu berücksichtigen.

Die Lager sind montagefreundlich, da nicht selbsthaltend

Axial-Nadellager sind nicht selbsthaltend. Dadurch lassen sich die Lagerteile getrennt voneinander einbauen. Das vereinfacht den Einbau der Lager.

Einbaulage der Lagerscheiben

Die Axiallagerscheiben AS sind beidseitig als Laufbahn verwendbar; d. h., es kann jede Seite der Scheibe den Nadelrollen zugewandt sein.

Schaeffler-Montagehandbuch

Wälzlager sehr sorgfältig behandeln

Wälzlager sind vielfach bewährte Präzisions-Maschinenelemente zur Gestaltung wirtschaftlicher, zuverlässiger und betriebssicherer Lagerungen. Damit diese Produkte ihre Funktion einwandfrei erfüllen und die vorgesehene Gebrauchsdauer ohne Beeinträchtigung erreichen, müssen sie sorgfältig behandelt werden.

Das Schaeffler-Montagehandbuch MH 1 informiert umfassend über die sachgemäße Lagerung, Montage, Demontage und Wartung rotatorischer Wälzlager http://www.schaeffler.de/std/1B68. Daneben enthält es Angaben, die der Konstrukteur für den Ein‑ und Ausbau und die Wartung der Lager schon bei der Gestaltung der Lagerstelle beachten muss. Das Buch liefert Schaeffler auf Anfrage.

Rechtshinweis zur Datenaktualität

Die Weiterentwicklung der Produkte kann auch zu technischen Änderungen an Katalogprodukten führen

Im Mittelpunkt des Interesses von Schaeffler stehen die Optimierung und die Weiterentwicklung seiner Produkte und die Zufriedenheit seiner Kunden. Damit Sie sich als Kunde bestmöglich über diesen Fortschritt und den aktuellen technischen Stand der Produkte informieren können, veröffentlichen wir Produktänderungen gegenüber der gedruckten Ausgabe in unserem elektronischen Produktkatalog.

Änderungen der Angaben und Darstellungen dieses Katalogs behalten wir uns daher vor. Dieser Katalog gibt den Stand bei Drucklegung wieder. Neuere Veröffentlichungen unsererseits (in Printmedien oder digital) gehen automatisch diesem Katalog vor, soweit sie dasselbe Thema betreffen. Bitte prüfen Sie daher stets über unseren elektronischen Produktkatalog, ob aktuellere Informationen oder Änderungshinweise für Ihr gewünschtes Produkt verfügbar sind.

Weiterführende Informationen

Bei der Auslegung einer Lagerung sind neben den Angaben in diesem Kapitel auch folgende Kapitel in den technischen Grundlagen zu beachten: