DE102004015320B4

DE102004015320B4 - Zylinderrollenlager

Info

Publication number: DE102004015320B4
Application number: DE200410015320
Authority: DE
Inventors: Bernhard Groschek
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: DE102004015320A1

Abstract

Zylinderrollenlager (1) mit
einem Außenring (2),
einem Innenring (3) und
zwischen Außenring (2) und Innenring (3) angeordneten Zylinderrollen (4),
wobei einer der Ringe (3) seitliche Borde (5, 6) aufweist, die einen axialen Anschlag für die Zylinderrollen (4) bilden,
wobei an dem Ring (2), an dem die Borde (5, 6) nicht angeordnet sind, außerhalb der axialen Erstreckung der Zylinderrollen (4) mindestens eine Nut (7, 8) eingebracht ist, in die ein Ring (9, 10) aus federelastischem Material eingesetzt ist, der für die Zylinderrollen (4) zur Aufnahme axialer Kräfte einen axialen Anschlag bildet, und
wobei der Ring (9, 10) an seinem Umfang keine Unterbrechungsstelle aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ring (9, 10) sich mit seinem in die Nut (7, 8) erstreckenden Bereich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt, wobei der Ring (9, 10) in seinem äußeren (11) und/oder inneren (12) radialen Endbereich mindestens eine Spannungsentlastungskerbe...

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager mit einem Außenring, einem Innenring und zwischen Außenring und Innenring angeordneten Zylinderrollen, wobei einer der Ringe seitliche Borde aufweist, die einen axialen Anschlag für die Zylinderrollen bilden, wobei an dem Ring, an dem die Borde nicht angeordnet sind, außerhalb der axialen Erstreckung der Zylinderrollen mindestens eine Nut eingebracht ist, in die ein Ring aus federelastischem Material eingesetzt ist, der für die Zylinderrollen einen axialen Anschlag bildet, und wobei der Ring an seinem Umfang keine Unterbrechungsstelle aufweist.
Die US 1,970,449 offenbart ein Zylinderrollenlager mit Außenring, Innenring und zwischen diesen angeordneten Zylinderrollen, wobei der Innenring seitliche Borde für die Zylinderrollen aufweist. Am Außenring sind beidseitig der Zylinderrollen Nuten eingedreht, in die Federringe eingeschnappt werden, die an einer Umfangsstelle eine Unterbrechung aufweisen. Mit dieser Ausgestaltung wird dem Zylinderrollenlager die Fähigkeit verliehen, Axialkräfte zu übertragen.
Bei dem aus der US 1,617,660 bekannten Zylinderrollenlager ist vorgesehen, dass in Nuten im Außenring, die im jeweiligen axialen Endbereich der Zylinderrollen angeordnet sind, Anschlagsscheiben eingesetzt werden, die an ihrem Außenumfang halbkreisförmige Einkerbungen aufweisen, so dass sich eine Anzahl von Fingern bildet, die in die Nut eingreifen und so den Ring axial festlegen. Eine Montage gestaltet sich hier relativ einfach, weil der in die Nut einzubringende Ring nur an wenigen Stellen Kontakt zu dieser hat. Nachteilig ist indes, dass ein solches Zylinderrollenlager nur sehr geringe Axialkräfte übertragen kann.
Ein Zylinderrollenlager der eingangs genannten Art ist bekannt. Dort wird ein Zylinderrollenlager beschrieben, das kostengünstig herstellbar ist, wobei es aufgrund der strukturellen Ausbildung möglich ist, dass axiale Stöße auf das Lager durch den Lagerring elastisch und weich abgefangen werden können, ohne dass hierzu ein hoher Platzbedarf notwendig ist. Weiterhin zeichnet sich das dort beschriebene Zylinderrollenlager durch eine einfache Montagemöglichkeit aus. Schließlich ist auch der sich im Betrieb ergebende Abrieb im Zylinderrollenlager im Vergleich zu anderen Lösung relativ gering.
Die US 1 985 693 zeigt ein Nadellager, bei dem die axiale Beweglichkeit des Außenrings relativ zum Innenring durch in Nuten eingesetzte Anschlagsringe begrenzt wird. Diese Ringe erstrecken sich mit ihrem radial äußeren Ende etwa in axialer Richtung und schnappen demgemäss in eine Nut im Außenring ein, die für den Ring einen Hinterschnitt bildet.
Wenngleich mit der in dem genannten Dokument beschriebenen Lösung bereits ein sehr vorteilhaftes Zylinderrollenlager zur Verfügung steht, hat es sich bei der Herstellung des in der Nut angeordneten Rings aus federelastischem Material herausgestellt, dass es mitunter schwierig ist, diesen in einfacher und kostengünstiger Weise so herzustellen, dass er einfach zu verbauen und im Betrieb voll funktionstüchtig ist. Da für den Ring in der Regel gehärtetes Material eingesetzt wird, ist eine entsprechende Wärmbehandlung (Härtevorgang) erforderlich, was bei dem relativ dünn ausgebildeten Ring zu einem Verzug der Geometrie führt, was wiederum zur Folge haben kann, dass sich die Montage aufgrund der Härteverzüge schwierig gestaltet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderrollenlager der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden, d.h. dass auch bei wärmebehandelten Ringen aus federelastischem Material eine einfache Montage sichergestellt ist.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ring sich mit seinem in die Nut erstreckenden Bereich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt, wobei der Ring, der in der genannten Nut angeordnet ist und der aus federelastischem Material besteht, in seinem äußeren und/oder inneren radialen Endbereich mindestens eine Spannungsentlastungskerbe aufweist, wobei die Summe der Sehnenlänge aller Spannungsentlastungskerben am Außenradius oder am Innenradius des Rings höchstens 50% des Außenumfangs oder Innenumfangs des Rings beträgt.
Mit Vorteil beträgt die Summe der Sehnenlänge aller Spannungsentlastungskerben höchstens 33% des Außenumfangs bzw. Innenumfangs des Rings.
Bevorzugt ist die Spannungsentlastungskerbe als Ausnehmung ausgebildet, die den Ring über seine gesamte Breite durchsetzt. Bevorzug ist dabei vorgesehen, dass die Spannungsentlastungskerbe in der Vorderansicht des Rings eine V-förmige Kontur aufweist. Alternativ dazu ist es auch möglich, die Spannungsentlastungskerbe so auszubilden, dass sie in der Vorderansicht des Rings eine rechteckförmige Kontur aufweist. Als weitere alternative Möglichkeit ist daran gedacht, die Spannungsentlastungskerbe so auszubilden, dass sie in der Vorderansicht des Rings eine annähernd halbkreisförmige Kontur aufweist.
Durch das Einbringen der Spannungsentlastungskerbe kann erreicht werden, dass sich nach der Fertigung des Rings aus federelastischem Material Härteverzüge abbauen, so dass der Ring eine bessere Rundheit aufweist und folglich in einfacherer Weise montiert werden kann. Es kommt namentlich zu keinen Verspannungen im Ring, die eine Ovalität zur Folge haben, was den Montagevorgang erheblich erschwert.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass infolge der Spannungsentlastungskerben eine verbesserte Sicherung gegen Mitdrehen des Rings vorliegt. Bei der vorbekannten Lösung wurde dies ausschließlich durch die elastische Federvorspannung bewerkstelligt, mit der der Ring in der Nut angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung unterstützen die einzelnen Spannungsentlastungskerben den Sitz des Rings in der Nut derart, dass ein Mitdrehen des Rings erschwert ist. Schließlich hat der Erfindungsvorschlag auch den Vorteil, dass die Rundheit des Rings in dem Bereich erhöht ist, an dem die Zylinderrollen im gegebenen Falle anlaufen. Dies führt zu einer erhöhten Betriebssicherheit des Lagers und zu einer höheren Gebrauchsdauer.
Mit Vorteil sind eine Anzahl Spannungsentlastungskerben im äußeren und/oder inneren radialen Endbereich des Rings über den Umfang äquidistant verteilt angeordnet. Dabei hat es sich besonders bewährt, wenn zwischen 6 und 20 Spannungsentlastungskerben im äußeren und/oder inneren radialen Endbereich des Rings über den Umfang äquidistant verteilt angeordnet werden.
Die radiale Erstreckung der Spannungsentlastungskerbe beträgt nach einer Weiterbildung höchstens 40%, vorzugsweise höchstens 25, der radialen Erstreckung des Rings. Der radiale Bereich des Rings, in den sich die Spannungsentlastungskerbe nicht hineinerstreckt, ist vorzugsweise als ungestörte, im wesentlichen ebene und/oder stufenfreie Fläche ausgebildet.
Der in der Nut angeordnete Ring erstreckt sich vorzugsweise im Schnitt bis in den Bereich des Lagerrings hinein, an dem die Borde angeordnet sind.
Die Nut zur Aufnahme des Rings ist vorzugsweise als umlaufende Ringnut ausgebildet. Der Ring selber kann im Querschnitt eine V-förmige Gestalt mit zwei Schenkeln aufweisen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass an dem Lagerring, an dem die Borde nicht angeordnet sind, außerhalb der axialen Erstreckung der Zylirderrollen beiderseits der Zylinderrollen je eine Nut eingebracht ist, in die je ein Ring aus federelastischem Material eingesetzt ist. Weiterhin kann der Ring an der Verbindungsstelle der beiden Schenkel der Stirnseite der Zylinderrollen zugewandt sein oder an dieser anliegen.
Als Material für den Ring kommt vorzugsweise Federstahl zum Einsatz.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch ein Zylinderrollenlager,
2 die Vorderansicht eines Rings gemäß Ansicht A nach 1,
3 den vergrößert dargestellten Ausschnitt eines Teils des Rings gemäß 2,
4 eine zu 3 alternative Ausgestaltung,
5 eine weitere zu 3 alternative Ausgestaltung,
6 eine weitere zu 3 alternative Ausgestaltung und
7 den Radialschnitt durch ein Zylinderrollenlager in einer zu 1 alternativen Ausgestaltung.
In 1 ist ein Zylinderrollenlager 1 im Schnitt dargestellt, das einen Außenring 2 und einen Innenring 3 aufweist. Zwischen Außenring 2 und Innenring 3 sind Zylinderrollen 4 angeordnet. Der Innenring 3 weist zwei Borde 5 und 6 auf, die axiale Anschlagsflächen für die Zylinderrollen 4 darstellen. Derartige Borde hat der Außenring 2 nicht.
Damit das Zylinderrollenlager 1 eine gewisse axiale Führungsfähigkeit aufweist, sind zwei Ringnuten 7 und 8 in den Außenring 2 eingebracht, in die Ringe 9 und 10 aus federelastischem Material eingesetzt sind. Durch die Positionierung der Ringe 9, 10 in der Ringnut 7, 8 wird ein axialer Anschlag für die Zylinderrollen 4 definiert, so dass das Zylinderrollenlager 1 Axialkräfte bis zu einer gewissen Größe übertragen kann. Damit eine hinreichende Stabilität der Anordnung gegeben ist, weist der Ring 9, 10 eine definierte Breite b auf. Diese kann im Bereich bis zu einigen Millimetern liegen.
In 2 ist der Ring 9 bzw. 10 in der Vorderansicht gemäß Ansicht A nach 1 skizziert. Grundsätzlich hat der aus Federstahl bestehende Ring 9, 10 einen Außenradius r_A und eine Innenradius r_I. Aus der Differenz des Außenradius r_A und des Innenradius r_I ergibt sich eine radiale Erstreckung h_R des Rings 9, 10.
Wie aus 2 ersichtlich ist, weist der Ring 9, 10 über seinen Umfang eine Anzahl Spannungsentlastungskerben 13 auf, die eine im Schnitt V-förmige Kontur haben. Diese Spannungsentlastungskerben 13 sind in diesem Ausführungsbeispiel am äußeren radialen Endbereich 11 des Rings 9, 10 angeordnet. Der innere radiale Endbereich 12 weist keine Spannungsentlastungskerben auf. Grundsätzlich gilt, dass die Spannungsentlastungskerben entweder am äußeren oder am inneren radialen Endbereich 11, 12 oder auch an beiden radialen Endbereichen angeordnet sein können.
Wie aus 2 weiter zu sehen ist, erstrecken sich die Spannungsentlastungskerben 13 über eine definierte radiale Erstreckung h_S in Radialrichtung des Rings 9, 10. Diese radiale Erstreckung h_S beträgt dabei höchstens 40%, vorzugsweise höchstens 25%, der radialen Erstreckung h_R des Rings 9, 10.
Der radiale Unterschiedsbetrag zwischen der radialen Erstreckung h_R des Rings 9, 10 und der radialen Erstreckung h_S der Spannungsentlastungskerben 13 ist als radialer Bereich h_F des Rings 9, 10 eingetragen. Dieser radiale Bereich des Rings 9, 10 ist als im wesentlichen ungestörte, ebene und/oder stufenfreie Fläche ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich hier um einen Bereich, der absolut eben ausgeführt ist.
Die Spannungsentlastungskerben 13 durchsetzen den Ring 9, 10 vollständig, d.h. die Kerben 13 weisen die Breite b des Rings 9, 10 auf.
Hinsichtlich der Erstreckung der Spannungsentlastungskerben 13 in Umfangsrichtung sei folgendes erläutert: Der gesamte Außenumfang des Rings 9, 10 ergibt sich zu 2πr_A, der Innenumfang entsprechend zu 2πr_I. Indes erstreckt sich jede Spannungsentlastungskerbe 13 über eine gewisse Sehnenlänge s. Summiert man alle Sehnenlängen s der Spannungsentlastungskerben 13 auf, ergibt sich, dass diese Summe höchstens 50%, vorzugsweise höchstens 33%, des Außenumfangs bzw. Innenumfangs des Rings 9, 10 beträgt.
In den 3, 4, 5 und 6 sind verschiedene Ausgestaltungen der Spannungsentlastungskerben skizziert.
In 3 ist zu sehen, dass die Spannungsentlastungskerben 13 V-förmig ausgebildet sind.
Gemäß 4 haben die Spannungsentlastungskerben 13 eine annähernd halbkreisförmige Kontur.
Aus 5 geht schließlich hervor, dass die Spannungsentlastungskerben 13 im wesentlichen eine rechteckförmige Kontur aufweisen.
6 zeigt eine Lösung, bei der die Spannungsentlastungskerben 13 nicht – wie bei den 3, 4 und 5 – im äußeren radialen Endbereich 11, sondern im inneren radialen Endbereich 12 des Rings 9, 10 angeordnet sind. Wie bereits erwähnt, können die Spannungsentlastungskerben alternativ im äußeren oder im inneren radialen Endbereich des Rings 9, 10 angeordnet sein; sie können jedoch auch sowohl am äußeren als auch am inneren radialen Endbereich des Rings 9, 10 platziert werden.
Aus 7 geht eine alternative Ausbildung des Zylinderrollenlagers 1 hervor. Der Unterschied zu der Lösung, die in 1 illustriert ist, besteht hier darin, dass die Ringe 9, 10 im Querschnitt eine V-förmige Kontur aufweisen, d.h. sie setzen sich aus zwei Schenkeln 14 und 15 zusammen, die an einer Verbindungsstelle 16 zusammentreffen.
Dabei ist die Verbindungsstelle 16 so angeordnet, dass die Zylinderrollen 4 dort bei axialer Belastung des Zylinderrollenlagers anlaufen.

1: Zylinderrollenlager
2: Außenring
3: Innenring
4: Zylinderrollen
5: Bord
6: Bord
7: Nut
8: Nut
9: Ring
10: Ring
11: äußerer radialer Endbereich
12: innerer radialer Endbereich
13: Spannungsentlastungskerbe
14: Schenkel
15: Schenkel
16: Verbindungsstelle
b: Breite des Rings
s: Sehnenlänge
r_A: Außenradius
r_I: Innenradius
2πr_A: Außenumfang
2πr_I: Innenumfang
h_S: radiale Erstreckung der Spannungsentlastungskerbe
h_R: radiale Erstreckung des Rings
h_F: radialer Bereich des Rings

Claims

Zylinderrollenlager (1) mit einem Außenring (2), einem Innenring (3) und zwischen Außenring (2) und Innenring (3) angeordneten Zylinderrollen (4), wobei einer der Ringe (3) seitliche Borde (5, 6) aufweist, die einen axialen Anschlag für die Zylinderrollen (4) bilden, wobei an dem Ring (2), an dem die Borde (5, 6) nicht angeordnet sind, außerhalb der axialen Erstreckung der Zylinderrollen (4) mindestens eine Nut (7, 8) eingebracht ist, in die ein Ring (9, 10) aus federelastischem Material eingesetzt ist, der für die Zylinderrollen (4) zur Aufnahme axialer Kräfte einen axialen Anschlag bildet, und wobei der Ring (9, 10) an seinem Umfang keine Unterbrechungsstelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (9, 10) sich mit seinem in die Nut (7, 8) erstreckenden Bereich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt, wobei der Ring (9, 10) in seinem äußeren (11) und/oder inneren (12) radialen Endbereich mindestens eine Spannungsentlastungskerbe (13) aufweist, wobei die Summe der Sehnenlänge (s) aller Spannungsentlastungskerben (13) am Außenradius (r_A) oder am Innenradius (r_I) des Rings (9, 10) höchstens 50 des Außenumfangs (2πr_A) oder Innenumfangs (2πr_I) des Rings (9, 10) beträgt.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Sehnenlänge (s) aller Spannungsentlastungskerben (13) höchstens 33% des Außenumfangs (2πr_A) oder Innenumfangs (2πr_I) des Rings (9, 10) beträgt.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsentlastungskerbe (13) als Ausnehmung ausgebildet ist, die den Ring (9, 10) über seine gesamte Breite (b) durchsetzt.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsentlastungskerbe (13) in der Vorderansicht des Rings (9, 10) eine V-förmige Kontur aufweist.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsentlastungskerbe (13) in der Vorderansicht des Rings (9, 10) eine rechteckförmige Kontur aufweist.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsentlastungskerbe (13) in der Vorderansicht des Rings (9, 10) eine annähernd halbkreisförmige Kontur aufweist.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl Spannungsentlastungskerben (13) im äußeren (11) und/oder inneren (12) radialen Endbereich des Rings (9, 10) über den Umfang äquidistant verteilt angeordnet sind.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 6 und 20 Spannungsentlastungskerben (13) im äußeren (11) und/oder inneren (12) radialen Endbereich des Rings (9, 10) über den Umfang äquidistant verteilt angeordnet sind.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erstreckung (h_S) der Spannungsentlastungskerbe (13) höchstens 40%, vorzugsweise höchstens 25%, der radialen Erstreckung (h_R) des Rings (9, 10) beträgt.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Bereich (h_F) des Rings (9, 10), in den sich die Spannungsentlastungskerbe (13) nicht hinein erstreckt, als ungestörte, im wesentlichen ebene und/oder stufenfreie Fläche ausgebildet ist.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ring (9, 10) radial nicht bis in den Bereich des Lagerrings (3) erstreckt, an dem die Borde (5, 6) angeordnet sind.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7, 8) als umlaufende Ringnut ausgebildet ist.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (9, 10) im Querschnitt eine V-förmige Gestalt mit zwei Schenkeln (14, 15) aufweist.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lagerring (2), an dem die Borde (5, 6) nicht angeordnet sind, außerhalb der axialen Erstreckung der Zylinderrollen (4) beiderseits der Zylinderrollen (4) je eine Nut (7, 8) eingebracht ist, in die je ein Ring (9, 10) aus federelastischem Material eingesetzt ist.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (9, 10) an der Verbindungsstelle (16) der beiden Schenkel (14, 15) der Stirnseite der Zylinderrollen (4) zugewandt ist oder an dieser anliegt.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (9, 10) aus Federstahl besteht.