DE102004035387B4 - Zylinderrollenlager - Google Patents

Abstract

Zylinderrollenlager mit Zylinderrollen, mit einem Außenring und mit einem Innenring, wobei der Außenring axial länger ist als der Innenring und wobei ein Außenmantel des Außenrings eine umlaufende Nut wannenartigen Profils aufweist, die Nut im Bereich der beiden Wannenknickpunkte vertieft ist und der unvertiefte Bereich der Nut sich axial größer gleich einer axialen Ausdehnung der Zylinderrolle erstreckt und der unvertiefte Bereich mit im wesentlichen konstanter Dicke ausgebildet ist und demgegenüber der Bereich der Wannenknickpunkte eine geringere Dicke aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager mit Zylinderrollen, mit einem Außenring und mit einem Innenring.
• Beispielsweise im Werkzeugmaschinenbau werden insbesondere im Hochdrehzahlbereich häufig einreihige Zylinderrollenlager der Bauform N und der Maßreihe 10 mit kegeliger Innenringbohrung eingesetzt, wobei aus Gründen der Präzision die Forderung besteht, die Lager frei von einem Radialspiel einzustellen.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein verbessertes Zylinderrollenlager zu schaffen, das auch bei hohen Drehzahlen hohe Anforderungen an die Genauigkeit erfüllt.
• Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Gemäß Anspruch 1 ist bei einem Zylinderrollenlager mit Zylinderrollen, mit einem Außenring und mit einem Innenring, der Außenring axial länger als der Innenring und ein Außenmantel des Außenrings weist eine umlaufende Nut wannenartigen Profils auf, die Nut ist im Bereich der beiden Wannenknickpunkte vertieft und der unvertiefte Bereich der Nut erstreckt sich axial größer gleich einer axialen Ausdehnung der Zylinderrolle und der unvertiefte Bereich ist mit im wesentlichen konstanter Dicke ausgebildet und demgegenüber weist der Bereich der Wannenknickpunkte eine geringere Dicke auf.
• Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass das einmal eingestellte Radialspiel eines Zylinderrollenlagers mit zunehmender Drehzahl durch eine fliehkraftbedingte Aufweitung eines Innenrings des Lagers und auch einer im Innenring befestigten Welle sowie durch eine Wärmeausdehnung infolge eines Wärmeentstehens durch das Drehen derart verändert wird, dass das Lager in an sich unerwünschter Weise in zunehmendem Maße in radialer Richtung verspannt wird.
• Dadurch, dass der Außenring des erfindungsgemäßen Zylinderrollenlagers sozusagen flexibel gestaltet ist, vermag er durch seine radiale Ausdehnungsmöglichkeit einen Teil der ansonsten, insbesondere bei höheren Drehzahlen auftretenden, vorausgehend beschriebenen, radial gerichteten Verspannungen zu kompensieren.
• Dadurch, dass der unvertiefte Bereich der Nut größer gleich einer axialen Ausdehnung der Zylinderrollen ist und das Zylinderrollenlager auch derart ausgelegt ist, dass der Kontakt zwischen den Zylinderrollen und dem Außenring in einem, dem unvertieften Bereich gegenüberliegenden Bereich stattfindet, wird mit Vorteil besagte Kontaktfläche in sich nicht verformt. Dabei ist die genaue Kontur der Nut auf Basis einer Berechnung nach einer Finite-Elemente-Methode derart gestaltet, dass bei einer Radialdehnung des Außen rings nach außen im Kontakt zwischen Zylinderrollen und Außenring keine Kantenpressungen entstehen.
• Insgesamt weist damit das erfindungsgemäße Zylinderrollenlager gegenüber vergleichbaren konventionellen Zylinderrollenlagern mit Vorteil eine erhöhte Leistungs-, insbesondere Drehzahlgrenze auf.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Zylinderrollenlager als ein einreihiges Genauigkeits-Zylinderrollenlager für Hochdrehzahlanwendungen, beispielsweise für eine Spindel einer Werkzeugmaschine, ausgebildet.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur.
• Die Figur zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eine obere Hälfte eines Längsschnitts durch ein einreihiges Genauigkeits-Zylinderrollenlager, das beispielsweise bei Hochdrehzahlanwendungen im Werkzeugmaschinenbau eingesetzt ist. Das Zylinderrollenlager ist dabei gemäß der Bauform N ausgebildet, wobei ein Innenring 10 des Zylinderrollenlagers mit einer kegeligen Bohrung ausgebildet ist. Zwischen dem Innenring 10 und einem Außenring 30 des Zylinderrollenlagers sind dabei als Wälzkörper Zylinderrollen 20 angeordnet. Der Außenring 30 ist dabei wiederum in einem Lagergehäuse 40 angeordnet.
• Ein Außenmantel des Außenrings 20 weist eine umlaufende Nut 32 wannenartigen Profils auf, die im Bereich der beiden Wannenknickpunkte mit Vertiefungen 34 und 35 ausgebildet ist. Dabei sind die Vertiefungen 34 und 35 ebenfalls als radial umlaufende Nuten wannenartigen Profils ausgebildet. Der unvertiefte Bereich der Nut 32 erstreckt sich dabei axial über eine axiale Ausdehnung der Zylinderrollen 20 hinaus und das Zylinderrollenlager ist auch derart gestaltet, dass der Kontakt zwischen den Zylinderrollen 20 und dem Außenring 30 in einem, dem unvertieften Bereich gegenüberliegenden Bereich stattfindet. Eine axiale Ausdehnung b des Außenrings 30 beträgt dabei in etwa das Doppelte einer axialen Ausdehnung a des Innenrings 10.
• Durch vorausgehend beschriebenen Aufbau kann der Außenring 30 im Bereich der Zylinderrollen 20 radial nach außen federn, ohne dass dabei die Kontaktfläche zwischen den Zylinderrollen 20 und dem Außenring 30 in sich unerwünscht verformt wird. Dabei ist die genaue Kontur der Nut 32 auf Basis einer Berechnung nach einer Finite-Elemente-Methode derart gestaltet, dass bei einer Radialdehnung des Außenrings 30 nach außen im Kontakt zwischen Zylinderrollen 20 und Außenring 30 keine Kantenpressungen entstehen. Durch die damit geschaffene radiale Ausdehnungsmöglichkeit des Außenrings 30 kann somit wenigstens ein Teil der ansonsten, insbesondere bei höheren Drehzahlen auftretenden, radial gerichteten Verspannungen kompensiert werden.

10

Innenring

20

Zylinderrolle

30

Außenring

32

Nut

34, 35

Vertiefung

40

Lagergehäuse

a

axiale Ausdehnung des Innenrings

b

axiale Ausdehnung des Außenrings

Claims (9)

1. Zylinderrollenlager mit Zylinderrollen, mit einem Außenring und mit einem Innenring, wobei der Außenring axial länger ist als der Innenring und wobei ein Außenmantel des Außenrings eine umlaufende Nut wannenartigen Profils aufweist, die Nut im Bereich der beiden Wannenknickpunkte vertieft ist und der unvertiefte Bereich der Nut sich axial größer gleich einer axialen Ausdehnung der Zylinderrolle erstreckt und der unvertiefte Bereich mit im wesentlichen konstanter Dicke ausgebildet ist und demgegenüber der Bereich der Wannenknickpunkte eine geringere Dicke aufweist.
2. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, wobei eine axiale Ausdehnung des Außenrings in etwa das 1,5- bis 3,5-fache einer axialen Ausdehnung des Innenrings beträgt.
3. Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine axiale Ausdehnung des Außenrings in etwa das 2- bis 3-fache einer axialen Ausdehnung des Innenrings beträgt.
4. Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens eine der Vertiefungen an einer der Wannenknickpunkte als radial umlaufende Nut wannenartigen Längsschnittprofils ausgebildet ist.
5. Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Zylinderrollenlager derart ausgelegt ist, dass ein Kontakt zwischen den Zylinderrollen und dem Außenring in einem, dem unvertieften Bereich der Nut gegenüberliegenden Bereich stattfindet.
6. Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Innenmantel des Innenrings in etwa kegelstumpfmantelartig ausgebildet ist.
7. Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Innenring an den beiden Stirnseiten jeweils einen Bord zum Führen der Zylinderrollen aufweist.
8. Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Außenring wenigstens zweistückig, aus zwei ineinander angeordneten Hülsen bestehend aufgebaut ist.
9. Zylinderrollenlager nach Anspruch 8, wobei die innere Hülse im wesentlichen hohlzylinderartig ausgebildet ist.