DE102006042675A1

DE102006042675A1 - Pendelrollenlager

Info

Publication number: DE102006042675A1
Application number: DE102006042675A
Authority: DE
Inventors: Oswald Bayer
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Pendelrollenlager, umfassend einen Außenring mit einer im Wesentlichen hohlkugelförmigen Lauffläche, zwei Rollenreihen sowie einen Innenring mit zwei Laufflächen für je eine Rollenreihe, wobei zwischen den Rollenreihen (9, 10) ein Mittel (21) zum Verspannen der Rollenreihen (9, 10) gegen die Laufflächen am Innenring (4) und am Außenring vorgesehen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Pendelrollenlager, umfassend einen Außenring mit einer im Wesentlichen hohlkugelförmigen Lauffläche, zwei Rollenreihen, sowie einen Innenring mit zwei Laufflächen für je eine Rollenreihe.
Hintergrund der Erfindung
Pendelrollenlager besitzen zwei Rollenreihen mit einer gemeinsamen hohlkugelförmigen Laufbahn am Außenring. Der Innenring weist zwei zur Lagerachse geneigte Laufbahnen auf.
Infolge dieser Ausgestaltung kombinieren Pendelrollenlager, die in dieser Ausführung Radiallager sind, eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften.
Sie sind insbesondere winkelbeweglich und deshalb unempfindlich gegen Fluchtungsfehler einer Welle zum Gehäuse bzw. gegen Durchbiegungen der Welle. Pendelrollenlager haben daher die Eigenschaft, auch dann ordnungsgemäß zu rotieren, wenn sich die Welle verbiegt bzw. im Verhältnis zur Achse des Außenrings schräg geneigt dreht. Das Lager besitzt also ein Selbstausrichtungsvermögen. Solche Lager werden häufig dort eingesetzt, wo die Zentrierung zwischen Welle und dem Gehäuse Probleme bereitet oder die Abweichung zur Welle so groß ist, dass der Innenring in schräg gestelltem Zustand rotiert. Sie sind radial sehr hoch belastbar und können zusätzlich auch relativ hohe Axiallasten in beiden Richtungen aufnehmen.
Ein Pendelrollenlager ist beispielsweise aus DE 196 11 723 A1 bekannt. Es weist einen Außenring mit der hohlkugelförmigen, sphärischen Laufbahn auf, wobei sich der Krümmungsmittelpunkt im Lagermittelpunkt befindet. Auf dieser Laufbahn laufen die Wälzkörper, die in einem Lagerkäfig zur Beabstandung der Wälzkörper gehaltert sind. Ferner ist ein Innenring mit zwei zueinander geneigten Laufbahnen vorgesehen.
In manchen Belastungssituationen kann es nun zu einem Käfig- oder Rollenschlupf kommen, wobei im Falle eines Käfigschlupfes die Wälzkörper einer Wälzkörperreihe so gering belastet sind, dass Vortriebskräfte, die in einer Kontaktstelle zwischen angetriebenem Ring und den Wälzkörpern entstehen, nicht ausreichen, die der Bewegung der Wälzkörper um ihre eigene Achse und des Wälzkörpersatzes und des Käfigs um die Lagerachse entgegenwirkenenden Kräfte auszugleichen. In Folge weichen die Geschwindigkeiten der Wälzkörper oder des Käfigs von ihrer Sollgeschwindigkeit ab und es entstehen Gleitungen zwischen Wälzkörpern und den Ringlaufbahnen, die eine Schädigung der Oberflächen erzeugen können.
Solche Schädigungen können Ursache für Ausfälle sein. Solcher Schlupf ist deshalb grundsätzlich unerwünscht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Pendelrollenlager anzugeben, bei dem sicher gestellt ist, dass ein Schlupf auch im lastfreien bzw. geringbelastetem Zustand ausgeschlossen ist.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Pendelrollenlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen den Rollenreihen ein Mittel zum Verspannen der Rollenreihen gegen die Laufflächen am Innenring und am Außenring vorgesehen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Pendelrollenlager werden die Rollenreihen und damit einzelne Rollen bzw. Tonnenrollen über das zwischen den Rollenreihen vorgesehene Verspannmittel aktiv axial verspannt. Dieses Mittel bzw. Verspannmittel oder Verspannelement kann einstückig oder auch mehrstückig ausgebildet sein.
Über dieses Mittel bzw. Verspannelement wird sicher gestellt, dass die Rollen stets ausreichend belastet sind und mithin an den Laufflächen der Lagerringe, welche bei der Erfindung sowohl als ungeteilte als auch als geteilte Lagerringe ausgebildet sein können, anliegen, so dass sie in jeder Belastungssituation Last tragen. Ein Käfig- oder Rollenschlupf kann über diese axiale Verspannung, also das axiale Auseinanderdrücken der Rollen/Tonnenrollen bzw. der Rollenreihen vorteilhaft verhindert werden.
Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Mittel zum Verspannen der Rollen bzw. der Rollenreihen in Form zweier Bordringe, die gegen die Rollenreihen angefedert sind, realisiert sein. Zwischen die Rollenreihen werden bei dieser Erfindungsausgestaltung zwei separate Bordringe gebracht, die axial gegen die inneren Stirnseiten der zueinander unter einem Winkel stehenden Tonnenrollen angefedert sind und diese gegen die Laufbahnen der Laufringe verspannen.
Die Bordringe können hierzu an den einander zugewandten Seiten wenigstens eine Aufnahme, vorzugsweise in Form einer Nut, für ein oder mehrere Federelemente aufweisen, welche Federelemente die axiale Verspannung bewirken. In der Aufnahme, vorzugsweise der Nut, kann ein einziges umlaufendes Federelement, beispielsweise in Form einer Tellerfeder oder dergleichen integriert sein, wie auch mehrere separate Federelemente, beispielsweise kleine Schraubenfedern, vorgesehen sein können. Auch separate Aufnahmen für jeweils ein Federelement, z. B. eine Schraubenfeder, die vorzugsweise äquidistant verteilt sind, sind denkbar.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die Bordringe selbst als Federn, insbesondere Tellerfedern, oder auch einstückig als Federelement ausgebildet sein.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Mittel zum Verspannen der Tonnenrollen bzw. Rollenreihen in Form zweier Käfige, die die Rollenreihen haltern und die gegen die Rollenreihen angefedert sind, realisiert sein.
Üblicherweise sind die Rollen in einem Käfig gehaltert, der die Rollen beabstandet. Erfindungsgemäß sind nun zwei solcher Käfige, von denen jeder jeweils eine Rollenreihe haltert, vorgesehen, die im Bereich zwischen den Rollenreihen aneinander angrenzen und dort über ein oder mehrere zwischengeschaltete Federelemente axial gegen die Tonnenrollen bzw. Rollenreihen verspannt werden.
Auch hier kann an den Käfigen an den einander zugewandten Seiten wenigstens eine Aufnahme, insbesondere in Form einer Nut, für das oder die Federelemente, auch hier eine Tellerfeder oder dergleichen oder separate Spiralfedern, vorgesehen sein, oder mehrere separate Aufnahmen für je ein Federelement.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Pendelrollenlagers einer ersten Ausführungsform, und
2 eine Schnittansicht durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Pendelrollenlagers einer zweiten Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Pendelrollenlager 1, von dem nur die eine Lagerhälfte gezeigt ist, in einer Schnittdarstellung. Das Pendelrollenlager 1 besteht aus einem Außenring 2 mit einer hohlkugelförmigen Lauffläche 3, und einem Innenring 4 mit zwei zueinander geneigten Laufbahnen 5, 6, die seitlich über zwei Borde 7, 8 begrenzt sind.
Es sind auch – nicht dargestellt – Innenringe ohne begrenzende Borde oder nicht einstückig mit dem Innenring verbundene Borde möglich.
Die beiden Laufbahnen 5, 6 stehen unter einem Winkel zueinander.
Vorgesehen sind ferner zwei Rollenreihen 9, 10, von denen jeweils eine Rolle 11, 12 dargestellt ist, die jeweils um eine Drehachse D rotiert. Die Rollen 11, 12, hier Tonnenrollen, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen gemeinsamen Käfig 13 unter Bildung der jeweiligen Rollenreihen 9, 10 fixiert. Der Käfig 13 ist, wie 1 zeigt, zu den jeweiligen Seiten hin offen.
Im Bereich zwischen den Rollenreihen 9, 10 ist ein Mittel 21 zum Verspannen der Rollenreihen 9, 10 bzw. der einzelnen Rollen 11, 12 axial gegen die Laufbahnen bzw. Laufflächen beider Ringe vorgesehen.
Wie 1 zeigt ist ein Spiel zwischen den Borden 7, 8 am Innenring 4 und den Rollenreihen 9, 10 bzw. den Rollen 11, 12 ausgebildet. Die federnde Belastungseinrichtung ist so eingestellt bzw. der Federweg so bemessen, dass es zu keiner Verspannung der Rollenreihen 9, 10 bzw. Rollen 11, 12 an den Borden 7, 8 kommen kann.
Dieses Mittel 21 besteht im gezeigten Beispiel aus zwei Bordringen 14, 15, die mit ihren Außenflächen, die entsprechend dem Verlauf der Stirnflächen der benachbarten Tonnenrollen geformt sind, an den Rollen 11, 12 anliegen. An den einander zugewandten Innenseiten weisen die Bordringe 14, 15 jeweils eine Aufnahme 16, 17 in Form einer Nut auf, in welcher Aufnahme ein Federelement 18 angeordnet ist.
Bei diesem kann es sich beispielsweise um eine umlaufende ringförmige Tellerfeder handeln, auch können um den Umfang verteilt mehrere separate einzelne Federelemente, z. B. kleine Schraubenfedern in separaten Aufnahmen, vorgesehen sein.
Über dieses Federelement 18 werden die beiden Bordringe 14, 15 axial auseinander gedrängt und gegen die Stirnflächen der Rollen 11, 12 angefedert, so dass diese wiederum gegen die Laufflächen verspannt werden. Das heißt, die Rollen 11, 12 und mit ihnen die Rollenreihen 9, 10 werden definiert über die federnden, axial angestellten Bordringe symmetrisch um den Umfang belastet, was dazu führt, dass sie stets im Eingriff mit den Laufflächen 3, 5 und 6 stehen, unabhängig von der Belastungssituation, so dass mithin ein Käfig-Rollenschlupf vermieden ist.
Eine alternative Ausführung eines erfindungsgemäßen Pendelrollenlagers 1 zeigt 2. Auch hier ist ein Außenring 2 mit einer hohlkugelförmigen Lauffläche 3 sowie ein Innenring 4 mit den beiden Laufflächen 5, 6 vorgesehen, wie auch die beiden Rollenreihen 9, 10, von denen jeweils eine Rolle 11, 12 dargestellt ist, vorgesehen sind.
Auch hier ist im Bereich zwischen den Rollenreihen 9, 10 ein Mittel 21 zum Verspannen der Rollen bzw. Rollenreihen gegen die Laufflächen 3, 5 und 6 vorgesehen.
Dieses Mittel 21 ist in Form zweier separater Käfige 19, 20 realisiert, wobei jeweils ein Käfig 19, 20 jeweils eine Rollenreihe 9, 10 haltert. Die beiden Käfige sind auch hier zur jeweiligen Seite hin offen und weisen an den beiden einander zugewandten Innenseiten eine Aufnahme 16, 17 in Form von jeweils einer Nut auf, in der auch hier ein Federelement 18 integriert ist.
Über dieses Federelement wird auch hier die axiale Verspannung realisiert. Anders als bei der Ausgestaltung nach 1 kommen also keine zwei separaten Bordringe zum Einsatz, die das Verspannmittel in Verbindung mit dem Federelement 18 bilden, vielmehr ist hier der in 1 gezeigte einteilige Käfig in zwei separate Käfig 19, 20 aufgeteilt, welche Käfige 19, 20 in Verbindung mit dem Federelement 18 das Verspannmittel 21 bilden.
Mit dem erfindungsgemäßen Pendelrollenlager umfassend das erfindungsgemäß zwischen den Rollenreihen vorgesehene axiale Verspannmittel kann mit besonderem Vorteil eine ausreichende Belastung der Rollen bzw. Rollenreihen auch ohne äußere Last sicher gestellt werden, so dass ein Käfig- oder Rollenschlupf vorteilhaft vermieden wird.
Abschließend ist festzuhalten, dass anstelle einer umlaufenden nutförmigen Aufnahme auch mehrere separate Aufnahmen für jeweils ein Federelement bevorzugt äquidistant an den jeweiligen einander gegenüberliegenden Innenflächen der Bordringe 14, 15 bzw. der Käfige 19, 20 vorgesehen sein könne, z. B. Sacklöcher für kleine Schraubenfedern.

1: Pendelrollenlager
2: Außenring
3: Lauffläche
4: Innenring
5: Laufbahn
6: Laufbahn
7: Bord
8: Bord
9: Rollenreihe
10: Rollenreihe
11: Rolle
12: Rolle
13: Käfig
14: Bordring
15: Bordring
16: Aufnahme
17: Aufnahme
18: Federelement
19: Käfig
20: Käfig
21: Mittel

Claims

Pendelrollenlager, umfassend einen Außenring mit einer im Wesentlichen hohlkugelförmigen Lauffläche, zwei Rollenreihen, sowie einen Innenring mit zwei Laufflächen für je eine Rollenreihe, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rollenreihen (9, 10) ein Mittel (21) zum Verspannen der Rollenreihen (9, 10) gegen die Laufflächen am Innenring (4) und am Aussenring vorgesehen ist.
Pendelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (21) in Form zweier Bordringe (14, 15), die gegen die Rollenreihen (9, 10) angefedert sind, realisiert ist.
Pendelrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (21) in Form zweier Bordringe (14, 15), die selbst als Federelemente ausgebildet sind, die gegen die Rollenreihen (9, 10) angefedert sind, oder als einstückiges Federelement, das gegen die Rollenreihen (9, 10) angefedert ist, realisiert ist.
Pendelrollenlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordringe (14, 15) an den einander zugewandten Seiten wenigstens eine Aufnahme (16, 17), vorzugsweise eine Nut für ein oder mehrere Federelemente (18) aufweisen.
Pendelrollenlager nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (21) in Form zweier Käfige (19, 20), die die Rollenreihen (9, 10) haltern und die gegen die Rollenreihen (9, 10) angefedert sind, realisiert ist.
Pendelrollenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfige (19, 20) an den einander zugewandten Seiten wenigstens eine Aufnahme (16, 17), insbesondere eine Nut für ein oder mehrere Federelemente (18) aufweisen.