DE102006057874A1 - Hollow roller of a cylindrical roller bearing, method for producing such a hollow roller - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hohlrolle (1) für ein Zylinderrollenlager mit Außenring und Innenring, zwischen denen als Rollen ausgebildete Wälzkörper angeordnet sind, von denen wenigstens eine Rolle als Hohlrolle (1) ausgebildet ist, welche aus zumindest zwei koaxial ineinander gepressten Rohren (2, 3, 9) besteht, wobei eine innere Mantelfläche (5) eines radial äußeren Rohres (2) vollflächig an einer äußeren Mantelfläche (4) eines radial inneren Rohrs (3) anliegt, und bei der ein radial inneres Rohr (3; 9) eine beidseitig offene Bohrung (7) aufweist. Um die Haltbarkeit einer derartigen Hohlrolle (1) zu verbessern und um eine Vorspannung auf einfache Weise einzustellen ist vorgesehen, dass das radial innere Rohr (3; 9) ein Übermaß gegenüber dem radial inneren Durchmesser des radial äußeren Rohres (2) aufweist, und dass für die Durchmesser der einzelnen Rohre (2, 3, 9) in Bezug auf den Außendurchmesser D<SUB>W</SUB>, den Fügedurchmesser D<SUB>F</SUB> sowie auf den Innendurchmesser D<SUB>Wi</SUB> der fertig gestellten Hohlrolle (1) die folgenden Verhältnisse gelten: das Durchmesserverhältnis Q<SUB>i</SUB> = D<SUB>Wi</SUB>/D<SUB>W</SUB> der Hohlrolle (1) ist größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 0,8; das Durchmesserverhältnis Q<SUB>ii</SUB> = D<SUB>Wi</SUB>/D<SUB>F</SUB> des inneren Rohrs (3; 9) ist größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 0,9; das Durchmesserverhältns äußeren Rohrs (2) ist größer oder gleich 0,6 und kleiner oder gleich 0,95.The invention relates to a hollow roller (1) for a cylindrical roller bearing with outer ring and inner ring, between which rolling bodies designed as rollers are arranged, of which at least one roller is formed as a hollow roller (1), which consists of at least two coaxially pressed tubes (2, 3 , 9), wherein an inner circumferential surface (5) of a radially outer tube (2) over the entire surface of an outer circumferential surface (4) of a radially inner tube (3) is applied, and in which a radially inner tube (3, 9) on both sides has open bore (7). In order to improve the durability of such a hollow roller (1) and to adjust a bias voltage in a simple manner, it is provided that the radially inner tube (3, 9) has an oversize relative to the radially inner diameter of the radially outer tube (2), and that for the diameters of the individual tubes (2, 3, 9) with respect to the outer diameter D <SUB> W </ SUB>, the joint diameter D <SUB> F </ SUB> and the inner diameter D <SUB> Wi </ SUB> of the finished hollow roller (1) the following conditions apply: the diameter ratio Q <SUB> i </ SUB> = D <SUB> Wi </ SUB> / D <SUB> W </ SUB> of the hollow roller (1) is greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 0.8; the diameter ratio Q <SUB> ii </ SUB> = D <SUB> Wi </ SUB> / D <SUB> F </ SUB> of the inner tube (3; 9) is greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 0.9; the diameter ratio of the outer tube (2) is greater than or equal to 0.6 and less than or equal to 0.95.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Hohlrolle für ein Zylinderrollenlager mit Außenring und Innenring, zwischen denen als Rollen ausgebildete Wälzkörper angeordnet sind, von denen wenigstens eine Rolle als Hohlrolle ausgebildet ist, welche aus zumindest zwei koaxial ineinander gepressten Rohren besteht, wobei eine innere Mantelfläche eines radial äußeren Rohres vollflächig an einer äußeren Mantelfläche eines radial inneren Rohrs anliegt, und bei der ein radial inneres Rohr eine Bohrung aufweist.The The invention relates to a hollow roller for a cylindrical roller bearing outer ring and inner ring, between which arranged as rollers trained rolling elements are, of which at least one roller formed as a hollow roller is which of at least two coaxially pressed into each other tubes consists, wherein an inner circumferential surface of a radially outer tube entire area on an outer circumferential surface of a radial inner tube abuts, and in which a radially inner tube a Bore has.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hohlrolle.Further The invention relates to a method for producing such Hollow roller.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
In Zylinderrollenlagern und in anderen Wälzlagern erfolgt die Lastübertragung prinzipbedingt durch Wälzkörper, im Fall von Zylinderrollenlagern durch Zylinderrollen. Bei linearer oder rotierender Bewegung des Zylinderrollenlagers müssen auch die Wälzkörper bewegt werden. Diese Bewegung erfolgt beispielsweise bei Linearführungen mit der halben Geschwindigkeit der beiden Zylinderrollenlagerteile, welche bei Linearlagern üblicherweise aus Wagen und Schiene bestehen.In Cylindrical roller bearings and in other bearings is the load transfer due to rolling elements, in the Case of cylindrical roller bearings by cylindrical rollers. At linear or rotating motion of the cylindrical roller bearing also need the rolling elements moves become. This movement takes place, for example, in linear guides at half the speed of the two cylindrical roller bearing parts, which for linear bearings usually consist of car and rail.
Die für diese Bewegung notwendige Energie wird im Allgemeinen durch Reibkräfte übertragen. Hierfür sind entsprechende Normalkräfte zwischen den Wälzkörpern und der Laufbahn erforderlich. Sind die Normalkräfte zu gering, entsteht Schlupf zwischen den Laufflächen. Solche Schlupfzustände bewirken, dass die Rollen sich nicht mehr mit ihrer kinematischen Geschwindigkeit um ihre eigene Achse drehen und auch der Wälzkörpersatz sich nicht mehr kinematisch bewegt.The for this Motion necessary energy is generally transmitted by frictional forces. For this are appropriate normal forces between the rolling elements and the career required. If the normal forces are too low, slip occurs between the treads. Such slip conditions cause the roles are no longer with their kinematic Turn speed around its own axis and also the rolling element set no longer kinematically moved.
Um Wälzkörper- oder auch Wälzkörpersatzschlupf zu vermeiden, ist es bekannt, ein negatives Betriebsspiel, also eine Vorspannung, zu verwenden. Dies ist bei Kegellagern häufig der Fall, wird aber bei Nadel-, Zylinderrollen- und Pendelrollenlagern seltener genutzt, da dies zu anderen Nachteilen führt, beispielsweise zu einer erhöhten Reibung. Um den Wälzkörpersatzschlupf zu vermeiden, wurden auch schon einzelne größere Wälzkörper im Wälzkörpersatz verbaut.Around Wälzkörper- or also Wälzkörpersatzschlupf To avoid it, it is known to have a negative operating game, so a bias, to use. This is often the case with tapered bearings Case, but is used less frequently in needle, cylindrical roller and spherical roller bearings, because this leads to other disadvantages, for example, to an increased Friction. To the Wälzkörpersatzschlupf To avoid, even larger individual rolling elements were installed in Wälzkörpersatz.
Beispielsweise
wird in der
Die
einstückige
Hohlrolle kann dabei aus einem Kunststoff, aus einem dünnwandigen
hohlen Stahlkörper
oder aus einem spiralförmig
oder wendelförmig
gewickelten Federstahl bestehen. Hohlrollen haben den Nachteil,
dass im Bereich der Bohrung eine Biege-Zug-Wechselspannung auftritt,
welches bei den üblicherweise
verwendeten Wälzkörperwerkstoffen
ungünstig
ist. Andererseits weisen Hohlrollen auch prinzipielle Vorteile auf.
Sie zeichnen sich durch ein geringes Gewicht aus, sind flexibel
und gut kompressibel, welches insbesondere in der
Es
sind auch bereits mehrteilige Hohlrollen und Rollen mit konzentrischen
Einzelbestandteilen beschrieben worden. So offenbart die
Aus
der
Aus
der
Schließlich beschreibt
die
Nachteilig an bislang bekannten Hohlrollen, welche in Zylinderrollenlagern verwendet werden um eine Vorspannung zu erzeugen oder einzustellen, ist die Schwierigkeit, mit der sich die Vorspannung einstellen lässt. Ferner lässt die Haltbarkeit derartiger bekannter Hohlrollen im Betrieb zu wünschen übrig, da innere Spannungen oder Biege-Zug-Wechselspannungen oftmals zu einem vorzeitigen Ausfall dieser Hohlrollen führen.adversely at previously known hollow rollers, which in cylindrical roller bearings used to create or set a bias voltage, is the difficulty with which the preload can be adjusted. Further lets the Durability of such known hollow rollers to be desired in operation, since internal stresses or bending-tension alternating voltages often to one lead premature failure of these hollow rollers.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlrolle zu schaffen, welche den Nachteil hoher Biege-Zug-Wechselspannungen nicht aufweist, und eine Vorspannung im Wälzkörpersatz auf einfache konstruktive Weise ermöglicht. Ferner besteht eine weitere Aufgabe darin, die (Dauer-)Haltbarkeit, insbesondere die Dauerhaltbarkeit, einer derartigen Hohlrolle zu verbessern sowie eine einfache Einstellung einer gewünschten Vorspannung zu ermöglichen.Of the Invention is based on the object to provide a hollow roller, which does not have the disadvantage of high bending-tension alternating voltages, and a bias in Wälzkörpersatz allows in a simple constructive way. There is also a Another task is the (long) durability, especially the Durability to improve such a hollow role and to allow easy adjustment of a desired preload.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass die Hohlrolle aus ineinander geschachtelten Rohren besteht, wobei wenigstens ein inneres Rohr vor dem Zusammenfügen ein Übermaß aufweist, so dass durch das Verbinden eine Spannung auf das äußere Rohr erzeugt wird. Zudem hat sich gezeigt, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass das innere Rohr und das äußere Rohr bestimmte Durchmesserverhältnisse aufweisen.Of the Invention is based on the finding that the asked Solve this task lets that the hollow roller consists of nested tubes, wherein at least one inner tube has an oversize before assembly, so that through the Connect a tension on the outer tube is produced. In addition, it has been shown that the task solve it lets that the inner tube and the outer tube certain diameter ratios exhibit.
Die Erfindung geht daher aus von einer Hohlrolle für ein Zylinderrollenlager mit Außenring und Innenring, zwischen denen als Rollen ausgebildete Wälzkörper angeordnet sind, von denen wenigstens eine Rolle als Hohlrolle ausgebildet ist, welche aus zumindest zwei koaxial ineinander gepressten Rohren besteht, wobei eine innere Mantelfläche eines radial äußeren Rohres vollflächig an einer äußeren Mantelfläche eines radial inneren Rohrs anliegt, und bei der ein radial inneres Rohr eine Bohrung aufweist.The The invention is therefore based on a hollow roller for a cylindrical roller bearing outer ring and inner ring, between which arranged as rollers trained rolling elements are, of which at least one roller formed as a hollow roller is which of at least two coaxially pressed into each other tubes consists, wherein an inner circumferential surface of a radially outer tube entire area on an outer lateral surface of a radially inner tube abuts, and in which a radially inner tube has a bore.
Außerdem ist bei dieser Hohlrolle vorgesehen, dass das radial innere Rohr ein Übermaß, insbesondere von 0,1% bis 15%, gegenüber dem radial inneren Durchmesser des radial äußeren Rohres aufweist, und dass für die Durchmesser der einzelnen Rohre in Bezug auf den Außendurchmesser DW, den Fügedurchmesser DF sowie auf den Innendurchmesser DWi der fertig gestellten Hohlrolle die folgenden Verhältnisse gelten:In addition, it is provided in this hollow roller, that the radially inner tube has an excess, in particular from 0.1% to 15%, compared to the radially inner diameter of the radially outer tube, and that for the diameter of the individual tubes with respect to the outer diameter D. W , the joint diameter D F and on the inner diameter D Wi of the finished hollow roll the following conditions apply:
Das Durchmesserverhältnis Qi = DWi/DW der Hohlrolle ist größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 0,8.The diameter ratio Q i = D Wi / D W of the hollow roller is greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 0.8.
Das Durchmesserverhältnis Qii = DWi/DF des inneren Rohrs ist größer oder gleich 0,5 und kleiner oder gleich 0,9.The diameter ratio Q ii = D Wi / D F of the inner tube is greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 0.9.
Das Durchmesserverhältnis Qai = DF/DW des äußeren Rohrs ist größer oder gleich 0,6 und kleiner oder gleich 0,95.The diameter ratio Q ai = D F / D W of the outer tube is greater than or equal to 0.6 and less than or equal to 0.95.
Mit diesen Merkmalen ist vorteilhaft eine Hohlrolle geschaffen, bei der Biege-Zug-Wechselspannungen im Bereich des Innendurchmessers der Hohlrolle beim Umlauf der Hohlrolle im Zylinderrollenlager deutlich reduziert sind. Hierdurch ist es nunmehr möglich, nicht nur einzelne, sondern alle Wälzkörper des Zylinderrollenlagers als Hohlrollen auszuführen. Zudem hat sich in Untersuchungen im Vergleich zu herkömmlichen Hohlrollen gezeigt, dass sich eine um 30% bis 50% höhere Lebensdauer der Hohlrolle ergibt.With These features is advantageously a hollow role created at the bending-tension alternating voltages in the region of the inner diameter of the hollow roller during circulation of the hollow roller are significantly reduced in the cylindrical roller bearing. This is it now possible, not just individual, but all rolling elements of the cylindrical roller bearing to run as hollow rollers. In addition, in investigations compared to conventional Hollow rollers showed that extended by 30% to 50% longer life the hollow roller results.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Durchmesserverhältnis Qi der Hohlrolle 0,725 beträgt, dass das Durchmesserverhältnis Qii des inneren Rohres 0,806 beträgt, und dass das Durchmesserverhältnis Qai des äußeren Rohres 0,900 beträgt. Diese Werte haben sich in Versuchen als besonders günstig herausgestellt.In addition, it may be provided that the diameter ratio Q i of the hollow roller is 0.725, that the diameter ratio Q ii of the inner tube is 0.806, and that the diameter ratio Q ai of the outer tube is 0.900. These values have been found in experiments to be particularly favorable.
Weiterhin kann bei dieser Hohlrolle auch vorgesehen sein, dass das radial innere Rohr ein Übermaß in einem Bereich von 0,1% bis 15% gegenüber dem radial inneren Durchmesser des radial äußeren Rohres aufweist.Farther can also be provided in this hollow roller, that the radial inner tube an oversize in one Range from 0.1% to 15% over that having radially inner diameter of the radially outer tube.
In einer anderen praktischen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Hohlrolle aus zwei bis fünf ineinander geschachtelten Rohren besteht. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die geschachtelten Rohre einer Hohlrolle gleiche axiale Längen aufweisen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass ein Rohr eine kürzere axiale Länge aufweist als ein anderes Rohr.In another practical development can be provided that the hollow roller consists of two to five nested tubes. A further embodiment of the invention provides that the nested tubes of a hollow roller have the same axial lengths. It is also in the same way Provide the frame of the invention that a tube has a shorter axial length than another tube.
In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das radial äußere Rohr eine radial innere Mantelfläche aufweist, welche einen kegeligen Verlauf aufweist, und dass das radial innere Rohr eine radial äußere Mantelfläche aufweist, welche ebenfalls eine kegelige Geometrie hat, wobei die beiden kegeligen Mantelflächen gegeneinander angestellt sind.In a particularly practical development of the invention is provided that the radially outer tube a radially inner circumferential surface having a conical shape, and that the radially inner tube has a radially outer circumferential surface, which also has a conical geometry, the two conical lateral surfaces are employed against each other.
Besonders vorteilhaft ist ebenso eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Rohre aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen. Dabei wird bevorzugt, dass wenigstens ein Rohr aus einem Wälzlagerstahl, beispielsweise aus einem 100Cr6–Stahl, besteht.Especially Also advantageous is an embodiment of the invention, which is characterized in that the tubes of the same or different materials consist. It is preferred that at least one tube of a Bearing steel, for example, from a 100Cr6 steel, consists.
Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass das innere Rohr aus Aluminium, aus Sintermaterial, aus einem niedrig legierten Stahl oder aus einer Legierung mit Memory-Effekt besteht.Especially Finally, it is advantageous an embodiment of the invention, which is characterized that the inner tube is made of aluminum, of sintered material, of a low alloyed steel or an alloy with memory effect consists.
Weiterhin ist besonders vorteilhaft, wenn zumindest zwei der Rohre über eine Klebe- oder Lötverbindung miteinander verbunden sind.Farther is particularly advantageous if at least two of the tubes over a Adhesive or soldered connection connected to each other.
Auch kann besonders bevorzugt bei einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass mindestens eine der Fügeflächen mit einer Beschichtung versehen ist, welche insbesondere geeignet ist zur Vermeidung von Reibkorrosion und/oder Veränderung des Reibwertes in den Fügeflächen.Also may be particularly preferably provided in a development, that at least one of the joining surfaces with a coating is provided, which is particularly suitable to avoid fretting corrosion and / or change in the coefficient of friction in the Joining surfaces.
Vorteilhaft ist schließlich eine Weiterbildung der Erfindung, bei der zumindest zwischen zwei der Rohre ein Micro Formschluss, insbesondere durch Rändeln, hergestellt ist.Advantageous is finally a development of the invention, in which at least between two the pipes a micro positive connection, in particular by knurling produced is.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Hohlrolle wie beschrieben ist vorgesehen, dass das innere Rohr erst nach dem Fügen teilplastisch aufgeweitet wird, so dass in einer Fuge zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr eine dauerhafte Flächenpressung entsteht.at the method according to the invention for producing a hollow roller as described is provided that the inner tube only after joining partially plastic is widened, leaving a gap between the inner tube and the outer tube one permanent surface pressure arises.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigtThe The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. In this shows
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description the drawing
In
den
Die
Hohlrolle
Der
Durchmesser der radial inneren Mantelfläche
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
betragen die Durchmesser DW = 50,8 mm, DWi = 36,8 mm und DF =
45,7 mm. Daraus ergeben sich folgende Durchmesserverhältnisse
Q:
Das Durchmesserverhältnis
Qi der Hohlrolle
The diameter ratio Q i of the hollow roller
Das
Durchmesserverhältnis
Qii des inneren Rohres
Das
Durchmesserverhältnis
Qai des äußeren Rohres
Die
axiale Länge
der Hohlrolle
In
Vergleichsuntersuchungen mit einer herkömmlichen, einstückigen Hohlrolle
mit identischer Länge
und identischem Außendurchmesser,
einem Innendurchmesser DWi von 40,6 mm und
einem Durchmesserverhältnis
Qi von 0,80 hat sich überraschend gezeigt, dass die
Vergleichsspannungen der erfindungsgemäß ausgeführten Hohlrolle
Der
Außendurchmesser
des inneren Rohrs
Als
Material für
das äußere Rohr
Außerdem ist
es möglich,
das innere Rohr
In
den
Im
Gegensatz zu der in den
Dadurch,
dass die drei Rohre
In
Entsprechend
weist das radial innere Rohr
Beim
Zusammenfügen
der beiden Rohre entsteht ein Presssitz der beiden Rohre
Außerdem kann
auch das Fügen
der Hohlrolle
In
Abweichung zu der in
- 11
- Hohlrollehollow roller
- 22
- Äußeres RohrOuter tube
- 33
- Inneres RohrInterior pipe
- 44
-
Äußere Mantelfläche des
inneren Rohres
3 Outer lateral surface of the inner tube3 - 55
-
Innere
Mantelfläche
des äußeren Rohres
2 Inner lateral surface of the outer tube2 - 66
-
Innere
Mantelfläche
des inneren Rohres
3 Inner surface of the inner tube3 - 77
- Bohrungdrilling
- 88th
-
Äußere Mantelfläche des äußeren Rohres
2 Outer lateral surface of the outer tube2 - 99
- Inneres RohrInterior pipe
- 1010
-
Innere
Mantelfläche
des Rohres
9 Inner surface of the pipe9 - 1111
-
Äußere Mantelfläche des
Rohres
9 Outer lateral surface of the tube9 - 1212
- Stirnkantefront edge
- 1313
- Stirnkantefront edge
- 1414
- Stirnkantefront edge
- 1515
- Stirnkantefront edge
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