-
Die
Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager mit wenigstens zwei Kegelrollenreihen.
-
Bei
herkömmlichen
zweireihigen Kegelrollenlagern stützt sich jede Rolle an einem
am Innenring gebildeten so genannten Führungsbord ab. Dadurch wird
bei axialer Belastung des Kegelrollenlagers eine Rollenreihe zusätzlich belastet
und die andere entlastet. Dies bedeutet, dass bei axialer Belastung
tatsächlich
nur die Tragzahl eines Lagers ausgenutzt wird. Das zweite Lager
fungiert dann nur als Gegenlager.
-
Weiterhin
ist aus der
US 2,398,459
A ein zweireihiges Kegelrollenlager bekannt, bei dem jeweils
eine Stirnseite jeder Kegelrolle vier sphärische Vertiefungen aufweist,
in jeder Vertiefung eine Kugel angeordnet ist und die Kugeln wiederum
an einem zwischen den beiden Kegelrollenreihen angeordneten Ring
zum Abrollen vorgesehen sind, wobei der Ring für die Kugeln jeder Kegelrolle
jeweils eine ringartige Kugellaufrille aufweist.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dabei, eine Verbesserung
für ein
Kegelrollenlager mit wenigstens zwei Kegelrollenreihen zu schaffen.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den
Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Dazu umfasst ein Kegelrollenlager zwei Kegelrollenreihen mit jeweils
einer Mehrzahl von Kegelrollen sowie einem inneren Laufbahnelement
und einem äußeren Laufbahnelement
mit zum Abrollen der Kegelrollen vorgesehenen Kegelrollenrollbahnen,
wobei die Kegelrollenreihen mit Stirnseiten der jeweiligen Kegelrollen einander
zugewandt sind, wobei in den Stirnseiten eine schalenartige, als
Lauffläche
für eine
Kugel fungierende Vertiefung gebildet ist, in der je Kegelrolle oder
je Kegelrollenpaar eine Kugel angeordnet ist, und wobei ein Stützring mit
zumindest einer darin gebildeten, entlang des Stützrings radial umlaufenden Kugelrollbahn
für die
Kugeln, die Kugeln in der Lauffläche
hält.
-
Ein
Vorteil der Erfindung besteht entsprechend darin, dass sich die
Rollen einer Kegelrollenreihe auf die Rollen der anderen Kegelrollenreihe
bei axialer Belastung abstützen,
wodurch, abgesehen von den Reibungskräften in den Kontakten und einem
eventuellen Federverhalten des Stützringes ein Kräftegleichgewicht
zwischen den einzelnen Kegelrollenreihen erreicht wird. Mit dem
erfindungsgemäßen Lager
kann also die Tragzahl beider Lager- bzw. Kegelrollenreihen besser
ausgenutzt werden. Bei hoher Axiallast besteht bei herkömmlichen
Kegelrollenlagern zudem bei der sich dort ergebenden Entlastung
einer Rollenreihe die Gefahr, dass durch Gleitungen der Rollen die
Laufbahnoberfläche
zerstört wird.
Diese Gefahr besteht bei dem erfindungsgemäßen Kegelrollenlager nicht.
-
Stützring einer
weiteren, in der Lauffläche der
axial gegenüberliegenden
Kegelrolle abrollenden Kugel und der gegenüberliegenden Kegelrolle. Gegenüber herkömmlichen
Kegelrollenlagern mit zwei Rollkontakten, also zwischen den Kegelrollen
und dem Innenring einerseits und den Kegelrollen und dem Außenring
andererseits und einen Gleitkontakt in zumindest einer Kegelrollenreihe
zwischen den jeweiligen Kegelrollen und dem Führungsbord, wird bei dem erfindungsgemäßen Kegelrollenlager
der Gleitkontakt durch einen Rollkontakt ersetzt, indem der Stützring mit
zumindest einer darin gebildeten Kugelrollbahn vorgesehen ist, der
die Kugel in der Lauffläche
in der Stirnseite der jeweiligen Kegelrolle hält.
-
Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei
verwendete Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind
nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen Schutzes
für die
Merkmalskombinationen der rückbezogenen
Unteransprüche
zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der
Ansprüche
bei einer näheren
Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch
davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden
Ansprüchen
nicht vorhanden ist. Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick
auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen
bilden können,
behält
die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder
Teilungserklärungen
zu machen. Sie können
weiterhin auch selbständige
Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Ansprüche unabhängige Gestaltung
aufweisen.
-
Bevorzugt
ist vorgesehen, dass jedem Kegelrollenpaar genau eine Kugel zugeordnet
ist und in dem Stützring
genau eine Kugelrollbahn gebildet ist. Die axiale Abstützung einer
jeden Kegelrolle erfolgt dann zwischen der Kugel und dem mitlaufenden Stützring sowie
der axial gegenüberliegenden
Kegelrolle.
-
Alternativ
kann vorgesehen sein, dass jedem Kegelrollenpaar genau zwei Kugeln
zugeordnet sind und in dem Stützring
zwei Kugelrollbahnen gebildet sind. Die axiale Abstützung einer
jeden Kegelrolle erfolgt dann zwischen der in deren Lauffläche gehaltenen
Kugel, dem Stützring,
der in der Lauffläche der axial
gegenüberliegenden
Kegelrolle gehaltenen Kugel und der gegenüberliegenden Kegelrolle.
-
Bevorzugt
ist der Stützring
ein vom Innen- und Außenring
unabhängiges
Einzelteil. Diese Ausgestaltung fußt auf der Erkenntnis, dass
es nicht möglich
ist, die Geometrieparameter des Kegelrollenlagers so zu definieren,
dass der Stützring
mit Innen- oder Außenringdrehzahl
umlaufen kann. Um zu vermeiden, dass die Kugeln beim Umlaufen zusätzlich noch
gleiten, ist deshalb bevorzugt vorgesehen, dass der Stützring als
separates Teil ausgeführt
ist.
-
Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass für
eine ausreichend steife Ausbildung des Stützrings eine Ausnehmung im
Innen- oder Außenring
vorgesehen ist, in die der Stützring
mit einem von der oder jeder Kugelrollbahn abgewandten Abschnitt
eingreift. Insbesondere für
einen Stützring
mit verstärktem
Innendurchmesser also kleinem Innendurchmesser kann es erforderlich
sein, einen gemeinsamen Innenring durch zwei einzelne Ringe zu ersetzen,
wobei jeder der einzelnen Ringe zugunsten des Stützrings mit einer Ausnehmung
ausgebildet ist, so dass dann der durch die Verstärkung mit
vergleichsweise großer
radialer Steifigkeit ausgebildete Stützring zwischen die beiden
einzelnen Ringe eingebracht werden kann. Besagter Stützring kann
dabei im weitesten Sinne auch als ein Federelement aufgefasst werden,
das Einfluss hat auf Steifigkeit und Dämpfungsverhalten des Lagers,
sowie auf die Fähigkeit,
die axialen Kräfte
der Kegelrollen der einen Reihe auf die andere zu übertragen.
-
Bei
Ausbildung eines zweireihigen Kegelrollenlagers in X-Anordnung,
mit zwei einem jeden Kegelrollenpaar zugeordneten Kugeln, und zwei
in dem Stützring
gebildeten Kugelrollbahnen ergibt sich eine wünschenswerte Situation hinsichtlich
des Kontakts der beweglichen Teile, wenn eine Krümmung der Lauffläche, ein
Radius der Kugel und eine Krümmung der
Kugel rollbahn derart zusammenwirken, dass im Betrieb des Kegelrollenlagers
ein Mittelpunkt der Kugel außerhalb
einer Rotationsachse der jeweiligen Kegelrolle liegt.
-
Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Einander entsprechende
Gegenstände
oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
-
Darin
zeigen die 1 und 2 unterschiedliche
Ausführungsformen
eines Kegelrollenlagers gemäß der Erfindung.
-
Die 1 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen oberen Teil eines in X-Anordnung ausgebildeten Kegelrollenlagers 10 mit
zwei von dem Schnitt erfassten Kegelrollen 12, 14 sowie
einem Innenring 16 und einem Außenring 18 mit zum
Ablaufen der Kegelrollen 12, 14 vorgesehenen Kegelrollenrollbahnen 20, 22, 24, 26.
Die Kegelrollen 12, 14 bilden über den Umfang des Kegelrollenlagers 10 in
an sich bekannter Art und Weise Kegelrollenreihen, wobei Stirnseiten 28, 30 jeweils
axial gegenüberliegender
Kegelrollen 12, 14 einander zugewandt sind. Der
Außenring 18 ist
dabei geteilt ausgebildet, wobei zwischen zwei äußeren die jeweiligen Kegelrollbahnen 24, 26 bildenden
Teilen ein Zwischenring angeordnet ist
-
Die 1 zeigt,
dass in den Stirnseiten 28, 30 eine schalenartige,
als Lauffläche 32, 34 für eine Kugel 36 fungierende
Vertiefung gebildet ist, in der je Kegelrollenpaar 12, 14 eine
Kugel 36 angeordnet ist. Die 2 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der in den Stirnseiten 28, 30 der Kegelrollen 12, 14 ebenfalls eine
schalenartige, als Lauffläche 32, 34 fungierende Vertiefung
gebildet ist, in der für
jede einzelne Kegelrolle 12, 14 jeweils eine Kugel 36, 38 angeordnet
ist. Einem Kegelrollenpaar 12, 14 sind also zwei
Kugeln 36, 38 zugeordnet.
-
Den
in den Figuren dargestellten Ausführungsformen ist gemeinsam,
dass ein Stützring 40 mit
zumindest einer darin gebildeten Kugelrollbahn 42 vorgesehen
ist. Der Stützring 40 bzw.
die Kugelrollbahn 42 hält
die Kugel in der Lauffläche 32, 34 der beteiligen
Kegelrolle 12, 14. Bei der Ausführungsform
in 1 ist jedem Kegelrollenpaar 12, 14 genau eine
Kugel 36 zugeordnet und in dem Stützring 40 genau eine
Kugelrollbahn 42 gebildet. Bei der Ausführungsform in 2 sind
jedem Kegelrollenpaar 12, 14 genau zwei Kugeln 36, 38 zugeordnet
und in dem Stützring 40 genau
zwei Kugelrollbahnen 42, 44 gebildet. Der Stützring 40 ist
als vom Innen- und Außenring 16, 18 unabhängiges Einzelteil
ausgebildet.
-
Die 1 zeigt
eine Lagerauslegung, bei der eine Krümmung der Lauffläche 32, 34,
ein Radius der Kugel 36 und eine Krümmung der Kugelrollbahn 42 derart
zusammenwirken, dass im Betrieb des Kegelrollenlagers 10 ein
Mittelpunkt der Kugel 36 radial innerhalb einer Rotationsachse
der jeweiligen Kegelrolle 12, 14 liegt. Die 2 zeigt
eine Lagerauslegung, bei der eine Krümmung der Lauffläche 32, 34, ein
Radius der Kugeln 36, 38 und eine Krümmung der
Kugelrollbahnen 42, 44 derart zusammenwirken, dass
im Betrieb des Kegelrollenlagers 10 ein Mittelpunkt der
Kugeln 36, 38 radial außerhalb einer Rotationsachse
der jeweiligen Kegelrolle 12, 14 liegt. Die relativen
Begriffe „inner-
und außerhalb" beziehen sich dabei
auf die Orientierung der Darstellungen in den 1 und 2 oder
eine Betrachtung ausgehend vom Mittelpunkt des Kegelrollenlagers 10.
-
Für praktische
Anwendungen wird die Lagerung mit leichter Vorspannung eingestellt
werden. Der Stützring 40 muss
ausreichend steif konstruiert werden und kann im weitesten Sinne
auch als Federelement aufgefasst werden. Der Stützring 40 hat Einfluss
auf Steifigkeit und Dämpfungsverhalten
des Kegelrollenlagers 10 sowie auf die Fähigkeit,
auf die Kegelrollen 12, 14 einer Kegelrollenreihe
einwirkende axiale Kräfte
auf die andere Kegelrollenreihe zu übertragen. Wenn eine Verstärkung des
Stützrings 40 erforderlich
ist, lässt
sich dies z. B. durch eine Verkleinerung des Innendurchmessers erreichen.
In 2 ist dies bereits durch den in die Ausnehmung 46 hineinragenden
Abschnitt des Stützrings 40 dargestellt (gestrichelt
gezeichnet). Bei einer solchen im Innenring 16 gebildeten
Ausnehmung 46 ist zur Ermöglichung der Montage des Stützrings 40 vorgesehen, dass
der Innenring 16 durch zwei einzelne Innenringe, also einen
ersten und einen zweiten Innenring, ersetzt wird. Bei der Ausführungsform
gemäß der 1 ist
eine Ausnehmung 46 am Außenring 18 vorgesehen,
in die der Stützring 40 mit
einem von der Kugelrollbahn 42 abgewandten Abschnitt eingreift. Dabei
ist die Ausnehmung 46 durch eine erste und zweite Ausnehmung
an den beiden äußeren, die
jeweiligen Kegelrollbahnen 24, 26 bildenden Teilen
des Außenrings 18 ausgebildet.
-
Bei
der Ausführungsform
gemäß der 2 wird
von einem Druckwinkel αB im Bereich von 40–60° ausgegangen. Mit größer werdendem
Druckwinkel αB nimmt der Berührungsdurchmesser in der schalenartigen
Vertiefung stark ab. Bei einem Vergleich der in 2 dargestellten
Ausführungsformen mit
einer vergleichbaren Ausführungsform
mit außenringseitigem
Stützring ähnlich der 1 ergibt sich,
dass eine Umlaufgeschwindigkeit im Kontakt zwischen jeweils einer
Kegelrolle 12, 14 und den jeweiligen Kugeln 36, 38 bei
der Variante gemäß der 2 geringer
ist als bei der vergleichbaren Variante ähnlich der 1.
Ferner wird bei der Variante ähnlich
der 1 ein Berührungsdurchmesser
für die Berührung zwischen
Kugel 36, 38 und Lauffläche 32, 34 bei
gleichem Druckwinkel αB kleiner ausfallen. Dadurch wird bei der
Variante gemäß der 2 mit
Vorteil die Neigung der Kugeln 36 und 38 zum Schlupf beim
Anlaufen des Lagers reduziert.
-
Für die Ausführungsform
gemäß der 2 ist
exemplarisch für
eine der Kegelrollenreihen ein Käfig 48 gezeigt,
in dem in an sich bekannter Art und Weise die Kegelrollen 12 und 14 angeordnet
sind.
-
Als
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ergibt
sich insbesondere, dass der bekannte Mischreibungsbetrieb, der beim
Anlaufen eines Kegelrollenlagers 10 durchfahren wird, entfällt. Ferner sind
die Reibungsverhältnisse
insgesamt verbessert, da die ansonsten vorhandenen Gleitkontakte
am Führungsbord
durch Rollkontakte ersetzt sind.
-
Damit
lässt sich
die Erfindung kurz wie folgt darstellen: Es wird ein Kegelrollenlager 10 mit
zwei Kegelrollenreihen mit jeweils einer Mehrzahl von jeweils axial
gegenüberliegenden
Kegelrollen 12, 14 sowie einem Innenring 16 und
einem Außenring 18 mit
zum Ablaufen der Kegelrollen 12, 14 vorgesehenen
Kegelrollenrollbahnen 20, 22, 24, 26 angegeben, bei
dem die Kegelrollenreihen mit Stirnseiten 28, 30 jeweils
axial gegenüberliegender
Kegelrollen 12, 14 einander zugewandt sind. In
diesen Stirnseiten 28, 30 ist jeweils eine schalenartige,
als Lauffläche 32, 34 für eine Kugel 36, 38 fungierende
Vertiefung gebildet. In der Vertiefung ist entweder je Kegelrolle 12, 14 – Ausführungsform
gemäß 2 – oder je
Kegelrollenpaar – Ausführungsform
gemäß 1 – eine Kugel 36, 38 angeordnet.
Darüber
hinaus ist ein Stützring 40 mit
zumindest einer darin gebildeten Kugelrollbahn 42, 44 vorgesehen,
wobei der Stützring 40, bzw.
die oder jede Kugelrollbahn 42, 44 die Kugel oder
die Kugeln 36, 38 in der oder jeder Lauffläche 32, 34 hält.
-
Wie
bereits vorausgehend ausgeführt,
ist natürlich
auch ausgehend von der Ausbildung der 2 mit zwei
Kugeln je Kegelrollenpaar eine hin zum Außenring orientierte Erstreckung
des Stützrings ähnlich der 1 möglich, wie
dies auch umgekehrt ausgehend von der 1 gilt.
Weiterhin sind in den 1 und 2 exemplarisch
zweireihige Kegelrollenlager in X-Anordnung dargestellt, wobei die Erfindung
aber durchaus auch bei Lagerungen mit mehr als zwei Wälzkörperreihen,
wie auch bei Schrägrollenlagern
Anwendung findet.
-
- 10
- Kegelrollenlager
- 12
- Kegelrolle
- 14
- Kegelrolle
- 16
- Innenring
- 18
- Außenring
- 20
- Kegelrollenrollbahn
- 22
- Kegelrollenrollbahn
- 24
- Kegelrollenrollbahn
- 26
- Kegelrollenrollbahn
- 28
- Stirnseite
- 30
- Stirnseite
- 32
- Lauffläche
- 34
- Lauffläche
- 36
- Kugel
- 38
- Kugel
- 40
- Stützring
- 42
- Kugelrollbahn
- 44
- Kugelrollbahn
- 46
- Ausnehmung
- 48
- Käfig