DE102008046237A1

DE102008046237A1 - Reibungsarmes Rollenlager

Info

Publication number: DE102008046237A1
Application number: DE200810046237
Authority: DE
Inventors: Stephan Fischer; Holger Grieser; Witold Marek Dr. Smolenski
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-03-11

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alternative Bauformen für reibungsarme Rollenlager vorzuschlagen. Es wird ein Rollenlager 1, 23 mit einer ersten Laufbahn 5, mit einer zweiten Laufbahn 6, mit einer Mehrzahl zwischen erster und zweiter Laufbahn 5, 6 abwälzend angeordneter Rollen 4 vorgeschlagen, welche im Betrieb jeweils um deren Rollendrehachse 10 rotieren, wobei die erste Laufbahn 5 relativ gegenüber der zweiten Laufbahn 6 um eine Drehachse 9, 26 rotiert, mit mindestens einem Bord 15, 21, welcher zur Ausleitung von Kräften aus den Rollen 4 in Richtung der Rollendrehachsen 10 ausgebildet ist, mit einem Endabschnitt 11 für jede Rolle 4, wobei der Endabschnitt 11 eine Kontaktfläche 13 aufweist, welche zur Ausleitung der Kräfte mit einer Bordfläche 14, 20 des Bords 15, 21 in mindestens einem Berührpunkt 17, 22 in Kontakt steht, wobei in einem Längsschnitt des Rollenlagers 1, 23 durch die Drehachse 9, 26 der Berührpunkt 17, 22 auf einer Geraden 7, 8 liegt, die durch eine gedachte Verlängerung einer der Laufbahnen 5, 6 definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche 13 in dem Längsschnitt gerade ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Rollenlager mit einer ersten Laufbahn, mit einer zweiten Laufbahn, mit einer Mehrzahl zwischen erster und zweiter Laufbahn abwälzend angeordneter Rollen, welche im Betrieb jeweils um deren Rollendrehachse rotieren, wobei die erste Laufbahn relativ gegenüber der zweiten Laufbahn um eine Drehachse rotiert, mit mindestens einem Bord, welche zur Ausleitung von Kräften aus den Rollen in Richtung der Rollendrehachsen ausgebildet ist, und mit einem Endabschnitt für jede Rolle, wobei der Endabschnitt eine Kontaktfläche aufweist, welche zur Ausleitung der Kräfte mit einer Bordfläche des Bordes in mindestens einem Berührpunkt in Kontakt steht, wobei in einem Längsschnitt des Rollenlagers durch die Drehachse der Berührpunkt auf einer Geraden liegt, die durch eine gedachte Verlängerung eine der Laufbahnen definiert ist.
Rollenlager, also Wälzlager, die als Wälzkörper Rollen einsetzen, sind für eine Vielzahl von Anwendungen bekannt: Das Spektrum erstreckt sich von Kleinstrollenlagern z. B. mit einem Durchmesser von 5 mm bis zu Großrollenlagern mit Durchmessern von mehreren Metern.
In einer Ausführung als Radialwälzlager weisen die Rollenlager zwei konzentrisch und koaxial zueinander angeordnete Ringe auf, welche zueinander um eine gemeinsame Drehachse verdreht werden können. Als Axialwälzlager zeigen die Rollenlager oftmals zwei Axialscheiben, welche ebenfalls um eine gemeinsame Drehachse zueinander verdrehbar angeordnet sind, wobei die Axialscheiben in axialer Richtung der Drehachse nebeneinander angeordnet sind. Die Hauptbelastungsrichtung der Rollenlager ergibt sich durch deren Bauform, so dass Axialwälzlager maßgeblich axiale Kräfte und Radialwälzlager maßgeblich radiale Kräfte aufnehmen können.
Bei vielen Anwendungen ergibt sich die Notwendigkeit, nicht nur Kräfte in eine, sondern auch in zwei Belastungsrichtungen aufzunehmen, also sowohl axiale als auch radiale Belastungen aufnehmen zu können. Um eine Ausleitung der axialen Kräfte bei Radialwälzlagern bzw. der radialen Kräfte bei Axialwälzlagern zu ermöglichen, weisen die Rollenlager üblicherweise einen Bord auf, der stirnseitig zu den Rollen angeordnet ist und der Kräfte in Richtung der Rollendrehachse der Rollen aufnehmen kann.
Während die Rollen auf den Laufbahnen in dem Rollenlager üblicherweise so angeordnet sind, dass diese mit nur einem geringen Gleitreibungsanteil abrollen können, ist der Kontakt zwischen der Stirnseite der Rollen und dem Bord meist durch Gleitreibung bestimmt. Die Gleitreibung am Bordkontakt verursacht ein Bremsmoment im Rollenlager und erzeugt – zusätzlich zur Rollreibung im Wälzkontakt – Wärme. Der aus der Gleitreibung resultierende Verschleiß im Bordkontakt nimmt während der Lebensdauer des Rollenlagers Einfluss auf das Spiel und damit auf die Vorspannung. Zudem wird durch die Gleitreibung im Bordkontakt die Anforderung an die Schmierung erhöht.
Obwohl die Rollenlager große Vorteile hinsichtlich des Wälzkontakts und der Möglichkeit, relevante Kräfte in eine axiale und auch radiale Richtung aufnehmen zu können, aufweisen, führen die negativen Eigenschaften durch Gleitreibung im Bordkontakt immer häufiger zu Substitution von Rollenlagern durch andere Lagerbauformen, wie zum Beispiel Kugellagern.
Ein Ansatz zur Verringerung der Gleitreibung im Bordkontakt ist beispielsweise durch die Druckschrift EP 1471271 A2 gegeben, welche ein Radialkegelrollenlager betrifft. In dieser Druckschrift werden modifizierte Rollen vorgeschlagen, wobei die Rollen endseitig in einem kreissegmentförmigen, rotationssymmetrischen Abschnitt übergehen, wobei die Laufbahn in dem Bereich in der Form komplementär ausgebildet ist. Wie sich insbesondere aus den 2 und 3 ergibt, erfolgt die Ausleitung der axialen Kräfte in einem Bereich, in welchem aufgrund von unterschiedlichen Geschwindigkeiten von Laufbahn und Wälzkörper im Betrieb Gleitreibung auftreten muss.
Die Druckschrift GB 191507089 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt ein Radialkegelrollenlager, wobei die Kegelrollen einen einstückig ausgeformten pilzkopfähnlichen Aufsatz aufweisen, dessen Außendurchmesser größer als der größte Außendurchmesser der Kegelrollen ausgebildet ist. Die Kegelrolle rollt mit dem Aufsatz auf einer Bordfläche eines Bords ab, wobei der Berührpunkt zwischen Bordfläche und Aufsatz auf einer Geraden liegt, welche durch eine gedachte Verlängerung der einen Laufbahn definiert ist. Durch diese konstruktive Ausgestaltung liegt in dem Berührpunkt im Betrieb des Kegelrollenlagers eine Rollbedingung vor, so dass die Kegelrollen ohne Schlupf und damit gleitreibungsfrei abrollen können. Die Bordfläche ist in einem Längsschnitt durch die Drehachse des Kegelrollenlagers gerade ausgebildet, der Aufsatz weist dagegen eine kugelartige Form auf, wobei der Mittelpunkt der Kugel auf der zugeordneten Rollendrehachse liegt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alternative Bauformen für reibungsarme Rollenlager vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Rollenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Rollenlager, insbesondere ein Wälzlager mit Rollen als Wälzkörper, vorgeschlagen, welches als Axialwälzlager und/oder als Radialwälzlager ausgebildet sein kann. Das Rollenlager weist eine erste und eine zweite Laufbahn auf, zwischen denen eine Mehrzahl Rollen angeordnet ist, die auf den Laufbahnen abrollen bzw. abwälzen. Die Rollen können als Zylinderrollen, Nadeln, Kegelrollen, Pendelrollen, insbesondere asymmetrische Pendelrollenlager, oder als andere rollenförmige Körper ausgebildet sein. Jede Rolle dreht sich im Betrieb um eine ihr zugeordnete Rollendrehachse, wobei die erste Laufbahn gegenüber der zweiten Laufbahn um eine Drehachse gedreht wird.
In dem Rollenlager ist mindestens ein Bord vorgesehen, der zur Ausleitung von Kräften aus den Rollen in Richtung bzw. die ungefähre Richtung der Rollendrehachsen ausgebildet ist. Bei einer Ausführung als Axialwälzlager ist es bevorzugt, wenn der Bord radial außen zu den Rollen angeordnet ist. Bei einer Ausführung als Radialwälzlager, insbesondere mit gegenüber der Drehachse angestellten oder schräg gestellten Rollen ist der Bord vorzugsweise an dem Rollenende mit dem größeren Teilkreisdurchmesser und/oder der größeren Stirnseite der Rollen positioniert. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Rollenlager einen weiteren Bord an der glichen Seite der Rollen aufweisen.
Jeder Rolle ist ein Endabschnitt zugeordnet, wobei der Endabschnitt eine Kontaktfläche aufweist, welche zur Ausleitung der Kräfte mit einer Bordfläche des Bords mindestens mit einem Berührpunkt in Kontakt steht.
Mit dem Ziel, Reibungsverluste durch Gleitreibung zu minimieren, ist der Berührpunkt zwischen der Kontaktfläche und der Bordfläche auf einer Geraden angeordnet, die durch eine gedachte Verlängerung einer der Laufbahnen im Längsschnitt des Rollenlagers durch die Drehachse definiert ist. Insbesondere ist der Berührpunkt auch unter Belastung des Rollenlagers an dieser Position angeordnet. Durch die Positionierung des Berührpunkts ist zwischen dem Endabschnitt und dem Bord eine Rollbedingung definiert, die ein Abrollen des Endabschnitts auf dem Bord ohne bzw. – insbesondere unter Belastung – mit wenig Schlupf und somit gleitreibungsarm erlaubt.
Erfindungsgemäß wird offenbart, dass die Kontaktfläche an dem Endabschnitt in dem beschriebenen Längsschnitt durch die Drehachse gerade bzw. eben und/oder geradenförmig ausgebildet ist. Dreidimensional betrachtet bildet die Kontaktfläche einen Konusmantel um den Endabschnitt. Bevorzugt ist der Berührpunkt in einem Innenbereich des Konusmantels positioniert, so dass in dem Längsschnitt beidseitig zu dem Berührpunkt ein Randbereich des Konusmantels verbleibt.
Ein möglicher Vorteil dieser Ausbildung liegt in der vereinfachten Herstellung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten aufwendigen Wälzkörpern. Ein weiterer denkbarer Vorteil ist, dass durch die Ausbildung der Kontaktfläche als Konusmantel eine konstante Steigerung im axialen Verlauf entlang der Rollendrehachse umgesetzt wird, so dass geringere Anforderungen hinsichtlich der Toleranzen zu erwarten sind.
Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist auch die Bordfläche in dem Längsschnitt gerade ausgebildet, bildet also in einer dreidimensionalen Betrachtung ebenfalls einen Konusmantel. Vorzugsweise sind Bordfläche und Kontaktfläche im Längsschnitt parallel zueinander angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird als Anlagefläche eine Linie erreicht, so dass besonders hohe Kräfte in Richtung der Rollendrehachse aus- bzw. eingeleitet werden können.
Bei einer anderen Ausführungsform weist die Bordfläche in dem Längsschnitt eine konvexe und/oder bauchige Form auf, so dass zwischen Bordfläche und Kontaktfläche im unbelasteten Zustand zunächst nur ein Berührpunkt entsteht, welcher sich unter Belastung zu einer Berührfläche, insbesondere einem Berühroval und/oder einer Berührellipse, vergrößern kann.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Rollenlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei die Kontaktfläche und die Bordfläche in dem Längsschnitt durch die Drehachse gleichsinnig oder gegensinnig gekrümmt sind.
Bei einer gegensinnigen Krümmung weist die Bordfläche in dem Längsschnitt eine konvexe Form und die Kontaktfläche eine konkave Form oder die Bordfläche eine konkave Form und die Kontaktfläche eine konvexe Form auf. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass sich Bordfläche und Kontaktfläche unter Belastung anschmiegen, so dass eine sehr effektive oder homogene Verbreiterung des Berührpunkts in eine Berührfläche erfolgen kann.
Bei einer anderen Ausführungsform weisen die Kontaktfläche und die Bordfläche in dem Längsschnitt eine konvexe und/oder bauchige Form auf, so dass die Verbreiterung des Berührpunkts bei Belastung anders ausfällt. Diese Ausführungsform kann den Vorteil aufweisen, dass die Rollbedingung in dem Berührpunkt bzw. in dessen Umgebung auch unter Belastung weitgehend erfüllt ist, so dass die Gleitreibung bzw. der Schlupf minimiert ist.
Bei einer möglichen Realisierung der Erfindung sind die konkave und/oder die konvexe Form in dem Längsschnitt als ein Kreisabschnitt ausgebildet. Im Fall einer gleichsinnigen Krümmung kann die beschriebene Schmiegung beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der konkave Partner in dem Bereich des Berührpunkts einen Radius aufweist, welcher beispielsweise 10% größer als der Radius des konvexen Partners ist.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist der Mittelpunkt des Kreisabschnitts auf der Rollendrehachse positioniert. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Mittelpunkt des Kreisabschnitts in dem besagten Längsschnitt neben der Rollendrehachse angeordnet, insbesondere derart, dass die Form konusförmig ausgebildet ist. Diese Ausführungsform erlaubt eine sehr genaue Anpassung der Krümmung der Kontaktfläche bzw. der Bordfläche, insbesondere um auch Krümmungsradien zu erreichen, welche kleiner sind als die Hälfte des Rollendurchmessers in einer Radialebene senkrecht zu der Rollendrehachse. Die torusförmige Ausbildung kann für die konkave und/oder für konvexe Form eingestellt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die konkave bzw. die konvexe Form dadurch generiert, dass in dem Längsschnitt die Flächen zumindest abschnittsweise einen logarithmischen Verlauf aufweisen. Der logarithmische Verlauf kann beliebig ausgebildet sein, so wird darunter bevorzugt jeder Zusammenhang verstanden, der wenigstens eine logarithmische Komponente und insbesondere einen logarithmischen Faktor oder Summanden aufweist. Beispielsweise kann die Basis der Logarithmusfunktion größer oder kleiner als 1 sein. Oder es können weitere Parameter wählbar sein, um den Verlauf zu gestalten.
Allgemeiner gesprochen kann der Verlauf der Flächen in dem Längsschnitt durch eine Funktion oder durch Funktionssätze beschrieben werden. Die Funktionssätze können aus Geraden, krümmungsstetigen und/oder sonstigen Funktionen ausgewählt werden. Die Übergänge zwischen den Funktio nen bzw. Funktionssätzen können tangential, krümmungsstetig oder anders ausgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Kontaktfläche und/oder die Bordfläche beidseitig zu der Gerade in dem Längsschnitt des Rollenlagers durch die Drehachse. Durch diese Erstreckung ist sichergestellt, dass auch unter Belastung und einer Verbreiterung des Berührpunkts zu einer Berührfläche diese vollflächig mit geringem Gleitreibungsanteil abrollen kann. Bevorzugt erstreckt sich die Berührfläche umlaufend um den Berührpunkt. Vorzugsweise liegt der Schwerpunkt der Druckfläche in dem Berührpunkt. Beispielsweise ist die eine Fläche in dem Berührpunkt tangential zu der anderen Fläche ausgebildet.
Bei einer konstruktiven Realisierung ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Endabschnitt einteilig mit der zugeordneten Rolle ausgebildet ist. Insbesondere sind Endabschnitt und Rollen einmaterialig realisiert.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist der Endabschnitt als ein separates Teil auf der zugeordneten Rolle aufgesetzt und form-, reib-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit diesem verbunden. Beispielsweise kann der Endabschnitt in die Rolle eingedreht werden und/oder über eine Schraubenverbindung, zum Beispiel mit einer separaten Schraube, mit der Rolle verbunden sein.
Bei einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Endabschnitt als ein separates und/oder mit der Rolle unverbundenes Bauteil, insbesondere als eine Kugel, realisiert. Bei dieser Ausgestaltung ist jeder Rolle eine Kugel zugeordnet, welche beispielsweise in einem gemeinsamen Käfig gehalten werden.
Bei einer besonders praxisnahen Umsetzung der Erfindung ist das Rollenlager als ein Kegelrollenlager realisiert, wobei die erste und die zweite Laufbahn bevorzugt jeweils als Konusmantel realisiert sind.
In Weiterführung des Gedankens, ein reibungsarmes Rollenlager zu erzeugen, ist es bevorzugt, dass sich die Rollendrehachsen sowie die gedachten Verlängerungen der Laufbahnen in dem Längsschnitt des Rollenlagers in einem gemeinsamen Drehpunkt treffen. In dieser Ausführungsform ist für jeden Kontakt zwischen Rolle, Laufbahn, Bord bzw. separates Bauteil die Rollbedingung vollständig erfüllt.
Bevorzugt weist das Rollenlager einen Bord auf, bei abgewandelten Ausführungsformen können auch zwei Borde zur Ausleitung der axialen Kräfte vorgesehen sein. Es ist auch bevorzugt, dass das Rollenlager in Ausbildung als Radialkegelrollenlager auf den Bord an der kleinen Stirnseite der Rollen bzw. in der Ausbildung als Axialwälzlager auf den radialinneren Bord verzichtet. Durch diese innenbordfreie Ausführungsform werden die Fertigungskosten gesenkt und zudem die effektiv nutzbare Fläche auf den Laufbahnen vergrößert.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Radialwälzlager als ein erste Ausführungsbeispiel;
2 in ähnlicher Darstellung wie in der 1 ein weiteres Radialwälzlager als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 in ähnlicher Darstellung wie in den vorgehenden Figuren ein drittes Radialwälzlager als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 einen schematischen Längsschnitt durch die Drehachse eines Axialwälzlagers als ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 in gleicher Darstellung wie in der 4 ein weiteres Axialwälzlager als ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Einander entsprechende oder gleiche Teile oder Größen sind jeweils miteinander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt ein Radialwälzlager 1, welches als Kegelrollenlager ausgebildet ist. Das Radialwälzlager 1 umfasst einen inneren Lagerring 2, einen äußeren Lagerring 3 und eine Mehrzahl von Kegelrollen 4, welche zwischen dem inneren Lagerring 2 und dem äußeren Lagerring 3 abwälzend gelagert sind.
Die Kegelrollen 4 wälzen auf einer inneren Laufbahn 5, welche einstückig in dem inneren Lagerring 2 eingeformt ist, und einer äußeren Laufbahn 6, welche einstückig in den äußeren Lagerring 3 eingeformt ist, ab. Die Laufbahnen 5 und 6 sind dreidimensional betrachtet als Konusmäntel ausgebildet. In dem gezeigten Längsschnitt definieren die Laufbahnen 5 und 6 in einer gedachten Verlängerung eine innere Gerade 7 und eine äußere Gerade 8, welche sich auf einer Drehachse 9 des Radialwälzlagers 1 an einem Drehpunkt D treffen.
Im Betrieb rotiert jede Kegelrolle 4 um eine eigene Rollenachse 10, wobei die gedachte Verlängerung der Rollenachse 10 ebenfalls den Drehpunkt D schneidet. Durch die gegenseitige Lage von innerer Gerade 7, äußerer Ge rade 8, Drehachse 9 und Rollenachse 10, welche sich alle in dem Drehpunkt D schneiden, ist für die Kegelrollen 4 eine Rollbedingung auf den Laufbahnen 5,6 realisiert, so dass bei einer Relativverdrehung von innerem Lagerring 2 und äußerem Lagerring 3 die Kegelrollen 4 auf den Laufbahnen 5, 6 ohne Schlupf oder nahezu ohne Schlupf abrollen und der Anteil an Gleitreibung minimiert ist.
An der großen Stirnseite der Kegelrolle 4 ist ein Endabschnitt 11 aufgesetzt und über eine Schraube 12 an der Kegelrolle 4 befestigt. Der Endabschnitt 11 ist im Durchmesser in einer Radialebene senkrecht zur Rollenachse 10 breiter ausgeführt als der Durchmesser der Kegelrolle 4 an der großen Stirnseite.
Im radialen Randbereich des Endabschnitts 11 ist eine Kontaktfläche 13 ausgebildet, welche im gezeigten Längsschnitt eine gerade Flanke zeigt und in einer dreidimensionalen Betrachtung einen geraden Konusmantel definiert. Auch die Kontaktfläche erstreckt sich in der radialen Ausdehnung in Bezug auf die Rollenachse 10 weiter als der Maximaldurchmesser der Kegelrolle 4. Über diese Kontaktfläche 13 rollt die Baueinheit Kegelrolle 4 – Endabschnitt 11 auf einer Bordfläche 14 eines Bordes 15 ab.
Das Bord 15 ist einstückig an den inneren Lagerring 2 angeformt und im Bereich der großen Stirnseite der Kegelrolle 4 angeordnet. Auch die Bordfläche 14 ist im gezeigten Längsschnitt gerade ausgebildet bzw. in einer dreidimensionalen Betrachtung als Konusmantel realisiert. An dem Bord 15 ist eine umlaufende Vertiefung 16 angeschlossen, um ausreichend Platz für den überstehenden Anteil des Endabschnitts 11 im inneren Lagerring 2 zu schaffen. Die Kontaktfläche 13 und die Bordfläche 14 kontaktieren unter Belastung linienförmig, wobei die Kontaktlinie die innere Gerade 7 schneidet und sich insbesondere beidseitig zu der Gerade 7 erstreckt. Exakt im Schnittpunkt der Kontaktlinie und der inneren Geraden 7, welcher nachfolgend auch als Berührpunkt 17 bezeichnet wird, ist eine Rollbedingung gültig, da im Betrieb die Baueinheit Kegelrolle 4 – Endabschnitt 11 nahezu ohne Schlupf und damit gleitreibungsarm an dem Berührpunkt 17 abrollen kann. Die weiteren Bereiche der Kontaktlinie beidseits der inneren Gerade 7 weisen je nach Abstand einen größeren Anteil an Gleitreibung auf, da sich im Betrieb eine Relativbewegung und somit ein Schlupf zwischen Kontaktfläche 13 und Bordfläche 14 ergibt.
Bei anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass die Bordfläche 14 in dem gezeigten Längsschnitt konvex ausgebildet ist, so dass sich statt einer Kontaktlinie nur ein Kontaktpunkt in dem Berührpunkt 17 ergibt.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass sowohl die Kontaktfläche 13 als auch die Bordfläche 14 in dem gezeigten Längsschnitt konvex realisiert sind, so dass auch bei einer erhöhten Druckbelastung die Kontaktfläche um den Berührpunkt 17 herum klein gehalten wird. Bei wieder anderen Ausführungsbeispielen ist die eine Fläche konkav und die andere Fläche konvex ausgebildet, so dass die beiden Flächen sich aneinander oder ineinander schmiegen können. Der Krümmungsverlauf bei den konkaven bzw. konvexen Ausführungsformen kann einfach sphärisch oder kugelig sein, bei abgewandelten Ausführungsformen wird eine Torusform, also z. B. ein umlaufender Doghnut oder eine andere allgemeine Torusform, insbesondere eine Torusform bei der der Mittelpunkt des Radius der Laufbahn auf einer Kreislinie um die Drehachse des Wälzlagers bzw. der Drehachse der Rolle läuft, verwendet. Es ist auch möglich, dass diese Flächen im Längsschnitt einen logarithmischen Abschnitt zeigen.
Durch unterschiedliche Krümmungen der Flächen können unterschiedliche Kontaktgeometrien entstehen und somit Reibung und Pressung optimiert werden.
Die 2 zeigt ein weiteres Radialwälzlager 1 ebenfalls in einer Längsschnittdarstellung durch die Drehachse 9, welches sich im Wesentlichen von der Ausführungsform der 1 dadurch unterscheidet, dass Endabschnitt 11 und Kegelrolle 4 einstückig ausgebildet sind. Für die weiteren Details wird auf die Beschreibung der 1 verwiesen. Bei beiden Figuren wird die Baueinheit Kegelrolle 4 und Endabschnitt 11 in einem Käfig 18 geführt. Um an der Seite des Bordes 15 die Führung der Baueinheit zu erleichtern, ist der Endabschnitt 11 stirnseitig abgeflacht ausgebildet.
Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Radialwälzlagers 1, welches sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass der Endabschnitt 11 jeweils als eine Kugel 19 ausgebildet ist. Die Gesamtheit der Kugeln 19 sind unverbunden mit den Rollen 4 in einer Kugelreihe angeordnet.
Die Kugel 19 stützt sich im Innenbereich des Radialwälzlagers 1 mittig an der großen Stirnseite der Kegelrolle 4 und in dem Außenbereich an dem Innenring 2 an der Bordfläche 14 und an dem äußeren Lagerring 3 an einer weiteren Bordfläche 20 an einem weiteren Bord 21 ab.
Der Berührpunkt 17 der Kugel 19 an dem inneren Lagerring 2 liegt wieder auf den inneren Gerade 7, ein weiterer Berührpunkt 22 zwischen Kugel 19 und der weiteren Bordfläche 20 liegt auf der äußeren Geraden 8. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es somit realisiert, dass sämtliche Kontaktlinien bzw. Punkte zwischen Kegelrolle 4, Kugel 19, innerer Lagerring 2 und äußerer Lagerring 3 die Rollbedingung zeigen. Die Bordfläche 14 bzw. 20 kann bei diesem Ausführungsbeispiel gerade ausgebildet sein und/oder eine Krümmung aufweisen, wobei die Krümmung vorzugsweise kleiner ist als die Krümmung der Kugel 19.
Die 4 zeigt ein Axialwälzlager 23 als ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches eine erste Axialscheibe 24 und eine zweite Axialscheibe 25 aufweist, die zueinander um eine Drehachse 26 über eine Mehrzahl von Kegelrollen 4 drehbar gelagert sind.
Die Laufbahnen 5 und 6 des Axialwälzlagers 23 bzw. der Kegelrollen 4 sind wieder so ausgerichtet, dass sich die durch die Laufbahnen 5, 6 definierten Geraden 7, 8 in einem Drehpunkt D auf der Drehachse 26 treffen. Ebenso durchdringt die gedachte Verlängerung der Rollenachse 10 der Kegelrollen 4 diesen Drehpunkt D. In analoger Weise wie in der 1 ist auf der Kegelrolle 4 wieder ein Endabschnitt 11 aufgesetzt, welcher wie der Endabschnitt 11 in der 1 ausgebildet und angeordnet ist, so dass auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Im speziellen liegt der Berührpunkt 17 wieder auf der Geraden 7. Die Form der Kontaktfläche 13 und der Bordfläche 14 kann analog zu den verschiedenen Formen der Flächen in der 1 ausgebildet sein. Statt einer mehrteiligen Ausführung der Baugruppe Kegelrolle 4 und dem Endabschnitt 11 kann diese auch einteilig wie in der 2 ausgebildet sein.
Die 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Axialwälzlager 23 und damit ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich von dem Ausführungsbeispiel in der 4 maßgeblich dadurch unterscheidet, dass statt des aufgesetzten Endabschnitts 11 wieder eine Kugel 19 als Endabschnitt 11 eingesetzt wird, wie dies bereits in der 3 diskutiert wurde. Wie bei allen Ausführungsbeispielen treffen sich die Drehachse 26 (bzw. 9), die innere Gerade 7, die äußere Gerade 8, die Verlängerung der Rollenachse 10 in dem Drehpunkt D. Die Berührungspunkte 17 und 22 liegen auf der inneren Gerade 7 bzw. auf der äußeren Gerade 8. Der Kontaktpunkt zwischen Kegelrolle 4 und Kugel 19 liegt auf der Verlängerung der Rollenachse 10.

1: Radialwälzlager
2: innerer Lagerring
3: äußerer Lagerring
4: Kegelrollen
5: innere Laufbahn
6: äußere Laufbahn
7: innere Gerade
8: äußere Gerade
9: Drehachse
10: Rollenachse
11: Endabschnitt
12: Schraube
13: Kontaktfläche
14: Bordfläche
15: Bord
16: umlaufende Vertiefung
17: Berührpunkt
18: Käfig
19: Kugel
20: weitere Bordfläche
21: weiterer Bord
22: weiterer Berührpunkt
23: Axialwälzlager
24: erste Axialscheibe
25: zweite Axialscheibe
26: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1471271 A2 [0007]
- GB 191507089 [0008]

Claims

Rollenlager (1, 23) mit einer ersten Laufbahn (5), mit einer zweiten Laufbahn (6), mit einer Mehrzahl zwischen erster und zweiter Laufbahn (5, 6) abwälzend angeordneter Rollen (4), welche im Betrieb jeweils um deren Rollendrehachse (10) rotieren, wobei die erste Laufbahn (5) relativ gegenüber der zweiten Laufbahn (6) um eine Drehachse (9, 26) rotiert, mit mindestens einem Bord (15, 21), welcher zur Ausleitung von Kräften aus den Rollen (4) in Richtung der Rollendrehachsen (10) ausgebildet ist, mit einem Endabschnitt (11) für jede Rolle (4), wobei der Endabschnitt (11) eine Kontaktfläche (13) aufweist, welche zur Ausleitung der Kräfte mit einer Bordfläche (14, 20) des Bords (15, 21) in mindestens einem Berührpunkt (17, 22) in Kontakt steht, wobei in einem Längsschnitt des Rollenlagers (1, 23) durch die Drehachse (9, 26) der Berührpunkt (17, 22) auf einer Geraden (7, 8) liegt, die durch eine gedachte Verlängerung einer der Laufbahnen (5, 6) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (13) in dem Längsschnitt gerade ausgebildet ist.
Rollenlager (1, 23) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordfläche (14, 20) in dem Längsschnitt gerade ausgebildet ist.
Rollenlager (1, 23) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordfläche (14, 20) eine konvexe Form aufweist.
Rollenlager (1, 23) nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (13) und die Bordfläche (14, 20) gleichsinnig oder gegensinnig gekrümmt sind.
Rollenlager (1, 23) nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordfläche (14, 20) eine konvexe Form und die Kontaktfläche (13) eine konkave Form aufweist und/oder dass die Bordfläche (14, 20) eine konkave Form und die Kontaktfläche (13) eine konvexe Form aufweist.
Rollenlager (1, 23) nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (13) und die Bordfläche (14, 20) eine konvexe Form aufweisen.
Rollenlager (1, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave und/oder die konvexe Form in dem Längsschnitt als ein Kreisabschnitt ausgebildet ist bzw. sind.
Rollenlager (1, 23) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt des Kreisabschnitts auf der Rollendrehachse (10) liegt.
Rollenlager (1, 23) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt des Kreisabschnitts neben der Rollendrehachse (10) und/oder die Form torusförmig ausbildet ist.
Rollenlager (1, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave und/oder konvexe Form in dem Längsschnitt zumindest abschnittsweise einen logarithmischen Verlauf aufweist.
Rollenlager (1, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontaktfläche (13) und/oder die Bordfläche (14, 20) beidseitig zu der Geraden (7, 8) erstreckt.
Rollenlager (1, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (11) einteilig mit der zugeordneten Rolle (4) ausgebildet ist.
Rollenlager (1, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (11) als ein separates Teil auf der zugeordneten Rolle (4) aufgesetzt ist.
Rollenlager (1, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (11) als separates Bauteil, insbesondere als eine Kugel (19), ausgebildet ist.
Rollenlager (1, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenlager (1, 23) als ein Kegelrollenlager realisiert ist.