DE102010019443A1

DE102010019443A1 - Pendelrollenlager

Info

Publication number: DE102010019443A1
Application number: DE102010019443A
Authority: DE
Inventors: Martin Grehn
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2011-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pendelrollenlager (2), mit zwei zwischen einem inneren Lagerring (4) und einem äußeren Lagerring (6) axial hintereinander angeordneten Rollenreihen (8, 10), und mit einem zwischen den Rollenreihen (8, 10) angeordneten, einem der Lagerringe zugeordneten losen Bordring (14),er Rollen angepasstem Trapez- bzw. Keilquerschnitt aufweist. Der Bordring (14) hat gegenüber dem zugeordneten Lagerring (4) ein vorgegebenes Radialspiel (a). Wenn das Pendelrollenlager (2) radial belastet wird, drücken die Rollen in der Lastzone den Bordring (14) radial nach außen. Als Folge davon wird der Bordring (14) in der lastfreien Zone radial nach innen bewegt; dabei legt er sich an die Stirnflächen der zugeordneten Rollen an und verlagert diese axial nach außen, wobei sie stabilisiert werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Pendelrollenlager, mit zwei zwischen einem inneren Lagerring und einem äußeren Lagerring axial hintereinander angeordneten Rollenreihen, und mit einem zwischen den Rollenreihen angeordneten, einem der Lagerringe zugeordneten losen Bordring, welcher einen an die axial inneren Stirnflächen der Rollen angepasstem Trapez- bzw. Keilquerschnitt aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Bei Pendelrollenlagern der eingangs beschriebenen Art werden bei radialer Belastung die Rollen der beiden Rollenreihen in der Lastzone jeweils zum Lagerinneren hin, d. h. axial aufeinander zu belastet. Diese Belastung wird im allgemeinen von einem fest an einem der Lagerringe, vorzugsweise am inneren Lagerring angeordneten integrierten großen Bord aufgenommen. Derartige integrierte Borde sind in der Herstellung aufwendig und teuer sowie vielfach nicht mit einem vertretbaren Aufwand in der gewünschten Genauigkeit zu fertigen. Es wurden deshalb auch schon Lager entwickelt, bei denen der große Bord durch einen zwischen den benachbarten Rollenreihen angeordneten losen Bordring ersetzt ist, der entweder auf dem inneren Lagerring oder im äußeren Lagerring zentriert ist. Neben den herstellungstechnischen Vorteilen wird als weiterer Vorteil angesehen, dass man den Bordring aus einem vom Material der Lagerringe verschiedenen, besonders geeigneten Material herstellen kann.
Wenn ein Pendelrollenlager der eingangs beschrieben Art radial belastet wird, dann haben die Rollen in der lastfreien Zone ein Spiel in radialer und axialer Richtung. Sie laufen dort im so genannten Druckwinkelbereich, in welchem zwischen den Laufbahnen des inneren Lagerringes und des äußeren Lagerringes eine maximale Radialluft besteht. Eine Führung der Rollen erfolgt gegebenenfalls nur durch einen die Rollen aufnehmenden Käfig. Es ist dabei unvermeidbar, dass die Rollen instabil laufen, d. h. mit einer Schränkung (Schiefstellung um die Hochachse), was zu einer erhöhten, schädlichen Lagerreibung führt.
Aus der DE 28 44 683 ist ein Pendelrollenlager der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem der löse Bordring spielfrei auf dem inneren Lagerring zentriert ist. Eine Stabilisierung der Rollen erfolgt nur über einen die Rollen aufnehmenden Käfig, der seinerseits über einen im äußeren Lagerring angeordneten Zentrierring zentriert wird. Abgesehen davon, dass diese Lösung herstellungs- und montagetechnisch verhältnismäßig aufwendig ist, ist eine Führung der Rollen über die Käfigtaschen im allgemeinen nicht ausreichend, um die vorne beschriebenen Probleme einer Schränkung der Rollen im lastfreien Bereich zu lösen.
Die DE 644 181 A zeigt in deren 2 ein Pendelrollenlager mit einem im äußeren Lagerring spielfrei zentrierten losen Bordring. Auch dieser Bordring kann ein bei einer starken Radialbelastung des Lagers auftretendes Radial- und Axialspiel der Rollen in der lastfreien Zone und damit eine Schränkung der Rollen nicht verhindern, da er sich in seiner Funktion nicht von einem auf dem inneren Lagerring geführten Bordring unterscheidet.
Aus der DE 10 2004 030 964 A1 ist es schon bekannt, einem auf dem inneren Lagerring zentrierten losen Bordring zusätzliche Eigenschaften zu verleihen, die eine bessere Zentrierung der Rollen in Abhängigkeit von der Lagerbetriebstemperatur gewährleisten sollen. Dieser Bordring ist axial geteilt, wobei zwischen den Teilringen Zwischenstücke angeordnet sind, welche die Teilringe mit Hilfe eines Formgedächtniseffektes temperaturabhängig mehr oder weniger auseinander spreizen. Abgesehen davon, dass diese Lösung technisch äußerst aufwendig ist, wird auch damit eine lastabhängige Stabilisierung der in der lastfreien Zone laufenden Rollen nicht erreicht.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pendelrollenlager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art vorzustellen, welches mit einfachen technischen Mitteln eine lastabhängige Stabilisierung der in der lastfreien Zone laufenden Rollen ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das axiale Spiel der in der lastfreien Zone laufenden Rollen durch eine radiale Nachführung des im Querschnitt keilförmigen Bordringes ausgeglichen werden könnte.
Die Erfindung geht daher aus von einem Pendelrollenlager, mit zwei zwischen einem inneren Lagerring und einem äußeren Lagerring axial hintereinander angeordneten Rollenreihen, und mit einem zwischen den Rollenreihen angeordneten, einem der Lagerringe zugeordneten losen Bordring, welcher einen an die axial inneren Stirnflächen der Rollen angepasstem Trapez- bzw. Keilquerschnitt aufweist. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bordring gegenüber dem zugeordneten Lagerring ein vorgegebenes Radialspiel hat.
Wenn bei einer Radialbelastung des Pendelrollenlagers die in der Lastzone laufenden Rollen der beiden Rollenreihen jeweils axial zum Lagerinneren hin belastet werden, drücken sie den mittig angeordneten Bordring über dessen keilartige Seitenflanken radial nach außen. Als Folge davon wird der Bordring in der lastfreien Zone radial nach innen bewegt, so dass er sich mit seinen keilartigen Seitenflanken an die Stirnflächen der Rollen anlegt und diese axial nach außen drückt. Dadurch gelangen die Rollen aus einem Bereich mit maximaler Radialluft in einen Bereich ohne Radialluft. Es hat sich gezeigt, dass die Rollen deutlich stabiler laufen, wenn sie aus der indifferenten Mittenlage im Druckwinkel nach außen verlagert werden. Der Einlauf in die Lastzone in dieser leicht außermittigen Position führt zu einem gleichmäßigeren Lauf in der Lastzone mit geringeren Gleitbewegungen und damit geringerer Reibung.
Das vorgegebene Radialspiel wird in Abhängigkeit von konstruktiven Merkmalen des Lagers, beispielsweise vom Druckwinkel, jeweils so bemessen, dass über die keilartigen Seitenflanken des Bordringes die gewünschte Axialverlagerung der Rollen stattfindet.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Radialspiel des Bordringes gegenüber dem zugeordneten Lagerring eine Größenordnung von zwischen 0,3% und 3% des mittleren Bordringdurchmessers hat. Es hat sich gezeigt, dass mit diesem Bereich des Radialspiels alle gängigen Pendelrollenlagerausführungen erfasst werden können, wobei, wie erwähnt, dieses Radialspiel an die jeweilige Lagerausführung individuell anzupassen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der lose Bordring dem radial inneren Lagerring zugeordnet, d. h. das Radialspiel wird gegenüber dem inneren Lagerring festgelegt. Es ist aber auch eine Ausführungsform möglich, bei welcher der lose Bordring dem äußeren Lagerring zugeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein Pendelrollenlager mit einem losen, mit einem Radialspiel zum inneren Lagerring ausgeführten Bordring.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Das in der Figur dargestellte Pendelrollenlager 2 umfasst einen inneren Lagerring 4, einen äußeren Lagerring 6 und zwei zwischen diesen angeordnete Rollenreihen 8 und 10. Beide Lagerringe 4, 6 sind einteilig und ohne integrierte Borde ausgeführt. Der äußere Lagerring 6 hat radiale Bohrungen 12 für die Zuführung von Schmiermittel. Insoweit hat das Pendelrollenlager 2 einen konventionellen Aufbau.
Zwischen den Rollenreihen 8, 10 ist ein loser Bordring 14 mit einem Trapez- bzw. Keilquerschnitt angeordnet, dessen Seitenflanken an die zugeordneten Stirnseiten der schräg zueinander stehenden Rollen angepasst sind.
Das Pendelrollenlager 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Kraft 16 radial belastet, d. h. der in der Figur untere Querschnittsbereich stellt die Lastzone, der obere Bereich die lastfreie Zone dar.
Die in der Lastzone laufenden Rollen der Rollenreihen 8, 10 werden jeweils axial zum Lagerinneren hin belastet, so dass sie den Bordring 14 über dessen keilartige Seitenflanken radial auswärts, d. h. in der Figur nach unten drücken. Dadurch wird der Bordring 14 in der lastfreien Zone radial nach innen, d. h. in der Figur ebenfalls nach unten bewegt, wobei er über seine keilartigen Seitenflanken die Rollen in der lastfreien Zone axial nach außen drückt. Auf diese Weise werden die Rollen aus ihrer Lage im Druckwinkel, in der sie eine maximale Radialluft haben, in eine Lage verschoben, in der sie ohne Radialluft an den zugeordneten Laufbahnen der Lagerringe anliegen und stabilisiert sind.
Im allgemeinen werden die Rollen der Rollenreihen 8, 10 in einem Käfig geführt, der in der vorliegenden Zeichnung aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit fortgelassen wurde.
Die Zeichnung zeigt den Bordring in einer maximal ausgelenkten Stellung, wobei er in der lastfreien Zone am inneren Lagerring 4 anliegt und in der Lastzone einen dem Radialspiel a entsprechenden Abstand vom inneren Lagerring hat. Es versteht sich, dass das Radialspiel a unter anderem vom Druckwinkel α, d. h. dem Neigungswinkel der Rollenreihen 8, 10 zueinander abhängt, da dem Druckwinkel α der Keilwinkel des Bordringes 14 entspricht, und von diesem der Versatz des Bordringes bei einer vorgegebenen axialen Einwärtsbewegung der Rollen in der Lastzone abhängt, und davon schließlich die axiale Auswärtsbewegung der Rollen in der lastfreien Zone.
Es hat sich gezeigt, dass ein Radialspiel a von 0,3% bis 3% des mittleren Bordringdurchmessers d bei den gängigen Pendelrollenlagern geeignet ist, den gewünschten Effekt zu erzielen.
Bezugszeichenliste

2: Pendelrollenlager
4: Innerer Lagerring
6: Äußerer Lagerring
8: Rollenreihe
10: Rollenreihe
12: Radiale Bohrung
14: Bordring
16: Kraft
a: Radialspiel
d: Mittlerer Bordringdurchmesser
α: Druckwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2844683 [0004]
DE 644181 A [0005]
DE 102004030964 A1 [0006]

Claims

Pendelrollenlager (2), mit zwei zwischen einem inneren Lagerring (4) und einem äußeren Lagerring (6) axial hintereinander angeordneten Rollenreihen (8, 10), und mit einem zwischen den Rollenreihen (8, 10) angeordneten, einem der Lagerringe zugeordneten losen Bordring (14), welcher einen an die axial inneren Stirnflächen der Rollen angepasstem Trapez- bzw. Keilquerschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bordring (14) gegenüber dem zugeordneten Lagerring (4) ein vorgegebenes Radialspiel (a) hat.
Pendelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialspiel (a) des Bordringes (14) gegenüber dem zugeordneten Lagerring (4) eine Größenordnung von zwischen 0,3% und 3% des mittleren Bordringdurchmessers (d) hat.
Pendelrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der lose Bordring (14) dem inneren Lagerring (4) zugeordnet ist.
Pendelrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der lose Bordring (14) dem äußeren Lagerring (6) zugeordnet ist.