DE102010020631A1

DE102010020631A1 - Radialrollenlager

Info

Publication number: DE102010020631A1
Application number: DE102010020631A
Authority: DE
Inventors: Ibrahim Muhamad
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-11-17

Abstract

Radialrollenlager (1) aus einem äußeren Lagerring (2) und einem koaxialen inneren Lagerring (3) sowie einer Vielzahl zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneten Rollenwälzkörpern (4), die auf zugehörigen Laufbahnen (5, 6) an den Lagerringen (2, 3) abrollen, wobei zur Axialführung der Rollenwälzkörper (4) und zur Aufnahme einer Axialbelastung (F1, F2) des Radialrollenlagers (1) die Laufbahn (5) des äußeren Lagerrings (2) und die Laufbahn (6) des inneren Lagerrings (3) jeweils durch wenigstens einen seitlichen Führungsbord (8, 10) begrenzt sind, und wobei die axial beabstandeten Führungsborde (8, 10) am äußeren Lagerring (2) und am inneren Lagerring (3) jeweils über den Teilkreisdurchmesser (26) des Radialrollenlagers (1) hinaus radial verlängert ausgebildet sind sowie an ihren axialen Innenseiten Ringkontaktflächen (11, 12) aufweisen. Außerdem ist vorgesehen, dass die Stirnflächen (15, 16) der Rollenwälzkörper (4) ballig und die Ringkontaktflächen (11, 12) entsprechend konkav gewölbt ausgeführt sind, und dass die Ringkontaktflächen (11, 12) in einem schmalen Bereich des Teilkreisdurchmessers (26) einen Freiraum (17, 18) bilden, in d15, 16) der Rollenwälzkörper (4) gegeben ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radialrollenlager aus einem äußeren Lagerring und einem koaxialen inneren Lagerring sowie einer Vielzahl zwischen den Lagerringen angeordneten Rollenwälzkörpern, die auf zugehörigen Laufbahnen an den Lagerringen abrollen, wobei zur Axialführung der Rollenwälzkörper und zur Aufnahme einer Axialbelastung des Radialrollenlagers die Laufbahn des äußeren Lagerrings und die Laufbahn des inneren Lagerrings jeweils durch wenigstens einen seitlichen Führungsbord begrenzt sind, und wobei die axial beabstandeten Führungsborde am äußeren Lagerring und am inneren Lagerring jeweils über den Teilkreisdurchmesser des Radialrollenlagers hinaus radial verlängert ausgebildet sind sowie an ihren axialen Innenseiten Ringkontaktflächen aufweisen.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Radialrollenlager ist in der DE 10 2007 058 824 A1 beschrieben und dargestellt. Das darin beschriebene Radialrollenlager ist geeignet, größere Axialkräfte aufzunehmen, da es durch die radiale Verlängerung jeweils eines Bordes an beiden Lagerringen möglich ist, die wirkenden Axialkräfte ohne Abstand zueinander auf einer Ebene in die Stirnflächen der Rollenwälzkörper einfließen zu lassen, so dass das Entstehen eines zusätzlichen Kippmomentes ausgeschlossen und ein daraus resultierender vorzeitiger Ausfall des Lagers vermieden werden.
Des Weiteren sind aus der DE 2 154 836 A1 Ring-Tonnenlager bekannt, bei denen die Rollenwälzkörper ballige Stirnflächen aufweisen. Jedoch sind diese Ring-Tonnenlager mit üblichen, niedrigen, seitlichen Führungsborden versehen, so dass Axialbelastungen ein Kippmoment auf die Rollenwälzkörper ausüben, dessen damit verbundene Nachteile, wie eine übermäßige Erwärmung der Rollenwälzkörper durch die Reibung an den Führungsborden und eine übermäßige Kantenbelastung der Rollenwälzkörper durch die Gestaltung als Tonnenwälzkörper vermieden werden sollen.
Wenn zur Aufnahme von kippmomentfreien Axialbelastungen erhöhte Führungsborde gemäß der DE 10 2007 058 824 A1 in Verbindung mit Rollenwälzkörpern mit balligen Stirnflächen verwendet werden sollen, die in verhältnismäßig geringen Stückzahlen benötigt werden, werden insbesondere die balligen Stirnflächen der Rollenwälzkörper zunächst durch Hartdrehen mit dem vorgesehenen Radius versehen. Dabei bleibt jedoch in der Rotationsachse der Rollenwälzkörper aus fertigungstechnischen Gründen eine geringe Erhebung stehen, die nach dem Hartdrehen abgeschliffen wird, so dass der Mittelpunkt der balligen Stirnflächen der Rollenwälzkörper gleichmäßig rund ist. Somit ist ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt notwendig. Auch die Führungsborde, an denen die Rollenwälzkörper mit ihren balligen Stirnflächen großflächig anlaufen sollen, werden hart gedreht, um ein der Balligkeit der Stirnflächen der Rollenwälzkörper entsprechendes konkaves Profil zu erzeugen. Aufgrund der sich mit gleichen Radien ineinander schmiegenden Stirnflächen der Rollenwälzkörper und der Ringkontaktflächen an den Führungsborden kann die Schmierung dieser Flächen im Betrieb unzureichend werden.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Radialrollenlager vorzuschlagen, bei dem die aus einer axialen Belastung resultierende Belastung des Radialrollenlagers und seiner Rollenwälzkörper möglichst niedrig, die Schmierung verbessert und die Herstellung vereinfacht sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Radialrollenlager der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die Stirnflächen der Rollenwälzkörper ballig und die Ringkontaktflächen entsprechend konkav gewölbt ausgeführt sind, derart, dass die Ringkontaktflächen in einem schmalen Bereich des Teilkreisdurchmessers einen Freiraum bilden, in dem keine Berührung mit den balligen Stirnflächen der Rollenwälzkörper gegeben ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Ringkontaktflächen mit einem Freiraum im Bereich des Teilkreisdurchmessers ist es nicht mehr nötig, die balligen Stirnflächen der Rollenwälzkörper nach dem Hartdrehen abzuschleifen, da die zentrischen Erhebungen, ohne die Ringkontaktflächen zu berühren, in den Freiraum im Bereich des Teilkreisdurchmessers hineinragen können. Hierdurch wird ein zusätzlicher Bearbeitungsschritt vermieden, und es ist ein Spalt vorhanden, in dem sich Schmierstoff gut sammeln kann, der die Schmierung im Bereich zwischen den balligen Stirnflächen der Rollenwälzkörper und den Ringkontaktflächen der Führungsborde erheblich verbessert.
Die balligen Stirnfiächen der Rollenwälzkörper und die Ringkontaktflächen der Führungsborde können durch Hartdrehen hergestellt werden, wobei sich die Freiräume in den Ringkontaktflächen durch eine entsprechende Profilierung des Drehwerkzeugs ergeben. Die Profilierung des Drehwerkzeugs kann in der Weise vorgesehen sein, dass diese entsprechend den konkav gewölbten Ringkontaktflächen mit zwei gleich großen Radien ausgeführt ist, deren Mittelpunkte einen geringen radialen Abstand beiderseits des Teilkreisdurchmessers aufweisen, so dass sich die Ringkontaktflächen im Bereich des Teilkreisdurchmessers unter einem stumpfen Winkel schneiden und dadurch die Freiräume bilden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Profil des Drehwerkzeugs für die Ringkontaktflächen mit zwei sich unter einem stumpfen Winkel schneidenden Tangenten zur Bildung der Freiräume ausgeführt sein
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Zwei bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialrollenlagers werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 einen Querschnitt durch eine obere Hälfte eines erfindungsgemäß ausgebildeten Radialrollenlagers, und
2 eine ausschnittweise Vergrößerung der balligen Stirnfläche eines Rollenwälzkörpers und einer damit zusammenwirkenden Lagerringkontaktfläche gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein als einreihiges Zylinderrollenlager ausgebildetes Radialrollenlager 1, dass im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring 2 und aus einem koaxial zu diesem angeordneten inneren Lagerring 3 sowie aus einer Vielzahl zwischen den Lagerringen 2, 3 angeordneten Rollenwälzkörpern 4 besteht, die auf zugehörigen Laufbahnen 5, 6 in den Lagerringen 2, 3 abrollen. Das Radialrollenlager 1 kann vollrollig, ohne Käfig zur Führung der Rollenwälzkörper 4 ausgeführt sein, oder die Rollenwälzkörper 4 können in bekannter Weise durch einen nicht dargestellten Käfig geführt sein.
Zur Axialführung der Rollenwälzkörper 4 sind die Laufbahn 5 des äußeren Lagerrings 2 durch zwei seitliche Führungsborde 8, 9 und die Laufbahn 6 des inneren Lagerrings 3 durch einen seitlichen Führungsbord 10 begrenzt, so dass das Radialrollenlager 1 außer hohen radialen Kräften auch axiale Kräfte aufnehmen kann.
Aus 1 ergibt sich des Weiteren, dass der eine Führungsbord 10 einer Laufbahn 6 des inneren Lagerrings 3 und der diagonal gegenüberliegend angeordnete Führungsbord 8 an der Laufbahn 5 des äußeren Lagerrings 2 jeweils über den Teilkreisdurchmesser 26 des Radialrollenlagers 1 hinaus radial verlängert ausgebildet sind, und dass an ihren axialen Innenseiten Ringkontaktflächen 11, 12 ausgebildet sind, durch die bei Axialbelastung des Radialrollenlagers 1 die entgegen gerichteten und jeweils durch einen Pfeil angedeuteten, resultierenden Axialkräfte F1, F2 ohne oder nahezu ohne radialen Versatz zueinander jeweils auf Höhe des Teilkreisdurchmessers 26 von den Rollenwälzkörpern 4 annähernd kippmomentfrei aufnehmbar sind.
In 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Radialrollenlagers 1 dargestellt, die Rollenwälzkörper 4 mit ballig ausgeführten Stirnflächen 15, 16 zeigt. Der Mittelpunkt M1 des Radius 13 der balligen Stirnseiten 15, 16 der Rollenwälzkörper 4 liegt auf der Rotationsachse dieser Rollenwälzkörper 4 und auf dem Teilkreisdurchmesser 26 des Radialrollenlagers 1.
Die Mittelpunkte M2 und M3 der Radien 14 der konkav gewölbten Ringkontaktflächen 11 und 12 sind gegenüber dem Teilkreisdurchmesser 26 radial versetzt, und die Bögen schneiden sich im Bereich des Teilkreisdurchmessers 26 unter einem stumpfen Winkel, wodurch die Freiräume 17, 18 zwischen den balligen Stirnseiten 15, 16 der Rollenwälzkörper 4 und den konkaven Ringkontaktflächen 11, 12 gebildet sind.
In 1 sind die Freiräume 17, 18 übertrieben groß gezeichnet, um das Konstruktionsprinzip zu verdeutlichen. Tatsächlich sind die Radien 13 und 14 sehr viel größer als gezeichnet und ist der radiale Versatz der Mittelpunkte M2, M3 kleiner, so dass die Höhe der Freiräume 17, 18 im Bereich von Bruchteilen eines Millimeters liegt. Diese Höhe reicht jedoch aus, um die axialen Vorsprünge an den balligen Stirnseiten 15, 16 der Rollenwälzkörper 4 aufzunehmen und einen Schmiermittelvorratsraum zu bilden.
Die balligen Stirnseiten 15, 16 und die Ringkontaktflächen 11, 12 werden durch Hartdrehen mittels entsprechend profilierter Drehstähle ohne weitere, nachfolgende Bearbeitung hergestellt. Dabei entstehen, fertigungsbedingt, die erwähnten kleinen axialen Vorsprünge im Bereich der Rotationsachse der Rollenwälzkörper 4, die aufgrund des Vorhandenseins der Freiräume 17, 18 nicht entfernt werden müssen, so dass der bisher notwendige Schleifvorgang entfällt.
In 2 ist eine ausschnittweise eine vergrößerte Schnittdarstellung des Bereichs eines Freiraums 17 dargestellt. Dieser Freiraum 17 und entsprechend auch der Freiraum 18 entstehen dadurch, dass der Drehstahl einer Drehmaschine zur Erzeugung der Ringkontaktflächen 11, 12 für den größten Teil der konkaven Wölbung mit einem Radius 14 ausgebildet ist, der gleich dem Radius 13 der Stirnseiten 15, 16 der Rollenwälzkörper 4 ist und dessen Mittelpunkt auf der Rotationsachse dieser Rollenwälzkörper 4 und dem Teilkreisdurchmesser 26 des Radialwälzlagers 1 liegt. Um die Freiräume 17, 18 zu bilden, sind an den Radius 14 der Ringkontaktflächen 11, 12 geradlinige Tangenten 27, 27' angelegt, die sich auf dem Teilkreisdurchmesser 26 in einem stumpfen Winkel schneiden. Die so gebildeten Freiräume 17, 18 sind ausreichend, um die in der Rotationsachse der Rollenwälzkörper 4 verbleibenden Erhebungen, die beim Hartdrehen entstehen, aufzunehmen und einen ausreichend großen Raum zur Aufnahme von Schmiermittel zu bilden.
Die verlängerten Führungsborde 8, 10 weisen an ihren Außenseiten von den angrenzenden Außen- bzw. Innenmantelflächen 19, 20 des jeweiligen Lagerrings 2, 3 ausgehende Ringvertiefungen 21, 22 auf, durch die die Führungsborde 8, 10 in Höhe des Teilkreisdurchmessers 26 des Radialrollenlagers 1 angeordnete Ringflächen 23, 24 zur gezielten Weiterleitung der Axialkräfte F1, F2 in die Umgebungskonstruktion aufweisen. Außerdem wird durch diese Ringflächen 23, 24 der Fertigungsaufwand für das Radialrollenlager 1 weiter verringert, da auch hier nur noch die schmalen Ringflächen 23, 24 durch Schleifen endbearbeitet werden müssen.
Bezugszeichenliste

1: Radialrollenlager
2: Äußerer Lagerring
3: Innerer Lagerring
4: Rollenwälzkörper
5: Laufbahn
6: Laufbahn
8: Führungsbord
9: Führungsbord
10: Führungsbord
11: Ringkontaktfläche
12: Ringkontaktfläche
13: Radius des Rollenwälzkörpers
14: Radius der Lagerringe
15: Stirnseite des Rollenwälzkörpers
16: Stirnseite des Rollenwälzkörpers
17: Freiraum
18: Freiraum
19: Außenmantelfläche
20: Innenmantelfläche
21: Ringvertiefung
22: Ringvertiefung
23: Ringfläche
24: Ringfläche
25: Axialer Versatz
26: Teilkreisdurchmesser
27: Tangente
27': Tangente
F1: Axialkraft
F2: Axialkraft
M1: Radiusmittelpunkt
M2: Radiusmittelpunkt
M3: Radiusmittelpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007058824 A1 [0002, 0004]
DE 2154836 A1 [0003]

Claims

Radialrollenlager (1) aus einem äußeren Lagerring (2) und einem koaxialen inneren Lagerring (3) sowie einer Vielzahl zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneten Rollenwälzkörpern (4), die auf zugehörigen Laufbahnen (5, 6) an den Lagerringen (2, 3) abrollen, wobei zur Axialführung der Rollenwälzkörper (4) und zur Aufnahme einer Axialbelastung (F1, F2) des Radialrollenlagers (1) die Laufbahn (5) des äußeren Lagerrings (2) und die Laufbahn (6) des inneren Lagerrings (3) jeweils durch wenigstens einen seitlichen Führungsbord (8, 10) begrenzt sind, und wobei die axial beabstandeten Führungsborde (8, 10) am äußeren Lagerring (2) und am inneren Lagerring (3) jeweils über den Teilkreisdurchmesser (26) des Radialrollenlagers (1) hinaus radial verlängert ausgebildet sind sowie an ihren axialen Innenseiten Ringkontaktflächen (11, 12) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (15, 16) der Rollenwälzkörper (4) ballig und die Ringkontaktflächen (11, 12) entsprechend konkav gewölbt ausgeführt sind, und dass die Ringkontaktflächen (11, 12) in einem schmalen Bereich des Teilkreisdurchmessers (26) einen Freiraum (17, 18) bilden, in dem keine Berührung mit den balligen Stirnflächen (15, 16) der Rollenwälzkörper (4) gegeben ist.
Radialrollenlager nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die balligen Stirnflächen (15, 16) der Rollenwälzkörper (4) und die Ringkontaktflächen (11, 12) der Führungsborde (8, 10) durch Hartdrehen hergestellt sind, und dass sich die Freiräume (17, 18) in den Ringkontaktflächen (11, 12) durch eine entsprechende Profilierung des Drehwerkzeugs ergeben.
Radialrollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Drehwerkzeugs für die Ringkontaktflächen (11, 12) entsprechend den konkav gewölbten Ringkontaktflächen (11, 12) mit zwei gleich großen Radien (14) ausgeführt ist, deren Mittelpunkte (M2, M3) einen geringen radialen Abstand (25) beiderseits des Teilkreisdurchmessers (26) des Radialrollenlagers (1) aufweisen, so dass sich die Ringkontaktflächen (11, 12) im Bereich des Teilkreisdurchmessers (26) unter einem stumpfen Winkel schneiden und dadurch die Freiräume (17, 18) bilden.
Radialrollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Drehwerkzeugs für die Ringkontaktflächen (11, 12) mit zwei sich unter einem stumpfen Winkel im Teilkreisdurchmesser (26) schneidenden Tangenten (27, 27') zur Bildung der Freiräume (17, 18) ausgeführt ist.