DE102011005845A1

DE102011005845A1 - Kegelrollenlager

Info

Publication number: DE102011005845A1
Application number: DE102011005845A
Authority: DE
Inventors: Erich Lunz; Armin Necker; Klaus Drescher
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2011-03-21
Publication date: 2012-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager (1) mit einem Innenring (2), einem Außenring (3) und einer Vielzahl von zwischen diesen Lagerringen (2, 3) angeordneten sowie auf kegeligen Laufbahnen (7, 8) der Lagerringe (2, 3) abrollenden Kegelrollen (5), bei dem die Kegelrollen (5) in Taschen eines Käfigs (4) angeordnet sind, der die Taschen bildend zwei axial beabstandete Käfigringe (10a, 10b) und eine Vielzahl sie verbindende Stege (6) aufweist, wobei an einem Käfigring (10b) in die Taschen weisende Vorsprünge (16, 17, 18) ausgebildet oder angeordnet sind, an denen die in der jeweiligen Tasche angeordnete Kegelrolle (5) axial anliegt, und bei dem der Käfig (4) einen radial nach innen oder außen abgewinkelten Bord (9) aufweist, der an einer Stirnseite (13, 14) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) geführt ist. Zur Verminderung der Reibung zwischen den Kegelrollen (5) und dem Käfig (4) sowie zwischen dem Käfig (4) und den Lagerringen (2, 3) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kegelrollen (5) an ihren durchmessergroßen Stirnseiten (11) jeweils eine zentrische Vertiefung (12) aufweisen, in welche jeweils ein Vorsprung (16, 17, 18) eingreift, und dass die Vertiefungen (12) und/oder die an den Vertiefungen (12) anliegenden Vorsprünge (16, 17, 18) sowie der an den Stirnseiten (13, 14) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) geführte Bord (9) und/oder die Stirnseiten (13, 14) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) als Gleitlagerelemente (16, 17, 18, 19) ausgebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager mit einem Innenring, einem Außenrig und einer Vielzahl von zwischen diesen Lagerringen angeordneten sowie auf kegeligen Laufbahnen der Lagerringe abrollenden Kegelrollen, bei dem die Kegelrollen in Taschen eines Käfigs angeordnet sind, der die Taschen bildend zwei axial beabstandete Käfigringe und eine Vielzahl sie verbindende Stege aufweist, wobei an einem Käfigring in die Taschen weisende Vorsprünge ausgebildet oder angeordnet sind, an denen die in der jeweiligen Tasche angeordnete Kegelrolle axial anliegt, und bei dem der Käfig einen radial nach innen oder außen abgewinkelten Bord aufweist, der an einer Stirnseite des Innenrings oder des Außenrings geführt ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein Käfig für ein Wälzrollenlager dieser Art ist in der DE 10 2005 058 152 A1 beschrieben. Dieses bekannte Wälzrollenlager ist bordlos ausgebildet und die Wälzkörper werden in axialer Richtung sowie in Umfangsrichtung des Wälzlagers durch den Käfig geführt. Dadurch, dass die Wälzkörper axial an in Richtung der Wälzkörper ragende Vorsprünge des Käfigs anliegen, kommen die Stirnseiten der Wälzkörper nicht vollständig mit den Käfigringen in Berührung, sondern nur mit den in ihre Richtung ragenden Vorsprüngen. Durch diese Gestaltung der Vorsprünge kann die Öldurchflussmenge im Lager erhöht und dadurch die Reibung im Kontaktbereich zwischen den Wälzkörpern und dem Käfig verringert werden. Vorzugsweise weisen die Vorsprünge eine abgerundete Form auf, wodurch erreicht wird, dass die Kontaktfläche zwischen den Borden und den Wälzkörpern gering gehalten wird.
Dieses bekannte Wälzrollenlager hat sich insbesondere in Verbindung mit zylindrischen Rollen oder Nadelrollen bewährt, jedoch ist es wünschenswert, den Stahl-Stahl-Kontakt zwischen den Vorsprüngen und den Stirnseiten der Wälzkörper sowie zwischen dem radial abgewinkelten Bord am Käfig und der Stirnseite des Innenrings oder des Außenrings bei einer Ausbildung als Kegelrollenlager zu vermeiden, da in diesem Fall die auf den Käfig wirkenden Axialkräfte größer sind als bei einem Wälzrollenlager mit zylindrischen Rollen oder Nadelrollen.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Reibung zwischen den Kegelrollen und dem Käfig sowie zwischen dem Käfig und den Lagerringen eines Kegelrollenlagers zu vermindern.
Zusammenfassung der Erfindung
Demnach betrifft die Erfindung ein Kegelrollenlager mit einem Innenring, einem Außenring und einer Vielzahl von zwischen diesen Lagerringen angeordneten sowie auf kegeligen Laufbahnen der Lagerringe abrollenden Kegelrollen, bei dem die Kegelrollen in Taschen eines Käfigs angeordnet sind, der die Taschen bildend zwei axial beabstandete Käfigringe und eine Vielzahl sie verbindende Stege aufweist, wobei an einem Käfigring in die Taschen weisende Vorsprünge ausgebildet oder angeordnet sind, an denen die in der jeweiligen Tasche angeordnete Kegelrolle axial anliegt, und bei dem der Käfig einen radial nach innen oder außen abgewinkelten Bord aufweist, der an einer Stirnseite des Innenrings oder des Außenrings geführt ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist außerdem vorgesehen, dass die Kegelrollen an ihren durchmessergroßen Stirnseiten jeweils eine zentrische Vertiefung aufweisen, in welche jeweils ein Vorsprung eingreift, um dass die Vertiefungen und/oder die an den Vertiefungen anliegenden Vorsprünge sowie der an den Stirnseiten des Innenrings oder des Außenrings geführte Bord und/oder die Stirnseiten des Innenrings oder des Außenrings als Gleitlagerelemente ausgebildet sind.
Durch diese Gleitlagerelemente wird ein Stahl-Stahl-Kontakt zwischen den Kegelrollen und den Vorsprüngen des Käfigs sowie den Stirnseiten des Innenrings oder des Außenrings und des radial abgewinkelten Bordes am Käfig vermieden, und es wird durch die in diesen Bereichen angeordneten Gleitlagerelemente eine merkliche Herabsetzung der Reibung auch bei unzureichender Schmierung erreicht.
Vorzugsweise können die Gleitlagerelemente aus Gleitbeschichtungen in der Vertiefung in den Stirnseiten der Kegelrollen und/oder an den Vorsprüngen, sowie am Bord und/oder an der Stirnseite des Innenrings oder des Außenrings bestehen.
Die Vorsprünge können materialeinheitlich mit dem Käfig hergestellt sein, wobei die Vertiefungen und/oder die Vorsprünge mit einer Gleitbeschichtung versehen sein können.
Gemäß einer anderen Ausfürungsform können die Gleitlagerelemente aus in Bohrungen des einen Käfigrings eingesetzte Zapfen mit einem in die Vertiefungen der Kegelrollen eingreifenden Kopf bestehen, wobei die Oberfläche des Kopfes und/oder die Vertiefungen mit einer Gleitbeschichtung versehen sein können oder wenigstens der Kopf aus einem Gleitmaterial besteht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Gleitelemente aus in die Vertiefungen der Kegelrollen eingesetzte, am durchmessergroßen Käfigring anliegende und/oder in eine Vertiefung darin eingreifende Gleitlagerplättchen bestehen, wobei die Oberfläche der Gleitlagerplättchen und/oder die Vertiefungen der Kegelrollen mit einer Gleitbeschichtung versehen sein können, oder das Gleitlagerplättchen aus einem Gleitlagermaterial besteht.
Die Gleitbeschichtung bzw. das Gleitmaterial können aus einem Lagermetall, wie Bronze, Messing oder Zinn bestehen, oder die Gleitbeschichtung bzw. das Gleitmaterial können aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen, bestehen.
Vorzugsweise kann der Bord am Käfig radial nach innen abgewinkelt sein und an der durchmesserkleinen Stirnseite des Innenrings anliegen, da diese Stirnseite des Innenrings gegenüber der entsprechenden Stirnseite des Außenrings in der Regel axial zurückversetzt ist und der Bord in diesem Zwischenraum angeordnet sein kann, ohne dass sich dadurch die axialen Abmessungen des Kegelrollenlagers vergrößern.
Zwischen der durchmesserkleinen Stirnseite des Innenrings und dem entsprechenden Bereich des Bordes kann ein Gleitring angeordnet sein, dessen dem Innenring und/oder dem Bord zugewandten Seitenflächen und/oder der Bord und der Innenring mit einer Gleitbeschichtung versehen sein können, oder der Gleitring kann aus einem Gleitmaterial bestehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert In der Zeichnung zeigt
1 ein erfindungsgemäßes Kegelrollenlager im Radialschnitt gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 ein erfindungsgemäßes Kegelrollenlager gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
3 ein erfindungsgemäßes Kegelrollenlager gemäß einer dritten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Das erfindungsgemäße Kegelrollenlager 1 weist einen Innenring 2 und einen Außenring 3 auf. In den Taschen eines Käfigs 4 sind Kegelrollen 5 geführt, welche auf einer konischen Laufbahn 7 des Innenrings 2 und einer konischen Laufbahn 8 des Außenrings 3 abrollen.
Der Käfig 4 besteht aus zwei axial beabstandeten Käfigringen 10a und 10b, die durch Stege 6 miteinander verbunden sind, wodurch im einzelnen nicht bezeichnete Taschen gebildet sind, in denen die Kegelrollen 5 axial und umfangsbezogen geführt sind. Ein radial nach innen abgewinkelter Bord 9 am Käfigring 10a wird an einer durchmesserkleineren Stirnseite 13 des Innenrings 2 mittels eines Gleitlagerrings 19 axial geführt.
Jede durchmessergroße Stirnseite 11 der Kegelrollen 5 ist mit einer zentrischen Vertiefung 12 versehen. Koaxial zu jeder Kegelrolle 5 ist im durchmessergroßen Käfigring 10b für jede Kegelrolle 5 ein Zapfen 15 in eine Bohrung eingesetzt, und ein an den Zapfen 15 zu der zugeordneten Vertiefung 12 in der Kegelrolle 5 gerichteter Kopf 16 bildet eine axiale Abstützung für die jeweilige Kegelrolle 5, ohne dass sie den durchmessergroßen Käfigring l0b berührt.
Die Vertiefung 12 und/oder der Kopf 16 können mit einer Gleitbeschichtung, beispielsweise aus einem Lagermetall wie Bronze, Messing oder einem gleitfähigen Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluorethylen, beschichtet sein, oder wenigstens der Kopf 16, vorzugsweise auch der Zapfen 15, können vollständig aus einem derartigen Gleitmaterial bestehen.
Die im Betrieb des Kegelrollenlagers 1 auf die Kegelrollen 5 wirkenden Axialkräfte werden über den Kopf 16 und den Zapfen 15 in den durchmessergroßen Käfigring 10b reibungsarm eingeleitet, über die Stege 6 auf den durchmesserkleinen Käfigring 10a übertragen und mittels des radial nach innen abgewinkelten Bords 9 und einen Gleitlagerring 19 auf den Innenring 2 geleitet, so dass der Innenring 2 und der Außenring 3 bordlos ausgeführt sein können.
Die dem Gleitlagerring 19 zugewandte Stirnseite 13 des Innenrings 2 und die dem Gleitlagerring 19 zugewandte Radialfläche des Bordes 9 und/oder die entsprechenden Flächen des Gleitlagerrings 19 können entweder mit einer Gleitbeschichtung aus den bereits erwähnten Materialien versehen sein, oder der Gleitlagerring 19 kann als Ganzes aus einem Gleitmaterial bestehen.
Auf diese Weise ist ein Kegelrollenlager 1 geschaffen, bei dem die auf die Kegelrollen 5 wirkenden Axialkräfte zu sehr geringen Reibungsverlusten führen, so dass sich das Kegelrollenlager 1 im Betrieb weniger erwärmt, die Reibungsverluste verringert und die Lebensdauer erhöht werden.
Das Kegelrollenlager 1' gemäß 2 unterscheidet sich von dem Kegelrollenlager 1 gemäß 1 nur dadurch, dass zwischen dem durchmessergroßen Käfigring 10b und den Kegelrollen 5 Gleitlagerplättchen 17 angeordnet sind, die in die Vertiefungen 12 der Kegelrollen 5 eingreifen. Auch in diesem Fall können entweder die Vertiefungen 12, die den Gleitlagerplättchen 17 zugewandte Ringfläche des durchmessergroßen Käfigrings 10b und/oder die Oberfläche der Gleitlagerplättchen 17 mit einer Gleitbeschichtung versehen sein, oder die Gleitlagerplättchen 17 bestehen als Ganzes aus einem Gleitmaterial.
Das Kegelrollenlager 1'' gemäß 3 ist gegenüber den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 einfacher ausgebildet, indem an dem durchmessergroßen Käfigring 10b zentrisch zu den Kegelrollen 5 Vorsprünge 18 materialeinheitlich angeformt sind. Diese Vorsprünge 18 stützen sich in den Vertiefugen 12 der Kegelrollen 5 ab, ohne dass die durchmessergroßen Stirnseiten 11 der Kegelrollen 5 den durchmessergroßen Käfigring 10b berühren. In diesem Fall weisen die Vertiefungen 12 und/oder die Vorsprünge 18 eine Gleitbeschichtung auf während für das Käfigmaterial 4 Metall oder Kunststoff verwendet wird, deren Abmessungen und Festigkeit ausreichen, um die auf die Kegelrollen 5 wirkenden Axialkräfte sicher an den Innenring 2 zu leiten.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele sind nicht auf einen radial nach innen abgewinkelten Bord 9, der sich am Innenring 2 abstützt, beschränkt. Vielmehr ist es auch möglich, den Bord 9 radial nach außen abzuwinkeln und ihn sich an einer Stirnseite 14 des Außenrings 3 abstützen zu lassen. Die dargestellte Ausführungsform ist jedoch bevorzugt, da die Stirnseite 13 des Innenrings 2 bei einem Kegelrollenlager 1 der dargestellten Art in der Regel gegenüber der Stirnseite 14 des Außenrings 3 axial zurückversetzt ist und sich dadurch die Baubreite des Kegelrollenlagers 1 bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 weniger vergrößert, als bei einer Ausführungsform mit Abstützung des Bordes 9 an der Stirnseite 14 des Außenrings 3.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1'': Kegelrollenlager
2: Innenring
3: Außenring
4: Käfig
5: Kegelrolle
6: Steg
7: Laufbahn des Innenrings
8: Laubahn des Außenrings
9: Abgewinkelter Bord
10a: Käfigring
10b: Käfigring
11: Durchmessergroße Stirnseite der Kegelrolle
12: Vertiefung an einer Kegelrolle
13: Stirnseite des Innenrings
14: Stirnseite des Außenrings
15: Zapfen
16: Kopf
17: Gleitlagerplättchen
18: Vorsprung
19: Gleitlagerring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005058152 A1 [0002]

Claims

Kegelrollenlager (1) mit einem Innenring (2), einem Außenring (3) und einer Vielzahl von zwischen diesen Lagerringen (2, 3) angeordneten sowie auf kegeligen Laufbahnen (7, 8) der Lagerringe (2, 3) abrollenden Kegelrollen (5), bei dem die Kegelrollen (5) in Taschen eines Käfigs (4) angeordnet sind, der die Taschen bildend zwei axial beabstandete Käfigringe (10a, 10b) und eine Vielzahl sie verbindende Stege (6) aufweist, wobei an einem Käfigring (10b) in die Taschenweisende Vorsprünge (16, 17, 18) ausgebildet oder angeordnet sind, an denen die in der jeweiligen Tasche angeordnete Kegelrolle (5) axial anliegt, und bei dem der Käfig (4) einen radial nach innen oder außen abgewinkelten Bord (9) aufweist, der an einer Stirnseite (13, 14) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelrollen (5) an ihren durchmessergroßen Stirnseiten (11) jeweils eine zentrische Vertiefung (12) aufweisen, in welche jeweils ein Vorsprung (16, 17, 18) eingreift, und dass die Vertiefungen (12) und/oder die an den Vertiefungen (12) anliegenden Vorsprünge (16, 17, 18) sowie der an den Stirnseiten (13, 14) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) geführte Bord (9) und/oder die Stirnseiten (13, 14) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) als Gleitlagerelemente (16, 17, 18, 19) ausgebildet sind.
Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerelemente (16, 17, 18, 19) aus Gleitbeschichtungen in den Vertiefungen (12) und/oder an den Vorsprüngen (16, 17, 18) sowie am Bord (9) und/oder an den Stirnseiten (13, 14) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) bestehen.
Kegelrollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (18) materialeinheitlich mit dem Käfig (4) hergestellt sind und die Vertiefungen (12) und/oder die Vorsprünge (18) mit einer Gleitbeschichtung versehen sind.
Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerelemente aus in Bohrungen des Käfigrings (10b) eingesetzte Zapfen (15) mit einem in die Vertiefungen (12) der Kegelrollen (5) eingreifenden Kopf (16) bestehen, wobei die Oberfläche des Kopfes (16) und/oder die Vertiefungen (12) mit einer Gleitbeschichtung versehen sind, oder wenigstens der Kopf (16) aus einem Gleitmaterial besteht.
Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente aus in die Vertiefungen (12) eingreifende, am durchmessergroßen Käfigring (10b) anliegende und/oder in eine Vertiefung darin eingreifende Gleitlagerplättchen (17) bestehen, wobei die Oberfläche der Gleitlagerplättchen (17) und/oder die Vertiefungen (12) mit einer Gleitbeschichtung versehen sind, oder das Gleitlagerplättchen (17) aus einem Gleitmaterial besteht.
Kegelrollenlager einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbeschichtung bzw. dass das Gleitmaterial aus einem Lagermetall bestehen.
Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitbeschichtung bzw. das Gleitmaterial aus Kunststoff besteht.
Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (9) radial nach innen abgewinkelt ist und an der durchmesserkleinen Stirnseite (13) des Innenrings (2) geführt ist.
Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bord (9) und der Stirnseite (13, 14) des Innenrings (2) oder des Außenrings (3) ein Gleitlagerring (19) angeordnet ist, dessen Oberfläche wenigstens teilweise mit einer Gleitbeschichtung versehen ist, oder der ganz aus einem Gleitmaterial besteht.