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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Rollenhülse, umfassend eine Hülse mit einem zylindrischen Hülsenabschnitt, an dessen axialen Enden sich radial erstreckende Borde ausgebildet sind, sowie mehrere in der Hülse aufgenommene zylindrische Wälzkörper.
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Hintergrund der Erfindung
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In vielen Bereichen der Technik werden Rollenhülsen zur Drehlagerung eines Bauteils eingesetzt. Ein Beispiel ist die Lagerung von Wellen in Getrieben mittels Fest-Los-Lagerung, wobei die Rollenhülse üblicherweise als Loslager verwendet wird. Rollenhülsen werden dabei meist so eingesetzt, dass sie keine Axiallasten aufnehmen müssen. Gleichwohl kann es auch in diesem Fall durch Betriebslasten im Zusammenhang mit Lagerspielen zur Verschränkung der Wälzkörper kommen, was letztlich eine axiale Kraftkomponente auf die Wälzkörper zur Folge hat. Das heißt, dass es zu axialem Schub auf die Wälzkörper kommt. Diese wandern in axialer Richtung gegen den jeweiligen benachbarten Bord und kontaktieren diesen, laufen also auf. Durch die axiale Kraft, mit der die Wälzkörper gegen den Bord gedrückt werden, den gegebenen Kontakt und die Relativbewegung zwischen den rotierenden Wälzkörpern und der Hülse respektive dem Bord kommt es zur Reibung und daraus resultierend Verschleiß. Auch ist eine Erwärmung die Folge. Damit entstehen hohe Verlustleistungen, da die Gleitgeschwindigkeit oft sehr hoch ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Rollenhülse anzugeben, die demgegenüber verbessert ist und selbst bei einem Anlauf der Wälzkörper am Bord nur eine reduzierte Reibung und damit eine verbesserte Verschleißfestigkeit gegeben ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Rollenhülse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an wenigstens einem Bord eine zum Hülseninneren gerichtete, umlaufende Wölbung, gegen die eine jeweilige Stirnfläche der in der Hülse aufgenommenen Wälzkörper axial läuft, angeordnet ist.
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Die bei der erfindungsgemäßen Rollenhülse vorgesehene Hülse zeichnet sich durch eine bestimmte Geometrie an wenigstens einem Bord, vorzugsweise an beiden Borden aus. Am Bord ist, innenseitig und zum Hülseninneren gerichtet, eine Wölbung ausgebildet. Diese läuft um den ganzen Bord um. Diese Wölbung dient als Anlauf- oder Kontaktstelle für die Wälzkörper, also die Rollen, die dagegen mit ihrer Stirnfläche anlaufen. Die Wölbung, die eine Kreislinie beschreibt, bildet idealerweise einen Linienkontakt, das heißt, dass sich idealerweise nur ein Linienkontakt zwischen Stirnflächen und Wölbung ergibt. Hieraus resultiert eine deutlich geringere Reibung, wie zwangsläufig damit auch ein geringerer Verschleiß, verglichen mit bisherigen Ausgestaltungen, bei denen bei Rollenhülsen, die nicht auf Aufnahme von Axiallasten ausgelegt sind, flächige Borde vorgesehen sind, gegen die die Stirnflächen laufen, so dass mithin großflächige Kontaktbereiche mit entsprechend hoher Reibung und hohem Verschleiß gegeben sind. Kommt es also im Einsatzfall aus welchen Gründen auch immerzu einer Axialbelastung der Wälzkörper, verbunden mit einem axialen Schub, so ist infolge des Anlaufs der Wälzkörperstirnflächen gegen die Wölbung eine reduzierte Reibung und damit ein reduzierter Verschleiß gegeben.
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Wie bereits beschrieben sind bevorzugt an beiden Borden jeweils eine umlaufende Wölbung ausgebildet. Das heißt, dass folglich in beiden möglichen Bewegungsrichtungen entsprechende, gewölbte Anlaufbereiche über die Wölbungen realisiert sind.
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Die Wölbung am jeweiligen Bord ist bevorzugt derart relativ zu den Wälzkörpern positioniert, dass der jeweilige Wälzkörper im Bereich des Zentrums der jeweiligen Stirnfläche gegen die Wölbung läuft. Das heißt, dass letztlich der Linienkontakt, den die Wölbung idealerweise beschreibt, im Bereich des Zentrums bzw. bevorzugt genau durch das Zentrum der Wälzkörper läuft. Die Relativgeschwindigkeit zwischen Stirnfläche und Wölbung ist natürlich umso kleiner, je zentrumsnah der entsprechende Kontakt ist. Läuft die Wölbung durch das Stirnflächenzentrum, so ist im Zentrum, das mit der Drehachse des Wälzkörpers zusammenfällt, eine minimale Relativgeschwindigkeit gegeben, die sich mit zunehmender Entfernung vom Zentrum vergrößert. Über die Länge des Linienkontaktes gesehen können so die Relativgeschwindigkeiten gering gehalten werden, bei gleichzeitiger Verteilung der Axiallast auf eine längere Kontaktlinie. Bevorzugt sind auch die Wälzkörper an ihren Stirnflächen kuppenartig, also gewölbt, ausgebildet, so dass sich die Kontaktfläche noch weiter verkleinert.
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Die jeweilige Wölbung ist bevorzugt durch eine axiale Eindrückung an dem Bord ausgebildet. Eine solche axiale Eindrückung kann ohne weiteres beim Herstellen der Hülse erzeugt werden. Die Hülse wird üblicherweise gezogen, so dass durch einen entsprechenden Umformvorgang, z. B. beim Bodenplanschlag, die Eindrückung ausgebildet werden kann.
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Die Rollen selbst können käfiglos in der Hülse aufgenommen sein, das heißt, dass es sich um eine vollrollige Rollenhülse handelt. Alternativ können die Rollen auch in einem Käfig aufgenommen sein, wobei der Käfig natürlich derart positioniert ist respektive auch die Borde entsprechend ausgebildet sind, dass es zu keinem Kontakt zwischen Käfig und Bord kommt, sondern allein die Stirnflächen die Wölbung kontaktieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse in einer Teilansicht, geschnitten;
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2 eine vergrößerte Detailansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse im Bereich II aus 1;
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3 eine Ansicht entsprechend 2 einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rollenhülse mit käfiglos geführten Rollen.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Rollenhülse 1, mit einer Hülse 2, die einen zylindrischen Hülsenabschnitt 3 aufweist, an dessen axialen Enden sich radial erstreckende Borde 4, 5 ausgebildet sind. Bei dem Bord 4 handelt es sich beispielsweise um den Festbord, beim Bord 5 um den Bördelbord. Die Hülse 2 ist aus Metall und wie üblich gezogen, die Borde 4, 5 sind durch entsprechende Umformvorgänge realisiert. In der Hülse 2 sind eine Vielzahl von zylindrischen Rollen 6 aufgenommen, die am zylindrischen Hülsenabschnitt 2 abwälzen. Die Rollen 6 sind in einem Käfig 7 aufgenommen. Der Käfig 7 weist zwei ringförmige Ränder 8 auf, die über Querstege 9 mit radial nach innen gerichteten Einbiegungen 10 verbunden sind.
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Wenigstens der als Festbord ausgeführte Bord 4, bevorzugt natürlich beide Borde 4, 5 weisen jeweils, siehe 2, eine zum inneren der Hülse 2 gerichtete Wölbung 11 auf, die vollständig umläuft und über eine umlaufende Eindrückung 12 ausgebildet ist. Das heißt, dass der Bord 4 – Entsprechendes gilt natürlich für den Bord 5 – über einen Umformvorgang nach innen gedrückt und damit eingewölbt ist. Die Wölbung 11 stellt folglich einen Linienkontakt 13 zur Verfügung. Die Rollen 6 laufen im Falle einer Axialbelastung mit ihrer jeweiligen Stirnfläche 14 gegen die Wölbung 11 und damit gegen den Linienkontakt 13. Die Wölbung ist so positioniert respektive ausgebildet, dass der Linienkontakt 13 durch das Zentrum 15 der Stirnfläche 14, das mit der Drehachse der Rolle 6 zusammenfällt, läuft, bzw. grundsätzlich möglichst zentrumsnah verläuft, nachdem ja stets ein gewisses Spiel gegeben ist. Je zentrumsnaher der Kontakt zwischen Stirnfläche 14 und Wölbung 11 respektive Linienkontakt 13 ist, umso geringer ist die Relativgeschwindigkeit zwischen Stirnfläche und Wölbung, mithin zwischen den beiden relativ zueinander beweglichen Bauteilen, nämlich Rolle 6 und Bord 4, 5. Da es sich um einen Linienkontakt 13 handelt, nimmt selbstverständlich die Relativgeschwindigkeit mit zunehmender Entfernung vom Zentrum wieder zu. Gleichwohl ist jedoch eine deutlich reduzierte Reibung gegeben, da anstelle eines bisher gegebenen großflächigen Kontaktes mit hoher Reibung zwischen Stirnfläche und Bordfläche nunmehr nur ein Linienkontakt gegeben ist.
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Darüber hinaus ist auch die Schmiermittelversorgung in diesem Kontaktbereich verbessert, da aufgrund der Wölbungsgeometrie stets Schmiermittel bis in den Kontaktbereich treten kann. Auch sind keine scharfen Kanten im Kontaktbereich gegeben, wie dies bei bisher bekannten Bordgeometrien mitunter der Fall war.
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Während 2 eine Detailansicht einer Rollenhülse 1, wie sie in 1 gezeigt ist, darstellt, bei der die Rollen 6 in einem Käfig 7 aufgenommen sind, zeigt 3 eine entsprechende Darstellung einer Teilansicht einer Rollenhülse 1, bei der die Rollen 6 nicht in einem Käfig aufgenommen sind. Deutlich ersichtlich weist jedoch auch hier der gezeigte Bord 4 – Entsprechendes gilt natürlich für den Bord 5 – eine Wölbung 11 auf, die über eine Eindrückung 12 realisiert ist. Wiederum wird ein Linienkontakt 13 gebildet, gegen den die Stirnfläche 14 der jeweiligen Rolle 6 läuft. Auch hier ist die Positionierung von Wölbung 11 respektive Linienkontakt 13 zur Stirnfläche 14 der Rollen 6 derart, dass der Linienkontakt 13 bevorzugt möglichst zentrumsnah zum Zentrum 15 bzw. durch dieses läuft. Verglichen mit der Ausgestaltung nach 2 kann hier jedoch der Bord noch etwas weiter radial nach innen gezogen werden, da kein Käfig vorhanden ist.
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Die jeweilige Außenseite der Borde 4, 5 ist im gezeigten Beispiel ebenfalls eingewölbt respektive verformt, resultierend aus dem Umstand, dass die jeweilige Wölbung 11 über eine Eindrückung 12 realisiert ist. Grundsätzlich wäre es aber auch denkbar, durch entsprechende Formgebung des Bleches, aus dem die jeweilige Hülse 2 gezogen ist, die jeweilige Wölbung 11 quasi als Materialaufwurf auszubilden, so dass der jeweilige Bord 4, 5 nach der Umformung zwar eine gewölbte Innenseite aufweist, jedoch an der Außenseite ebenflächig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollenhülse
- 2
- Hülse
- 3
- Hülsenabschnitt
- 4
- Bord
- 5
- Bord
- 6
- Rolle
- 7
- Käfig
- 8
- Rand
- 9
- Querstab
- 10
- Einbiegung
- 11
- Wölbung
- 12
- Eindrückung
- 13
- Linienkontakt
- 14
- Stirnfläche
- 15
- Zentrum
