DE102014210688A1

DE102014210688A1 - Rollenlager, insbesondere Zylinderrollenlager

Info

Publication number: DE102014210688A1
Application number: DE102014210688.5A
Authority: DE
Inventors: Franz JOACHIM
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rollenlager, insbesondere Zylinderrollenlager, umfassend zwei Lagerringe (1, 2), welche Laufbahnen für zwischenliegende, zylinder- oder fassförmige Rollen (3) bilden. Dabei ist zumindest einer der Lagerringe (1, 2) mit mindestens einem umlaufenden, konisch gestalteten Bord (9, 10) versehen, welcher an je einer Mantelfläche (13, 14) einen stirnseitigen Anlauf (11, 12) für die Rollen (3) bildet. Um nun ein Rollenlager zu schaffen, bei welchem Axialkräfte bei geringer Reibung abgestützt werden können, sind die Rollen (3) jeweils mit je einem dem mindestens einen Bord (9, 10) zugwandten, konischen Abschnitt (15, 16) ausgestattet, welcher je eine Gegenlauffläche (17, 18) an der einzelnen Rolle (3) für einen Kontakt mit dem mindestens einen Bord (9, 10) gestaltet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollenlager, insbesondere Zylinderrollenlager, umfassend zwei Lagerringe, welche Laufbahnen für zwischenliegende, zylinder- oder fassförmige Rollen bilden, wobei zumindest einer der Lagerringe mit mindestens einem umlaufenden, konisch gestalteten Bord versehen ist, welcher an je einer Mantelfläche einen stirnseitigen Anlauf für die Rollen bildet.
Als Rollenlager sind im Bereich der Maschinenelemente insbesondere Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Tonnenlager und Pendelrollenlager bekannt. Während Kegelrollen- und Pendelrollenlager dazu geeignet sind, neben radialen Kräften auch höhere Axialkräfte aufzunehmen, ist dies bei Zylinderrollenlagern und Tonnenrollenlagern nur begrenzt möglich, nämlich wenn diese bei bestimmten Bauformen an Lagerringen mit Borden ausgestattet sind. Die Borde definieren dann axiale Anläufe für die Wälzkörper des jeweiligen Rollenlagers und realisieren damit eine Abstützung von Axialkräften in die betreffende Richtung. Dabei lässt sich das Anlaufverhalten der Wälzkörper an dem jeweiligen Bord entsprechend der Gestaltung des Bordes und auch der Wälzkörper selbst beeinflussen.
Aus der DE 10 2010 018 553 A1 geht ein Zylinderrollenlager hervor, welches zwei radial zueinander angeordnete Lagerringe in Form eines Außen- und eines Innenringes umfasst, zwischen welchen Wälzkörper in Form von Zylinderrollen laufen. Seitens des Lageraußenringes sind die Zylinderrollen dabei zwischen zwei umlaufenden Borden eingefasst, welche mit radial verlaufenden Flächen axiale Anläufe für die Wälzkörper definieren. Hingegen ist der Innenring nur an einem axialen Ende und damit auf einer axialen Seite der Wälzkörper mit einem umlaufenden Bord versehen, welcher im Unterschied zu den Borden des Außenringes konisch gestaltet ist. An einer Mantelfläche des Konus wird dann ebenfalls ein axialer Anlauf für die Wälzkörper seitens des Lagerinnenringes gebildet.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rollenlager zu schaffen, bei welchem Axialkräfte bei geringer Reibung abgestützt werden können.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Rollenlager zwei Lagerringe, welche Laufbahnen für zwischenliegende, zylinder- oder fassförmige Rollen bilden. Dabei ist zumindest einer der Lagerringe mit mindestens einem umlaufenden, konisch gestalteten Bord versehen, welcher an je einer Mantelfläche einen stirnseitigen Anlauf für die Rollen bildet.
Bevorzugt sind die Lagerringe dabei nach Art eines Radiallagers radial zueinander angeordnet, so dass von den Lagerringen einer einen Außenring des Rollenlagers bildet, während der jeweils andere Lagerring radial innenliegend zu dem Außenring als Innenring vorgesehen ist. Die zwischen dem Innenring und dem Außenring laufenden Rollen können dabei zylinderförmig oder fassförmig gestaltet sein, wobei im erstgenannten Fall dann ein als Zylinderrollenlager bekanntes Rollenlager gebildet wird, wohingegen dieses bei einer fassförmigen Gestaltung der Rollen einem Tonnenlager nachempfunden ist.
Im Sinne der Erfindung kann jeder der Lagerringe mit mindestens einem umlaufenden Bord versehen sein, welcher je einen axialen Anlauf für die Rollen bildet. Je nachdem, in welcher axialen Richtung Axialkräfte abzustützen sind, sind die Borde dann entsprechend an den Lagerringen vorzusehen, wobei diese bevorzugt an einem jeweiligen axialen Ende des zugehörigen Lagerringes ausgestaltet sind. Zusätzlich zu dem mindestens einen konisch gestalteten Bord können weitere, anderweitig ausgebildete Borde vorgesehen sein, welche zum Beispiel durch umlaufende, radial vorstehende Abschnitte an den Lagerringen realisiert sind.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Rollen jeweils mit je einem dem mindestens einen Bord zugewandten, konischen Abschnitt ausgestattet sind, welcher je eine Gegenlauffläche an der einzelnen Rolle für einen Kontakt mit dem mindestens einen Bord gestaltet. Mit anderen Worten sind also die Rollen an einem Abschnitt konisch gestaltet, um jeweils je eine Gegenlauffläche für den Kontakt mit dem mindestens einen Bord auszubilden.
Eine derartige Ausgestaltung eines Rollenlagers hat dabei den Vorteil, dass durch Zusammenspiel des mindestens einen konisch gestalteten Bordes mit den konischen Abschnitten der Rollen ein Anlauf für die Rollen geschaffen wird, bei welchem sich ein geeigneter Raum für Schmiermittel bilden kann, so dass das Anlaufen der Rollen mit geringer Reibung und damit auch geringem Verschleiß stattfindet.
Im Falle der DE 10 2010 018 553 A1 werden Gegenlaufflächen der Rollen hingegen nicht über konisch gestaltete Abschnitte definiert, so dass sich ein von der Erfindung abweichender Zwischenraum für Schmiermittel ausbildet.
Erfindungsgemäß sind die dem mindestens einen Bord zugewandten Abschnitte der Rollen insbesondere an deren, dem mindestens einen Bord zugewandten Enden ausgestaltet. Bei einer Rolle reduziert sich dann also ein konstanter oder veränderlicher, die Lauffläche definierender Außendurchmesser zu dem jeweiligen Ende hin über den konisch verlaufenden Abschnitt auf einem geringeren Außendurchmesser.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung sind die je eine Mantelfläche des mindestens einen Bords und die je eine Gegenlauffläche der einzelnen Rolle parallel zueinander ausgerichtet. Hierdurch wird ein Zwischenraum zur Bildung eines hydrodynamischen Schmierfilms zwischen dem Bord und dem Stirnbereich der jeweiligen Rolle definiert, wodurch der reibungsarme Lauf verbessert wird.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Lagerringe an einander entgegengesetzten Enden mit umlaufenden Borden versehen, die jeweils konisch gestaltet sind und jeweils einen stirnseitigen Anlauf für die Rollen bilden. Hierdurch können axiale Kräfte in einer Richtung zuverlässig abgestützt werden. Alternativ oder ergänzend dazu ist es allerdings auch denkbar, dass einer der Lagerringe beiderseits der Rollen mit konischen Borden ausgestattet ist. In der Folge werden die Rollen seitens dieses Lagerringes zwischen den konisch gestalteten Borden eingefasst, wobei sie dann ebenfalls axial beidseitig mit konisch gestalteten Abschnitten auszustatten sind.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Rollenlagers entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
2 ein Detail des Rollenlagers aus 1.
Aus 1 geht eine Schnittansicht eines Rollenlagers entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vor, welches sich dabei aus zwei Lagerringen 1 und 2 und zwischenliegenden Rollen 3 zusammensetzt. Die Lagerringe 1 und 2 sind dabei radial zueinander angeordnet, indem der einen Lageraußenring des Rollenlagers bildende Lagerring 1 radial umliegend zu dem Lagerring 2 platziert ist, welcher dementsprechend einen Lagerinnenring gestaltet.
Die zwischen den Lagerringen 1 und 2 laufenden Rollen 3 sind zylinderförmig gestaltet und bilden Laufflächen 4, mit welchen sie seitens des Lagerringes 1 an einem Innendurchmesser 5 und seitens des Lagerringes 2 an einem Außendurchmesser 6 abwälzen. Dabei wird durch das Abwälzen der Rollen 3 eine Relativrotation des Lagerringes 2 zum Lagerring 1 ermöglicht, wobei hierbei eine Abstützung von Radialkräften erfolgt.
Um zudem auch eine Axialkraft in einer axialen Richtung stützen zu können, sind die Lagerringe 1 und 2 an einander abgewandten axialen Enden 7 und 8 jeweils mit je einem umlaufenden Bord 9 bzw. 10 ausgestattet. Die Borde 9 und 10 dienen jeweils als axialer Anlauf 11 bzw. 12 der Rollen 3 und sind konisch gestaltet, wobei eine Mantelfläche 13 bzw. 14 des jeweiligen Konus dabei den jeweiligen Anlauf 11 bzw. 12 definiert. Seitens der Rollen 3 sind axial beidseitig der jeweiligen Lauffläche 4 Abschnitte 15 und 16 vorgesehen, welche den Borden 9 und 10 zugewandte Gegenlaufflächen 17 und 18 bilden.
Als Besonderheit sind nun die Abschnitte 15 und 16 der Rollen 3 ebenfalls jeweils konisch gestaltet, wobei ein jeweiliger konischer Verlauf dabei so gewählt ist, dass die jeweilige Mantelfläche 13 bzw. 14 und die ihr zugewandte Gegenlauffläche 17 bzw. 18 parallel zueinander ausgerichtet sind. Aufgrund dieses parallelen Verlaufs, welcher am Beispiel der Mantelfläche 13 und der Gegenlauffläche 17 auch aus 2 hervorgeht, wird ein Spalt für die Bildung eines hydrodynamischen Schmierfilms zwischen der jeweiligen Stirnseite der Rollen 3 und dem jeweiligen Bord 9 bzw. 10 gebildet. Hierdurch kann die Reibung beim axialen Anlaufen der Rollen 3 an den Borden 9 und 10 entsprechend reduziert werden.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Rollenlagers kann eine verlustarme Abstützung von Axialkräften realisiert werden. Denn durch die der Druckkammtechnik bei Zahnradgetrieben ähnelnden Funktion kann ein Schmierfilm zwischen den kontaktierenden Flächen ausgebildet werden, wodurch ein verschleißfreier Lauf des Rollenlagers möglich ist. Dabei sind Kegelwinkel der konischen Abschnitte bevorzugt gering gewählt.
Bezugszeichenliste

1: Lagerring
2: Lagerring
3: Rollen
4: Lauffläche
5: Innendurchmesser
6: Außendurchmesser
7: Axiales Ende
8: Axiales Ende
9: Bord
10: Bord
11: Anlauf
12: Anlauf
13: Mantelfläche
14: Mantelfläche
15: Abschnitt
16: Abschnitt
17: Gegenlauffläche
18: Gegenlauffläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010018553 A1 [0003, 0011]

Claims

Rollenlager, insbesondere Zylinderrollenlager, umfassend zwei Lagerringe (1, 2), welche Laufbahnen für zwischenliegende, zylinder- oder fassförmige Rollen (3) bilden, wobei zumindest einer der Lagerringe (1, 2) mit mindestens einem umlaufenden, konisch gestalteten Bord (9, 10) versehen ist, welcher an je einer Mantelfläche (13, 14) einen stirnseitigen Anlauf (11, 12) für die Rollen (3) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (3) jeweils mit je einem dem mindestens einen Bord (9, 10) zugwandten, konischen Abschnitt (15, 16) ausgestattet sind, welcher je eine Gegenlauffläche (17, 18) an der einzelnen Rolle (3) für einen Kontakt mit dem mindestens einen Bord (9, 10) gestaltet.
Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die je eine Mantelfläche (13, 14) des mindestens einen Bords (9, 10) und die je eine Gegenlauffläche (17, 18) der einzelnen Rolle (3) parallel zueinander ausgerichtet sind.
Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe (1, 2) an einander entgegengesetzten Enden mit umlaufenden Borden (9, 10) versehen sind, die jeweils konisch gestaltet sind und jeweils einen stirnseitigen Anlauf (11, 12) für die Rollen (3) bilden.
Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Lagerringe beiderseits der Rollen mit konischen Borden ausgestattet ist.
Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe (1, 2) radial zueinander angeordnet sind.