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Technisches Gebiet
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Die Erfindung befasst sich mit der Ausbildung von einreihigen Kegelrollenlagern, insbesondere mit der Lastaufnahme und Lastübertragung in beide Axialrichtungen längs der Drehachse solcher einreihigen Kegelrollenlager.
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Stand der Technik
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Kegelrollenlager werden üblicher Weise zur Übertragung hoher Radiallasten verwendet und weisen neben einem inneren Lagerring, einem äußeren, den inneren Lagerring koaxial umgebenden Lagerring und Wälzkörper zwischen den beiden Lagerringen auf. Jeder dieser Laufringe ist mit einer schräg zur Drehachse DA des Kegelrollenlagers verlaufenden Laufbahn versehen, wobei in aller Regel die gedachte Verlängerungen dieser im Zusammenhang mit dieser Anmeldung als konischen Laufbahnen gezeichneten Laufbahnen die Drehachse des Kegelrollenlagers in einem Punkt scheiden. Die konische Laufbahn des inneren Lagerrings ist zumindest von einem Bord axial begrenzt, welcher sich von der Drehachse des Kegelrollenlagers radial nach außen erstreckt. Auch ist es üblich, dass kegeligen Wälzkörper von solchen Kegelrollenlagern von einem Käfig geführt werden, welcher die Wälzkörper in Taschen aufnimmt. Im Gegensatz zum inneren Lagerring ist der äußere Lagerring bordfrei ausgebildet, also axial nicht begrenzt.
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Soll ein Kegelrollenlager später montiert werden, ist es üblich das Kegelrollenlager in zwei Baugruppen zur Verfügung zu stellen, und zwar in der Form des äußeren Lagerring und einer Montagegruppe, die aus dem inneren Lagerring und dem auf dem inneren Lagerring verlierfest angeordneten Wälzlagersatz, bestehend aus den konischen Wälzkörpern und Käfig. Die Bereitstellung dieser baugruppen erlaubt es das Kegelrollenlager später am Einbau sehr einfach zu kompetieren, indem die Montagegruppe aus innerem Lagerring und Wälzkörpersatz einfach in den äußeren Lagerring eingeschoben wird.
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Diese einfache Montage hat aber auch zur Folge, dass ohne zusätzliche Mittel die hergestellte Einheit auch mit der gleichen Einfachheit wieder ausgelöst werden kann, indem die Montagegruppe aus innerem Lagerring und Wälzkörper wieder aus dem äußeren Lagerring herausgezogen wird. Daher ist es bei Kegelrollenlagerung üblich zwei Reihen von Kegelrollenlagern vorsehen und diese nebeneinander entweder in X- oder O-Anordnung anzuordnen.
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Abgesehen davon, dass paarweise in X- oder O-Anordnung angeordnete Kegelrollenlager sehr viel axialen Bauraum verbrauchen, der oftmals nicht zur Verfügung steht, ist es für den Verwender von Kegelrollenlagers sehr aufwändig diese erst am endgültigen Montageort durch Zusammenfügen der verschiedenen Baugruppen zu einem einreihigen Kegelrollenlager zu verbinden.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einbaufertiges, einreihiges Kegelrollenlager anzugeben, bei welchem der innere und äußere Lagerring unveränderbar zueinander angeordnet sind, gleichgültig in welche axial Richtung Kräfte auf den jeweiligen Lagerring wirken.
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Darstellung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Ist ein Ring vorgesehen, der sich in Richtung der Drehachse DA des Kegelrollenlagers erstreckt, der mit der Stirnfläche des äußeren Lagerrings verbunden ist, die die kleinere radiale Erstreckung der beider Stirnflächen dieses Lagerings hat, und dessen Innenseite sich an der Stirnfläche des inneren Lagerings abstützt, die die größere radiale Erstreckung der beiden Stirnflächen dieses Lagerrings hat, wird bei einem einreihigen Kegelrollenlager kompakte Einheit aus innerem und äußerem Lagerring geschaffen, die durch gegenseitige axial Bewegung von äußerem Lagerring und innerem Lagerring nicht auflösbar ist.
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Maßgebliche Bedeutung kommt dabei dem Ring zu, welcher durch seine Abstützung am inneren Lagerring eine axiale Beweglichkeit des inneren Lagerrings gegenüber dem äußeren Lagerring bzw. des äußeren Lagerrings gegenüber dem inneren Lagerring ausschließt, wenn Axiallasten auf den jeweiligen Lagerring wirken, welche einer Kraft entgegengereichte ist, die die konischen Wälzkörper in den von der konischen Laufbahn am äußeren Lagerring bereitgestellten Sitz drücken.
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Ist die Abstützung des Rings am inneren Lagerring ein Axiallager ausgebildet, sind Reibungseinflüsse zwischen Ring und innerem Lagerring weitgehend ausgeschlossen.
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Ist das Axiallager ein solches, welches Wälzkörper aufweist, die auf der Innenseite des Rings und der dem Ring axial gegenüberliegenden Stirnfläche des inneren Lagerrings abrollen, trägt dies zur weiteren Verminderung der Reibung bei, selbst wenn höhere axiale Belastungen wirken.
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Eine Behinderung der Rotation zwischen innerem und äußerem Lagerring ist ausgeschlossen, wenn der Radius R1 zwischen dem radial inneren Ende des Rings und der Drehachse DA etwas größer als Radius R2 zwischen dem Innenrand des inneren Lagerrings und der Drehachse ist.
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Wege zum Ausführen der Erfindung
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Die Erfindung soll nun anhand einer einigen Figur näher läutert werden.
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Das in der Figur gezeigte Kegelrollenlager wird im Wesentlichen von einem inneren Lagerring 1, einem äußeren Lagerring 2 und Wälzkörpern 3 gebildet, wobei der äußere Lagerring 2 den inneren Lagerring 1 koaxial umgibt und die kegeligen Wälzkörper 3 zwischen den beiden Lagerringen 1, 2 angeordnet sind.
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Der innere Lagerring 1 weist eine kegelige Laufbahn 4.1 auf, deren axialen Enden sowohl an der Großdurchmesserseite 5 als auch an der Kleindurchmesserseite 6 von jeweils einem Bord 7.1, 7.2 begrenzt sind, der sich bezogen auf die Drehachse DA des einreihigen Kegelrollenlagers von dies wegerstreckt.
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Der äußerer Lagerring 2 hat ebenfalls eine kegelige Laufbahn 4.2, deren Enden allerdings bordfrei sind.
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Die kegeligen Wälzwälzkörper 3 dieser einzigen Rollenreihe rollen auf den kegeligen Laufbahnen 4.1, 4.2 der Lagerringe 1, 2 ab und werden von einem Käfig 19.1 geführt. Dieser Käfig 19.1 ist in der gezeigten Ausführung als Bolzenkäfig realisiert.
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Wird ein bisher beschriebenes einreihiges Kegelrollenlager axial belastest, indem eine Kraft F1 auf die Stirnfläche 8.1 des äußeren Lagerrings 2 wirkt, wird diese Kraft F1 unter Vermittlung der kegeligen Laufbahn 4.2 des äußeren Lagerrings 2, der Wälzkörper 3, die andere Laufbahn 4.1 bzw. den inneren Lagerring 1 übertragen und hat dort eine Wirkrichtung, die dem Pfeil F2 entgegenwirkt.
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Gleiches gilt, wenn eine Kraft F2 auf die Stirnfläche 8.3 des inneren Lagerrings 1 wirkt, denn auch dort wird die Kraft F2 unter Vermittlung der Laufbahnen 4.1, 4.2 und die Wälzkörper 3 auf den äußeren Lagerring 3 übertragen und hat dort eine dem Pfeil F2 entgegen gerichtete Wirkrichtung.
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Gleichwohl wird durch ein solches einreihige Kegelrollenlager keine Einheit zwischen den beiden Lagerringen 4.1, 4.2 geschaffen. Sollen nämlich dem Hauptzweck eines Kegelrollenlagers folgend, radiale Kräfte beispielsweise vom inneren Lagerring 1 unter Vermittlung der Wälzkörper 3 auf den äußeren Lagerring 2 übertragen werden (angedeutet durch den Kraftpfeil F3), teilt sich diese radial Kraft F3 in einen kleinere radial Komponente F3 r und eine axial Komponente F3 auf. Die entstehende axial Komponente F3 a ist dafür verantwortlich, dass der innere Lagerring 1 samt dem Wälzkörpersatz in der Figur nach rechts aus dem äußeren Lagerring 2 herausbewegt wird, wodurch eine vorgenommene Zuordnung zwischen innerem und äußerem Lagerring 1, 2 aufgelöst wird. Gleiches gilt natürlich auch, wenn ohne radiale Belastung nur eine axiale Kraftkomponente auf den inneren Lagerring 1 wirkt, indem beispielsweise die Stirnfläche 8.4 des inneren Lagerrings 1 einer axialen Belastung ausgesetzt ist, oder auf die Stirnfläche 8.2 des äußeren Lagerings 2 eine axiale Kraft wirkt.
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Daher ist ein Ring 9 vorgesehen, der sich im Wesentlichen in Richtung der Drehachse DA erstreckt. Dieser Ring 9 ist mit der Stirnfläche 8.2 verbunden, welche die kleiner radialer Erstreckung von beiden Stirnflächen 8.1, 8.2 des äußeren Lagerrings 2 hat, wobei allerdings auf die Darstellung von dem Fachmann geläufigen Verbindungsmittel zur Befestigung des Rings 9 am äußeren Lagerring 2 verzichtet wurde. Deutlich ist der Darstellung in der Figur allerdings entnehmbar, dass die Innenseite 10 des Rings 9 einen axialen Abstand A zu der Stirnfläche 8.3 des inneren Lagerings 1 und, da bei der gezeigten Ausführungsbeispiel die kegeligen Wälzkörper 3 von einem Käfig 19.1 geführt werden, auch zu dem Käfig 19.1 einhält, so dass eine gegenseitige Berührung von Ring 9 und innerem Lagerring 1 und Käfig 19.1 unterbleibt.
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Dieser Abstand A zwischen der Stirnfläche 8.3 und der Innenseite 10 des Rings 9 wird von einem Axiallager 11, welches im gezeigten Aufführungsbeispiel ein Kugellager ist, überbrückt. Die Kugeln 12 dieses Axiallagers 11, welche von einem Käfig 19.2 geführt werden, rollen auf kugeligen Laufbahnen 4.3, 4.4 ab, die an der Innenseite 10 des Rings 9 und der gegenüberliegenden Stirnfläche 8.3 des inneren Lagerrings 1 ausgebildet sind.
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Wird nun der innere Lagerring 2 dieses einreihige Kegelrollenlager mit Radialkräften F3 beaufschlagt, werden die Axialanteile dieser Kraft F3 a unter Vermittlung des Axiallagers 11 auf den Ring 9 und damit auf auch den äußeren Lagerring 2 übertragen, ohne dass die einmal eingestellt axiale Zuordnung zwischen dem inneren Lagerring 1 und dem in einer Anschlusskonstruktion (nicht gezeigt) axial festgelegten äußeren Lagerring 2 beseitigt wird.
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Ebenso verhält es sich, wenn etwa nur die Stirnfläche 8.4 axialen Belastungen ausgesetzt die in Richtung der Wirkrichtung der das Kraftpfeils F3a wirken oder an der Grenzfläche zwischen den Wälzkörpern 3 und er Laufbahn 4.2 axiale Kräfte wirken, die der Wirkrichtung des Kraftpfeils F3 a entgegen wirken.
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Um die Rotation zwischen innerem und äußerem Lagerring 1, 2 durch den Ring 9 nicht zu behindern, ist vorgesehen, dass der Radius R1, den das radiale Ende 13 des Rings 9 zur Drehachse DA des Kegelrollenlagers einhält, etwa größer als der Radius R2 zwischen dem Innenrand 14 der inneren Lagerrings 1 und der Drehachse DA ist.
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Nur der Vollständigkeit sei darauf hingewiesen, dass in einem anderen, nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel das Axiallager auch als Gleitlager ausgebildet sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Innerer Lagerring
- 2
- Äußerer Lagerring
- 3
- Konische Wälzkörper
- 4.1, 4.2, 4.n
- Laufbahn
- 5
- Großdurchmesserseite
- 6
- Kleindurchmesserseite
- 7.1, 7.2
- Bord
- 8.1, 8.2, 8.n
- Stirnfläche
- 9
- Ring
- 10
- Innenseite
- 11
- Axiallager
- 12
- Kugel
- 13
- Radiales Ende
- 14
- Innenrand
- 19.1, 19.2
- Käfig
