DE10214468B4

DE10214468B4 - Zylinderrollenlager

Info

Publication number: DE10214468B4
Application number: DE10214468A
Authority: DE
Inventors: Alfred Weidinger
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2002-03-30
Filing date: 2002-03-30
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-03-31
Also published as: DE10214468A1

Abstract

Zylinderrollenlager (1), bestehend aus
– einem Außenring (2) und einem Innenring (3), wobei mindestens einer der Ringe (2, 3) zwei sich radial erstreckende Borde (4, 5, 4', 5') aufweist, und
– einer Vielzahl von zwischen Außenring (2) und Innenring (3) angeordneten Zylinderrollen (6),
wobei das Verhältnis des Durchmessers (D_LA) der Laufbahn (8) des Außenrings (2) zum Durchmesser (D_BA) des Bords (4, 5) des Außenrings (2) und/oder das Verhältnis des Durchmessers (D_BI) des Bords (4', 5') des Innenrings (3) zum Durchmesser (D_LI) der Laufbahn (9) des Innenrings (3) so ausgeführt ist, dass ein Zusammenbau des Zylinderrollenlagers (1) durch thermische Veränderung mindestens eines Teils des Lagers möglich ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zylinderrollen (6) in ihrem axialen Endbereich einen kegelförmigen Abschnitt (10) aufweisen, wobei der zugehörige Kontaktbereich (11) am Bord (4, 5, 4', 5') mit gleichem Kegelwinkel (α) ausgebildet ist,
wobei der Kegelwinkel (α) zwischen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager, bestehend aus einem Außenring und einem Innenring, wobei mindestens einer der Ringe zwei sich radial erstreckende Borde aufweist, und einer Vielzahl von zwischen Außenring und Innenring angeordneten Zylinderrollen, wobei das Verhältnis des Durchmessers der Laufbahn des Außenrings zum Durchmessers des Bords des Außenrings und/oder das Verhältnis des Durchmessers des Bords des Innenrings zum Durchmesser der Laufbahn des Innenrings so ausgeführt ist, dass ein Zusammenbau des Zylinderrollenlagers durch thermische Veränderung mindestens eines Teils des Lagers möglich ist.
Beim Zusammenbau eines Zylinderrollenlagers wird meist so vorgegangen, dass die Zylinderrollen beispielsweise im Außenring platziert werden, der an seinen axialen Enden je einen Bord aufweist. Der Bord stellt für die Zylinderrollen einen axialen Anschlag dar. Auf den mit den Zylinderrollen präparierten Außenring wird der Innenring durch axiales Einschieben montiert, wobei dieser an einer Seite gleichermaßen einen sich radial erstreckenden Bord aufweisen kann.
Damit das Lager auch in beiden Richtungen axiale Kräfte übertragen kann, wird anschließend am Innenring ein zweiter Bord montiert, der aus einem Ring besteht, der am Innenring des Lagers fixiert wird.
Der Zusammenbau eines Zylinderrollenlagers gemäß der vorstehenden Vorgehensweise ist also relativ aufwendig, jedoch erforderlich, um ein Zylinderrollenlager zu erhalten, das auch in der Lage ist, axiale Kräfte zu übertragen.
Aus der US 881 471 ist es bekannt, die Montage eines Lagers dadurch zu bewerkstelligen, dass Teile des Lagers erwärmt und im erwärmten und damit aufgeweiteten Zustand über andere Teile des Lagers, die nicht temperiert wurden, geschoben werden. Dieses Dokument offenbart eine solche Lösung jedoch lediglich für ein Kugellager. Hinweise zur Ausbildung eines Zylinderrollenlagers, das nach dem vorgeschlagenen Verfahren montiert wird und im Betrieb gute Lagereigenschaften aufweist, sind nicht enthalten.
Die US 31 23 413 sieht das nach der US 881 471 bekannte Verfahren auch zur Montage eines Zylinderrollenlagers vor. Allerdings finden sich auch hier keine Angaben darüber, wie das Zylinderrollenlager ausgeführt werden muss, um unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen ein zufriedenstellendes Lagerergebnis zu erreichen.
Die DE 35 03 215 A1 offenbart gleichermaßen die Möglichkeit, durch temperierte Erwärmung einzelner Lagerteile den Zusammenbau des Lagers zu bewerkstelligen. Das genannte Dokument bezieht sich jedoch ebenfalls nur auf Kugellager und liefert auf eine vorteilhafte Ausbildung eines Zylinderrollenlagers keinen Hinweis.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderrollenlager zu schaffen, mit dem die vorstehenden Nachteile überwunden werden können. Es soll also in besonders einfacher Weise ein stabiler, auch Axialkräfte übertragender Lagerverbund geschaffen werden, der in einfacherer Weise als bisher zusammengebaut werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderrollen in ihrem axialen Endbereich einen kegelförmigen Abschnitt aufweisen, wobei der zugehörige Kontaktbereich am Bord mit gleichem Kegelwinkel ausgebildet ist, wobei der Kegelwinkel zwischen 20° und 40° liegt, vorzugsweise 30° beträgt, und wobei sich an den kegelförmigen Abschnitt in Richtung zur Lauffläche der Zylinderrolle eine Ausrundung anschließt, die einen Radius zwischen 0,5 und 1,5 % des Durchmessers der Zylinderrolle aufweist.
Mit Vorteil ist hierbei vorgesehen, dass das Verhältnis des Durchmessers der Laufbahn des Außenrings zum Durchmesser des Bords des Außenrings bzw. das Verhältnis des Durchmessers des Bords des Innenrings zum Durchmesser der Laufbahn des Innenrings zwischen 1,005 und 1,03 beträgt. Mit dieser Ausgestaltung ist es besonders gut möglich, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Differenz zwischen dem Durchmesser der Laufbahn des Außenrings und dem Durchmesser des Bords des Außenrings bzw. die Differenz zwischen dem Durchmesser des Bords des Innenrings und dem Durchmesser der Laufbahn des Innenrings zwischen 3 % und 5 %, vorzugsweise 4 %, des Durchmessers der Zylinderrolle bei Verwendung eines Käfigs aus Metall beträgt.
Bei Verwendung eines Käfigs aus Kunststoff hat es sich indes als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Differenz zwischen dem Durchmesser der Laufbahn des Außenrings und dem Durchmesser des Bords des Außenrings bzw. die Differenz zwischen dem Durchmesser des Bords des Innenrings und dem Durchmesser der Laufbahn des Innenrings zwischen 4 % und 8 %, vorzugsweise 6 %, des Durchmessers der Zylinderrolle beträgt.
Zwischen der Lauffläche der Zylinderrolle und der Ausrundung kann ein kegelförmiger Abschnitt angeordnet sein. Dieser kegelförmige Abschnitt kann einen Kegelwinkel aufweisen, der zwischen 10° und 20° liegt, vorzugsweise bei 15°. Auch durch diese Maßnahmen lässt sich die Erfindung besonders einfach umsetzen.
Das Lager kann vollrollig mit Zylinderrollen befüllt sein, was die Tragfähigkeit des Lagers erhöht.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
1 schematisch den Radialschnitt durch ein Zylinderrollenlager gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine zu 1 alternative Ausgestaltung des Zylinderrollenlagers und
3 eine Vergrößerung des Übergangsbereichs der Laufbahn des Innenrings zum rechten Bord des Innenrings gemäß 2.
In 1 ist ein Zylinderrollenlager 1 dargestellt, das einen Außenring 2 sowie einen Innenring 3 aufweist. Zwischen Innen- und Außenring sind Zylinderrollen 6 angeordnet.
Der Außenring 2 weist zwei sich radial erstreckende Borde 4 und 5 auf. Diese bieten den Zylinderrollen 6 einen axialen Halt, so dass zwischen dem Außenring 2 und den Zylinderrollen 6 eine axiale Kraft übertragen werden kann.
Die Zylinderrollen 6 werden in üblicher Weise von einem Käfig 7 geführt.
Der Außenring 2 weist eine Laufbahn 8 mit einem Durchmesser D_LA auf. Die Zylinderrollen 6 haben den Durchmesser D. Die Borde 4 und 5 weisen einen Borddurchmesser D_BA auf.
Das Verhältnis des Durchmessers D_LA der Laufbahn 8 des Außenrings 2 zum Durchmesser D_BA des Bords 4 bzw. 5 des Außenrings 2 ist so gewählt, dass ein Zusammenbau des Zylinderrollenlagers 1 durch eine relative thermische Veränderung zwischen dem Außenring 2 bzw. den Zylinderrollen 6 möglich ist. Wird der Außenring 2 beispielsweise erwärmt, dehnt er sich aus, so dass auch der Durchmesser D_BA des Bords 4 bzw. 5 wächst. Ist eine hinreichende Temperatur erreicht, beispielsweise 250°C, kann die vormontierte Einheit, bestehend aus Zylinderrollen 6, Käfig 7 und Innenring 3, axial auf den Außenring 2 aufgeschoben werden: Der Durchmesser D_BA des Bords 4 bzw. 5 ist dann größer oder zumindest gleich dem Außendurchmesser, der durch die Zylinderrollen 6 beschrieben wird.
Um dies zu erreichen, liegt das Durchmesserverhältnis zwischen dem Durchmesser D_LA der Laufbahn 8 des Außenrings 2 zum Durchmesser D_BA des Bords 4 bzw. 5 des Außenrings 2 im Wertebereich zwischen 1,005 und 1,03.
In 2 ist eine alternative Ausgestaltung zu sehen, bei der sowohl der Außenring 2 als auch der Innenring 3 mit Borden 4 und 5 bzw. 4' und 5' versehen sind. Eine solche Anordnung eines Zylinderrollenlagers ist mit herkömmlichen Mitteln zumindest dann nicht montierbar, wenn das Zylinderrollenlager vollrollig mit Zylinderrollen 6 befüllt ist.
Auch hier wird der Zusammenbau des Zylinderrollenlagers 1 durch thermische Veränderung einzelner Lagerkomponenten bewerkstelligt. Hierfür liegen – wie vorstehend bereits beschrieben – die Verhältnisse des Durchmessers D_LA der Laufbahn 8 des Außenrings 2 zum Durchmesser D_BA des Bords 4, 5 des Außenrings 2 bzw. des Durchmessers D_BI des Bords 4', 5' des Innenrings 3 zum Durchmesser D_LI der Laufbahn 9 des Innenrings 3 im erwähnten Bereich (1,005 bis 1,03).
Die Wahl der Durchmesserverhältnisse kann auch in Relation zum Durchmesser D der Zylinderrollen 6 erfolgen. Hierbei hat es sich herausgestellt, dass abhängig vom Material des Käfigs 7 unterschiedliche Werte anzusetzen sind.
Bei Verwendung eines Käfigs aus Metall hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Differenz zwischen dem Durchmesser D_LA der Laufbahn 8 des Außenrings 2 und dem Durchmesser D_BA des Bords 4 bzw. 5 des Außenrings 2 zwischen 3 % und 5 %, vorzugsweise 4 %, des Durchmessers D der Zylinderrolle 6 beträgt. Entsprechendes gilt für die Differenz zwischen dem Durchmesser D_BI des Bords 4' bzw. 5' des Innenrings 3 und dem Durchmesser D_LI der Laufbahn 9 des Innenrings 3.
Bei der Verwendung eines Käfigs aus Kunststoff liegt das Verhältnis bevorzugt zwischen 4 % und 8 %, wobei sich insbesondere ein Wert von 6 % als sehr vorteilhaft herausgestellt hat.
In 3 ist die detaillierte Ausgestaltung des axialen Endbereichs der Zylinderrolle 6 und das Zusammenwirken der Zylinderrolle 6 mit dem Innenring 3 und namentlich mit dessen Bord 5' skizziert. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammenbau eines Zylinderrollenlagers und das Zylinderrollenlager selber arbeitet besonders gut, wenn eine Geometrie für den Endbereich der Zylinderrolle 6 und des Innen- oder Außenrings 2, 3 gewählt wird, wie es in 3 dargestellt ist.
In ihrem axialen Endbereich weist die Zylinderrolle 6 einen kegelförmigen Abschnitt 10 auf. Der entsprechende Anlauf am Innenring 3 bzw. am Bord 5' wird durch den Kontaktbereich 11 definiert, der ebenfalls entsprechend zum kegelförmigen Abschnitt 10 kegelförmig ausgebildet ist. Die im wesentlichen zylindrische Lauffläche 12 der Zylinderrolle (spezielle Balligkeiten der Lauffläche 12 sollen hier außer Betracht bleiben) geht mit einer Ausrundung 13 mit einem Radius R in den kegelförmigen Abschnitt 10 über. Dabei ist zwischen der Lauffläche 12 der Zylinderrolle 6 und der Ausrundung 13 gleichermaßen ein kegelförmiger Abschnitt 14 vorgesehen, der allerdings weniger steil ausgeführt ist: Während der kegelförmige Abschnitt 10 einen Kegelwinkel α aufweist, der zwischen 20° und 40° liegt, vorzugsweise bei 30°, weist der kegelförmige Abschnitt 14 einen Kegelwinkel β auf, für den Werte zwischen 10° und 20°, vorzugsweise von 15°, vorgesehen sind.
Im Zusammenwirken des so ausgebildeten axialen Endbereichs der Zylinderrolle 6 mit dem Bord 5' (und entsprechend mit dem Bord 4') wird erreicht, dass bei den vorerwähnten Durchmesserverhältnissen von Laufbahnen und Borden ein Zusammenbau mit den erläuterten thermischen Manipulationen möglich ist; trotzdem wird ein gutes Laufverhalten des Zylinderrollenlagers 1 im Betrieb erreicht.
Beim erfindungsgemäßen Zusammenbau kommt es im wesentlichen lediglich darauf an, dass zwei zusammenzubauende Komponenten des Zylinderrollenlagers 1 eine Temperaturdifferenz aufweisen. Dies kann entweder durch Erhitzen des einen Teils oder durch Abkühlen des anderen Teils erreicht werden; genauso aber ist es auch möglich, dass das eine Teil erwärmt und das andere Teil gleichzeitig abgekühlt wird, um zu erreichen, dass der Zusammenbau der einzelnen Komponenten des Lagers bewerkstelligt werden kann.
Für folgendes Beispiel eines Zylinderrollenlagers hat sich das erfindungsgemäße Konzept besonders bewährt: Das Zylinderrollenlager 1 weist einen Rollenmittenkreis von 212 mm und einen Rollendurchmesser D von 30 mm auf. Der Radius R beträgt 0,3 mm, also 1 % des Rollendurchmessers. Der Kegelwinkel α beträgt 30° und der Kegelwinkel β 15°. Der Winkel des Bordes ist dann gleichermaßen 30°. Die Höhe des Bordes beträgt bei Einsatz eines Messingkäfigs 0,6 mm, also 2 % vom Rollendurchmesser. Beim Einsatz eines Kunststoffkäfigs ist eine Bordhöhe von 1,8 mm vorgesehen, also 3 % vom Rollendurchmesser.

1: Zylinderrollenlager
2: Außenring
3: Innenring
4, 5: Bord des Außenrings
4', 5': Bord des Innenrings
6: Zylinderrolle
7: Käfig
8: Laufbahn des Außenrings
9: Laufbahn des Innenrings
10: kegelförmiger Abschnitt
11: Kontaktbereich
12: Lauffläche der Zylinderrolle
13: Ausrundung
14: kegelförmiger Abschnitt
D_LA: Laufbahndurchmesser des Außenrings
D_BA: Borddurchmesser des Außenrings
D_LI: Laufbahndurchmesser des Innenrings
D_BI: Borddurchmesser des Innenrings
D: Durchmesser der Zylinderrolle
R: Radius
α: Kegelwinkel
β: Kegelwinkel

Claims

Zylinderrollenlager (1), bestehend aus – einem Außenring (2) und einem Innenring (3), wobei mindestens einer der Ringe (2, 3) zwei sich radial erstreckende Borde (4, 5, 4', 5') aufweist, und – einer Vielzahl von zwischen Außenring (2) und Innenring (3) angeordneten Zylinderrollen (6), wobei das Verhältnis des Durchmessers (D_LA) der Laufbahn (8) des Außenrings (2) zum Durchmesser (D_BA) des Bords (4, 5) des Außenrings (2) und/oder das Verhältnis des Durchmessers (D_BI) des Bords (4', 5') des Innenrings (3) zum Durchmesser (D_LI) der Laufbahn (9) des Innenrings (3) so ausgeführt ist, dass ein Zusammenbau des Zylinderrollenlagers (1) durch thermische Veränderung mindestens eines Teils des Lagers möglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderrollen (6) in ihrem axialen Endbereich einen kegelförmigen Abschnitt (10) aufweisen, wobei der zugehörige Kontaktbereich (11) am Bord (4, 5, 4', 5') mit gleichem Kegelwinkel (α) ausgebildet ist, wobei der Kegelwinkel (α) zwischen 20° und 40° liegt und wobei sich an den kegelförmigen Abschnitt (10) in Richtung zur Lauffläche (12) der Zylinderrolle (6) eine Ausrundung (13) anschließt, die einen Radius (R) zwischen 0,5 und 1,5 % des Durchmessers (D) der Zylinderrolle (6) aufweist.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers (D_LA) der Laufbahn (8) des Außenrings (2) zum Durchmesser (D_BA) des Bords (4, 5) des Außenrings (2) bzw. das Verhältnis des Durchmessers (D_BI) des Bords (4', 5') des Innenrings (3) zum Durchmesser (D_LI) der Laufbahn (9) des Innenrings (3) zwischen 1,005 und 1,03 beträgt.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Durchmesser (D_LA) der Laufbahn (8) des Außenrings (2) und dem Durchmesser (D_BA) des Bords (4, 5) des Außenrings (2) bzw. die Differenz zwischen dem Durchmesser (D_BI) des Bords (4', 5') des Innenrings (3) und dem Durchmesser (D_LI) der Laufbahn (9) des Innenrings (3) zwischen 3 % und 5 %, vorzugsweise 4 %, des Durchmessers (D) der Zylinderrolle (6) bei Verwendung eines Käfigs (7) aus Metall beträgt.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Durchmesser (D_LA) der Laufbahn (8) des Außenrings (2) und dem Durchmesser (D_BA) des Bords (4, 5) des Außenrings (2) bzw. die Differenz zwischen dem Durchmesser (D_BI) des Bords (4', 5') des Innenrings (3) und dem Durchmesser (D_LI) der Laufbahn (9) des Innenrings (3) zwischen 4 % und 8 %, vorzugsweise 6 %, des Durchmessers (D) der Zylinderrolle (6) bei Verwendung eines Käfigs (7) aus Kunststoff beträgt.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lauffläche (12) der Zylinderrolle (6) und der Ausrundung (13) ein kegelförmiger Abschnitt (14) angeordnet ist.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel (β) des kegelförmigen Abschnitts (14) zwischen 10° und 20° liegt, vorzugsweise 15° beträgt.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager vollrollig mit Zylinderrollen (6) befüllt ist.