DE19514504A1 - Radialwälzlager - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager mit zwischen einem Innen- und einem
Außenring abrollenden Tragwälzkörpern, wobei zwischen zwei jeweils einander
benachbarten Tragwälzkörpern einzelne Distanzstücke eingefügt sind, die
oberhalb und unterhalb eines Teilkreises der Tragwälzkörper Wälzelemente
aufweisen, die an der Wälzfläche der Tragwälzkörper anliegen.
Ein derartiges Lager bzw. Distanzstück ist aus der GB 11 72 015 vorbekannt.
Bei diesem Distanzstück sind die die Tragwälzkörper berührenden Wälzele
mente als Kugeln ausgebildet, da die Reibung zwischen den Distanzstücken und
den Tragwälzkörpern verringert werden sollte, d. h. die Gleitreibung zwischen
Distanzstück und Tragwälzkörper ist in eine Rollreibung überführt.
Nachteilig dabei ist, daß mit diesen Kugeln zwar die Reibung zwischen den
Tragwälzkörpern und den Distanzstücken verringert bzw. der gewünschte
Abstand zwischen den Tragwälzkörpern hergestellt werden kann, aber ein
altbekanntes Problem in der Wälzlagertechnik, der sogenannte Schlupf, nicht
gelöst bzw. nicht verhindert wird. Unter Schlupf ist dabei das durch unzurei
chende Reibung bedingte Zurückbleiben eines Getriebegliedes gegenüber
einem anderen mit ihm verbundenen zu verstehen. Übertragen auf die Wälz
lagertechnik heißt das, daß in der entlasteten Zone der Reibungsschluß zwi
schen Innenring, Tragwälzkörpern und Außenring verlorengeht. In dieser Zone
vermindern die Wälzkörper ihre Drehzahl. Bei Eintritt in die belastete Zone
müssen sie dann schlagartig wieder beschleunigt werden, damit der normale
Abwälzvorgang ablaufen kann. Dadurch bedingt kommt es insbesondere bei
bestimmten Last- und Drehzahlverhältnissen zu einem Verschleiß der Wälzkör
per in der Last- bzw. Beschleunigungszone.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein gattungsgemäßes Lager mit Distanz
stücken den Schlupf zwischen den Tragwälzkörpern zu vermeiden bzw. zu
verringern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wälzelemente
zwischen den Tragwälzkörpern als Friktionswälzkörper wirken. Durch die
Ausbildung der Wälzelemente als Friktionswälzkörper wird eine linienförmige
oder punktförmige Berührung zwischen diesen und den Tragwälzkörpern
erreicht. Durch diese Führung und eine definierte Einstellung des Teilkreis
spieles über die Distanzstücke und der darin angeordneten Wälzelemente bis
hin zu einer Vorspannung des Lagers kann ähnlich einem Planetenfriktions
getriebe der auftretende Schlupf der Tragwälzkörper bzw. des gesamten Trag
wälzkörpersatzes auf beliebig anpaßbare vorgegebene Werte reduziert werden.
Dies ist möglich, da in allen Zonen des Lagers stets eine Reibverbindung
zwischen den Tragwälzkörpern und den Wälzelementen des Distanzstückes
besteht. Der sonst unvermeidliche Drehzahlabfall der Tragwälzkörper außerhalb
der Lastzone wird somit vermieden und die aus der Beschleunigung masserei
cher Tragwälzkörper kommende Gefahr in Form von Anschmierungen wird
minimiert, ebenso die im Lager erzeugte Reibungswärme. Die Reibung
zwischen den im Lager umlaufenden Teilen, d. h. zwischen den Tragwälzkör
pern und den Friktionswälzkörpern im Distanzstück stellt sich von selbst ein
und ist von den Toleranzen umgebender Lagerteile unabhängig. Dies ist von
besonderem Vorteil, da bisher bekannte Verfahren zur Erzielung einer Vor
spannung von Radiallagern die Gefahr in sich bergen, nicht eindeutig be
herrschbar zu sein, da sie von Toleranzen und Betriebstemperaturen abhängen
und unter Umständen zu einem frühzeitigen Lagerausfall führen können. Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist dies nicht zu befürchten, selbst bei einem
relativ großen Teilkreisendspiel in der lastfreien Zone wird durch die Reibung
zwischen Tragwälzkörper und Friktionswälzkörper eine Rotation der Tragwälz
körper bewirkt. Bei langsam drehenden Wälzlagerungen und geringer Belastung
kann es aber auch vorteilhaft sein, kein Teilkreisendspiel zu haben, sondern
eine Vorspannung des Tragwälzkörpersatzes über die Friktionswälzkörper im
Distanzstück einzustellen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den
Unteransprüchen beschrieben. Gemäß Anspruch 2 sollen die Friktionswälzkör
per als Kugeln, Zylinderrollen, Nadelrollen oder Tonnen rollen ausgebildet sein.
Nach Anspruch 2 ist vorgesehen, daß jeweils zwei voneinander beabstandet
angeordnete Zylinderrollen als Friktionswälzkörper vorhanden sind. Natürlich
ist die erfindungsgemäße Lösung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Denkbar sind beispielsweise auch drei voneinander beabstandet angeordnete
Zylinderrollen, aber auch mit einer entsprechend längeren Zylinderrolle wird
die gleiche Wirkung erzielt.
Aus Anspruch 4 geht hervor, daß die Friktionswälzkörper oberhalb und un
terhalb des Teilkreises verschiedene Durchmesser aufweisen. Durch die unter
schiedlichen Durchmesser der Friktionswälzkörper können definierte Anlage
richtungen eingestellt werden. Sind beispielsweise die Friktionswälzkörper
oberhalb des Teilkreises größer als die unterhalb des Teilkreises, wird der
Tragwälzkörpersatz in Richtung Innenring gerichtet. Im umgekehrten Fall, d. h.
bei einer im Durchmesser größeren Ausbildung der Friktionswälzkörper un
terhalb des Teilkreises, erfolgt die Ausrichtung des Tragwälzkörpersatzes in
Richtung Lageraußenring.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 5 sollen die
Friktionswälzkörper aus Stahl, Messing, Aluminium, Keramik, Gummi oder aus
einem Kunststoff bestehen. Da der sich einstellenden Reibungsbeiwert p zwi
schen Friktionswälzkörpern und Tragwälzkörpern unter anderem auch von der
Materialpaarung abhängig ist, richtet sich die Auswahl des Materials für die
Friktionswälzkörper nach dem Anwendungsgebiet des Lagers. Ein hoher Rei
bungsbeiwert µ begünstigt das Abrollen der Tragwälzkörper auch in der unbela
steten Zone, erhöht aber gleichzeitig den Gesamtreibungswiderstand des Lagers.
Ein niedriger Reibungsbeiwert µ hingegen verringert zwar die Gesamtreibungs
leistung des Lagers, kann aber den Schlupf der Tragwälzkörper nicht in dem
Maße beeinflussen wie ein höherer Reibungsbeiwert.
Nach Anspruch 6 sind die Distanzstücke aus Kunststoff, Keramik, Aluminium-,
Kupferlegierungen oder aus Stahl gefertigt. In der Regel wird als Werkstoff für
die Distanzstücke ein technischer Kunststoff in Betracht kommen, da derartige
Distanzstücke als Kunststoffspritz- oder -Preßteil sehr rationell und billig gefertigt
werden können. Außerdem lassen sich die Friktionswälzkörper in ein Distanz
stück aus Kunststoff problemlos einschnappen. Zur Verbesserung der Festigkeits
eigenschaften können die Kunststoffe auch mit Glasfasern, Kohlenstoffasern oder
anderen Faserstoffen verstärkt werden. Werden die Distanzstücke aus Keramik
material gefertigt, so ist als Vorteil eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit
zu nennen. Aber auch die Fertigung der Distanzstücke aus Aluminium bzw.
Kupferlegierungen wie Messing und Bronze ist im Rahmen der Erfindung
möglich. Derartige Distanzstücke lassen sich wirtschaftlich mittels Strangguß
herstellen und auf eine entsprechende Länge ablängen. Metallische Distanz
stücke weisen eine besondere Festigkeit auf. Distanzstücke aus Stahl bzw.
Stahlblech lassen sich ebenfalls rationell durch spanlose Umformverfahren
fertigen und können gegebenenfalls noch einer Härtung unterworfen werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 7 sollen
die Distanzstücke im Bereich des Tragwälzkörperteilkreises mit einer Ausneh
mung versehen sein. Derartige Ausnehmungen ermöglichen die Schaffung eines
größeren Fettraumes, einen verbesserten Durchtritt des Schmiermittels und somit
eine Reduzierung der Verlustleistung durch Reibung im Radialwälzlager.
Aus Anspruch 8 geht hervor, daß die Tragwälzkörper als Zylinderrollen oder als
Tonnen rollen ausgebildet sein sollen. Auch die Mantellinie der Tonnenrolle
schmiegt sich eng an die Mantelfläche der Friktionswälzkörper an, so daß ein
ständiger Reibungsschluß zwischen Friktionswälzkörper und Tragwälzkörper
gegeben ist.
Schließlich ist nach Anspruch 9 vorgesehen, daß die Laufbahn des Innen
und/oder Außenringes ballig bzw. sphärig ausgeführt ist, d. h. sie weist in ihrer
Mitte einen größeren bzw. kleineren Durchmesser auf. Werden die Laufbahnen
derartig ausgeführt, können die Distanzstücke wegen des Freiheitsgrades in
axialer Richtung auch bei Wellendurchbiegung und umlaufender Last ihre
Aufgabe erfüllen.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel mit als Zylinderrol
len ausgebildeten Friktionswälzkörpern näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch ein erfindungs
gemäßes Radiallager,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Distanzstückes und Fig. 3 einen
vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich der Friktions
wälzkörper.
Das in Fig. 1 dargestellte Radialwälzlager besteht aus einem Außenring 1 und
einem Innenring 3, zwischen denen auf nicht näher bezeichneten Laufbahnen
Tragwälzkörper 4 abrollen. Zur achsparallelen Führung der Tragwälzkörper 4 ist
der Außenring 1 mit einem Bord 2 versehen. Jeweils zwischen zwei benach
barten Tragwälzkörpern 4 sind Distanzstücke 5 eingefügt, die die Tragwälzkör
per 4 voneinander trennen. Die Trennung der Tragwälzkörper 4 erfolgt dabei
durch Zylinderrollen 6, die oberhalb und unterhalb eines Teilkreises 7 der
Tragwälzkörper 4 angeordnet sind, d. h. das eigentliche Distanzstück 5 dient
nur noch der Halterung der Zylinderrollen 6. Durch die Anordnung der Zylin
derrollen 6 ober- und unterhalb des Teilkreises 7 wird erreicht, daß die Distanz
stücke 5 weder am Außenring 1 noch am Innenring 3 geführt werden. Dies
bewirkt einerseits eine Reduzierung der Reibleistung des Radialwälzlagers und
andererseits wird durch den fehlenden Kontakt des Distanzstückes 5 mit der
Lauffläche des Außenringes 1 bzw. der Lauffläche des Innenringes 3 die Aus
bildung eines Schmierfilmes auf den Wälzlaufbahnen nicht behindert. In der
bereits beschriebenen Weise wirken die Zylinderrollen 6 als Friktionswälzkör
per, d. h. in sämtlichen Stellungen der Tragwälzkörper 4 ist ein Reibkontakt mit
den als Friktionswälzkörper wirkenden Zylinderrollen 6 gegeben. Dieser Rei
bungsschluß sorgt nun insbesondere in der unbelasteten Zone des Radialwälz
lagers dafür, daß die Nenndrehzahl der Tragwälzkörper 4 in der Lastzone auch
in der lastfreien Zone durch die Zylinderrollen 6 nahezu gehalten wird, d. h.
der Schlupf verringert wird.
Das in Fig. 2 dargestellte Distanzstück 5 weist eine rechteckige Form auf und
ist im Bereich des Teilkreises 7 mit einer Ausnehmung 9 versehen. Diese
Ausnehmung 9 sorgt für einen ungehinderten Schmiermitteldurchgang innerhalb
des Lagers. Das Distanzstück 5 ist oberhalb und unterhalb des Teilkreises 7 mit
je zwei beabstandet voneinander angeordneten Zylinderrollen 6 versehen.
Diese Zylinderrollen 6 übernehmen in der beschriebenen Weise den Reibschluß
mit den Tragwälzkörpern 4. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, sind diese
Zylinderrollen 6 im Distanzstück 5 in einer nicht näher bezeichneten Aus
nehmung mit Hilfe von Rollenhalterungen 8 gehalten. Die Zylinderrollen 6
werden in einfacher Weise in das Distanzstück 5 eingedrückt, wobei die Rollen
halterungen 8 in radialer Richtung elastisch verformt werden. Nach dem Ein
drücken der Zylinderrollen 6 federn die Rollenhalterungen 8 zurück und sorgen
somit für einen sicheren Halt der Zylinderrollen 6. Natürlich sind auch andere
Halterungen der Zylinderrollen 6 im Distanzstück 5 denkbar. Auch für die
Anordnung der als Friktionswälzkörper wirkenden Zylinderrollen 6 sind eine
Vielzahl von Möglichkeiten geben. So ist es vorstellbar, daß im Gegensatz zu
Fig. 2 der Raum zwischen den beiden axialen Enden des Distanzstückes 5
auch durch je drei Zylinderrollen bzw. durch je eine Zylinderrolle ausgefüllt
werden kann. Auch die geometrische Form des Distanzstückes 5 ist wandelbar,
d. h. sie muß nicht rechteckig sein.
Bezugszeichenliste
1 Außenring
2 Bord
3 Innenring
4 Tragwälzkörper
5 Distanzstück
6 Zylinderrolle
7 Teilkreis
8 Rollenhalter
9 Ausnehmung.
2 Bord
3 Innenring
4 Tragwälzkörper
5 Distanzstück
6 Zylinderrolle
7 Teilkreis
8 Rollenhalter
9 Ausnehmung.
Claims (9)
1. Radialwälzlager mit zwischen einem Innen- (2) und einem Außenring (1)
abrollenden Tragwälzkörpern (4), wobei zwischen zwei jeweils einander be
nachbarten Tragwälzkörpern (4) einzelne Distanzstücke (5) eingefügt sind, die
oberhalb und unterhalb eines Teilkreises (7) der Tragwälzkörper (4) Wälzele
mente aufweisen, die an der Wälzfläche der Tragwälzkörper (4) anliegen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzelemente zwischen den Tragwälzkör
pern (4) als Friktionswälzkörper wirken.
2. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frik
tionswälzkörper als Kugeln, Zylinderrollen (6), Nadelrollen oder Tonnen rollen
ausgebildet sind.
3. Radialwälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei
voneinander beabstandet angeordnete Zylinderrollen (6) vorhanden sind.
4. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frik
tionswälzkörper oberhalb und unterhalb des Teilkreises (7) verschiedene Durch
messer aufweisen.
5. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frik
tionswälzkörper aus Stahl, Messing, Aluminium, Keramik, Gummi oder aus
einem Kunststoff bestehen.
6. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz
stücke (5) aus Kunststoff, Keramik, Aluminium-, Kupferlegierungen oder aus
Stahl bestehen.
7. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz
stücke (5) im Bereich des Teilkreises (7) mit einer Ausnehmung (9) versehen
sind.
8. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trag
wälzkörper (4) als Zylinderrollen oder als Tonnen rollen ausgebildet sind.
9. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf
bahn des Innen- (3) und/oder Außenringes (1) ballig bzw. sphärisch ausgeführt
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19514504A DE19514504A1 (de) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | Radialwälzlager |
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Publications (1)
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