DE19750345A1

DE19750345A1 - Rollenlager

Info

Publication number: DE19750345A1
Application number: DE19750345A
Authority: DE
Inventors: Seiji Ijyuin; Yoshio Shoda; Tetsu Takehara; Katsuhiro Konno
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: DE19750345C2; JPH10196660A; US5890815A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollenlager, das in verschiedenen Arten von Maschinen und Geräten instal liert ist, um einen Drehunterstützungsabschnitt zu bil den, und insbesondere ein Rollenlager, in dem das Auftre ten eines Fressens und eines Reibungsverschleißes selbst dann verhindert werden kann, wenn im Drehunterstützungs abschnitt, in dem das Rollenlager installiert ist, nur eine geringe Schmiermittelmenge vorhanden ist, oder in dem ein Fressen selbst dann kaum auftritt, wenn im Schmiersystem irgendein Leck vorhanden ist.

In verschiedenen Maschinen und Geräten sind in einem Drehunterstützungsabschnitt Rollenlager installiert. Das Rollenlager, das als Rollelemente zylindrische, sphäri sche oder konische Rollen enthält, nimmt hohe Lasten auf.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines solchen Rollenlagers, das ein zylindrisches Rollenlager 1 ist, das in einem Drehun terstützungsabschnitt installiert werden soll, auf den eine große radiale Last ausgeübt wird. Das zylindrische Rollenlager 1 enthält einen Außenring 3 mit einer inneren Umfangsfläche, an der eine Außenring-Laufbahn 2 mit zylindrischer Oberfläche ausgebildet ist, einen Innenring 5 mit einer äußeren Umfangsfläche, an der eine Innenring- Laufbahn 4 mit zylindrischer Oberfläche ausgebildet ist, und mehrere zylindrische Rollen 6, die zwischen der Außenring-Laufbahn 2 und der Innenring-Laufbahn 4 drehbar vorgesehen sind. Diese zylindrischen Rollen 6 besitzen eine äußere Umfangsfläche, die eine Rolloberfläche 7 bildet, die mit der Außenring-Laufbahn 2 und mit der Innenring-Laufbahn 4 in Kontakt ist. Der Außenring 3 besitzt eine innere Umfangsfläche, während der Innenring 5 eine äußere Umfangsfläche besitzt. Sowohl die inneren als auch die äußeren Umfangsflächen des Außenrings 3 bzw. des Innenrings 5 sind an ihren Enden mit einem Flanschab schnitt 8 versehen.

Fig. 7 zeigt eine zylindrische Rolle für ein derartiges zylindrisches Rollenlager 1, bei der zwischen der Rolloberfläche 7 der äußeren Umfangsfläche und jeder der axialen Stirnflächen 9 ein angefaster Abschnitt 10 ausge bildet ist.

Bei den zylindrischen Rollen 6, die in dem herkömmlichen zylindrischen Rollenlager 1 installiert sind, besitzt der Übergangsabschnitt zwischen dem angefasten Abschnitt 10 und der axialen Stirnfläche 9 einen sehr kleinen Krüm mungsradius.

Genauer ist in Fig. 7 der angefaste Abschnitt 10 zwischen der axialen Endkante der Rolloberfläche 7 und der axialen Stirnfläche 9 an jeder Seite vorgesehen. Die innere Umfangskante des angefasten Abschnitts 10 wird zur äuße ren Umfangskante der axialen Stirnfläche 9 durch einen Eckabschnitt 11 zwischen ihnen fortgesetzt, wie in Fig. 8 genau gezeigt ist. Der Krümmungsradius ist in diesem Eckabschnitt 11 sehr klein, wobei die Gründe hierfür später erläutert werden.

Fig. 9 zeigt ein konisches Rollenlager 12, das in einem Drehunterstützungsabschnitt verwendet wird, der nicht nur eine hohe radiale Last, sondern außerdem eine hohe Axial last aufnimmt. Die Rollelemente dieses konischen Rollen lagers 12 sind keine zylindrischen Rollen 6 (wie in Fig. 6), sondern konische Rollen 13. Die innere Umfangs fläche des Außenrings 3a ist mit einer Außenring-Laufbahn 2a mit konischer konkaver Form ausgebildet, während die äußere Umfangsfläche des Innenrings 5a mit einer Innen ring-Laufbahn 4a mit konischer konvexer Form ausgebildet ist.

Die äußere Umfangsfläche des Innenrings 5a weist an einem Ende mit größerem Durchmesser einen Flanschabschnitt 8a und an einem Ende mit kleinerem Durchmesser einen Flanschabschnitt 8b auf. Der Flanschabschnitt 8a besitzt eine Innenfläche 14, die der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers der konischen Rollen 13 zuge wandt ist. Bei Verwendung des konischen Rollenlagers 12 dient die Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durch messers als Gleitfläche, die mit der Innenfläche 14 in Kontakt ist und die Axiallast aufnimmt. Die konischen Rollen 13 sind an jeder axialen Endkante mit einem ange fasten Abschnitt 10 ähnlich wie die zylindrischen Rollen 6 im vorhergehenden Beispiel versehen.

Um einen Drehunterstützungsabschnitt mit zylindrischem Rollenlager 1 oder mit konischem Rollenlager 12 aufzu bauen, wird beispielsweise der Außenring 3 oder 3a in ein (nicht gezeigtes) Gehäuse fest eingepaßt, während der Innenring 5 oder 5a an einer (nicht gezeigten) Drehwelle befestigt wird. Wenn das zylindrische Rollenlager 1 oder das konische Rollenlager 12 in dieser Weise im Drehunter stützungsabschnitt installiert sind, wird auf das zylin drische Rollenlager 1 eine radiale Last ausgeübt, während auf das konische Rollenlager 12 eine radiale Last und eine axiale Last ausgeübt werden. Die axiale Last wird, wie durch die Pfeile X in Fig. 9 gezeigt ist, in einer Richtung ausgeübt, in der die konischen Rollen zwischen der Außenring-Laufbahn 2a und der Innenring-Laufbahn 4a gehalten werden.

Folglich wird die Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers der konischen Rollen 13 gegen die Innenflä che 14 des Flanschabschnitts 8a an der äußeren Umfangs fläche des Endabschnitts auf Seiten des größeren Durch messers des Innenrings 5a geschoben. Die Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers gelangt mit der Innenfläche 14 in dem elliptischen Kontaktabschnitt 16 in Kontakt, wie in Fig. 10 schraffiert gezeigt ist. Dieser Kontaktabschnitt 16 bewegt sich in Umfangsrichtung, wenn sich die konischen Rollen 13 sowie der Außenring 3a und der Innenring 5a relativ zueinander drehen.

Wenn sich der Außenring 3a und der Innenring 5a relativ zueinander drehen, reiben die Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers und die Innenfläche 14 aneinan der, außerdem wird die Stirnfläche 15 auf Seiten des grö ßeren Durchmessers eine Gleitoberfläche für die Innenflä che 14, wenn die Axiallast aufgenommen wird.

Wenn im Stand der Technik die zylindrischen Rollen 6 für das zylindrische Rollenlager 1 oder die konischen Rollen 13 für das konische Rollenlager 12 hergestellt werden, werden die Rolloberfläche 7 der zylindrischen Rolle 6 (Rolloberfläche 7a der konischen Rolle 13), die axialen Stirnflächen 9 (die Stirnflächen 15 auf Seiten des größe ren Durchmessers) und die angefasten Abschnitte 10 sämt lich kaltbearbeitet, geschnitten oder geschliffen, bevor die axialen Stirnflächen 9 (Stirnflächen 15 auf Seiten des größeren Durchmessers) und die Rollfläche 7 (7a) geschliffen werden.

Daher wird der Eckabschnitt 11, der den angefasten Ab schnitt 10 kontinuierlich mit der axialen Stirnfläche 9 (Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers) verbindet, als gekrümmte Fläche mit äußerst kleinem Krümmungsradius, d. h. als spitze Kante, ausgebildet.

Die sphärischen Rollen für das selbstausrichtende Rollen lager besitzt wie oben erwähnt ebenfalls einen Abschnitt mit spitzer Kante, obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Selbst wenn in diesem selbstausrichtenden Rollenlager die zu unterstützende Drehwelle, auf der der Innenring befestigt ist, nicht auf die Achse des Lagerge häuses ausgerichtet ist, in das der Außenring fest einge setzt ist, kompensiert die relative Verschiebung zwischen der Achse des Innenrings und der Achse des Außenrings diese Fehlausrichtung.

Es ist schwierig, die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des herkömmlichen zylindrischen Rollenlagers 1, des konischen Rollenlagers 12 oder des selbstausrichtenden Rollenlagers bei geringer Schmierung wegen der Form des Eckabschnitts 11, der den angefasten Abschnitt 10 an der zylindrischen Rolle 6 oder an der konischen Rolle 10 mit der axialen Stirnfläche 9 (der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers) verbindet, und wegen der Art der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers und der Innenfläche 14, die aneinander reiben (oder aufgrund der Art der axialen Stirnfläche 9 des zylindri schen Abschnitts 6 und der Innenfläche 14 des Flanschab schnitts 8), in ausreichendem Maß sicherzustellen.

Die Gründe hierfür werden unter Verwendung des Rollen lagers 12 als Beispiel in den Fig. 9 bis 12 erläutert.

Wenn während des Gebrauchs auf das konische Rollenlager 12 eine axiale Last ausgeübt wird, wird die Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers der konischen Rolle 13 gegen die Innenfläche 14 am Flanschabschnitt 8a gezwungen, so daß ein von der Größe und von der Form der Stirnfläche 15 und der Innenfläche 14 abhängender Kon taktbereich zwischen der Stirnfläche 15 und der Innenflä che 14 ausgebildet wird, der in Fig. 10 schraffiert gezeigt ist. Ein Teil der axialen Last wird durch den Kontaktbereich, der schraffiert gezeigt ist, aufgenommen.

Wenn die Schmiermittelmenge im Kontaktbereich 16 unzurei chend ist und die Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers jeder der konischen Rollen 13 mit der Innen fläche 14 des Flanschabschnitts 8a im Kontaktbereich 16 in reibschlüssigem Kontakt ist, kann zwischen der Stirn fläche 15 der konischen Rolle 13 und der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a im Kontaktbereich 16 nur schwer ein Schmierfilm gebildet werden. Daher wird die Reibung im Kontaktbereich 16 erhöht, wobei die konische Rolle 13 in Rollrichtung verhältnismäßig stärker geneigt wird, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Dies wird als "Schräglauf" be zeichnet. Wenn der Schräglauf auftritt, wird der Kontakt abschnitt 16 wie in Fig. 11 gezeigt aus der durch die Strichpunktlinie in Fig. 12 gezeigten Normalposition in einen Abschnitt verschoben, der sich näher am äußeren Umfang der konischen Rolle befindet, wie in Fig. 12 schraffiert gezeigt ist. Wenn diese Verschiebung zunimmt, erreicht der Kontaktabschnitt 16 den angefasten Abschnitt 10, der am äußeren Umfangskantenabschnitt der konischen Rolle 13 ausgebildet ist. Sobald der Kontaktabschnitt 16 den angefasten Abschnitt 10 erreicht, besteht die Nei gung, daß im Kontaktbereich 16 Fehler wie etwa ein Rei bungsverschleiß, ein Fressen und dergleichen wie folgt erzeugt werden:

(1) der Bereich des Kontaktabschnitts 16 wird erniedrigt und der Kontaktdruck im gesamten Kontaktabschnitt 16 wird erhöht, so daß die Dicke des Ölfilms zwischen der Stirn fläche 15 und der Innenfläche 14 auf Seiten des größeren Durchmessers erniedrigt wird;
(2) die Endkante des Kontaktabschnitts 16, die im Eckab schnitt 11 vorhanden ist, besitzt einen kleinen Krüm mungsradius, der sich in einem Grenzabschnitt zwischen dem angefasten Abschnitt 10 und der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers befindet. Um die End kante wird eine große Kantenbeanspruchung erzeugt, so daß der Schmierfilm leicht reißt. Folglich besteht die Nei gung, daß in diesem Bereich ein Metall-Metall-Kontakt auftritt, was zu Fehlern wie etwa einem Reibungsver schleiß, einem Fressen und dergleichen im Kontaktab schnitt 16 führt.

Die Fehler aufgrund der obenbeschriebenen Sachverhalte treten insbesondere im Fall des konischen Rollenlagers 12 auf, das besonders hohe axiale Lasten aufzunehmen hat, und können im zylindrischen Rollenlager 1 und im selbst ausrichtenden Rollenlager auftreten, falls irgendein Laufbahnring mit einem Flanschabschnitt ausgebildet ist.

Aus der JP H7-12133-A ist ein Rollenlager bekannt, in dem eine derartige nachteilige Situation wie oben beschrieben dadurch verhindert werden soll, daß der Krümmungsradius des Eckabschnitts 11 erhöht wird. Dadurch werden die Fehler jedoch nicht notwendig in ausreichendem Maß ver mieden, wenn beispielsweise die Schmiermittelmenge äu ßerst gering ist, weil die Art der beiden Flächen (axiale Stirnfläche 9 oder Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers und Innenfläche 14) des Kontaktabschnitts 16 nicht berücksichtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollenlager zu schaffen, bei dem vermieden wird, daß im Kontaktab schnitt zwischen der axialen Stirnfläche der Rolle und der dieser Stirnfläche zugewandten Innenfläche des Außen- und/oder des Innenrings Fehler wie etwa ein Reibungsver schleiß, ein Fressen oder dergleichen auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rollenlager, das die im Anspruch angegebenen Merkmale besitzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevor zugten Ausführungsform, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine vergrößerte Ansicht eines Endabschnitts der im Rollenlager gemäß einer Ausführungsform der Erfindung installierten Rolle;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kantenflächendruck und dem Krümmungsradius an ei nem Übergangsabschnitt zwischen dem angefasten Abschnitt der Rolle und der axialen Stirnfläche angibt;

Fig. 3 einen Seitenaufriß zur Erläuterung der Größe des angefasten Abschnitts, der im Endkantenabschnitt der Rolle ausgebildet ist;

Fig. 4 eine dreidimensionale Darstellung zur Erläuterung der Ergebnisse von Experimenten, die ausgeführt wurden, um die Ergebnisse der Erfindung zu bestä tigen;

Fig. 5 einen Graphen, der die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius einer am Übergangsabschnitt durch einen Trommelprozeß ausgebildeten gekrümmten Oberfläche und den axialen und radialen Größen der Rolle am angefasten Abschnitt angibt;

Fig. 6 die bereits erwähnte perspektivische und teil weise geschnittene Ansicht eines beispielhaften Rollenlagers, auf das die Erfindung angewendet wird;

Fig. 7 den bereits erwähnten Seitenaufriß einer bei spielhaften Rolle, die im herkömmlichen Rollenla ger installiert ist;

Fig. 8 die bereits erwähnte vergrößerte Ansicht des Abschnitts VIII in Fig. 7;

Fig. 9 die bereits erwähnte Teilquerschnittsansicht eines zweiten Beispiels eines Rollenlagers, auf das die Erfindung angewendet wird;

Fig. 10 die bereits erwähnte Ansicht in Richtung des Pfeils X in Fig. 9, die den normalen Kontaktzu stand zwischen der Stirnfläche der Rolle und der Innenfläche des Flanschabschnitts zeigt;

Fig. 11 die bereits erwähnte Draufsicht, die die Rolle im Schräglaufzustand zeigt, wobei der Außenring weg gelassen ist; und

Fig. 12 die bereits erwähnte Ansicht in Richtung des Pfeils XII in Fig. 11, die den Kontaktzustand zwischen der Stirnfläche der Rolle und der Innen fläche des Flanschabschnitts zeigt.

Im folgenden werden Experimente erläutert, die von den Erfindern ausgeführt wurden, um die Ergebnisse der Erfin dung zu bestätigen.

In diesen Experimenten wurden konische Rollenlager 12 wie in Fig. 9 gezeigt mit einem Innendurchmesser von 30 mm verwendet. Die Experimente zur Bewertung der Freßbestän digkeit der konischen Rollenlager 12 wurden ausgeführt, indem der Krümmungsradius des Übergangsabschnitts (Krüm mung 17), der den angefasten Abschnitt 10 mit der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers der in den konischen Rollenlagern 12 installierten konischen Rollen 13 kontinuierlich verbindet, und die Mittellinien durchschnittshöhenrauheit der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers und der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a gegenüber der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers verändert wurden. Sämt liche konischen Rollen 13, die in einem einzigen koni schen Rollenlager 12 installiert werden sollen, besitzen am Übergangsabschnitt den gleichen Krümmungsradius sowie die gleiche Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers.

Im folgenden werden experimentelle Parameter angegeben:

Drehzahl: 6000 min⁻¹
Axiallast: 4000 N
Ölzufuhrmenge bei Zufuhrhemmung: 480 cm³/Min
Schmieröl: Getriebeöl (180 cSt/40°C)

Die Ergebnisse der unter diesen Bedingungen ausgeführten Experimente sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben:

Der in Tabelle 1 gezeigte Wert des Krümmungsradius am Übergangsabschnitt wird unter Verwendung eines Form- und Oberflächentexturinstruments von Form Talysurf, das von Taylor-Hobson hergestellt wird, gemessen. Der Krümmungs radius kann jedoch kurz durch eine Formmeßvorrichtung des allgemeinen Kontaktfühlertyps bestimmt werden, so daß die Oberflächenform der konischen Rolle 13 als hypothetische Oberfläche gemessen wird, die sich von der Stirnfläche 15 durch die Achse der Rolle zum angefasten Abschnitt 10 erstreckt, beispielsweise auf der Grundlage der Meßauf zeichnung, die um einen bestimmten Vergrößerungsgrad vergrößert wird: 200fach in Längsrichtung und 200fach in Querrichtung; die Oberflächenform wird mittels eines Kreislineals ausgelesen.

Die Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit jeder Oberflä che wird mittels einer Rauheitsform-Meßvorrichtung von Taylor-Hobson erhalten.

Die Zeit, bis ein Fressen auftritt, die somit den Wider stand gegenüber dem Fressen angibt, wird in dem Zustand, in dem der Innenring 5a des konischen Rollenlagers 12 unter den oben angegebenen Betriebsbedingungen unter Zuführung von Schmieröl angetrieben wird, ab dem Zeit punkt, zu dem die Zufuhr von Schmieröl an das konische Rollenlager 12 unterbrochen wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fressen auftritt, gemessen. Das Auftreten des Fressens wird durch die Tatsache bestimmt, daß das zum Drehen des Innenrings 5a erforderliche Drehmoment plötz lich ansteigt.

Die Rockwell-Härte HR_c in Tabelle 1 gibt die Oberflächen härte der konischen Rolle 13 und der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a an.

Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die Zeit bis zum Fressen in den Proben mit den Nummern 1, 2, 5 und 6, die konische Rollenlager mit konischen Rollen mit einem Krümmungsra dius von 0,08 mm oder mehr am Übergangsabschnitt sind, wesentlich länger ist als bei den konischen Rollenlagern mit konischen Rollen mit einem Krümmungsradius von 0,08 mm oder weniger am Übergangsabschnitt.

Die Erfinder führten eine Analyse der Kantenbeanspruchung (Kantenflächendruck), die in einem dem Übergangsabschnitt entsprechenden Abschnitt erzeugt wird, im Endkantenab schnitt des Kontaktabschnitts 16 zwischen der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers und der Innenflä che 14 des Flanschabschnitts 8a des konischen Rollenla gers 13 bei schräglaufenden konischen Rollen 13 gemäß dem dreidimensionalen Randelement-Verfahren aus. Das Ergebnis ist in Fig. 2 gezeigt, wo der Krümmungsradius am Über gangsabschnitt mit Bezug auf den Kontaktabschnitt 16 zwischen der Innenfläche 14 (Fig. 9) des Flanschab schnitts 8a des Innenrings 5a und der konischen Rolle 13 geändert wurde: der Krümmungsradius der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers betrug 175 mm, der durchschnittliche Durchmesser betrug 2,4 mm und die Fasenabmessung betrug 2,4 mm.

Wie aus Fig. 2, die die Analyseergebnisse zeigt, hervor geht, wird die Kantenbeanspruchung (Druck) schnell er höht, wenn der Krümmungsradius des Übergangsabschnitts auf 0,08 mm oder weniger abgesenkt wird. Daher wird festgestellt, daß der Krümmungsradius des Übergangsab schnitts 0,08 mm oder mehr betragen muß, um den Wider stand gegen Fressen des konischen Rollenlagers 12 im Zustand, in dem die Schmiermittelzufuhr unzureichend ist, sicherzustellen.

Was die zusammengesetzte Rauheit aus der Mittellinien durchschnittshöhenrauheit der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers der konischen Rolle 13 und der Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a betrifft, geht aus dem Vergleich zwischen der Probe Nr. 7 mit kleinerer zusammengesetzter Rauheit und der Probe Nr. 9 mit größerer zusammengesetz ter Rauheit hervor, daß die Zeit bis zum Fressen bei der Probe Nr. 7 länger als bei der Probe Nr. 9 ist. Insbeson dere ist die Zeit bis zum Fressen bei den Proben Nr. 1, 2 und 6 wesentlich länger, wobei deren Krümmungsradien am Übergangsabschnitt 0,08 mm oder mehr betragen und die zusammengesetzte Rauheit (δ₁ ² + δ₂ ²)^1/2 den Wert 0,09 µmRa oder weniger hat.

Was die Härte des Oberflächenabschnitts der konischen Rolle 13 und die Härte des Oberflächenabschnitts des Flanschabschnitts 8a betrifft, geht aus dem Vergleich zwischen der Probe Nr. 7 mit größerer Härte im Oberflä chenabschnitt der konischen Rolle 13 als im Oberflächen abschnitt des Flanschabschnitts 8a und der Probe Nr. 8 mit größerer Härte des Oberflächenabschnitts des Flansch abschnitts 8a als im Oberflächenabschnitt der konischen Rolle 13 hervor, daß die Zeit bis zum Fressen bei der Probe Nr. 7 länger als bei der Probe Nr. 8 ist.

Bei der Probe Nr. 5 ist die Härte des Oberflächenab schnitts der konischen Rolle 13 geringer als die Härte des Oberflächenabschnitts des Flanschabschnitts 8a, ferner ist die zusammengesetzte Rauheit höher als bei der Probe Nr. 6.

Die Zeit bis zum Fressen ist bei der Probe Nr. 5 wesent lich länger als bei der konischen Rolle 13 etwa der Probe Nr. 4 mit kleinerem Krümmungsradius am Übergangsab schnitt.

Die Zeit bis zum Fressen der Probe Nr. 5 ist jedoch kürzer als diejenige der Probe Nr. 6, genauer ist sie nur halb so lang oder kürzer als diejenige der Probe Nr. 6.

Daraus geht hervor, daß es zur Verbesserung des Wider standes gegenüber dem Fressen wünschenswert ist, zusätz lich zu einem Krümmungsradius des Übergangsabschnitts von 0,08 mm oder mehr die zusammengesetzte Rauheit der Stirn fläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers der koni schen Rolle 13 und der Innenfläche 14 des Flanschab schnitts 8a klein zu machen, während die Oberflächenhärte der konischen Rolle 13 höher als die Oberflächenhärte der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a sein sollte.

Fig. 4 ist eine dreidimensionale Darstellung, die die Beziehung zwischen der Zeit bis zum Fressen, dem Krüm mungsradius am Übergangsabschnitt, der die Gleitkontakt fläche bis zum angefasten Abschnitt bildet, und die Zusammensetzung aus der Mittelliniendurchschnittshöhen rauheit der Gleitkontaktfläche und aus der Mittellinien durchschnittshöhenrauheit der Innenfläche des Flanschab schnitts zeigt. Der schraffierte Bereich in dem Graphen repräsentiert die Erfindung. Aus Fig. 4 geht hervor, daß die Zeit bis zum Fressen in der Erfindung ausreichend lang ist.

Es wird angemerkt, daß bezüglich der Mittelliniendurch schnittshöhenrauheit der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers der konischen Rolle 13 und der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a die Richtung der Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit am besten senkrecht zur Richtung der Relativbewegung der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers der konischen Rolle 13 und der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a ist, um den Ölfilm vorteilhaft auszubilden. Dies ist beispiels weise offenbart in einer Arbeit von N. Ptir und H. S. Chang "Effect of surface roughness orientation on the central film thickness in E.H.D. Contacts" (Proceedings of the 5th Leeds-Lyon Symposium on Tribology - ELASTOHYDRODYNAMICS AND RELATED TOPICS, 1979).

Um den Krümmungsradius des Übergangsabschnitts zwischen dem angefasten Abschnitt der konischen Rolle 13 und der Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers zu vergrößern, können irgendwelche herkömmlichen Verarbei tungsverfahren verwendet werden. Wenn beispielsweise die Stirnfläche der konischen Rolle 13 einem Schleifprozeß unterworfen wird, wird dem Schleifstein eine spezielle Form verliehen, um den Krümmungsradius des Übergangsab schnitts auf einen gewünschten Wert zu steuern.

In einem weiteren Verfahren wird die konische Rolle 13 nach einem normalen Schleifprozeß einem Trommelprozeß unterworfen, um den Krümmungsradius des Übergangsab schnitts auf einen erforderlichen Wert zu steuern.

Um den Trommelprozeß zur Steuerung des Krümmungsradius des Übergangsabschnitts geeignet so auszuführen, daß der erforderliche Wert erreicht wird, wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, der angefaste Abschnitt 10 so geformt, daß das Verhältnis (d/e) der Größe (e) in axialer Richtung der Rolle zur Größe (d) in radialer Richtung der Rolle 1,2 oder mehr beträgt (d/e ≧ 1,2).

Der Grund hierfür ist der folgende: wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann bei einem Verhältnis von d/e, das in diesem Fall größer als das normale Fasengrößenverhältnis (d/e = 1) ist, der Trommelprozeß ausgeführt werden, um dem Krümmungsradius des Übergangsabschnitts während einer kurzen Prozeßdauer einen Wert von 0,08 mm oder mehr zu verleihen, ohne den Fertigstellungszustand (Rauheit, Welligkeit) der Stirnfläche und der Laufbahn der Rolle zu verschlechtern.

Da genauer das Verhältnis von d/e größer ist und der Winkel des Übergangsabschnitts größer ist, kann das Krümmungsverhältnis während eines kurzen Trommelprozesses groß ausgebildet werden, ohne daß der endbearbeitete Zustand der Laufbahn und der Stirnfläche verschlechtert werden.

In Fig. 5 ist auf der Abszisse das Verhältnis d/e aufge tragen, während auf der Ordinate der Krümmungsradius aufgetragen ist und das Symbol O den Fall eines einstün digen Trommelprozesses angibt, während das Symbol Δ den Fall eines zweistündigen Trommelprozesses angibt.

Obwohl die obigen Ausführungsformen auf konische Rollen lager bezogen sind, kann die Erfindung auch auf zylindri sche Rollenlager und auf selbstausrichtende Rollenlager angewendet werden, bei denen die axiale Last zwischen der axialen Stirnfläche und der Innenfläche des Flanschab schnitts auf dem Umfangsabschnitt des Laufbahnrings in der Rolle ausgeübt wird.

Die Erfindung ist auch in Rollen wirksam, die mit dem schwebenden Ring zur Selbstausrichtung in Kontakt sind, wobei der Flanschabschnitt nicht am Laufbahnring befe stigt ist.

Das Rollenlager gemäß der Erfindung, das wie oben be schrieben konstruiert ist und betrieben wird, besitzt eine lange Lebensdauer, bevor Fehler wie etwa ein Rei bungsverschleiß oder ein Fressen bei geringer Schmierung auftreten, so daß die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Drehunterstützungsabschnitte, in denen Rollenlager installiert sind, verbessert werden kann.

Claims

Rollenlager, mit einem Außenring (3) mit einer inneren Umfangsfläche, die einen Endabschnitt und eine Außenring- Laufbahn (2) aufweist, einem Innenring (5) mit einer äußeren Umfangsfläche, die einen Endabschnitt und eine Innenring-Laufbahn (4) aufweist, wobei die innere Um fangsfläche am Endabschnitt des Außenrings (3) und/oder die äußere Umfangsfläche am Endabschnitt des Innenrings (5) mit einem Flanschabschnitt (8a, 8b) mit einer Innen fläche (14) ausgebildet ist, und mehreren Rollen (6, 13) mit einer äußeren Umfangsfläche, die eine Rollfläche (7, 7a) ist, die mit den Außenring- und Innenring-Laufbahnen (2, 4) in Kontakt ist, wobei eine axiale Stirnfläche (15) eine Gleitkontaktfläche bildet, die mit der Innenfläche (14) des Flanschabschnitts (8a, 8b) in Gleitkontakt ist und wobei zwischen der Gleitkontaktfläche (15) und der Rollfläche ein angefaster Abschnitt (10) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Gleitkontaktfläche in den angefasten Ab schnitt (15) über eine gekrümmte Fläche, deren Krümmungs radius wenigstens 0,08 mm beträgt, gleichmäßig übergeht und
dann, wenn die Mittelliniendurchschnittshöhenrau heit der Gleitkontaktfläche durch δ₁ gegeben ist und die Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit der Innenfläche (14), die mit der Gleitkontaktfläche in Kontakt ist, durch δ₂ gegeben ist, die zusammengesetzte Rauheit, die durch die Formel (δ₁ ² + δ₂ ²)^1/2 gegeben ist, bis zu 0,09 µmRa beträgt.