DE19750345C2

DE19750345C2 - Rollenlager

Info

Publication number: DE19750345C2
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: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: JPH10196660A; US5890815A; DE19750345A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollenlager mit einem Außenring, einem Innenring und mehreren Rollen, die mit Außenring- und Innenringlaufbahnen in Kontakt sind.

In verschiedenen Maschinen und Geräten sind in einem Drehunterstützungsabschnitt Rollenlager installiert. Das Rollenlager, das als Rollelemente zylindrische, sphärische 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 Drehunterstützungsabschnitt 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 Ober fläche ausgebildet ist, einen Innenring 5 mit einer äußeren Umfangsfläche, an der eine Innenring-Laufbahn 4 mit zylindrischer Oberfläche ausgebildet ist, und mehrere zylindri sche Rollen 6, die zwischen der Außenring-Laufbahn 2 und der Innenring-Laufbahn 4 drehbar vorgesehen sind. Diese zylindrischen Rollen 6 besitzen eine äußere Umfangs fläche, 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 (in axialer Richtung) mit einem Flanschabschnitt 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 Stirn flächen 9 ein angefaster Abschnitt 10 ausgebildet 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 Krümmungsradius.

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

Fig. 9 zeigt ein konisches Rollenlager 12, das in einem Drehunterstützungsabschnitt ver wendet wird, der nicht nur eine hohe radiale Last, sondern außerdem eine hohe Axiallast aufnimmt. Die Rollelemente dieses konischen Rollenlagers 12 sind keine zylindrischen Rollen 6 (wie in Fig. 6), sondern konische Rollen 13. Die innere Umfangsfläche des Au ßenrings 3a ist mit einer Außenring-Laufbahn 2a mit konischer konkaver Form ausgebil det, während die äußere Umfangsfläche des Innenrings 5a mit einer Innenring-Laufbahn 4a mit konischer konvexer Form ausgebildet ist.

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

Um einen Drehunterstützungsabschnitt mit zylindrischem Rollenlager 1 oder mit koni schem Rollenlager 12 aufzubauen, 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 Drehunterstützungsabschnitt installiert sind, wird auf das zylindrische Rollenlager 1 eine radiale Last ausgeübt, während auf das ko nische Rollenlager 12 eine radiale Last und eine axiale Last ausgeübt werden. Die axiale Last wird, wie durch den Pfeil 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 Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a an der äußeren Umfangs fläche des Endabschnitts auf Seiten des größeren Durchmessers des Innenrings 5a ge schoben. Die Stirnfläche 15 auf Seiten des größeren Durchmessers gelangt mit der In nenfläche 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 größeren Durchmessers eine Gleit oberfläche für die Innenfläche 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, wer den die Rolloberfläche 7 der zylindrischen Rolle 6 (Rolloberfläche 7a der konischen Rolle 13), die axialen Stirnflächen 9 (die Stirnflächen 15 auf seiten des größeren Durchmes sers) und die angefasten Abschnitte 10 sämtlich kaltbearbeitet, geschnitten oder ge schliffen, bevor die axialen Stirnflächen 9 (Stirnflächen 15 auf seiten des größeren Durchmessers) und die Rollfläche 7 (7a) geschliffen werden.

Daher wird der Kantenabschnitt 11, der den angefasten Abschnitt 10 kontinuierlich mit der axialen Stirnfläche 9 (Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durchmessers) verbin det, als gekrümmte Fläche mit äußerst kleinem Krümmungsradius, d. h. als spitze Kante, ausgebildet.

Die sphärischen Rollen für das selbstausrichtende Rollenlager besitzt wie oben erwähnt ebenfalls einen Abschnitt mit spitzer Kante, obwohl dies in den Zeichnungen nicht ge zeigt ist. Selbst wenn in diesem selbstausrichtenden Rollenlager die zu unterstützende Drehwelle, auf welcher der Innenring befestigt ist, nicht auf die Achse des Lagergehäu ses ausgerichtet ist, in das der Außenring fest eingesetzt 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 zylindri schen Rollenlagers 1, des konischen Rollenlagers 12 oder des selbstausrichtenden Rol lenlagers bei geringer Schmierung wegen der Form des Kantenabschnitts 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) ver bindet, 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 zylindrischen Abschnitts 6 und der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8), in ausreichendem Maß sicherzustellen.

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

Wenn während des Gebrauchs auf das konische Rollenlager 12 eine axiale Last ausge übt wird, wird die Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durchmessers der konischen Rolle 13 gegen die Innenfläche 14 am Flanschabschnitt 8a gedrückt, 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 Innenfläche 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 unzureichend 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 Stirnfläche 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" bezeichnet. Wenn der Schräglauf auftritt, wird der Kontaktabschnitt 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 Neigung, daß im Kontaktbereich 16 Fehler wie etwa ein Reibungsverschleiß, ein Fressen und dergleichen wie folgt erzeugt werden:

1. der Bereich des Kontaktabschnitts 16 wird verringert und der Kontaktdruck im gesamten Kontaktabschnitt 16 wird erhöht, so daß die Dicke des Ölfilms zwischen der Stirnfläche 15 und der Innenfläche 14 auf seiten des größeren Durchmessers verringert wird;
2. die Endkante des Kontaktabschnitts 16, die im Eckabschnitt 11 vorhanden ist, besitzt einen kleinen Krümmungsradius, der sich in einem Grenzabschnitt zwischen dem angefasten Abschnitt 10 und der Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durchmessers befindet. Um die Endkante wird eine große Kantenbeanspruchung erzeugt, so daß der Schmierfilm leicht reißt. Folglich besteht die Neigung, daß in diesem Bereich ein Metall- Metall-Kontakt auftritt, was zu Fehlern wie etwa einem Reibungsverschleiß, einem Fres sen und dergleichen im Kontaktabschnitt 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 selbstausrichtenden Rollenlager auf treten, 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 Krümmungsra dius des Kantenabschnitts 11 erhöht wird. Dadurch werden die Fehler jedoch nicht not wendigerweise in ausreichendem Maß vermieden, wenn beispielsweise die Schmiermit telmenge äußerst gering ist, weil die Art der beiden Flächen (axiale Stirnfläche 9 oder Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durchmessers und Innenfläche 14) des Kontakt abschnitts 16 nicht berücksichtigt wird.

Aus der Druckschrift DE 195 31 965 A1 ist ein Rollenlager mit einem Außenring, einem Innenring und mehreren Rollen bekannt. Dieser Außenring weist eine innere Umfangs fläche mit einer Außenringlaufbahn oder Lauffläche auf, wobei ein Seitenabschnitt des Außenrings in axialer Richtung im wesentlichen benachbart zu der Außenringlaufbahn angeordnet ist. Der Innenring weist eine äußere Umfangsfläche auf mit einem axialen Seitenabschnitt und einer Innenringlaufbahn oder Lauffläche. An dem axialen Seitenab schnitt der äußeren Umfangsfläche des Innenrings ist ein Flanschabschnitt mit einer In nenfläche ausgebildet.

Eine äußere Umfangsfläche der jeweiligen Rollen bildet eine Rollfläche, die mit den je weiligen Außenring- und Innenringlaufbahnen in Kontakt ist. Jede der Rollen weist eine axiale Stirnfläche auf, die eine Gleitkontaktfläche bildet. Diese Gleitkontaktfläche ist mit der Innenfläche des Flanschabschnitts in Gleitkontakt. Die Rollfläche und die axiale Stirnfläche jeder Rolle ist jeweils sphärisch ausgebildet, wobei die Stirnfläche einen grö ßeren Krümmungsradius als die Rollfläche aufweist.

Zwischen der Stirnfläche und der Rollfläche jeder Rolle ist ein angefaster Abschnitt aus gebildet. Dieser angefaste Abschnitt geht mit einem ersten Bogenbereich gleichmäßig in die sphärische Rollfläche über und mit einem zweiten Bogenbereich gleichmäßig in die sphärische Stirnfläche über. Die Radien der ersten und zweiten Bogenbereiche werden in Abhängigkeit des maximalen Rollendurchmessers der Rolle bestimmt, wobei die Druckschrift DE 195 31 965 A1 einen Radius für die genannten Bogenbereiche von je weils etwa 0,01 bis 0,04 des maximalen Durchmessers der Rolle vorschlägt.

Aus der Druckschrift US 5,456,538 wird eine Oberflächenrauheit für eine Rolloberfläche einer Rolle in Verbindung mit einer Oberflächenrauheit der zugehörigen Innenringlauf bahn eines Rollenlagers vorgeschlagen. Gemäß dieser Druckschrift ist die Oberflächen rauheit dieser Rolloberfläche der Rolle sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung 0,06 µm Ra oder weniger, während die Oberflächenrauheit der Lauffläche zwischen 0,08 und 0,15 µm Ra in axialer Richtung und 0,04 µm Ra oder weniger in Umfangsrichtung ist. Gemäß der genannten Druckschrift sollen diese speziellen Rauheitsangaben der Rollkontaktflächen der Umfangsfläche der Rolle und der Innenringlaufbahn einen uner wünschten Schräglauf der Rollen und eine unerwünschte Erwärmung des Lagers ver mindern.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rollenlager anzugeben, daß eine ho he Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rollenlager nach Anspruch 1 gelöst.

Dadurch wird ein Rollenlager geschaffen, bei dem vermieden wird, daß im Kontaktab schnitt zwischen der axialen Stirnfläche der Rolle und der dieser Stirnfläche zugewand ten Innenfläche des Außen- und/oder des Innenrings Fehler wie etwa ein Reibungsver schleiß, ein Fressen oder dergleichen auftreten.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung durch bevorzugte Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

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

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Kantenflächendruck und dem Krümmungsradius an einem Übergangsabschnitt zwischen dem ange fasten 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 Expe rimenten, die ausgeführt wurden, um die Vorzüge der bevorzugten Ausfüh rungsform zu bestätigen;

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 teilweise geschnittene Ansicht eines beispielhaften Rollenlagers, auf das die technische Lehre der Ausführungs form angewendet wird;

Fig. 7 den bereits erwähnten Seitenaufriß einer beispielhaften Rolle, die im her kömmlichen Rollenlager 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 technische Lehre der Ausführungsform angewendet wird;

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

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

Fig. 12 die bereits erwähnte Ansicht in Richtung des Pfeils XII in Fig. 11, die den Kon taktzustand zwischen der Stirnfläche der Rolle und der Innenfläche des Flanschabschnitts zeigt.

Im folgenden werden Experimente erläutert, die ausgeführt wurden, um die Vorzüge der bevorzugten Ausführungsform 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 Freß beständigkeit der konischen Rollenlager 12 wurden ausgeführt, indem der Krümmungs radius des Übergangsabschnitts (Krümmung 11), der den angefasten Abschnitt 10 mit der Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durchmessers der in den konischen Rollenla gern 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. Sämtliche konischen Rollen 13, die in einem einzigen konischen Rollenlager 12 installiert werden sollen, besitzen am Übergangsabschnitt den gleichen Krümmungsradius sowie die gleiche Mittelliniendurch schnittshöhenrauheit 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 Krümmungsradius kann jedoch kurz durch eine Formmeßvorrichtung des allgemeinen Kontaktfühlertyps bestimmt werden, so daß die Oberflächenform der konischen Rolle 13 als hypothetische Oberfläche gemes sen wird, die sich von der Stirnfläche 15 durch die Achse der Rolle zum angefasten Ab schnitt 10 erstreckt, beispielsweise auf der Grundlage der Meßaufzeichnung, die um ei nen bestimmten Vergrößerungsgrad vergrößert wird: 200fach in Längsrichtung und 200fach in Querrichtung; die Oberflächenform wird mittels eines Kreislineals ausgelesen.

Die Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit jeder Oberfläche wird mittels einer Rauheits form-Meßvorrichtung von Taylor-Hobson erhalten.

Die Zeit, bis ein Fressen auftritt, die somit den Widerstand gegenüber dem Fressen an gibt, wird in dem Zustand, in dem der Innenring 5a des konischen Rollenlagers 12 unter den oben angegebenen Betriebsbedingungen unter Zuführung von Schmieröl angetrie ben wird, ab dem Zeitpunkt, zu dem die Zufuhr von Schmieröl an das konische Rollenla ger 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 plötzlich ansteigt.

Die Rockwell-Härte HR_c in Tabelle 1 gibt die Oberflächenhärte 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 Num mern 1, 2, 5 und 6, die konische Rollenlager mit konischen Rollen mit einem Krüm mungsradius 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.

Es wurde eine Analyse der Kantenbeanspruchung (Kantenflächendruck), die in einem dem Übergangsabschnitt entsprechenden Abschnitt erzeugt wird, im Endkantenabschnitt des Kontaktabschnitts 16 zwischen der Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durch messers und der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a des konischen Rollenlagers 13 bei schräglaufenden konischen Rollen 13 gemäß dem dreidimensionalen Randele ment-Verfahren ausgeführt. Das Ergebnis ist in Fig. 2 gezeigt, wo der Krümmungsradius am Übergangsabschnitt mit Bezug auf den Kontaktabschnitt 16 zwischen der Innenflä che 14 (Fig. 9) des Flanschabschnitts 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, welche die Analyseergebnisse zeigt, hervorgeht, wird die Kantenbean spruchung (Druck) schnell erhöht, wenn der Krümmungsradius des Übergangsabschnitts auf 0,08 mm oder weniger abgesenkt wird. Daher wird festgestellt, daß der Krümmungs radius des Übergangsabschnitts 0,08 mm oder mehr betragen muß, um den Widerstand gegen Fressen des konischen Rollenlagers 12 im Zustand, in dem die Schmiermittelzu fuhr unzureichend ist, sicherzustellen.

Was die zusammengesetzte Rauheit aus der Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit der Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durchmessers der konischen Rolle 13 und der Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit der Innenfläche 14 des Flanschabschnitts 8a be trifft, geht aus dem Vergleich zwischen der Probe Nr. 7 mit kleinerer zusammengesetzter Rauheit und der Probe Nr. 9 mit größerer zusammengesetzter Rauheit hervor, daß die Zeit bis zum Fressen bei der Probe Nr. 7 länger als bei der Probe Nr. 9 ist. Insbesondere ist die Zeit bis zum Fressen bei den Proben Nrn. 1, 2 und 6 wesentlich länger, wobei de ren Krümmungsradien am Übergangsabschnitt 0,08 mm oder mehr betragen und die zu sammengesetzte Rauheit (d₁ ² + d₂ ²)^1/2 den Wert 0,09 µm Ra oder weniger hat.

Was die Härte des Oberflächenabschnitts der konischen Rolle 13 und die Härte des O berflächenabschnitts des Flanschabschnitts 8a betrifft, geht aus dem Vergleich zwischen der Probe Nr. 7 mit größerer Härte im Oberflächenabschnitt der konischen Rolle 13 als im Oberflächenabschnitt des Flanschabschnitts 8a und der Probe Nr. 8 mit größerer Härte des Oberflächenabschnitts des Flanschabschnitts 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 Oberflächenabschnitts der konischen Rolle 13 ge ringer 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 wesentlich länger als bei der konischen Rolle 13 etwa der Probe Nr. 4 mit kleinerem Krümmungsradius am Übergangsabschnitt.

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 Widerstandes gegenüber dem Fres sen wünschenswert ist, zusätzlich zu einem Krümmungsradius des Übergangsabschnitts von 0,08 mm oder mehr die zusammengesetzte Rauheit der Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durchmessers der konischen Rolle 13 und der Innenfläche 14 des Flanschab schnitts 8a klein zu machen, während die Oberflächenhärte der konischen Rolle 13 hö her 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 Krümmungsradius am Übergangsabschnitt, der die Gleitkontaktfläche bis zum angefasten Abschnitt bildet, und die Zusammensetzung aus der Mittelliniendurch schnittshöhenrauheit der Gleitkontaktfläche und aus der Mittelliniendurchschnittshöhen rauheit der Innenfläche des Flanschabschnitts zeigt. Der schraffierte Bereich in dem Graphen repräsentiert die bevorzugte Ausführungsform. Aus Fig. 4 geht hervor, daß die Zeit bis zum Fressen in der bevorzugten Ausführungsform ausreichend lang ist.

Es wird angemerkt, daß bezüglich der Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit der Stirnflä che 15 auf seiten des größeren Durchmessers der konischen Rolle 13 und der Innenflä che 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 beispielsweise offenbart in einer Arbeit von N. Ptir und H. S. Chang "Effect of surface roughness orienta tion 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 Ab schnitt der konischen Rolle 13 und der Stirnfläche 15 auf seiten des größeren Durch messers zu vergrößern, können irgendwelche herkömmlichen Verarbeitungsverfahren 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 Übergangsabschnitts auf einen gewünschten Wert zu steu ern.

In einem weiteren Verfahren wird die konische Rolle 13 nach einem normalen Schleifprozeß einem Trommelprozeß unterworfen, um den Krümmungsradius des Über gangsabschnitts 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 ge zeigt 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 Übergangsab schnitts während einer kurzen Prozeßdauer einen Wert von 0,08 mm oder mehr zu ver leihen, 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 aufgetragen, während auf der Ordinate der Krümmungsradius aufgetragen ist und das Symbol O den Fall eines einstündigen Trommelprozesses angibt, während das Symbol Δ den Fall eines zweistündigen Trom melprozesses angibt.

Obwohl die obigen Ausführungsformen auf konische Rollenlager bezogen sind, kann die technische Lehre auch auf zylindrische Rollenlager und auf selbstausrichtende Rollenla ger angewendet werden, bei denen die axiale Last zwischen der axialen Stirnfläche und der Innenfläche des Flanschabschnitts auf dem Umfangsabschnitt des Laufbahnrings in der Rolle ausgeübt wird.

Die technische Lehre ist auch in Rollen wirksam, die mit dem schwebenden Ring zur Selbstausrichtung in Kontakt sind, wobei der Flanschabschnitt nicht am Laufbahnring befestigt ist.

Das Rollenlager gemäß der Ausführungsform, das wie oben beschrieben 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 Zuver lässigkeit und die Lebensdauer der Drehunterstützungsabschnitte, in denen Rollenlager installiert sind, verbessert werden kann.

Claims

1. Rollenlager mit
einem Außenring (3, 3a), der eine innere Umfangsfläche mit einem axialen Seitenabschnitt und einer Außenring-Laufbahn (2, 2a) aufweist;
einem Innenring (5, 5a), der eine äußere Umfangsfläche mit einem axialen Seitenabschnitt und einer Innenring-Laufbahn (4, 4a) aufweist,
wobei die innere Umfangsfläche am axialen Seitenabschnitt des Außenrings (3, 3a) und/oder die äußere Umfangsfläche am axialen Seitenabschnitt des Innenrings (5, 5a) einen Flanschabschnitt (8a, 8b) mit einer Innenfläche (14) aufweist und
mehreren Rollen (6, 13) mit je einer äußeren Umfangsfläche, die eine Rollfläche (7, 7a) bildet und mit den Außenring- und Innenring-Laufbahnen (2, 2a, 4, 4a) in Kontakt ist,
wobei eine axiale Stirnfläche (15) jeder Rolle (6, 13) eine Gleitkontaktfläche bildet, die mit der Innenfläche (14) des Flanschabschnitts (8a, 8b) in Gleitkontakt ist, zwischen der Stirnfläche (15) und der Rollfläche (7, 7a) ein angefaster Abschnitt (10) ausgebildet ist, der durch eine gekrümmte Fläche, deren Krümmungsradius 0,08 mm bis 0,13 mm beträgt, gleichmäßig in die Stirnfläche (15) übergeht, die Gleitkontaktfläche eine Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit δ₁ aufweist, die Innenfläche (14), die mit der Gleitkontaktfläche in Kontakt ist, eine Mittelliniendurchschnittshöhenrauheit δ₂ aufweist und eine zusammengesetzte Rauheit, die durch die Formel (δ₁ ² + δ₂ ²)^1/2 gegeben ist, bis zu 0,09 µm Ra ist.

2. Rollenlager gemäß Anspruch 1, wobei die Oberflächenhärte jeder Rolle (6, 13) höher als die Oberflächenhärte der Innenfläche (14) des Flanschabschnitts (8a, 8b) ist.

3. Rollenlager gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der angefaste Abschnitt (10) jeder Rolle (6, 13) eine Größe e in axialer Richtung und eine Größe d in radialer Richtung aufweist und ein Verhältnis d/e ≧ 1,2 ist.