DE2155290A1

DE2155290A1 - Rollenlager

Info

Publication number: DE2155290A1
Application number: DE19712155290
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Kuhn
Original assignee: Industriewerk Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1971-11-06
Filing date: 1971-11-06
Publication date: 1973-05-10

Description

Rollenlager Die Erfindung betrifft ein Rollenlager zur Lagerung einer sich unter Last durchbiegenden Welle.
Eine sich unter Last durchbiegende Welle bewirkt bei einreihigen Rollenlagern eine ungleichmäßige Lastverteilung über die Rollenbreite und bei mehrreihigen Rollenlagern eine ungleichmäßige Lastverteilung auf die einzelnen Wälzkörperreihen. Es ist bereits ein mehrreihiges Zylinderrollenlager für eine Walzenzapfenlagerung bekannt, bei dem die im unbelasteten Zustand vorhandene radiale Lagerluft vom Walzenende zur Walze hin von Rollenreihe zu Rollenreihe zunimmt, um der Abweichung der unter Iast durchgebogenen Walzenachse von der idealen Achse zu entsprechen. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Lösung besteht darin, daß eine gleichmäßige Lastverteilung auf die einzelnen Wälzkörperreihen nur für eine bestimmte Last erreicht werden kann, beispielsweise für die Höchstlast. Bei geringerer Last trägt dann meist nur eine Wälzkörperreihe, was zu stark verminderter Lebensdauer des Lagers führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollenlager zur Lagerung einer sich alter Last durchbiegenden Welle zu schaffen, bei dem eine gleichmäßige Lastverteilung über die Lagerbreite bei jeder zwischen dem unbelasteten Zustand und der Höchstlast liegenden Belastung sichergestellt ist.
Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, daß die Federung der Wälzkörper Uber die Tagerbreite ansteigt und im lastseitigen Bereich des Lagers am größten ist.
Da die Federung der Wälzkörper annähernd proportional der Belastung ist, kann von einem erfindungsgemäßen Rollenlager die ebenfell proportional der Belastung zunehmende Durchbiegung der Welle so aufgenommen werden, daß eine gleichmäßige T.astverteilung über-die Lager.
breite gewährleistet ist. Es muß hierzu lediglich die Voraussetzung erfUllt sein, daß der vom Lager bedingte und der von der Welle ausgeführte Schrägungswinkel pro Lasteinheit etwa gleich ist. Diese Forderung wird durch die tatsächliche endliche Steifigkeit der Welle erfüllt.
Eine exakte Anpassung der Federung der Wälzkörper an die Durchbiegung der Welle zur Erzielung einer wirklich gleichmäßigen Lastverteilung über die lagerbreite würde eine aufwendige Gestaltung des lagers erfordern. Aus Gründen einer einfachen Fertigung wird man daher nach brauchbaren Näherungslösungen suchen, die bei einem tragbaren Fertigungsmehraufwand eine möglichst gleichmäßige Lastverteilung über die Lagerbreite gewährleisten. Einige derartige Lösungen werden im folgenden als Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Bei einem einreihigen Rollenlager zur Lagerung einer sich unter Last durchbiegenden Welle kann erfindungsgemäß die Federung der Wälzkörper über die Rollenbreite ansteigen, wobei die einzelnen Wälzkörper in ihrem lastseitigen Bereich eine größere Federung aufweisen als in ihrem der belasteten Welle abgewandter ;1Bereich.
Die Forderung einer über die Rollenbreite ansteigenden Federung läßt sich dadurch verwirklichen, daß die Wandstärke der Rollen über die Rollenbreite ansteigt und die Rollen im lastseitigen Bereich die geringste Wandstärke aufweisen. Hierzu können die Rollen an ihren lastseitigen Stirnseiten einseitig mittig angebohrt sein, wobei sich die Bohrungen nur über einen Teil der Rollenbreite erstrecken. Die Bohrungen können zylindrisch oder kegelig ausgeführt sein.
Eine weitere Ausführungsform eines einreihigen Rollenlagers, das bei einer sich unter Last durchbiegenden Welle eine gleichmäßige Lastverteilung über die Wälzkörperbreite aufweist, kann dadurch geschaffen werden, daß die Rollen mittig durchbohrt sind und die verbleibende Wand stärke über die Rollenbreite ansteigt, wobei der lastseitige Bereich der Rollen die jeweils kleinere Wandstärke aufweist.
Die Rollen können beispielsweise durchgehende kegelige Bohrungen aufweisen, deren größerer Durchmesser an ihren lastseitigen Stirnseiten liegt. Die Rollen können auch mit durchgehenden zylindrischen Bohrungen versehen sein, deren Durchmesser über die Rollenbreite abgestuft ist, wobei der größte Bohrungsdurchmesser an ihren lastseitigen Stirnseiten liegt.
Bei. den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen für einreihige Rollenlager sind die Wälzkörper asymmetrisch gestaltet. Hierdurch unterscheiden sie sich von bekannten Wälzkörpern für ein Zylinderrollenlager, die an beiden Stirnseiten angebohrt sind, um die Kantenbelastungen zu vermindern.
Der Grundgedanke der Erfindung, der in der über die Lagerbreite ansteigenden Federung der Wälzkörper besteht, läßt sich auch für mehrreihige Rollenlager zur Lagerung einer sich unter Last durchbiegenden Welle dadurch anwenden, daß die Federung der einzelnen Wälzkörperreihen über die Lagerbreite ansteigt und sich die Wälzkörperreihe mit der größten Federung im lastseitigen Bereich des Lagers befindet.
Diese Forderung kann beispielsweise dadurch erfüllt werden, daß die Rollendurchmesser in den einzelnen Wälzkörperreihen abgestuft sind, wobei die Wälzkörperreihe, deren Rollen den größten Durchmesser aufweisen, im lastseitigen Bereich des Lagers angeordnet ist.
Die Abstufung der Rollendurchmesser kann nicht wie bei dem eingangs erwähnten bekannten Zylinderollenlager verstanden werden, bei dem die Abstufung von Reihe zu Reihe lediglich einige Tausendstel bis einige Hundertstel Millimeter beträgt, um eine unterschiedliche Lagerluft in den einzelnen Wälzkörperreihen zu erzielen. Vielmehr sind bei einem erfindungsgemäßen Rollenlager die Rollendurchmesser von Reihe zu Reihe zweckmäßigerweise mit Stufensprüngen zwischen 1,2 und 1,7 abgestuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung für ein mehrreihiges Rollenlager sieht vor, daß die Rollen in den einzelnen Wälzkörperreihen gleiche Außendurchmesser aufweisen und die Wandstärke der Rollen von Rollenreihe zu Rollenreihe absteigt, wobei die Rollenreihe, deren Wälzkörper die kleinste Wandstärke haben, im lastseitigen Bereich des Lagers angeordnet ist. Zweckmäßigerweise wird man dieses Ausführungsbeispiel so gestalten, daß die Rollenreihe in der der belasteten Welle abgewandten Seite des Lagers mit massiven Rollen bestückt ist und in den übrigen Rollenreihen durchbohrte Rollen vorgesehen sind, wobei deren Bohrungsdurchmesser in Richtung auf die belastete Welle zunimmt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei Ausführungsformen von erfindungsgemäßen einreihigen Rollenlagern mit einseitig angebohrten Wälzkörpern, Fig. 2 einen Längsschnitt durch zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen einreihigen Rollenlagern mit durchbohrten Rollen, Fig. 3 einen Längsschnitt durch zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen mehrreihigen Rollenlagern.
In Figur 1 ist die Welle 1 in den beiden einreihigen Rollenlagern 2 und 3 gelagert. Die Wellenbelastung 4 greift in der Wellenmitte an und bewirkt eine - nicht dargestellte -kleine Durchbiegung der Welle 1.
Beim linken Rollenlager 2 sind Rollen 5 vorgesehen, deren lastseitige Stirnseiten mit kegeligen Bohrungen 6 versehen sind. Im rechten Rollenlager 3 weisen die Wälzkörper 7 an ihren lastseitigen Stirnseiten zylindrische Bohrungen 8 auf. Die Bohrungen 6, beziehungsweise 8 erstrecken sich jeweils über einen Teil der Rollenbreite.
In Figur 2 ist die Welle 1 zwischen den einreihigen Rolenlagern 9 und 10 aufgenommen. Das linke Rollenlager 9 ist mit Wälzkörpern II bestückt, die eine mittige Durchgangsbohrung 12 aufweisen, deren Bohrungsdurchmesser über die Rollenbreite abgestuft ist. Der Bereich mit dem größeren Bohrungsdurchmesser liegt an den lastseitigen Stirnseiten der Rollen 11. Im rechten Rollenlager10werden Rollen 13 verwendet, die eine durchgehende kegelige Bohrung 14 aufweisen. Der größere Durchmesser der kegeligen Bohrung 14 liegt wiederum an den lastseitigen Stirnseiten der Rollen 13.
Mit kegeligen Bohrungen läßt sich ein etwa linear ansteigender Verlauf der Federung über die Wälzkörperbreite erreichen. Aus Fertigungsgrundenwird man jedoch zylindrische Bohrungen vorziehen, wenn die damit erzielte Lastverteilung über die Wälzkörperbreiteausreicht.
In Figur 3 ist die Welle 1 zwischen den mehrreihigen Rollenlagern 15 und 16 gelagert. Im linken Rollenlager 15 rollen die Wälzkörperreihen zwischen einem Außenring 17 mit einer stufenweise abgesetzten Bohrung und einem Innenring 18 ab. Die im lastseitigen Bereich des Lagers angeordnete Wälzkörperreihe 19 ist mit den dicksten Wälzkörpern bestickt, während die Rollenreihe 20, die in dem der Last abgewandten Bereich des Lagers angeordnet ist, die kleinsten Wälzkörper aufweist. Die Rollen der mittleren Rollenreihe 21 haben einen Durchmesser, der zwischen dem der Rollen der Rollenrethan19 und 20 liegt.
Wenn die Verwendung eines Laufringes mit abgestuften Laufbahndurchmessern vermieden werden soll, so kann das rechts dargestellte mehrreihige Rollenlager 16 verwendet werden, bei dem sämtliche Rollen gleiche Außendurchmesser aufweisen. Die über die Lagerbreite ane+eigendeFederung der Wälzkörper wird dadurch geschaffen, daß die lastseitige Rollenreihe 22 und die mittlere Rollenreihe 23 mit durchbohrten Rollen bestückt sind, wobei die Rollen der lastseitigen Rollenreihe 22 einen größeren Bohrungsdurchmesser aufweisen als die Rollen der mittleren Rollenreihe 23. Die der belasteten Welle abgewandte Rollenreihe 24 ist mit massiven Rollen ausgerüstet.
Es ist selbstverständlich auch möglich, ein mehrreihiges Rollenlager mit Wälzkörpern zu bestücken, die den Wälzkörpern in den Ausführungsbeispielender Figuren 1 und 9 für einreihige Rellenlager entsprechen. Dadurchkann eine weitere Linearisierung des über die Rollenbreite ansteAgeraen Verlaufsder Federyn çffiçE; Werden Ebenso ist es möglich, bei einem mehrreihigen Rollenlager die einzelnen Rollenreihen nicht in gemeinsamen Laufringen unterzubringen, sondern für jeweils eine oder mehrere W§lzkörperreihen getrennte Laufringe vorzusehen.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen nur Radialrollenlager. Es ist jedoch selbstverständlich auch möglich, Axialrollenlager im Sinne der Erfindung zu gestalten.

Claims

Anspruche

{ Rollenlager zur Lagerung einer sich unter Last durchbiegenden Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Federung der Wälzkörper über die Lagerbreite ansteigt und im lastseitigen Bereich des Lagers am gröbsten ist.
2. Einreihiges Rollenlager zur Lagerung einer sich unter Last durchbiegenden Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Federung der Wälzkörper über die Rollenbreite ansteigt, wobei die einzelnen Wälzkörper in ihrem lastseitigen Bereich eine größere Federung aufweisen als in ihrem der belasteten Welle abgewandten Bereich.
3. Einreihiges Rollenlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Rollen über die Rollenbreite ansteigt und die Rollen im lastseitigen Bereich die geringste Wandstärke aufweisen.
4. Einreihiges Rollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen an ihren lastseitigen Stirnseiten einseitig mittig angebohrt sind und sich die Bohrungen nur ueber einen Teil der Rollenbreite erstrocken.
5. Einreihiges Rollenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen zylindrisch ausgeführt sind.
6. Einreihiges Rollenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen kegelig ausgeführt sind,
7. Einreihiges Rollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen mittig durchbohrt sind und die verbleibende Wandstärke über die Rollenbreite ansteigt, wobei der lastseitige Bereich der Rollen die jeweils kleinere Wandstärke aufweist.
8. Einreihiges Rollenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen durchgehende kegelige Bohrungen aufweisen, deren größerer Durchmesser an ihren lastseitigen Stirnseiten liegt.
9. Einreihiges Rollenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen durchgehende zylindrische Bohrungen aufweisen, deren Durchmesser über die Rollenbreite abgestuft ist, wobei der größte Bohrungsdurchmesser an ihren lastseitigen Stirnseiten liegt.
10. Mehrreihiges Rollenlager zur Lagerung einer sich unter Last durchbiegenden Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Federung der einzelnen Wälzkörperreihen über die Lagerbreite ansteigt und sich die Wälzkörperreihe mit der größten Federung im lastseitigen Bereich des Lagers befindet.
11. Mehrreihiges Rollenlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollendurchmesser in den einzelnen Wälzkörperreihen abgestuft sind, wobei die Wälzkörperreihe, deren Rollen den größten Durchmesser aufweisen, im lastseitigen Bereich des Lagers angeordnet ist.
12. Mehrreihiges Rollenlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen in den einzelnen Wälzkörperreihen gleiche Außendurchmesser aufweisen und die Wandstärke der Rollen von Rollenreihe zu Rollenreihe ansteigt, wobei die Rollenreihe, denWälzkörper die kleinste Wandstärke haben, im lastseit$n Bereich des Lagers angeordnet ist.
13. Mehrreihiges Rollenlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenreihe an der der belasteten Welle abgewandten Seite des Lagers mit massiven Rollen bestückt ist und in den übrigen Rollenreihen durchbohrte Rollen vorgesehen sind, wobei deren Bohrungsdurchmesser in Richtung auf die belastete Welle zunimmt.

Leerseite