DE3320763A1

DE3320763A1 - Rollenlager

Info

Publication number: DE3320763A1
Application number: DE19833320763
Authority: DE
Inventors: Rolf Hindås Gustafsson; Bo Göteborg Göransson; Anders Mölndal Sahlgren
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1982-06-09
Filing date: 1983-06-09
Publication date: 1983-12-15
Also published as: US4472006A; FR2528509B1; IT8322074V0; IT1163489B; FR2528509A1; DE3320763C2; SE8203576L; IT8321541A0; GB8315845D0; JPS5913121A; GB2129504A; JPS6347930B2; GB2129504B; SE432977B

Description

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH '* "* Sdhweinfurt, 6. 6. 1983

SE 82 020 DE TPA-vh. ne

■k-

Rollenlager

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollenlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Damit der Käfig eines Rollenlagers die in den Käfigtaschen eingebauten Rollen genau führt, so daß diese einen geringen Berührungsverschleiß aufweisen, ist es wichtig, daß dieser im Rollenlager zentrisch umläuft. Die entsprechende Zentrierung des Käfigs kann auf der Bohrungsfläche des Lageraußenringes, auf der Mantelfläche des Lagerinnenringes oder auf den umlaufenden Rollen erfolgan.

Eine einwandfreie Führung der Rollen mit geringer Rollenschief stellung wird erzielt, wenn die umfangsseitigen Wandflächen der Stege des Käfigs die Rollen in der Nähe der Rollenenden berühren und ausrichten und die Wandflä-

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chen gegenüber der Mantelfläche der zugehörigen Rolle einen möglichst kleinen Abstand haben, Die Normale durch die Kontaktstelle auf den entsprechenden Führungswandabschnitt des Steges soll dabei ungefähr in der Rollenschiefstellungsebene liegen, in der sich die einzelne Rolle in der Käfigtasche in geringem Maße schiefstellen kann, so daß die Achse des Rollenlagers und die Drehachse der schiefgestellten Rolle nicht mehr genau in einer gemeinsamen Längsebene liegen.

Es sind Rollenlager sind bekannt, bei denen der entsprechende Käfig aus Blech (Metallband) hergestellt ist (DE-OS Γ 913 351). Die umfangsseitigen Wandflächen der Stege des gestanzten Blechkäfigs erstrecken sich aber in radialer Richtung, d. h. parallel zur durch die Taschenmitte und die Lagerachse verlaufenden Längsebene. Diese Wandflächen können die Rollen also nicht umgreifen, so daß eine Zentrierung des Blechkäfigs auf den Rollen nicht ohne weiteres möglich ist. Aus diesem Grund sind die Stege des bekannten Käfigs nach innen oder außen durchge- kröpft, so daß Zentrierungsabschnitte entstehen, welche die Rollen radial außerhalb bzw. radial innerhalb des Teilkreises berühren und den Blechkäfig somit auf den Rollen zentrieren. Derartig durchgekröpfte Stege können lediglich bei einem Käfig aus Blech angeformt werden.

Wenn es sich um einen Massivkäfig handelt, der aus einem Kunststoff im Gießverfahren hergestellt werden soll, was in vielen Fällen Vorteile bringt, ist es schwierig oder sogar unmöglich, in den Stegen die entsprechenden Vertiefungen bzw. Vorsprünge zum Zentrieren des Käfigs auf den Rollen anzuformen. Massivkäfige herkömmlicher Rollenlager, die aus einem Kunststoff im Gießverfahren hergestellt sind, haben eine relativ kleine radiale Querschnittshöhe und sind deshalb für eine Zentrierung auf den Rollen nicht geeignet.

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Der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollenlager der genannten Gattung zu schaffen, welches einen im Gießverfahren herstellbaren Massivkäfig aufweist, der auf den Rollen genau zentrisch geführt ist und eine große Anzahl von langen Rollen zwischen dem Lagerinnen- und Lageraußenring aufnehmen kann.

Mit dem Rollenlager der Erfindung wird erreicht, daß der auf den Rollen zentrierte Massivkäfig im Gießverfahren aus Kunststoff in großen Stückzahlen wirtschaftlich herstellbar ist. In den Massivkäfig können relativ lange und· tragfähige Rollen eingebaut werden, weil der radial innere Abschnitt des im Durchmesser größeren Seitenringes und der radial äußere Abschnitt des im Durchmesser kleineren Seitenringes in axialer Richtung relativ schmal abgegossen werden können.

Zwischen der Normalen durch die Berührungsstelle des Zentrierungswandabschnittes und der in der Querebene liegenden Verbindungslinie zwischen der Achse des Rollenlagers 0 und der Drehachse der betreffenden Rolle wird ein Winkel Oi, gebildet. Je kleiner der Winkel 06 ist, desto besser ist die Zentrierwirkung der Zentrierungswandabschnitte des Massivkäfigs. Den Wert von 0° kann der Winkel <& natürlich nicht erreichen, weil bei diesem Wert die Rolle die Laufbahn auf dem Innenring des Rollenlagers nicht mehr berühren könnte. Es wurde festgestellt, daß bei einem Winkel von O^ kleiner 60° eine gute Zentrierung des Massivkäfigs auf den Rollen erreicht wird und daß ein solcher Winkel ⁰C sich ohne Schwierigkeiten bei einem im Gießverfahren hergestellten Massivkäfig einfach verwirklichen läßt.

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Zwischen der durch die Kontaktstelle auf dem Führungswandabschnitt und die Drehachse der Rolle verlaufenden
Berührungsebene und der Schiefstellungsebene der betreffenden Rolle einer Käfigtasche wird der Winkel (4 gebildet. Beste Führungsverhältnisse werden im Rollenlager geschaffen, wenn dieser Winkel Π gleich 0 ist. Je weiter
die Kontaktstellen der Führungswandabschnitte zu den Enden der Rolle hin verlagert werden, desto besser ist die Führungswirkung dieser Abschnitte, denn der Hebelarm zum Ausrichten der Rolle-in der Käfigtasche wird dann länger und die entsprechenden Berührungskräfte an den Abschnitten werden kleiner. Die wirksame Komponente der Kraft
zum Ausrichten (Geradestellen) einer Rolle in seiner Käfigtasche wirkt rechtwinkelig zur radial verlaufenden,

in einer Querebene durch die Mitte der Drehachse und die tiagerachse gehenden Verbindungslinie. Sie ist am größten, wenn der Winkel β gleich 0 ist. Es hat sich herausgestellt, daß mit einem Winkel {* kleiner als 15° die Rolle in ihrer Käfigtasche noch einwandfrei geführt wird.

Für den Fall, daß die Führungswandabschnitte parallel

zur Verbindungslinie liegen, so daß der Winkel ρ gleich 0 ist, wird der Vorteil erzielt, daß sich das Führungsspiel zwischen jeder Rolle und den beiden Stegen auch
dann kaum ändert, wenn der Massivkäfig im Rollenlager

eine etwas exzentrische Lage einnimmt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Rollenlagers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der Ausbildung des Rollenlagers nach Anspruch 2 wird der Vorteil erzielt, daß zwischen den Stegen der Käfigtasche das Schmiermittel (Schmierfett) festgehalten und
gespeichert wird.

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Die Ausbildung nach Anspruch 3 bewirkt, daß jede Rolle bei ihrer Montage unter elastischer Verbiegung des HaI-tevorsprungs in die zugehörige Käfigtasche eingeschnappt werden kann, so daß diese im ausgebauten Zustand des Massivkäfigs aus der Käfigtasche nicht herausfällt.

Das erfindungsgemäße Rollenlager wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 einen teilweisen Längsschnitt durch den Massivkäfig eines Rollenlagers,

Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II durch den in Figur 1 gezeigten Massivkäfig und

Figur 3 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles X auf eine einzelne Käfigtasche des in Figur 1 darge

stellten Massivkäfigs.

In den Figuren 1, 2 und 3 ist der Massivkäfig eines Pendelrollenlagers dargestellt. Dieser Massivkäfig ist aus einem spritzgießfähigen Kunststoff mit biegeelastischen Eigenschaften im Gießverfahren hergestellt. Er besteht aus einem im Durchmesser größeren Seitenring 1, einem im Durchmesser kleineren Seitenring 2 und diese beiden Seitenringe 1, 2 einstückig miteinander verbindenden, axial verlaufenden Stegen 3. Die Stege 3 sind gleichmäßig am Umfang des Massivkäfigs angeordnet. Dabei wird jeweils eine Käfigtasche zwischen zwei umfangsseitigen Wänden zweier am Umfang benachbarter Stege 3 des Massivkäfigs

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gebildet. In jeder Käfigtasche ist eine Rolle 4 geführt (siehe strichpunktierte Darstellung in Figur 2). Die Drehachse der Rolle 4 kann sich innerhalb einer durch die Drehachse der Rolle 4 gehenden. Schiefstellungsebene in der Lagertasche geringfügig schiefstellen.

Jede Rolle 4 des Massivkäfigs läuft in an sich bekannter Weise zwischen einem Innenring (nicht gezeigt) und einem Außenring (nicht gezeigt) des Pendelrollenlagers und hat eine Drehachse, die mit der Lagerachse in der Längsebene durch diese beiden Achsen einen bestimmten Winkel bildet. Die Stege 3 des Massivkäfigs besitzen eine große radiale Dicke, so daß diese zum Teil über den kleineren Seitenring 2 radial nach außen und über den größeren Seitenring 1 radial nach innen vorstehen. Aus gießtechnischen Gründen ist die radiale Höhe der beiden Seitenringe 1, 2 nicht so groß wie die der zugehörigen Stege 3.

Da die Drehachsen der Rollen 4 mit der Lagerachse einen Winkel bilden und beide Stirnflächen der Rollen 4 eben ausgebildet sind, haben beide Seitenringe 1, 2 einen keilförmigen Querschnitt (Figur 1).

In Figur 2 ist der durch die Mitte der Stege verlaufende Querschnitt durch eine der am Umfang angeordneten Käfigtaschen dargestellt. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß jeder Steg 3 an seinem radial inneren Ende einen in Umfangsrichtung verbreiterten Stegabschnitt 5 aufweist, der radial innerhalb des Teilkreises 6 der Rollen 4 liegt. Dieser Stegabschnitt 5 hat einen umfangsseitigen Zentrierungswandabschnitt 7, welcher die Mantelfläche der Rolle 4- an einer Berührungsstelle berührt und den Massivkäfig somit auf den Rollen 4 des Rollenlagers relativ zur Lagerachse zentrisch hält.

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In Figur 2 ist eine Normale 8 auf dem Zentrierungswandabschnitt 7 eingezeichnet, welche durch die Berührungsstelle der Rolle 4 am Zentrierungswandabschnitt 7 und durch die Mitte der Drehachse der Rolle 4 geht. Diese Normale 8 liegt in einer senkrecht zur Lagerachse verlaufenden Querebene und bildet mit einer in dieser Querebene liegenden, die Lagerachse mit der Drehachse der Rolle 4 verbindenden Verbindungslinie 9 den Winkel Ot , der kleiner als 60° ist. An seinen beiden umfangsseitigen Wänden hat jeder Steg 3 außerdem zwei Führungswandabschnitte 10, welche die gegenüberliegende Mantelfläche der Rolle 4 an einer Kontaktstelle berühren, wenn diese Rolle ihre größtmögliche Schiefstellung in ihrer Käfigtasche eingenommen hat. Die Kontaktstelle jedes Führungswandabschnittes 10 liegt in der Nähe des betreffenden Endes der Rolle 4 (Figur 3). Die beiden Führungswandabschnitte 10 jedes Steges 3 begrenzen also die Größe der Schiefstellung der Rollen 4 in der betreffenden Käfigtasche. Dabei ist der gegenseitige Abstand der beiden Führungswandabschnitte 10 einer umfangsseitigen Wand des Steges 3 relativ groß.

In Figur 2 ist eine Berührungsebene 11 angedeutet, welche durch die Kontaktstelle der Rolle 4 auf einem Führungsabschnitt 10 und durch die Drehachse der Rolle 4 geht, so daß "die Drehachse in dieser Berührungsebene 11 liegt. Die Rolle 4 jeder Käfigtasche kann sich gegenüber einer durch die Rollenmitte und die Lagerachse gehenden Längsebene (siehe Schnittebene in Figur 1) in einer Schiefstellungsebene 12 geringfügig schiefstellen. Die Drehachse der RoI Ie 4 bewegt (dreht) sich dabei in dieser Schiefstellungsebene 12. Die Berührungsebene 11 bildet übrigens mit der Schiefstellungsebene 12 der Rolle 4 in der betreffenden Käfigtasche einen Winkel β , der kleiner als 15° ist.

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Jeder radial innere Stegabschnitt 5 weist eine in Umfangs . richtung, breite, radial nach innen weisende Begrenzungsfläche 13 auf, welche in die Bohrungsfläche des kleineren Seitenringes 2 stufenlos übergeht. Der Massivkäfig kann ■auf diese Weise einen bestimmten Schmiermittelvorrat zwischen den Stegen 3 aufnehmen. Die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Begrenzungsfläche 13 ist größer als 0,2 mal dem Durchmesser der Rolle 4 und die Länge dieser Begrenzungsfläche 13 ist größer als 0,3 mal der Länge der Rolle 4.

Eine der beiden gegenüberliegenden umfangsseitigen Wände eines Steges 3 hat an ihrem radial äußeren Ende einen in die Käfigtasche hineinragenden Haltevorsprung Γ4. Dieser Haltevorsprung 14 ist radial außerhalb des Teilkreises 6 in der Käfigtasche angeordnet und liegt somit gegenüber dem Zentrierungswandabschnitt 17 auf der anderen Seite des Teilkreises 6. Jede Rolle 4 wird durch den Haltevorsprung 14 in ihrer Käfigtasche festgehalten, so daß diese im ausgebauten Zustand des Massivkäfigs aus der Käfigtasehe nicht radial nach außen herausfallen kann. Da der Massivkäfig im vorliegenden Fall aus einem elastisch bieg samen Werkstoff (Kunststoff) abgegossen ist, kann jede Rolle 4 bei ihrer Montage unter elastischer Verbiegung des; Haltevorsprungs 14 in ihre Käfigtasche eingeschnappt werden.

Das oben beschriebene Äusführungsbeispiel eines Rollenlagers kann konstruktiv abgewandelt werden. Z. B. können die umfangsseitigen Wände der Stege des Massivkäfigs mit Zentrierungswandabschnitten 7 versehen sein, die nicht radial innerhalb, sondern radial außerhalb des Teilkreises 6 der Rollen 4 angeordnet sind. Die entsprechenden Haltevorsprünge 14 sind

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dann radial innerhalb des Teilkreises 6 liegend an den Stegen 3 anzugießen. Bei ihrer Montage werden die Rollen 4 dann radial von innen nach außen in die einzelnen Käfigtaschen eingeschnappt. Die Stirnflächen der Rollen 4 brauchen nicht ebenflächig ausgebildet zu sein. Vielmehr können diese Stirnflächen Vertiefungen aufweisen, in denen entsprechende, in die Käfigtasche hineinragende Vorsprünge der Seitenringe des Massivkäfigs eingreifen, so daß die einzelnen Rollen 4 in der Käfigtasche radial festgehalten sind. Schließlich können die Kontaktstellen der Führungswandabschnitte 10 auch radial über der Schiefstellungsebene 12 liegend angeordnet sein.

ι -fc ■ Leerseite

Claims

Patentansprüche

Rollenlager mit mindestens einer Reihe von auf einem Teilkreis angeordneten Rollen, deren Drehachsen mit der Lagerachse einen Winkel bilden und die in einem im Gießverfahren hergestellten Massivkäfig eingebaut sind, welcher aus einem im Durchmesser größeren und kleineren Seitenring sowie diese beiden Seitenringe einstückig miteinander verbindenden, axial verlaufenden Stegen besteht, wobei jeweils eine Käfigtasche zwischen zwei umfangsseitigen Wänden zweier am Umfang benachbarter Stege des Massivkäfigs gebildet ist, in der eine Rolle in jeweils einer durch seine Drehachse gehenden Schiefstellungsebene gegenüber einer durch die Rollenmitte und die Lagerachse gehenden Längsebene geringfügig schiefstellbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des größeren Seitenringes (1) kleiner als der Äußendurchmesser des kleineren Seitenringes (2) und die größte radiale Höhe jedes Steges (3) größer als die radiale Höhe der beiden Seitenringe (1, 2) ist und daß jeder

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Steg (3) einen mit der Stegmitte verbundenen und radial unter oder über dem Teilkreis (6) liegenden, in Umfangsrichtung verbreiterten Stegabschnitt (5) mit einem an einer Berührungsstelle den Massiykäfig auf der Rolle (4) zentrisch haltenden Zentrierungswandabschnitt (7) sowie jeweils einen in der Nähe der beiden Enden der Rolle (4) angeordneten, die Rolle (4) an einer Kontaktstelle ausrichtenden Führung swandabschnitt (10) aufweist, wobei eine in einer senkrecht zur Lagerachse verlaufenden, durch die Berührungsstelle gehenden Querebene liegende, durch die Berührungsebene gehende Normale (8) auf den Zentrierungswandabschnitt (7) mit einer in dieser Querebene liegenden, die Lagerachse mit der Drehachse der betreffenden Rolle (4) verbindenden Verbindungslinie (9) einen Winkel (OC) kleiner als 60° und eine durch die Kontaktstelle des Führungswandabschnittes (10) und die Drehachse der Rolle (4) gelegte Berührungsebene (11) mit der Schief-

stellungsebene (12) der Rolle (4) einen Winkel (A) kleiner als 15° bildet.
2. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg (3) des Massivkäfigs eine radial nach innen weisende Begrenzungsfläche (13) aufweist, deren Breite in Umfangsrichtung größer als 0,2 mal dem Durchmesser der Rolle (4) und deren Länge größer als 0,3 mal der Länge der Rolle (4) ist.
3. Rollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangsseitige Wand mindestens eines der beiden Stege (3) einer Käfigtasche einen

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in die Käfigtasche in Umfangsrichtung hineinragenden, gegenüber der Lage des Zentrierungswandabschnittes (7) auf der radial gegenüberliegenden Seite des Teilkreises (6) liegenden Haltevorsprung (14) aufweist.