DE4448040B4

DE4448040B4 - Selbstausrichtendes Rollenlager mit Käfig

Info

Publication number: DE4448040B4
Application number: DE4448040A
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Zushi Honda; Kunio Fujisawa Fukuda; Masahide Matsubara; Eiichi Fujisawa Kawamura; Fukuji Hiratsuka Kikkawa
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2014-10-13
Also published as: GB9420596D0; DE4436478A1; US5538348A; GB2282859B; DE4436478B4; GB2282859A; JP3477835B2; JPH0828576A

Abstract

Selbstausrichtendes Rollenlager mit:
einem äußeren Laufring (1), der eine äußere Lauffläche (5) umfasst, die an der inneren Umfangsfläche des äußeren Laufrings (1) ausgebildet ist, und eine sphärisch ausgewölbte Oberfläche mit einem einzigen Zentrum bildet,
einem inneren Laufring (2), der ein Paar von inneren Laufbahnen (6) umfasst, die an der äußeren Umfangsfläche des inneren Laufrings (2) ausgebildet sind, und der äußeren Laufbahn (5) gegenüberliegen, einer Anzahl von tonnenförmigen Rollen (3), die in zwei Reihen zwischen der äußeren Laufbahn (5) und der inneren Laufbahn (6) rollfähig angeordnet sind, und
einem ersten und einem zweiten Käfig (12, 12), welche die tonnenförmigen Rollen (3) derart halten, daß sie darin rollen können, wobei jeder der Käfige (12) einen konischen Hauptabschnitt (7a, 7b) mit mehreren Taschen (10a), einen nach außen gerichteten äußeren Flanschabschnitt (8a, 8b, 8c), der sich in radialer Richtung nach außen erstreckt, sowie einen nach innen gerichteten inneren Flanschabschnitt (9a) umfasst,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstausrichtendes Rollenlager mit Käfig gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiges Rollenlager wird beispielsweise für die Lagerung einer Drehwelle in einem Gehäuse verwendet und kann in verschiedenen Typen von Maschinen montiert werden kann.
Um eine schwere Welle in einem Gehäuse drehbar zu lagern, ist im Stand der Technik ein selbstausrichtendes Rollenlager verwendet worden, das beispielsweise aus der JP 5-157116-A oder der DE 42 40 770 A1 bekannt ist. Dieses selbstausrichtende Rollenlager mit Käfig ist in 11 gezeigt und durch Anordnung mehrerer zylinderförmiger Rollen 3 gebildet, die zwischen einem äußeren Laufring 1 und einem inneren Laufring 2, die konzentrisch angeordnet sind, rollen können. Käfige 4 verhindern, daß die mehreren zylinderförmigen Rollen 3 voneinander getrennt werden. Die Käfige 4 sind sogenannte "Preßkäfige", die durch Preßformen einer Metallplatte gebildet sind.
In der inneren Umfangsfläche des äußeren Laufrings 1 ist eine äußere Laufbahn 5 gebildet, die eine sphärisch ausgesparte Oberfläche mit einem einzigen Zentrum ist. An der äußeren Umfangsfläche des inneren Laufrings 2 ist in Breitenrichtung (in 11 in horizontaler Richtung) an deren beiden Seiten jeweils eine innere Laufbahn 6 gebildet, wovon jede innere Laufbahn der äußeren Laufbahn 5 gegenüberliegt. Die mehreren zylinderförmigen Rollen 3 sind so gebildet, daß jede von ihnen in bezug auf den Abschnitt mit größtem Durchmesser, der sich in Längsrichtung in der Mitte befindet, symmetrisch ist. Die mehreren zylinderförmigen Rollen 3 sind in zwei Reihen zwischen der äußeren Laufbahn 5 und den beiden inneren Laufbahnen 6 angeordnet, so daß sie dazwischen rollen können.
Wie in den 11 und 12 gezeigt, besitzt jeder der Käfige 4 einen konischen, zylindrischen Hauptabschnitt 7, einen nach außen gerichteten Flanschabschnitt 8, der sich in radialer Richtung vom Kantenabschnitt mit großem Durchmesser des Hauptabschnitts 7 nach außen erstreckt, sowie einen nach innen gerichteten Flanschabschnitt 9, der sich in radialer Richtung vom Kantenabschnitt mit kleinem Durchmesser des Hauptabschnitts 7 nach innen erstreckt. Der Hauptabschnitt 7 besitzt mehrere Taschen 10. Jede Tasche 10 enthält eine einzige zylinderförmige Rolle 3, die darin rollen kann.
Die äußeren Umfangskanten der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8 der beiden Käfige 4 werden von einem Führungsring 11 in der Weise geführt, daß sie mit der inneren Umfangsfläche des Führungsrings 11 in gleitendem Kontakt sind. Dieser Führungsring 11 ist so angeordnet, daß er zwischen den beiden Reihen, in denen die mehreren zylinderförmigen Rollen 3 angeordnet sind, drehbar ist. Weiterhin führen die beiden Seitenflächen des Führungsrings 11 die zylinderförmigen Rollen 3, derart, daß sich die Seitenflächen an die Enden der beiden entsprechenden zylinderförmigen Rollen 3 annähern und verhindern, daß die Drehachsen der zylinderförmigen Rollen 3 aus ihren regulären Orientierungen bewegt werden.
Um zum Beispiel eine Drehwelle in einem Gehäuse mittels des auf diese Weise konstruierten selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig zu lagern, wird der äußere Laufring 1 in das Gehäuse von innen fest eingepaßt, während der innere Laufring 2 auf der Drehwelle von außen fest angebracht wird. Wenn der innere Laufring 2 zusammen mit der Drehwelle gedreht wird, rollen die mehreren zylinderförmigen Rollen 3 und erlauben so die Drehung des inneren Laufrings 2. Wenn die axiale Mitte des Gehäuses nicht auf diejenige der Drehwelle ausgerichtet ist, stellt der innere Laufring 2 die Ausrichtung mit dem äußeren Laufring 1 her (die Mittelachse des inneren Laufrings 2 wird in bezug auf diejenige des äußeren Laufrings 1 geneigt), wodurch eine derartige Fehlausrichtung korrigiert wird. Da hierbei die äußere Laufbahn 5 so geformt ist, daß sie eine einzige sphärische Oberfläche bildet, können die mehreren zylinderförmigen Rollen 3 selbst nach der Korrektur der Fehlausrichtung auf gleichmäßige Weise rollen.
Bei dem aus der vorangehend genannten Druckschrift bekannten selbstausrichtenden Rollenlager sind die beiden Käfige in zueinander drehbewegbarer Weise in den äußeren Laufring eingesetzt und über ihre radial nach innen weisenden Flanschabschnitte auf dem inneren Laufring gegen eine übermäßige Bewegung in radialer Richtung abgestützt. Zur Positionierung der Rollkörper der beiden Laufbahnen ist zusätzlich zu den beiden Käfigen zwischen die beiden Laufbahnen der Rollkörper der Führungsring eingesetzt, der durch die radial nach außen ragenden Flansche der beiden Käfige hinsichtlich seiner Radialposition zentriert ist.
Es ist ferner ein selbstausrichtendes Rollenlager mit Käfigen bekannt, das in 13 gezeigt ist, in dem die Käfige 4a keine nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8 wie in den 11 und 12 besitzen und in dem die inneren Umfangsflächen an den Enden der Käfige 4a sich an die äußere Umfangsfläche eines Führungsrings 118 annähern. Wie in der obigen Struktur ist auch die in 13 gezeigte Struktur so beschaffen, daß die zylinderförmigen Rollen 3 durch die beiden Seitenflächen eines Führungsrings 11a, der an die Enden der zylinderförmigen Rollen 3 angenähert ist, geführt werden, so daß eine Fehlausrichtung der zylinderförmigen Rollen 3 verhindert wird.
In dem auf diese Weise aufgebauten herkömmlichen selbstausrichtenden Rollenlager mit Käfig bestehen jedoch unabhängig von der speziellen Struktur, die das Lager besitzt, die folgenden Probleme.
Wenn auf das selbstausrichtende Rollenlager mit Käfig eine große axiale Last ausgeübt wird, stoßen nur die Rolloberflächen der zylinderförmigen Rollen 3 einer Reihe der in zwei Reihen angeordneten zylinderförmigen Rollen 3 gegen die äußere Laufbahn 5 und die innere Laufbahn 6, um die Last abzustützen. Der Druck, mit dem die Rolloberflächen der zylinderförmigen Rollen 3 in der anderen Reihe gegen die beiden Laufbahnen 5, 6 stoßen, ist nahezu auf Null reduziert, so daß sich die zylinderförmigen Rollen 3 in der anderen Reihe in axialer Richtung bewegen können. Daher kann jeder der Führungsringe 11, 11a zu den zylinderförmigen Rollen 3 in der anderen Reihe verschoben werden. Wenn jeder der Führungsringe 11, 11a verschoben wird, wird der Abstand zwischen den Enden der zylinderförmigen Rollen 3 in der einen Reihe und der Seitenfläche eines jeden der Führungsringe, 11, 11a so groß, daß die zylinderförmigen Rollen 3 in der einen Reihe eine andere, fehlerhafte Orientierung annehmen können.
Wenn beispielsweise in den selbstausrichtenden Rollenlagern mit Käfigen, die in den 11 bzw. 13 gezeigt sind, eine axiale Last auf den äußeren Laufring 1 nach links oder auf den inneren Laufring 2 nach rechts wirkt, können die Führungsringe 11 bzw. 11a in den beiden Figuren nach links verschoben werden. Die zylinderförmigen Rollen 3 in der rechten Reihe können dann leicht eine Fehlausrichtung erfahren, wenn sie die axiale Last abstützen.
Wenn die zylinderförmigen Rollen 3, welche die Last abstützen, eine Fehlausrichtung erfahren haben, wird die Reibungskraft, die zwischen den Rolloberflächen der zylinderförmigen Rollen 3 und den inneren bzw. den äußeren Laufbahnen 5 und 6 wirkt, übermäßig groß, so daß das Drehmoment, das für die Drehung des selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig notwendig ist, ansteigt. Wenn die Reibungskraft extrem groß wird, nimmt außerdem die Größe der Rollen zu, so daß das selbstausrichtende Rollenlager zu einem Bruch neigt. Andererseits besteht gegen eine Fehlausrichtung der zylinderförmigen Rolle 3, die im wesentlichen nicht mit einer Schublast beaufschlagt ist (die Rollen 3 auf der linken Seiten in den beiden Figuren) kein Einwand.
Ferner tritt in der Struktur, in welcher der Führungsring 11a vom inneren Laufring 2 gehalten wird, wie in 13 gezeigt ist, nicht nur der sogenannte Rollschlupf auf, indem die innere Umfangskante des Führungsrings 11a die äußere Umfangsfläche des inneren Laufrings 2 in Richtung der Rollbewegung gleitend berührt, sondern es tritt außerdem ein Rollschlupf zwischen dem Führungsring 11a und den zylinderförmigen Rollen 3 auf. Die durch den Rollschlupf erzeugte Reibungswärme erhöht die Temperatur im selbstausrichtenden Rollenlager, wodurch die Betriebseigenschaften des selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig verschlechtert werden.
Bei einem selbstausrichtenden Wälzlager, wie es beispielsweise aus EP 0 051 083 A1 bekannt ist, ist der Durchmesser der jeweiligen Rollenkörper im Verhältnis zur Breite des Wälzlagers relativ klein. Daher sind die Rollenelemente bereits durch die Laufbahnen des Wälzlagers relativ präzise positioniert, so daß auf ein Führungsring verzichtet werden kann. Für ein derartiges Lager wird ein Metallkäfig vorgeschlagen. Der vorgeschlagene Metallfensterkäfig ist in seinen lageraußenseitigen Umfangskanten mit radial nach innen weisenden Flanschabschnitten versehen. Bei einer Integral-Ausführungsform des vorgeschlagenen Metallfensterkäfigs ist der Innendurchmesser des radial nach innen weisenden Flansches derart bemessen, daß der Metallfensterkäfig über den inneren Laufring des Wälzlagers übergescho ben werden kann. Eine Zentrierung des Metallfensterkäfigs in Radialrichtung erfolgt bei der integral-Ausführungsform des Metallfensterkäfigs über einen zwischen den beiden Laufreihen liegenden Mittenbereich des Metallfensterkäfigs. Bei einer zweiten Ausführungsform des aus EP 0 051 083 A1 bekannten Wälzlagers sind, anstelle eines Integral-Käfigs, für jede Laufreihe jeweils ein separater Käfig vorgesehen. Diese beiden separaten Käfige sind im Gegensatz zu dem Integral-Käfig über ihre jeweils lageraußenseitig ausgebildeten, nach innen weisenden Flanschabschnitte zentriert. Um die Montage der separat ausgebildeten Metallfensterkäfige zu erleichtern, ist der sich im Mittenbereich des Lagers befindende Umfangsbereich des jeweiligen Käfigs im Bereich der einzelnen Rollkörperfenster mit "Eindellungen" versehen. Diese Eindellungen sind im Bereich jeder Tasche für die Rollelemente vorgesehen. Bei der Ausführungsform mit zwei einreihigen Käfigen sind diese Käfige derart voneinander beabstandet, daß ein Zwischenraum verbleibt.
Aus der DE Sch 1995 1 A2 ist ein weiteres selbstausrichtendes Rollenlager bekannt, bei welchem ebenfalls kein Führungsring vorgesehen ist. Auch bei diesem selbstausrichtenden Rollenlager sind zwei separat ausgebildete Fensterkäfige vorgesehen, über welche die einzelnen Rollkörper in dem Lager positioniert werden. Die beiden Fensterkäfige sind im Bereich ihrer Fenster jeweils mit radial nach außen ragenden Stützlaschen versehen, welche mit der äußeren Lauffläche des jeweiligen Wälzelementes in Berührungskontakt stehen. Über diese Stützlaschen werden die jeweiligen Wälzkörper aufgrund ihrer balligen Außengeometrie in den einzelnen Fenstern auch hinsichtlich ihrer Axialposition positioniert.
Aus der Druckschrift DE 35 37 243 A1 ist ein zweireihiges Pendelrollenlager bestehend aus einem einteiligen Außenring und einem einteiligen Innenring sowie einem ein- oder zweiteiligen Käfig, vorzugsweise aus Kunststoff, bekannt. Bei der Ausführungsform mit einem zweiteiligen Käfig weist dieser einen inneren Seitenring und einen äußeren Seitenring auf. Zwischen dem inneren Seitenring und dem äußeren Seitenring sind Stege ausgebildet. Der innere Seitenring, der äußere Seitenring und die Stege bilden Käfigtaschen, um die Rollen einer Reihe des zweireihigen Pendelrollenlagers aufzunehmen. Zur radialen Zentrierung des Käfigs sind Vorsprünge vorgesehen, die von dem inneren Seitenring ausgehen und sich in radialer Richtung bis zu dem Außenring erstrecken. Diese Vorsprünge sind gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt, wobei zwischen den Vorsprüngen Aussparungen mit abgerundeten Begrenzungsflächen ausgebildet sind. Diese Vorsprünge ermöglichen eine Abstützung des Käfigs am Außenring, wobei die Aussparungen eine Montage des Käfigs in den Außenring sicherstellen. Diese Aussparungen sind im Bereich der Käfigstege vorgesehen, während sich die Vorsprünge im Bereich der Taschen befinden. Dadurch wird die Schmierung des Pendelrollenlagers verbessert. Um bei radialen Stößen zu verhindern, daß der Käfig mit dem äußeren Seitenring am Innenring des Pendelrollenlagers zur Anlage kommt, ist zwischen den gegenüberliegenden Flächen des Seitenrings und des Innenrings ein Spalt vorgesehen. Dieser Spalt ist größer bemessen als ein Spalt zwischen den Vorsprüngen und der Lauffläche des Außenrings.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein selbstausrichtendes Rollenlager der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einfachem und kostengünstigem Aufbau eine hohe axiale Last aufnehmen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein selbstausrichtenden Rollenlager mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Die Funktion des erfindungsgemäßen selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig ist im Falle der Unterstützung einer Drehwelle innerhalb eines Gehäuses ähnlich der Funktion des herkömmlichen selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig. Bei dem erfindungsgemäßen selbstausrichtenden Rollenlager mit Käfig ist ein Ende einer jeden zylinderförmigen Rolle durch die Seitenfläche des an jedem Käfig gebildeten nach außen gerichteten Flanschabschnitts geführt wird. Daher ändert sich der Spalt zwischen dem Ende und der dieses Ende führenden Oberfläche selbst dann nicht, wenn eine axiale Last aufgenommen wird. Selbst wenn daher die zylinderförmigen Rollen in einer Reihe in axialer Richtung verschiebbar sind, wenn sie die axiale Last aufnehmen, kann die zylinderförmige Rolle in der anderen Reihe kaum eine Fehlausrichtung erfahren.
Ferner tritt erfindungsgemäß zwischen den zylinderförmigen Rollen und dem Käfig kein Rollschlupf auf. Daher wird die im Lager erzeugte Reibungswärme im Vergleich zu der herkömmlichen Struktur, in der zwischen dem Führungsring und den zylinderförmigen Rollen ein Rollschlupf auftritt, verringert, so daß die Beeinträchtigung der Betriebseigenschaften des erfindungsgemäßen selbstausrichtende Rollenlagers kontrollierbar ist.
Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform;
2 eine perspektivische Teilansicht der ersten Ausführungsform, in der nur ein Käfig gezeigt ist;
3 eine Schnittansicht des in 2 gezeigten Käfigs;
4 eine Ansicht zur Veranschaulichung einer ersten beispielhaften Form von Ölrinnen, die an dem in 3 auf der linken Seite befindlichen nach außen gerichteten Flanschabschnitt des Käfigs ausgebildet sind;
5 eine Ansicht zur Veranschaulichung einer zweiten beispielhaften Form einer Ölrinne, die derjenigen von 4 ähnlich ist;
6 eine Teilschnittansicht einer zweiten Ausführungsform;
7 eine Teilschnittansicht einer dritten Ausführungsform;
8 eine Teilschnittansicht einer vierten Ausführungsform;
9 eine Teilseitenansicht des Käfigs, der sich in 8 auf der linken Seite befindet;
10 eine perspektivische Teilansicht eines Käfigs, der in der vierten Ausführungsform verwendet wird;
11 die bereits erwähnte Teilschnittansicht eines ersten Beispiels einer herkömmlichen Struktur eines selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig;
12 die bereits erwähnte perspektivische Teilansicht des Käfigs der herkömmlichen Struktur von 11; und
13 die bereits erwähnte Teilschnittansicht eines zweiten Beispiels einer herkömmlichen Struktur eines selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig.
In den 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform des selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig gezeigt. Bei der Darstellung der ersten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Ölrinne nicht gezeigt. Im folgenden werden die Merkmale der Ausführungsform beschrieben. Diejenigen Teile und Komponenten, die den entsprechenden Teilen und Komponenten eines herkömmlichen selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig ähnlich sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, außerdem werden nochmalige Beschreibungen dieser Teile und Komponenten weggelassen.
Ein zu einem selbstausrichtenden Rollenlager mit Käfig gemäß der Ausführungsform zusammengebauter Käfig 12 wird durch Preßformen einer Metallplatte oder durch Spritzguß von Kunstharz auf ähnliche Weise gebildet wie der Käfig 4, der zu einer herkömmlichen Struktur zusammengefügt ist, wie in den 11 und 12 gezeigt. Dieser Käfig 12 besitzt einen konischen zylindrischen Hauptabschnitt 7a, einen nach außen gerichteten Flanschabschnitt 8a, der sich in radialer Richtung vom Kantenabschnitt mit großem Durchmesser des Hauptabschnitts 7a nach außen erstreckt, sowie einen nach innen gerichteten Flanschabschnitt 9a, der sich in radialer Richtung vom Kantenabschnitt mit kleinem Durchmesser des Hauptabschnitts 7a nach innen erstreckt. Im Hauptabschnitt 7a sind mehrere Taschen 10a gebildet. Jede Tasche 10a trägt eine einzige zylinderförmige Rolle 3 in der Weise, daß sie darin rollen kann.
Der Hauptabschnitt 7a befindet sich in radialer Richtung außerhalb des Rollkreises der mehreren zylinderförmigen Rollen 3, so daß ein Heraustreten der zylinderför migen Rollen 3 aus dem Hauptabschnitt 7a in radialer Richtung durch die Taschen 10a verhindert wird. In der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform sind jeweils im wesentlichen in der Mitte zweier axialer Seitenkanten in der Umfangskante einer jeden Tasche 10a vorstehende Ansätze 13 ausgebildet. Die Vorderkante eines jeden dieser vorstehenden Ansätze 13 ist so abgeschrägt, daß ihr Abstand von der entsprechenden Seitenkante der Tasche 10a in radialer Richtung nach außen zunimmt. Wenn die vorstehenden Ansätze 13 mit den Rolloberflächen der zylinderförmigen Rollen 3 in Eingriff sind, wird verhindert, daß die zylinderförmigen Rollen 3 in radialer Richtung des Käfigs 12 (in 1 nach oben) fehlerhaft aus den Taschen 10a heraustreten können.
Weiterhin ist an einem Halbabschnitt in der Nähe der äußeren Umfangsfläche des nach innen gerichteten Flanschabschnitts 9a eine flache Oberfläche 14 ausgebildet. Diese flache Oberfläche 14 erstreckt sich zu einem Ende 1a des äußeren Laufrings 1 und zu einem Ende 2a des inneren Laufrings 2 im wesentlichen parallel, wenn das selbstausrichtende Rollenlager zusammengebaut ist. Die flache Oberfläche 14 verhindert, daß der Halbabschnitt in der Nähe der äußeren Umfangslinie des nach Innen gerichteten Flanschabschnitts 9a von den Enden 1a, 2a vorsteht. An Abschnitten, die an den äußeren Seitenflächen des nach außen gerichteten Flanschabschnitts 8a den Taschen 10a zugewandt sind, sind flache Führungsflächen 15 gebildet. Die Führungsflächen 15, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, sind über Verbindungsflächen 16 miteinander verbunden. Die Führungsflächen 15 sind zu den Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3, die in den Taschen 10a gehalten werden, im wesentlichen parallel und befinden sich in der Nähe dieser Enden 17. Unter diesen Umständen führen die Führungsflächen 15 die zylinderförmigen Rollen 3 und verhindern, daß die Drehachse der Rollen 3 ihre korrekte Orientierung verliert.
Um die in zwei Reihen angeordneten zylinderförmigen Rollen 3 zu halten, besitzen die nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a des zu dem selbstausrichtenden Rollenlager montierten Paars von Käfigen 12 innere Enden 18, die längs der Umfangslinie gegeneinander stoßen. Daher drehen sich die beiden Käfige 12 in der gleichen Richtung, wobei ein Käfig den jeweils anderen führt.
Die Funktionsweise des auf diese Weise konstruierten selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig gemäß der Ausführungsform, das z. B. eine Drehwelle in einem Gehäuse lagert, ist ähnlich derjenigen des herkömmlichen selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig.
Insbesondere führt das selbstausrichtende Rollenlager mit Käfig gemäß der Ausführungsform die Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3 mittels der Führungsflächen 15, die an den äußeren Seitenflächen der an den Käfigen 12 ausgebildeten nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a angeordnet sind. Daher ändert sich die Beziehung zwischen den Enden 17 und den Führungsflächen 15 unabhängig von den Betriebsbedingungen des selbstausrichtende Rollenlagers mit Käfig nicht. Das bedeutet, daß sich die Spalte zwischen den Enden 17 und den Führungsflächen 15 selbst dann nicht ändern, wenn der äußere Laufring 1 oder der innere Laufring 2 eine axiale Last aufnimmt und die räumliche Beziehung zwischen der äußeren Laufbahn 5 und der inneren Laufbahn 6 in axialer Richtung geändert wird. Selbst wenn daher die in einer Reihe befindlichen zylinderförmigen Rollen 3 bei Aufnahme einer axialen Last in axialer Richtung verschoben werden, wird die Orientierung der Drehachse der zylinderförmigen Rollen in der anderen Reihe (ebenso wie in der einen Reihe) nur schwer geändert.
Im Falle der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform sind die Führungsflächen 15 flach und erstrecken sich parallel zu den Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3. Daher stoßen die Führungsflächen 15 an die Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3 im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Fläche, an denen die Führungsflächen die Enden berühren. Daher können die zylinderförmigen Rollen 3 durch die Führungsflächen 15 zufriedenstellend geführt werden; dies bewirkt, daß die zylinderförmigen Rollen 3 mit größerer Sicherheit nicht fehlausgerichtet werden.
Andererseits sind in der in den 11 bzw. 13 gezeigten herkömmlichen Struktur die beiden Seitenflächen der Führungsringe 11 bzw. 11a leicht konisch bzw. leicht sphärisch ausgespart. Wenn daher die Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3 nicht in der Weise bearbeitet sind, daß sie konisch bzw. sphärisch ausgebaucht sind, ist es unwahrscheinlich, daß die beiden Seitenflächen dieser Führungsringe 11, 11a auf der gesamten Fläche an die Enden 17 stoßen, denen die Führungsrin ge gegenüberliegen. Daher kann in der herkömmlichen Struktur nicht immer gewährleistet werden, daß die zylinderförmigen Rollen 3 nicht fehlausgerichtet werden, selbst wenn das selbstausrichtende Rollenlager mit Käfig keine axiale Last aufnimmt. Die maschinelle Bearbeitung der Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3 in der Weise, daß sie konisch oder sphärisch ausgebauchte Oberflächen erhalten, ist schwierig und daher im Hinblick auf die Herstellungskosten nachteilig.
Ferner sind in der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform die Führungsringe 11, 11a der herkömmlichen Struktur weggelassen, statt dessen sind die nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a der beiden Käfige 12 Ende an Ende angeordnet. Im Ergebnis kann nicht nur die im Lager erzeugte Reibungswärme durch Reduzierung des Rollschlupfs reduziert werden, vielmehr kann das selbstausrichtende Rollenlager auch wirksam geschmiert werden. Wenn das selbstausrichtende Rollenlager mit rotierendem inneren Laufring 2 geschmiert werden muß, wird das Schmieröl im allgemeinen durch einen Ölzufuhrkanal 23 (siehe 8, die später beschrieben wird), der in Breitenrichtung des äußeren Laufrings 1 (in horizontaler Richtung in 1) im wesentlichen in der Mitte gebildet ist, an Abschnitte zugeführt, an denen die zylinderförmigen Rolle 3 angeordnet sind. Während die Führungsringe 11 bzw. 11a der Strömung dieses Schmieröls in den obenerwähnten herkömmlichen Strukturen widerstehen, trägt die Abwesenheit der Führungsringe 11, 11a zur gleichmäßigen Strömung des Schmieröls im selbstausrichtenden Rollenlager mit Käfig gemäß der Ausführungsform bei. Die Abwesenheit der Führungsringe 11, 11a trägt außerdem zu einer Kostenreduzierung bei, die sich aus einer Reduzierung der Anzahl der Teile ergibt.
Die Technik, durch die die starke Konzentration der Beanspruchung an den Ecken der gekrümmten Abschnitte und der Taschen 10a durch kontrollierte Festlegung der Positionen, an denen die nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a gebogen werden, verhindert wird, ist derjenigen, ähnlich, die in dem herkömmlichen selbstausrichtenden Rollenlager mit Käfig verwendet wird. Daher wird die Beschreibung dieser Strukturweggelassen. Diese Struktur ist lediglich in den Zeichnungen gezeigt.
An den inneren Enden 18 der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a, die an der äußeren Umfangslinie der inneren Enden der beiden Käfige 12 angeordnet sind, können erforderlichenfalls Ölrinnen 20, wie sie in den 4 oder 5 gezeigt sind, ausgebildet sein. Die Ölrinnen 20 sind so beschaffen, daß sie die Reibung durch Verbesserung der Schmierung zwischen den nach außen gerichteten Flanschabschnitten 8a verringern. Das heißt, die inneren Enden 18 der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a sind Ende an Ende gegeneinander gesetzt, wenn sie zu dem Rollenlager zusammengebaut sind. Die Drehzahlen der beiden Käfige 12 sind in Abhängigkeit von den Lasten, mit denen das selbstausrichtende Rollenlager beaufschlagt wird, voneinander verschieden, wodurch die inneren Enden 18 der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a aneinander reiben. Wenn das selbstausrichtende Rollenlager beispielsweise eine große axiale Last aufnimmt drehen sich eine zylinderförmige Rolle 3 auf seiten der Last sowie der Käfig 12, der diese zylinderförmige Rolle 3 hält, zusammen mit der Drehung des äußeren Laufrings 1 und relativ zum inneren Laufring, während sich eine zylinderförmige Rolle 3 auf der der Last gegenüberliegenden Seite sowie der Käfig 12, der diese zylinderförmige Rolle hält, kaum drehen. Daher reiben die inneren Enden 18 der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a gegeneinander.
Wenn die Reibung zwischen den nach außen gerichteten Flanschabschnitten 8a zunimmt, steigt das zum Drehen des selbstausrichtenden Rollenlagers erforderliche Drehmoment an; diese beeinträchtigen wiederum die Betriebseigenschaften der Maschine, in die das selbstausrichtende Rollenlager eingebaut ist. Da ferner die Reibungswärme die Temperatur im Lager erhöht, werden die Betriebseigenschaften des selbstausrichtenden Rollenlagers verschlechtert. Falls andererseits die Ölrinnen 20 wie in den 4 und 5 gezeigt an den gegenüberliegenden inneren Enden 18 der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8a ausgebildet sind, kann die Reibung zwischen diesen inneren Enden 18 reduziert werden, wodurch die Zunahme des Drehmoments zum Drehen des Lagers sowie der Anstieg der Temperatur im Lager kontrolliert werden können. 4 zeigt ein Beispiel, in dem mehrere X-förmige Ölrinnen 20 in Umfangsrichtung ausgebildet sind; 5 zeigt ein Beispiel, in dem sich der Hauptabschnitt der Ölrinne 20 in Umfangsrichtung erstreckt, wobei der Hauptabschnitt an mehreren Positionen durch Unterabschnitte unterteilt ist. Jede Ölrinne 20 besitzt eine herkömmliche, bekannte Querschnittsform wie et wa eine V-, U- oder C-Form oder dergleichen. Diese Ölrinnen 20 sind für das selbstausrichtende Rollenlager mit Käfig gemäß der Ausführungsform nicht stets wesentlich. Die Ölrinnen können jedoch auch lediglich an dem nach außen gerichteten Flanschabschnitt 8a eines Käfigs 12 angeordnet sein. Wenn sie jedoch an den beiden nach außen gerichteten Flanschabschnitten 8a angeordnet sind, kann zwischen die Anschlagflächen eine ausreichende Menge von Schmiermittel eingeleitet werden, so daß eine erhebliche Verringerung der Reibung erzielt werden kann.
In den 6 und 7 sind eine zweite bzw. eine dritte Ausführungsform gezeigt. In der in 6 gezeigten zweiten Ausführungsform sind die nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8b an inneren Enden von Käfigen 12a ausgebildet, wobei jeder äußere Flanschabschnitt 8b durch Zurückbiegen einer Metallplatte gebildet ist. Durch maschinelles Bearbeiten der Vorderkanten dieser nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8b in flache Formen werden Führungsflächen 15a, die die Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3 führen, gebildet.
In der in 7 gezeigten dritten Ausführungsform werden durch Biegen der äußeren Umfangskanten der an den Innenkanten von Käfigen 12b ausgebildeten nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8c nach innen gebogene Kanten 19 gebildet. Die Innenkanten der gebogenen Kanten 19, die an den beiden Käfigen 12b ausgebildet sind, werden Ende an Ende angeordnet. An den inneren Umfangskanten der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8c sind Führungsflächen 15b gebildet, welche die Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3 führen.
Wie in der ersten Ausführungsform sind auch die zweite und die dritte Ausführungsform so beschaffen, daß wirksam verhindert wird, daß die in einer Reihe befindlichen zylinderförmigen Rollen 3 fehlausgerichtet werden, indem verhindert wird, daß sich die Spalte zwischen den Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3 und den Führungsflächen 15a bzw. 15b verändern, selbst wenn eine axiale Last aufgenommen wird. Weiterhin können auch in der zweiten und in der dritten Ausführungsform die in den 4 und 5 gezeigten Ölrinnen 20 an den inneren Enden der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8b bzw. 8c ausgebildet werden, falls dies notwendig ist.
In den 8 bis 10 ist eine vierte Ausführungsform gezeigt. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Herausziehen der zylinderförmigen Rollen 3 aus den Taschen 10 in radialer Richtung verhindert, indem die an den Enden 17 der zylinderförmigen Rollen 3 ausgebildeten ausgesparten Abschnitte 21 mit Zungen 22 in Eingriff sind, die an den inneren Umfangskanten der Taschen 10 der Käfige 12c ausgebildet sind. Diese Konstruktion bewirkt, daß sich die Hauptabschnitte 7b der entsprechenden Käfige 12c in radialer Richtung (in den 8 und 9 in Abwärtsrichtung) innerhalb des Rollkreises der zylinderförmigen Rollen 3 befinden. Die jeweiligen Zungen 22 sind mit den ausgesparten Abschnitten 21 in Eingriff, indem ihre vorderen Enden in die ausgesparten Abschnitte 21 eindringen.
Die ausgesparten Abschnitte 21 in der obigen Ausführungsform sind im wesentlichen kreisförmig und befinden sich im wesentlichen in der Mitte der Enden der zylinderförmigen Rollen 3. Die an den Enden der zylinderförmigen Rollen 3 ausgebildeten Aussparungen können jedoch auch die Form eines Rings besitzen, der zu den zylinderförmigen Rollen 3 konzentrisch ist. Die Ölrinnen 20, wie sie etwa in den 4 und 5 gezeigt sind, können auch in der vierten Ausführungsform an den inneren Seitenflächen der nach außen gerichteten Flanschabschnitte 8d ausgebildet sein.
Mit den oben beschrieben Ausführungsformen kann verhindert werden, daß die zylinderförmigen Rollen unabhängig von den Betriebsbedingungen fehlausgerichtet werden, und die Zunahme des zum Drehen des selbstausrichtenden Rollenlagers mit Käfig erforderlichen Drehmoments und/oder die Zunahme der Größe der Rollen kann wirksam verhindert werden.

Claims

Selbstausrichtendes Rollenlager mit: einem äußeren Laufring (1), der eine äußere Lauffläche (5) umfasst, die an der inneren Umfangsfläche des äußeren Laufrings (1) ausgebildet ist, und eine sphärisch ausgewölbte Oberfläche mit einem einzigen Zentrum bildet, einem inneren Laufring (2), der ein Paar von inneren Laufbahnen (6) umfasst, die an der äußeren Umfangsfläche des inneren Laufrings (2) ausgebildet sind, und der äußeren Laufbahn (5) gegenüberliegen, einer Anzahl von tonnenförmigen Rollen (3), die in zwei Reihen zwischen der äußeren Laufbahn (5) und der inneren Laufbahn (6) rollfähig angeordnet sind, und einem ersten und einem zweiten Käfig (12, 12), welche die tonnenförmigen Rollen (3) derart halten, daß sie darin rollen können, wobei jeder der Käfige (12) einen konischen Hauptabschnitt (7a, 7b) mit mehreren Taschen (10a), einen nach außen gerichteten äußeren Flanschabschnitt (8a, 8b, 8c), der sich in radialer Richtung nach außen erstreckt, sowie einen nach innen gerichteten inneren Flanschabschnitt (9a) umfasst, der sich in radialer Richtung nach innen erstreckt, wobei der äußere Flanschabschnitt (8a, 8a, 8c) und der innere Flanschabschnitt (9a) an einem Seitenkantenabschnitt mit großem Durchmesser des Hauptabschnitts (7a, 7b) bzw. an einem Seitenkantenabschnitt mit kleinem Durchmesser des Hauptabschnitts (7a, 7b) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Flanschabschnitt (8a, 8b, 8c) einen Abschnitt enthält, der als Führungsfläche (15, 15a, 15b) zum Führen der tonnenförmigen Rollen (3) dient und sich gegenüber einem Ende der entsprechenden tonnenförmigen Rollen (3) befindet, daß die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der äußeren Flanschabschnitte (8a, 8b, 8c) der jeweiligen Käfige (12, 12) entlang ihres gesamten Umfangs aneinander anliegen und dass diese Stirnflächen mit mindestens einer Ölrinne (20) versehen sind.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrinne eine X-förmige Ölrinne (20) umfaßt, die in Umfangsrichtung der Käfige (12) ausgebildet ist.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrinne (20) einen ersten Abschnitt, der sich in Umfangsrichtung der Käfige (12) erstreckt, sowie einen zweiten Abschnitt. aufweist, der den ersten Abschnitt schneidet.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (15a) durch maschinelles Bearbeiten einer Vorderkante des nach außen gerichteten Flanschabschnitts (8b) in die flache Form gebildet wird und dann die Vorderkante zurückgebogen wird.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (15b) an einer äußeren Umfangskante des nach außen gerichteten Flanschabschnitts (8c) gebildet ist und eine äußere Umfangskante des nach außen gerichteten Flanschabschnitts (8c) nach innen gebogen ist.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptabschnitt (7a, 7b) in radialer Richtung außerhalb eines Rollkreises der zylinderförmigen Rollen (3) angeordnet ist.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Taschen (10a) vorstehende Ansätze (13) aufweist, die jeweils im wesentlichen in der Mitte der beiden in axialer Richtung verlaufenden Umfangskanten der Tasche (10a) ausgebildet sind, und eine Vorderkante eines jeden der vorstehenden Ansätze (13) so abgeschrägt ist, daß ihr Abstand von der entsprechenden Umfangskante der Tasche (10a) in radialer Richtung nach außen zunimmt.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen gerichtete Flanschabschnitt (9a) eine flache Oberfläche (14) enthält, die an einem an den äußeren Umfang des Flanschabschnitts (9a) angrenzenden Halbabschnitt ausgebildet ist, so daß sich die flache Oberfläche (14) im wesentlichen parallel zu einem Ende des äußeren Laufrings (1) und zu einem Ende des inneren Laufrings (2) erstreckt.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zylinderförmigen Rollen (3) einen ausgesparten Abschnitt (21) enthält, der an ihrem Ende ausgebildet ist, und der Hauptabschnitt (7b) in radialer Richtung innerhalb eines Rollkreises der zylinderförmigen Rollen (3) angeordnet ist, so daß der ausgesparte Abschnitt (21) mit einer an der inneren Umfangskante der entsprechenden Taschen (10) ausgebildeten Zunge (22) in Eingriff ist.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgesparte Abschnitt (21) im wesentlichen kreisförmig ist und im wesentlichen in der Mitte eines Endes der entsprechenden zylinderförmigen Rollen (3) angeordnet ist.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgesparte Abschnitt (21) die Form eines Rings besitzt, der zu den zylinderförmigen Rollen (3) konzentrisch ist.
Selbstausrichtendes Rollenlager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt, der als Führungsfläche (15, 15a, 15b) dient, flach ausgebildet ist und sich parallel zu den Enden (17) der jeweiligen tonnenförmigen Rolle (3) erstreckt.