Bezeichnung der Erfindung
Kegelrollenlager
Beschreibung
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Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager mit zumindest einer konischen Außenlaufbahn, wenigstens einer konischen Innenlaufbahn und mit radial zwischen den Laufbahnen sowie dabei um die Längsmittelachse des Kegel- rollenlagers angeordneten Rollen, wobei die Rollen jeweils eine konische Mantelfläche für eine Wirkverbindung radial nach außen im Wälzkontakt mit der Innenlaufbahn und für eine Wirkverbindung radial nach innen im Wälz¬ kontakt mit der Außenlaufbahn aufweisen.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Kegelrollenlager sind in US4,065,191 beschrieben. Konventionelle Kegelrollenlager sind die Kegelrollenlager, bei denen sich die Mittellinien der Rollen, die Mantellinien für die außenringseitige Innenlaufbahnen und die Mantellinien der innenringseitigen Außenlaufbahn in einem gemeinsamen Punkt auf der Längsmittelachse des Kegelrollenlagers schneiden. Die Man-
tellinien sind umfangsseitig zueinander benachbart in beliebiger Anzahl an¬ geordnet und beschreiben in Schnittebenen längs entlang der Längsmit¬ telachse des Lagers die Neigung und somit den Kegelwinkel der jeweiligen Laufbahn. Die Geometrie von konventionellen Kegelrollenlagern wird in der Fachwelt zunächst als die Geometrie betrachtet, bei der in der Wirkverbin¬ dung zwischen den Rollen und den Laufbahnen aufgrund gleicher Umfangs¬ geschwindigkeiten nahezu nur Wälzkontakt auftritt.
Durch den Neigungswinkel der Laufbahnen und den Kegelwinkel der Rollen entstehen aus Radialkräften im Betrieb des Lagers Axialkomponenten auf die Rollen. Die Axialkomponenten verschieben die Rollen axial gegen die Borde, so dass zwischen den Borden und den Stirnseiten der Rollen Reib¬ kontakt entsteht. Je größer die Neigungswinkel sind, umso höher sind dem¬ nach die Verluste durch Gleitreibung zwischen den Rollen und Bord. Außer- dem sind die Rollen durch den Gleitkontakt am Bord in der Rollbewegung einseitig abgebremst, so dass sich die Rollen gegen die ideale Abrollrichtung verschränken. Dadurch entsteht auch in den Wirkverbindungen zwischen der Mantelfläche der Kegelrollen und den Mantelflächen der Laufbahnen uner¬ wünschte Gleitreibung.
In US 4,065,191 beschreibt Lösungsansätze, durch die dieses bekannte Problem beseitigt bzw. die Wirkung wesentlich gemindert werden soll. Es sind Mantelflächen vorgesehen, die nicht durch eine geradlinige Mantellinie beschrieben sind, sondern durch Mantellinien, die in Richtung der Längsmit- telachse abweichend vom Niveau üblicher Profilierung des Wälzkontakts stark in Richtung der Längsmittelachse abknicken. Demnach ist der Verlauf derartiger Mantellinien, abweichend von der konventionellen Gestaltung, nicht durch einen Winkel zwischen den Mantellinien und der Längsmittelach¬ se sondern durch mindesten zwei zueinander unterschiedliche Winkel be- schrieben. Es entstehen somit jeweils zwei Scheitelpunkte. Die zunächst durch den Bordkontakt verschränkten Rollen werden auf derartig abgeknick¬ ten Laufbahnen kurzzeitig in Abrollrichtung ausgerichtet um dann abzukip-
pen und dann erneut wieder an dem Bord anzulaufen. Der Wälzkontakt zwi¬ schen dem Wälzkörper und der Laufbahn ist nicht mehr über die gesamte effektiv tragende Länge der Wälzkörper abgesichert. Außerdem lassen sich die Laufbahnen an den Lagerringen nur aufwändig herstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kegelrollenlager zu schaffen, das sich einfach herstellen lässt und durch dessen Laufbahn- und Rollenge¬ ometrie geringe Axialkräfte auf die Wälzkörper entstehen.
Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruches 1 für ein Kegelrol¬ lenlager und mit einem weiteren Anspruch durch eine Rolle für ein derartiges Kegelrollenlager gelöst.
Das Kegelrollenlager weist zumindest eine konische Außenlaufbahn auf. Die Außenlaufbahn ist an einem Innenring ausgebildet. Die Erfindung ist auch für Kegelrollenlager vorgesehen, die an einem Innenring zwei der Außenlauf- bahnen aufweisen oder die mehr als einen der Innenringe aufweisen, von denen zumindest einer wenigstens eine der Außenlaufbahnen aufweist.
Das Kegelrollenlager weist zumindest eine konische Innenlaufbahn auf. Die Innenlaufbahn ist an einem Außenring ausgebildet. Die Erfindung ist auch für Kegelrollenlager vorgesehen, die an einem Außenring zwei der Innen¬ laufbahnen aufweisen oder die mehr als einen der Außenringe aufweisen, von denen zumindest einer wenigstens eine der Innenlaufbahnen aufweist.
Das Kegelrollenlager weist wenigstens eine Reihe Kegelrollen auf. Die Ke- gelrollen sind radial zwischen den Laufbahnen sowie dabei um die Längsmit¬ telachse des Kegelrollenlagers angeordnet. Die konische Mantelfläche steht radial nach außen und innen mit jeweils der Innen- bzw. Außenlaufbahn in
einer Wirkverbindung. Die Wirkverbindung besteht vorwiegend aus Wälzkon¬ takt, kann aber auch Anteile aus Gleitreibkontakt aufweisen.
Die Anwendung der Erfindung ist besonders in Radlagern vorgesehen. Des- halb ist auch denkbar, dass wenigstens eine der Innenlaufbahnen des Rad¬ lagers beispielsweise einteilig zusammen mit einem Körper ausgebildet ist, an dem auch Befestigungselemente wie Flansche o.a. für die fahrzeugseiti- ge Befestigung des Radlagers oder für die Befestigung von Elementen einer Bremse bzw. für die Befestigung eines Fahrzeugrades vorgesehen sind. Es ist auch denkbar, dass wenigstens eine der Außenlaufbahnen direkt an einer Nabe der Radlagerung ausgebildet ist, mit der das Radlager beispielsweise fahrzeugfest ist oder an der ein in mit der Radlagerung drehbares Rad be¬ festigt ist. Denkbar ist auch ein mindestens zweireihiges Kegelrollenlager mit dem Außenring(en) montiert in den Körper und mit dem Innenring auf der Nabe.
Die Mantelflächen der Laufbahnen sind durch Mantellinien begrenzt, deren gedachte Verlängerungen sich jeweils in einem Scheitelpunkt pro Laufbahn schneiden. Der jeweilige Scheitelpunkt der Mantellinien bzw. der deren Ver- längerungen für die Innenlaufbahn und auch für die Außenlaufbahn liegt auf der Längsmittelachse des Kegelrollenlagers. Zwischen diesen zwei Scheitel¬ punkten liegt der Schnittpunkt, in dem sich die zueinander geneigten Mittelli¬ nien der Kegelrollen einer Reihe schneiden. Die Verlängerungen der Mantel¬ linien, die die Ausrichtung der Mantellinien des Kegelmantels der Rollen be- schreiben, schneiden sich in einem Schnittpunkt, der nicht auf der Längsmit¬ telachse des Kegelrollenlagers sondern von der Längsmittelachse radial entfernt liegt.
Die Verlängerungen der Mantellinien der Kegelrolle schneiden sich in dem gemeinsamen Scheitelpunkt auf der Mittelachse der Kegelrolle. Der Wert des Kegelwinkels, der immer zwischen zwei Verlängerungen der Mantellinien der Kegelrolle in einer gemeinsamen Längsebene eingeschlossen ist, ist
gemäß Erfindung nicht kleiner als ein Winkelgrad (1 °) und nicht größer als vier Winkelgrade (4°). Der bevorzugte Kegelwinkel ist 1 ° 3O'< α < 2°. Die Längsebene ist eine gedachte Schnittebene, durch die entlang der Mit¬ telachse geschnittene Rolle. Die Kegelrolle ist eine Flachkegelrolle mit einem im Vergleich zu konventionellen Kegelrollen flachen Kegelwinkel. Die an¬ fangs beschriebenen Axialkomponenten der Lagerbelastung sind entspre¬ chend gering.
Die Mantellinien der Innenlaufbahn am Außenring oder eines Gehäuses (o.a.) sind jeweils mit einem ersten Neigungswinkel zur Längsmittelachse geneigt, der nicht kleiner als 8° und nicht größer als 25° ist.
Die Mantellinien der Außenlaufbahn am Innenring oder an einer Welle (o.a.) und die Längsmittelachse schließen jeweils einen zweiten Neigungswinkel zwischen sich ein, der nicht kleiner als 7° und nicht größer als 22° ist. Der bevorzugte zweite Neigungswinkel ist 15°= < α < = 16°.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Kegelrollenlager vor, dessen Au¬ ßenring einen Ringbord für den Axialanlauf der Wälzkörper und einen bord- losen Innenring des Kegelrollenlagers aufweist. Der Innenring ist einfach zu fertigen. Das Lager ist insgesamt kostengünstig herzustellen, insbesondere dann, wenn wenigstens einer der Ringe ein Kaltumformteil ist.
Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Kegelrollenlagers 1 in einer Schnittebene eines Längsschnittes entlang der Längsmittelachse 1a. Das Kegelrollenlager 1 ist, mit wenigstens einem weiteren Kegelrollenlager gepaart, beispielsweise in einer Radlagerung eingesetzt. Das Kegelrollenla¬ ger 1 weist einen Innenring 2, einen Außenring 3 und Kegelrollen 4 auf. Der Außenring 3 ist mit einem Ringbord 5 versehen. Der Ringbord 5 steht radial
in Richtung der Längsmittelachse 1a über die Innenlaufbahn 6 hervor, so dass die Kegelrollen 4 mit den Stirnseiten 4a axial gegen diesen anlaufen. Der bordlose Innenring 2 weist die Außenlaufbahn 7 auf.
Die Verlängerungen der Mantellinien 8a der Mantelfläche 8 der Außenlauf¬ bahn schneiden sich auf der Längsmittelachse 1 a in dem Scheitelpunkt 9. Die Verlängerungen der Mantellinien 10a der Mantelfläche 10 der Innenlauf¬ bahn 6 schneiden sich in einem axial zu dem Scheitelpunkt 9 beabstandeten Scheitelpunkt 11. Die Mittellinien 12 einer jeden Kegelrolle 4 schneiden sich in dem Schnittpunkt 13 auf der Längsmittelachse 1 a. Der Scheitelpunkt 9 ist von den drei Punkten 9, 11 und 13 axial dem Kegelrollenlager 1 am nächs¬ ten. Der Schnittpunkt 13 liegt axial zwischen dem Scheitelpunkt 9 und dem Scheitelpunkt 11. Die Mantellinien 8a sind mit einem Winkel α1 = zweiter Neigungswinkel zu der Längsmittelachse 1a geneigt und die Mantellinien 10a mit einem Winkel von α2 = erster Neigungswinkel Die Mittellinien 12 und die Längsmittelachse 1a schließen einen Winkel von α3 zwischen sich ein.
Die Verlängerungen der Mantellinien der Kegelrollen 4 sind durch die Linien 16 symbolisiert (vergleiche insbesondere Figur 1a) und schneiden sich in einem Scheitelpunkt 15, der aufgrund des geringen Kegelwinkels α4 außer¬ halb der Bildfläche von Figur 1 und generell zur Längsmittelachse beabstan¬ det liegt. Figur 1a zeigt eine erfindungsgemäße Kegelrolle, beispielsweise eine Kegelrolle 4, bei der der Kegelwinkel α4 = 1 ° 30' nicht maßstäblich und mit gebrochenen somit verkürzten Linien dargestellt ist.
Bezugszeichen
Kegelrollenlager 8a Mantellinie a Längsmittelachse 9 Scheitelpunkt
Innenring 10 Mantelfläche
Außenring 10a Mantellinie
Kegelrollen 11 Scheitelpunkt a Stirnseite 12 Mittellinie
Ringbord 13 Schnittpunkt
Innenlaufbahn 14 Kegelmantel
Außenlaufbahn 15 Scheitelpunkt
Mantelfläche 16 Linie