WO1993024759A1 - Zylinderrollenlager - Google Patents

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WO1993024759A1
WO1993024759A1 PCT/EP1993/000708 EP9300708W WO9324759A1 WO 1993024759 A1 WO1993024759 A1 WO 1993024759A1 EP 9300708 W EP9300708 W EP 9300708W WO 9324759 A1 WO9324759 A1 WO 9324759A1
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WO
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cage
cylindrical roller
roller bearing
annular groove
guided
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Application number
PCT/EP1993/000708
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Lippert
Original Assignee
Ina Wälzlager Schaeffler Kg
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/4605—Details of interaction of cage and race, e.g. retention or centring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/49—Cages for rollers or needles comb-shaped
    • F16C33/494—Massive or moulded comb cages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/50—Cages for rollers or needles formed of interconnected members, e.g. chains
    • F16C33/502—Cages for rollers or needles formed of interconnected members, e.g. chains formed of arcuate segments retaining one or more rollers or needles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2226/00—Joining parts; Fastening; Assembling or mounting parts
    • F16C2226/50—Positive connections
    • F16C2226/60—Positive connections with threaded parts, e.g. bolt and nut connections

Definitions

  • the invention relates to a cylindrical roller bearing, consisting of an outer race, an inner race with cylindrical rollers guided between them in at least one cage, the cage being freely rotatable in an annular groove of the outer or inner race and several on its inner or outer diameter the entire circumference distributed pockets containing cylindrical rollers.
  • the basic load rating of rolling bearings depends, among other things, on the number of rolling elements.
  • Full complement roller bearings contain the largest possible number of rolling elements and thus offer a theoretical basic load rating.
  • Another disadvantage of full complement rolling bearings is the friction of the rolling elements tangent to one another at their contact points, at which their sleeves rub in the opposite direction of rotation. Because of this greater power loss in the bearing, their speed limit drops to around half the value of cylindrical roller bearings with cages.
  • a generic cylindrical roller bearing is described in DE-OS 3300655.
  • a comb cage is formed from individual segments, each of which has two pockets for receiving the rolling elements, and the web part of the segments is guided in a groove arranged in the inner or outer race.
  • the object is achieved in that the cage is designed as a one-piece circular ring and is slidably guided on its circumferential surface facing the annular groove.
  • This design of the cage results in high dynamic and static load ratings compared to conventional cage bearings, since even full complement bearings can be accommodated with the same or almost the same number of rolling elements. This also results in higher permissible axial loads than in conventional cage bearings, since the invention provides larger axial contact surfaces.
  • the cage should be radially slotted, the cage ends being connectable to one another after its assembly in the annular groove. The slot enables the cage to be inserted easily into the annular groove due to the reduction in diameter that occurs when the circular ring is pressed together.
  • the cage is closed by a segment, each containing one or more pockets. After inserting the cage into the ring groove of the inner or outer race, it can be effortlessly connected with the aid of this screwable or riveted segment to form a closed ring.
  • the cage should be injectable into the annular groove as a self-contained circular ring.
  • the required cage-groove play is established automatically when the plastic cools due to the shrinking process.
  • the cage should have axial lubricant passage bores in the web area which are connected to radial lubricant passage bores. If the cage is guided in the ring groove of the inner race, the radial lubricant passage holes end at the inner diameter of the cage. If the cage is guided in the outer race, the radial lubricant passage bores accordingly end at its outer diameter. While the axial lubricant passage bores have a positive influence on the lubrication of the cylindrical rollers, the radial bores connected with them ensure improved sliding of the cage, which is freely rotatable in the annular groove. The loss of material that occurs through the lubricant passage holes also makes the cage lighter.
  • the cage over seen its entire cross-section has a different width. If, for example, the cage is guided in the annular groove of the outer race, then it is either wider at its outer diameter and tapers towards its inner diameter, or it is narrower at its outer diameter and widens towards its inner diameter.
  • the cage is guided in the annular groove of the inner race, that is to say the cage is wider or narrower on its inner diameter and tapers or widens in the direction of its outer diameter.
  • the tapering of the cage in the direction of its outer or inner diameter allows material to be saved and thus a weight reduction of the cage.
  • the pitch circle radius of the cylindrical roller ring can be smaller or larger than the radius formed by the radial ends of the webs of the cage.
  • the pitch circle radius in a cage guided in the outer race is larger than the radius which is limited by the center of the bearing and the ends of the webs, the webs of the cage encompass the rolling elements in the radial direction beyond the pitch circle line, that is to say the rolling elements are separated by the cage easy to assemble. In this embodiment of the cage almost the same number of rolling elements is housed compared to full complement bearings. If, on the other hand, the pitch circle radius in a cage guided in the outer race is smaller than the radius that is limited by the center of the bearing and the ends of the webs, the rolling elements are encompassed in the radial direction by the webs up to a line that is above or below the pitch circle line lies. In this case, the rolling elements are no longer held by the cage, but the rolling elements are nevertheless separated from one another by the cage. This design of the cage allows the accommodation of one same number of rolling elements as in a full complement bearing.
  • the webs of the cage enclose the rolling elements in the radial direction up to beyond the pitch circle line if the pitch circle radius is smaller than the radius which is limited by the center of the bearing and the ends of the webs. If the pitch circle radius is larger than the radius that is limited by the center of the bearing and the ends of the webs, the rolling elements are encompassed up to a line that lies above or below the pitch circle line.
  • the radius of curvature of the pockets should initially be slightly larger than the radius of the cylindrical rollers and then increase steadily in the direction of an apex of the pocket.
  • annular groove for guiding the cage should be arranged in the middle of the inner or outer race.
  • Figure 3 shows the cross section through a single row cylindrical roller bearing without holding the rolling elements through the cage.
  • FIG. 4 shows the longitudinal section through a single-row cylindrical roller bearing along the line IV-IV according to FIG. 3.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a cage
  • Fig. 8 shows a longitudinal section through a single-row cylindrical roller bearing with an exempted pocket.
  • the cylindrical roller bearing has a double-sided outer race 1 and an inner race 4 provided with a flange and having a raceway 11.
  • the outer race 1 is provided with an annular groove 5, into which a cage 2 engages with its outer circumferential surface and is guided freely rotatably therein.
  • the cage 2 has a constant thickness over its entire cross section.
  • the outer race 1 can also be blown up in a manner not shown in the annular groove.
  • the cage 2 is held axially and radially in the outer race 1 by the annular groove 5.
  • the cage 2 is arranged in a plane that is congruent with the radial center plane of the cylindrical rollers 3.
  • the cylindrical rollers 3 are guided both over the bearing rims and over the cage 2 arranged in the center.
  • a web 9 of the cage 2, which is the cylin derrolle 3 includes beyond its center.
  • the screw connection 6, also shown in broken lines, is provided for fastening a segment 10, not shown, which connects the two ends of the cage 2 to one another.
  • the cage 2 can also be guided in an annular groove 5 of the inner race 4.
  • the cage 2 is anchored in the annular groove 5 with its inner diameter.
  • the pitch circle radius R1 of the cylindrical roller ring 3 is larger than the radius R2 which, starting from the center of the bearing, is limited by the radial ends of the webs 9 of the cage 2.
  • the webs 9 include the cylindrical rollers 3 in the radial direction beyond the pitch circle line, so that they cannot fall out even when the inner ring 4 is pulled off, ie. H. the cylindrical rollers 3 are held by the cage 2.
  • the very narrow webs 9 of the cage 2 provide a space for accommodating cylindrical rollers 3 which almost corresponds to that of a full complement bearing. Towards vollrol! bearings, the number of rolling elements is reduced by only one.
  • the curvature of the inner surfaces of the pockets 8 can also be seen. These surfaces are designed so that there is a precisely defined force application point between cage 2 and cylindrical roller 3.
  • the cage 2 is closed by a segment 10 containing a pocket 8.
  • This segment 10 is also inserted into the annular groove 5 and detachably connected to the cage 2 by a screw connection 6.
  • they can have bores pointing in the same direction in addition to the screw connections 6, into which a positioning element 14 is inserted, for example in the form of a pin.
  • the cage 2 can have a slot (not shown) in the radial direction, so that the cage 2 is resilient Can be pressed together into the annular groove 5.
  • the segment 10 for connecting the ends of the cage 2 is not necessary in this case.
  • the cage 2 should expediently be balanced in order to improve the smooth running of the bearing, just as in the presence of a connecting segment 10.
  • the cross-section of the single-row cylindrical roller bearing shown in FIG. 3 corresponds, except for the shortened webs 9, to the bearing shown in FIG. 1, which is why the same reference numerals have been used.
  • the dashed web 9 of the cage 2 comprises the cylindrical roller 3, starting from the raceway 7 to above its center line, d. H. in this shortened formation of the web 9, the cylindrical rollers 3 are not held by the cage 2.
  • the web 9 shown in broken lines has a constant width, but can also reduce its width in the direction of the center of the bearing for reasons of weight savings.
  • the longitudinal section of the bearing shown in FIG. 4 along the line IV-IV of FIG. 3 corresponds to the illustration shown in FIG. 2 except for the missing segment 10, the shortened webs 9 and the lubricant passage bores 12, 13, so that the same reference numbers have been used again.
  • Axial lubricant passage bores 12 are arranged in the web area 9 of the cage 2 and are connected to radial lubricant passage bores 13. Since the cage 2 is guided in the annular groove 5 of the outer race 1 in this example, the lubricant passage bores 13 end at the outer diameter of the cage 2.
  • the pitch circle radius R1 of the cylindrical roller ring 3 is smaller than the radius R2, which, starting from the center of the bearing, is limited by the radial ends of the webs 9 of the cage 2.
  • the ratio of the two radii to one another is chosen in the present example such that the radius R2 corresponds approximately to the sum of the pitch circle radius R1 and half the radius of the cylindrical rollers 3.
  • the cylindrical rollers 3 rotating in pockets 8 are only covered by them up to a line which lies above or below the pitch circle line.
  • a minimal pitch circle TS is established between the cylindrical rollers 3, so that the individual cylindrical rollers 3 are no longer held by the cage 2, but are nevertheless separated from one another.
  • FIG. 5 shows a cage 15 with pockets 8 and cylindrical rollers 3, which is guided in an annular groove of an outer race, that is to say in this case the cage 15 again has an inner race
  • Diameter several pockets 8 accommodating cylindrical rollers 3 distributed over the entire circumference.
  • the cage 15 is replaced by a three
  • the cage 15 is narrower or wider at its inner diameter and widens or tapers in the direction of its outer diameter.
  • the change in the cross-sectional shape of the cage 15 can be designed as a function of the respective bearing. It is conceivable, for example, according to FIG. 6, that the cage 15 extends with its outer circumference, which includes the cylindrical rollers 3, to the end faces thereof.
  • the cage 2 shown in FIG. 8 and guided in the outer ring 1 has free pockets 8 for the cylindrical rollers 3. These are designed so that their radius of curvature above and below the pitch circle is only slightly larger than the radius of the cylindrical rollers 3. Then the radius of curvature of the pockets 8 increases steadily up to their apex 16, so that a wedge-shaped gap 19 is formed in the radial direction between the pocket 8 and the lateral surface of the cylinder 3. This gap 19 in turn ensures a precisely defined force attack 17 or a force attack zone 18 with the advantages already described.
  • the cylindrical roller bearing described can also be modified. For example, it is conceivable that instead of one cage, several are used in the bearing, which can be connected to one another in the axial direction by webs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager, bestehend aus einem äußeren Laufring (1), einem inneren Laufring (4) mit zwischen diesen in einem Käfig (2, 15) geführten Zylinderrollen (3), wobei der Käfig (2, 15) in einer Ringnut (5) des äußeren oder inneren Laufringes (1, 4) frei drehbar geführt ist und an seinem inneren oder äußeren Durchmesser mehrere, über den Gesamtumfang verteilte, Zylinderrollen (3) aufnehmende Taschen (8) aufweist. Das Zylinderrollenlager zeichnet sich dadurch aus, daß der Käfig (2, 15) als einstückiger Kreisring ausgebildet ist und an seiner der Ringnut (5) zugewandten Umfangsfläche gleitend geführt ist. Der Teilkreisradius (R1) ist dabei, jeweils bezogen auf den Lagermittelpunkt, kleiner oder größer als der Radius (R2), der von den Enden der Stege (9) des Käfigs (2, 15) begrenzt wird. Durch diese Gestaltung des Käfigs werden im Vergleich zu herkömmlichen Käfiglagern durch Unterbringung einer erhöhten Anzahl von Wälzkörpern hohe dynamische und statische Tragzahlen erreicht. Dadurch bedingt ergeben sich auch höhere zulässige Axiallasten, da durch die Erfindung größere axiale Kontaktflächen vorhanden sind.

Description

Beschreibung
Zylinderrollenlager
Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager, bestehend aus einem äußeren Laufring, einem inneren Laufring mit zwischen diesen in zumindest einem Käfig geführten Zylinderrollen, wobei der Käfig in einer Ringnut des äußeren oder inneren Laufringes frei drehbar geführt ist und an seinem inneren oder äußeren Durchmesser mehrere, über den gesamten Umfang verteilte, Zylinderrollen aufnehmende Taschen aufweist.
Die Tragzahl von Wälzlagern hängt unter anderem auch wesentlich von der Anzahl der Wälzkörper ab. Vollrollige Wälzlager beinhalten die größtmögliche Anzahl an Wälzkörpern und bieten somit ein theoretisches Tragzahloptimum. Durch die Möglichkeit eines zylindrischen Wälzkörpersatzes sich zu verschränken, ergeben sich jedoch deutliche Einbußen. Ein weiterer Nachteil vollrolliger Wälzlager ist die Reibung der einander tangierenden Wälzkörper an ihren Kontaktstellen, an denen sich ihre Hüllen in entgegensetztem Drehsinn reiben. Aufgrund dieser größeren Verlustleistung im Lager sinkt ihre Drehzahlgrenze auf etwa den halben Wert der Zylinderrollenlager mit Käfigen. Darüber hinaus ergeben sich häufig Schwierigkeiten bei der Montage vollrol liger Wälzlager.
Um diese Nachteile zu eliminieren, ist es üblich, auf eine maximale Anzahl von Wälzkörpern zu verzichten und den somit gegenüber einer vollroll igen Ausführung gewonnenen Raum für einen Käfig auszunützen, der das Schränken bei zylindrischen Wälzkörpern und das gegenseitige Reiben der Wälzkörper aneinander verhindert und der außerdem die Wälzkörper montagefreundlich zusammenhält. Damit sind herkömmliche Zylinderrollenlager mit Käfigen zwar bei höheren Drehzahlen betreibbar, müssen jedoch aufgrund des Platzbedarfes des Käfigs eine verringerte Anzahl von Zylinderrollen und damit eine Verringerung der Tragzahl hinnehmen.
Ein gattungsbildendes Zylinderrollenlager ist in der DE-OS 3300655 beschrieben. Bei diesem Zylinderrollenlager wird ein Kammkäfig aus einzelnen Segmenten gebildet, die jeweils zwei Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper aufweisen und der Stegteil der Segmente ist in einer im inneren oder äußeren Laufring angeordneten Nut geführt.
Der Nachteil eines derartigen Lagers besteht darin, daß die Fertigung und Montage eines zusammengesetzten Käfigs sehr aufwendig ist. Darüberhinaus ergibt sich durch die Hintereinanderreihung einer Vielzahl von Käfigsegmenten ein verringertes Platzangebot für die Zylinderrollen, das mit einer Verminderung der Tragzahl einhergeht. Außerdem ist der Käfig nicht in sich geschlossen und damit instabil.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Zylinderrollenlager zu entwickeln, das sowohl die Vorteile eines vollroll igen Lagers als auch die Vorteile eines Zylinderrollenlagers mit herkömmlichem Käfig aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Käfig als einstückiger Kreisring ausgebildet ist und an seiner der Ringnut zugewandten Umfangsfläche gleitend geführt ist. Durch diese Gestaltung des Käfigs werden im Vergleich zu herkömmlichen Käfiglagern hohe dynamische und statische Tragzahlen erreicht, da selbst vollrolligen Lagern gegenüber die gleiche bzw. nahezu die gleiche Anzahl von Wälzkörpern untergebracht werden kann. Dadurch bedingt ergeben sich auch höhere zulässige Axiallasten als bei herkömmlichen Käfiglagern, da durch die Erfindung größere axiale Kontaktflächen vorhanden sind. In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 soll der Käfig radial geschlitzt sein, wobei die Käfigenden nach dessen Montage in der Ringnut miteinander verbindbar sind. Durch die Schlitzung wird ein einfaches Einsetzen des Käfigs in die Ringnut durch die beim Zusammenpressen des Kreisringes eintretende Durchmesserverkleinerung ermöglicht.
Aus Anspruch 3 geht hervor, daß der Käfig von einem, jeweils eine oder mehrere Taschen enthaltenden Segment in sich geschlossen wird. Nach Einsetzen des Käfigs in die Ringnut des inneren oder äußeren Laufringes läßt sich dieser mühelos mit Hilfe dieses anschraubbaren oder annietbaren Segmentes zu einem geschlossenen Ring verbinden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 soll der Käfig als in sich geschlossener Kreisring in die Ringnut einspritzbar sein. Vorteilhafter Weise stellt sich beim Erkalten des Kunststoffes aufgrund des Schrumpfvorganges das erforderliche Käfig-Nut-Spiel automatisch ein.
Nach einem zusätzlich weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 5 soll der Käfig im Stegbereich axiale Schmiermitteldurchtrittsbohrungen aufweisen, die mit radialen Schmiermitteldurchtrittsbohrungen verbunden sind. Wird der Käfig in der Ringnut des inneren Laufringes geführt, dann enden die radialen Schmiermitteldurchtrittsbohrungen am inneren Durchmesser des Käfigs. Erfolgt die Führung des Käfigs im äußeren Laufring, enden dementsprechend die radialen Schmiermitteldurchtrittsbohrungen an dessen äußerem Durchmesser. Während die axialen Schmiermitteldurchtrittsbohrungen die Schmierung der Zylinderrollen positiv beeinflussen, sorgen die mit ihnen verbundenen radialen Bohrungen für ein verbessertes Gleiten des frei drehbar in der Ringnut geführten Käfigs. Der durch die Schmiermitteldurchtrittsbohrungen eingetretene Materialverlust macht darüberhinaus den Käfig leichter.
Auch ist es nach den Ansprüchen 6 bis 9 möglich, daß der Käfig über seinen gesamten Querschnitt gesehen eine unterschiedliche Breite aufweist. Wird beispielsweise der Käfig in der Ringnut des äußeren Laufringes geführt, dann ist er entweder an seinem äußeren Durchmesser breiter und verjüngt sich in Richtung zu seinem inneren Durchmesser oder er ist an seinem äußeren Durchmesser schmäler und verbreitert sich in Richtung zu seinem inneren Durchmesser.
Die gleichen Verhältnisse gelten auch dann, wenn der Käfig in der Ringnut des inneren Laufringes geführt ist, das heißt der Käfig ist an seinem inneren Durchmesser breiter bzw. schmäler und verjüngt bzw. verbreitert sich in Richtung zu seinem äußeren Durchmesser.
Die Verjüngung des Käfigs in Richtung zu seinem äußeren bzw. inneren Durchmesser erlaubt eine Materialersparnis und damit eine Gewichtsreduzierung des Käfigs.
Auch kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 jeweils bezogen auf den Lagermittelpunkt der Teilkreisradius des Zylinderrollenkranzes kleiner oder größer als der Radius sein, der von den radialen Enden der Stege des Käfigs gebildet wird.
Ist der Teilkreisradius bei einem im äußeren Laufring geführten Käfig größer als der Radius, der vom Lagermittelpunkt und den Enden der Stege begrenzt ist, so umfassen die Stege des Käfigs die Wälzkörper in radialer Richtung bis über die Teilkreislinie hinaus, d. h. die Wälzkörper werden durch den Käfig montagefreundlich zusammengehalten. Bei dieser Ausgestaltung des Käfigs wird gegenüber vollroll igen Lagern nahezu die gleiche Anzahl von Wälzkörpern untergebracht. Ist hingegen der Teilkreisradius bei einem im äußeren Laufring geführten Käfig kleiner als der Radius, der vom Lagermittelpunkt und den Enden der Stege begrenzt ist, so werden die Wälzkörper in radialer Richtung durch die Stege bis zu einer Linie umfaßt, die oberhalb bzw. unterhalb der Teilkreislinie liegt. In diesem Fall ist zwar eine Halterung der Wälzkörper durch den Käfig nicht mehr gegeben, jedoch sind die Wälzkörper dennoch durch den Käfig voneinander getrennt. Diese Ausgestaltung des Käfigs ermöglicht die Unterbringung einer gleichen Anzahl von Wälzkörpern wie in einem vollrolligen Lager.
Wird der Käfig jedoch durch den inneren Laufring eines Lagers geführt, so umfassen die Stege des Käfigs die Wälzkörper in radialer Richtung bis über die Teilkreislinie hinaus, wenn der Teilkreisradius kleiner als der Radius ist, der vom Lagermittelpunkt und den Enden der Stege begrenzt ist. Ist der Teilkreisradius größer als der Radius, der vom Lagermittelpunkt und den Enden der Stege begrenzt ist, so werden die Wälzkörper bis zu einer Linie umfaßt, die oberhalb bzw. unterhalb der Teilkreislinie liegt.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 soll der Krümmungsradius der Taschen, ausgehend vom Teilkreis zunächst geringfügig größer als der Radius der Zylinderrollen sein und anschließend in Richtung eines Scheitelpunktes der Tasche stetig zunehmen.
Bedingt durch die Taschenfreistellung wird ein definierter Kraftangriff senkrecht auf die Verbindungslinie Lagermittelpunkt-Wälzkörpermittelpunkt möglich, so daß keine resultierenden Radialkräfte auftreten und nur minimale Reibkräfte zwischen Käfig und Zylinderrolle vorhanden sind.
Schließlich soll nach Anspruch 12 die Ringnut zur Führung des Käfigs in der Mitte des inneren oder äußeren Laufringes angeordnet sein.
Durch diese symmetrische Führung des Käfigs werden eine geringe Wälzkörperverkippung und damit ein unverkippter Einlauf der Wälzkörper in die Lastzone sowie ein paralleles Führen der Wälzkörper durch die lastfreie Zone, minimale Reibkräfte zwischen Bord und Wälzkörper, ein minimaler Verlust der Wälzkörperdrehzahl, ein kleines Beschleunigungs-moment der Wälzkörper, eine kleine Beschleunigungsleistung der Wälzkörper, niedrige Lagerreibmomente und hohe Lagergrenzdrehzahlen erreicht. Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Querschnitt durch ein einreihiges Zylinderrollenlager mit Halterung der Wälzkörper durch den Käfig; Fig. 2 den Längsschnitt durch ein einreihiges Zylinderrollenlager entlang der Linie II-II gemäß Figur 1;
Fig. 3 den Querschnitt durch ein einreihiges Zylinderrollenlager ohne Halterung der Wälzkörper durch den Käfig;
Fig. 4 den Längsschnitt durch ein einreihiges Zylinderrollenlager entlang der Linie IV-IV gemäß Figur 3. Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Käfig;
Fig. 6 und 7 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Figur 5;
Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein einreihiges Zylinderrollenlager mit freigestellter Tasche.
Nach Figur 1 weist das Zylinderrollenlager einen doppelbordigen äußeren Laufring 1 und einen mit einem Bord versehenen inneren Laufring 4 mit einer Laufbahn 11 auf. Der äußere Laufring 1 ist ausgehend von einer Laufbahn 7 mit einer Ringnut 5 versehen, in die ein Käfig 2 mit seiner äußeren Umfangsfläche eingreift und in derselben frei drehbar geführt ist. Der Käfig 2 weist dabei über seinen gesamten Querschnitt eine gleichbleibende Stärke auf. Der äußere Laufring 1 kann aber auch in nicht dargestellter Weise in der Ringnut gesprengt sein. Der Käfig 2 wird axial und radial im äußeren Laufring 1 durch die Ringnut 5 gehalten. Der Käfig 2 ist in einer Ebene angeordnet, die deckungsgleich mit der radialen Mittelebene der Zylinderrollen 3 ist. Die Führung der Zylinderrollen 3 erfolgt sowohl über die Lagerborde als auch über den mittig angeordneten Käfig 2.
Gestrichelt dargestellt ist ein Steg 9 des Käfigs 2, der die Zylin derrolle 3 über ihren Mittelpunkt hinaus umfaßt. Die ebenfalls gestrichelt dargestellte Schraubverbindung 6 ist zum Befestigen eines nicht dargestellten Segmentes 10 vorgesehen, das die beiden Enden des Käfigs 2 miteinander verbindet.
In nicht dargestellter Ausführung der Erfindung kann der Käfig 2 auch in einer Ringnut 5 des inneren Laufringes 4 geführt sein. In diesem Fall ist der Käfig 2 mit seinem inneren Durchmesser in der Ringnut 5 verankert.
Nach Figur 2 ist der Teilkreisradius R1 des Zylinderrollenkranzes 3 größer als der Radius R2, der ausgehend vom Lagermittelpunkt von den radialen Enden der Stege 9 des Käfigs 2 begrenzt ist. Dadurch bedingt umfassen die Stege 9 die Zylinderrollen 3 in radialer Richtung bis über die Teilkreislinie hinaus, so daß diese auch bei abgezogenem Innenring 4 nicht herausfallen können, d. h. die Zylinderrollen 3 werden durch den Käfig 2 gehalten. Durch die sehr schmal ausgeführten Stege 9 des Käfigs 2 wird ein Raum zur Unterbringung von Zylinderrollen 3 bereitgestellt, der nahezu dem eines vollrolligen Lagers entspricht. Gegenüber vollrol! igen Lagern ist die Anzahl der Wälzkörper nur um einen verringert.
Aus genannter Figur ist auch die Krümmung der inneren Flächen der Taschen 8 zu ersehen. Diese Flächen sind so ausgeführt, daß ein genau definierter Kraftangriffspunkt zwischen Käfig 2 und Zylinderrolle 3 vorhanden ist. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird der Käfig 2 durch ein, eine Tasche 8 enthaltendes Segment 10 geschlossen. Dieses Segment 10 wird ebenfalls in die Ringnut 5 eingesetzt und mit dem Käfig 2 durch eine Schraubverbindung 6 lösbar verbunden. Zum genauen Positionieren von Käfig 2 und Verbindungssegment 10 zueinander können diese neben den Schraubverbindungen 6 in gleicher Richtung zeigende Bohrungen aufweisen, in die ein Positionierelement 14 beispielsweise in Form eines Stiftes eingeführt ist. Im Gegensatz zur dargestellten Variante kann der Käfig 2 in anderer Ausgestaltung der Erfindung in radialer Richtung einen nicht dargestellten Schlitz aufweisen, so daß sich der Käfig 2 durch federndes Zusammenpressen in die Ringnut 5 einsetzen läßt. Das Segment 10 zum Verbinden der Enden des Käfigs 2 ist in diesem Falle nicht erforderlich. Zweckmäßigerweise sollte für eine verbesserte Laufruhe des Lagers in diesem Fall ebenso wie beim Vorhandensein eines Verbindungs-Segmentes 10 der Käfig 2 ausgewuchtet werden.
Der Querschnitt des in Figur 3 dargestellten einreihigen Zylinderrollenlagers entspricht bis auf die verkürzten Stege 9 dem in Figur 1 gezeichneten Lager, weshalb auch die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Der gestrichelt gezeichnete Steg 9 des Käfigs 2 umfaßt die Zylinderrolle 3 ausgehend von der Laufbahn 7 bis oberhalb ihrer Mittellinie, d. h. bei dieser verkürzten Ausbildung des Steges 9 werden die Zylinderrollen 3 durch den Käfig 2 nicht gehalten. Der gestrichelt gezeichnete Steg 9 weist in diesem Beispiel eine konstante Breite auf, kann aber auch aus Gewichtsersparnisgründen in Richtung Lagermittelpunkt seine Breite verringern.
Der in Figur 4 gezeigte Längsschnitt des Lagers entlang der Linie IV-IV von Figur 3 entspricht bis auf dem fehlenden Segment 10, den verkürzten Stegen 9 und den Schmiermitteldurchtrittsbohrungen 12, 13 der in Figur 2 gezeigten Darstellung, so daß wiederum gleiche Bezugszeichen verwendet wurden. Im Stegbereich 9 des Käfigs 2 sind axiale Schmiermitteldurchtrittsbohrungen 12 angeordnet, die mit radialen Schmiermitteldurchtrittsbohrungen 13 in Verbindung stehen. Da der Käfig 2 in diesem Beispiel in der Ringnut 5 des äußeren Laufringes 1 geführt wird, enden die Schmiermitteldurchtrittsbohrungen 13 am äußeren Durchmesser des Käfigs 2.
Nach der Darstellung ist der Teilkreisradius R1 des Zylinderrollenkranzes 3 kleiner als der Radius R2, der ausgehend vom Lagermittelpunkt von den radialen Enden der Stege 9 des Käfigs 2 begrenzt ist. Das Verhältnis beider Radien zueinander ist im vorliegenden Beispiel so gewählt, daß der Radius R2 etwa der Summe aus dem Teilkreisradius R1 und dem halben Radius der Zylinderrollen 3 entspricht. Die in Taschen 8 umlaufenden Zylinderrollen 3 werden von diesen nur bis zu einer Linie umfaßt, die oberhalb bzw. unterhalb der Teilkreislinie liegt. Durch diese Ausführungsvariante des Käfigs 2 mit verkürzten Stegen 9 stellt sich zwischen den Zylinderrollen 3 ein minimales Teilkreisspiel TS ein, so daß die einzelnen Zylinderrollen 3 zwar nicht mehr durch den Käfig 2 gehalten, aber dennoch voneinander getrennt werden.
Durch diese besondere Gestaltung des Käfigs 2 kann in einem derartigen Lager die gleiche Anzahl an Zylinderrollen 3 wie in einem vollrolligen Lager mit den daraus sich ergebenden Vorteilen untergebracht werden. Gegenüber der in Figur 1 und Figur 2 dargestellten Ausführungsform erlaubt ein so hergestellter Käfig 2 durch seine verkürzten Stege 9 eine Einsparung an Material und Fertigungsaufwand.
In Figur 5 ist ein Käfig 15 mit Taschen 8 und Zylinderrollen 3 dargestellt, der in einer Ringnut eines äußeren Laufringes geführt ist, das heißt in diesem Fall weist der Käfig 15 wiederum an seinem inneren
Durchmesser mehrere, über den gesamten Umfang verteilte, Zylinderrolen 3 aufnehmende Taschen 8 auf. Der Käfig 15 wird durch ein drei
Taschen 8 enthaltendes Segment 10 mit Hilfe von Positionierelementen
14, Distanzbolzen 20 und Schraubverbindungen 6 geschlossen.
Aus den Figuren 6 und 7 ist entnehmbar, daß der Käfig 15 an seinem inneren Durchmesser schmäler bzw. breiter ist und sich in Richtung zu seinem äußeren Durchmesser verbreitert bzw. verjüngt. Die Änderung der Querschnittsform des Käfigs 15 kann in Abhängigkeit vom jeweiligen Lager beliebig gestaltet werden. So ist es beispielsweise nach Figur 6 denkbar, daß sich der Käfig 15 mit seinem äußeren, die Zylinderrollen 3 umfassenden Umfang bis an deren Stirnseiten erstreckt.
Der in Figur 8 gezeigte, im Außenring 1 geführte Käfig 2 weist freigestellte Taschen 8 für die Zylinderrollen 3 auf. Diese sind so gestaltet, daß ihr Krümmungsradius oberhalb und unterhalb des Teilkreises nur geringfügig größer als der Radius der Zylinderrollen 3 ist. Anschließend nimmt der der Krümmungsradius der Taschen 8 stetig bis zu deren Scheitelpunkt 16 zu, so daß in radialer Richtung zwischen Tasche 8 und Mantelfläche der Zyündrrolle 3 ein keilförmiger Spalt 19 entsteht. Dieser Spalt 19 sorgt nun seinerseits für einen genau definierten Kraftangriff 17 bzw. für eine Kraftangriffszone 18 mit den bereits beschriebenen Vorteilen. Im Rahmen des Erfindungsgedankens kann das beschriebene Zylinderrollenlager auch abgewandelt werden. So ist es beispielsweise denkbar, daß anstelle eines Käfigs mehrere in das Lager eingesetzt werden, die durch Stege in axialer Richtung miteinander verbunden sein können.
Bezugszahlenliste
1 äußerer Laufring
2 Käfig
3 Zylinderrollen
4 innerer Laufring
5 Ringnut
6 Schraubverbindung
7 Laufbahn
8 Taschen
9 Steg
10 Segment
11 Laufbahn
12 axiale Schmiermitteldurchtrittsbohrungen
13 radiale Schmiermitteldurchtrittsbohrungen
14 Positionierelement
15 Käfig
16 Scheitelpunkt
17 Kraftangriff
18 Kraftangriffszone
19 Spalt
20 Distanzbolzen
R1 Teilkreisradius
R2 Radius vom Lagermittelpunkt zu Steg 9

Claims

Ansprüche
1. Zylinderrollenlager, bestehend aus einem äußeren Laufring (1), einem inneren Laufring (4) mit zwischen diesen in zumindest einem Käfig (2) geführten Zylinderrollen (3), wobei der Käfig (2, 15) in einer Ringnut (5) des äußeren oder inneren Laufringes (1, 4) frei drehbar geführt ist und an seinem inneren oder äußeren Durchmesser mehrere, über den gesamten Umfang verteilte, Zylinderrollen (3) aufnehmende Taschen (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2, 15) als einstückiger Kreisring ausgebildet ist und an seiner der Ringnut (5) zugewandten Umfangsfläche gleitend geführt ist.
2. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2, 15) radial geschlitzt ist, wobei die Käfigenden nach dessen Montage in der Ringnut (5) miteinander verbindbar sind.
3. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1 und 2, daduch gekennzeichnet, daß der Käfig (2, 15) von einem, jeweils eine oder mehrere Taschen (8) enthaltenden Segment (10) in sich geschlossen wird.
4. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2, 15) als in sich geschlossener Kreisring in die Ringnut (5) einspritzbar ist.
5. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2, 15) im Stegbereich (9) axiale Schmiermitteldurchtrittsbohrungen (12) aufweist, die mit radialen Schmiermitteldurchtrittsbohrungen (13) verbunden sind, welche am äußeren oder inneren Durch messer des Käfigs (2, 15) enden.
6. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2) in der Ringnut (5) des äußeren Laufringes (1) geführt ist, an seinem äußeren Durchmesser breiter ist und sich in Richtung zu seinem inneren Durchmesser verjüngt.
7. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (2) in der Ringnut (5) des äußeren Laufringes (1) geführt ist, an seinem äußeren Durchmesser schmäler ist und sich in Richtung zu seinem inneren Durchmesser verbreitert.
8. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) in der Ringnut (5) des inneren Laufringes (4) geführt ist, an seinem inneren Durchmesser breiter ist und sich in Richtung zu seinem äußeren Durchmesser verjüngt.
9. Zylindrrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (15) in der Ringnut (5) des inneren Laufringes (4) geführt ist, an seinem inneren Durchmesser schmäler ist und sich in Richtung zu seinem äußeren Durchmesser verbreitert.
10. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bezogen auf einen Lagermittelpunkt der Teilkreisradius (R1) des Zylinderrollenkranzes (3) kleiner oder größer als der Radius (R2) ist, der von den radialen Enden der Stege (9) des Käfigs (2, 15) gebildet wird.
11. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Taschen (8), ausgehend vom Teilkreis (R1), zunächst geringfügig größer als der Radius der Zylinderrollen (3) ist und anschließend in Richtung eines Scheitelpunktes (16) der Tasche (8) stetig zunimmt.
12. Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (5) zur Führung des Käfigs (2, 15) zentrisch zur Quermittelebene des äußeren (1) oder inneren Laufringes (4) angeordnet ist.
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