WO2008043346A1 - Radialzylinderrollenlager - Google Patents

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    • F16C2300/02—General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned

Definitions

  • the invention relates to a radial cylindrical roller bearing comprising an outer ring and an inner ring, each with a cylindrical tread for cylindrical rollers at least one cylindrical roller row.
  • Sollche radial cylindrical roller bearings are well known and are used wherever a shaft is to be rotatably mounted against a housing and primarily radial forces must be collected. They have an outer ring with a running surface, an inner ring with a running surface and at least one cylindrical roller row located therebetween.
  • the outer or the inner ring on Borde over which the cylindrical rollers are guided.
  • the outer ring is fixedly connected to a housing, while the inner ring is arranged on a rotatably mounted shaft.
  • Radialzylin- derrollenlager is basically known.
  • the invention is therefore based on the problem to provide a Radialzylinderrollenla- ger, avoided in which slip in any operating condition and the game setting is simplified.
  • each cylindrical roller between a the inner or the outer ring associated loose rim ring and a counterbord on the same bearing ring is clamped against the respective other bearing ring, that backlash or / and a minimum load is achieved.
  • a tension using the loose Bordrings causing and acting on the respective cylindrical roller clamping force has an axial and a radial force component, similar to an angular contact ball bearing contact force, wherein the axial force component through the counterbord of the same bearing ring and the radial force component by the other bearing ring, in particular by the cylindrical tread of the other bearing ring, is intercepted.
  • an axially movable rim ring is used with particular advantage, which can be provided on the inner or outer ring, depending on where the second rim abutting the rollers or the counterpart is.
  • the cylindrical roller is at its edge adjacent to this axially movable rim ring with a radius or rounded, in particular spherical segment-like executed.
  • the rim ring in turn, has a clamping surface with which it presses against this rounded region or against this radius during the tensioning or loading of the roller, thereby introducing the tensioning force into the roller - where it is divided into the axial and radial force component leaves.
  • the clamping surface is now in particular formed such that it forms with the rounded portion of the roller an angular contact ball bearing with a pressure angle less than 45 °.
  • the radial force component presses the respective cylindrical roller on the substantially cylindrical part of the running surface of the respective counter-ring, whereby backlash and / or minimum load is achieved.
  • the cylindrical rollers also have a radius, in particular a spherical segment edge, also at the end opposite the annular flange, wherein the counter bearing surface of the annular flange is also designed such that it bears against the spherical segment edge with a pressure angle of less than 45 °.
  • the game setting is significantly simplified after a contact between the rollers and the treads is always realized as a result of the invention tension and a certain balance can be achieved about this.
  • the axially movable rim ring is clamped over one or more spring elements.
  • Such a spring element can, for. B. be a rotating plate spring, but also conceivable integration of several equidistantly positioned spring elements, such. B. small coil springs, in separate shots, z. B. small blind holes.
  • FIG. 1 is a partial view of a radial cylindrical roller bearing according to the invention in section
  • Fig. 2 is an enlarged view of the area Il of Fig. 1, and
  • FIG. 3 shows a second embodiment according to the invention of a radial cylindrical roller bearing in a partial view in section.
  • Fig. 1 shows an inventive radial cylindrical roller bearing 1, which is shown in the assembled position.
  • the radial cylindrical roller bearing 1 consists of an outer ring 2 with a cylindrical running surface 3, an inner ring 4 with a likewise cylindrical running surface 5 and a cylindrical roller row 6 comprising a plurality of separate cylindrical rollers 7, which are held equidistantly in a cage 8 spaced.
  • the cylindrical rollers 7 run on the running surfaces 3, 5.
  • the outer ring 2 is fixed to a housing 9 and stored there against a stop board 10.
  • the inner ring 4 in turn is arranged on a shaft 11 and also mounted there against a stop board 12.
  • For fixing the individual rings are corresponding mounting elements 13, 14 provided in the form of suitable sleeves or the like.
  • a flange ring 15 which is axially movable. It is sprung axially in the direction of the inner ring 4 via one or more spring elements 16, which is arranged in a groove-shaped receptacle 17 on the mounting member 14.
  • the flange ring 15 has a clamping surface 18 with which it engages a spherical segment edge 19 of a cylindrical roller 7.
  • the cylindrical roller has at its end in the region of the edge on a spherical segment geometry.
  • the clamping surface has a corresponding, substantially oblique surface portion on which the contact point is located to the spherical segment edge.
  • the clamping surface 18 of the rim 15, which, as shown in the enlarged detail view in Fig. 2, is spaced over a narrow gap 20 from the inner ring 4 is now carried out such that an angular contact ball bearing between clamping surface 18 and spherical segment edge 19 results the contact angle is less than 45 °.
  • the contact angle ⁇ is shown in FIG.
  • the cylindrical roller 7 is counter-mounted at the opposite end to a ring board 21 of the inner ring.
  • the annular flange 21 also has an abutment surface 22 which, with the spherical segment edge 23 also provided here on the cylindrical roller 7, forms an angular contact ball bearing with a contact angle ⁇ of less than 45 °.
  • the abutment surface 22 has a corresponding obliquely extending surface portion which forms the angular contact ball bearing to the spherical segment edge of the roller.
  • the outer ring 2 is provided with a ring board 21, against which the cylindrical roller 7 is mounted via the axially movable rim ring 15 assigned to the outer ring 2.
  • the rim ring 15 is again axially movable and spring-loaded by at least one spring element 16, which is arranged here in the mounting member 13, which serves to fix the outer ring 2 in a corresponding receptacle 17.
  • a corresponding clamping surface is also provided here on the rim ring 15, which cooperates with the spherical segment edge of the cylindrical roller 7 forming an angular ball bearing contact with a radial force component resulting from the springing and the pressure angle ⁇ of less than 45 °.
  • the embodiment of the counter-clamping surface on the annular rim 21 on the outer ring which cooperates with the spherical segment edge on the cylindrical roller in the same manner as described with reference to Figures 1 and 2.
  • Overall, here also results in a symmetrical radial force component which presses the respective cylindrical roller 7 in this embodiment against the running surface 5 of the inner ring 4.

Abstract

Radialzylinderrollenlager umfassend einen Außenring und einen Innenring mit jeweils zylindrischer Lauffläche für Zylinderrollen wenigstens einer Zylinderrollenreihe, wobei jede Zylinderrolle zwischen einem dem Innen- oder dem Außenring zugeordnetem losen Bordring und einem Gegenbord am gleichen Lagerring so gegen den jeweils anderen Lagerring verspannt ist, dass Spielfreiheit oder/und eine Mindestbelastung erreicht wird.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Radialzylinderrollenlager
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Radialzylinderrollenlager umfassend einen Außenring und einen Innenring mit jeweils zylindrischer Lauffläche für Zylinderrollen wenigstens einer Zylinderrollenreihe.
Sollche Radialzylinderrollenlager sind hinreichend bekannt und kommen überall dort zum Einsatz, wo eine Welle gegen ein Gehäuse drehgelagert werden soll und primär Radialkräfte aufgefangen werden müssen. Sie weisen einen Außenring mit einer Lauffläche, einen Innenring mit einer Lauffläche sowie mindestens eine dazwischen befindliche Zylinderrollenreihe auf.
Üblicherweise weist der Außen- oder der Innenring Borde auf, über die die Zylinderrollen geführt sind. Zur Montage wird beispielsweise der Außenring lagefest mit einem Gehäuse verbunden, während der Innenring auf einer drehbar zu lagernden Welle angeordnet ist. Der Aufbau und die Verwendungsweise solcher Radialzylin- derrollenlager ist grundsätzlich bekannt.
Problematisch bei Lagern der in Rede stehenden Art ist, dass es mitunter zu Schlupf kommt, wenn das Lager nicht mit einer Mindestlast belastet wird . Ein weiteres Problem besteht in einer relativ aufwändigen Spieleinstellung, wenn das Lager mit einem vorgegebenen Spiel ausgelegt bzw. montiert wer- den soll.
Weiterhin kann es infolge einer betriebsbedingten Temperaturdehnung mitunter zu einer Spielveränderung bzw., sofern kein Spiel vorgesehen ist oder das Lager unter Vorspannung eingestellt wird, zu einer hohen Vorspannung kommen. Diese Lager erfahren häufig eine Spielveränderung, die bei der Auslegung zu beachten ist, weshalb das Lager im kalten Zustand mit einem Spiel eingestellt wird, das die Betriebsbedingungen berücksichtigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Radialzylinderrollenla- ger anzugeben, bei dem in jedem Betriebszustand Schlupf vermieden und die Spieleinstellung vereinfacht ist.
Zur Lösung dieses Problem ist bei einem Radialzylinderrollenlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass jede Zylinderrolle zwischen einem dem Innen- oder dem Außenring zugeordnetem losen Bordring und einem Gegenbord am gleichen Lagerring so gegen den jeweils an- deren Lagerring verspannt ist, dass Spielfreiheit oder/ und eine Mindestbelastung erreicht wird.
Eine unter Verwendung des losen Bordrings die Verspannung bewirkende und auf die jeweilige Zylinderrolle wirkende Verspannkraft weist dabei eine axiale sowie eine radiale Kraftkomponente, ähnlich einer Schrägkugellagerkontaktkraft, auf, wobei die axiale Kraftkomponente durch den Gegenbord des gleichen Lagerrings und die radiale Kraftkomponente durch den anderen Lagerring, insbesondere durch die zylindrische Lauffläche des anderen Lagerrings, abgefangen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Lager kommt mit besonderem Vorteil ein axial beweglicher Bordring zum Einsatz, der am Innen- oder am Außenring vorge- sehen sein kann, je nachdem, wo der zweite, die Rollen gegenlagernde Bord bzw. der Gegenbord ist.
Die Zylinderrolle ist an ihrer diesem axial beweglichen Bordring benachbarten Kante mit einem Radius bzw. gerundet, insbesondere kugelsegmentartig, ausgeführt.
Der Bordring wiederum weist eine Spannfläche auf, mit der er bei der Verspannung bzw. Belastung der Rolle gegen diesen gerundeten Bereich bzw. gegen diesen Radius drückt und dabei die Verspannkraft in die Rolle einlei- tet - wo sie sich in die axiale und radiale Kraftkomponente aufteilen lässt.
Die Spannfläche ist nun insbesondere derart ausgeformt, dass sie mit dem gerundeten Bereich der Rolle einen Schrägkugellagerkontakt mit einem Druckwinkel kleiner 45° bildet. Hieraus ergibt sich die axiale Kraftkomponen- te, kurz Axialkraft, sowie die radiale Kraftkomponente, kurz Radialkraft. Die Radialkraftkomponente drückt die jeweilige Zylinderrolle auf den im Wesentlichen zylindrischen Teil der Lauffläche des jeweiligen Gegenrings, wodurch Spielfreiheit oder/ und Mindestbelastung erreicht wird. Vorteilhafterweise weisen die Zylinderrollen auch am Ringbord gegengelagerten Ende einen Radius, insbesondere eine Kugelsegmentkante auf, wobei die Gegenlagerfläche des Ringbords ebenfalls derart ausgeführt ist, dass sie mit einem Druckwinkel kleiner 45° an der Kugelsegmentkante anliegt.
Es ergeben sich also symmetrische Verhältnisse, das heißt, an beiden Kantenbereichen ist ein Schrägkugellagerkontakt mit einem Druckwinkel kleiner 45° realisiert. Es entsteht somit eine symmetrische Radialkraftkomponente, die die Rolle gegen die Lauffläche des Gegenrings drückt. Hierüber wird sichergestellt, dass die Rolle stets ausreichend belastet ist, so dass kein Käfig- oder Rollenschlupf entstehen kann.
Darüber hinaus wird auch die Spieleinstellung deutlich vereinfacht, nachdem infolge der erfindungsgemäßen Verspannung stets ein Kontakt zwischen den Rollen und den Laufflächen realisiert ist und ein gewisser Ausgleich hierüber erreicht werden kann.
Zweckmäßigerweise ist der axial bewegliche Bordring über ein oder mehrere Federelemente verspannt. Hierzu dient vorteilhafterweise ein der Montage des Radialzylinderrollenlagers an einem Drittgegenstand dienendes ringförmiges Montageelement, an dem das oder die Federelemente angeordnet sind, wozu bevorzugt eine umlaufende Nut am Montageelement vorgesehen ist, in der das oder die Federelemente aufgenommen sind.
Ein solches Federelement kann z. B. eine umlaufende Tellerfeder sein, denkbar wäre aber auch die Integration mehrerer äquidistant positionierter Federelemente, z. B. kleine Schraubenfedern, in separaten Aufnahmen, z. B. kleinen Sacklöchem. Neben einer einreihigen Ausführung des erfindungsgemäßen Lagers ist es auch denkbar, das Lager zweireihig auszuführen, wobei in diesem Fall jeder Rollenreihe ein separater axial verspannter Bordring zugeordnet ist, und beide Rollenreihen an einem mittigen Ringbord gegengelagert sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden nachfol- gend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Radialzylinderrollen- lagers im Schnitt,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs Il aus Fig. 1 , und
Fig. 3 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Radial- zylinderrollenlagers in einer Teilansicht im Schnitt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Radialzylinderrollenlager 1 , das in der Montagestellung gezeigt ist. Das Radialzylinderrollenlager 1 besteht aus einem Außenring 2 mit einer zylindrischen Lauffläche 3, einem Innenring 4 mit einer ebenfalls zylindrischen Lauffläche 5 sowie einer Zylinderrollenreihe 6 umfassend eine Vielzahl separater Zylinderrollen 7, die in einem Käfig 8 äquidistant beabstandet gehaltert sind. Die Zylinderrollen 7 laufen auf den Laufflächen 3, 5. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Außenring 2 an einem Gehäuse 9 befestigt und dort gegen einen Anschlagbord 10 gelagert. Der Innenring 4 seinerseits ist auf einer Welle 11 angeordnet und auch dort gegen einen Anschlagbord 12 gelagert. Zur Fixierung der einzelnen Ringe sind entsprechende Montageelemente 13, 14 in Form geeigneter Hülsen oder dergleichen vorgesehen.
Dem Innenring zugeordnet ist bei dem erfindungsgemäßen Radialzylinderrol- lenlager 1 ein Bordring 15, der axial beweglich ist. Er wird über ein oder mehrere Federelemente 16, das oder die in einer nutförmigen Aufnahme 17 am Montageelement 14 angeordnet ist, axial in Richtung des Innenrings 4 angefedert. Der Bordring 15 weist eine Spannfläche 18 auf, mit der er an einer Kugelsegmentkante 19 einer Zylinderrolle 7 angreift. Die Zylinderrolle weist an ihrem Ende im Bereich der Kante eine Kugelsegmentgeometrie auf. Die Spannfläche weist einen entsprechenden, im Wesentlichen schräg verlaufenden Flächenabschnitt auf, an dem die Kontaktstelle zur Kugelsegmentkante liegt. Die Spannfläche 18 des Bordrings 15, der, wie in der vergrößerten Detailansicht in Fig. 2 gezeigt ist, über einen schmalen Spalt 20 vom Innenring 4 beabstandet ist, ist nun derart ausgeführt, dass sich ein Schrägkugellagerkontakt zwischen Spannfläche 18 und Kugelsegmentkante 19 ergibt, wobei der Druckwinkel kleiner 45° ist. Der Druckwinkel α ist in Fig. 2 eingezeichnet.
Wie Fig. 1 zeigt, ist die Zylinderrolle 7 am gegenüberliegenden Ende an einem Ringbord 21 des Innenrings gegengelagert. In entsprechender Weise weist auch der Ringbord 21 eine Gegenlagerfläche 22 auf, die mit der auch hier an der Zylinderrolle 7 vorgesehenen Kugelsegmentkante 23 einen Schrägkugellagerkontakt mit einem Druckwinkel α kleiner 45° bildet. Auch hier weist die Gegenlagerfläche 22 einen entsprechend schräg verlaufenden Flächenabschnitt auf, der den Schrägkugellagerkontakt zur Kugelsegmentkante der Rolle bildet. Insgesamt ergibt sich nunmehr über diese beiden Borde, nämlich dem Ringbord 21 und dem Bordring 15 und über den elastischen Vorspannmechanismus über das Federelement 16 eine definierte Belastung mit einem definierten Druckwinkel, aus der eine Radialkraftkomponente resultiert, die die jeweilige Zylinderrolle auf den im Wesentlichen zylindrischen Teil der Laufbahn 3 des Außenrings 2 drückt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die jeweilige Rolle immer ausreichend belastet ist und es nicht zu einem Käfig- oder Rollenschlupf kommt. Durch entsprechende Abstimmung der Feder und des Radialspiels kann auch eine zu starke Vorspannung vermieden werden, wobei das Lager immer spielfrei ist, so dass auch die notwendige spielfreie Führung beispielsweise bei einem Einsatz bei einer Werkzeugmaschinenspindel gewährleistet ist.
Entsprechend umgekehrt sind die Verhältnisse bei dem in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Wälzlager 1. Hier ist der Außenring 2 mit einem Ringbord 21 versehen, gegen den die Zylinderrolle 7 über den dem Außen- ring 2 zugeordneten axial beweglichen Bordring 15 gelagert ist. Auch hier ist der Bordring 15 wieder axial beweglich und über wenigstens ein Federelement 16 angefedert, das hier in dem Montageelement 13, das der Fixierung des Außenrings 2 dient, in einer entsprechenden Aufnahme 17 angeordnet ist.
Wie bezüglich der Figuren 1 und 2 beschrieben, ist auch hier am Bordring 15 eine entsprechende Spannfläche vorgesehen, die mit der auch hier vorgesehenen Kugelsegmentkante der Zylinderrolle 7 unter Bildung eines Schrägkugellagerkontakts mit einer Radialkraftkomponente resultierend aus der Anfederung und dem Druckwinkel α kleiner 45° zusammenwirkt. In entsprechender Weise ist die Ausgestaltung der Gegenspannfläche am Ringbord 21 am Außenring, der in der gleichen wie bezüglich der Figuren 1 und 2 beschriebenen Weise mit der Kugelsegmentkante an der Zylinderrolle zusammenwirkt. Insgesamt ergibt sich auch hier eine symmetrische Radialkraft- komponente, die die jeweilige Zylinderrolle 7 bei dieser Ausgestaltung gegen die Lauffläche 5 des Innenrings 4 drückt. Bezugszahlen
1 Radialzylinderrollenlager
2 Außenring
3 Lauffläche
4 Innenring
5 Lauffläche
6 Zylinderrollenreihe
7 Zylinderrolle
8 Käfig
9 Gehäuse
10 Anschlagbord
11 Welle
12 Anschlagbord
13 Montageelement
14 Montageelement
15 Bordring
16 Federelemente
17 Aufnahme
18 Spannfläche
19 Kugelsegmentkante
20 Spalt
21 Ringbord
22 Gegenlagerfläche 23 Kugelsegmentkante

Claims

Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 HerzogenaurachPatentansprüche
1. Radialzylinderrollenlager umfassend einen Außenring und einen Innenring mit jeweils zylindrischer Lauffläche für Zylinderrollen wenigstens einer Zylinderrollenreihe, dadurch gekennzeichnet, dass
- jede Zylinderrolle zwischen einem dem Innen- oder dem Außenring zugeordnetem losen Bordring und einem Gegenbord am gleichen Lagerring gegen den jeweils anderen Lagerring verspannt ist, - wobei die Verspannung durch eine unter Verwendung des losen Bordrings die Verspannung bewirkende und auf die jeweilige Zylinderrolle wirkende Verspannkraft erzeugt wird,
- welche Verspannkraft eine axiale sowie eine radiale Kraftkomponente aufweist, wobei die axiale Kraftkomponente durch den Gegenbord des gleichen Lagerrings und die radiale Kraftkomponente durch den anderen Lagerring abgefangen wird.
2. Radialzylinderrollenlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein axial beweglicher Bordring eingesetzt ist, der am Innen- oder am Außenring vorgesehen sein kann, je nachdem, wo der zweite, die
Rollen gegenlagernde Bord bzw. der Gegenbord ist.
3. Radialzylinderrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderrollen jeweils an ihrer diesem beweglichen Bordring, insbesondere einem axial beweglichen Bordring, benachbarten Kante mit einem Radius bzw. gerundet, insbesondere kugelseg- mentartig, ausgeführt ist.
4. Radialzylinderrollenlager nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bordring eine Spannfläche aufweist, mit der er bei der Verspannnung der Zylinderrolle gegen diese, insbesondere gegen einen gerundeten Bereich bzw. gegen einen Radius der Zylinderrolle, drückt und dabei die Verspannkraft in die Zylinderrolle einleitet.
5. Radialzyiinderrollenlager nach dem voranstehenden Anspruch, da- durch gekennzeichnet, dass die Spannfläche derart ausgeformt ist, dass sie mit dem gerundeten Bereich der Rolle einen Schrägkugellagerkontakt, insbesondere mit einem Druckwinkel kleiner 45°, bildet
6. Radialzylinderrollenlager nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderrollen (7) auch am Ringbord (21) gegengelagerten Ende eine Kugelsegmentkante (23) aufweisen und die Gegenlagerfläche (22) des Ringbords (21) derart ausgeführt ist, dass sie mit einem Druckwinkel (α) kleiner 45° an der Kugelsegmentkante (23) anliegt.
7. Radialzylinderrollenlager nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bordring (15) über ein oder mehrer Federelemente (16) verspannt ist.
8. Radialzylinderrollenlager nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Montage des Radialzylinderrol- lenlagers (1) an einem Drittgegenstand dienendes ringförmiges Montageelement (13, 14) vorgesehen ist, an dem das oder die Federele- mente (16) angeordnet sind.
9. Radialzylinderrollenlager nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Montageelement (13, 14) eine umlaufende Nut (17) vorgesehen ist, in der das oder die Federelemente (16) aufgenommen sind.
10. Radialzylinderrollenlager nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zylinderrollenreihen vorgesehen sind, die jeweils über einen separaten Bordring verspannt sind.
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