WO2009062466A2 - Profiliertes distanzstück für ein kreuzrollenlager - Google Patents

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WO2009062466A2
WO2009062466A2 PCT/DE2008/001805 DE2008001805W WO2009062466A2 WO 2009062466 A2 WO2009062466 A2 WO 2009062466A2 DE 2008001805 W DE2008001805 W DE 2008001805W WO 2009062466 A2 WO2009062466 A2 WO 2009062466A2
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spacer
groove
roller bearing
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Alexander Tietz
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Schaeffler Kg
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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/37—Loose spacing bodies
    • F16C33/3706—Loose spacing bodies with concave surfaces conforming to the shape of the rolling elements, e.g. the spacing bodies are in sliding contact with the rolling elements
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    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
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    • F16C19/361—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with a single row of rollers with cylindrical rollers
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    • F16C33/6629—Details of distribution or circulation inside the bearing, e.g. grooves on the cage or passages in the rolling elements
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    • F16C33/6681—Details of distribution or circulation inside the bearing, e.g. grooves on the cage or passages in the rolling elements

Definitions

  • the invention relates to a spacer for a cross roller bearing, the two opposing and each adjacent cylindrical rollers facing top surfaces, wherein there is a contact area on each top surface, which is formed by the contact between the top surface and the adjacent cylindrical roller and a profiling in shape of at least one groove.
  • Cross-roller bearings are bearings for precision applications that can accommodate axial forces from both directions as well as radial forces, tilting moment loads and any load combinations with a bearing point.
  • Cross roller bearings are known for example from DE 196 07 443 A1. They consist of outer ring, inner ring, interposed cylindrical rolling elements and spacers. The cylindrical rollers used as rolling elements are used crosswise, ie the axes of rotation of two adjacent cylindrical rollers are arranged substantially perpendicular to each other.
  • a spacer is inserted in each case.
  • the spacers essentially perform the function of a cage and keep the cylindrical rollers at a defined distance. This is intended, inter alia, to ensure optimum line contact between the cylindrical roller and the inner or outer ring, which leads to improved load absorption. Furthermore, the spacers should prevent skewing of cylindrical rollers, which would have an unfavorable rolling of the cylindrical rollers result. Finally, the spacers should prevent direct contact of two cylindrical rollers with consequent friction of the cylindrical rollers.
  • Spacers each have a so-called contact region on the cover surfaces facing the adjacent cylindrical rollers.
  • This usually corresponds to a section of the lateral surface of an imaginary circular cylinder with a certain diameter, so that the contact region has a concave surface.
  • the axis of rotation of this imaginary circular cylinder is substantially parallel to the axis of rotation of the adjacent cylindrical roller.
  • the diameter of the imaginary circular cylinder substantially corresponds to the diameter of the adjacent cylindrical roller. Often, however, the diameter of the imaginary circular cylinder is slightly larger than the diameter of the adjacent cylindrical roller.
  • the spacer extends in the axial direction of the cylindrical roller almost over the entire length, but it encloses in the circumferential direction of the cylindrical roller due to the differences in diameter only a small part of the cylindrical roller.
  • the Contact area is inventively formed in this case by all possible in the assembled state of the cross roller bearing contacts between the top surface of the spacer and the adjacent cylindrical roller. Due to the slight displacements of the cylindrical roller during operation of the bearing, this line contact can thus migrate over the entire surface of the contact area.
  • the contact area is therefore effectively formed by the sum of all possible in the assembled state of the cross roller bearing contacts between the spacer and the adjacent cylindrical roller.
  • Such a contact region as well as the arrangement of these spacer pieces in a cross roller bearing is shown in FIG. Fig.
  • FIG. 1 a shows two spacers 1 according to the prior art and two adjacent cylindrical rollers 2 within two raceways 3.
  • Fig. 1 b) shows a three-dimensional view of a spacer 1 according to the prior art, which has a concave contact region 1 '.
  • the possibly possible difference between the diameter of the imaginary circular cylinder, which defines the curvature of the contact area, and the diameter of the adjacent cylindrical roller, can not be seen in FIG. 1 a), since this is usually not very large.
  • the area of the contact area in contact with the adjacent cylindrical roller at a certain time is called a load zone.
  • the elongated load zone extending in the axial direction of the cylindrical roller over the entire extent of the spacer is centered in the contact area during operation of the bearing: only at certain loads does the load zone shift to an off-center position within the contact region.
  • cross roller bearings allow a rigid construction with high running accuracy. They are therefore preferably used for swivel joints of industrial robots, measuring machines and medical equipment.
  • the compact design also has the consequence that the, usually introduced after assembly, lubricant quantity is relatively low.
  • the lubricant quantity in a cross roller bearing with an outside diameter of 80 mm is only about 0.6 g.
  • a spacer for a cross roller bearing is known that on the cylindrical rollers facing top surfaces each have a parallel to the axis of rotation of the adjacent cylindrical roller arrange th lubricant supply channel and arranged in the center of the top surface, passing through the spacer bore.
  • the lubricant supply channel in conjunction with the bore, is intended to allow lubricant supplied from the inner ring to reach the raceways of the outer ring and vice versa.
  • this design is intended to allow a lubricant reservoir to increase the amount of lubricant in the bearing, thereby simplifying maintenance or extending maintenance cycles.
  • the invention is therefore based on the object to provide a simple and inexpensive to be manufactured spacer that without deterioration in the leadership of the cylindrical rollers allows a noticeably better wetting of the cylindrical rollers and also increases the amount of lubricant in the warehouse.
  • a longitudinal direction of the at least one groove is inclined relative to a rotational axis of the adjacent cylindrical roller.
  • the term "inclination” is understood here to mean that the longitudinal direction of the at least one groove extends at least partially over the contact surface in such a way that it forms an angle with the axis of rotation of the adjacent cylindrical roller that is greater than 0 ° and less than 90 °.
  • the effect of the invention at an included angle of about 45 ° is best to wear.
  • the object is further achieved by a cross roller bearing with rolling elements and with at least one arranged between two rolling elements according to the invention spacer.
  • a spacer according to the invention used in a cross roller bearing for the spacing of two adjacent rolling elements.
  • the solution according to the invention is based on the recognition that the disadvantages of the prior art can be bypassed in a simple and cost-effective manner by this positioning of the at least one groove.
  • a groove positioned in this way enables ideal wetting of the cylindrical roller with the lubricant.
  • the angular position of the longitudinal direction of the groove relative to the cylindrical roller rotation axis increases the wetted surface of the cylindrical roller.
  • dur- fenden groove reaches the groove according to the invention at an included angle between the longitudinal axis of the groove and the axis of rotation of the adjacent cylindrical roller of 45 ° and a diagonal course over a substantially square spacer a Enlargement of the wetted area by approx. 40%.
  • the invention also makes use of the fact that due to the rotational movement of the cylindrical rollers, a certain lubricant delivery effect occurs within the groove.
  • This lubricant delivery effect depends on the material properties of the lubricant (eg viscosity) and on the longitudinal direction of the groove. For given material properties, the strongest lubricant delivery occurs at a groove whose longitudinal direction encloses an angle of 90 ° with respect to the axis of rotation of the adjacent cylindrical roller.
  • the groove inclined in accordance with the invention thus enables, in addition to the described enlargement of the wetted surface of the cylindrical roller, also an improved lubricant delivery with respect to a groove whose longitudinal direction runs parallel to the axis of rotation of the adjacent cylindrical roller. This in turn improves the distribution of the lubricant in the bearing, in particular improves the heat dissipation in oil lubrication.
  • An essential realization of the invention is furthermore that an impairment of the load zone within the contact region can be reduced by the inclination of the longitudinal direction of the at least one groove.
  • the elongated, parallel to the axis of rotation of the adjacent cylindrical roller and centered in the contact area arranged surface which corresponds to the load zone during normal operation, according to the invention crossed only slightly from the groove - if at all.
  • the solution according to the invention therefore does not lead to a substantial reduction in the stability of the spacer.
  • the solution according to the invention allows a simple and very cost-effective design or production.
  • Spacers for cross roller bearings are usually made of plastic and are produced by injection molding. Both in the design and in the manufacturing process, it is easily possible to incorporate the profiling of the contact area according to the invention.
  • the advantage here is the relatively simple geometry of the profiling, which makes no high demands on the injection molding tools. In particular, no rework is required.
  • the amount of lubricant present in the bearing can be increased by approximately 30%. This leads to a significant extension of relubrication intervals.
  • the contact area substantially completely covers the top surface.
  • the contact area covers only a part of the top surface, and in such a construction, the teaching of the invention is also readily applicable. As a rule, however, it will be attempted to extend the contact area as far as possible over the entire top surface. This leads to a better guidance of the cylindrical rollers.
  • the profiling of the contact region has a plurality of grooves, in particular five to ten grooves.
  • the number of grooves - as well as their positioning - must be chosen taking into account the improvement in lubrication to be achieved on the one hand and the permissible impairment of the contact area on the other hand.
  • the load zone can migrate over the entire contact area, although the load zone is usually centered in the contact area.
  • the number of five to ten grooves per contact surface proved to be a good compromise of these conflicting requirements. The exact number can be obtained by tests or by simulations, whereby an influence of the size of the spacer is also present. Thus, smaller spacers usually have fewer grooves than larger spacers.
  • the top surface is substantially rectangular and / or the contact region is substantially rectangular and / or the contact region is formed substantially centered in the top surface.
  • the at least one groove extends diagonally across the substantially rectangular contact area.
  • the at least one groove thus connects two diagonally opposite corners of the contact area. This allows an optimal enlargement of the wetted surface of the cylindrical roller with a further good utilization of the lubricant delivery effect with only a slight weakening of the load zone, since this is only crossed by the at least one groove.
  • the profiling of the contact region with respect to a center of the contact region or a center of the top surface is point-symmetrical.
  • both contact regions of the spacer have the same profiling, albeit rotated by 90 °.
  • the at least one groove extends in a straight line.
  • straight line is understood to mean that the angle enclosed between the longitudinal direction of the at least one groove and the axis of rotation of the adjacent cylindrical roller is constant along the longitudinal direction of the groove. This leads to a lubricant delivery that is constant along the longitudinal direction of the groove, whereby the lubricant distribution as a whole is positively influenced.
  • the at least one groove extends to the edge of the top surface.
  • Lubricant can thus be more easily promoted by the gap between the track and spacer in the groove and vice versa.
  • the grooves located on a top surface extend in a star shape from the center of the top surface to edges of the top surface.
  • the grooves extend to two opposite edges of the top surface, which delimit the top surface in the circumferential direction of the adjacent cylindrical roller. Such an arrangement maximizes the possible number of grooves on a contact surface with a simultaneous minimum weakening of the usually forming, centered within the contact area, load zone, since the grooves are predominantly outside this load zone.
  • a spherical section-shaped depression is formed in the top surface, approximately where the center of the contact region is located.
  • Such a depression serves as a lubricant reservoir.
  • the diameter and depth in turn are measured after the required lubrication improvement, the depth being e.g. the depth of the at least one groove and the diameter of the double width of the at least one groove correspond.
  • Such a diameter does not cause a disproportionately large weakening of the load zone.
  • the ejector of the injection mold is positioned in the mold such that it pushes the spacer at the location of the recess. As a result, the otherwise disturbing ejector mark can already be used as a basis for the depression.
  • the at least one groove has a constant cross-sectional profile along its longitudinal direction.
  • a constant cross-sectional profile has the advantage that uniform wetting of the cylindrical rollers takes place.
  • the cross-sectional profile is U-shaped, V-shaped or semicircular.
  • the cross-sectional profile of the groove can in principle have any shape that can be produced by injection molding. sen.
  • the profiles mentioned here are only a selection of well-known forms because the decision can be made, for example, on the basis of the lowest manufacturing costs.
  • the at least one groove has a variable cross-sectional profile along its longitudinal direction.
  • a variable cross-sectional profile is conceivable if the groove is to deliver more lubricant to the cylindrical roller in certain areas of the contact area than in other areas.
  • the groove may be formed wider or narrower along its longitudinal direction, whereby a stronger or weaker wetting of the cylindrical roller takes place.
  • the at least one groove is at least partially filled with lubricant. According to the invention, the improved wetting of the cylindrical roller surfaces occurs even with partially filled with lubricant grooves, although equal a better effect occurs in completely filled with lubricant grooves.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a spacer according to the invention
  • 4 shows a third embodiment of a spacer according to the invention
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of a spacer according to the invention.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of a spacer according to the invention. Shown is the spacer 1 on the left by a plan view of one of the top surfaces and right by a side view of one of the four side surfaces that connect the two top surfaces.
  • This embodiment has a groove 5 as profiling of the contact area corresponding to the entire top surface.
  • the groove has a semicircular cross-sectional profile and extends off-center, above the horizontal axis of symmetry of the spacer 1.
  • the longitudinal direction of the groove is rectilinear.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of a spacer according to the invention.
  • the spacer 1 has two diagonally extending grooves 5 over the top surface.
  • the wetted area per cylinder of the cylindrical roller is maximized and at the same time allows the Hinaussch the grooves 5 to the vertices of the top surface of the spacer 1 a better introduction of the lubricant due to the position of the grease nipple.
  • the contact region 6 of the spacer does not correspond to the top surface, which is composed of the contact region 6 and the surfaces 7. It is advantageous that between the cylindrical rollers and the Spacers an additional space for lubricant is created. The disadvantage, however, is the lower enclosure of the cylindrical roller by the spacer, whereby the leadership of the cylindrical roller is impaired.
  • the grooves 5 are in this embodiment, only on the contact area. The groove arrangement is point-symmetrical with respect to the center of the contact region and the contact region is formed centered in the cover surface, whereby a simple assembly of the bearing is possible.
  • Fig. 5 shows a fourth embodiment of a spacer according to the invention.
  • the top view is shown in FIG. 5 a), the side view in FIG. 5 b and a three-dimensional view of the spacer 1 in FIG. 5 c.
  • the spacer 1 has a plurality of grooves 5 running in a star shape from the center of the top surface 8.
  • the grooves run from the center of the top surface 8 to the two opposite edges 9 of the top surface 8, which delimit the spacer in the circumferential direction of the adjacent rolling element.
  • the resulting slight impairment of the load zone usually forming an elongated region lying in the direction of the adjacent cylindrical roller longitudinal axis and centrally on the top surface 8 can be seen.
  • the spacer has notches 10. These serve as well as the spherical section-shaped recess 11 to increase the amount of lubricant in the warehouse.
  • the spacer on the edges connecting the side surfaces radii 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Distanzstück für ein Kreuzrollenlager, das zwei im Wesentlichen rechteckige, gegenüberliegende und jeweils benachbarten Zylinderrollen zugewandte Deckflächen aufweist, wobei sich auf jeder Deckfläche ein Kontaktbereich befindet, der jeweils durch alle im zusammengebauten Zustand des Kreuzrollenlagers möglichen Kontakte zwischen dem Distanzstück und der benachbarten Zylinderrolle gebildet wird und der eine Profilierung in Form von mindestens einer Nut aufweist. Um ein einfach und kostengünstig zu fertigendes Distanzstück bereitzustellen, dass ohne Verschlechterungen bei der Führung der Zylinderrollen eine spürbar bessere Benetzung der Zylinderrollen ermöglicht, ist eine Längsrichtung der mindestens einen Nut gegenüber einer Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle geneigt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Profiliertes Distanzstück für ein Kreuzrollenlager
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Distanzstück für ein Kreuzrollenlager, das zwei ge- genüberliegende und jeweils benachbarten Zylinderrollen zugewandte Deckflächen aufweist, wobei sich auf jeder Deckfläche ein Kontaktbereich befindet, der durch den Kontakt zwischen der Deckfläche und der benachbarten Zylinderrolle gebildet wird und der eine Profilierung in Form von mindestens einer Nut aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Kreuzrollenlager sind Lager für Genauigkeitsanwendungen, die axiale Kräfte aus beiden Richtungen sowie radiale Kräfte, Kippmomentbelastungen und beliebige Lastkombinationen mit einer Lagerstelle aufnehmen können. Kreuzrollenlager sind z.B. aus der DE 196 07 443 A1 bekannt. Sie bestehen aus Außenring, Innenring, dazwischen angeordneten zylindrischen Wälzkörpern und Distanzstücken. Die als Wälzkörper verwendeten Zylinderrollen sind kreuzweise eingesetzt, d.h. die Rotationsachsen von zwei benachbarten Zylinderrollen sind im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet.
^Zwischen zwei benachbarten Zylinderrollen ist jeweils ein Distanzstück eingefügt. Die Distanzstücke übernehmen im Wesentlichen die Funktion eines Käfigs und halten die Zylinderrollen auf einem definierten Abstand. Dadurch soll unter anderem ein optimaler Linienkontakt zwischen der Zylinderrolle und dem Innen- bzw. Außenring gewährleistet werden, was zu einer verbesserten Belastungsaufnahme führt. Weiterhin sollen die Distanzstücke Schrägstellungen von Zylinderrollen verhindern, was ein ungünstiges Abrollen der Zylinderrollen zur Folge hätte. Schließlich sollen die Distanzstücke einen direkten Kontakt zweier Zylinderrollen mit daraus folgender Reibung der Zylinderrollen verhindern.
Distanzstücke weisen auf den den benachbarten Zylinderrollen zugewandten Deckflächen jeweils einen so genannten Kontaktbereich auf. Dieser ent- spricht in der Regel einem Abschnitt der Mantelfläche eines gedachten Kreiszylinders mit bestimmten Durchmesser, so dass der Kontaktbereich eine konkave Oberfläche aufweist. Die Rotationsachse dieses gedachten Kreiszylinders verläuft im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle. Der Durchmesser des gedachten Kreiszylinders entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser benachbarten Zylinderrolle. Oftmals ist der Durchmesser des gedachten Kreiszylinders jedoch geringfügig größer als der Durchmesser der benachbarten Zylinderrolle. Der Kontakt zwischen Deckfläche des Distanzstücks und benachbarter Zylinderrolle entspricht dann quasi einem Linienkontakt. Denn das Distanzstück erstreckt sich zwar in axialer Richtung der Zylinderrolle fast über deren gesamte Länge, jedoch umschließt es in Umfangsrichtung der Zylinderrolle aufgrund der Durchmesserunterschiede nur einen geringen Teil der Zylinderrolle. Der Kontaktbereich wird erfindungsgemäß in diesem Fall durch alle im zusammengebauten Zustand des Kreuzrollenlagers möglichen Kontakte zwischen der Deckfläche des Distanzstücks und der benachbarten Zylinderrolle gebildet. Durch die geringfügigen Verschiebungen der Zylinderrolle im Betrieb des Lagers, kann dieser Linienkontakt somit über die gesamte Fläche des Kontaktbereichs wandern. Der Kontaktbereich wird daher effektiv durch die Summe aller im zusammengebauten Zustand des Kreuzrollenlagers möglichen Kontakte zwischen dem Distanzstück und der benachbarten Zylinderrolle gebildet. Ein derartiger Kontaktbereich sowie die Anordnung dieser Dis- tanzstücke in einem Kreuzrollenlager ist in Fig. 1 dargestellt. Fig. 1 a) zeigt zwei Distanzstücke 1 gemäß dem Stand der Technik und zwei anliegende Zylinderrollen 2 innerhalb zweier Laufbahnen 3. Fig. 1 b) zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Distanzstücks 1 gemäß dem Stand der Technik, das einen konkaven Kontaktbereich 1 ' aufweist. Der eventuell mögliche Un- terschied zwischen dem Durchmesser des gedachten Kreiszylinders, der die Krümmung des Kontaktbereichs festlegt, und dem Durchmesser der benachbarten Zylinderrolle, ist in Fig. 1 a) nicht zu erkennen, da dieser gewöhnlich nicht sehr groß ist.
Die zu einem bestimmten Zeitpunkt mit der benachbarten Zylinderrolle in Kontakt befindliche Fläche des Kontaktbereichs wird Lastzone genannt. In der Regel befindet sich die längliche, sich in axialer Richtung der Zylinderrolle über die gesamte Ausdehnung des Distanzstücks erstreckende Lastzone während des Betriebs des Lagers zentriert im Kontaktbereich: Nur bei be- stimmten Belastungen verschiebt sich die Lastzone in eine außermittige Position innerhalb des Kontaktbereichs.
Die sehr kompakte Bauweise der Kreuzrollenlager ermöglicht eine steife Konstruktion mit hoher Laufgenauigkeit. Sie werden daher vorzugsweise für Drehgelenkverbindungen von Industrierobotern, Messmaschinen und medizinischen Geräten eingesetzt. Die kompakte Bauweise hat jedoch auch zur Folge, dass die, in der Regel nach der Montage eingebrachte, Schmierstoffmenge verhältnismäßig gering ist. So beträgt die Schmierstoffmenge bei einem Kreuzrollenlager mit Außendurchmesser von 80 mm bei Fettschmierung nur etwa 0,6 g.
Dies hat zur Folge, dass die Nachschmierfristen sehr kurz sind. Bei Nichteinhaltung dieser Fristen tritt ein starker Lagerverschleiß bereits relativ frühzeitig auf. Falls auch ein Wärmeabtransport durch Ölschmierung erzielt werden soll, so ist dieser, aufgrund der geringen Ölmenge, ebenfalls nicht sehr wirkungsvoll.
Aus der JP 2000-291668 ist ein Distanzstück für ein Kreuzrollenlager bekannt, dass auf den den Zylinderrollen zugewandten Deckflächen jeweils einen parallel zur Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle angeordne- ten Schmierstoffversorgungskanal sowie eine im Mittelpunkt der Deckfläche angeordnete, durch das Distanzstück durchgehende Bohrung aufweist. Der Schmierstoffversorgungskanal soll in Verbindung mit der Bohrung ermöglichen, dass Schmierstoff, der von dem Innenring zugeführt wird, zu den Laufbahnen des Außenrings gelangen kann und umgekehrt. Gleichzeitig soll diese Konstruktion ein Schmierstoffreservoir ermöglichen, um die im Lager befindliche Schmierstoffmenge zu erhöhen, wodurch die Wartung vereinfacht bzw. die Wartungszyklen verlängert werden soll bzw. sollen.
Das aus dem Stand der Technik bekannte Distanzstück weist die Nachteile auf, dass dieses in der Konstruktion und Fertigung sehr aufwendig ist. Schließlich liegt die Bohrung des Distanzstücks in einem Bereich der gewöhnlich die Lastzone der Kontaktbereichs ausmacht und schwächt somit das Distanzstück. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein einfach und kostengünstig zu fertigendes Distanzstück bereitzustellen, dass ohne Verschlechterun- gen bei der Führung der Zylinderrollen eine spürbar bessere Benetzung der Zylinderrollen ermöglicht und darüber hinaus die im Lager befindliche Schmierstoffmenge vergrößert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass eine Längsrichtung der mindestens einen Nut gegenüber einer Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle geneigt ist. Unter Neigung wird hierbei ver- standen, dass die Längsrichtung der mindestens einen Nut zumindest teilweise derart über die Kontaktfläche verläuft, dass sie mit der Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle einen Winkel einschließt, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. Dabei kommt der erfindungsgemäße Effekt bei einem eingeschlossenen Winkel von ca. 45° am besten zu tragen.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Kreuzrollenlager mit Wälzkörpern sowie mit mindestens einem zwischen zwei Wälzkörpern angeordneten erfindungsgemäßen Distanzstück.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Schmieren eines erfindungsgemäßen Kreuzrollenlagers umfassend die Schritte:
Befüllen des zusammengebauten Kreuzrollenlagers mit Schmierstoff
- Durchführen einer Relativbewegung zwischen Außen- und Innenring, wodurch mittels der mindestens einen Nut eine Benetzung der Wälzkörper mit Schmierstoff erfolgt. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein erfindungsgemäßes Distanzstück, verwendet in einem Kreuzrollenlager zur Beabstandung von zwei benachbarten Wälzkörpern.
Die erfindungsgemäße Lösung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass durch diese Positionierung der mindestens einen Nut die Nachteile des Standes der Technik auf einfache und kostengünstige Weise umgangen werden können.
Zunächst einmal ermöglicht eine derart positionierte Nut eine ideale Benetzung der Zylinderrolle mit dem Schmierstoff. Schließlich vergrößert die Winkelstellung der Längsrichtung der Nut gegenüber der Zylinderrollenrotationsachse die benetzte Fläche der Zylinderrolle. Gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten, in axialer Richtung der Zylinderrolle verlau- fenden Nut, erreicht die erfindungsgemäße Nut bei einem eingeschlossenen Winkel zwischen Längsachse der Nut und Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle von 45° und einem diagonalen Verlauf über ein im Wesentlichen quadratisches Distanzstück eine Vergrößerung der benetzten Fläche um ca. 40 %.
Die Erfindung macht sich weiterhin zu Nutze, dass aufgrund der Rotationsbewegung der Zylinderrollen ein gewisser Schmierstofffördereffekt innerhalb der Nut eintritt. Dieser Schmierstofffördereffekt ist von den Materialeigenschaften des Schmierstoffs (z.B. Viskosität) und von der Längsrichtung der Nut abhängig. Bei gegebenen Materialeigenschaften tritt die stärkste Schmierstoffförderung bei einer Nut auf, deren Längsrichtung gegenüber der Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle einen Winkel von 90° einschließt. Die erfindungsgemäß geneigte Nut ermöglicht somit zusätzlich zur beschriebenen Vergrößerung der benetzten Fläche der Zylinderrolle auch eine verbesserte Schmierstoffförderung gegenüber einer Nut, deren Längsrichtung parallel zur Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle verläuft. Dadurch wird wiederum die Verteilung des Schmierstoffes in dem Lager verbessert, insbesondere der Wärmeabtransport bei Ölschmierung verbessert.
Eine wesentliche Erkenntnis der Erfindung liegt weiterhin darin, dass durch die Neigung der Längsrichtung der mindestens einen Nut eine Beeinträchtigung der Lastzone innerhalb des Kontaktbereichs verringert werden kann. Die längliche, parallel zur Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle liegende und in dem Kontaktbereich zentriert angeordnete Fläche, die im normalen Betrieb der Lastzone entspricht, wird erfindungsgemäß von der Nut nur geringfügig gekreuzt - wenn überhaupt. Gegenüber dem bekannten Stand der Technik, wonach ein nutförmiger Schmierstoffversorgungskanal inklusive einer Bohrung komplett in der im normalen Betrieb entstehenden Lastzone angeordnet sind, führt die erfindungsgemäße Lösung daher nicht zu einer wesentlichen Reduzierung der Stabilität des Distanzstückes.
Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Lösung eine einfache und sehr kostengünstige Konstruktion bzw. Fertigung. Distanzstücke für Kreuzrollenlager bestehen in aller Regel aus Kunststoff und werden im Spritzgussverfahren hergestellt. Sowohl im Konstruktions- als auch im Fertigungsprozess ist es dabei problemlos möglich, die erfindungsgemäße Profilierung des Kontaktbereichs einzuarbeiten. Von Vorteil ist hierbei die verhältnismäßig einfache Geometrie der Profilierung, die an die Spritzgusswerkzeuge keine hohen Anforderungen stellt. Insbesondere ist keine Nacharbeit erforderlich.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich die im Lager befindliche Schmierstoffmenge um ca. 30% erhöhen. Dies führt zu einer deutlichen Verlängerung der Nachschmierfristen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überdeckt der Kontaktbereich die Deckfläche im Wesentlichen komplett. Zwar ist es grundsätzlich auch möglich, dass der Kontaktbereich nur einen Teil der Deckfläche überdeckt, und bei einer derartigen Konstruktion ist die erfindungsgemäße Lehre auch ohne Weiteres anwendbar. In der Regel wird jedoch versucht werden, den Kontaktbereich möglichst über die gesamte Deckfläche zu erstrecken. Dies führt zu einer besseren Führung der Zylinderrollen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Profilierung des Kontaktbereichs mehrere Nuten, insbesondere fünf bis zehn Nuten, auf. Die Anzahl der Nuten - ebenso wie deren Positionierung - muss unter Abwägung der zu erreichenden Verbesserung der Schmierung einerseits sowie der zulässigen Beeinträchtigung des Kontaktbereichs andererseits gewählt werden. Schließlich kann die Lastzone über den gesamten Kontaktbereich wandern, wenngleich die Lastzone gewöhnlich zentriert im Kontaktbereicht liegt. Die Anzahl von fünf bis zehn Nuten pro Kontaktfläche erwies sich als ein guter Kompromiss dieser sich gegenüberstehenden Anforderungen. Die genaue Anzahl kann durch Versuche bzw. auch durch Simulationen gewonnen wer- den, wobei auch ein Einfluss der Größe des Distanzstücks vorhanden ist. So weisen kleinere Distanzstücke in der Regel weniger Nuten auf als größere Distanzstücke.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Deckfläche im Wesentli- chen rechteckig und/oder der Kontaktbereich im Wesentlichen rechteckig und/oder der Kontaktbereich im Wesentlichen zentriert in der Deckfläche ausgebildet. Hierdurch kann der Anteil des Kontaktbereichs innerhalb der Deckfläche maximiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die mindestens eine Nut diagonal über den im Wesentlichen rechteckigen Kontaktbereich. Die mindestens eine Nut verbindet somit zwei sich diagonal gegenüberliegende E- cken des Kontaktbereichs. Dies ermöglicht eine optimale Vergrößerung der benetzten Fläche der Zylinderrolle bei einer weiterhin guten Ausnutzung des Schmierstofffördereffekts mit einer nur geringfügigen Schwächung der Lastzone, da diese von der mindestens einen Nut lediglich gekreuzt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Profilierung des Kontaktbereichs bezüglich einem Mittelpunkt des Kontaktbereichs oder einem Mittelpunkt der Deckfläche punktsymmetrisch. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen beide Kontaktbereiche des Distanzstückes die gleiche Profilierung auf, wenn auch um 90° verdreht angeordnet. Eine derartige Symmetrie der Distanzstücke vereinfacht die Montage, da keine besondere Ausrichtung beim Einlegen der Distanzstücke beachtet werden muss. Ein wesentlicher weiterer Vorteil ergibt sich bei dieser Ausführungsform dann, wenn der Kontaktbereich der gesamten Deckfläche entspricht und außerdem zwei diagonal über den Kontaktbereich verlaufende Nuten aufweist. Da die Schmierung von Kreuzrollenlagern über Schmiernippel erfolgt, die in axialer Richtung des Lagers mittig am Außen- oder am Innenring angeordnet sind, wird somit sichergestellt, dass stets eine Nut pro Kontaktbereich direkt zu dem Schmiernippel führt. Beim Nachschmieren bzw. Erstbefüllen kann der Schmierstoff somit wesentlich leichter durch diese Nut zwischen Distanzstück und Zylinderrolle eingebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die mindestens eine Nut geradlinig. Unter geradlinig wird hierbei verstanden, dass der zwischen der Längsrichtung der mindestens einen Nut und der Rotationsachse der benachbarten Zylinderrolle eingeschlossene Winkel entlang der Längsrichtung der Nut konstant ist. Dies führt zu einer entlang der Längsrichtung der Nut konstanten Schmierstoffförderung, wodurch die Schmierstoffverteilung insgesamt positiv beeinflusst wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die mindestens eine Nut bis an den Rand der Deckfläche. Schmierstoff kann somit leichter von dem Zwischenraum zwischen Laufbahn und Distanzstück in die Nut gefördert werden und umgekehrt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die sich auf einer Deckfläche befindlichen Nuten sternförmig vom Mittelpunkt der Deckfläche zu Rändern der Deckfläche. Gemäß einer bevorzugten Ausfϋhrungsform verlaufen die Nuten zu zwei gegenüberliegenden Rändern der Deckfläche, die die Deckfläche in Umfangsrichtung der benachbarten Zylinderrolle begrenzen. Eine derartige Anordnung maximiert die mögliche Anzahl von Nuten auf einer Kontaktfläche bei einer gleichzeitigen minimalen Schwächung der sich gewöhnlich bildenden, innerhalb des Kontaktbereichs zentriert liegenden, Lastzone, da sich die Nuten überwiegend außerhalb dieser Lastzo- ne befinden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Deckfläche, ungefähr dort wo sich der Mittelpunkt des Kontaktbereichs befindet, eine kugelab- schnittsförmige Vertiefung ausgebildet. Eine derartige Vertiefung dient als Schmierstoff reservoir. Der Durchmesser und die Tiefe bemisst sich wiederum nach der erforderlichen Verbesserung der Schmierung, wobei die Tiefe z.B. der Tiefe der mindestens einen Nut und der Durchmesser der doppelten Breite der mindestens einen Nut entsprechen. Eine derartiger Durchmesser bewirkt noch keine unverhältnismäßig große Schwächung der Lastzone. Vorteilhafterweise wird der Auswerfer der Spritzgussform derart in der Werkzeugform positioniert, dass dieser das Distanzstück an der Stelle der Vertiefung herausdrückt. Dadurch kann die sonst störende Auswerfermarke bereits als Grundlage für die Vertiefung genutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die mindestens eine Nut entlang ihrer Längsrichtung ein konstantes Querschnittsprofil auf. Ein konstantes Querschnittsprofil hat den Vorteil, dass eine gleichmäßige Benetzung der Zylinderrollen erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Querschnittsprofil U- förmig, V-förmig oder halbkreisförmig. Das Querschnittsprofil der Nut kann grundsätzlich jegliche durch Spritzgussverfahren herstellbare Form aufwei- sen. Die hier genannten Profile stellen dabei lediglich eine Auswahl an allgemein bekannten Formen da, wobei die Entscheidung z.B. anhand des geringsten Fertigungsaufwands erfolgen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die mindestens eine Nut entlang ihrer Längsrichtung ein veränderliches Querschnittsprofil auf. Ein veränderliches Querschnittsprofil ist dann denkbar, wenn die Nut in bestimmten Bereichen des Kontaktbereichs mehr Schmierstoff an die Zylinderrolle abgeben soll als in anderen Bereichen. Dazu kann die Nut in entlang ihrer Längsrichtung breiter oder schmäler geformt sein, wodurch eine stärkere oder schwächere Benetzung der Zylinderrolle erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Nut mindestens zum Teil mit Schmierstoff gefüllt. Erfindungsgemäß tritt die verbes- seile Benetzung der Zylinderrollenoberflächen schon bei teilweise mit Schmierstoff gefüllten Nuten auf, wenn gleich ein besserer Effekt bei komplett mit Schmierstoff gefüllten Nuten auftritt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Figuren verwiesen. Hierbei zeigt:
Fig. 1 : Distanzstücke gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2: eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks,
Fig. 3: eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks, Fig. 4: eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks, und
Fig. 5: eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanz- Stücks.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks. Dargestellt ist das Distanzstück 1 links durch eine Draufsicht auf eine der Deckflächen sowie rechts durch eine Seitenansicht auf eine der vier Seitenflächen, die die beiden Deckflächen verbinden. Diese Ausführungsform weist als Profilierung des Kontaktbereichs, der der gesamten Deckfläche entspricht, eine Nut 5 auf. Die Nut weist ein halbkreisförmiges Querschnittsprofil auf und verläuft außermittig, oberhalb der waagrechten Symmetrieachse des Distanzstücks 1. Somit wird die Beeinträchtigung des Kontaktbereichs in dem Bereich, in dem sich gewöhnlich die Lastzone bildet, verringert. Die Längsrichtung der Nut ist geradlinig.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks. Gemäß dieser Ausführungsform weist das Distanzstück 1 zwei diagonal über die Deckfläche verlaufende Nuten 5 auf. Dadurch wird die pro Nut erreichbare benetzte Fläche der Zylinderrolle maximiert und gleichzeitig erlaubt das Hinausführen der Nuten 5 bis an die Eckpunkte der Deckfläche des Distanzstücks 1 ein besseres Einbringen des Schmierstoffs aufgrund der Lage der Schmiernippel.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanz- Stücks. Hierbei entspricht der Kontaktbereich 6 des Distanzstücks nicht der Deckfläche, die sich aus dem Kontaktbereich 6 und den Flächen 7 zusammensetzt. Vorteilhaft ist dabei, dass zwischen den Zylinderrollen und den Distanzstücken ein zusätzlicher Raum für Schmierstoff geschaffen wird. Nachteilig ist jedoch, die geringere Umschließung der Zylinderrolle durch das Distanzstück, wodurch die Führung der Zylinderrolle beeinträchtigt wird. Die Nuten 5 befinden sich bei dieser Ausführungsform lediglich auf dem Kon- taktbereich. Die Nutanordnung ist bezüglich dem Mittelpunkt des Kontaktbereichs punktsymmetrisch und der Kontaktbereicht ist zentriert in der Deckfläche ausgebildet, wodurch ein einfacher Zusammenbau des Lagers möglich ist.
Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Distanzstücks. Dargestellt ist in Fig. 5 a) die Draufsicht, in Fig. 5 b) die Seitenansicht und in Fig. 5 c) eine dreidimensionale Ansicht des Distanzstücks 1. Das Distanzstück 1 weist mehrere sternförmig vom Mittelpunkt der Deckfläche 8 verlaufende Nuten 5 auf. Dabei laufen die Nuten vom Mittelpunkt der Deck- fläche 8 zu den beiden gegenüberliegenden Rändern 9 der Deckfläche 8, die das Distanzstück in Umfangsrichtung des benachbarten Wälzkörpers begrenzen. Erkennbar ist die daraus folgende geringe Beeinträchtigung der sich gewöhnlich durch einen länglichen, in Richtung der benachbarten Zylinderrollenlängsachse und mittig auf der Deckfläche 8 liegenden Bereich bil- denden Lastzone. Auf den vier Seitenflächen weist das Distanzstück Einkerbungen 10 auf. Diese dienen ebenso wie die kugelabschnittsförmige Vertiefung 11 dazu, die im Lager befindliche Schmierstoffmenge zu erhöhen. Vorteilhafterweise weist das Distanzstück an den die Seitenflächen verbindenden Kanten Radien 12 auf. Bezugszeichenliste
1 Distanzstück
V Kontaktbereich
2 Zylinderrolle
3 Laufbahnen
4 Lastzone
5 Nut
6 Kontaktfläche
7 Teil der Deckfläche
8 Deckfläche
9 in Umfangsrichtung des benachbarten Wälzkörpers begrenzende
Ränder der Deckfläche
10 Einkerbungen
11 kugelabschnittsförmige Vertiefung
12 Radien

Claims

Patentansprüche
1. Distanzstück für ein Kreuzrollenlager, das zwei gegenüberliegende und jeweils benachbarten Zylinderrollen zugewandte Deckflächen aufweist, wobei sich auf jeder Deckfläche ein Kontaktbereich befindet, der durch den Kontakt zwischen der Deckfläche und der benachbarten Zylinderrolle gebildet wird und der eine Profilierung in Form von mindestens einer Nut aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsrichtung der mindestens einen Nut gegenüber einer Rotationsachse der benachbar- ten Zylinderrolle geneigt ist.
2. Distanzstück gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich die Deckfläche im Wesentlichen komplett überdeckt.
3. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung des Kontaktbereichs mehrere Nuten aufweist, insbesondere fünf bis zehn Nuten.
4. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Deckfläche im Wesentlichen rechteckig und/oder der
Kontaktbereich im Wesentlichen rechteckig und/oder der Kontaktbereich im Wesentlichen zentriert in der Deckfläche ausgebildet ist.
5. Distanzstück gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut diagonal über den im Wesentlichen rechteckigen Kontaktbereich verläuft.
6. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung des Kontaktbereichs bezüglich einem Mittelpunkt des Kontaktbereichs oder einem Mittelpunkt der Deckfläche punktsymmetrisch ist.
7. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kontaktbereiche der Deckflächen des Distanzstückes im Wesentlichen die gleiche Profilierung, wenn auch um 90° zueinander verdreht, aufweisen.
8. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut geradlinig verläuft.
9. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Nut bis an einen Rand der Deckfläche erstreckt.
10. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sich auf einer Deckfläche befindlichen Nuten sternförmig vom Mittelpunkt der Deckfläche zu Rändern der Deckfläche ver- laufen.
11. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten zu zwei gegenüberliegenden Rändern der Deckfläche verlaufen, die die Deckfläche in Umfangsrichtung der be- nachbarten Zylinderrolle begrenzen.
12. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Deckfläche, ungefähr dort, wo sich der Mittelpunkt des Kontaktbereichs befindet, eine kugelabschnittsförmige Vertiefung ausgebildet ist.
13. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut entlang ihrer Längsrichtung ein konstantes Querschnittsprofil aufweist.
14. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut entlang ihrer Längsrichtung ein veränderliches Querschnittsprofil aufweist.
15. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Querschnittsprofil zumindest abschnittsweise U- förmig, V-förmig oder halbkreisförmig ist.
16. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Nut mindestens zum Teil mit Schmierstoff gefüllt ist.
17. Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 16 verwendet in einem Kreuzrollenlager zur Beabstandung von zwei benachbarten Wälzkörpern.
18. Kreuzrollenlager mit Wälzkörpern sowie mit mindestens einem zwischen zwei Wälzkörpern angeordneten Distanzstück gemäß einem der Ansprüche 1 - 16.
19. Verfahren zum Schmieren eines Kreuzrollenlagers unter Verwendung eines Distanzstückes gemäß einem der Ansprüche 1 - 16, umfassend die Schritte: - Befϋllen des zusammengebauten Kreuzrollenlagers mit Schmierstoff
- Durchführen einer Relativbewegung zwischen Außen- und Innenring, wodurch mittels der mindestens einen Nut eine Benetzung der Wälzkörper mit Schmierstoff erfolgt.
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