Wälzlager dienen zur Übertragung radialer und/oder axialer Lasten an rotierenden Teilen und werden nach der Form ihrer Wälzkörper in Kugellager und Rollenlager unterteilt. Rollenlager können zylindrisch, konvex oder konkav ausgeführte Rollen aufweisen. Bei Rollenlagern können-konstruktiv vorgegeben-die Rollenachsen in bezug auf die Lagerachse parallel oder unter einem Winkel verlaufen.

Rollenlager mit konvex ausgeführten Rollen sind insbesondere als Pendelrollenlager bekannt. Dabei liegt der Krümmungsmittelpunkt der Außenlaufbahn auf der Lager- achse. Der Krümmungsradius der Innenlaufbahn und der Rollen ist identisch dem Krümmungsradius der Außenlaufbahn. In Pendelrollenlagern verwendete Rollen werden häufig als tonnenförmig ausgeführte Rollen bezeichnet.

Bekannt sind aber auch Rollenlager mit konvex ausgeführten Rollen, bei denen der Krümmungsradius der Innenlaufbahn, der Außenlaufbahn und der Rollen wesentlich größer ist als bei Pendelrollenlagern (vgl. die schwedische Patentschrift 53 256, die deutsche Patentschrift 928 020, die USA-Patentschrift 3,370,900 und die europäische Offenlegungsschrift 0 175 858). Die in solchen Rollenlagern verwendeten Rollen werden-im Gegensatz zu den tonnenförmig ausgeführten Rollen in Pendelrollenla- gern-als ballig ausgeführte Rollen bezeichnet.

Bei Rollenlagern ist im übrigen die Lage des Innenringes in bezug auf den Außenring (und umgekehrt) konstruktiv vorgegeben. Einerseits sind die Mittelachse des Innen- ringes und die Mittelachse des Außenringes identisch und identisch mit der Lager- achse. Andererseits ist der Innenring in bezug auf den Außenring (bzw. der Außen- ring in bezug auf den Innenring) axial, also in Richtung der Lagerachse, so positio- niert, daß sich die Mittellinie der Außenlaufbahn in einer senkrecht auf der Lagerach- se stehenden, durch die Mittellinie der Innenlaufbahn gehenden Laufbahnsymmetrie- ebene befindet. Einbau-und betriebsbedingt können die tatsächlichen Verhältnisse von den zuvor aufgezeigten theoretischen Verhältnissen abweichen. Einerseits kann die Mittelachse des Innenringes unter einem spitzen Winkel zur Mittelachse des Außenringes verlaufen (relative Schiefstellung). Andererseits kann der Innenring ge- genüber dem Außenring axial verschoben sein (axiale Verschiebung).

Läßt man das bei Rollenlagern in der Regel vorhandene radiale Spiel zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie zwischen den Rollen und der Außen- laufbahn andererseits unberücksichtigt bzw. geht man davon aus, daß ein radiales Spiel zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie zwischen den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits nicht vorhanden ist, so gilt in bezug auf eine mögliche relative Schiefstellung und eine mögliche axiale Verschiebung folgen- des : Rollenlager mit zylindrischen Rollen ermöglichen keine relative Schiefstellung, er- möglichen jedoch ohne weiteres eine weitgehende axiale Verschiebung. Rollenlager mit konvex ausgeführten Rollen ermöglichen eine relative Schiefstellung, ermögli- chen jedoch keine axiale Verschiebung.

Läßt man das bei Rollenlagern in der Regel vorhandene radiale Spiel zwischen der In- nenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie zwischen den Rollen und der Außen- laufbahn andererseits nicht unberücksichtigt, so gilt hinsichtlich der Möglichkeit der relativen Schiefstellung und der Möglichkeit der axialen Verschiebung folgendes : Bei Rollenlagern mit zylindrischen Rollen ermöglicht das radiale Spiel zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits eine begrenzte relative Schiefstellung. Bei Rollenlagern mit konvex aus- geführten Rollen ermöglicht das radiale Spiel zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits eine begrenz- te axiale Verschiebung. Bei einem vorgegebenen radialen Spiel zwischen der Innen- laufbahn und den Rollen einerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn ande- rerseits hängt die Größe der möglichen axialen Verschiebung ab vom Verhältnis des Krümmungsradius der Innenlaufbahn, der Außenlaufbahn und der Rollen zum größ- ten Abstand zwischen der Lagerachse und der Außenlaufbahn ; je größer dieses Ver- hältnis ist, desto größer ist die mögliche axiale Verschiebung.

Bei Rollenlagern tritt betriebsbedingt Reibung auf zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen sowie zwischen den Rollen und der Außenlaufbahn. Optimal in bezug auf die betriebsbedingt auftretende Reibung sind Rollenlager mit zylindrisch ausgeführ- ten Rollen. Solche Rollenlager lassen jedoch nur eine begrenzte relative Schiefstel- lung zu, abhängig vom radialen Spiel zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits. Soll eine größere relative Schiefstellung möglich sein, so werden Rollenlager verwendet, bei denen die Rollen, wie zuvor erläutert, ballig ausgeführt sind. Bei solchen Rollenlagern ist die Reibung zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits größer als bei Rollenlagern mit zylindrisch aus- geführten Rollen, und zwar auch dann, wenn eine relative Schiefstellung und eine axiale Verschiebung nicht vorliegen. Tritt nun betriebsmäßig eine relative Schiefstel- lung und/oder eine axiale Verschiebung auf, so erhöht sich die Reibung zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Radialrollenlager der Art, von der die Erfindung ausgeht, also ein Radialrollenlager, bei dem die Innenlaufbahn und die Außenlaufbahn ein konkav oder konvex gekrümmtes Längsschnittprofil und die Rollen ein konvex oder konkav gekrümmtes Längsschnittprofil haben, so auszuge- stalten und weiterzubilden, daß es mit einer geringeren Reibung zwischen der Innen- laufbahn und den Rollen einerseits und/oder zwischen den Rollen und der Außen- laufbahn andererseits behaftet ist, und zwar auch bei einer relativen Schiefstellung und/oder axialen Verschiebung.

Das erfindungsgemäße Radialrollenlager, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe ge- löst ist, ist nun zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sich der Krümmungsradius der Innenlaufbahn und der Krümmungsradius der Außenlaufbahn über der Laufbahnbreite ändern,-während bei den bekannten Radialrollenlagern, von denen die Erfindung ausgeht, also bei den bekannten Radialrollenlagern mit bal- lig ausgeführten Rollen, der Krümmungsradius der Innenlaufbahn und der Außen- laufbahn über der Laufbahnbreite konstant ist, es also nur einen Krümmungsradius für die Innenlaufbahn und die Außenlaufbahn gibt.

Für Radialrollenlager der in Rede stehenden Art gilt, daß sich das Reibmoment, das die Reibung zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits beschreibt, zusammensetzt aus Rollreibung und Bohrreibung. Die Rollreibung wird durch die gekrümmten Laufbahnen verursacht ; das Verhältnis von Rollendrehzahl zu Ring-bzw. Laufbahndrehzahl ändert sich über der Laufbahnbreite. Die Bohrreibung hat ihre Ursache in dem sich einstellenden Druckwinkel an den Kontaktflächen zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen ei- nerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits, der seinerseits vor al- lem von der relativen Schiefstellung abhängig ist. Somit ist das Reibmoment vor allem auch abhängig vom Krümmungsradius der Innenlaufbahn bzw. der Außenlaufbahn dort, wo sich abhängig von der relativen Schiefstellung der Druckwinkel einstellt.

Dadurch, daß sich bei dem erfindungsgemäßen Radialrollenlager der Krümmungsra- dius der Innenlaufbahn und/oder der Krümmungsradius der Außenlaufbahn über der Laufbahnbreite ändert, ist für eine Mehrzahl von unterschiedlichen möglichen relati- ven Schiefstellungen ein optimaler Krümmungsradius möglich, so daß sich das Reib- moment verringert.

Die zuvor grundsätzlich erläuterte Lehre der Erfindung kann im einzelnen dadurch realisiert sein, daß die Innenlaufbahn und/oder die Außenlaufbahn im Längsschnitt ein zumindest im wesentlichen einem Ellipsenbogen entsprechendes Profil oder ein einer Cassinischen Kurve entsprechendes Profil aufweisen bzw. aufweist. Das hat fertigungstechnische Vorteile, ist jedoch unter dem Gesichtspunkt der Minimierung des Reibmoments nur eine Annäherung an das, was mit größerem fertigungstechni- schem Aufwand erreichbar ist.

Bei Radialrollenlagern sind die Zusammenhänge zwischen bestimmten Lagerabmes- sungen und den Relativbewegungen der Lagerteile-Innenring, Rollen und Außen- ring-bekannt. Wird über die gesamte Kontaktfläche zwischen der Innenlaufbahn und den Rollen einerseits sowie den Rollen und der Außenlaufbahn andererseits ein konstanter Reibbeiwert vorausgesetzt, dann ist das Reibmoment abhängig von be- stimmten Lagerabmessung, der Belastung und dem Reibbeiwert, und es ergibt sich ein lagerabmessungsabhängiges minimales Reibmoment, wenn für den Krümmungs- radius R der Innenlaufbahn und der Außenlaufbahn gilt : k = konstanter Faktor, rn, zwischen Rollenachse und Lagerachse = halber Teilkreisdurch- messer, La Lagerbreite = Rollenlänge, D,, gr6Bter Rollendurchmesser, /= relative Schiefstellung, wobei der konstante Faktor k 0,164 ist, wenn mit den Ansätzen gearbeitet wird, die sich aus der Literaturstelle"Kugellager-Zeitschrift", Nr. 154-1967, B. Snare"Das Rei- bungsmoment in belasteten Kugelkontakten"ergeben ; nach der USA-Patentschrift 4,705,411 soll der Faktor k ungefähr 0,56 sein. Weil der Faktor k von verschiedenen Parametern abhängt, die nicht exakt angegeben werden können, empfiehlt es sich, den Faktor k empirisch zu ermitteln, also zu ermitteln, bei welchem Krümmungsradius R der Laufbahnen und den übrigen relevanten Lagerabmessungen bei einer bestimm- ten relativen Schiefstellung y ein Reibungsminimum auftritt.

Bei einem erfindungsgemäßen Radialrollenlager ist die zugrundeliegende, weiter oben aufgezeigte Aufgabe dann besonders gut gelöst, wenn der Krümmungsradius der Innenlaufbahn und der Krümmungsradius der Außenlaufbahn für eine möglichst große Anzahl von Punkten der Innenlaufbahn und der Außenlaufbahn so berechnet ist, daß sich für eine entsprechende Anzahl von zulässigen unterschiedlichen relati- ven Schiefstellungen jeweils ein Reibungsminimum ergibt. Im einzelnen ist dabei wie folgt vorzugehen : Für eine erste zulässige relative Schiefstellung r"beispielsweise von 0,1°, wird nach der weiter oben angegebenen Gleichung der Krümmungsradius R, bestimmt. Dieser Krümmungsradius R, gehört zu dem Punkt der Innenlaufbahn und der Außenlauf- bahn, wo sich bei dieser relativen Schiefstellung, der Druckwinkel einstellt. Nun wird für eine zweite zulässige relative Schiefstellung y2, beispielsweise von 0,2°, nach der weiter oben angegebenen Gleichung der Krümmungsradius R2 bestimmt.

Dieser Krümmungsradius k gehört zu dem Punkt der Innenlaufbahn und der Außen- laufbahn, wo sich bei dieser relativen Schiefstellung y2 der Druckwinkel einstellt. In der zuvor beschriebenen Weise werden dann für eine bestimmte Anzahl n von zuläs- sigen unterschiedlichen relativen Schiefstellungen y in der zuvor beschriebenen Weise die Krümmungsradien für die entsprechenden Punkte der Innenlaufbahn und der Außenlaufbahn bestimmt.

Sind in der zuvor beschriebenen Weise für eine bestimmte Anzahl von zulässigen un- terschiedlichen relativen Schiefstellungen die Krümmungsradien für die entsprechen- den Punkte der Innenlaufbahn und der Außenlaufbahn bestimmt, so empfiehlt es sich, für die Innenlaufbahn und die Außenlaufbahn eine Ellipse oder eine Cassinische Kurve zu bestimmen, auf der die ermittelten Punkte liegen bzw. mit der eine weitge- hende Annäherung an das erreicht werden kann, was punktweise bestimmt worden ist.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Radialrollenlager auszugestalten. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patent- anspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung ei- nes bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Radialrollenlagers, im Schnitt, und Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Radialrollenlagers nach Fig.

1, wiederum im Schnitt, jedoch ohne den in Fig. 1 angedeuteten Käfig. Fig. 1 zeigt ein Radialrollenlager 1, mit einem Innenring 2, mit einem Außenring 3 und mit mehreren Rollen 4 zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 3, wobei der Innenring 2 eine Innenlaufbahn 5 mit einem konvex gekrümmten Längsschnittprofil, der Außenring 3 eine Außenlaufbahn 6 mit einem konvex gekrümmten Längsschnitt- profil und die Rollen 4 ein konkav gekrümmtes Längsschnittprofil aufweisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Rollenlager 1 ändern sich der Krümmungsradius der In- nenlaufbahn 5 und der Krümmungsradius der Außenlaufbahn 6 über der Laufbahn- breite 7. Im einzelnen weisen die Innenlaufbahn 5 und die Außenlaufbahn 6 im Längsschnitt ein einem Ellipsenbogen entsprechendes Profil auf. Die beiden Brenn- punkte 8,9 der die Außenlaufbahn 6 bestimmenden Ellipse 10 liegen in bezug auf den Außenring 3 jenseits der Lagerachse 11. Die Innenlaufbahn 5 ist bestimmt durch eine Ellipse 12, die der die Außenlaufbahn 6 bestimmenden Ellipse 10 entspricht.

Für das dargestellte Ausführungsbeispiel gilt im übrigen, daß die große Halbachse 13 der Ellipse 10 in Abhängigkeit von der Rollenlänge 14 der Rollen 4 und dem Teil- kreisdurchmesser 15 des Radialrollenlagers 1 und daß die kleine Halbachse 16 der El- lipse 10 in Abhängigkeit vom größten Rollendurchmesser 17 der Rollen 4 und dem Teilkreisdurchmesser 15 des Radialrollenlagers 1 bestimmt ist. Die Laufbahnbreite 7 der Innenlaufbahn 5 und der Außenlaufbahn 6 ist etwas größer als die Rollenlänge 14 der Rollen 4, damit die Rollen 4 auch bei einer relativen Schiefstellung und/oder einer axialen Verschiebung des Innenringes 2 in bezug auf den Außenring 3 zwischen der Innenlaufbahn 5 und der Außenlaufbahn 6 abrollen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis der großen Halbachse 13 der Ellipse 10 zu deren kleiner Halbachse 16 etwa 1,4, das Verhältnis der großen Halb- achse 13 der Ellipse 10 zur Rollenlänge 14 der Rollen 4 etwa 2,3.

Die Rollen 4 des dargestellten erfindungsgemäßen Radialrollenlagers 1 sind ballig ausgeführt ; die Rollen 4 haben also ein kreisförmiges Längsschnittprofil. Dabei ent- spricht der Krümmungsradius der Rollen 4 etwa der kleinen Halbachse 16 der Ellipse 10.

Schließlich kann der Fig. 1 entnommen werden, daß zu dem dargestellten Radialrol- lenlager 1 ein Käfig 18 gehört, der die Rollen 4 in ihrer Position zueinander hält, so daß sich auch die einzelnen Rollen 4 nicht gegenseitig berühren können.

In den Figuren ist nicht dargestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Radialrollenlager 1, wie fast bei allen Wälzlagern, zwischen der Innenlaufbahn 5 und den Rollen 4 ei- nerseits sowie zwischen den Rollen 4 und der Außenlaufbahn 6 andererseits radiales Spiel, auch radiale Lagerluft genannt, vorhanden ist. Da das radiale Spiel zwischen der Innenlaufbahn 5 und den Rollen 4 einerseits sowie zwischen den Rollen 4 und der Außenlaufbahn 6 andererseits für die Möglichkeit der relativen Schiefstellung und die Möglichkeit der axialen Verschiebung positiv ist, wird man zweckmäßiger- weise eine relativ große radiale Lagerluft verwirklichen, vorzugsweise eine radiale La- gerluft gemäß C 4 oder höher.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel die Innenlaufbahn 5 und die Außenlaufbahn 6 nicht durch Borde begrenzt sind. Borde können jedoch insoweit vorhanden sein, als dadurch nicht die gewünschte zulässige relative Schiefstellung und die gewünschte zulässige axiale Verschiebung beein- trächtigt wird.