Wälzlager Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zwei Sätzen Wälzkörper, wobei zum schlupffreien Wälzkontakt in einem Lastzustand niedriger Last ein Satz Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen und mit einem gegenüber dem anderen Satz Wälzkörper geringfügig größeren Durchmesser ausgebildet ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Wälzlager ist aus DE 103 48 207 B4 bekannt. Dort ist ein zweireihiges schlupffreies Pendelwälzlager beschrieben, bei dem jede Laufreihe Wälzkörper aus Kugeln und Rollen besteht. Um einen schlupffreien Betrieb des Pendelwälzlagers in einem Niedriglastzustand gewährleisten zu können, ist der kleinste Außendurchmesser der Kugeln größer ausgeführt als der größte Außendurchmesser der Rollen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass bei höherer Last an den Kugeln hohe Pressungen auftreten, wodurch die Lebensdauer des Wälzlagers stark eingeschränkt ist. Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Wälzlager der vorgenannten Art an den Wälzkörpern mit sphärischen Wälzflächen hohe Pressungen zu vermeiden, um die Lebensdauer zu erhöhen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zusammenfassung der Erfindung

Da die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen jeweils zur Erhöhung ihrer E- lastizität im tragenden Bereich zumindest einen Hohlraum aufweisen, kann ihre Elastizität deutlich erhöht werden. Auf diese Weise werden im Wälzkontakt bei gleicher Verformung deutlich geringere Pressungen erreicht, wodurch die Lebensdauer des Wälzlagers signifikant gesteigert und dieses insbesondere bei hohen Lastzuständen dauerhaft eingesetzt werden kann. Bevorzugt sind die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen im nichttragenden Bereich zumindest abschnittsweise von der Kugelform abweichend abgeflacht ausgeführt. Zur Ausbildung zumindest eines Hohlraums kann hierbei ausgehend von der Abflachung zumindest eine Ausnehmung vorgesehen sein, die sich zumindest abschnittsweise im tragenden Bereich erstreckt. Zugleich kann die Abflachung zur Führung bzw. zum Anlaufen der Wälzkörper dienen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen als Kugelhohlrollen mit abgeflachten parallelen Seitenflächen und einer Durchgangsöffnung von einer Seitenfläche zu anderen ausgebildet. Die Kugelhohlrollen sind dabei vorzugsweise jeweils mit einer zentralen Durchgangsöffnung, beispielsweise eine Durchgangsbohrung, ausgeführt, die einen zur Wälzachse symmetrischen Hohlraum bildet.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Wälzlager als schlupffreies Pendelrollenlager mit einem Satz Tonnenrollen und einem Satz Kugelhohlrollen ausgebildet.

Bevorzugt weist das Pendelrollenlager axial nebeneinander zwei Laufreihen auf, wobei in jeder Laufreihe Tonnenrollen und Kugelhohlrollen abwechselnd hintereinander angeordnet sind. Hierdurch wird ein optimiertes Verhältnis von Schlupfvermeidung und Tragfähigkeit sowie eine gleichmäßige Verteilung der Massen und der Belastung im Wälzlager erreicht. Zur Vereinfachung von Fertigung und Montage können die Tonnen- und Kugelhohlrollen beider Laufreihen in einem gemeinsamen Wälzkörperkäfig angeordnet werden. Vorzugsweise sind die Tonnenrollen jeweils mit einem Durchmesser ausgebildet, der größer ist als ihre Länge. Solche sogenannten „überquadratischen" Tonnenrollen weisen eine hohe Steifigkeit auf und ermöglichen zugleich eine besonders schmale und hohe Bauweise des Pendelrollenlagers. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Tonnen- und Kugelhohlrollen derart angeordnet, dass eine Tonnenrolle der einen Laufreihe einer Kugelhohlrolle der anderen Laufreihe bzw. eine Kugelhohlrolle der einen Laufreihe einer Tonnenrolle der anderen Laufreihe axial gegenüber liegt. Hierdurch werden schlupffreie Pendelrollenlager in schmalen Baurei- hen ermöglicht, die zugleich einfach fertigbar und montierbar sind. Denkbar ist auch, die jeweils gegenüberliegenden Tonnen- und Kugelhohlrollen versetzt zueinander anzuordnen.

Die Tonnenrollen können auf einfache Weise durch zwischen den Laufreihen angeordnete Führungsmittel geführt werden. Solche Führungsmittel können beispielsweise als ein mitrotierender separater Führungsring oder einteilig mit dem Lagerinnenring als ein sogenannter„Mittelbord" ausgebildet sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Dabei zeigen: Figur 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers,

Figur 2 einen schematischen Teilschnitt des Wälzlagers. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen schlupffreien Wälzlagers dargestellt, das als zweireihiges Pendelrollenlager ausgebildet ist. Zwischen einem Lagerinnenring 7 und einem nicht dargestellten Lageraußenring werden Wälzkörper in zwei Laufreihen axial nebeneinander geführt. Jede der beiden Laufreihen besteht aus Tonnenrollen 4 und Kugelhohlrollen, die abwechselnd hintereinander in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Kugelhohlrollen weisen sphärische Wälzflächen 1 auf, die in von der Kugelform abweichend abgeflach- ten parallelen Seitenflächen 3 enden. Zur Erhöhung ihrer Elastizität ist ein durch eine zentrale Durchgangsbohrung von einer Seitenfläche 3 zur anderen gebildeter Hohlraum 2 an den Kugelhohlrollen vorgesehen.

In unbelastetem Zustand stehen die Kugelhohlrollen an den sphärischen Wälz- flächen 1 in punktförmigem Wälzkontakt, während die Tonnenrollen 4 einen linienförmigen Wälzkontakt aufweisen. Gegenüber den Tonnenrollen 4 sind die Kugelhohlrollen mit einem geringfügig größeren Durchmesser ausgeführt. In der Niedriglastphase stellt so der Kugelhohlrollensatz den schlupffreien Betrieb sicher. Die Tonnenrollen 4 kommen in der Hochlastphase zum Tragen. Durch die höhere Belastung verformen sich die Kugelhohlrollen elastisch bis die eine höhere Steifigkeit aufweisenden Tonnenrollen 4 mit ihrem geringeren Durchmesser mittragend werden. Dabei weisen die Kugelhohlrollen aufgrund der Durchgangsbohrung eine deutlich höhere Elastizität auf als beispielsweise Vollkugeln oder Kugelrollen. Dadurch entstehen an den Kugelhohlrollen bei gleicher Einfe- derung deutlich geringere Pressungen. Auf diese Weise kann die Tragfähigkeit der Tonnenrollen 4 besser ausgenutzt werden.

Tonnenrollen 4 und Kugelhohlrollen beider Laufreihen sind in einem Wälzkörperkäfig 5 angeordnet und liegen dabei einander jeweils schräg gegenüber. Die dem Wälzkörperkäfig 5 zugewandten Seitenflächen 3 der Kugelhohlrollen bilden hierbei Anlaufflächen. Figur 2 zeigt in einem axialen Teilschnitt schematisch die Anordnung der in zwei Laufreihen nebeneinander geführten Tonnenrollen 4 und Kugelhohlrollen. Am Lageraußenring ist die Laufbahn 8 für die Wälzkörper sphärisch ausgebildet. Die Tonnenrollen 4 und die Kugelhohlrollen stellen sich auf der sphärischen Laufbahn 8 des Lageraußenrings selbst ein. Lagerinnenring 7, Wälzkörperkäfig 5 und Wälzkörper lassen sich so um wenige Winkelgrade aus einer Mittelstellung schwenken, um Fluchtungsfehler, insbesondere die Durchbiegung einer Welle auszugleichen. Gegenüber dem herkömmlichen Wälzkörper„Kugel" sind an der Kugelhohlrolle alle nicht tragenden Bereiche entfernt. Die herkömmliche Kugelform ist durch gestrichelte Linien angedeutet. So entsteht eine beidseitig abgeflachte Kugel mit parallelen Seitenflächen 3. Auf diese Weise ist die Kugelhohlrolle erheblich schmaler als eine Kugel. Dadurch kann entsprechender Bauraum eingespart werden bzw. die Kugelhohlrolle in ihrer axialen Breite an einen vorgegebenen Bauraum angepasst werden.

Die zentrale Durchgangsbohrung zwischen den Seitenflächen 3 entlang der Wälzachse 9 der Kugelhohlrolle bildet einen beidseitig offenen Hohlraum 2 in dem von den sphärischen Wälzflächen 1 umschlossenen tragenden Bereich. Der Hohlraum 2 erhöht die Elastizität im tragenden Bereich deutlich. Bei Belastung durch den Wälzkontakt an den Wälzflächen 1 ist so bei gleicher Verformung der Kugelhohlrollen die Pressung im tragenden Bereich deutlich geringer. Dadurch wir in der Hochlastphase eine größere Einfederung der Kugelhohlrol- len ermöglicht ohne dass diese ermüden, wobei gleichzeitig die Tonnenrollen 4 die hohe Last übernehmen können.

Die Tonnenrollen 4 werden durch Führungsmittel 6 am Lagerinnenring 7 geführt. Die Führungsmittel 6 sind mittig zwischen den Laufreihen angeordnet und hier beispielhaft als ein separater Führungsring ausgebildet. Die Tonnenrollen 4, insbesondere deren Länge, und der Führungsring begrenzen einen Pendelrollenlagerbauraum, der verbleibt, um die Kugelhohlrollen aufzunehmen. Dabei müssen sich die Kugelhohlrollen entsprechend der Krümmung der sphärischen Laufbahn 8 am Lageraußenring kinematisch ausrichten können, ohne dass es zu Überschneidungen mit dem Führungsring und den Tonnenrollen 4 kommt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sogenannte„überquadratische" Tonnenrollen 4 eingesetzt, deren Durchmesser größer ist als ihre Länge. Der durch die Tonnenrollen 4 und den Führungsring vorgegebene Pendelrollenlagerbauraum ist dadurch relativ klein. Die Kugelhohlrollen sind durch Abflachung an den Seitenflächen 3 entsprechend schmal ausgeführt, so dass diese geometrisch in den vorgegebenen Pendelrollenlagerbauraum passen. Auf diese Weise können Kugelhohlrollen verwendet werden, deren Durchmesser größer ist als die Länge der Tonnenrollen 4. Dadurch ist es möglich, mehrreihige schlupffreie Pendelrollenlager in besonders schmalen und hohen Baureihen auszuführen.

Bezugszeichenliste Wälzfläche

Hohlraum

Seitenfläche

Tonnenrolle

Wälzkörperkäfig

Führungsmittel

Lagerinnenring

Laufbahn

Wälzachse