Die Erfindung befasst sich mit einem Pendelrollenlager, insbesondere mit dem Abroll verhalten der Rollen auf den Laufbahnen eines solchen Pendelrollenlagers.

Pendelrollenlager weisen allgemein einen inneren Lagerring, einen äußeren, koaxial zum inneren Lagerring angeordneten Lagerring und mindestens in einer Rollenreihe angeordnete Rollen auf, wobei die Rollen der zumindest einen Rollenreihe eine sich in Richtung der Drehachse dieser Rollen erstreckende, gekrümmte Mantelfläche mit ei nem Radius R1 haben, wobei die Rollen dieser zumindest einen Rollenreihe auf von verschiedenen Lagerringen bereitgestellten, gekrümmten Laufbahnen abrollen, wobei jeder dieser Laufbahnen ein Einstichpunkt P1; P2 zugeordnet ist, um den herum sich in radialem Abstand R2; R3 jeweils die gekrümmte Laufbahn des jeweiligen Lager rings in Richtung der Drehachse DA2 des Lagers ausdehnt, wobei eine Drucklinie DL die Drehachse DA1 der Rollen der zumindest einen Rollenreihe unter einem rechten Winkel an einem Punkt schneidet, wobei diese Rollen ihren größten Rollendurchmes ser haben, und wobei R1 kleiner der beiden Radien R2, R3 ist. Ein solches Pendelrollenlager ist aus DE 102008037990 A1 bekannt.

Wird ein solches Pendelrollenlager in Betrieb versetzt, stellen sich die Rollen so zwi schen den Laufbahnen der Lagerringe ein, dass der Kontaktbereich zwischen Rolle und Laufbahn im Bereich des größten Rollendurchmessers liegt, sich also dort die so genannte Druckellipse entwickelt. Da die Form der Außenringlaufbahn in Richtung der Drehachse des Lagers -geometrisch betrachtet- einen Teil einer Hohlkugel be schreibt, auf der sich die Rolle bzw. Rollen frei einstellen können, bestimmt folglich der Kontakt zum Innenring, wie sich die Rollen im Lager einstellen, wobei der sich einstellende Berührwinkel des Innenrings zur Rolle konstruktiv dem Druckwinkel des Lagers entspricht.

Generell kann gesagt werden, dass am Innenring von Pendelrollenlagern die größten Gleitgeschwindigkeiten tendenziell im Randbereich des Wälzkontakts auftreten. Dabei können diese höheren Gleitgeschwindigkeiten in Abhängigkeit vom Druckwinkel und/oder der Differenz zwischen den Laufbahnradien von innerem und äußerem La- gerring in den axial inneren oder axial äußeren Randbereichen des Wälzkontakts auf- treten und führen dort zu Reibleistungsverlusten, was zur Folge hat, dass die Rollen schränken und/oder höhere Materialbeanspruchungen hervorrufen.

Um diesem Problem zu begegnen, wird in DE 2334394A1 vorgeschlagen, die Lauf bahnen von innerem und/oder äußerem Lagerring mit einem nicht konstanten Radius zu versehen. Abgesehen davon, dass Laufkonturen, die einen kleinen konstanten Ra dius haben, nur mit sehr großem Aufwand gefertigt werden können, führen solche Laufbahnkonturen der Anmelderin dazu, dass dadurch die axiale Positionsfindung der Rollen in der Lastzone des Lagers beeinträchtigt wird und unerwünschte Quergleitun gen der Rollen zur Folge haben.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Pendelrollenlager anzugeben, bei welchem in einfacher Weise Kontaktbereiche, an denen sonst die höchsten Gleitge schwindigkeiten auftreten, entlastet werden.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteil hafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 10 ent nehmbar.

Hat die Laufbahn für die Rollen der zumindest einen Rollenreihe an einem der Lager ringe ihren zugehörigen, den Laufbahnradius R2 ergebenden Einstichpunkt P1 auf der Drucklinie DL, hat die Laufbahn für die Rollen der zumindest einen Rollenreihe am anderen Lagerring ihren zugehörigen, den Laufbahnradius R3 ergebenden Einstich punkt P2 auf einer Linie L und haben die Drucklinie DL und die Linie L einen gemeinsamen Schnittpunkt SP1, dessen Radi alabstand A1 zum Einstichpunkt P2 geringer ist als dessen Radialabstand A2 zum Einstichpunkt P 1 , sind die Laufbahnen an den beiden Lagerringen um den Schnitt punkt SP1 verkippt zueinander angeordnet.

Bevorzugt sollte der Lagerring, dessen Laufbahnen gegenüber den Laufbahnen des anderen Lagerrings verkippt sind, der innere Lagerring sein, weil sich dadurch der Fertigungsaufwand für den äußeren Lagerrings nicht ändert und es für die Fertigung gleichgültig ist, ob die Laufbahnen am inneren Lagerring um einen, auf der Drucklinie DL liegenden oder einer anderen, der Linie L liegenden Einstichpunkt P2 herum gebil det wird.

Wird auf den Fertigungsvorteil beim äußeren Lagerring verzichtet, welcher sich durch eine einheitliche, nur einen Radius habende Innenkontur zwischen den Enden dieses Lagerrings ergibt, kann die Innenkontur des äußeren Lagerrings auch zwei, jeweils ei nen Radius beschreibende Abschnitte haben, die mittig dem äußeren Lagerring inei nander übergehen.

Kurze Darstellung der Figuren

Fig. 1 eine Anordnung entsprechend dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Anordnung nach der Erfindung und

Fig. 3 eine weitere Anordnung nach der Erfindung.

Wege zum Ausführen der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Wälzlager in der Form eines zweireihigen Pendelrollenlagers 1 ge zeigt. Dieses Pendelrollenlager 1 wird im Wesentlichen von einem inneren Lagerring 2, einem äußeren Lagerring 3 und Rollen 4 gebildet.

Jede Rolle 4 hat zwei Stirnflächen 5, die entlang der Drehachse DA 1 der Rollen 4 ei nen gegenseitigen Abstand einhalten, der der Rollenbreite B entspricht. Die Mantelflä che 6 der Rollen 4 ist gekrümmt ausgebildet, wobei die Krümmung jeder Mantelfläche 6 einer jeden Rolle 4 einen Radius R1 beschreibt.

Wie der Darstellung gemäß Fig. 1 entnommen werden kann, gehören die verwende ten Rollen 4 entweder zu einer ersten Rollenreihe 7.1 oder zu einer zweiten Rollenrei he 7.2. Beide Rollenreihen 7.1 , 7.2 halten einen gegenseitigen Abstand entlang der Drehachse DA2 des Lagers ein.

Jeder der beiden Lagerringe 2, 3 ist mit mindestens einer Laufbahn 8.n versehen. Da- bei wird unter einer Laufbahn 8.n im Sinne dieser Anmeldung eine Ringfläche ver standen, die bei einem inneren Lagerring 2 an dessen radial äußeren und bei einem äußeren Lagerring 3 an dessen radial inneren Kontur 9,1, 9,2 liegt, jeweils eine Er streckung in Richtung der Drehachse DA2 des Lagers hat und auf welchen bei einem montierten Lager die zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 vorgesehenen Rollen 4 abrollen.

Da es sich bei dem in Fig. 1 gezeigten Lager um ein zweireihiges Pendelrollenlager 1 handelt, auf welchem die Rollen 4 in einer ersten und zweiten Rollenreihe 7.1, 7.2 zu sammengefasst sind, weist jeder der beiden Lagerringe 2, 3 auch zwei Laufbahnen 8.1, 8.2; 8.3, 8.4 auf. Besonders deutlich wird dies für den inneren Lagerring 2, der an seiner äußeren Kontur 9.1 eine die beiden Laufbahnen 8,1 , 8.2 trennende, sich in Richtung des äußeren Lagerrings 3 erstreckende Überhöhung 10 aufweist. Um die Montierbarkeit des zweireihigen Pendelrollenlagers möglich zu machen und um eine Verkippung der Drehachse D2 des Lagers bzw. einer mit dem inneren Lagerring 2 verbundenen Welle 11 gegenüber dem äußeren Lagerring 3 zu gewährleisten, bilden die beiden Laufbahnen 8.3, 8.4 eine gemeinsame, die gesamte inneren Kontur 9.2 des äußeren Lagerrings 3 beanspruchende Laufbahn aus.

Ebenso wie die gekrümmten Mantelflächen 6 der zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 angeordneten Rollen 4 ist jede der Laufbahnen 8.n ebenfalls gekrümmt ausgebildet. Dabei hat die gemeinsame Laufbahn 8.3, 8.4, welche sich vollständig entlang der in neren Kontur 9.2 des äußeren Lagerrings 3 zwischen dessen axialen Enden 12 aus dehnt, eine einheitliche Krümmung mit einem Radius R2, der etwas größer dem Radi us R1 der jeweiligen Mantelflächen 6 der Rollen 4 ist. Folglich stellt die gemeinsame Laufbahn 8.3, 8.4 bezogen auf die Längserstreckung der Rollen 4 eine konkave Kavi tät zur Verfügung. Beim inneren Lagerring 2 ist es ähnlich. Bedingt durch die X An ordnung der Rollen 4 zwischen den Lagerringen 2, 3 sind dort allerdings zwei, durch eine Überhöhung 10 axial voneinander abgegrenzte Laufbahnen 8.1, 8.2 gegeben, von denen jede dieser Laufbahnen 8.1 , 8.2 eine einheitliche Krümmung mit einem Radius R3 hat, der ebenfalls etwas größer dem Radius R1 der jeweiligen Mantelflä chen 6 der Rollen 4 ist. Folglich stellt auch hier jede der beiden separaten Laufbahnen 8.1 , 8.2 am inneren Lagerring 2 bezogen auf die Längserstreckung der Rollen 4 eben falls eine konkave Kavität zur Verfügung. Auch wenn die in der Darstellung gemäß Fig. 1 gezeigten die Radien R2, R3 gleichgroß sind, können diese Radien R2, R3 auch unterschiedlich groß sein, um durch eine kleinere Schmiegung beispielsweise zwischen den Rollen 4 und den jeweiligen Laufbahnen 8.1 , 8.2 am inneren Lagerring

2 dort die Rollen 4 im Vergleich zu einer größeren Schmiegung am äußeren Lagerring

3 enger zu führen. Dabei wird als Schmiegung der Quotient zwischen dem jeweiligen Laufradius R2; R3 und dem Radius 1 der Mantelflächen der Rollen 4 mal 100% ver standen, so dass bei Vergleich von großen und kleinen Schmiegungen bei einer klei nen Schmiegung dieser Quotient nur etwas über 100% liegt und bei einer großen Schmiegung dieser Quotient einen größeren, von 100% weiter entfernten Prozentwert einnimmt.

Ist ein zweireihiges Pendelrollenlager 1 montiert, bilden die Mantelflächen 6 der Rollen

4 und die jeweiligen Laufbahnen 8.n Berührpunkte 13.n aus. Bei einem herkömmlich ausgebildeten Pendelrollenlager 1 entsprechend der Darstellung gemäß Fig.1 schnei det eine gedachte Verbindungslinie, welche die jeweiligen Berührpunkte 13.1 , 13.2 zwischen den Mantelflächen 6 der jeweiligen Rollen 4 und den jeweiligen Laufbahnen 8.n von innerem und äußerem Lagerring 2, 3 durchläuft, die Drehachsen DA1 der Rol len 4 unter einem rechten Winkel, der im Zusammenhang mit dieser Anmeldung als Winkel gekennzeichnet ist. Diese Verbindungslinie, welche gleichzeitig die soge nannte Drucklinie DL bildet, verläuft dabei unter einem sogenannten Druckwinkel , welcher auf eine die Drehachse DA2 des Lagers unter einem rechten Winkel schnei dende Senkrechte S bezogen ist. In der Regel sind -so wie in Fig. 1 gezeigt- bei zwei reihigen Pendelrollenlagern 1 die Druckwinkel von beiden Rollenreihen 7.1 , 7.2 gleich groß.

Im Zusammenhang mit dieser Anmeldung werden Pendelrollenlager 1 , deren Druck winkel für beide Rollenreihen 7.1 , 7.2 gleich groß sind, allgemein als symmetrische Pendelrollenlager 1 bezeichnet. Allerdings sind auch zur verbesserten Ableitung von Axiallasten zweireihige Pendelrollenlager bekannt, bei denen die Druckwinkel beider Rollenreihen 7.1 , 7.2 verschieden groß sind. Derartige Lager werden als asymmetri sche Pendelrollenlager bezeichnet.

Konstruktiv bedeutet dies, dass zumindest bei symmetrischen Pendelrollenlagern 1 der in Fig. 1 gezeigten Art die Radien R2, R3 der Laufbahnen 8.n ihre jeweiligen Ein stichpunkte P1 , P2 auf der Drucklinie DL haben. Dies bedeutet, dass bei einem mon tierten Pendelrollenlager 1 , bei welchem die Rollen 4 zwischen den beiden Lagerrin gen 2, 3 angeordnet sind, deren gekrümmte, einen Radius R1 beschreibende Mantel- flächen 6 nur dann im Bereich des größten Rollendurchmessers D1 einen Berühr punkt 13.1 , 13.2 mit den jeweiligen Laufbahnen 8.1 , 8.3; 8.2, 8.4 ausbilden, wenn -wie üblich- der gedachte Einstichpunkt P3 des Radius R1 für die Mantelflächen 6 eben falls auf der Drucklinie DL liegt.

Werden allerdings symmetrische Pendelrollenlager 1 entsprechend Fig. 1 gebildet, kann -wie schon eingangs ausgeführt- während des Betriebs eines solchen Lagers ein Schränken der Rollen 4 nicht ausgeschlossen werden.

Um ein Schränken der Rollen 4 während des Betriebs zu reduzieren oder gänzlich auszuschließen, werden ausgehend von einer Anordnung entsprechend dem Stand der Technik lediglich die konstruktiven Gegebenheiten nur für einen der beiden Lager ringe 2, 3 verändert. Eine solche, in der Erfindung beschriebene Ausbildung ist in Fig. 2 gezeigt.

Dabei bildet der äußere Lagerring 3 den unveränderten Lagerring entsprechend den Ausführungen im letzten Absatz, denn auch dort liegt der Einstichpunkt P1 für den Radius R2 der gemeinsamen Laufbahn 8,3, 8.4 ebenfalls auf der Drucklinie DL, und zwar dort, wo diese die Drehachse DA2 des Lagers schneidet. Folglich liegen auch die Berührpunkte 13.1 der Rollen 4 von beiden Rollenreihen 7.1 , 7.2 mit der gemein samen Laufbahn 8,3, 8.4 dort, wo die Rollen 4 ihren größten Rollendurchmesser D1 haben.

Abweichend hierzu liegen die Einstichpunkte P2 der Radien R3 der Laufbahnen 8.1 , 8.2 des inneren Lagerrings 2 auf einer Linie L, welche jeweils einen Winkel zur Senkrechten S einschließt und die mit der Drucklinie DL einen Schnittpunkt SP bildet.

Dieser Winkel ist eine Funktion des Druckwinkel und der entsprechenden Radien R2, R3 der beteiligten Laufbahnen 8.1 , 8.2 bzw. 8.2, 8.4. Da im in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Radius R2 der gemeinsamen Laufbahnen 8.3, 8.4 des äuße ren Lagerrings 3 kleiner Radius R3 der Laufbahnen 8.1 , 8.2 des inneren Lagerrings 2 ist, folgt entsprechend der Beziehung

= arcsin (R2/R3 ^* sin ( )), dass der Winkel kleiner dem Druckwinkel ist. Bedingt durch die Verschiedenheit der beiden Winkel , und den Umstand, dass bezogen auf die Drehachse DA2 des Lagers die Einstichpunkte P2 der Laufbahnen 8.1, 8.2 am inneren Lagerring 2 im Vergleich zum Einstichpunkt P3 der gemeinsamen Laufbahn 8.3. 8.4 am äußeren Lagerring 3 einen größeren radialen Abstand einhält, ist der Radialabstand A1 des Schnittpunkts SP zum jeweiligen Einstichpunkt P2 klei ner der Radialabstand A2 des Schnittpunkts SP zum Einstichpunkt P1.

Diese Winkelversatz zwischen den Einstichpunkten P2, P3 der jeweiligen Laufbahnen 8.n hat nicht zur Folge, dass sich die Berührpunkte 13.2 zwischen den Rollen 4 und den jeweiligen Laufbahnen 8.1, 8.2 verändern, also sich entlang der Laufbahnen 8.1,

8.2 verschieben. Vielmehr liegen trotz der Lage der Einstichpunkte P2 für die Lauf bahnen 8.1 , 8.2 auf der unter dem Winkel verlaufenden Linie L die Berührpunkte

13.2 zwischen Rollen 4 und den Laufbahnen 8.1, 8.2 des inneren Lagerrings 2 grund sätzlich dort, wo die Rollen 4 ihren größten Durchmesser D1 haben. Allerdings ändern sich durch die Verkippung der Laufbahnen 8.1 , 8.2 des inneren Lagerrings 2 durch ih re Einstichpunkte P2 auf den Linien L die Berührverhältnisse zwischen den Rollen 4 und den jeweiligen Laufbahnen 8.1, 8.2 mit der Folge, dass sich die Druckellipsen, die sich allgemein unter Belastung um die jeweiligen Berührpunkte 13.2 bilden, etwas mehr nach axial außen ausdehnen. Diese axiale Ausdehnung ist mit dem Bezugszei chen 14 für die Rollenreihe 7,1 angedeutet. Diese Verkippung der Laufbahnen 8.1 ,

8.2 hat die weitere Folge, dass bezogen auf die jeweiligen Berührpunkte 13,2 die sich daran in Fig. 2 nach axial innen anschließenden Abschnitte der Laufbahnen 8.1, 8.2 im Vergleich zu einer Ausführung gemäß Fig.1 einen flacheren Anstieg der jeweiligen Krümmung haben. Dieser flachere Anstieg des jeweiligen Krümmungsverlaufs der Laufbahnen 8.1, 8.2 des inneren Lagerrings 2 nach axial innen reduziert dann dort durch die damit einhergehenden geringeren Umfänge der Laufbahnen 8.1, 8.2 höhe re, für einen größeren Verschleiß verantwortliche Gleitgeschwindigkeiten zwischen den jeweiliger Laufbahnen 8,1 , 8.2 und den Rollen 4.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung gezeigt, welches sich von dem Ausführungsbespiel gemäß Fig. 2 dadurch unterscheidet, dass der Radius R2 der gemeinsamen Laufbahn 8.3, 8.4 am äußeren Lagerring 3 größer dem Radius R3 der jeweiligen Laufbahnen 8.1, 8.2 am inneren Lagerring 2 ist und dass daher entsprechend der Beziehung = arcsin (R2/R3 * sin ( )), der Winkel , unter welchem die Line L verläuft, größer dem Druckwinkel ist. Dadurch, dass der Winkel größer dem Druckwinkel ist, dehnen sich unter Belas tung des Lagers die entstehenden Druckellipsen ausgehend vom den Berührpunkten 13.2. nach axial innen aus. Dieser Ausdrehungsbereich nach axial innen ist in Fig. 3 durch das Bezugszeichen 14 im Zusammenhang mit der linken Rollenreihe 7.1 ange deutet. Die so geänderten Berührverhältnisse führen dann dazu, dass die Verhältnisse gemäß Fig. 2 umkehren, also die an die Berührpunkte 13.2 nach axial innen anschlie ßenden, gekrümmten Bereiche der Laufbahnen 8.1 , 8.2 gegenüber Laufbahnen 8.1 , 8.2 gemäß Fig. 1 stärker ansteigen, während die nach axial außen anschließenden Bereiche weniger stark ansteigen. Diese Ausbildung hat Vorteile bei einer stark axia len Belastung des Lagers.

Sowohl im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 als auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 können die Oberflächenrauigkeiten a1, b1 der verschiedenen Laufbahnen 8.n voneinander verschieden sein. So können beispielsweise durch eine entsprechend feinere mechanische Bearbeitung der Laufbahnen 8.1, 8.2 des inneren Lagerring 2 deren Oberflächenrauigkeiten a1 geringer sein als die Oberflächenrauigkeiten b1 der gemeinsamen Laufbahn 8.3, 8.4 des äußeren Lagerrings 3. Neben der reinen Ober flächenrauigkeit, welche allein durch eine mechanische Bearbeitung und/oder eine Beschichtung den jeweiligen Laufbahnen 8n mitgegeben werden, haben auch soge nannte Betriebsrauigkeiten a.2 an den Laufbahnen 8.2, 8.3 des äußeren Lagerrings 3 bzw. Betriebsrauigkeiten b.2 an den Laufbahnen 8.1, 8.2 des inneren Lagerrings 2 ebenfalls Einfluss auf das Abrollverhalten von Rollen 4 zwischen den Laufbahnen 8.n. Unter sognannten Betriebsrauigkeiten a.2 bzw. b.2 werden im Sinne dieser Anmel dung Einflussgrößen verstanden, die sich erst während des Betriebs des Lagers zei gen und mitunter auch in Wechselwirkung mit den jeweiligen Oberflächenrauigkeiten a, 1 , b.1 treten können. Als Beispiele für sich zeigende Betriebsrauigkeiten seinen nur die Drehzahl des Lagers und die Viskosität des verwendeten Schmierstoffes genannt. Da während des Betriebs des Lagers die auftretenden Betriebsrauigkeiten a2, b2 an den Laufbahnen 8.1 , und 8.2 des inneren Lagerings 2 von denen der Laufbahnen 8.3, 8.4 des äußeren Lagerrings 3 verschieden groß sein können, ist es vorteilhaft, die je weiligen Rauigkeiten a1, b2 bzw. a1, b2 der verschiedenen Laufbahnen 8.n bei der Auslegung des Lagers bzw. des Winkels zu berücksichtigen. Dies gelingt, wenn man anhand der Rauigkeiten a.1 und/oder a2 bzw. b1 und/oder b2 sogenannte Rau igkeitsfaktoren f1 , f2 für jede der beteiligten Laufbahnen 8.1 , 8.2 bzw. 8.3, 8.4 aufstellt. Eine Formel, welche die Rauigkeitsfaktoren f1 , f2 der verschiedenen Laufbahnen 8.1 , 8,2; 8.3, 8.4 bei der Auslegung des Winkels berücksichtigt, ist der nachfolgenden Beziehung entnehmbar:

= arcsin (f 1 /f2 * R2/R3 * sin ( )), wobei auch hier R2 dem Radius der gemeinsamen Lauflaufbahn 8.3, 8.4 im äußeren Lagerring 3, R3 dem Radien der Laufbahnen 8.1, 8.2 im inneren Lagerring 2, f1 dem Rauigkeitsfaktor an der -gemeinsamen- Laufbahn 8.3, 8.4 des äußeren Lagerrings 3 und f.2 dem Rauigkeitsfaktor an den Laufbahnen 8.1 , 8.2 des inneren Lagerrings 2 entspricht.

Bezuqszeichenliste Pendelrollenlager innerer Lagerring äußerer Lagerring Rolle Stirnfläche Mantelfläche erste bzw. zweite Rollenreihe Laufbahn innere bzw. äußere Kontur Überhöhung Welle Enden Berührpunkt Ausdehnung