Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Pendelrollenlager, aufweisend zwei Tonnenrollensätze mit jeweils gegenüber der Lagerlängsachse axial zur Lageraußenseite hin nach radial innen geneigte Rollenachsen, sowie mit gemeinsamen oder je einem Käfig pro Tonnenrollensatz, welche jeweils zwei Seitenringe und einem Mehrzahl von diese Sei- tenringe verbindende Stege aufweisen, wobei die Seitenringe und die Stege Käfigtaschen begrenzen, in denen jeweils eine Rolle der beiden Tonnenrollensätze aufgenommen ist, und bei dem die axial inneren Seitenringe jeweils einen Käfigboden aufweisen, an denen die Rollen axial anlaufen. Typische Pendelrollenlager haben zwei Tonnenrollensätze, wobei die Längsachsen der Rollen in Bezug zur Lagerlängsachse jeweils zur Lageraußenseite hin nach radial innen geneigt sind. Die Rollen laufen in bordlosen Lagerringen und werden von einem gemeinsamen Käfig oder zwei jeweils einem Rollensatz zugeordneten Käfigen geführt, die sich jeweils auf einem zwischen den Rollensätzen angeordneten Führungsring abstützen.

Insbesondere in Vibrationsmaschinen, wie zum Beispiel Schwingsieben, Vibrationsaggregaten, Straßenwalzen sowie in Planetengetrieben eingesetzte Pendelrollenlager müssen neben hohen Grund-Lagerbelastungen und hohen Drehzahlen zusätz- lieh auch noch hohe Beschleunigungs- und Zentrifugalkräfte aus den Vibrationsbewegungen aufnehmen. Besonders werden dabei die Käfige dieser Lager durch hohe Radialbeschleunigungen und überlagerter axialer Rollenschubkraft beansprucht.

Ein bekanntes und unvermeidbares Problem bei Pendelrollenlagern sind sogenannte Schränkungsbewegungen der Rollen in der Ebene der Käfigtaschen, die von den Käfigstegen nicht abgefangen werden. Diese Schränkbewegungen bewirken einen exzentrischen Kontakt der Stirnflächen dieser Rollen an dem jeweils zugeordneten, ebenen, axial inneren Käfigboden eines Käfigseitenrings. Hierbei kommen die radia- len Peripheriebereiche der Stirnflächen der Rollen mit ihren hohen Umfangsgeschwindigkeiten in Reibkontakt mit dem Käfigboden, welches zu einer entsprechend hohen Reibung und damit signifikant erhöhter Betriebstemperaturen des Lagers führt.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Käfig der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei den im harten Betrieb unvermeidbaren Schränkbewegungen der Rollen eine erhöhte Reibung der Rollenstirnflächen an den zugeordneten Käfigböden vermieden wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer angepassten Wölbung einer der beiden zusammenwirkenden Flächen, nämlich der Anlagefläche des Käfigbodens einerseits beziehungsweise der Stirnfläche der Rollen andererseits ein Reibeingriff zwischen der radialen Stirnflächenperipherie und dem Käfigboden bei der Schränkbewegung der Rollen ausgeschlossen werden kann.

Demnach geht die Erfindung aus von einem Pendelrollenlager, aufweisend zwei Tonnenrollensätze mit jeweils gegenüber der Lagerlängsachse axial zur Lageraußenseite hin nach radial innen geneigte Rollenachsen, sowie mit gemeinsamen oder je einem Käfig pro Tonnenrollensatz, welche jeweils zwei Seitenringe und einem Mehrzahl von diese Seitenringe verbindende Stege aufweisen, wobei die Seitenringe und die Stege Käfigtaschen begrenzen, in denen jeweils eine Rolle der beiden Tonnenrollensätze aufgenommen ist, und bei dem die axial inneren Seitenringe jeweils einen Käfigboden aufweisen, an denen die Rollen axial anlaufen. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Pendelrollenlager vorgesehen, dass zumindest eine der beiden zusammenwirkenden Flächen, nämlich die Anlagefläche des Käfigbodens oder die Stirnfläche der Rolle derart gewölbt ausgebildet ist, dass selbst bei einer größtmöglichen Schränkbewegung der Rolle ein Reibkontakt des radial peripheren Bereiches der Stirnfläche mit der Anlagefläche des Käfigbodens ausgeschlossen ist.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass auch bei größtmöglicher Schränkung der Rollen im Wesentlichen nur ein radial zentraler Bereich der Stirnflächen der Rollen an der Anlagefläche des Käfigbodens anliegt, wie anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert wird.

Zwar ist aus der DE 10 2008 053 248 A1 schon ein insbesondere für Kegelrollenla- ger bestimmter Käfig bekannt, bei welchem die hier als Innenseiten der Umfangsste- ge bezeichneten Käfigböden zu den Verbindungsstegen hin einen Rücksprung aufweisen, welche eine zuverlässige, ungestörte Schmiermittelversorgung in den kritischen Bereichen der kooperierenden Flächen, hier den Wälzkörperstirnflächen einerseits und den diesen zugewandten inneren Flächen von Lagerringborden ande- rerseits sicherstellen sollen. Es sind in diesem Fall demnach nicht die Käfige, welche durch die von den Rollen aufgebrachten Axialkräfte aufnehmen, sondern an den Lagerringen ausgebildete Borde. Die Problematik eines schädlichen Reibeingriffs zwischen den Stirnflächen und den Anlageflächen bei einer Schränkbewegung der Rollen ist hier nicht angesprochen, und ein Hinweis auf eine an den Grad der Schränk- bewegung angepasste Formgebung einer der zusammenwirkenden Flächen von Rolle und/oder Käfigboden ist nicht gegeben.

Da eine dreidimensionale Wölbung der Stirnflächen bei den Rollen herstellungstechnisch aufwendig wäre, wird gemäß der Erfindung vorzugsweise die Anlagefläche des Käfigbodens gewölbt, wodurch der oben beschriebene erwünschte Effekt mit technisch wesentlich einfacheren Mitteln erreicht werden kann, wobei die Rollen ihre herkömmliche Form, also mit ebenen Stirnflächen, behalten können.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die An- lagefläche des Käfigbodens im Wesentlichen über die ganze in Umfangsrichtung des Käfigs sich erstreckende Breite in der Taschenebene gewölbt ist. Wie weiter vorne bereits ausgeführt wurde, kann die Wölbung an die im Betrieb zu erwartende größtmögliche Schränkbewegung der Rollen angepasst beziehungsweise so beschaffen sein, dass bei einer derartigen Schränkbewegung gerade kein Kontakt zwischen den peripheren Bereichen der Rollen und dem Käfigboden zustande kommt.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anlagefläche des Kä- figbodens in einem mittleren Bereich ihrer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Breite in der Taschenebene gewölbt ausgebildet ist, also gewissermaßen eine aus der an sich ebenen Anlagefläche vorstehende Anlaufnase bildet, welche zur zugeordneten Rolle weist. Um in den Übergangsecken vom Käfigboden zu den Stegen Kerbspannungen zu vermeiden, ist weiterhin erfindungsgemäß in diesen Übergangsecken jeweils eine Entlastungskerbe ausgebildet.

Schließlich kann vorgesehen sein, dass auch an dem axial außen angeordneten Sei- tenring ein in Richtung zu der zugeordneten Rolle gewölbter Käfigboden ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt

Fig. 1 einen radialen Teilschnitt durch ein bekanntes Pendelrollenlager mit zwei jeweils einem Rollensatz zugeordneten Käfigen,

Fig. 2 schematisch eine Draufsicht auf eine Käfigtasche mit einer darin geführten, geschränkten, am Käfigboden anliegenden Rolle, und

Fig. 3 eine Ansicht entsprechend der Fig. 2, jedoch mit einer anderen Ausgestaltung des Käfigbodens. Das in Fig. 1 dargestellte Pendelrollenlager 2 hat einen herkömmlichen Aufbau und umfasst einen Außenring 4 mit einer hohlkugeligen Laufbahn sowie einen Innenring 6 mit zwei zur Lagerlängsachse 33 nach radial innen geneigten Laufbahnen für die Rollen 24, 24' von zwei Tonnenrollensätzen 8, 10. Jedem der Tonnenrollensätze 8, 10 ist ein Käfig 12, 12' zugeordnet, die gemeinsam von einem zwischen den Rollensätzen 8, 10 angeordneten Führungsring 16 geführt werden. Die beiden Käfige 12, 12' weisen jeweils einen axial äußeren Seitenring 25, 25' und einen axial inneren Seitenring 26, 26' auf, welche durch Stege 27, 27' unter Bildung von Käfigtaschen miteinander verbunden sind. In den Käfigtaschen ist jeweils eine Rolle 24, 24' angeordnet.

Im Betrieb wirkt auf die Rollen 24, 24' eine zur Lagerlängsachse 33 senkrechte Fliehkraft F, deren Größe von den weiter vorne bereits genannten allgemeinen Be- triebsbedingungen sowie insbesondere durch Vibrationskräfte erzeugten Kräften abhängt. Die Fliehkraft F lässt sich in eine zur Lauffläche des Außenringes senkrechte Komponente K1 und eine axial zum Lagerinneren hin gerichtete Axialkraft K2 zerlegen. Es ist ersichtlich, dass durch die Axialkräfte K2 der jeweils innere Käfigboden 28, 28' des Käfigs 12, 12' sowie der radial äußere Bereich der axial inneren Stirnflä- chen der Rollen 24, 24' belastet wird.

Fig. 2 zeigt einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Käfig 14 in einer radialen Draufsicht in Richtung des Pfeils 22 in Fig. 1 mit zwei die zugeordnete Rolle 24 längs Mantellinien führenden Stegen 27, 28 und einem axial inneren Seitenring 26. Dieser Seitenring 26 weist taschenseitig einen ballig ausgebildeten Käfigboden 30 auf, an dem die Rolle 24 mit ihrer nach axial innen weisenden Stirnfläche 32 anliegt. Wie zu erkennen ist, nimmt die Rolle 24 gegenüber einer zur Lagerlängsachse 33 parallelen Achse der Käfigtasche eine in der Taschenebene geschränkte Lage ein, so dass die Rollenlängsachse 34 mit einem Schränkungswinkel α zur Lagerlängsachse 33 aus- gerichtet ist. Da die Anlagefläche 36 des Käfigbodens 30 konvex in Richtung zum Tascheninneren gewölbt ist, kommt der radial periphere Bereich 38 der Rolle 24, welcher im Betrieb eine hohe Umfangsgeschwindigkeit aufweist, mit der Anlagefläche 36 des Käfigbodens 30 nicht in Berührung, sondern es verbleibt ein zentraler Bereich 40 der Rolle 24 mit geringer Umfangsgeschwindigkeit in Kontakt mit dieser Anlagefläche 36, womit eine höhere Reibung vermieden wird.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Käfigs 15 in einer Ansicht ähnlich wie die der Fig. 2, welche sich von dieser nur in der Ausgestaltung der Anlagefläche 42 am Käfigboden 43 unterscheidet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anlagefläche 42 in einem mittleren Bereich ihrer sich in Umfangsrichtung des Käfigs 15 erstreckenden Breite als eine konkav gewölbte Anlaufnase 44 ausgebildet, welche sich in hin zu der Rolle 24 erstreckt. Ein Vorteil die- ser Ausgestaltung ist, dass die Anlaufnase 44 im Vergleich zur Ausgestaltung gemäß der Fig. 2 bei gleichem Vorsprungsmaß gegenüber dem Käfigboden 43 eine stärkere Krümmung hat, welches bei gleichem Schränkungswinkel α dazu führt, dass der Berührungsbereich der Stirnfläche 46 der Rolle 24 noch zentraler verbleibt. Um in den Übergangsecken vom Käfigboden 30 zu den Stegen 26, 28 Kerbspannungen zu vermeiden, ist in diesen Übergangsecken jeweils eine Entlastungskerbe 48 ausgebildet, wodurch die Festigkeit dieser stark belasteten Bereiche weiter verbessert wird. Um den Reibkontakt der Rollen 24 auch an deren axial äußeren Stirnseite zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass auch die axial äußeren Seitenringe taschen- seitig eine Wölbung aufweisen, die wie beschrieben ausgebildet ist.

Bezugszeichen

2 Pendelrollenlager

4 Außenring

6 Innenring

8 Erster Tonnenrollensatz

10 Zweiter Tonnenrollensatz

12 Erster Käfig (Stand der Technik)

12' Zweiter Käfig (Stand der Technik)

14 Käfig gemäß der Erfindung (erste Ausführungsform)

15 Käfig gemäß der Erfindung (zweite Ausführungsform

16 Führungsring

22 Pfeil

24 Rolle

25 Erster Seitenring des ersten Käfigs 12

25' Erster Seitenring des zweiten Käfigs 12'

26 Zweiter Seitenring des ersten Käfigs 12

26' Zweiter Seitenring des zweiten Käfigs 12'

27 Steg des ersten Käfigs 12

27' Steg des ersten zweiten Käfigs 12'

28 Boden des zweiten Seitenrings 26 des ersten Käfigs 12 28' Boden des zweiten Seitenrings 26 des zweiten Käfigs 12' 30 Käfigboden

32 Stirnfläche der Rolle 24

33 Lagerlängsachse

34 Rollenachse

36 Anlagefläche am Käfigboden 30

38 Peripherer Bereich von Stirnfläche 32

40 Zentraler Bereich von Stirnfläche 32

42 Anlagefläche am Käfigboden 43

43 Käfigboden

44 Anlaufnase am Käfigboden 43

46 Stirnfläche einer Rolle 24 48 Entlastungskerbe

F Fliehkraft

K1 Kraftkomponente

K2 Axialkraft α Schränkungswinkel