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Dokumentenidentifikation DE102005009772A1 14.09.2006
Titel Kegelrollenlager
Anmelder Aktiebolaget SKF, Göteborg/Gotenburg, SE
Erfinder Friedrich, Hans-Jürgen, 97486 Königsberg, DE
Vertreter Gosdin, M., Dipl.-Ing.Univ. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 97422 Schweinfurt
DE-Anmeldedatum 03.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005009772
Offenlegungstag 14.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.09.2006
IPC-Hauptklasse F16C 33/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager, das eine Anzahl Kegelrollen (1) aufweist, die von einem Käfig (2) gehalten werden, wobei der Käfig (2) eine der Anzahl der Kegelrollen (1) entsprechende Anzahl an Aufnahmetaschen (3) für die Kegelrollen (1) aufweist. Um bei einfacher und kostengünstiger Fertigung ein gutes Laufverhalten des Lagers zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens eine Innenfläche (4) der Aufnahmetasche (3), die bei bestimmungsgemäß in den Käfig (2) eingelegter Kegelrolle (1) einer der Stirnseiten (5) der Kegelrolle (1) gegenüberliegt, in einem zur axialen Begrenzung der Aufnahmetasche (3) hin beanstandeten Bereich mit wenigstens einer sich axial erstreckenden Erhebung (6) zum axialen Führen der Kegelrolle (1) derart ausgebildet ist, dass ein Berühren von Randbereichen (7) der Stirnseite (5) der Kegelrolle (1) mit der Innenfläche (4) verhindert ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager, das eine Anzahl Kegelrollen aufweist, die von einem Käfig gehalten werden, wobei der Käfig eine der Anzahl der Kegelrollen entsprechende Anzahl an Aufnahmetaschen für die Kegelrollen aufweist.

Der Einsatz gattungsgemäßer Fensterkäfige ist bei verschiedenen Wälzlagertypen bekannt. Damit die Wälzkörper möglichst gut in ihrer Aufnahmetasche geführt werden, sieht die EP 0 225 975 B1 für ein Tonnenlager vor, die Aufnahmetaschen in einem axialen Endbereich an der Kontaktstelle zu den Tonnen mit zwei konvex ausgebildeten Vorsprüngen zu versehen. Die beiden Vorsprünge verbinden eine Ausnehmung in der seitlichen Begrenzungsfläche der Käfigtasche.

Für ein Zylinderrollenlager sieht die DE 36 08 184 A1 vor, die Aufnahmetasche für eine Zylinderrolle im stirnseitigen Bereich mit drei Vorsprüngen zu versehen, die sich über einen gewissen Betrag axial in Richtung Zylinderrolle erstrecken. Damit wird ein Zylinderrollenlager geschaffen, bei dem sich weder der Außendurchmesser noch die Form bzw. Abmessungen der Taschen durch das Einformen von Haltevorsprüngen beim Herstellprozess ändert.

Aus der EP 0 897 064 A1 ist für ein Zylinderrollenlager vorgesehen, dass die Käfigtasche im axialen Endbereich einen flächenförmig ausgebildeten Vorsprung aufweist, der an der Zylinderrolle anliegt. Die Zylinderrollen werden dadurch verbessert geführt.

Bei Kegelrollenlagern sind derartige Maßnahmen bislang unbekannt. Dies ergibt sich durch die grundsätzlich andere Ausbildung des Käfigs. Dieser hat – im Gegensatz zu anderen Lagertypen – eine kegelförmige Grundkontur, die schwieriger als eine zylindrische zu fertigen ist. Weiterhin verändert sich die Breite der Käfigtasche entsprechend der Form der Kegelrolle über die axiale Richtung.

Beim Prägen der Taschenstege eines Blechkäfigs eines Kegelrollenlagers wächst die Taschenlänge in die endgültige Form. Durch die im Werkzeugsystem festgelegte Stirnseitengeometrie des Prägestempels ist die angeprägte Fläche immer kürzer als die vorgeschriebene Fensterlänge. Im Auslauf des Taschenradius entsteht dadurch immer eine Kante am Ende des Käfigstegs. Im Betrieb kann es dadurch zur Kollision des Rollenradius mit dieser Kante kommen, was sehr nachteilig ist und vermieden werden muss. Tendenziell wird die minimale Kantenkürzung der Rolle in der Praxis oft unterschritten.

Um dem vorzubeugen, ist es bekannt, die störende Kante so weit wie möglich wegzuprägen, wofür am Prägestempel zur Herstellung der Form der Tasche eine Schräge angeordnet werden kann, die den stirnseitigen Bereich umformt. Diese Schräge hat jedoch auch Nachteile, weil es hierdurch immer wieder Prägefehler geben kann. Daher wird oft die erwähnte Störkante hingenommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kegelrollenlager der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, dass ein verbesserter Lauf der Kegelrollen ermöglicht und damit das Verschleißverhalten des Lagers verbessert wird. Es soll sichergestellt werden, dass die Kegelrollen stets nur an dafür vorgesehenen Flächen stirnseitigen Kontakt mit dem Käfig haben.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Innenfläche der Aufnahmetasche, die bei bestimmungsgemäß in den Käfig eingelegter Kegelrolle einer der Stirnseiten der Kegelrolle gegenüberliegt, in einem zur axialen Begrenzung der Aufnahmetasche hin beanstandeten Bereich mit wenigstens einer sich axial erstreckenden Erhebung zum axialen Führen der Kegelrolle derart ausgebildet ist, dass ein Berühren von Randbereichen der Stirnseite der Kegelrolle mit der Innenfläche verhindert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die der mindestens einen Erhebung benachbarte Stirnseite der Kegelrolle im wesentlichen eben ausgebildet.

Möglich ist es alternativ auch, dass die der mindestens einen Erhebung benachbarte Stirnseite der Kegelrolle eine muldenförmige Ausnehmung aufweist. Dabei ist die Ausnehmung vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.

Die mindestens eine Erhebung ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung nur in einem der beiden Stirnseitenbereiche der Kegelrolle angeordnet. Möglich ist es aber auch, dass je mindestens eine Erhebung in beiden Stirnseitenbereichen der Kegelrolle angeordnet ist.

Es kann eine einzige sich axial erstreckende Erhebung an der Innenfläche vorgesehen sein. Dabei kann diese an der der Kegelrolle zugewandten Seite eine sich senkrecht zur Längsachse der Kegelrolle erstreckende ebene Anlauffläche bilden. Bevorzugt beträgt die Breite der Anlauffläche – in der Ebene des Blechs gemessen, aus dem die Aufnahmetasche ausgestanzt ist – zwischen 15% und 35% des Durchmessers der Kegelrolle im Kontaktbereich zur Anlauffläche; besonders bevorzugt beträgt die Breite 20% bis 30% des Durchmessers.

Alternativ können zwei sich axial erstreckende Erhebungen an der Innenfläche angeordnet sein. Diese können an der der Kegelrolle zugewandten Seite zwei sich senkrecht zur Längsachse der Kegelrolle erstreckende ebene Anlaufflächen bilden. Hierbei ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Breite der Anlaufflächen zwischen 5% und 15% des Durchmessers der Kegelrolle im Kontaktbereich zur Anlauffläche beträgt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass eine einzige sich axial erstreckende Erhebung an der Innenfläche angeordnet ist, wobei diese an der der Kegelrolle zugewandten Seite eine sich senkrecht zur Längsachse der Kegelrolle erstreckende ebene Anlauffläche bildet und wobei die der mindestens einen Erhebung benachbarte Stirnseite der Kegelrolle im wesentlichen eben ausgebildet ist.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung hat zwei sich axial erstreckende Erhebungen an der Innenfläche, wobei diese an der der Kegelrolle zugewandten Seite zwei sich senkrecht zur Längsachse der Kegelrolle erstreckende ebene Anlaufflächen bilden und wobei die der mindestens einen Erhebung benachbarte Stirnseite der Kegelrolle eine zylindrisch ausgebildete, muldenförmige Ausnehmung aufweist.

Die Erfindung stellt also darauf ab, dass die störende Kante, die bei der Umformung mit einem Prägewerkzeug ohne seitliche Schräge auftritt, zuverlässig in einem Bereich liegt, wo sie nicht stört. Es entsteht ein Freiraum zwischen der Stirnseite der Kegelrolle und dem kantengefährdeten Bereich, der in etwa so groß ist wie die entstehende Verlängerung des Steges bzw. des Fensters bei seinem bzw. ihrem finalen Prägevorgang. Dadurch ist gewährleistet, dass selbst im Falle einer nahezu scharfkantigen Kegelrolle keine Berührung der Stirnseite mit der Störkante auftritt.

In vorteilhafter Weise kann damit die Toleranz, die für die minimale Kantenkürzung der Rolle vorgesehen ist, größer gemacht werden, so dass der Fertigungsprozess preiswerter durchführbar ist und sich geringerer Ausschuss ergibt.

Der Prüf- und Reklamationsaufwand bzw. der Aufwand für die Freigabeverfahren in der Rollen- und Käfigfertigung gestalten sich entsprechend einfacher und ziehen geringere Kosten nach sich.

Durch geringere Prägefehler – da auf die seitliche Schräge am Werkzeug verzichtet werden kann – sind Qualitätsverbesserungen bei der Käfigfertigung möglich; auch dies senkt die Herstellkosten des Lagers.

Durch die verbesserte, weil definierte Anlage der Kegelrollen im axialen Endbereich ergeben sich geringere Laufgeräusche, da die Kegelrolle im Betrieb nicht mehr an der Prägekante anlaufen kann; die axiale Anlage der Rolle erfolgt nur noch an der vorgesehenen Erhebung.

Da beim Werkzeug, also beim Prägestempel, auf die Schräge im Stirnbereich verzichtet werden kann, sind nicht nur die Werkzeugkosten geringer, auch ein Nachschleifen des Werkzeugs ist einfacher und damit kostengünstiger möglich.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 die Ansicht eines Kegelrollenlagerkäfigs mit einer Kegelrolle in Richtung der Lagerachse gesehen,

2 den Schnitt X-X gemäß 1,

3 die Ansicht A gemäß 2 in vergrößerter Darstellung,

4 die Ansicht eines alternativ ausgeführten Kegelrollenlagerkäfigs mit einer Kegelrolle in Richtung der Lagerachse gesehen,

5 den Schnitt X-X gemäß 4,

6 die Ansicht A gemäß 5,

7 die Einzelheit W gemäß 6 in vergrößerter Darstellung,

8 den Schnitt Y-Y gemäß 4,

9 die Einzelheit Z gemäß 8 in vergrößerter Darstellung und

10 einen perspektivisch dargestellten Ausschnitt des Kegelrollenlagerkäfigs nach 1.

In 1 ist ein Kegelrollenlagerkäfig 2 zu sehen, der eine Anzahl Aufnahmetaschen 3 für Kegelrollen 1 aufweist. Der Kegelrollenlagerkäfig 2 hat eine kegelförmige Grundkontur; die Aufnahmetaschen 3 sind mit einem umformenden Fertigungsprozess hergestellt.

In 2 ist der geschnittene Kegelrollenlagerkäfig 2 zu sehen, wobei die Kegelrolle 1 in ihrer Aufnahmetasche 3 angeordnet ist. Aus der vergrößerten Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass eine Innenfläche 4 der Aufnahmetasche 3, die der einen Stirnseite 5 der Kegelrolle 1 gegenüberliegt, in einem zur axialen Begrenzung der Aufnahmetasche 3 hin beanstandeten Bereich mit einer sich axial erstreckenden Erhebung 6 zum axialen Führen der Kegelrolle 1 ausgestattet ist. Die Erhebung 6 ist so ausgeführt, dass ein Berühren von Randbereichen 7 der Stirnseite 5 der Kegelrolle 1 mit der Innenfläche 4 verhindert ist.

Die Erhebung 6 ist dabei im Kontaktbereich zur Stirnseite 5 der Kegelrolle 1 eben ausgebildet, wobei sich ein erhöhtes Plateau ergibt, das um einen vorgegebenen Betrag in axiale Richtung über der Innenfläche 4 der Aufnahmetasche 3 liegt. Die Flächenpressung kann reduziert werden, wenn die Breite B der Erhebung 6 im Plateaubereich zwischen 20% und 30% des Durchmessers D der Kegelrolle 1 an der Stirnseite 5 beträgt.

Die Kegelrolle 1 ist an ihrer Stirnseite 5 eben ausgebildet, so dass die Erhebungen flächig an der Stirnseite 5 der Kegelrolle 1 anliegen und so den Rollen 1 eine definierte Führung verleihen.

Selbst wenn sich fertigungsbedingt eine Störkante 11 (s. 10) ergibt, ist damit sichergestellt, dass ein Anlauf der Kegelrolle 1 an dieser nicht erfolgen kann.

In den 4 bis 9 ist eine alternative Ausgestaltung des Kegelrollenlagers bzw. seines Käfigs 2 illustriert.

Hier erheben sich aus der Innenfläche 4 der Aufnahmetasche 3 zwei Erhebungen 6, wie es am besten aus 7 hervorgeht. Die Erhebungen 6 haben auch hier eine gewisse Breite B, die jedoch im Verhältnis zu denjenigen gemäß der Lösung nach 1 bis 3 deutlich kleiner ist.

Zudem weisen die Kegelrollen 1 an ihrer Stirnseite 5 eine muldenförmige Ausnehmung 8 auf, s. 4 und 7, in die die Erhebungen 6 hineingreifen und so für eine Führung bzw. für ein Halten der Kegelrollen 1 sorgen.

In 10 ist dargestellt, wie die fertigungsbedingte Störkante 11 aussieht, die beim Einsatz einer einfachen und kostengünstigen Fertigungstechnologie unvermeidbar ist. Durch die Erhebungen 6 ist sichergestellt, dass die Kegelrolle 1 unter allen Betriebsbedingungen einen hinreichenden Abstand zu der Störkante 11 hat.

Hierzu ragt die Anlauffläche 10 der Erhebung 6 aus der Innenfläche 4 der Aufnahmetasche 3 um eine Höhe h heraus. Diese Höhe h kann zwischen 0,5 und 3,0% des Durchmessers D der Kegelrolle 1 in ihrem an die Innenfläche 4 angrenzenden Bereich haben. Diese Größenordnung der Höhe h der Erhebung 6 kann für alle vorstehend diskutierten Lösungen vorgesehen werden.

1Kegelrolle 2Käfig 3Aufnahmetasche 4Innenfläche der Aufnahmetasche 5Stirnseite der Kegelrolle 6Erhebung 7Randbereich der Stirnseite 8muldenförmige Ausnehmung 9Längsachse der Kegelrolle 10Anlauffläche 11Störkante BBreite der Anlauffläche DDurchmesser der Kegelrolle hHöhe

Anspruch[de]
  1. Kegelrollenlager, das eine Anzahl Kegelrollen (1) aufweist, die von einem Käfig (2) gehalten werden, wobei der Käfig (2) eine der Anzahl der Kegelrollen (1) entsprechende Anzahl an Aufnahmetaschen (3) für die Kegelrollen (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Innenfläche (4) der Aufnahmetasche (3), die bei bestimmungsgemäß in den Käfig (2) eingelegter Kegelrolle (1) einer der Stirnseiten (5) der Kegelrolle (1) gegenüberliegt, in einem zur axialen Begrenzung der Aufnahmetasche (3) hin beanstandeten Bereich mit wenigstens einer sich axial erstreckenden Erhebung (6) zum axialen Führen der Kegelrolle (1) derart ausgebildet ist, dass ein Berühren von Randbereichen (7) der Stirnseite (5) der Kegelrolle (1) mit der Innenfläche (4) verhindert ist.
  2. Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der mindestens einen Erhebung (6) benachbarte Stirnseite (5) der Kegelrolle (1) im wesentlichen eben ausgebildet ist.
  3. Kegelrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der mindestens einen Erhebung (6) benachbarte Stirnseite (5) der Kegelrolle (1) eine muldenförmige Ausnehmung (8) aufweist.
  4. Kegelrollenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (8) zylindrisch ausgebildet ist.
  5. Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Erhebung (6) nur in einem der beiden Stirnseitenbereiche der Kegelrolle (1) angeordnet ist.
  6. Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass je mindestens eine Erhebung (6) in beiden Stirnseitenbereichen der Kegelrolle (1) angeordnet ist.
  7. Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige sich axial erstreckende Erhebung (6) an der Innenfläche (4) angeordnet ist.
  8. Kegelrollenlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sich axial erstreckende Erhebung (6) an der der Kegelrolle (1) zugewandten Seite eine sich senkrecht zur Längsachse (9) der Kegelrolle (1) erstreckende ebene Anlauffläche (10) bildet.
  9. Kegelrollenlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Anlauffläche (10) zwischen 15% und 35% des Durchmessers (D) der Kegelrolle (1) im Kontaktbereich zur Anlauffläche (10) beträgt.
  10. Kegelrollenlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Anlauffläche (10) zwischen 20% und 30% des Durchmessers (D) der Kegelrolle (1) im Kontaktbereich zur Anlauffläche (10) beträgt.
  11. Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich axial erstreckende Erhebungen (6) an der Innenfläche (4) angeordnet ist.
  12. Kegelrollenlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die sich axial erstreckenden Erhebungen (6) an der der Kegelrolle (1) zugewandten Seite zwei sich senkrecht zur Längsachse (9) der Kegelrolle (1) erstreckende ebene Anlaufflächen (10) bilden.
  13. Kegelrollenlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Anlaufflächen (10) zwischen 5% und 15% des Durchmessers (D) der Kegelrolle (1) im Kontaktbereich zur Anlauffläche (10) beträgt.
  14. Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige sich axial erstreckende Erhebung (6) an der Innenfläche (4) angeordnet ist, wobei diese an der der Kegelrolle (1) zugewandten Seite eine sich senkrecht zur Längsachse (9) der Kegelrolle (1) erstreckende ebene Anlauffläche (10) bildet und wobei die der mindestens einen Erhebung (6) benachbarte Stirnseite (5) der Kegelrolle (1) im wesentlichen eben ausgebildet ist.
  15. Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich axial erstreckende Erhebungen (6) an der Innenfläche (4) angeordnet ist, wobei diese an der der Kegelrolle (1) zugewandten Seite zwei sich senkrecht zur Längsachse (9) der Kegelrolle (1) erstreckende ebene Anlaufflächen (10) bilden und wobei die der mindestens einen Erhebung (6) benachbarte Stirnseite (5) der Kegelrolle (1) eine zylindrisch ausgebildete, muldenförmige Ausnehmung (8) aufweist.
  16. Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (2) aus Blech besteht.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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