DE102007062391A1

DE102007062391A1 - Rolling element comprising a hollow roller and an overload body

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Publication number: DE102007062391A1
Application number: DE102007062391A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ens
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-22
Filing date: 2007-12-22
Publication date: 2009-06-25
Also published as: WO2009079997A3; WO2009079997A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper für ein Wälzlager umfassend eine Hohlrolle mit einer entlang einer Rotationsachse der Hohlrolle verlaufenden Durchgangsbohrung sowie einem koaxial in der Durchgangsbohrung angeordneten zylindrischen Überlastkörper. Die Erfindung betrifft ferner ein Wälzlager mit einem erfindungsgemäßen Wälzkörper. Eine erfindungsgemäße Hohlrolle kann beispielsweise ein Hohlzylinder für ein Zylinderrollenlager, eine Hohlkegelrolle für ein Kegelrollenlager, eine Hohlpendelrolle für ein Pendelrollenlager oder eine Hohlkugelrolle für ein Kugelrollenlager sein. Um einen Wälzkörper bereitzustellen, der im Betrieb eine teilweise elastische Verformung zulässt, um z.B. in einem Wälzlager zur Schlupfverminderung eingesetzt werden zu können, der jedoch eine elastische Verformung, die zu einer Beschädigung führen kann, verhindert, ist der erfindungsgemäße Wälzkörper dadurch gekennzeichnet, dass ein radiales Spiel zwischen der Durchgangsbohrung und dem Überlastkörper vorhanden ist, dessen Größe derart gewählt ist, dass sich die Hohlrolle aufgrund einer radialen Belastung des sich in einem Wälzlager zwischen zwei Laufbahnen befindlichen Wälzkörpers an den Überlastkörper anlegt, bevor eine vorgegebene, zulässige Materialbeanspruchung der Hohlrolle überschritten wird.The invention relates to a rolling element for a roller bearing comprising a hollow roller with a through hole extending along a rotational axis of the hollow roller and a coaxially arranged in the through hole cylindrical overload body. The invention further relates to a rolling bearing with a rolling element according to the invention. A hollow roller according to the invention may be, for example, a hollow cylinder for a cylindrical roller bearing, a hollow taper roller for a tapered roller bearing, a hollow pendulum roller for a spherical roller bearing or a hollow ball roller for a ball roller bearing. In order to provide a rolling element which allows in operation a partially elastic deformation, e.g. can be used in a rolling bearing for slip reduction, but which prevents elastic deformation, which can lead to damage, the rolling element according to the invention is characterized in that a radial clearance between the through hole and the overload body is present, whose size is selected in that, due to a radial load of the roller body located in a roller bearing between two raceways, the hollow roller bears against the overload body before a predetermined, permissible material stress of the hollow roller is exceeded.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper für ein Wälzlager umfassend eine Hohlrolle mit einer entlang einer Rotationsachse der Hohlrolle verlaufenden Durchgangsbohrung sowie einem koaxial in der Durchgangsbohrung angeordneten zylindrischen Innenkörper. Die Erfindung betrifft ferner ein Wälzlager mit mindestens einem erfindungsgemäßen Wälzkörper. Eine erfindungsgemäße Hohlrolle kann beispielsweise ein Hohlzylinder für ein Zylinderrollenlager, eine Hohlkegelrolle für ein Kegelrollenlager, eine Hohltonnenrolle für ein Pendelrollenlager bzw. Tonnenlager oder eine Hohlkugelrolle für ein Kugelrollenlager sein.The The invention relates to a rolling element for a rolling bearing comprising a hollow roller with a along a rotation axis of the hollow roller extending through hole and a coaxially arranged in the through hole cylindrical Inner body. The invention further relates to a roller bearing at least one rolling element according to the invention. A hollow roller according to the invention can, for example a hollow cylinder for a cylindrical roller bearing, a hollow cone roller for a tapered roller bearing, a hollow barrel roller for a spherical roller bearing or roller bearing or a hollow ball roller be for a ball roller bearing.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Wälzkörper, die eine entlang ihrer Rotationsachse verlaufende Durchgangsbohrung aufweisen, kommen z. B. dann in Wälzlagern zur Verwendung, wenn das Massenträgheitsmoment des Lagersatzes (Wälzkörper und Käfig) reduziert werden soll.rolling elements, the one through its axis of rotation extending through hole have, come z. B. then in bearings for use when the mass moment of inertia of the bearing set (rolling elements and cage) should be reduced.

Der Hohlzylinder als Beispiel eines solchen Wälzkörpers, bestehend aus einem offenen Kreiszylinder mit zentrischer Bohrung, wird auch in gering belasteten Wälzlagern eingesetzt, um die Schlupfgefahr zu verringern. Dabei werden einzelne herkömmliche, massive Wälzkörper durch Hohlzylinder mit einem geringfügig größeren Außendurchmesser ersetzt. Der Außendurchmesser der Hohlzylinder wird dabei so gewählt, dass diese im lastfreien Zustand des Wälzlagers einen ständigen Kontakt zu den Laufbahnen gewährleisten. Die Hohlzylinder federn bei zunehmender Belastung des Wälzlagers ein, so dass ab einer bestimmten Belastung die massiven Wälzkörper mittragen.Of the Hollow cylinder as an example of such a rolling element, consisting of an open circular cylinder with centric bore, is also used in low-load rolling bearings to to reduce the risk of slipping. In doing so, individual conventional, massive rolling elements by hollow cylinder with a slightly larger outer diameter replaced. The outer diameter of the hollow cylinder is doing chosen so that these in the load-free state of the bearing ensure constant contact with the careers. The hollow cylinder springs with increasing load of the bearing a, so that from a certain load the massive rolling elements endorse.

Ein derartiges Wälzlager zur Verringerung der Schlupfgefahr ist z. B. aus der FR 2 479 369 A1 bekannt.Such a rolling bearing to reduce the risk of slippage is z. B. from the FR 2 479 369 A1 known.

Aufgrund der entlang ihrer Rotationsachse verlaufenden Bohrung, lassen sich Hohlrollen unter Einwirkung einer radialen Last leichter elastisch verformen. Ihre radiale Steifigkeit, die das Verhältnis von radialer Belastung und radialer, elastischer Kompression beschreibt, ist also geringer. Diese Eigenschaft ist beim Einsatz in Wälzlagern zur Schlupfverminderung vorteilhaft, da bereits bei einer verhältnismäßig geringen radialen Belastung, der Außendurchmesser der Hohlrollen dem Außendurchmesser der massiven Rollen entspricht und somit alle Wälzkörper tragen.by virtue of the bore extending along its axis of rotation, can be Hollow rollers under the action of a radial load slightly elastic deform. Their radial stiffness, the ratio of radial load and radial, elastic compression describes is therefore lower. This property is when used in rolling bearings for slip reduction advantageous because even at a relatively low radial load, the outer diameter of the hollow rollers corresponds to the outer diameter of the massive rollers and thus wear all rolling elements.

In der Praxis kann die reduzierte radiale Steifigkeit jedoch auch zu Problemen führen. So zeigte sich, dass die bei einer radialen Belastung durch ihre permanente Verformung einer stetigen Biegewechselbeanspruchung unterliegenden Hohlrollen hinsichtlich ihrer Belastbarkeit und Dauerfestigkeit potentielle Schwachstellen des Wälzlagers darstellen. Die Hohlrollen sind infolge dessen für eine verringerte Tragfähigkeit und eine verkürzte Lebensdauer des Wälzlagers ursächlich. Die Schädigung der Hohlrollen tritt dabei nicht unmittelbar durch die radial einwirkende Belastung ein. Es liegt also kein Versagen aufgrund zu großer, radial wirkender Druckspannung im Bereich des Kraftangriffspunktes vor. Vielmehr treten die Schädigungen durch die sich aus der Verformung der Hohlrolle zu einem elliptischen Hohlkörper ergebenden Spannungen ein. Die Verformung der Hohlrolle erzeugt wie bei einem Biegebalken Zug- und Druckspannungen, die hierbei in tangentialer Richtung der Hohlrolle verlaufen. Im Querschnittsprofil der Hohlrolle entstehen durch die Kompression zu einer Ellipse dabei an deren Hauptscheiteln Druckspannungen an der Innenmantelfläche und Zugspannungen an der Außenmantelfläche. Entsprechend ergeben sich an den Nebenscheiteln Druckspannungen an der Außenmantelfläche und Zugspannungen an der Innenmantelfläche. Es zeigte sich, dass das Versagen der Hohlrolle durch die Zugspannungen an den Innenmantelflächen verursacht wird, die im Dauerbetrieb des Wälzlagers zu Anrissen und schließlich zum Bruch der Hohlrollen führen können.In In practice, however, the reduced radial rigidity may also increase Cause problems. So it turned out that at a radial Stress due to their permanent deformation of a constant bending stress underlying hollow rollers in terms of their resilience and fatigue strength represent potential weak points of the rolling bearing. The Hollow rolls are consequently a reduced load capacity and a shortened life of the rolling bearing causally. The damage to the hollow rollers occurs not directly by the radially acting load. So there is no failure due to being too big, radial acting compressive stress in the region of the force application point. Rather, the damages occur due to the Deformation of the hollow roll to an elliptical hollow body resulting voltages. The deformation of the hollow roller generates as with a bending beam tensile and compressive stresses, in this case run in the tangential direction of the hollow roller. In the cross-sectional profile of Hollow roll created by the compression to an ellipse At the main vertices compressive stresses on the inner circumferential surface and tensile stresses on the outer circumferential surface. Corresponding arise at the minor peaks compressive stresses on the outer surface and tensile stresses on the inner circumferential surface. It was found, that the failure of the hollow roller by the tensile stresses on the inner circumferential surfaces caused in continuous operation of the rolling bearing to Cracks and eventually lead to breakage of the hollow rollers can.

Überbeanspruchungen der Hohlrollen entstehen insbesondere dann, wenn die Hohlrollen in den Lastbereich des Wälzlagers eintreten. Entscheidend sind dabei die hohen Belastungen verteilt auf nur wenige Wälzkörper sowie den durch die Verformung der Laufbahnen geringeren Abstand zwischen den Laufbahnen. Im Gegensatz zu massiven Wälzkörpern, die sich in dieser Situation zumindest teilweise in die Laufbahnen eindrücken können, werden die Hohlrollen nahezu ausschließlich selbst elastisch verformt. Weniger problematisch ist hingegen die Verformung der Hohlrollen, die durch das Abrollen der Hohlrollen zwischen den Laufbahnen außerhalb der Lastzone entsteht, da diese Verformung geringer ist.overstress the hollow rollers arise in particular when the hollow rollers enter the load range of the rolling bearing. critical are the high loads distributed on only a few rolling elements and the smaller by the deformation of the raceways distance between the careers. Unlike massive rolling elements, at least partially in the careers in this situation can impress, the hollow rollers are almost exclusively elastically deformed itself. Less problematic is, however, the deformation of the hollow rollers by the rolling of the Hollow rollers between the tracks outside the load zone arises because this deformation is less.

Zur Vermeidung derartiger Schädigungen der Hohlrollen, können diese zwar entsprechend stärker dimensioniert werden. Dies führt jedoch automatisch zu einer Erhöhung der radialen Steifigkeit, was wiederum bei einem Einsatz in einem Wälzlager zur Schlupfverminderung nachteilig ist.to Avoiding such damage to the hollow rollers can Although these are dimensioned accordingly stronger. This however, automatically leads to an increase in the radial stiffness, which in turn when used in a rolling bearing for Slip reduction is disadvantageous.

Aus der DE 566 062 sind zylindrische Rollen für ein Rollenlager bekannt, die aus einem Kern und einer oder mehreren Mantelschichten bestehen. Die Mantelschichten sind dabei mit dem Kern fest zusammengefügt und sollen eine Rissfortpflanzung ausgehend von Zentrierbohrungen des Kerns begrenzen.From the DE 566 062 cylindrical rollers are known for a roller bearing, which consist of a core and one or more cladding layers. The cladding layers are firmly joined together with the core and are intended to limit crack propagation from centering bores of the core.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzkörper bereitzustellen, der im Betrieb eine teilweise elastische Verformung zulässt, um z. B. in einem Wälzlager zur Schlupfverminderung eingesetzt werden zu können, der jedoch eine Verformung, die zu einer Beschädigung führen kann, verhindert.Of the Invention is based on the object, a rolling element to provide, in operation, a partially elastic deformation allows to B. in a rolling bearing for slip reduction be used, but a deformation, the can lead to damage prevented.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird durch einen Wälzkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, mit der Maßgabe, dass der Innenkörper mit einer radialen Spielpassung in der Hohlrolle angeordnet ist, wobei die Spielpassung derart gewählt ist, dass der Innenkörper als Überlastkörper wirkt, indem er bei radialer Belastung des Wälzkörpers die Hohlrolle abstützt, bevor eine vorgegebene Materialbeanspruchung der Hohlrolle überschritten wird.These Task is by a rolling element according to the preamble of claim 1, with the proviso that the inner body with a radial clearance in the Hollow roller is arranged, wherein the clearance fit chosen such is that the inner body as overload body acts by being at radial load of the rolling element the hollow roll is supported before a predetermined material stress the hollow roller is exceeded.

Erfindungsgemäß kann dadurch der Eintritt einer vorgegeben Materialbeanspruchung, die es zu vermeiden gilt, zu einer größeren radialen Belastung hin verschoben werden, indem der Innenkörper den Hohlzylinder als Überlastkörper abstützt. Dieses erfindungsgemäße Abstützen durch den Überlastkörper beginnt dann, wenn der Hohlzylinder aufgrund seiner radialen Kompression an dem Überlastkörper anzuliegen beginnt, d. h. wenn bei einer Betrachtung im Querschnittsprofil der kleinste Innendurchmesser der elliptischen Hohlrolle dem Außendurchmesser des Überlastkörpers entspricht. Das erfindungsgemäße Abstützen durch den Überlastkörper bewirkt, dass die radiale Steifigkeit des gesamten Wälzkörpers erhöht wird, da für eine be stimmte radiale Kompression des Wälzkörpers nun eine Belastung erforderlich ist, die sowohl die Rückstellkraft der Hohlrolle als auch die Rückstellkraft des Überlastkörpers überwinden muss. Diese größere radiale Steifigkeit des Wälzkörpers bewirkt, dass bei weiter steigender radialer Belastung, eine geringere Verformung der Hohlrolle eintritt als dies ohne Abstützung der Fall wäre und somit geringere Materialbeanspruchungen aufgrund der Biegung der Hohlrolle auftreten.According to the invention thereby the entry of a given material stress, the It is important to avoid a larger radial Strain towards be shifted by the inner body the hollow cylinder is supported as an overload body. This inventive support by the overload body then starts when the hollow cylinder due to its radial compression to rest on the overload body begins, d. H. when viewed in the cross-sectional profile the smallest inner diameter of the elliptical hollow roller the outer diameter of the overload body equivalent. The support according to the invention through the overload body causes the radial Increased stiffness of the entire rolling element is, as for a certain radial compression of the rolling element Now a load is required, which is both the restoring force overcome the hollow roller and the restoring force of the overload body got to. This greater radial stiffness of the rolling element causes a further increase in radial load, a lower Deformation of the hollow roller occurs as this without support the case would be and thus lower material stresses due to the bending of the hollow roller occur.

Damit der Wälzkörper jedoch weiterhin die Vorteile einer Hohlrolle aufweist, um z. B. in einem Lager zur Schlupfverminderung eingesetzt werden zu können, ist die Spielpassung zwischen Hohlrolle und Überlastkörper notwendig. Dieses Spiel sorgt dafür, dass der Hohlzylinder bis zur Abstützung durch dem Überlastkörper durch eine verhältnismäßig geringe radiale Belastung komprimiert werden kann, da lediglich die – relativ geringe – radiale Steifigkeit der Hohlrolle Einfluss hat. Um das erfindungsgemäße Abstützen durch den Überlastkörper zu ermöglichen, bevor die vorgegebene Materialbeanspruchung erreicht wird, darf das Spiel einen Maximalwert nicht überschreiten. Dieser Maximalwert hängt von der Größe der vorgegebenen Materialbeanspruchung, der Art der gewählten Materialbeanspruchung, den Dimensionen der Hohlrolle sowie dem Werkstoff der Hohlrolle, insbesondere dem Elastizitätsmodul, ab. Grundsätzlich muss hierfür ermittelt werden, ab welcher radialen Kompression der Hohlrolle die vorgegebene Materialbeanspruchung aufgrund der Biegung der Hohlrolle überschritten wird. Diese Berechnung kann entweder analytisch auf Grundlage der Biegebalkentheorie oder mittels handelsüblicher Berechnungsprogramme basierend auf der Finite Elemente Methode durchgeführt werden. Die derart bestimmte maximale radiale Kompression entspricht dem doppelten radialen Spiel zwischen Hohlzylinder und Überlastkörper.In order to However, the rolling elements continue to have the advantages of a Hollow role has to z. B. in a camp for slip reduction to be used is the clearance between Hollow roller and overload body necessary. This Game ensures that the hollow cylinder to the support through the overload body by a relatively low radial load can be compressed because only the - relatively low - radial stiffness of the hollow roller Has influence. To support the invention before allowing through the overload body the specified material stress is reached, the game is allowed do not exceed a maximum value. This maximum value depends on the size of the given Material stress, the type of material stress selected, the dimensions of the hollow roller and the material of the hollow roller, in particular the modulus of elasticity. in principle must be determined for this, from which radial compression the hollow roller the predetermined material stress due to Bending of the hollow roller is exceeded. This calculation can be either analytically based on the bending beam theory or based on commercial calculation programs be done on the finite element method. The such determined maximum radial compression is twice that radial clearance between hollow cylinder and overload body.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine radiale Steifigkeit des Überlastkörpers derart gewählt, dass sich eine radiale Steifigkeit des Wälzkörpers bei der Abstützung der Hohlrolle durch den Überlastkörper ergibt, die bei einer vorgegebenen radialen Belastung des Wälzkörpers eine vorgegebene Materialbeanspruchung der Hohlrolle ausschließt. Um die Vorteile der Hohlrolle beizubehalten, darf deren radiale Steifigkeit nicht vergrößert werden. Um jedoch die gesamte Steifigkeit des Wälzkörpers ab dem Abstützen durch den Überlastkörper derart zu erhöhen, dass bei einer erforderlichen radialen Belastung eine Verformung der Hohlrolle eintritt, die zu keiner Beanspruchung der Hohlrolle über eine vorgegebene Materialbeanspruchung hinaus führt, kann die radiale Steifigkeit des Überlastkörpers entsprechend gewählt werden. Ausgehend von der – wie zuvor berechneten – maximal zulässigen Verformung der Hohlrolle, kann nun unter Berücksichtigung der vorgegeben Belastung die notwendige radiale Steifigkeit des Wälzkörpers ermittelt werden. Mit Kenntnis der radialen Steifigkeit der Hohlrolle ergibt sich damit die erforderliche radiale Steifigkeit des Überlastkörpers. Diese Steifigkeit kann nun durch Auswahl eines entsprechenden Werkstoffs, insbesondere eines entsprechenden Elastizitätsmoduls, oder einer entsprechenden Form, also z. B. einem massiven Zylinder oder einem Hohlzylinder, erreicht werden.According to one preferred embodiment of the present invention is a radial stiffness of the overload body chosen such that a radial stiffness of the Rolling elements in the support of the hollow roller through the overload body results in a predetermined radial load of the rolling element excludes a predetermined material stress of the hollow roller. To maintain the advantages of the hollow roller, its radial Stiffness can not be increased. However the entire stiffness of the rolling element from the Supported by the overload body so to increase that at a required radial load a deformation of the hollow roller occurs, which does not contribute to the Hollow roller beyond a given material stress addition leads, can the radial stiffness of the overload body be selected accordingly. Starting from the - how previously calculated - maximum allowable deformation the hollow roller, can now be given taking into account the given Load determines the necessary radial stiffness of the rolling element become. With knowledge of the radial stiffness of the hollow roller results thus the required radial stiffness of the overload body. This rigidity can now be determined by selecting a suitable material, in particular a corresponding modulus of elasticity, or a corresponding form, ie z. B. a massive cylinder or a hollow cylinder can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Materialbeanspruchung ein Maximum der Tangentialspannung. Die Art der Materialbeanspruchung, die für die Auswahl der Spielpassung bzw. zur Bestimmung der radialen Steifigkeit des Überlastkörpers verwendet wird, muss die für das Versagen der Hohlrolle kritische Beanspruchung widerspiegeln. Zwar kann grundsätzlich auch z. B. die unmittelbar durch die radiale Belastung auftretende radiale Druckspannung im Kraftangriffspunk berücksichtigt werden. Da das Versagen der Hohlrolle jedoch in aller Regel durch die aus der Biegung hervorgerufenen Tangentialspannungen erfolgt, sind gewöhnlich diese zu wählen. Diese sollten dabei stets geringer als der für den jeweiligen Werkstoff geltende Wert für die Biege-Wechselfestigkeit sein.According to a preferred embodiment of the present invention, the material stress is a maximum of the tangential stress. The type of material stress used to select the clearance fit or to determine the radial stiffness of the overload body must reflect the stress critical to the failure of the hollow roll. Although in principle also z. B. are taken into account directly occurring through the radial load radial compressive stress in the force application point. However, since the failure of the hollow roller is usually done by the tangential stresses caused by the bending, these are usually to be selected. These should always lower than the applicable value for the respective material for the bending alternating strength.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Werkstoff des Überlastkörpers und der Werkstoff der Hohlrolle ein im Wesentlichen gleiches E-Modul auf. Insbesondere können die Werkstoffe die gleichen sein. Diese Lösung ist einerseits aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll. Andererseits entspricht in diesem Fall die radiale Steifigkeit des gesamten erfindungsgemäßen Wälzkörpers, sobald die Abstützung durch den Überlastkörper erfolgt, im Wesentlichen der radialen Steifigkeit massiver Wälzkörper aus dem gleichen Material. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Wälzkörpers in einem Wälzlager zur Schlupfverminderung, können somit alle Wälzkörper bei entsprechender Belastung eine im Wesentlichen gleiche radiale Steifigkeit aufweisen. Dadurch ergibt sich eine, z. B. bezüglich der Laufruhe vorteilhafte, gleichmäßige Lastverteilung über die Wälzkörper. In bestimmten Anwendungsfällen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Hohlrolle und der Überlastkörper aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. So kann z. B. die Hohlrolle aus herkömmlichen Wälzkörperstahl gefertigt werden und der Überlastkörper zur Verringerung des Massenträgheitsmoments des Lagersatzes aus einem leichteren Werkstoff bestehen.According to one preferred embodiment of the present invention has the material of the overload body and the Material of the hollow roller on a substantially equal modulus of elasticity. In particular, the materials can be the same. These Solution is on the one hand for economic reasons meaningful. On the other hand, in this case, the radial rigidity corresponds the entire rolling element according to the invention, once the support by the overload body takes place, essentially the radial stiffness of massive rolling elements from the same material. When using the inventive Rolling elements in a rolling bearing for slip reduction, Thus, all rolling elements with appropriate Strain have a substantially equal radial stiffness. This results in a, z. B. with regard to smoothness advantageous, uniform load distribution over the rolling elements. In certain applications However, it may be advantageous if the hollow roller and the overload body consist of different materials. So z. B. the hollow roller be made of conventional rolling steel and the overload body for reducing the moment of inertia the bearing set consist of a lighter material.

Die axiale Ausdehnung des Überlastkörpers kann kürzer, länger oder genauso lang sein wie die axiale Ausdehnung der Durchgangsbohrung der Hohlrolle. Entscheidend ist lediglich, dass der Überlastkörper die Hohlrolle in axialer Richtung über eine ausreichende Strecke abstützen kann, um bei Überlast eine schädigende Verformung der Hohlrolle über deren gesamte axiale Ausdehnung zu verhindern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich daher der Überlastkörper im Wesentlichen über die gesamte axiale Ausdehnung der Durchgangsbohrung, da hierdurch die Funktion des Überlastkörpers erfüllt wird, ohne dass sich das Massenträgheitsmoment des Wälzkörpers unnötig erhöht.The axial expansion of the overload body can be shorter, be longer or as long as the axial extent the through hole of the hollow roller. The only thing that matters is that the overload body, the hollow roller in the axial Support direction over a sufficient distance can cause damaging deformation when overloaded to prevent the hollow roller over its entire axial extent. According to one preferred embodiment of the present invention Therefore, the overload body extends substantially over the entire axial extent of the through hole, since thereby the Function of the overload body fulfilled is without the mass moment of inertia of the rolling element unnecessarily increased.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Hohlrolle ein Hohlzylinder, eine Hohlkegelrolle, eine Hohltonnenrolle oder eine Hohlkugelrolle. Der erfindungsgemäße Wälzkörper kann somit überall dort eingesetzt werden, wo sich Vorteile aus einem eine Bohrung aufweisenden Wälzkörper ergeben, d. h. z. B. in Zylinderrollenlagern, in Kegelrollenla gern, in Pendelrollenlagern, in Tonnenlagern oder in Kugelrollenlagern.According to one preferred embodiment of the present invention the hollow roller is a hollow cylinder, a hollow cone roller, a hollow barrel roller or a hollow ball roller. The rolling element according to the invention can thus be used wherever there are advantages from a rolling element having a bore result, d. H. z. In cylindrical roller bearings, in tapered roller bearings, in spherical roller bearings, in roller bearings or in ball roller bearings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet der Überlastkörper einen massiven Zylinder oder einen massiven Kegelstumpf aus. Vorteilhaft ist hierbei die große radiale Steifigkeit. Ein massiver Zylinder ist zudem einfach herzustellen. Je nach benötigten Dimensionen kann auch auf Standardwälzkörper, z. B. für Zylinderrollenlager, zurückgegriffen werden. Ein massiver Kegelstumpf kann z. B. in eine entsprechende kegelförmige Durchgangsbohrung, beispielsweise einer Hohlkegelrolle, eingesetzt werden. Falls der Kegelstumpf nur einen geringen Kegelwinkel aufweist, kann er auch in eine zylindrische Durchgangsbohrung eingesetzt werden, um z. B. bei einer Verkippung des Wälzlagers entlang der axialen Erstreckung der Durchgangsbohrung unterschiedlich stark zu stützen.According to one preferred embodiment of the present invention The overload body forms a massive cylinder or a massive truncated cone. The advantage here is the great radial stiffness. A massive cylinder is also easy to make. Depending on the required dimensions can also on standard rolling elements, z. B. for cylindrical roller bearings, be resorted to. A solid truncated cone can, for. B. in a corresponding conical through hole, For example, a hollow cone roller, are used. If the Truncated cone has only a small cone angle, he can also be inserted into a cylindrical through hole to z. B. at a tilt of the bearing along the axial Extension of the through hole to support different degrees.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet der Überlastkörper einen Hohlzylinder oder eine Hohlkegelrolle aus. Aufgrund des geringeren Gewichtes, kann somit das Massenträgheitsmoment des kompletten Lagersatzes reduziert werden.According to one preferred embodiment of the present invention forms the overload body a hollow cylinder or a hollow cone role. Due to the lower weight, can thus the mass moment of inertia of the complete bearing set be reduced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich innerhalb des den Überlastkörper ausbildenden Hohlzylinders bzw. der Hohlkegelrolle mindestens ein weiterer Hohlzylinder bzw. eine weitere Hohlkegelrolle und/oder ein massiver Zylinder bzw. massiver Kegelstumpf. Dabei ist nicht erforderlich, dass die weiteren Elemente formschlüssig mit dem den Überlastkörper ausbildenden Hohlzylinder bzw. der Hohlkegelrolle verbunden sind. Vielmehr kann hier ebenfalls ein Spiel vorliegen, so dass sich beim Aufbringen einer radialen Belastung zunächst die Hohlrolle an den den Überlastkörper ausbildenden Hohlzylinder bzw. die Hohlkegelrolle anlegt, und bei weiter steigender radialer Belastung sich der den Überlastkörper ausbildende Hohlzylinder bzw. die Hohlkegelrolle an die weiteren Elemente anlegt.According to one preferred embodiment of the present invention is inside the overload body forming hollow cylinder or the hollow cone roller at least one another hollow cylinder or another hollow cone roller and / or a massive cylinder or solid truncated cone. It is not required that the other elements form fit with the overload body forming hollow cylinder or the hollow cone roller are connected. Rather, here too present a game, so that when applying a radial First load the hollow roller to the overload body forming hollow cylinder or the hollow cone roller applies, and at further increasing radial load is the overload body forming hollow cylinder or the hollow cone roller to the other Creates elements.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich zwischen der Hohlrolle und dem Überlastkörper ein Füllmaterial. Dieses kann den Spalt zwischen Hohlrolle und Überlastkörper sowohl in axialer Richtung, radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung komplett oder auch nur teilweise ausfüllen. Dass Füllmaterial kann z. B. aus einem Klebstoff bestehen, der dafür sorgt, dass der Überlastkörper in der Bohrung der Hohlrolle gehalten wird. Gleichzeitig kann dadurch das Eindringen von Verunreinigungen in den Spalt verhindert werden. Das Füllmaterial kann auch aus Schmierstoff zur Minimierung der zwischen Hohlrolle und Überlastkörper entstehenden Reibung bestehen. Zur Reduzierung des Verschleißes kann eine Schutzschicht auf die Mantelfläche der Bohrung und/oder die in radialer Richtung außen liegende Mantelfläche des Überlastkörpers aufgetragen werden. Dabei kann es sich z. B. um eine Dünnchromatschicht oder eine durch Brünieren entstandene Schicht handeln. Der Füllstoff kann auch aus Kunststoff bestehen.According to one preferred embodiment of the present invention located between the hollow roller and the overload body a filler. This can be the gap between the hollow roller and overload bodies both in the axial direction, radial direction as well as circumferentially complete or only partially complete. That filler can z. B. consist of an adhesive that ensures that held the overload body in the bore of the hollow roller becomes. At the same time, this can prevent the ingress of contaminants be prevented in the gap. The filler can also made of lubricant to minimize between hollow roller and overload body arising friction exist. To reduce wear can be a protective layer on the lateral surface of the hole and / or the outer surface lying in the radial direction be applied to the overload body. there can it be z. B. to a Dünnchromatschicht or through Browning resulting layer act. The filler can also be made of plastic.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Überlastkörper Mittel zu seiner axialen und/oder radialen Fixierung in der Hohlrolle auf. Eine axiale Fixierung des Überlastkörpers innerhalb der Durchgangsbohrung der Hohlrolle ermöglicht z. B. eine einfache Montage der Wälzkörper in einem Wälzlager, da der Überlastkörper nicht Herausrutschen kann, oder stellt sicher, dass der Überlastkörper sich im Betrieb nicht axial verschiebt, sondern die Hohlrolle in axialer Richtung wie beabsichtigt unterstützt. Eine radiale Fixierung ist wünschenswert, um zu verhindern, dass der Überlastkörper in der Hohlrolle während des Betriebs an die Innenmantelfläche anschlagen kann. Die Mittel zur axialen und/oder radialen Fixierung können z. B. aus an den beiden axialen Endbereichen des Überlastkörpers befindlichen, umlaufenden Kerben zur Aufnahme eines O-Rings und einem darin eingepassten O-Ring selbst bestehen.According to one preferred embodiment of the present invention the overload body has means for its axial and / or radial fixation in the hollow roller. An axial fixation the overload body within the through hole the hollow roller allows z. B. a simple assembly of the rolling elements in a rolling bearing, as the overload body can not slip out, or make sure the overload body not axially displaced during operation, but the hollow roller in axial direction supported as intended. A radial Fixation is desirable to prevent the overload body in the hollow roller during operation of the inner circumferential surface can strike. The means for axial and / or radial fixation can z. B. from at the two axial end portions of the overload body located, circumferential notches for receiving an O-ring and a fitted O-ring itself.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Überlastkörper durch einen Käfig geführt. Vorzugsweise weist der Über lastkörper hierfür eine größere axiale Ausdehnung als die Hohlrolle auf, d. h. er steht in axialer Richtung hervor und kann durch den Käfig aufgenommen werden. Der überlastkörper kann hierzu auch über Teilbereiche in axialer Richtung an seinen beiden Enden einen verminderten Durchmesser aufweisen, wobei der sich ergebende Zapfen durch einen Käfig geführt wird.According to one preferred embodiment of the present invention the overload body gets through a cage guided. Preferably, the load body over for this a greater axial extent as the hollow roll on, d. H. he stands out in the axial direction and can be absorbed through the cage. The overload body this can also be done over partial areas in the axial direction have a reduced diameter at both ends, wherein the resulting pin passed through a cage becomes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Überlastkörper eine Profilierung auf. Dies kann z. B. bei einem Hohlzylinder aus einem kreisballigen, zylindrischballigen oder elliptischen Profil bestehen, wie dies bei Wälzkörpern für Zylinderrollenlagern bekannt ist. Dadurch kann eine bessere Unterstützung des in axialer Richtung mittig liegenden Bereichs der Hohlrolle erreicht werden.According to one preferred embodiment of the present invention the overload body has a profiling. This can be z. B. in a hollow cylinder from a circular, cylindrical or elliptical profile, like this for rolling elements for cylindrical roller bearings is known. This can provide better support of the be achieved in the axial direction centrally located portion of the hollow roller.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das Verhältnis des größten Außendurchmessers der Hohlrolle zu dem kleinsten Innendurchmesser der Hohlrolle zwischen 2:1 bis 1,1:1, vorzugsweise zwischen 1,8:1 bis 1,25:1, weiter vorzugsweise zwischen 1,6:1 bis 1,4:1. Der größte Außendurchmesser entspricht dabei dem Durchmesser eines einhüllenden, koaxialen Zylinders. Der kleinste Innendurchmesser der Hohlrolle entspricht dabei dem maximal möglichen Durchmesser eines koaxial in der Hohlrolle angeordneten Zylinders. Die gemäß dieser Ausführungsform gegebenen Durchmesserverhältnisse entsprechen typischen Dimensionen von erfindungsgemäßen Hohlrollen. Diese weisen einerseits eine entsprechend geringe radiale Steifigkeit auf, um in Wälzlagern zur Schlupfverminderung eingesetzt zu werden. Andererseits liegt eine deutliche Gewichtsreduktion vor, wodurch ein Einsatz in Wälzlagern zur Reduzierung des Massenträgheitsmoment möglich ist. Im Gegensatz dazu weisen herkömmliche Wälzkörper mit einer axial verlaufenden Bohrung zur Aufnahme eines Zapfens eines Bolzenkäfigs ein Verhältnis des größten Außendurchmessers zu dem kleinsten Innendurchmesser von etwa 3:1 auf.According to one preferred embodiment of the present invention is the ratio of the largest outside diameter the hollow roller to the smallest inner diameter of the hollow roller between 2: 1 to 1.1: 1, preferably between 1.8: 1 to 1.25: 1, more preferably between 1.6: 1 to 1.4: 1. The largest outside diameter corresponds to the diameter of an enveloping, coaxial Cylinder. The smallest inner diameter of the hollow roller corresponds while the maximum possible diameter of a coaxial in the hollow roller arranged cylinder. The according to this Embodiment given diameter ratios correspond to typical dimensions of inventive Hollow rollers. These have on the one hand a correspondingly small radial Stiffness on to rolling in bearings for slip reduction to be used. On the other hand, there is a significant weight reduction before, thereby reducing the use in rolling bearings the moment of inertia is possible. In contrast To have conventional rolling elements with an axially extending bore for receiving a pin of a Bolt cage a ratio of the largest Outside diameter to the smallest inside diameter of about 3: 1 up.

Ein erfindungsgemäßes Wälzlager weist eine Vielzahl von massiven Wälz körpern auf, wobei mindestens ein massiver Wälzkörper durch einen Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–14 ersetzt ist. Ein derartiges Lager kann z. B. eingesetzt werden, um das Massenträgheitsmoment das Wälzlagers zu verringern. Dabei werden vorzugsweise mehrere, insbesondere sämtliche, massive Wälzkörper durch erfindungsgemäße Wälzkörper ersetzt.One Inventive rolling bearing has a Variety of massive rolling bodies on, at least a massive rolling element through a rolling element according to any one of claims 1-14 is replaced. Such a warehouse may, for. B. be used about the moment of inertia of the rolling bearing reduce. In this case, preferably several, in particular all, massive rolling elements by the invention Replaced rolling elements.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Wälzlager weist die Hohlrolle einen geringfügig größeren Außendurchmesser als die massiven Wälzkörper auf. Zur Vermeidung von Schlupf ist es in der Regel nicht notwendig mehr als drei über den Umfang verteilte erfindungsgemäße Wälzkörper einzusetzen. Das erfindungsgemäße Wälzlager kann ein Radialwälzlager, Axialwälzlager, oder ein Radial-/Axialwälzlager sein. Vorzugsweise ist das Spiel zwischen Hohlkörper und Überlastkörper derart gewählt – unter Umständen durch entsprechende Wahl der radialen Steifigkeit des Überlastkörpers – dass die Abstützung durch den Überlastkörper dann eintritt, wenn alle Wälzkörper zu tragen beginnen. Somit wird sichergestellt, dass, wenn die massiven Wälzkörper sowie der mindestens eine Überlastkörper aus einem gleichen Werkstoff bestehen, eine gleichmäßige Lastverteilung eintritt.at another rolling bearing according to the invention the hollow roller has a slightly larger Outer diameter than the massive rolling elements on. To avoid slippage, it is usually not necessary more than three distributed over the circumference invention Use rolling elements. The invention Rolling bearings can be a radial roller bearing, axial roller bearing, or a radial / axial roller bearing. Preferably the game between hollow body and overload body so chosen - under circumstances appropriate choice of the radial stiffness of the overload body - that the support by the overload body then occurs when all rolling elements wear kick off. This will ensure that when the massive rolling elements and the at least one overload body of a same material, a uniform Load distribution occurs.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Überlastkörper ein Bolzen eines Bolzenkäfig. Insbesondere, wenn durch den erfindungsgemäßen Wälzkörper die Schlupfgefahr vermindert werden soll, kann gemäß dieser Ausführungsform der Lagersatz über den Käfig angetrieben werden, wobei der Käfig wiederum nur von einem einzigen erfindungsgemäßen Wälzkörper angetrieben werden muss. Die restlichen Wälzkörper müssen also nicht Bohrungen aufweisen, um entsprechende Zapfen des Käfigs aufzunehmen.According to one preferred embodiment of the present invention the overload body is a bolt of a bolt cage. In particular, if by the inventive Rolling the risk of slipping be reduced should, according to this embodiment the bearing set are driven over the cage, in turn, the cage only of a single invention Rolling element must be driven. The remaining Rolling elements do not have to be drilled have to receive corresponding pins of the cage.

Der erfindungsgemäße Wälzkörper kann z. B. in Wälzlagern einer Getriebelagerung einer Windkraftanlage eingesetzt werden.Of the Rolling elements according to the invention can z. B. in rolling bearings of a gearbox mounting a wind turbine be used.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden durch Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Hierbei zeigen:preferred Embodiments of the present invention are described in US Pat The following are described by reference to the accompanying figures. in this connection demonstrate:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers, 1 a schematic sectional view of a first embodiment of a rolling element according to the invention,

2 eine schematische Schnittdarstellung eines belasteten erfindungsgemäßen Wälzkörpers, 2 a schematic sectional view of a loaded rolling element according to the invention,

3 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers, 3 a schematic sectional view of a second and third embodiment of a rolling element according to the invention,

4 eine schematische Schnittdarstellung erfindungsgemäßer Hohlrollen, und 4 a schematic sectional view of inventive hollow rollers, and

5 einen Zusammenhang zwischen radialer Kompression und radialer Belastung eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers. 5 a relationship between radial compression and radial load of a rolling element according to the invention.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description the drawing

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers. Bei der Hohlrolle 1 handelt es sich um einen Hohlzylinder der beispielsweise in einem Axial- oder Radialzylinderrollenlager eingesetzt werden kann. 1a) zeigt eine Schnittdarstellung entlang einer axial verlaufenden Schnittebene, 1b) zeigt eine Schnittdarstellung mit Blickrichtung in axialer Richtung. Der Überlastkörper 2 ist durch das Spiel 3 von der Hohlrolle 1 beabstandet. Das Spiel liegt z. B. bei Wälzlagern zu Schlupfverminderung im Bereich einiger Mikrometer bis zu 1 Millimeter, wobei das Spiel umso größer ist, desto größer der Wälzkörper durchmesser bzw. der Wälzlagerdurchmesser ist. Insbesondere kann das Spiel z. B. zwischen 50 Mikrometer und 0,8 Millimeter betragen. Bei einem Wälzlager zur Schlupfreduzierung mit einem Wälzkörperdurchmesser von 54 Millimeter beträgt das Spiel z. B. 0,132 Millimeter. Als Werkstoff wird beispielsweise 100CrMnSi6-4, sowohl für die Hohlrolle als auch für den Überlastkörper, verwendet. 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of a rolling element according to the invention. At the hollow roller 1 it is a hollow cylinder can be used for example in an axial or radial cylindrical roller bearing. 1a ) shows a sectional view along an axially extending cutting plane, 1b ) shows a sectional view with a viewing direction in the axial direction. The overload body 2 is through the game 3 from the hollow roll 1 spaced. The game is z. B. in rolling bearings to slip reduction in the range of a few microns up to 1 millimeter, the game is greater, the larger the rolling element diameter or the rolling bearing diameter. In particular, the game z. B. be between 50 microns and 0.8 millimeters. In a rolling bearing for slip reduction with a Wälzkörperdurchmesser of 54 millimeters, the game is z. B. 0.132 millimeters. The material used is, for example, 100CrMnSi6-4, both for the hollow roller and for the overload body.

2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines belasteten erfindungsgemäßen Wälzkörpers. Dargestellt ist hierbei wieder eine Schnittdarstellung mit Blickrichtung in axialer Richtung entsprechend 1b). Die Hohlrolle 1 befindet sich dabei jeweils zwischen zwei Laufbahnen 4 und wird dabei in radialer Richtung durch die symbolisch als Pfeile dargestellten Kräfte belastet. Dabei stellt sich eine elliptische Verformung der Hohlrolle ein. In 2a) führt diese Verformung nicht zu einem Anliegen der Hohlrolle an den Überlastkörper. Eine derartige Verformung der Hohlrolle – bis kurz vor dem Anliegen an den Überlastkörper – entspricht einem normalen Betrieb des Wälzkörpers. Bei dem Auftreten von sehr großer radialer Belastung in dem Lastbereich kann die Verformung der Hohlrolle 1 jedoch zu einem Anliegen an den Überlastkörper 2 führen. Dieser verhindert dabei eine weitere Verformung der Hohlrolle 1, so dass sichergestellt wird, dass keine Beschädigung eintritt. 2 shows a schematic sectional view of a loaded rolling element according to the invention. Shown here is again a sectional view with a view in the axial direction accordingly 1b ). The hollow roller 1 is in each case between two raceways 4 and is thereby loaded in the radial direction by the forces symbolically represented as arrows. This creates an elliptical deformation of the hollow roller. In 2a ) this deformation does not lead to a concern of the hollow roller to the overload body. Such a deformation of the hollow roller - until shortly before contact with the overload body - corresponds to a normal operation of the rolling element. When very large radial load occurs in the load area, the deformation of the hollow roller 1 However, a concern to the overload body 2 to lead. This prevents further deformation of the hollow roller 1 to ensure that no damage occurs.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers. Dargestellt ist wiederum eine Schnittdarstellung mit Blickrichtung in axialer Richtung entsprechend 1a). Das Ausführungsbeispiel gemäß 3a) zeigt eine Hohlrolle 1, z. B. einen Hohlzylinder. Beabstandet von diesem durch das Spiel 3 befindet sich ein den Überlastkörper ausbildender Hohlzylinder 2. Dieser wird wiederum durch einen massiven Zylinder 5 gestützt. Der massive Zylinder 5 liegt direkt am den Überlastkörper ausbildenden Hohlzylinder 2 an. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3b) wird im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 3a) der den Überlastkörper ausbildende Hohl zylinder 2 durch einen weiteren Hohlzylinder 6 gestützt. Dadurch wird der Hohlzylinder 2 ausreichend radial abgestützt, ohne dass sich das Gewicht des Wälzkörpers erheblich vergrößert. 3 shows a schematic sectional view of a second and third embodiment of a rolling element according to the invention. Shown in turn is a sectional view with a view in the axial direction accordingly 1a ). The embodiment according to 3a ) shows a hollow roller 1 , z. B. a hollow cylinder. Distances from this by the game 3 there is a hollow cylinder forming the overload body 2 , This in turn will be replaced by a massive cylinder 5 supported. The massive cylinder 5 lies directly on the overload body forming hollow cylinder 2 at. In the embodiment according to 3b ) is in contrast to the embodiment according to 3a ) of the overload body forming hollow cylinder 2 through another hollow cylinder 6 supported. This will cause the hollow cylinder 2 sufficiently radially supported, without significantly increasing the weight of the rolling element.

4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung erfindungsgemäßer Hohlrollen mit massiven Überlastkörpern. Dargestellt sind jeweils Schnittdarstellungen entlang einer axial verlaufenden Schnittebene entsprechend 1a). 4a) zeigt einen Hohlzylinder für ein Zylinderrollenlager, 4b) zeigt eine Hohlkegelrolle für ein Kegelrollenlager mit zylindrischer Durchgarigsbohrung, 4c) zeigt eine Hohlkegelrolle für ein Kegelrollenlager mit kegeliger Durchgangsbohrung, 4d) zeigt eine Hohltonnenrolle für ein Pendelrollenlager oder Tonnenlager und 4e) zeigt eine Hohlkugelrolle für ein Kugelrollenlager. 4 shows a schematic sectional view of inventive hollow rollers with massive overload bodies. Shown are respectively sectional views along an axially extending cutting plane accordingly 1a ). 4a ) shows a hollow cylinder for a cylindrical roller bearing, 4b ) shows a hollow taper roller for a tapered roller bearing with cylindrical Durchgarigsbohrung, 4c ) shows a hollow taper roller for a tapered roller bearing with a conical through hole, 4d ) shows a Hohltonnenrolle for a spherical roller bearing or spherical roller bearings and 4e ) shows a hollow ball roller for a ball roller bearing.

5 zeigt einen Zusammenhang zwischen radialer Kompression und radialer Belastung eines erfindungsgemäßen Wälzkörpers. Dargestellt ist in 5a) das Querschnittsprofil sowie eine radial wirkende Kraft F, die eine radiale Kompression x hervorruft. 5 shows a relationship between radial compression and radial load of a rolling element according to the invention. Is shown in 5a ) the cross-sectional profile and a radially acting force F, which causes a radial compression x.

Die Kurve A in 5b) entspricht der Kompression der Hohlrolle bei steigender Kraft, ohne dass diese durch den Überlastkörper abgestützt wird. Es ergibt sich somit eine über die Belastung gleich bleibende Steifigkeit, nämlich die Steifigkeit der Hohlrolle. Die maximal zulässige bzw. vorgegebene radiale Kompression xmax, die aufgrund der Biegebeanspruchung der Hohlrolle einer entsprechenden maximal zulässigen Materialbeanspruchung entspricht, wird bei einer Kraft F1 überschritten.The curve A in 5b ) corresponds to the compression of the hollow roller with increasing force, without being supported by the overload body. This results in a stiffness which remains constant over the load, namely the rigidity of the hollow roller. The maximum allowable or predetermined radial compression xmax, which corresponds to a corresponding maximum permissible material stress due to the bending load of the hollow roller, is exceeded with a force F1.

Erfindungsgemäß kann durch das Abstützen der Hohlrolle durch den Überlastkörper das Überschreiten von xmax zu einer höheren Kraft hin verschoben werden. Ein derartiges Abstützen der Hohlrolle ist durch die Kurve B dargestellt. Die Steifigkeit entspricht ab dem Abstützen durch den Überlastkörper im Wesentlichen der Summe der Einzelsteifigkeiten von Hohlrolle und Überlastkörper, unter Vernachlässigung des Einflusses der Kontaktsteifigkeit im Bereich des Kraftangriffspunkts. Die Steifigkeit des gesamten Wälzkörpers weist somit einen Knick auf. Der Wert der radialen Kompression, bei der die Veränderung der Steifigkeit auftritt, nämlich x0, entspricht dem doppeltem Wert des Spiels s, das im unbelasteten Zustand zwischen Hohlrolle und Überlastkörper vorlag.According to the invention, by the support of the hollow roller by the overload body, the crossing of xmax can be shifted to a higher force. Such support of the hollow roller is represented by the curve B. The stiffness from the support by the overload body corresponds essentially to the sum of the individual stiffnesses of hollow roller and overload body, neglecting the influence of the contact stiffness in the region of the point of force application. The rigidity of the entire rolling element thus has a kink. The value of the radial compression at which the change in stiffness occurs, namely x0, corresponds to the double value of the clearance s, which existed in the unloaded state between the hollow roller and the overload body.

Die sich ab dem Abstützen ergebende radiale Steifigkeit des Wälzkörpers ist abhängig von der radialen Steifigkeit des Überlastkörpers. So weist der Überlastkörper gemäß dem Verlauf der Kurve C eine größere Steifigkeit auf, als der Überlastkörper gemäß dem Verlauf der Kurve B. D. h. durch die Wahl einer entsprechenden Steifigkeit des Überlastkörpers, kann erreicht werden, dass die maximal zulässige Kompression x0 bis zum Erreichen einer gewünschten Belastung Fmax nicht überschritten wird.The From the supporting resulting radial stiffness of Rolling element is dependent on the radial Stiffness of the overload body. This is how the overload body points according to the course of the curve C a larger Rigidity on, as the overload body according to the Course of the curve B. D. h. by choosing an appropriate stiffness of the overload body, can be achieved that the maximum allowable compression x0 until reaching a desired load Fmax not exceeded becomes.

Die Kurve D zeigt schließlich den Einfluss der Größe des Spiels zwischen Hohlrolle und Überlastkörper. Dieses Spiel ist im Fall der Kurve D geringer gewählt worden, als im Fall der Kurven B und C. Der abstützende Effekt des Überlastkörpers tritt somit bereits früher ein.The Curve D finally shows the influence of size the game between hollow and overload body. This game has been chosen lower in the case of the curve D, as in the case of curves B and C. The supporting effect the overload body thus occurs earlier one.

11: Hohlrollehollow roller
22: ÜberlastkörperOverload body
33: Spielgame
44: Laufbahncareer
55: massiver Zylindermassive cylinder
66: Hohlzylinderhollow cylinder

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- FR 2479369 A1 [0004] FR 2479369 A1 [0004]
- DE 566062 [0009] - DE 566062 [0009]

Claims

Wälzkörper für ein Wälzlager umfassend eine Hohlrolle mit einer entlang einer Rotationsachse der Hohlrolle verlaufenden Durchgangsbohrung sowie einem koaxial in der Durchgangsbohrung angeordneten zylindrischen Innenkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkörper mit einer radialen Spielpassung in der Hohlrolle angeordnet ist, wobei die Spielpassung derart gewählt ist, dass der Innenkörper als Überlastkörper wirkt, indem er bei radialer Belastung des Wälzkörpers die Hohlrolle abstützt, bevor eine vorgegebene Materialbeanspruchung der Hohlrolle überschritten wird.Rolling elements for a rolling bearing comprising a hollow roller with a through hole extending along a rotation axis of the hollow roller and a coaxially arranged in the through hole cylindrical inner body, characterized in that the inner body is arranged with a radial clearance in the hollow roller, wherein the clearance is selected such that the inner body acts as an overload body by the hollow roller is supported at radial load of the rolling element before a predetermined material stress of the hollow roller is exceeded.

Wälzkörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Steifigkeit des Überlastkörpers derart gewählt ist, dass sich eine radiale Steifigkeit des Wälzkörpers bei der Abstützung der Hohlrolle durch den Überlastkörper ergibt, die bei einer vorgegebenen radialen Belastung des Wälzkörpers eine vorgegebene Materialbeanspruchung der Hohlrolle ausschließt.Rolling element according to claim 1, characterized in that a radial stiffness of the overload body is chosen such that a radial stiffness of the rolling element in the support of the hollow roller through the overload body results in a predetermined radial load of the rolling element excludes a predetermined material stress of the hollow roller.

Wälzkörper gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbeanspruchung ein Maximum der Tangentialspannung ist.Rolling element according to claim 1 or 2, characterized in that the material stress is a maximum of the tangential stress.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Überlastkörpers und der Werkstoff der Hohlrolle ein im Wesentlichen gleiches E-Modul aufweisen.Rolling element according to a of claims 1-3, characterized in that the material of the overload body and the material the hollow roller having a substantially equal modulus of elasticity.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Überlastkörper im Wesentlichen über die gesamte axiale Ausdehnung der Durchgangsbohrung erstreckt.Rolling element according to a of claims 1-4, characterized in that the overload body essentially over the entire axial extent of the through hole extends.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlrolle ein Hohlzylinder, eine Hohlkegelrolle, eine Hohltonnenrolle oder eine Hohlkugelrolle ist.Rolling element according to a of claims 1-5, characterized in that the hollow roller a hollow cylinder, a hollow cone roller, a hollow barrel roller or a hollow ball roller.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlastkörper einen massiven Zylinder oder einen massiven Kegelstumpf ausbildet.Rolling element according to a of claims 1-6, characterized in that the overload body a massive cylinder or forming a massive truncated cone.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlastkörper einen Hohlzylinder oder eine Hohlkegelrolle ausbildet.Rolling element according to a of claims 1-6, characterized in that the overload body a hollow cylinder or a Hohlkegelrolle trains.

Wälzkörper gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des den Überlastkörper ausbildenden Hohlzylinders bzw. der Hohlkegelrolle mindestens ein weiterer Hohlzylinder bzw. eine weitere Hohlkegelrolle und/oder ein massiver Zylinder bzw. massiver Kegelstumpf befindet.Rolling element according to claim 8, characterized in that within the overload body forming hollow cylinder or the hollow cone roller at least one another hollow cylinder or another hollow cone roller and / or a solid cylinder or solid truncated cone is located.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Hohlrolle und dem Überlastkörper ein Füllmaterial befindet.Rolling element according to a of claims 1-9, characterized in that between the hollow roller and the overload body a filler is located.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlastkörper Mittel zu seiner axialen und/oder radialen Fixierung in der Hohlrolle aufweist.Rolling element according to a of claims 1-10, characterized in that the overload body means to its axial and / or having radial fixation in the hollow roller.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlastkörper durch einen Käfig geführt wird.Rolling element according to a of claims 1-11, characterized in that the overload body through a cage to be led.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlastkörper eine Profilierung aufweist.Rolling element according to a of claims 1-12, characterized in that the overload body has a profiling.

Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des größten Außendurchmessers der Hohlrolle zu dem kleinsten Innendurchmesser der Hohlrolle zwischen 2:1 bis 1,1:1, vorzugsweise zwischen 1,8:1 bis 1,25:1, weiter vorzugsweise zwischen 1,6:1 bis 1,4:1 liegt.Rolling element according to a of claims 1-13, characterized in that the ratio of the largest outside diameter the hollow roller to the smallest inner diameter of the hollow roller between 2: 1 to 1.1: 1, preferably between 1.8: 1 to 1.25: 1, more preferably between 1.6: 1 to 1.4: 1.

Wälzlager umfassend eine Vielzahl von massiven Wälzkörpern, wobei mindestens ein massiver Wälzkörper durch einen Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–14 ersetzt ist.Rolling bearing comprising a variety of massive Rolling elements, wherein at least one massive rolling elements by a rolling element according to one of Claims 1-14 is replaced.

Wälzlager umfassend eine. Vielzahl von massiven Wälzkörpern, wobei zur Vermeidung von Schlupf mindestens ein massiver Wälzkörper durch einen Wälzkörper gemäß einem der Ansprüche 1–14 ersetzt ist, wobei die Hohlrolle einen geringfügig größeren Außendurchmesser als die massiven Wälzkörper aufweist, um im fastfreien Zustand des Wälzlagers einen ständigen Kontakt zu Laufbahnen zu gewährleisten.Rolling bearing comprising a. Variety of massive rolling elements, wherein to avoid slippage at least one massive rolling element by a Rolling element according to one of the claims 1-14 is replaced, wherein the hollow roller slightly larger outer diameter than the massive ones Has rolling elements to in the fast-free state the rolling bearing constant contact with raceways to ensure.

Wälzlager gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlastkörper ein Bolzen eines Bolzenkäfig ist.Rolling bearing according to claim 15 or 16, characterized in that the overload body is a bolt of a bolt cage.