DE102011077214B4

DE102011077214B4 - Zylinderrollenlager

Info

Publication number: DE102011077214B4
Application number: DE102011077214.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Häußinger; Sonja Rössner; Markus Volkmuth
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2018-01-04
Anticipated expiration: 2031-06-09
Also published as: DE102011077214A1

Abstract

Zylinderrollenlager (1) mit einem Außenring (2) mit einer radial nach innen gerichteten Außenringlaufbahn (3) und einem Innenring (4) mit einer radial nach außen gerichteten Innenringlaufbahn (5), wobei zwischen dem Außenring (2) und dem Innenring (4) eine Anzahl Zylinderrollen (6) angeordnet ist, wobei die Zylinderrollen (6) von einem Käfig (7) gehalten werden und wobei der Käfig (7) zwei Seitenringe (8, 9) und eine Anzahl diese verbindende und Aufnahmetaschen für die Zylinderrollen (6) bildende Stege (10) aufweist, wobei der Außenring (2) in seinen beiden axialen Endbereichen (11, 12) Anschläge (13, 14) für den axialen Anlauf der Zylinderrollen (6) aufweist und wobei der Innenring (4) frei von axialen Anschlägen für die Zylinderrollen (6) ist, wobei die beiden Seitenringe (8, 9) des Käfigs (7) radial nach innen gerichtete Laufflächen (15, 16) aufweisen, die zum gleitenden Anlauf an der Innenringlaufbahn (5) ausgebildet sind, wobei die Seitenringe (8, 9) und die Stege (10) des Käfigs (7) als einstückiges Bauteil ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anzahl (z) der Zylinderrollen (6) ergibt zuDW als dem Durchmesser der Zylinderrollen (6), P als dem Teilkreisdurchmesser, wobei die sich gegenüberliegenden Flanken (18) einer Aufnahmetasche (19) für eine Zylinderrolle (6) in Richtung der Achse (A) des Zylinderrollenlagers gesehen einen Winkel ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager mit einem Außenring mit einer radial nach innen gerichteten Außenringlaufbahn und einem Innenring mit einer radial nach außen gerichteten Innenringlaufbahn, wobei zwischen dem Außenring und dem Innenring eine Anzahl Zylinderrollen angeordnet ist, wobei die Zylinderrollen von einem Käfig gehalten werden und wobei der Käfig zwei Seitenringe und eine Anzahl diese verbindende und Aufnahmetaschen für die Zylinderrollen bildende Stege aufweist, wobei der Außenring in seinen beiden axialen Endbereichen Anschläge für den axialen Anlauf der Zylinderrollen aufweist und dass der Innenring frei von axialen Anschlägen für die Zylinderrollen ist, wobei die beiden Seitenringe des Käfigs radial nach innen gerichtete Laufflächen aufweisen, die zum gleitenden Anlauf an der Innenringlaufbahn ausgebildet sind, wobei die Seitenringe und die Stege des Käfigs als einstückiges Bauteil ausgebildet sind.
Zylinderrollenlager dieser Art sind im Stand der Technik also hinlänglich bekannt. Es werden dabei häufig Käfige eingesetzt, die aus Stahlblechteilen zusammengesetzt werden.
Aus der US 2 503 070 A ist ein aus einem Blech gestanzter, einstückiger Fensterkäfig eines Nadellagers bekannt.
Aus der EP 1 566 557 A1 ist ein Zylinderrollenlager mit einem hohen Rollenbestückungsgrad und mit einem Kamm-Fenster-Mischkäfig aus Kunststoff bekannt.
Aus der DE 197 58 254 A1 ist ein mehrstückiger Fensterkäfig eines vollnadeligen Nadellagers bekannt.
Dabei ist die Führung des Käfigs ein wesentliches Kriterium für ein gutes Laufverhalten des Lagers. Bekannt ist es, Zylinderrollenlager der gattungsgemäßen Art in sog. N-Bauart einzusetzen (kein Bord am Außenring und zwei Borde am Innenring), wobei dann eine Schulterführung des Käfigs vorgesehen wird (d. h. der Käfig läuft an den Borden des Innenrings an und wird hier geführt).
Bezüglich der Bestückung eines Zylinderrollenlagers mit Wälzkörpern sind zwecks Erzielung einer hohen Tragfähigkeit vollrollige Lager bekannt (die also keinen Käfig aufweisen); bei diesen ist jedoch die Führung der einzelnen Wälzkörper mitunter nicht optimal.
Wird ein Käfig bei einer gattungsgemäßen Lösung eingesetzt, müssen diverse Maßnahmen ergriffen werden, um die Kinematik im Lager zu optimieren. Die Wälzkörper sollen dabei möglichst geringen Schlupf haben. Das gilt insbesondere dann, wenn das Lager hohen Drehbeschleunigungen ausgesetzt ist. Dies erfordert eine gute Führung der Rollen durch den Käfig. Auf der anderen Seite wird eine hohe Tragzahl angestrebt. Diese erfordert wiederum möglichst viele Wälzkörper, was der Forderung an guter Führung durch den Käfig zuwider läuft.
Daneben sind weitere Optimierungsaspekte relevant: Die Rollen sollen eine optimale Anlauflänge haben; dabei soll ein Kantenkontakt durch Schränken der Wälzkörper in den Ecken der Käfig-Aufnahmetasche vermieden werden. Die Schmierbedingungen im Betrieb des Lagers sollen optimal aufrecht erhalten werden. Dabei soll bei gegebenem stabilen Lauf des Lagers auch eine hinreichende axiale Verschieblichkeit zwischen Innen- und Außenring gegeben sein. Insgesamt wird also ein optimales Verhalten des Lagers angestrebt, was den Anlauf der Rollen an den Stegen des Käfigs, den Schmierfilmaufbau und die Reibungsverhältnisse im Kontaktbereich zwischen Rollen und Käfig anbelangt, wobei gleichzeitig eine hinreichende Sicherheit gegen Verkeilung der Rollen in den Aufnahmetaschen sichergestellt sein muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Zylinderrollenlager der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine hohe Tragfähigkeit des Zylinderrollenlagers bei gutem Laufverhalten bei möglichst guten Betriebsparametern, wie oben erläutert, erzielt werden kann. Dabei ist es auch ein wesentlicher Aspekt, dass eine einfache Montierbarkeit des Lagers in seiner Anwendung gegeben ist. Die genannten Betriebsparameter sollen hinsichtlich des Anlaufverhaltens zwischen Rollen und Käfig, des Schmierfilmaufbaus und der Reibungsverhältnisse zwischen Rollen und Käfig optimal sein, wobei gleichzeitig die Funktionalität des Lagers in vollem Umfang gegeben sein soll.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anzahl (z) der Zylinderrollen – zwecks Sicherstellung einer hohen Tragzahl des Lagers und um einen optimalen Anlauf der Zylinderrollen an den Stegen zu erreichen – ergibt zu
D_W als dem Durchmesser der Zylinderrollen,
P als dem Teilkreisdurchmesser,
wobei die sich gegenüberliegenden Flanken einer Aufnahmetasche für eine Zylinderrolle in Richtung der Achse des Zylinderrollenlagers gesehen einen Winkel (a) einschließen, der sich ergibt aus der Beziehung:
D_min als dem Durchmesser des Stegs an seinem radial inneren Ende,
D_max als dem Durchmesser des Stegs an seinem radial äußeren Ende,
D_H als dem Hüllkreisdurchmesser der Zylinderrollen, wenn diese gleichzeitig an beiden Flanken der Aufnahmetasche anliegen,
und wobei jeder Steg (10) in Richtung der Achse (A) des Zylinderrollenlagers gesehen einen, gegebenenfalls abgerundete Ecken aufweisenden, trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei dieser der Beziehung genügt:
L_W als der axialen Länge der Zylinderrollen,
s_o als der Breite des Stegs in Umfangsrichtung an seinem radial äußeren Ende, und
s_u als der Breite des Stegs in Umfangsrichtung an seinem radial inneren Ende.
Durch die zuletzt angegebene Beziehung wird ein optimales Verhältnis zwischen der Masse der Zylinderrolle und dem Flächenwiderstandsmoment des Käfigstegs realisiert, wodurch eine weitere Optimierung hinsichtlich der Festigkeit des Käfigs und insbesondere der Stege bezogen auf die Belastung durch die Rollen erreicht Der vorgeschlagene Taschenwinkel bietet einen optimalen Kompromiss. Wird der Winkel nämlich zu groß, ergibt sich eine Keilwirkung, die versucht, die Rolle unter den Käfigsteg zu ziehen. Wird indes der Winkel zu klein, ergibt sich das Problem, dass ein Kantentragen erfolgt, wodurch Schmierstoff aus der Kontaktzone zwischen Käfigsteg und Rolle abgeschabt wird.
Eine definierte Auflagefläche des Käfigs auf dem Innenring bei gleichzeitiger Minimierung der Auflagefläche und Gewährleistung einer minimalen axialen Verschieblichkeit kann erreicht werden, wenn weiterhin vorgesehen wird, dass sich die Laufflächen des Käfigs zum gleitenden Anlauf des Käfigs an der Innenringlaufbahn über eine axiale Erstreckung ausdehnen, die von der Stirnseite des Innenrings her durch einen Betrag begrenzt ist, der sich aus der Breite einer Einführschräge ergibt, und die von der Mitte des Zylinderrollenlagers her durch eine symmetrisch angeordnete Ausdehnung begrenzt ist, die sich aus der Beziehung ergibt: 2,34mm + 0,0056·D_W + L_W – r_min ≤ a ≤ [B – 2Z – 0,18·D_W] mit:
D_W als dem Durchmesser der Zylinderrollen,
L_W als der axialen Länge der Zylinderrollen,
r_min der Radius der minimalen Kantenkürzung der Zylinderrollen,
B der Breite des Innenrings und
Z Breite der Einführschräge.
Hiermit ergibt sich ein stabiler Lauf bei Gewährleistung axialer Verschieblichkeit.
Eine optimale Anlauflänge der Zylinderrolle in der Aufnahmetasche bei Vermeidung von Kantenkontakt beim Schränken der Rolle in den Taschenecken sowie optimierte Schmierbedingungen im Betrieb des Lagers können begünstigt werden, wenn die Aufnahmetasche – in radiale Richtung betrachtet – in ihren vier Eckbereichen einen freigelegten Bereich aufweist, wobei der freigelegte Bereich von einem gekrümmten Abschnitt mit einem Radius bestimmt wird, der sich an einen sich in Achsrichtung des Zylinderrollenlagers erstreckenden geraden Abschnitt anschießt, wobei der Radius in einem Bereich liegt gemäß der Beziehung 0,8·η ≤ R ≤ 1,2·η mit η = a² + c² + d² / 2d – 2a sowie mit: a = g – f, c = h – g, d = g, g = 2,5 mm, f = 2[arctan(0,02)e], e = 1 / 2[L_W + 0,0056·D_W + 0,19mm – 3 / 4L_W], h = e + i, i = g – j – v j = r_min – 0,1 mm
y = g – j – f, r_min der Radius der minimalen Kantenkürzung der Zylinderrollen,
D_W als dem Durchmesser der Zylinderrollen,
L_W als der axialen Länge der Zylinderrollen.
Die Seitenringe und die Stege des Käfigs sind dabei bevorzugt als einstückiges Bauteil ausgebildet. Der Käfig besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Messing. Auch eine Lösung mit Stahl als Werkstoff hat sich bewährt.
Der Käfig ist bevorzugt als ein gedrehtes und gefrästes Bauteil ausgeführt.
Einer der Anschläge für den axialen Anlauf der Zylinderrollen kann ein Bord sein, der am Außenring angeformt ist. Einer der Anschläge für den axialen Anlauf der Zylinderrollen kann durch ein separates Bauteil gebildet werden, der am Außenring befestigt ist, wobei die Befestigung insbesondere mittels Formschluss oder mittels Stoffschluss, bevorzugt durch Kleben, hergestellt ist. Besonders bevorzugt ist dieses separate Bauteil, das den Anschlag bildet, ein Sprengring, der in einer Ringnut im Außenring angeordnet ist.
Um möglichst viele Wälzkörper im Lager unterzubringen, sieht eine Fortbildung vor, dass sich die Seitenringe des Käfigs radial ausschließlich im Bereich zwischen dem Radius der Innenringlaufbahn und dem Teilkreisradius erstrecken. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass sich die Seitenringe radial ausschließlich im radial innenliegenden Drittel zwischen dem Radius der Innenringlaufbahn und dem Radius der Außenringlaufbahn erstrecken. Hierdurch können fast vollrollige Verhältnisse erreicht werden.
Eine umfassende Besetzung des Lagers mit Zylinderrollen ergibt eine hohe Tragfähigkeit des Lagers. Daher kann, wie oben dargelegt, vorgesehen werden, dass die Bogenlänge des Teilkreises über eine Länge von mindestens 89 %, vorzugsweise von mindestens 90 %, mit Zylinderrollen besetzt ist. Wäre dieser Wert 100 %, läge Vollrolligkeit vor, die allerdings den Einsatz eines Käfigs ausschließen würde. Mit dem angestrebten und bevorzugten Wert von mindestens 89 % ergibt sich bereits eine sehr hohe Tragzahl des Lagers, die an die Vollrolligkeit heranreicht, wenngleich ein Käfig zum Einsatz kommen kann.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung ist eine separate Montierbarkeit des Außenrings samt Rollensatz möglich bei gleichzeitiger Führung des Käfigs am Innenring. Ferner ist es möglich, das Zylinderrollenlager mit einer maximalen Anzahl von Zylinderrollen zu versehen, bei gleichzeitiger optimaler Führung durch den Käfig.
Dies hat in vorteilhafter Weise zur Folge, dass eine herkömmliche und somit für den Anwender einfache Montage möglich ist, da nur der Außenring samt Rollensatz auf der einen Seite und der separate Innenring auf der anderen Seite gehandhabt werden müssen, d. h. der Außenring samt Rollensatz wird vormontiert; das Zusammenführen mit dem Innenring erfolgt später.
Gleichzeitig erfolgt eine Käfigführung am Innenring. Hierdurch kann eine Verbesserung der Lagerkinematik vor allem unter Minimallastbedingungen erreicht werden. Weiterhin kann eine Reduzierung von Oberflächenschäden erzielt werden, die durch Gleiten der Wälzkörper auf den Ringlaufbahnen verursacht werden können.
Durch die Führung auf einem NU-Innenring (NU: Zylinderrollenbauart mit zwei festen Borden am Außenring und keinem Bord am Innenring) kann auch die Loslagerfunktion ohne großen Aufwand gewährleistet werden.
Es wird möglich, das Lager mit einer maximalen Anzahl an Wälzkörpern zu bestücken, die nahe an der Vollrolligkeit liegt. Das Lager hat daher eine hohe Tragfähigkeit.
Vorteilhaft ist bei der vorgeschlagenen Konzeption auch, dass ein verbesserter Ölfluss durch den geringen seitlichen Querschnitt des Käfigs im Vergleich zu Standardkäfigen aus Messing möglich ist.
Auch der optische Rollenverschleiß bei brünierten Rollen stellt sich vorteilhaft dar, da bei einem bevorzugt gefrästen Käfig eine wesentlich bessere Oberflächengüte vorhanden ist, als dies bei herkömmlichen Käfigen der Fall ist. Bei einem gefrästen Käfig ist der Schmierfilmaufbau begünstigt. Außerdem hat ein solcher einteiliger Käfig eine hohe Steifigkeit. Auch der Verschleiß des Käfigs ist bei einem gefrästen Käfig geringer.
Durch die hierdurch auch gegebene Möglichkeit, die Stegform genau herzustellen, können optimale Schmiereigenschaften gewährleistet werden.
Da es bei sich schnell drehenden Wellen zu hohen Drehzahlen kommt, wird der Käfig in diesem Falle mechanisch stark beansprucht. Auch diesbezüglich ergeben sich mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung Vorteile durch das massive Stahlkäfigdesign, da dieses eine hohe Festigkeit aufweist; bei Stahlblechkäfigen ist eine geringere Festigkeit gegeben. Weiterhin ergibt sich durch das Fräsen eine günstigere Oberflächenrauheit der Stege.
Die vorteilhafte Montage (wie ein NU-Lager), die Käfigführung am Innenring, die Robustheit der Konstruktion und die hohe Tragfähigkeit des Lagers stellen somit in ihrer Kombination ein wesentlich verbessertes Zylinderrollenlager zur Verfügung.
Damit die herkömmliche Montage des Zylinderrollenlagers erfolgen kann, ist der Einsatz beispielsweise eines Winkelsprengrings, einer Bordscheibe oder eines geklebten oder anderweitig angebrachten zweiten Bordes notwendig.
Eine optimale Bestückung des Lagers mit Zylinderrollen wird möglich, wenn die Käfigstege unter dem Teilkreis enden, wodurch eine maximale Zahl an Zylinderrollen untergebracht werden kann.
Die oben gesetzten Ziele können mit dem vorgeschlagenen Käfigkonzept in optimierter Weise erreicht werden.
Besonders bevorzugte Anwendungsfälle für das vorgeschlagene Lager sind beispielsweise Ausgangswellen in Windenergieanlagen und deren Getriebe sowie schnelle Wellen in Industriegetrieben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 die Seitenansicht eines Zylinderrollenlagers, geschnitten dargestellt,
2 den Schnitt A-B gemäß 1,
3 den Schnitt C-D gemäß 1,
4 eine perspektivische Darstellung des Käfigs des Zylinderrollenlagers gemäß 1,
5 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Seitenansicht des Zylinderrollenlagers gemäß 1,
6 in vergrößerter Darstellung eine Zylinderrolle und zwei angrenzende Stege des Käfigs, gesehen in Achsrichtung des Lagers,
7 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit „X“ nach 2 und
8 einen vergrößerten Ausschnitt eines Eckbereichs einer Aufnahmetasche des Käfigs, gesehen aus radialer Richtung.
In den Figuren ist ein Zylinderrollenlager 1 bzw. mit Blick auf 4 dessen Käfig 7 skizziert. Das Zylinderrollenlager 1 hat einen Außenring 2 mit einer radial nach innen gerichteten Außenringlaufbahn 3. Weiterhin hat es einen Innenring 4 mit einer radial nach außen gerichteten Innenringlaufbahn 5. Zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 4 sind Zylinderrollen 6 angeordnet. Diese werden von dem Kä7 gehalten, wie er in 4 skizziert ist.
Der Käfig 7 hat zwei axial beabstandete Seitenringe 8 und 9, die über eine Anzahl Stege 10 miteinander verbunden sind. Hierdurch werden die Aufnahmetaschen für die Wälzkörper 6 gebildet.
Wie es in 2 gesehen werden kann, sind in den beiden axialen Endbereichen 11 und 12 des Außenrings 2 axiale Anschläge 13 und 14 gebildet, die die Zylinderrollen 6 im montierten Zustand daran hindern, sich axial relativ zum Außenring 2 zu bewegen. Der eine Anschlag 13 wird durch einen Bord gebildet, der am Außenring 2 angeformt ist. Der andere Anschlag 14 wird durch einen Sprengring gebildet, der nach dem Zusammenfügen von Außenring 2, Käfig 7 und Zylinderrollen 6 zu einer vormontierten Einheit in eine Ringnut 17 eingesetzt wird.
Es kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die beiden axialen Anschläge 13 und 14 jeweils durch einen Sprengring oder ein ähnliches Element gebildet werden.
Wesentlich ist, dass der Käfig 7 mit seinen beiden Seitenringen 8, 9 an deren radial nach innen gerichteten Flächen Laufflächen 15 und 16 bildet, die nach der Montage des Innenrings 4 an der Innenringlaufbahn 5 anlaufen können und so den Käfig 7 führen.
Die Bestückung des Zylinderrollenlagers 1 mit möglichst vielen Zylinderrollen 6 wird ermöglich, indem für die Ausgestaltung der Seitenringe 8, 9 eine besondere Konstruktion eingesetzt wird.
Wie es am besten in 2 bzw. in 5 gesehen werden kann, erstrecken sich die Seitenringe 8, 9 radial nur etwa im unteren Drittel der radialen Erstreckung zwischen dem Radius R_I der Innenringlaufbahn und dem Radius R_A der Außenringlaufbahn. In jedem Falle verbleibt die radiale Erstreckung der Seitenringe 8, 9 im Bereich zwischen dem Radius R_I der Innenringlaufbahn und dem Radius R_T des Teilkreises.
Wie erläutert, werden dabei so viel Zylinderrollen 6 wie möglich im Zylinderrollenlager angeordnet, um eine möglichst hohe Tragzahl zu erreichen. Die Zahl der Zylinderrollen z ergibt sich dabei bevorzugt zu:
Dabei ist D_W der Rollendurchmesser und P der Teilkreisdurchmesser.
In 6 ist – in Richtung der Achse A des Lagers gesehen – eine Zylinderrolle 6 dargestellt, die zwischen zwei Stegen 10 des Käfigs 7 angeordnet ist. In dieser Darstellung ist die Rolle 6 radial so weit nach innen verschoben, dass die Rolle 6 auf den Flanken 18 der Stege 10 aufsetzt. Demgemäß definiert die Rolle 6 einen Hüllkreisdurchmesser D_H. Zu sehen ist, dass die Stege 10 einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Die Flanken 18 zweier sich gegenüberliegender Stege 10 bilden einen Winkel α.
Angestrebt wird ein optimiertes Anlauf-Verhältnis der Rolle am Steg und der hieraus resultierende Winkel α. Das Verhältnis (Abstand Anlaufpunkt von der Stegoberkante bezogen auf die Steglänge) erstreckt sich bevorzugt in einem Bereich von 5% bis 50%.
Für den Winkel α gilt die oben angegebene Ungleichung, durch die der maximale und minimale Wert definiert ist. Der Anlauf der Rolle 6 in der Aufnahmetasche 19 ist somit optimiert. Einerseits ergibt sich kein Abschaben von Schmierstoff durch einen zu kleinen Winkel, andererseits wird die Rolle 6 auch nicht durch eine Keilwirkung bei zu großem Winkel unter den Steg gezogen.
In 7 ist in vergrößerter Darstellung die optimale Ausgestaltung der Lauffläche 15 bzw. 16 des Käfig 7 bzw. seines Seitenrings 8, 9 am Innenring 4 dargestellt. Eine Einführschräge 20 setzt den Beginn des axial verlaufenden Anlaufbereichs des Innenrings um einen Betrag Z von der Stirnseite des Innenrings 4 zurück.
Andererseits beginnt eine radiale Rücknahme 24 an einem Punkt Ü des Übergangs; bis zu diesem Punkt reicht eine Ausdehnung a, die symmetrisch im Lager bzw. im Käfig 7 ausgebildet ist. Durch die Ausdehnung a und den Betrag Z ergibt sich die axiale Erstreckung x des Kontakts zwischen Innenring und Käfig. Hierfür ist oben der bevorzugte Bereich angegeben.
In 8 ist die Eckenausgestaltung der Aufnahmetaschen 19 dargestellt (gesehen in radialer Richtung). Die Eckbereiche 21 werden durch einen freigelegten Bereich 22 bestimmt, der sich an einen geraden Abschnitt 23 nach Art eines Freistichs anschließt. Für den Radius R, mit dem der freigelegte Bereich 22 an den geraden Abschnitt 23 anschließt, ist oben der bevorzugte Bereich angegeben.
Die Anlauflänge l_R der Zylinderrolle 6 am Steg 10 der Aufnahmetasche 19 liegt dabei bevorzugt zwischen 60 % und 80 % der Rollenlänge L_W.
Bezugszeichenliste

1: Zylinderrollenlager
2: Außenring
3: Außenringlaufbahn
4: Innenring
5: Innenringlaufbahn
6: Zylinderrolle
7: Käfig
8: Seitenring
9: Seitenring
10: Steg
11: axialer Endbereich
12: axialer Endbereich
13: Anschlag
14: Anschlag
15: Lauffläche
16: Lauffläche
17: Ringnut
18: Flanke
19: Aufnahmetasche
20: Einführschräge
21: Eckbereich
22: freigelegter Bereich
23: gerader Abschnitt
24: Rücknahme
z: Anzahl der Zylinderrollen
D_W: Durchmesser der Zylinderrollen
P: Teilkreisdurchmesser
A: Achse des Lagers
R_I: Radius der Innenringlaufbahn
R_A: Radius der Außenringlaufbahn
R_T: Teilkreisradius
D_min: Durchmesser des Stegs an seinem radial inneren Ende
D_max: Durchmesser des Stegs an seinem radial äußeren Ende
D_H: Hüllkreisdurchmesser der Zylinderrollen
x: axiale Erstreckung (Kontakt Innenring – Käfig)
Z: Breite der Einführschräge
a: Ausdehnung
L_W: axiale Länge der Zylinderrollen
r_min: Radius der minimalen Kantenkürzung der Zylinderrollen
B: Breite des Innenrings
R: Radius
s_o: Breite des Stegs an seinem radial äußeren Ende
s_u: Breite des Stegs an seinem radial inneren Ende
α: Winkel
Ü: Punkt des Übergangs
l_R: Anlauflänge der Rolle am Steg

Claims

Zylinderrollenlager (1) mit einem Außenring (2) mit einer radial nach innen gerichteten Außenringlaufbahn (3) und einem Innenring (4) mit einer radial nach außen gerichteten Innenringlaufbahn (5), wobei zwischen dem Außenring (2) und dem Innenring (4) eine Anzahl Zylinderrollen (6) angeordnet ist, wobei die Zylinderrollen (6) von einem Käfig (7) gehalten werden und wobei der Käfig (7) zwei Seitenringe (8, 9) und eine Anzahl diese verbindende und Aufnahmetaschen für die Zylinderrollen (6) bildende Stege (10) aufweist, wobei der Außenring (2) in seinen beiden axialen Endbereichen (11, 12) Anschläge (13, 14) für den axialen Anlauf der Zylinderrollen (6) aufweist und wobei der Innenring (4) frei von axialen Anschlägen für die Zylinderrollen (6) ist, wobei die beiden Seitenringe (8, 9) des Käfigs (7) radial nach innen gerichtete Laufflächen (15, 16) aufweisen, die zum gleitenden Anlauf an der Innenringlaufbahn (5) ausgebildet sind, wobei die Seitenringe (8, 9) und die Stege (10) des Käfigs (7) als einstückiges Bauteil ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anzahl (z) der Zylinderrollen (6) ergibt zu
D_W als dem Durchmesser der Zylinderrollen (6), P als dem Teilkreisdurchmesser, wobei die sich gegenüberliegenden Flanken (18) einer Aufnahmetasche (19) für eine Zylinderrolle (6) in Richtung der Achse (A) des Zylinderrollenlagers gesehen einen Winkel (α) einschließen, der sich ergibt aus der Beziehung:
D_min als dem Durchmesser des Stegs (10) an seinem radial inneren Ende, D_max als dem Durchmesser des Stegs (10) an seinem radial äußeren Ende, D_H als dem Hüllkreisdurchmesser der Zylinderrollen (6), wenn diese gleichzeitig an beiden Flanken (18) der Aufnahmetasche (19) anliegen, und wobei jeder Steg (10) in Richtung der Achse (A) des Zylinderrollenlagers gesehen einen, gegebenenfalls abgerundete Ecken aufweisenden, trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei dieser der Beziehung genügt:
L_W als der axialen Länge der Zylinderrollen (6), s_o als der Breite des Stegs (10) in Umfangsrichtung an seinem radial äußeren Ende, und s_u als der Breite des Stegs (10) in Umfangsrichtung an seinem radial inneren Ende.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Laufflächen (15, 16) des Käfigs (7) zum gleitenden Anlauf des Käfigs (7) an der Innenringlaufbahn (5) über eine axiale Erstreckung (x) ausdehnen, die von der Stirnseite des Innenrings (4) her durch einen Betrag (Z) begrenzt ist, der sich aus der Breite einer Einführschräge (20) ergibt, und die von der Mitte des Zylinderrollenlagers her durch eine symmetrisch angeordnete Ausdehnung (a) begrenzt ist, die sich aus der Beziehung ergibt: 2,34mm + 0,0056·D_W + L_W – r_min ≤ a ≤ [B – 2Z – 0,18·D_W] mit: r_min der Radius der minimalen Kantenkürzung der Zylinderrollen (6), B der Breite des Innenrings (4) und Z Breite der Einführschräge.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetasche (19) in radiale Richtung betrachtet in ihren vier Eckbereichen (21) einen freigelegten Bereich (22) aufweist, wobei der freigelegte Bereich (22) von einem gekrümmten Abschnitt mit einem Radius (R) bestimmt wird, der sich an einen sich in Achsrichtung (A) des Zylinderrollenlagers erstreckenden geraden Abschnitt (23) anschießt, wobei der Radius (R) in einem Bereich liegt gemäß der Beziehung: 0,8·η ≤ R ≤ 1,2·η mit η = a² + c² + d² / 2d – 2a sowie mit: a = g – f, c = h – g, d = g, g = 2,5 mm, f = 2[arctan(0,02)e], e = 1 / 2[L_W + 0,0056·D_W + 0,19mm – 3 / 4L_W], h = e + i, i = g – j – v j = r_min – 0,1 mm
y = g – j – f, r_min der Radius der minimalen Kantenkürzung der Zylinderrollen (6).
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Anschläge (13) für den axialen Anlauf der Zylinderrollen (6) ein Bord (13) ist, der am Außenring (2) angeformt ist, wobei der andere Anschlag (14) für den axialen Anlauf der Zylinderrollen (6) durch ein separates Bauteil gebildet wird, das am Außenring (2) befestigt ist und wobei die Befestigung insbesondere mittels Formschluss oder mittels Stoffschluss, bevorzugt durch Kleben, hergestellt ist.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der als separates Bauteil gebildete Anschlag (13) ein Sprengring ist, der in einer Ringnut (17) im Außenring (2) angeordnet ist.
Zylinderrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Seitenringe (8, 9) des Käfigs (7) radial ausschließlich im Bereich zwischen dem Radius (R_I) der Innenringlaufbahn (5) und dem Teilkreisradius (R_T) erstrecken.
Zylinderrollenlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Seitenringe (8, 9) radial ausschließlich im radial innenliegenden Drittel zwischen dem Radius (R_I) der Innenringlaufbahn (5) und dem Radius (R_A) der Außenringlaufbahn (3) erstrecken.