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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Pendelrollenlager mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring, sowie tonnenartig balligen Wälzkörpern die unter Bildung einer ersten Wälzkörperumlaufreihe und einer zweiten Wälzkörperumlaufreihe in einem zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring gebildeten Bahnraum aufgenommen sind, wobei diese Wälzkörper durch eine Käfigeinrichtung geführt sind und zwischen die beiden Wälzkörperumlaufreihen ein Führungsring eingesetzt ist über welchen sich die axial benachbarten Wälzkörper aneinander abstützen können.
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Pendelrollenlager der vorgenannten Art werden typischerweise als Radiallager eingesetzt wobei die als Wälzkörperlauffläche fungierende Innenwandung als sphärisch konkav gekrümmte Ringfläche ausgebildet ist deren Krümmungszentrum auf der Lagerachse liegt.
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Aus
DE 10 2008 032 922 A1 ist ein zweireihiges Pendelrollenlager bekannt das einen als Fensterkäfig ausgestalteten Wälzkörperführungskäfig aufweist der über Führungsring radial am Lageraußenring abgestützt ist. Der Führungsring ist als Blechumformteil gefertigt und bildet einen nach außen offenen Rinnenquerschnitt. Der Führungsring befindet sich in verbautem Zustand zwischen den beiden Wälzkörperlaufreihen des Pendelrollenlagers und ist im Bereich seiner den Wälzkörperstirnseiten zugewandten Ringseitenflächen mit Bohrungen versehen. Diese Bohrungen ermöglichen die Zuleitung von Schmierstoff zu den Wälzkörpern aus dem Innenbereich des Führungsringes. Die Einspeisung des Schmierstoffes in den Innenbereich des Führungsringes erfolgt über eine im Bereich des Lageraußenringes ausgebildete Radialbohrung die als solche in den Rinnenquerschnitt des Führungsringes einmündet.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pendelrollenlager zu schaffen das sich durch einen robusten Aufbau, eine gegendruckarme Schmierstoffaufnahme sowie eine tribologisch vorteilhafte Schmierstoffführungscharakteristik auszeichnet.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Pendelrollenlager, mit:
- – einem Lageraußenring, der eine von einer ersten Laufbahnaußenkante und einer zweiten Laufbahnaußenkante begrenzte, sphärisch konkav gekrümmte Innenumfangsfläche aufweist, die eine Außenring-Wälzkörperlaufbahn bildet deren Krümmungszentrum auf einer Lagerachse liegt,
- – einem Lagerinnenring, der konzentrisch zur Lagerachse in dem Lageraußenring aufgenommen ist und eine Außenumfangsfläche aufweist die eine erste und eine zweite Innenring-Wälzkörperlaufbahn bildet,
- – Wälzkörpern, die tonnenartig ballig gestaltet sind und die unter Bildung einer ersten Wälzkörperumlaufreihe und einer zweiten Wälzkörperumlaufreihe in einem zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring gebildeten Bahnraum aufgenommen sind,
- – einer Käfigeinrichtung zur Führung der Wälzkörper, und
- – einem Führungsring, der zwischen der ersten und der zweiten Wälzkörperumlaufreihe angeordnet ist und eine erste Ringstirnfläche bildet die den Wälzkörperstirnflächen der ersten Wälzkörperumlaufreihe zugewandt ist und eine zweite Ringstirnfläche bildet, die den Wälzkörpern der zweiten Wälzkörperumlaufreihe zugewandt ist,
- – wobei sich der Führungsring radial an dem Lageraußenring stützt und an dem Führungsring mehrere Durchgangskanäle ausgebildet sind die als solche die von der ersten Wälzkörperumlaufreihe und der zweiten Wälzkörperumlaufreihe durchlaufenen Bahnräume auf einem außerhalb des Radialniveaus der Laufbahnaußenkanten des Lageraußenringes liegenden Radialniveau verbinden.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Pendelrollenlager zu schaffen, bei welchem die Neigung zum Ölrückstau vor dem Lager reduziert wird, und sich im Falle einer seitlichen Schmierstoffzuführung eine Verminderung des Schmierstoffgegendruckes ergibt.
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Der erfindungsgemäße Käfig ist konstruktiv so ausgebildet, dass dieser seine Führungsaufgaben vorteilhaft erfüllt und zusätzlich radial relativ weit außen liegende axiale Schmierstoff-Durchlässe bietet.
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Das erfindungsgemäße Pendelrollenlager eignet sich insbesondere für den Einsatz in Gehäusen mit seitlicher Schmierstoffzuführung (z.B. in der Trockenpartie einer Papiermaschine, sowie im Bereich der Mühlen- und Lebensmitteltechnik)
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Durch das erfindungsgemäße Konzept wird vermieden, dass bei Stillstand oder beim Start der Maschine und bei niedrigen Temperaturen (< 40 °C) des Gehäuses oder des Schmierstoffs, oder bei hohen Schmierstoffmengen ein übermäßiger Anstau von Schmierstoff vor dem Lager mit der Folge von Schmierstoff-Leckage bei berührungslosen Dichtungen des Gehäuses auf der Zuführseite (insbesondere bei angetriebenen Walzenzapfen), eintritt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung wird es möglich, den Schmierstoffdurchsatz in axialer Richtung signifikant zu verbessern.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen axialen Durchlässe (z.B. Bohrungen) befinden sich bei montagebedingt partiell abgeflachten Führungsringen vorzugsweise nur in dem nicht von der jeweiligen Abflachung betroffenen Umfangsbereich. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eignet sich insbesondere bei Pendelrollenlagern und Gehäusen mit der Option der seitlicher Schmierstoffzuführung, zur Vermeidung von Ölrückstau vor dem Lager insbesondere beim Anfahren der noch kalten Maschine und bei Einsatz von hochviskosen Ölen, die vorzugsweise bei hohen Umgebungstemperaturen vorgesehen werden und bei denen keine Ölumlaufsteuerung zum Einsatz kommt und auch bei Stillstand der Maschine (keine Lagerrotation), sowie zur Vermeidung von Ölleckage bei zu hohem Ölstand vor dem Lager infolge Durchfluss-Rückstau zur Vermeidung von Fettstau/hohem Fettdruck vor dem Lager bei manueller Nachschmierung und höherer Fettmenge auf der Fettzuführseite.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Durchgangskanäle als Bohrungen ausgeführt. Der Durchmesser derselben liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 45% der in radialer Richtung gemessenen Ringdicke des Führungsringes. Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es auch möglich, die Durchgangskanäle als zur Außenumfangswandung des Führungsringes frei liegende Rinnenkanäle auszubilden.
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Der Führungsring ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem Vollmaterial, insbesondere einem Stahlwerkstoff, oder einem Buntmetall gefertigt.
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Die beiden durch den Führungsring gebildeten Ringstirnflächen sind vorzugsweise als Gleitkontaktflächen ausgelegt an welchen die Wälzkörper unter einem Linien- oder Flächenkontakt anlaufen können. Hierdurch wird es möglich, dass sich die Wälzkörper der benachbarten Laufreihen in axialer Richtung tribologisch vorteilhaft aneinander abstützen können.
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Der zur Führung der Wälzkörper zwischen die beiden Lagerringe eingesetzte Wälzkörperführungskäfig ist vorzugsweise als Fensterkäfig ausgeführt und dabei wiederum vorzugsweise als Stanz- oder Schneidteil aus einem Stahlblechmaterial gefertigt. Der Wälzkörperführungskäfig kann dabei weiterhin so gestaltet werden, dass sich dieser aus zwei gegeneinander drehbaren Fensterringen zusammensetzt. Der Innendurchmesser des Führungsringes und der Außendurchmesser des Wälzkörperführungskäfigs können so aufeinander abgestimmt werden, dass der Wälzkörperführungskäfig gleitend an der Innenumfangsfläche des Führungsringes anläuft.
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Es ist in vorteilhafter Weise möglich, an dem Lageraußenring auf dem Axialniveau des Führungsringes eine Radialbohrung auszubilden die der Zu- oder Ableitung von Schmierstoff dient. Hierbei ist es insbesondere möglich, an dem Führungsring eine nach außen offene Umfangsnut auszubilden die mit der Radialbohrung übereinkommt und zudem auch mit den Durchgangskanälen kommuniziert.
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Der Führungsring kann gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung auch als mehrteiliger Führungsring ausgebildet sein. Dieser kann sich dabei aus mehreren Ringelementen, oder Ringsegmenten zusammensetzen. Weiterhin ist es auch möglich, den Führungsring als lokal aufgetrennten Ring auszubilden der dann nach dem Einsetzen in das Lager an einer Stoßstelle geschlossen werden kann. Um dieses Schließen zu ermöglichen können im Bereich dieser Stoßstelle besondere Komplementärgeometrien ausgebildet sein.
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Die Durchgangskanäle können neben den angesprochenen Ausführungsformen als im Querschnitt kreisrunde Bohrungen oder lateral offene Rinnen auch verschiedenste andersartige Querschnitte aufweisen, insbesondere unrunde, oder drei- oder rechteckige Querschnitte, oder polygonale Querschnitte aufweisen.
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Die Käfigeinrichtung kann mehrteilig ausgebildet sein und beispielsweise zwei Fensterkäfigringe aufweisen die an dem ggf. mehrteiligen Führungsring anlaufen. Es ist auch möglich, an jedem der Fensterkäfigringe entlang der Innenumfangskante einen radial auswärts abragenden Ringsteg auszubilden, der als solcher die Funktion des Führungsringes übernimmt und ebenfalls axial durchbrochen ausgebildet ist.
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Es ist auch möglich, in dem Führungsring einen inneren Ringraum auszubilden und in diesem ein Gewebematerial, oder ein Porösmaterial, oder einen Schmierstoffträger anzuordnen. Das Gewebe- oder Porösmaterial kann dann durch Kapillareffekte Schmierstoff aufnehmen der dann bei Rotation des Lagers wieder über die Axialöffnungen in den Laufbahnbereich ablaufen kann.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine Axialschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Pendelrollenlagers mit einem axial durchbohrten Führungsring;
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2 eine Radialschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Pendelrollenlagers zur weiteren Veranschaulichung der Anordnung der Trennstegelemente.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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1 zeigt in Form einer Axialschnittdarstellung den Aufbau eines erfindungsgemäßen Pendelrollenlagers. Dieses Pendelrollenlager umfasst einen Lageraußenring 1, der eine von einer ersten Laufbahnaußenkante K1 und einer zweiten Laufbahnaußenkante K2 begrenzte, sphärisch konkav gekrümmte Innenumfangsfläche IS1 aufweist, die eine Außenring-Wälzkörperlaufbahn bildet deren Krümmungszentrum auf einer Lagerachse X liegt.
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Weiterhin umfasst das Pendelrollenlager einen Lagerinnenring 2, der konzentrisch zur Lagerachse X in dem Lageraußenring 1 aufgenommen ist und eine Außenumfangsfläche AS aufweist die eine erste und eine zweite Innenring-Wälzkörperlaufbahn AS1, AS2 bildet. Das Pendelrollenlager umfasst zudem Wälzkörper W1, W2, die tonnenartig ballig gestaltet sind und die unter Bildung einer ersten Wälzkörperumlaufreihe R1 und einer zweiten Wälzkörperumlaufreihe R2 in einem zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring gebildeten Bahnraum aufgenommen sind.
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Die Wälzkörper W1, W2 sind durch eine Käfigeinrichtung 3 geführt. Die Käfigeinrichtung C besteht aus einem ersten Fensterkäfigring C1 und einen zweiten Fensterkäfigring C2.
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Zwischen der ersten und der zweiten Wälzkörperumlaufreihe R1, R2 ist ein Führungsring 4 angeordnet, zur axialen Führung der Wälzkörper W1, W2, sowie zur radialen Führung der Fensterringkäfige R1, R2. Der Führungsring 4 bildet eine erste Ringstirnfläche S1 bildet die den Wälzkörperstirnflächen SW1 der Wälzkörper W1 der ersten Wälzkörperumlaufreihe R1 zugewandt ist. Der Führungsring 4 bildet zudem eine zweite Ringstirnfläche S2, die den Wälzkörpern W2 der zweiten Wälzkörperumlaufreihe R2 zugewandt ist.
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Das hier gezeigte Pendelrollenlager zeichnet sich dadurch aus, dass der Führungsring 4 sich radial an dem Lageraußenring 1 stützt und an dem Führungsring 4 mehrere Durchgangskanäle 5 ausgebildet sind die als solche die von der ersten Wälzkörperumlaufreihe und der zweiten Wälzkörperumlaufreihe durchlaufenen Bahnräume auf einem außerhalb des Radialniveaus NR der Laufbahnaußenkanten K1, K2 des Lageraußenringes 1 liegenden Radialniveau verbinden. Hierdurch wird es möglich, durch den Führungsring hindurch Schmierstoff aus dem Bereich des ersten Bahnraumes B1 in den Bereich des zweiten Bahnraumes unter geringem Gegendruck zu verlagern.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Durchgangskanäle 5 als im Querschnitt kreisförmige Bohrungen ausgeführt. Die Durchgangskanäle 5 können alternativ hierzu auch als von außen her frei liegende Rinnenkanäle ausgebildet werden.
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Der Führungsring 4 ist aus einem Vollmaterial gefertigt. Die erste und die zweite Ringstirnfläche S1, S2 sind als die Wälzkörper Gleitkontaktflächen ausgelegt, über welche sich die axial benachbarten Wälzkörper W1, W2 aneinander abstützen. Der Wälzkörperführungskäfig C selbst ist wie bereits ausgeführt als axial in zwei eigenständige Ringelemente C1, C2 geteilter Fensterkäfig ausgeführt. Diese Ringelemente sind ggf. gegeneinander drehbar. Der Wälzkörperführungskäfig C ist hierbei gleitend an einer Innenumfangsfläche des Führungsringes 4 geführt.
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An dem Lageraußenring 1 ist auf dem Axialniveau des Führungsringes 4 eine Radialbohrung 6 ausgebildet, die hier allerdings von dem Führungsring 4 abgedeckt ist. Es ist möglich, an dem Führungsring eine Umfangsnut auszubilden die mit der Radialbohrung 6 und den Durchgangskanälen 5 kommuniziert. Über das so geschaffene Kanalsystem kann Schmierstoff zu- oder abgeleitet werden.
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In 2 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Pendelrollenlagers weiter veranschaulicht. Wie erkennbar ist der Lagerinnenring 2, konzentrisch zur Lagerachse X in dem Lageraußenring 1 aufgenommen. Die durch die Käfigeinrichtung C geführten Wälzkörper W1, W2 können sich in axialer Richtung aneinander über den Führungsring 4 abstützen. Der Führungsring 4 dient auch der radialen Führung Der Käfigeinrichtung C.
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An dem Führungsring 4 sind wie ausgeführt mehrere zur Lagerachse X parallele Durchgangskanäle 5 ausgebildet sind die als solche die von der ersten Wälzkörperumlaufreihe und der zweiten Wälzkörperumlaufreihe durchlaufenen Bahnräume wie in 1 dargestellt auf einem außerhalb des Radialniveaus NR der Laufbahnaußenkanten K1, K2 des Lageraußenringes 1 liegenden Radialniveau verbinden. Die Durchgangskanäle erfassen Raumbereiche die von der Lagerachse X weiter beabstandet sind als die Laufbahnaußenkanten K1, K2 des Lageraußenringes 1. Bei einer Montage des Pendelrollenlagers mit im wesentlichen horizontal ausgerichteter Lagerachse X ermöglichen diese einen Ausgleich der Pegelstände der sich ggf. im unteren Bereich der Bahnräume R1, R2 bildenden Ansammlungen von Schmierstoff.
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Der Führungsring 4 ist im Bereich einander gegenüberliegender Umfangsabschnitte mit zueinander parallelen Abflachungen 7a, 7b versehen. Die Durchgangskanäle 5 sind nur in dem nicht von den Abflachungen 7a, 7b betroffenen Umfangsbereich ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageraußenring
- 2
- Lagerinnenring
- 4
- Führungsring
- 5
- Durchgangskanal
- 6
- Radialbohrung
- 7a
- Abflachung
- 7b
- Abflachung
- AS
- Außenumfangsfläche
- AS1
- Innenring-Wälzkörperlaufbahn
- AS2
- Innenring-Wälzkörperlaufbahn
- B1
- Bahnraum
- B2
- Bahnraum
- C
- Käfigeinrichtung
- C1
- Fensterkäfigring
- C2
- Fensterkäfigring
- IS1
- Innenumfangsfläche
- K1
- Laufbahnaußenkante
- NR
- Radialniveau
- R2
- Wälzkörperumlaufreihe
- R1
- Wälzkörperumlaufreihe
- S1
- Ringstirnfläche
- S2
- Ringstirnfläche
- W1
- Wälzkörper
- W2
- Wälzkörper
- X
- Lagerachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008032922 A1 [0003]
