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Zylinderrollenlager Die Erfindung hat den Zweck, die Rollenlager durch
Maßnahmen, welche sich sowohl auf die Anwendung neuer Merkmale als auch deren Zusammenfassung
mit bereits bekannten Merkmalen erstrecken, zu verbessern und dadurch einen erheblichen
technischen Fortschritt zu erzielen, der sich in einer beträchtlichen Erhöhung der
Tragfähigkeit, einer mit geringerem Aufwand erreichbaren größeren Genauigkeit, Senkung
der Herstellungskosten und Schaffung einer Einheitskonstruktion, die für alle üblichen
Bauformen verwendet werden kann, auswirkt.
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Bis jetzt wurden bei Zylinderrollenlagern die Rollen fast ausnahmslos
zwischen den festen Borden eines Rollbahnringes geführt (siehe z. B. DIN 5412).
Es sind auch Bauarten bekanntgeworden, bei denen die Rollen zwischen losen Bordringen
geführt werden, die Breite des Rollbahnringes etwa der Rollenlänge entspricht und
ein Rollenlager je nach dem Einbaufall zwei oder auch mehr lose Bordringe hat (s.
deutsches Patent 855 027). Die mit dieser Bauart verbundenen Nachteile sind aber
bereits in der genannten Patentschrift angegeben. Der Werkstoffverlust und die Zerspanungsarbeit
sind größer als bei der üblichen Ausführung nach DIN 5412, so daß der Vorteil der
mehrteiligen Herstellung wieder verlorengeht. Andererseits muß zugegeben werden,
daß die bordlose Ausführung der Rollbahnringe große Vorzüge besitzt. Das Bearbeiten
der Rollbahn ist bei bordloser Ausführung wesentlich einfacher. Mit einem viel geringeren
Aufwand kann eine sehr große Genauigkeit und Oberflächengiite erreicht werden. Ohne
Zweifel werden durch die größere Genauigkeit und feinere Oberfläche die Laufeigenschaften
des Lagers verbessert. Damit diese Maßnahme sich voll auswirken kann, müssen die
Rollen jedoch seitlich einwandfrei geführt sein.
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Es sind Bauarten bekannt mit zwei losen Bordringen an einem Rollbahnring,
bei denen etwa entprechend der Rollenlänge ringsum laufende Nuten in der Rollbahn
angebracht sind, in die geschlitzte Sprengringe eingesetzt werden (siehe z. B. die
Zylinderrollenlager Reihe TS der Hyatt Bearings Division, Harrison, New Jersey,
USA.). Die bei diesen Zylinderrollenlagern verwendeten geschlitzten Sprengringe
sind nicht geschliffen und weisen deshalb verhältnismäßig große Maßabweichungen
auf. Das gleiche gilt für die Nuten zur Aufnahme der Sprengringe, die schon bei
der Weichbearbeitung der Rollbahnringe angebracht werden. Daraus ergeben sich so
grobe Toleranzen, daß die Rollen nicht mehr einwandfrei geführt sind und die auf
Grund der durchgehend bearbeiteten Rollbahn erwarteten günstigen Laufeigenschaften
nicht erhalten werden. Dazu kommt noch, daß die Rollen an den Stoßkanten der geschlitzten
Sprengringe anlaufen, haken und dadurch den Lauf des Lagers stören.
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Von den bekannten Ausführungen unterscheidet sich das erfindungsgemäße
Rollenlager dadurch, daß es a) bordlose Rollbahnringe hat und zur Rollenführung
ungeschlitzte, in Nuten der Rollbahnringe angeordnete Bordringe dienen, b) mit Rollkörpern
größerer Abmessungen ausgerüstet ist als abmessungsgleiche Lager der bisherigen
Ausführung nach DIN, wobei die Rollbahnringe auf Grund neuer Erkenntnisse mit geringerer
Wandstärke als in DIN angegeben ausgeführt werden und die größere tragende Rollenlänge
sich durch die bordlose Bauart ergibt, c) Rollkörper hat, deren Mantel nach einer
spannungselastischen Kurve geformt ist.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination der vorstehend genannten Merkmale
wird ein Rollenlager erhalten, das gegenüber den Rollenlagern der bisherigen Ausführung
nach DIN eine größere Tragfähigkeit besitzt, das genauer und wirtschaftlicher hergestellt
werden kann als die bekannten Rollenlager nach DIN und das infolge seiner Konstruktion
eine einheitliche Grundform für alle üblichen Zylinderrollenlagerbauformen schafft.
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In Abb. 1 der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand dargestellt;
Abb. 2 zeigt einen Teilschnitt eines Rollenlagers der bisherigen Ausführung nach
DIN mit festen Borden, Abb.3 einen Teilschnitt des erfindungsgemäßen Lagers, Abb.
4 eine, Ausführung des erfindungsgemäßen Lagers mit beispielsweise drei losen Bordringen.
Der
Außenring 1 ist zur Aufnahme der nicht geschlitzten Bordringe 2 mit Ringnuten 3
versehen. Der Außendurchmesser der nicht geschlitzten Bordringe 2 ist größer als
der Rollbahndurchmesser des Außenringes 1, jedoch kleiner als der Durchmesser der
Ringnut 3 im Nutgrund. Das Übermaß zwischen Außendurchmesser des losen Bordringes
2 und Rollbahndurchmesser des Außenringes 1 ist so groß bemessen, daß die Bordringe
nur mittels einer geeigneten Vorrichtung unter einer Presse in die Ringnuten 3 eingesetzt
werden können. Um das Einsetzen der Bordringe 2 zu erleichtern. ist die Rollbahn
beiderseits mit Anschrägungen 4 versehen. Außerdem kann der Außenring bis etwa 90°
angewärmt werden, so daß auch bei großen Lagern das Einsetzen der ungeschlitzten
Bordringe 2 trotz des großen Übermaßes gegenüber der Rollbahn ohne Schwierigkeiten
vonstatten geht. In der Ringnut 3 haben die Bordringe 2 etwas radiales Spiel, sie
können also keine nachteiligen Verformungen des Mantels oder der Rollbahn hervorrufen.
In axialer Richtung passen die Bordringe 2 mit sehr geringem Spiel in die Ringnuten.
Letztere sind auch so genau angebracht, daß die für die einwandfreie Rollenführung
zulässigen Maßabweichungen nicht überschritten werden. Die Bordringe 2 sind in den
Ringnuten 3 gegen Wandern, d. h. Drehen gegenüber dem Rollbahnring gesichert, z.
B. durch in den Ringnuten 3 angebrachte Einengungen, die in Ausnehmungen am Mantel
der Bordringe 2 greifen.
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Wie aus Abb. 2 ersichtlich, muß bei der bekannten Ausführung mit festen
Borden am Übergang der zylindrischen Rollbahn 5 in die ebene Gleitbahn 6 ein Einstich
7 angebracht werden, damit die Schleifscheibe frei schneiden kann. Infolge des Einstiches
7 muß der Bord 8 eine gewisse Breite B haben, damit er beim Härten und bei schlagartiger
Axialbeanspruchung des Lagers nicht abplatzt. Bei dein erfindungsgemäßen Rollenlager
kann für den losen Bordring 2 mit der geringeren, beiderseits über die Rolle 9 vorstehenden
Breite b gerechnet werden, so daß bei gleichen Außenabmessungen des Lagers um das
Maß 2 (B - b) längere Rollen verwendet werden können. -Wie weiter aus Abb. 2 hervorgeht,
trägt infolge des Einstiches 7 die Rolle 9 nicht auf ihrer ganzen Länge, es geht
beiderseits der Betrag R verloren. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ergeben
sich auch in dieser Hinsicht günstigere Verhältnisse, denn es ist beiderseits nur
r in Abzug zu bringen (s. Abb. 3). Die tragende Rollenlänge ist beim Erfindungsgegenstand
infolgedessen um den Betrag 2 (B - b + R - y) größer. Es werden erfindungsgemäß
nicht nur längere Rollen verwendet, sondern auch die tragende Länge der Rollen besser
ausgenutzt, so daß ein beachtlicher Zuwachs an Tragfähigkeit erzielt wird.
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Bei zahlreichen durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, daß es
nicht notwendig ist, die Rollbahnringe mit der bisher üblichen Wandstärke auszuführen.
Der gegenüber der Belastung umlaufende Rollbahnring muß Festsitz erhalten, so daß
er dem Gegenstück immer mit einer gewissen Spannung anliegt, die um so größer ist,
je größer Abmessungen und Belastung des Lagers sind. Bei Zylinderrollenlagern werden
in den weitaus meisten Fällen beide Rollbahnringe eines Lagers mit Festsitz eingebaut,
so daß sowohl Innenring als auch Außenring durch die Gegenstücke auf dem ganzen
Umfang einwandfrei unterstützt sind. Sind die Rollbahnringe aber gut unterstützt,
so kann, wie die obenerwähnten Versuche zeigten, ihre Wandstärke ohne Bedenken verringert
werden. Das bedeutet aber, daß bei gegebenen Außenabmessungen nicht nur längere,
sondern auch dickere Rollen im Lager unter gebracht werden können. Im Gegensatz
zur üblichen Ausführung nach DIN 5412, bei der die Wandstärke der Rollbahringe etwa
50°/o des Rollendurchmessers beträgt, wird beim Erfindungsgegenstand die Wandstärke
des Rollbahnringes nur mit etwa 400/o des Rollendurchmessers ausgeführt. Bei gegebener
Profil höhe eines Lagers kann dann entsprechend der schwächeren Ringen das Lager
mit dickeren Rollen ausgerüstet werden. Es liegt auf der Hand, daß auch diese Maßnahme
sich in eine Erhöhung der Tragfähigkeit auswirkt.
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Sind Rollen und Rollbahnen als rein zylindrische Körper ausgebildet,
so wird, wie die tägliche Erfahrung lehrt, die Belastung ungleichmäßig über die
Rollenlänge bzw. Rollbahnbreite verteilt. Es entstehen, insbesondere bei hohen Belastungen.
an den Rollenkanten Spannungsspitzen, die sich sehr nachteilig auswirken. Erfindungsgemäß
werden für die neue Rollenlagerkonstruktion Rollen mit schwach gewölbtem Mantel
verwendet, dessen Profillinie einen veränderlichen Krümmungshalbmesser hat. Der
Krümmungshalbmesser ist in Rollenmitte unendlich groß, so daß die Rolle hier zylindrisch
geformt ist. Gegen die Rollenenden zu verringert sich der Krümmungshalbmesser. Mit
diesem Rollenprofil wird in sehr weitgehender Annäherung eine gleichmäßige Spannungsverteilung
auf der ganzen Berührung zwischen Rolle und Rollbahn erhalten. Infolge der gleichmäßigen
Spannungsverteilung ergibt sich eine höhere Tragfähigkeit, denn die ganze Rollbahnbreite
kann jetzt gleichmäßig hoch beansprucht werden, ohne daß die Gefahr einer Überanstrengung
des Werkstoffs durch Spannungsspitzen besteht.
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Beim Schleifen der zwischen festen Borden liegenden Rollbahn (s. Abb.
2) kann auch bei Verwendung von Spezialmaschinen bei gleichem Aufwand nicht die
Oberflächengüte und Genauigkeit erhalten werden wie bei der glatt durchgehenden
Rollbahn des Rollenlagers mit losen Bordringen nach Abb. 1. Die größere Genauigkeit
und höhere Oberflächengüte sind gleichbedeutend mit einer weiteren, sich in Erhöhung
der Lebensdauer und Verbesserung der Laufeigenschaften auswirkenden Qualitätssteigerung
der Lager. Es ist aber von größter Bedeutung, daß die Rollen seitlich einwandfrei
geführt sind, wie dies gemäß der Erfindung durch die nicht geschlitzten losen Bordringe
und deren Anordnung im Rollbahnring gewährleistet ist Nur dann ist es möglich, die
für die verbesserten Laufeigenschaften des Lagers erforderlichen engen Toleranzen
einzuhalten.
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Wie eine einfache Rechnung -zeigt, ist bei Herstellung der Rollbahnringe
üblicher Ausführung mit festen Borden ein größeres Volumen zu verspannen als bei
der erfindungsgemäßen Bauart. Geringeres Spanvolumen bedeutet geringeren Aufwand
an Werkstoff und Fertigungszeit, d. h. geringere Herstellkosten. Für die bordlosen
Rollbahnringe kann schwächeres Ausgangsmaterial verwendet werden, das Schleifen
der glatten Rollbahn ist wesentlich einfacher als bei Rollbahnringen mit festen
Borden, und das teuere Bordschleifen entfällt ganz. Mit dem erfindungsgemäßen Rollenlager
können deshalb die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden.
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Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil ist, daß rnit dem erfindungsgemäßen
Rollenlager Fertigung und Vorratshaltung sich vereinfachen. In DIN 5412 sind beispielsweise
für jede Lagergröße vier verschiedene Bauformen genormt. Für diese vier Bauformen
müssen Innen- oder- Außenringe in kleinen
Losen gesondert hergestellt
werden. Die Fertigung wird dadurch sehr zersplittert. Das beste Mittel zur Kostensenkung
ist aber die Serie. Bei der neuen Konstruktion sind Innen- und Außenringe für alle
Bauformen gleich, so daß eine größere Fabrikationsmenge aufgelegt werden kann. Innen-
und Außenring werden bei der neuen Konstruktion nur je nach Bauform mit der nötigen
Anzahl von Bordringen versehen. Die Bordringe sind unter sich auch wieder vollkommen
gleich, so daß auch hier größere Mengen in Fabrikation genommen werden können.
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Durch die erfindungsgemäße Anwendung und Kombination der vorstehend
beschriebenen Mittel wird eine Erhöhung der Tragfähigkeit, Erhöhung der Laufgenauigkeit,
wirtschaftliche Herstellung und Standardkonstruktion, die alle üblichen Bauformen
zu bilden ermöglicht, bei Zylinderrollenlagern erreicht. Bei dem erfindungsgemäßen
Rollenlager kann ein einfacher, an sich bekannter, billiger, in den Raum der losen
Bordringe hineinragender Käfig 10 verwendet werden, an dem beim Zusammensetzen des
Lagers keine nachträglichen Verformungen oder zusätzlichen Arbeiten vorgenommen
werden müssen, so daß sich auch in dieser Hinsicht beachtliche Vorteile ergeben.
Ergänzend wird doch darauf hingewiesen, daß selbst-V ändlich, wie dies z. B. aus
Abb. 4 der Zeichnung erst, ersichtlich ist, auch der Innenring mit Ringnuten zum
Einsetzen der nicht geschlitzten, losen Bordringe versehen werden kann.