DE4200381C2 - Rollenlageranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollenlagerandordnung nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1. Eine Rollenlageranordnung dieser Art ist aus der DE 21 54 836 A bekannt, auf die weiter unten näher eingegangen wird.

Aus den US 3 337 278, 3 765 071, 3 930 693, 4 002 380 und 4 232 914 sowie aus der nicht vorveröffentlichten US 5 033 877 sind Rollenlageranordnungen mit hohlen Rollen bekannt.

Bei der Rollenlageranordnung nach der DE-OS 21 54 836 A sind die Wälzkörper massive Rollen. Das Hauptaugenmerk ist darauf gerichtet, ein Auftreten von Spannungsspitzen nahe den Enden der Wälzkörper in Folge einer radialen und axialen Belastung zu ver­ meiden. Dies geschieht dadurch, dass die Umfangsfläche der Wälzkörper und/oder ihrer Laufringe mit einem solchen Radius gewölbt ist, dass die entlang der Umfangsfläche verteilte Radiallast die Endkanten der Wälzkörper erst bei einer bestimmten, verhältnis­ mäßig großen Axiallast belastet. Die Umfangsfläche der Wälzkörper kann dabei konvex gewölbt sein, wogegen die Laufbahnen des inneren und äußeren Laufringes konvex ge­ wölbt oder zylindrisch ausgebildet sein können. Der innere und der äußere Laufring sind jeweils mit einem radialen Flansch versehen, der eine Axialdruckfläche bildet, gegen wel­ che die Stirnflächen des Wälzkörpers drücken, wenn das Lager axial belastet ist. Der radiale Flansch des äußeren Laufringes liegt dem radialen Flansch des inneren Laufrin­ ges diagonal versetzt gegenüber, das heißt die Mittellote der Axialdruckflächen liegen diagonal versetzt zueinander und gehen nicht durch das Zentrum des Wälzkörpers. Diese bekannte Rollenlageranordnung nimmt im Betrieb eine axiale Belastung auf, wobei die Wälzkörper bei einer entsprechenden axialen Belastung kippen können, weshalb die Rollenlageranordnung wenig Steifigkeit aufweist. Diese mangelnde Steifigkeit ist auch der Grund, warum nicht alle Wälzkörper dieser Rollenlageranordnung gleichzeitig eine radiale Last aufnehmen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rollenlageranordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sie axiale und radiale Lasten aufnehmen kann und dabei eine beson­ dere axiale und radiale Steifigkeit aufweist und somit eine verbesserte Laufgenauigkeit hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Rollenlageranordnung mit den Merk­ malen des Patentanspruchs 1 gelöst.

In der Rollenlageranordnung nach der Erfindung sind alle Rollen radial gleich vorbelastet, weil alle hohlen Rollen, die als ein Kranz zwischen den Laufringen angeordnet sind, un­ geachtet der Belastung in festem Kontakt mit diesen stehen. Durch diese erfindungsge­ mäße Maßnahme wird erreicht, dass alle Rollen bei einer radialen Belastung Last tragen können. Hierdurch wird eine höhere radiale Steifigkeit erzielt. Darüber hinaus sind in der Rollenlageranordnung nach der Erfindung alle Rollen axial gleich vorbelastet, weil die ringförmig verlaufenden Axialdruckflächen und die Randoberflächen der Rollen derart geformt sind, dass sie längs einer Kraftlinie aneinander anliegen, die senkrecht zur axia­ len Druckfläche und ebenfalls senkrecht zur Randoberfläche der Rollen ist. Diese Kraftli­ nie, dass heißt das Mittellot auf die Axialdruckfläche bzw. die Randoberfläche verläuft entlang einer Diagonallinie durch das Zentrum der Rollen. Auf diese Weise können alle Rollen axial gleich vorbelastet werden, ohne dass die Rollen kippen können. Auf diese Weise erreicht die Rollenlageranordnung nach der Erfindung auch eine höhere axiale Steifigkeit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Querschnittansicht einer Rollenlageranordnung nach der Erfindung mit einem inneren und einem äußeren Laufring und einer zugeordneten hohlen Rolle;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Rollenlageranordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 in einer schematisch dargestellten Querschnittansicht wie in Fig. 1 eine Rol­ lenlageranordnung mit einem Paar inneren und einem Paar äußeren Laufrin­ gen, wobei Ringborde der beiden äußeren Laufringe aneinander anliegen;

Fig. 4 in einer Darstellung wie in Fig. 3 eine Rollenlageranordnung, bei der Ringborde der beiden inneren Laufringe aneinander anliegen;

Fig. 5 in einer Darstellung wie in Fig. 4 eine Rollenlageranordnung, bei der die beiden inneren Laufringe einen einstückigen Aufbau haben;

Fig. 6 in einer Darstellung wie in Fig. 3 eine Rollenlageranordnung, bei der die beiden äußeren Laufringe einen einstückigen Aufbau haben;

Fig. 7 eine Teilansicht einer Lageranordnung mit hohlen Rollen und Lagerkugeln so­ wie zugeordneten Laufringen;

Fig. 8 in einer Ansicht wie in Fig. 1 eine alternative Ausführungsform dar Rollenla­ geranordnung nach der Erfindung;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer Werkzeugmaschinenwelle mit einer Rollenlageran­ ordnung nach Fig. 3 am arbeitsseitigen Ende der Welle und einem herkömmli­ chen Radialrollenlager am antriebsseitigen Ende der Welle;

Fig. 10 einen vergrößert dargestellten Querschnitt einer Rollenlageranordnung wie in der Darstellung in Fig. 1, jedoch mit massiven Rollen; und

Fig. 11 in einer Darstellung ähnlich der nach Fig. 10 eine Rollenlageranordnung mit hohlen Rollen und zum Vergleich eine Kugellageranordnung.

Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rollenlageranordnung 10 hat einen inneren und ei­ nen äußeren Laufring 12 bzw. 14 sowie einen Kranz von hohlen Rollen 16, von denen eine dargestellt ist. Die Laufringe 12 und 14 können konventionell geformt sein, wobei jedoch jeder dieser Laufringe mindestens einen einstückig ausgebildeten Ringbord 18 bzw. 20 aufweist. Die Ringborde 18, 20 erstrecken sich insgesamt radial von dem Lauf­ ring aus in Richtung zu dem jeweils gegenüberliegenden Laufring an axial entgegenge­ setzten Enden der Rollenlageranordnung und definieren dadurch axial nach innen ge­ richtete, ringförmige Axialdruckflächen 22 bzw. 24. Die Axialdruckflächen 22, 24 sind auf­ einander ausgerichtet und liegen einander diagonal gegenüber, wie es in Fig. 1 durch eine Diagonallinie 26 angedeutet ist.

Die Rollen 16 sind als ein Kranz zwischen dem inneren Laufring 12 und dem äußeren Laufring 14 in herkömmlicher Weise angeordnet, so dass nach dem Einbau der Rollenla­ geranordnung die einzelnen Rollen über den Umfang in radialer Richtung im wesentlichen gleich vorbelastet sind. Dieser Vorbelastungszustand ist im Detail in der eingangs zitier­ ten US 5 033 877 erläutert. Ferner sind die einzelnen hohlen Rollen 16 nach dem Einbau der Rollenlageranordnung in diagonal axialer Richtung im wesentlichen gleich vorbelas­ tet, weil die einzelnen Rollen 16 mit ihren Randoberflächen 32 an den Axialdruckflächen 22, 24 anliegen.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Axialdruckfläche 22 in ihrer Erstreckung zu dem äußeren Laufring 14 hin nicht genau in einer radialen Ebene liegt. Vielmehr ist die Axialdruckfläche 22 in ihrer Erstreckung radial zu dem gegenüberliegenden Laufring hin leicht axial nach außen geneigt oder kann leicht axial nach außen geneigt sein. Im speziellen ist die Axial­ druckfläche 22 bezogen auf den Querschnitt fortschreitend gekrümmt und bezogen auf eine Ansicht von der angrenzenden Oberfläche der zugeordneten Rollenlageranordnung aus leicht konkav ausgebildet. Im übrigen ist die Axialdruckfläche 22 im Querschnitt teil­ weise kreisförmig und hat einen Radius r, der durch einen kleinen Pfeil dargestellt ist. Außerdem ist neben dem Ringbord 18 in der inneren Oberfläche des inneren Laufringes 12 eine kleine ringförmige, sich radial nach außen erstreckende Ausnehmung 28 gebildet. Die Ausnehmung 28 verbessert die axiale Flexibilität des Ringbordes 18.

Die Axialdruckfläche 24 kann in identisch gleicher Weise wie die Axialdruckfläche 22 ausgebildet sein, und eine ringförmige Ausnehmung 30 kann sowohl bezüglich ihrer Form als auch bezüglich ihrer Funktion identisch wie die Ausnehmung 28 vorgesehen sein.

Wenn die Axialdruckflächen 22, 24 wie beschrieben geringfügig axial nach außen geneigt sind, ist es vorteilhaft, die hohlen Rollen 16 jeweils mit einer geneigten oder gerundeten Randoberfläche 32 zu versehen, die sich zwischen einer insgesamt ebenen und radialen Stirnfläche der Rolle und einer insgesamt zylindrischen und axialen Mantelfläche der Rolle erstreckt. Die Randoberfläche 32 berührt die geneigte ringförmige Axialdruckfläche und ist ihrerseits zumindest insgesamt entsprechend dem Verlauf der Axialdruckfläche geneigt. In den Fig. 1 und 2 sind die Randoberflächen 32 im Querschnitt betrachtet ge­ krümmt und insbesondere teilkreisförmig mit einem Krümmungsradius r₁ gemäß Fig. 2. Der Krümmungsradius r₁ der Randoberfläche 32 ist wesentlich kleiner als der Krüm­ mungsradius der Axialdruckfläche 22, was aus Fig. 2 entnommen werden kann. Der Krümmungsradius jeder Axialdruckfläche sollte 104% bis 114% des Krümrnungsradius der zugeordneten Randoberfläche 22 betragen. Im übrigen verlaufen die Oberflächen im Berührungsbereich tangential zueinander, was ebenfalls aus Fig. 2 hervorgeht.

Unter Bezugnahme auf die Diagonallinie 26 ist aus Fig. 2 entnehmbar, daß die Berührung zwischen der Axialdruckfläche 22 und der Randoberfläche 32 längs einer zentralen Kraft­ linie erfolgt, die senkrecht auf den beiden Flächen steht. Diese Kraftlinie der Berührung deckt sich mit der Diagonallinie 26. Eine entsprechende räumliche oder geometrische Anordnung ist auch auf dem Ringbord 20 mit der zugeordneten Axialdruckfläche 24 und der angrenzenden Randoberfläche 32 der Rolle 16 vorgesehen. Dadurch ergibt sich, daß die durch das Zentrum 34 verlaufende Kraftlinie für jeden Bereich der Berührung zwi­ schen einer Randoberfläche 32 und einer Axialdruckfläche vorzugsweise rechtwinklig zu diesen Flächen ist und sich mit der Diagonallinie 26 deckt. Die Diagonallinie 26 verläuft, wie bereits erwähnt, durch das Zentrum 34 der Rolle 16.

Bei der gegenseitigen Berührung der Randoberfläche 32 und der Axialdruckfläche ist gemäß Fig. 2 der Punkt, in dem die Diagonallinie 26 diese Flächen durchsetzt, gegenüber der Rollenachse um eine Distanz versetzt, die kleiner als die Summe des äußeren Radius des inneren Laufringes 12 der Rollenlageranordnung und des Krümmungsradius der Randoberfläche 32 ist. Außerdem sind die Rollen 16 vorzugsweise tonnenförmig ausge­ bildet, wobei die Randoberflächen 32 bezüglich der insgesamt zylindrischen Mantelfläche geringfügig radial nach innen versetzt angeordnet sind. Damit laufen Endbereiche der zylindrischen Mantelflächen der Rollen 16 wie bei 36 allmählich axial nach außen und radial nach innen konisch zu, wodurch die Tonnenform entsteht.

Andere charakteristische Merkmale der Rollen 16 können variieren, die Rollen sollten aber einen so hohen prozentualen Anteil an Aushöhlung behalten, daß die gewünschte radiale und axiale Flexibilität der Rollen gewährleistet ist.

Die Vorbelastung der Rollen 16 wird nun besser verständlich. Die erwähnte radiale und axiale Vorbelastung kann separat dadurch erreicht werden, daß entsprechende axiale und radiale Kräfte auf die Rollen 16 und die Laufringe 12, 14 ausgeübt werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß aufgrund der leichten axialen Neigung der Axialdruckflä­ chen 22, 24 nach außen die radiale Vorbelastung der Rollen automatisch die gewünschte axiale Vorbelastung hervorbringen kann. Wenn nämlich die Rollen 16 zwischen den Lauf­ ringen 12, 14 radial vorbelastet werden und die Laufringe 12, 14 gegen eine relative axi­ ale Verschiebung gesichert sind, werden die Rollen 16 durch das Anliegen ihrer Rand­ oberflächen 32 an den Axialdruckflächen 22, 24 gleichzeitig axial vorbelastet. Richtig vorbelastet wird jede einzelne hohle Rolle 16 mit dem inneren und dem äußeren Laufring in radialer und axialer Richtung in inniger Berührung sein. Dadurch wird eine radiale und axiale Belastung gleichmäßig auf die hohlen Rollen verteilt. Es ergeben sich dadurch eine wesentlich bessere radiale und axiale Steifigkeit und eine wesentlich bessere Laufge­ nauigkeit.

Aus Fig. 10 ist ableitbar, daß massive Rollen von Haus aus nicht in der Lage sind, die gewünschte Gesamtsteifigkeit und Laufgenauigkeit zu erbringen. In Fig. 10 sind ein inne­ rer Laufring 40 und ein äußerer Laufring 42 in betriebsmäßiger Zuordnung zu einer mas­ siven Rolle 44 gezeigt. Es ist für Rollenlager mit Massivrollen allgemein bekannt, daß eine Befestigung mit Preßsitz auf einer Welle oder in einem Gehäuse zum Vorbelasten der Rollen zu einer übermäßigen Belastung der Rollen an den Laufringen führen und im Betrieb eine Überhitzung und sogar einen vorzeitigen Ausfall hervorrufen wird. Aus die­ sem Grund hat eine typische Rollenlageranordnung mit Massivrollen nach einer Montage mit Preßsitz auf einer Welle oder in einem Gehäuse noch internes Spiel. Wenn ein Rol­ lenlager mit Massivrollen so montiert worden ist, nimmt im Betrieb unter einer radialen Belastung etwa die Hälfte oder weniger als die Hälfte der Rollen die Belastung auf, wäh­ rend die übrigen Rollen an den Laufringen radiales Spiel haben und dadurch keinerlei Belastung aufnehmen. Dieser Zustand ist in Fig. 10 dargestellt, wo die Massivrolle 44 den Laufring berührt, wobei aber auch mit gestrichelten Linien die Laufringe 40, 42 in einem Zustand größeren diametralen Abstands gezeigt sind, wie er sich bei einer herkömmli­ chen Anordnung von keine Belastung aufnehmenden Rollen ergibt. In dieser Anordnung bleiben die Rollen außer Berührung mit den Laufringen und sind nicht in der Lage, eine radiale oder axiale Belastung mit zu tragen. Beachtet seien die Abstände zwischen den Randoberflächen 46 und den ringförmigen Axialdruckflächen 48, die gestrichelt gezeigt sind. Da es nicht möglich ist, die radiale Belastung gleichmäßig auf ale Rollen zu vertei­ len, ist es ebenso nicht möglich, eine axiale Belastung gleichmäßig auf alle Rollen zu verteilen. Es ergibt sich keine diagonale Berührung der Axialdruckflächen und der Rollen, da zwischen den Rollen und ihren Laufringen radiales Spiel vorhanden ist.

In Fig. 11 haben ein innerer und ein äußerer Laufring 50, 52 zwischen sich eine hohle Rolle 54 und eine Lagerkugel 56. Die Laufringe 50, 52 sind mit ringförmigen Ausnehmun­ gen 58 versehen, welche die Lagerkugeln aufnehmen, und es ist eine herkömmliche Vier- Punkt-Kontakt-Kugellageranordnung gezeigt, bei der der Kontakt zwischen der Kugel und den Laufringen in Punkten 60 erfolgt. Es ist allgemein bekannt, daß eine Vier-Punkt- Kontakt-Lagerkugel in der Lage ist, Axialdruckbelastungen mit einem Minimum an Kugel­ drehung oder -widerstand aufzunehmen, weil der Kontakt zwischen der Lagerkugel und den Laufringen tangential erfolgt. In gleicher Weise kann die Rollenlageranordnung nach der Erfindung derart ausgebildet werden, daß die Rollen mit den ringförmigen Axialdruck­ flächen des inneren und des äußeren Laufringes so in Kontakt kommen, daß Gleitrei­ bungskräfte in dem Kontaktpunkt oder -bereich minimal sind. Der Kontakt erfolgt sehr nahe bei der äußeren Oberfläche der Rolle, wodurch die Gleitgeschwindigkeit auf ein Minimum reduziert wird. Die äußere Oberfläche der Rolle hat, wie allgemein bekannt, gegenüber der angrenzenden Laufringoberfläche die Augenblicksgeschwindigkeit Null. Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß es durch eine sorgfältige Ausrichtung der Axi­ aldruckbelastung in dem Tangentialpunkt der Randoberflächen und der Axialdruckflächen möglich ist, die Belastung axial entlang der Diagonallinie 26 aufzunehmen, ohne an der Rolle eine Kipp- oder Verdrehwirkung hervor zu rufen.

In den Fig. 1 und 2 ist die Richtung der Ausübung von axialen Belastungskräften auf die Rollen durch Pfeile 62 und 64 angedeutet. Vorzugsweise sind Stirnflächen 66, 68 und 70, 72 der Laufringe 12, 14 geschliffen oder anderweitig so bearbeitet, daß die Stirnflächen 66, 68 gemeinsam in einer ersten radialen Ebene liegen und daß die Stirnflächen 70, 72 gemeinsam in einer zweiten radialen Ebene liegen, wenn die Rollenlageranordnung 10 unter einer bekannten axialen Belastung steht. Aufgrund dieser Anordnung und konstruk­ tiven Ausbildung kann die Rollenlageranordnung 10 nach Fig. 1 mit einer zweiten, identi­ schen Rollenlageranordnung zusammen montiert werden, wie es in den Fig. 3 und 4 ge­ zeigt ist. In Fig. 3 haben Laufringe 74, 76 auf der linken und rechten Seite jeweils einen Ringbord 80 bzw. 82, zwischen welchen hohle Rollen 78 laufen, von denen eine gezeigt ist. Die linke Rollenlageranordnung liegt mit der Stirnseite axial an einer zweiten Rollenla­ geranordnung an, die einen inneren und einen äußeren Laufring 84,86 mit seitlichen Ringborden 90, 92 aufweist, zwischen welchen Rollen 88 laufen. Bei diesem Aufbau lie­ gen die Ringborde 82, 90 axial aneinander an, wobei sich ein gegensätzlich geneigter Kraftlinienverlauf ergibt, wie er durch Diagonallinien 94, 96 angedeutet ist. Die Diagonalli­ nien 94, 96 schneiden sich an den Ringborden 82, 90 der Laufringe 76, 86. Es ist offen­ sichtlich, daß, wenn die Lageranordnungen gemäß Fig. 3 mit ihren Stirnflächen in enger axialer Berührung sind und mit Preßsitz auf einer Welle oder in einem Gehäuse montiert sind, eine axiale innere Vorbelastung auf jede Lageranordnung ausgeübt werden kann, um dadurch eine starre Lageranordnung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung zu schaffen.

In Fig. 4 sind eine linke und eine rechte Lageranordnung mit im wesentlichen derselben Konfiguration wie in Fig. 3 dargestellt, wobei aber Ringborde 98, 100, welche an inneren Laufringen 102, 104 gebildet sind, axial aneinander anliegen. Ringborde von äußeren Laufringen 106, 108 befinden sich in axial äußeren Endteilen der Gesamtlageranordnung. Diagonallinien 110, 112 schneiden sich an den inneren Ringborden 98, 100, die sich ge­ genseitig berühren. Jede der beiden Lageranordnungen nach den Fig. 3 und 4 kann vor­ teilhaft bei Werkzeugmaschinenwellen verwendet werden, um die sich drehende Welle sowohl radial als auch axial zu positionieren.

Fig. 5 zeigt eine Mehrfachlageranordnung wie in Fig. 4 mit einem zweiteiligen äußeren Laufring 114, 116. Anstelle der individuellen inneren Laufringe 102, 104 gemäß Fig. 4 findet aber ein einstückiger innerer Laufring 118 Verwendung, der einen einzigen Ring­ bord 120 hat, welcher auf axial entgegengesetzten Seiten mit Axialdruckflächen wie bei allen anderen zuvor beschriebenen Lageranordnungen versehen ist. Der konstruktive Aufbau gemäß Fig. 5 vereinfacht und erleichtert die Handhabung und die Montage der Rollenlageranordnungen, wobei alle zuvor erwähnten Vorteile und Merkmale erhalten bleiben, obwohl dabei auch die Anzahl der zu fertigenden Teile verringert wird.

Fig. 6 zeigt eine Lageranordnung mit im wesentlichen dem gleichen Aufbau wie die La­ geranordnung nach Fig. 3, wobei aber ein äußerer Laufring 122 einstückig au gebildet ist und einen zentralen Ringbord 124 wie in dem Fall des einstückigen Ringbordes 120 ge­ mäß Fig. 5 hat. Innere Laufringe 126, 128 können in der gleichen Weise wie die oben beschriebenen ausgebildet sein.

In Fig. 7 hat ein einstückiger äußerer Laufring 130 zugeordnete diskrete innere Laufringe 132, 134. Der innere Laufring 132 auf der linken Seite des einstückigen Laufringes 130 ist dafür ausgebildet, eine Vielzahl von Lagerkugeln 136 aufzunehmen, wohingegen der rechte Teil des Laufringes 130 und der innere Laufring 134 dafür ausgebildet sind, eine Vielzahl von hohlen Rollen 138 aufzunehmen, von denen eine gezeigt ist. Dabei wirken die hohlen Rollen 138 mit den zugeordneten Teilen der Laufringe in der oben beschriebe­ nen Weise zusammen und sorgen für einen hohen Steifigkeitsgrad und für eine hohe Laufgenauigkeit, wobei die Lagerkugeln 136 die primäre Axialdruckbelastung mit mini­ maler Reibung aufnehmen.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein innerer und ein äußerer Laufring 140 bzw. 142 Verwendung finden, die im wesentlichen wie die Laufringe 12 und 14 gemäß den Fig. 1 und 2 ausgebildet sind. Ringborde 144, 146 haben ringförmige Axialdruckflächen 148, 150, die identisch mit den Axialdruckflächen der Rol­ lenlageranordnung 10 gemäß den Fig. 1 und 2 ausgebildet sind oder sein können. Eine Rolle 152, welche eine Vielzahl von Rollen repräsentiert, die mit den Laufringen 140, 142 zusammenarbeiten, ist ebenfalls im wesentlichen identisch mit der hohlen Rolle 16 ge­ mäß den Fig. 1 und 2 ausgebildet, mit der Ausnahme, daß in der inneren Oberfläche der Rolle bei 154 und 156 kleine ringförmige, sich radial nach außen erstreckende Ausneh­ mungen gebildet sind. Die ringförmigen Ausnehmungen befinden sich benachbart zu den Stirnflächen der Rollen und definieren jeweils einen radial nach innen gerichteten, ring­ förmigen Endflansch 158, 160. Die Endflansche 158, 160 dienen dazu, die axiale Flexibi­ lität der Rollen zu verbessern und entsprechend das Belastungsaufnahmevermögen der Rollen in der Rollenlageranordnung zu steigern. Das heißt, die verbesserte axiale Flexibi­ lität der Rollen tendiert dazu, Toleranzfehler oder andere Änderungen in den Längen der Rollen und in der Formation der Axialdruckflächen an den Ringborden der Laufringe aus­ zugleichen. Die Wirkung von solchen Fehlern und Änderungen wird zumindest bis zu ei­ nem bestimmten Grad bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 durch die Flexibilität der Endflansche der Rollen ausgeglichen. In diesem Zusammenhang kann es wünschens­ wert sein, die Konfigurationen der ringförmigen Axialdruckflächen 148, 150 und auch von Randoberflächen 162 an den Rollen leicht zu modifizieren, so daß der Berührungsbereich der Axialdruckflächen und der Randoberflächen in radialer Richtung nach innen verscho­ ben wird. Es wird angenommen, daß dadurch die axiale Flexibilität der Rollen weiter ver­ bessert werden kann.

Die Lageranordnung nach der Erfindung kann bei rotierenden Maschinen in großem Umfang Verwendung finden. Ein besonders vorteilhafter Einsatzbereich sind die Wellen von Werkzeugmaschinen, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. In dieser Darstellung ist an dem linken oder angetriebenen Ende einer gezeigten Werkzeugmaschinenwelle eine konven­ tionelle Rollenlageranordnung 164 angebracht. Die Rollenlageranordnung 164 soll eine radiale Last aufnehmen, wogegen eine Rollenlageranordnung 166 am rechten oder ar­ beitsseitigen Ende der Werkzeugmaschinenwelle sowohl eine axiale als auch eine radiale Last aufnehmen soll. Die Rollenlageranordnung 166 kann identisch wie die Anordnung gemäß Fig. 3 aufgebaut sein und sitzt mit zwei inneren Laufringen auf einem Abschnitt 172 kleineren Durchmessers, wobei das linke Ende der Rollenlageranordnung 166 an einer Ringschulter 170 anliegt. Eine stationäre zylindrische Hülse 174 ist mit einer Ring­ schulter 176 versehen, die ihrerseits axial am linken Ende der Rollenlageranordnung 166 anliegt und die beiden äußeren Laufringe der Rollenlageranordnung umschließt. An dem rechten Ende der Rollenlageranordnung 166 liegt eine Ringplatte 180 an, welche die Rollenlageranordnung einspannt. Die Rollenlageranordnung 166 kann sowohl eine radi­ ale als auch eine axiale Belastung aufnehmen.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß mit einer relativ einfachen Konstruktion mit hohlen Lagerrollen ein hoher Grad an Effizienz im Betrieb erzielbar ist. Dabei werden eine erhöhte Steifigkeit und eine verbesserte Laufgenauigkeit in Verbindung mit einer vorteil­ haften Aufnahme von radialen und axialen Belastungen erreicht. Für die Fertigung ergibt sich der Vorteil, daß die einfache Ausgestaltung der hohlen Lagerrollen und ihrer zuge­ ordneten Laufbahnen eine sehr wirtschaftliche Herstellung ermöglicht.

Claims (19)

1. Rollenlageranordnung für sowohl radiale als auch axiale Belastungen, mit einer Vielzahl von als ein Kranz zwischen einem inneren und einem äußeren Laufring angeordneten Rollen, wobei jeder Laufring zumindest einen Ringbord aufweist, der eine Axialdruckflä­ che bildet, die zumindest geringfügig von einer radialen Ebene abweicht und in bezug auf den ihr gegenüberliegenden Laufring axial nach außen geneigt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollen (16; 78; 88; 152) hohl sind,
dass jede Rolle (16; 78; 88; 152) zwischen einer ebenen und radialen Endfläche und ei­ ner sich axial erstreckenden äußeren Mantelfläche eine ringförmige Randoberfläche (32) hat, die an der benachbarten Axialdruckfläche anliegt und zumindest geringfügig von ei­ ner scharfkantigen Konfiguration abweicht und wenigstens insgesamt wie die Axial­ druckfläche geneigt ist,
dass die Ringborde (18, 20; 80, 82; 90, 92; 120; 124; 144, 146) so an axial entgegenge­ setzten diagonalen Stellen an den Laufringen (12, 14; 74, 76; 84, 86; 102, 106; 104, 108; 114, 116, 118; 122, 126, 128; 130, 134; 140, 142) vorgesehen sind, dass die Axial­ druckflächen (22, 24; 148, 150) an den beiden Ringborden (18, 20; 80, 82; 90, 92; 120; 124; 144, 146) einander zugewandt sind und einander in axialer Richtung diagonal ge­ genüberliegen,
dass die Axialdruckflächen und die Randoberflächen (32) der Rollen (16; 78; 88; 152) relativ zueinander derart geformt sind, dass sich zwischen beiden eine Berührung längs einer Kraftlinie ergibt, die rechtwinkelig zu der Axialdruckfläche und rechtwinkelig zu der Randoberfläche (32) ist und sich mit einer Diagonallinie (26) der Rolle (16; 78; 88; 152) deckt, die durch das Zentrum (34) der Rolle (16; 78; 88; 152) verläuft und
dass nach dem Einbau die einzelnen Rollen (16; 78; 88; 152) diese
durch ihre Anordnung zwischen den Laufringen (12, 14; 74, 76; 84, 86; 102, 106; 104, 108; 114, 116, 118; 122, 126, 128; 130, 134; 140, 142) in radialer Richtung im Wesentlichen gleich vorbelastet sind und
durch ihre Anlage an den Axialdruckflächen (22, 24; 148, 150) der Ringborde (18, 20; 80, 82; 90, 92; 120; 124; 144, 146) in diagonal axialer Richtung im Wesentli­ chen gleich vorbelastet sind.

2. Rollenlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialdruckflä­ chen in Querschnittansicht eben sind und daß die Mantelflächen der Rollen (16; 78; 88; 152) zylindrisch sind.

3. Rollenlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialdruckflä­ chen in Querschnittansicht zunehmend gekrümmt sind und von der Randoberfläche (32) der benachbarten Rolle (16; 78; 88; 152) aus gesehen konkav ausgebildet sind.

4. Rollenlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialdruckflä­ chen und die Randoberflächen der Rollen (16; 78, 88; 152) in Querschnittansicht ge­ krümmt sind und in dem Bereich der gegenseitigen Berührung tangential sind.

5. Rollenlageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialdruckflä­ chen und die Randoberflächen der Rollen (16; 78, 88; 152) im Querschnitt teilkreisförmig sind, wobei der Krümmungsradius der Axialdruckflächen wesentlich größer als der Krümmungsradius der Randoberfläche (32) ist.

6. Rollenlageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungs­ radius jeder Axialdruckfläche 104 bis 114% des Krümmungsradius der zugeordneten Randoberfläche (32) beträgt.

7. Rollenlageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungs­ bereich zwischen jeder Axialdruckfläche und Randoberfläche (32) von der Rollenachse in einem Abstand verläuft, der kleiner als der Außenradius des inneren Laufringes (12, 74; 84; 102; 104; 118; 126; 128; 134; 140) plus dem Krümmungsradius der Randoberfläche (32) ist.

8. Rollenlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle in Querschnittansicht tonnenförmig ist, wobei ihre Randoberflächen (32) von ihrer insge­ samt zylindrischen Mantelfläche geringfügig radial nach innen versetzt sind.

9. Rollenlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Laufring (12; 14) mit einer kleinen ringförmigen, sich radial nach außen erstreckenden Ausneh­ mung (28) in seiner inneren Oberfläche benachbart zu jedem Ringbord versehen ist.

10. Rollenlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rolle (152) mit einer kleinen ringförmigen, sich radial nach außen erstreckenden Ausnehmung (154, 156) in ihrer inneren Oberfläche versehen ist, wobei die Ausnehmung Abstand von den Stirnenden der Rollen (152) hat, um dadurch einen radial nach innen gerichteten ringför­ migen Endflansch (158, 160) zu bilden.

11. Rollenlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite identische Vielzahl von Rollen und zugeordneten inneren und äußeren Lauf­ ringen (102, 106; 104, 108;) axial neben der ersten Rollenlageranordnung angeordnet ist, wobei die Ringborde (98, 100) der beiden inneren Laufringe (102, 104) aneinander anlie­ gen.

12. Rollenlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite identische Vielzahl von Rollen und zugeordneten inneren und äußeren Lauf­ ringen (74, 76; 84, 86;) axial neben der ersten Rollenlageranordung angeordnet ist, wo­ bei die Ringborde (82, 90) der beiden äußeren Laufringe (76; 86;) aneinander anliegen.

13. Rollenlageranordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den inneren Laufringe (118) einstückig ausgebildet sind.

14. Rollenlageranordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Laufringe (122) einstückig ausgebildet sind.

15. Rollenlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar von innerem und äußerem Laufring (130, 132) axial benachbart zum ersten Laufring (134) angeordnet ist, wobei das zweite Laufringpaar eine Vielzahl von Lagerkugeln (136) in ringförmiger Anordnung aufnimmt.

16. Rollenlageranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinan­ der angeordneten inneren Laufringe einstückig ausgebildet sind.

17. Rollenlageranordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ne­ beneinander angeordneten äußeren Laufringe (130) einstückig ausgebildet sind.

18. Rollenlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Werkzeugmaschinenwelle oder zwischen zwei relativ zueinander rotierenden Elementen, die sowohl radiale als auch axiale Kräfte ausüben, die Rollenlageranordnung derart angeordnet ist, daß sie diese Kräfte aufnimmt.

19. Rollenlageranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageranord­ nung am werkzeugseitigen Ende der Welle angebracht ist und daß eine weitere La­ geranordnung für die Aufnahme von zumindest radialen Lasten am antriebsseitigen Ende der Welle vorgesehen ist.