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Die
vorliegende Erfindung befaßt
sich mit einem Wälzlager
einer Art mit einem äußeren und
einem inneren Laufring mit einander gegenüberstehenden Laufbahnen in
nicht verlagerter Stellung der Ringe, mit axial außerhalb
dieser Bahnen liegenden Stegen und einer Anzahl von Wälzkörpern, die
zwischen und in Kontakt mit den Laufbahnen angeordnet sind, wobei
die Wälzkörper und
Laufbahnen Längsschnittprofile
mit einem Krümmungsradius
besitzen, der größer als
der Abstand zwischen der äußeren Laufbahn
und der Achse des Lagers ist, gemessen senkrecht zu der Laufbahn,
wodurch die Wälzkörper axial
längs der
Laufbahnen beweglich sind, ohne durch axiale Begrenzungen an den
Laufbahnen gehindert zu sein, um den Laufbahnen eine relative Fehlstellung
und axiale Verschieblichkeit zu ermöglichen, und sie betrifft ein
solches Wälzlager, das
Mittel besitzt, die den Wälzkörpern einen
positiven Schräglaufwinkel
verleihen, wenn sie axial verlagert werden.
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Lager
dieser Art sind beispielsweise aus dem EP-A-0175858 und EP-A-0520968
bekannt und sie vereinen verschiedene Vorzüge anderer Arten von Lagern,
wie zum Beispiel die axiale Beweglichkeit eines Zylinderrollenlagers,
die Selbstausrichtung eines Pendelrollenlagers und die niedrige
Querschnittshöhe
eines Nadellagers.
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Die
EP-A-0520968 beschreibt ein Wälzlager im
Einklang mit dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Stege sind vertieft.
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Die
vorliegende Art von Lager besitzt die Fähigkeit, eine axiale Verlagerung
zwischen den Wälzkörpern und
den Laufrin gen und auch zwischen den beiden Laufringen zu ermöglichen,
und sie gestattet außerdem
hohe Grade an Fehlausrichtung. Wenn die Ringe eines solchen Lagers
axial verlagert werden, ist der daraus resultierende Kontaktwinkel
klein. Insbesondere wenn das innere Spiel des Lagers klein ist oder
wenn das Lager vorbelastet ist, ist es notwendig, daß der Schräglaufwinkel,
falls vorhanden, positiv oder null ist, da andernfalls eine Neigung
dazu bestehen kann, daß die
Laufringe übereinander
eingezogen werden und dadurch das Risiko besteht, daß die Wälzkörper zwischen
den Laufbahnen verklemmt werden, falls die axiale Führung der
Welle durch andere Lager schlecht ist oder fehlt.
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Der
Schräglaufwinkel
wird als positiv definiert, wenn die axialen Reibkräfte von
dem Wälzkörper an
den Laufbahnen, die als Folge der Wälzkörperneigung entstehen, die
gleiche axiale Richtung wie die Axialkomponente der Normallast von
dem Wälzkörper auf
die Laufbahn besitzen.
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Ein
positiver Schräglaufwinkel
verleiht dem Lager die Fähigkeit,
eine größere Axialbelastung
aufzunehmen, wohingegen ein negativer Schräglaufwinkel diese Fähigkeit
des Lagers reduziert und das Lager sogar beschädigen kann.
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Bei
Wälzlagern
ist oftmals die Kontrolle darüber
wünschenswert,
daß das
Lager einen positiven Schräglaufwinkel
hat, um sicher zu stellen, daß die von
dem Kontakt zwischen dem Wälzkörper und
seinen zugeordneten Laufbahnen ausgehenden Reibkräfte mit
den Reibkräften
beim normalen Abwälzen zusammenwirken,
um den Wälzkörpern ein
Minimum an Reibung unter Last zu verleihen, und dies wird oftmals
dadurch erreicht, daß man
den Laufbahnflächen,
das heißt,
den Flächen
der Laufringe, an welchen die Wälzkörper normalerweise
abrollen, bestimmte Oberflächengestaltungen
verleiht.
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Die
US-A-3,990,753 befaßt
sich mit einem Pendelrollenlager, bei welchem Laufbahnflächen vorgesehen
sind, das heißt
Flächen
der Laufringe, gegen welche die Wälzkörper normalerweise abrollen, die
bestimmte Oberflächengestaltungen
in Form von Bereichen reduzierter Reibung und / oder modifizierter
Profilabschnitte besitzen, um den Wälzkörpern einen positiven Schräglaufwinkel
zu verleihen. In den Bereichen außerhalb derjenigen, gegen welche
die Wälzkörper normalerweise
abrollen, sind keine solchen Maßnahmen
getroffen.
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Bei
einem Lager der in Rede stehenden Art, ist es jedoch auch in anderer
Weise möglich,
eine Kontrolle über
die Wälzkörperschrägstellung
zu erhalten, beispielsweise zum Vermeiden der zuvor beschriebenen
Neigungen, daß die
Laufringe übereinander
eingezogen werden. Dies wird erfindungsgemäß durch den Kennzeichenteil
des beigefügten
Anspruches erreicht.
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Nachfolgend
wird die Erfindung mittels einer in der beigefügten Zeichnung schematisch
gezeigten Ausführungsform
näher beschrieben.
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1 zeigt einen Schnitt durch
ein Wälzlager
der betreffenden Art in einer Neutralstellung;
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2 stellt eine Ansicht entsprechend 1 dar, jedoch mit den Lagerringen
und den Wälzkörpern in
axial verlagerten Stellungen.
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1 der Abbildung zeigt einen
Schnitt durch einen Teil (die Hälfte)
eines Lagers der in Bezug genommenen Art, die einen äußeren Laufring 1, der
an seiner inneren Hüllfläche eine
erste Laufbahn 2 besitzt, und einen inneren Laufring 3 umfaßt, der
an seiner äußeren Hüllfläche eine
zweite Laufbahn 4 besitzt. Diese beiden Laufbahnen 2, 4 definieren
zwischen sich einen ringförmigen
Raum, der durch eine Anzahl von Wälzkörpern 5 eingenommen
wird. Die Laufringe 1, 3 sind im Querschnitt gezeigt,
obgleich sie nicht schraffiert sind, um die Klarheit der Darstellung
zu verbessern.
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Die
Wälzkörper 5 und
die Laufbahnen 2, 4 des Lagers dieser Art besitzen
im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius
R, und dieser Krümmungsradius
ist größer als
der geometrische Radius des Lagers selbst.
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Die
Wälzkörper 5 in
einem solchen Lager berühren
die äußere Laufbahn 2,
die innere Laufbahn 4 und in dem Fall, daß das Lager
einen Wälzkörperkäfig (nicht
in der Abbildung gezeigt) besitzt, der die Wälzkörper mit Abstand zueinander
in der Umfangsrichtung hält,
auch diesen Käfig.
Im Betrieb nehmen die Wälzkörper 5 normalerweise
einen bestimmten Winkel relativ zu der Wälzrichtung ein, die zu einer sowohl
wälzenden
als auch axial gleitenden Bewegung führt und dieser Winkel wird
als Schräglaufwinkel
bezeichnet, der als der Winkel zwischen der Drehachse des Wälzkörpers und
einer Ebene normal zum Pfad der Relativbewegung der den Wälzkörpern entgegenstehenden
Laufbahn definiert ist.
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In 1 ist das Lager mit in Neutralstellungen
befindlichen Laufringen 1 und 3 und Wälzkörpern 5 gezeigt,
das heißt,
die Laufringe sind weder im Winkel noch axial relativ zueinander verlagert
und die Wälzkörper sind
zentral angeordnet und ihre Wälzachsen
befinden sich wenigstens im wesentlichen parallel zur Lagerachse.
In dieser Stellung berühren
die Wälzkörper nur
die Laufbahnen 2 beziehungsweise 4 der Laufringe,
während
die auf beiden Seiten axial außerhalb
der Laufbahnen 2 und 4 und in der Zeichnung mit
A beziehungsweise B gekennzeichneten Stege nicht durch die Wälzkörper 5 eingenommen
sind.
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2 zeigt eine Ansicht entsprechend 1, wobei das Lager unter
anderem einer Axiallast F (und einer ähnlichen Gegenlast F') ausgesetzt ist,
unter welcher die Laufringe 1 und 3 und die Wälzkörper 5 axial
relativ zueinander verlagert sind. Zur Vereinfachung werden wir
nun den Betrachter in das Koordinatensystem der Wälzlager
versetzen. Der äußere Laufring 1 rotiert
dann in einer Relativrichtung im Vergleich zum inneren Laufring 3,
die mit einem gepunkteten Kreis in 2 gezeigt
ist und eine Bewegung gegen den Betrachter repräsentiert, während der innere Laufring 3 sich
in einer Richtung weg von dem Betrachter dreht, wie durch einen
gekreuzten Kreis gezeigt ist. Unter diesen Bedingungen und der Axiallast
F ausgesetzt wird der Wälzkörper 5 nur an
zwei Stellen, die mit C und D bezeichnet sind, einen reinen Wälzkontakt
mit den Laufbahnen 2 beziehungsweise 4 haben,
während
der Wälzkörper an
anderen Stellungen entlang seiner Axialerstreckung sowohl einer
Wälz- als
auch einer Gleitbewegung ausgesetzt ist, was zu Umfangsgleiteinflüssen auf
den Wälzkörpern führt, wie
durch die gleiche Art von Richtungsmarkierungen wie an den Laufringen
angedeutet ist.
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Zur
Reduzierung der Neigungen der Wälzkörper 5,
unter solchen Bedingungen einen negativen Schräglaufwinkel einzunehmen, wird
nunmehr vorgeschlagen, die Bereiche axial außerhalb der Zone H, in welchen
die Wälzkörper normalerweise
einer Last ausgesetzt sind, zu nutzen. Jeder dieser Bereiche besteht
aus einem Steg A beziehungsweise B und einem Bereich G außerhalb
der Lastzone H, in welcher die Wälzkörper normalerweise
nicht belastet sind, um das Lager dieser Art mit Mitteln zu versehen,
die sicherstellen, daß die
Wälzkörper Kräften ausgesetzt
sind, die dazu neigen, den Wälzkörpern einen
positiven Schräglaufwinkel
zu verleihen.
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Dies
kann dadurch erreicht werden, daß die Kontakte zwischen den
unbelasteten Bereichen G und / oder den Stegen A, B und den Wälzkörpern 5 in solcher
Weise gestaltet sind, daß sie
zu niedrigen Reibkräften
führen.
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Dies
kann entweder dadurch erreicht werden, daß man den unbelasteten Bereichen
G und / oder den Stegen eine möglichst
hohe Oberflächengüte verleiht,
die zu einem sehr niedrigen Reibkoeffizienten beim Kontakt mit diesen
Bereichen führt
oder dadurch, daß man
die Stege mit einem modifizierten Profilbereich ausbildet, das heißt, einer
Erstreckung, die nicht kontinuierlich der Erstreckung des Laufbahnprofils
folgt, sondern in radialer Richtung von diesem gesehen in einer
Richtung weg von dem Wälzkörperzentrum
etwas nach außen
versetzt ist, wie dies bei E an dem Steg A in 2 angedeutet ist. Ein solcher Effekt kann
auch mit anderen bekannten Modifizierungen der Oberflächentopographie
der Stege erreicht werden, die zu einem sehr niedrigen Reibkoeffizienten
führen.
Das Vorsehen von ausgenommenen Stegen, wie aus der EP-A-0520968 bekannt ist,
oder das Vorsehen von überhaupt
keinen Stegen, wie aus der EP-A-0175858 bekannt ist, fällt jedoch
nicht unter den Schutzumfang der Ansprüche.
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Die
Erfindung ist nicht auf die gezeigte und beschriebene Ausführungsform
beschränkt,
sondern kann innerhalb des Schutzumfangs des beigefügten Anspruches
variiert und modifiziert werden, und obgleich das Lager als ein
käfigloses
Lager gezeigt worden ist, versteht es sich, daß eine Schrägführung der Wälzkörper in gleicher Weise auch
bei einem Lager erreicht werden kann, bei welchem die Wälzkörper in einem
Käfig geführt sind.
Obgleich nicht besonders erwähnt
oder gezeigt, versteht es sich auch, daß die Mittel zum Erreichen
eines positiven Schräglaufwinkels
der Wälzkörper an
einem oder beiden Laufringen vorgesehen sein können.