Doppelreihiges Rollenlager. Bei doppelreihigen Rollenlagern liegen verschiedene schwierige Probleme in kon struktiver Hinsicht vor, die gelöst werden müssen, um ein Lager zu erhalten, das einer- seits eine wirksame Rollenführung und somit geringe Reibung aufweist und anderseits möglichst grosse Tragfähigkeit und billigste Herstellung gewährleistet. Ir: manchen Fäl len, besonders bei Lagern kleiner Dimen sionen und kleiner Breite führt die Verwen dung von Flanschen, mit einem der Lauf ringe fest verbunden, so hohe Herstellungs kosten mit sich, dass .die Lagerkonstruktion unwirtschaftlich wird.
Es ist deshalb vor geschlagen worden, lose Flanschen oder lose Führungsringe verschiedener Art zu verwen den, und zwar sowohl bei Lagern mit Kegel rollen, als auch bei solchen mit Rollen an derer Form.
Bei doppelreihigen Kegelrollenlagern hat man die Verwendung eines zwischen die Rol lenreihen eingelegten Druck- oder Führungs- ringes vorgesehen, eventuell gleichzeitig als Rollenkäfig dienend. Dieser Gedanke lässt sich indessen in der Praxis nicht verwirk lichen, da. ein solcher Druckring sich nur dann in Gleichgewicht befinden kann, wenn der achsiale Druck gegen denselben von bei den Seiten gleich gross ist. Diese Bedingung wird nur dann erfüllt, wenn die beiden Rol lenreihen genau gleich belastet sind, was in dessen nicht der Fall sein kann, wenn das Lager einseitiger Achsialbelastung ausgesetzt wird.
Eine Folge davon, Üass: der Druckring durch einen der Laufringe keine aebsiale Fixierung hat, ist, dass der Druck auf die Rollen unendlich zunimmt, wenn das Lager achsial belastet wird. Empirische Versuche haben auch bestätigt, dass solche Lager be reits bei geringerer Belastung Warmlaufen ausgesetzt werden.
Bei doppelreihigen Lagern mit Rollen gekrümmten Profils, beispielsweise bei sphä rischen Rollenlagern, ist die Verwendung einer zwischen die Rollenreihen eingelegten, von den Rollen ganz unbelasteten Führungs flansche vorgeschlagen worden. Die Rollen müssen hierbei eine Gleichgewichtslage ein nehmen, da sie nur von den zwischen Rolle und Laufbahnen entstehenden Kräften be einflusst werden, das heisst die Rollen müssen in diesem Falle hauptsächlich wie rein zylin drische Rollen wirken.
Da es indessen prak tisch genommen unmöglich ist, den Füh rungsring mit so grosser Genauigkeit herzu stellen, dass kein Spielraum zwischen Rollen enden und Führungsring entsteht, wird auch die Anordnung unzufriedenstellend. In den Fällen, wie sie bei Lagern mit Rollen von hauptsächlich konischer Form zur Anwen dung gelangen, erfolgt eine mehr oder weni ger grosse Ungleichmässigkeit in der Vertei lung der Belastung der Länge der Rolle ent lang, was: die Tragfähigkeit des Lagers er heblich herabsetzen kann.
Die vorliegende Erfindung löst alle diese Schwierigkeiten durch eine Kombination konstruktiver Details von ausserordentlichem Interesse. Mit Rücksicht auf die Herstel- lungskosten des Lagers werden keine festen Flanschen auf den Lagerringen, sondern nur ein loser Druckring vorgesehen. Dieser Druckring ist zwischen die beiden Rollen reihen eingelegt und seine achsiale Lage ist von, derselben bestimmt.
Er ist in .der Breite so dimensioniert, dass er gegen die Rollen enden eine Kraft ausübt, die, um den Gleich gewichtsbedingungen der auf eine Rolle ein wirkenden Kräfte zu entsprechen, die beiden zwischen Rolle und Laufbahnen wirkenden Resultierenden zwingt, einen Winkel mit einander zu bilden. Diese Anordnung, die sich. bei einem Lager mit rein konischen Rol len als sinnlos erwiesen hat, wird nicht nur möglich, sondern äusserst wehvoll, unter der Voraussetzung, dass die Rollen ein gekrümm tes Profil haben.
Wenn nämlich das Lager einer Achsial belastung ausgesetzt wird, was in der Praxis .ganz unmöglich ist, ganz vorzu beugen, verschieben sich die Rollen in achsialer Richtung im Verhältnis zu den Lagerringen. Die Wirkungslinien der an den Laufbahnen angreifenden Kräfte werden hierbei ,sehr schnell verschoben, so dass sie bereits nach einer sehr kleinen achsialen Verschiebung des Druckringes mit derjenigen Ebene zusammenfallen, in welcher der grösste Durchmesser der Rolle liegt. Die Rolle funk tioniert somit als Zylinderrolle, die keine Kraft gegen die Endfläche erfordert, um in Gleichgewicht zu bleiben.
Die achsialen Verschiebungen sowohl der Rollen, als auch ,des Druckringes hören dann automatisch auf, und der Druckring bleibt gegen die Rollen enden anliegend und führt die Rollen, ahne ,dass irgendwelcher zusätzlicher Druck gegen dieselben ausgeübt wird.
Die Erfindung besteht also in der Haupt sache aus einem doppelreihigen Rollenlager mit Rollen gekrümmten Profils und mit einem zwischen den Rollenreihen befind lichen Druckring, dessen achsiale Lage im Lager durch die beiden Rollenreihen be stimmt ist, wobei der Druckring grössere Breite hat als der für denselben in achsialer Richtung zwischen den in einem :
gewissen Augenblick einer Belastung ausgesetzten Teilen der Rollenreihen befindliche Raum, der unter reiner Radialbelastung des Lagers vorhanden sein müsste, wenn kein Druckring vorgesehen wäre.
Die Erfindung wird durch beigefügte Zeichnung verdeutlicht, die beispielsweise drei Ausführungsformen des Erfindungs- gegenstandes darstellt.
Fig. 1. zeigt einen Schnitt eines Lagers in einer Achsebene gemäss einer Ausführungs form der Erfindung; Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Schnitt einer zweiten Ausführungsform und Fig. 3 gleich falls einen Schnitt einer dritten Ausfüh rungsform.
Das Lager gemäss Fig. 1 besteht aus einem Innenring 1 und einem Aussenring 2, zwischen denen zwei Rollenreihen 3 und 4 liegen. Die Rollen haben ein nach aussen ge krümmtes Profil und laufen in den Rillen 5, 6, 7, 8 der Ringe, wobei die Rillen mit ent- sprechenden Profilen ausgeführt sind. Die Rollen liegen mit ihren Rotationsachsen parallel zur Rotationsachse des Lagers, und zwischen die beiden Rollenreihen ist ein loser Druckring 9 eingelegt. Dieser Druckring, vom Innenring 1 zentriert, ist nur durch die beiden Rollenreihen. achsial fixiert.
Die Seitenflächen 10, 11 des Ringes sind eben und liegen gegen die gleichfalls ebenen Seitenflächen der Rollen an. Der Ring hat so grosse Breite, dass die Rollen nach den Seiten des Lagers hin gedrückt werden, mit der Folge, dass die beispielsweise zwischen der Rolle 4 und den Ringen 1 und 2 wir kenden Resultierenden 12' bezw. 13 einen gewissen Winkel zueinander bilden. Sie wer den durch die zwischen Rollenende und Druckring wirkende Kraft 14 im Gleich gewicht gehalten.
Das Vorhandensein dieser Kraft 14 ist für eine wirksame Führung ausschlaggebend. Die Stirnfläche der Rolle wird nämlich durch diese Kraft gezwungen, die durch die ebene .Seitenfläche 11 des Druckringes be stimmte, zur Lagerachse völlig winkel gerechte Lage einzunehmen.
Fig. 2 zeigt ein sogenanntes sphärisches Rollenlager. Die Rollen 3, 4 sind hier ganz symmetrisch geformt, so dass der grösste Rollendurchmesser gerade mitten zwischen den Endebenen der Rolle liegt. Zwischen den: Rollenreihen liegt der lose Druckring 9, der auf Grund seiner Breitendimension die Rol len auswärts in der Richtung der betreffen den Seitenebenen hin mit der Kraft 14 drückt.
Die beiden Kräfte 12 und 13 zwi- zwischen Rollen und Ringen greifen infolge dessen die Rolle in Punkten an der Seite der Mittelebene der Rolle an und bilden Winkel zueinander. Zum Erzielen mindest möglicher Reihung im Lager empfiehlt sich dabei, die Angriffspunkte der Kräfte 12 und 13 auf der Rolle in der Weise zu legen, dass die Tangenten desselben sich in der Nähe .des Schnittpunktes zwischen den Rotationsachsen der Rolle und der Ratationsachse des Lagers schneiden. Diese Verlegung der Druck punkte wird durch passende Wahl der Breite des Druckringes 9 erzielt.
Dies kann am ge- eignetsten gemacht und kontrolliert werden, falls die Berührung zwischen der Rolle und wenigstens einem der Ringe sogenannte Punktberührung ausmacht.
Fig. 3 zeigt die aus verschiedenen Ge sichtpunkten günstigste Ausführungsform. Die Rollen 3, 4 sind auch in .diesem Falle gekrümmten Profils, und zwar am zweck mässigsten kreisförmig ,gekrümmt. Das Zen trum dieser Krümmung liegt indessen ausser halb der mitten zwischen den Rollenend- flächen einer Rolle liegenden Achsialebene. Die Rollenerhalten hierdurch eine unsymme trische Form und da die auf -dieselben von .den Rollenlaufbahnen ausgeübten Kräfte wie bei Kegelrollen einen Winkel zueinander bil den, wirken die Rollen 3 und 4 im wesent lichen wie Kegel.
Zwischen den Rollen reihen liegt der Druckring 9 in der Nähe der sphärischen Laufbahn 18! im Aussen ring 2. Er ist indessen mit diesem Aussen ring nicht fest verbunden, sondern kann um 'das Zentrum der sphärischen Lauf fläche herum schwingen und in gewis sem Masse seitlich verschoben werden, wenn die Rollenreihen achsial verschoben werden. Der Druckring ist so breit, dass er die Rollen auswärts nach den Seitenebenen des, Lagers hin. zwingt, so dass die Resultierenden. 12, 13 an den Laufbahnen nicht an den grössten Durchmesser, sondern in die Nähe der Mitte derselben verlegt werden. Wie bei den übri gen Ausführungsformen bilden also die Kräfte 12, 13, einen. gewissen Winkel zuein ander.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausfüh- runigsform ist der Angriffspunkt der Kraft 13 zum Mittelpunkt 19 der Rolle verlegt, und die Rolle ist in der Weise geformt und eingelegt, dass-die Tangente in diesem Punkt durch den Schnittpunkt 20 zwischen den Ro.tationsaehsen dem Rolle und der Rotations achse des Lagers gehen.
Auf Grund dessen, da.ss die Kraft 14 die Rolle in der Nähe der Mantelfläche angreift, wird der Angriffs punkt 22 der Kraft 12' auf die Rolle etwas näher der kleineren Endfläche 21 als die Kraft 13 verlegt. Die Tangente zum Rollen mantel an diesem Punkt 22 kann deshalb nicht :durch den Punkt 20 ,gehen sondern nur in der Nähe dieses Punktes. Durch eine kleinere Änderung der Breitendimension des Druckringes 9 können indessen die Punkte 19 und 22 verschoben werden, so dass die Tan genten derselben noch etwas günstiger ver legt werden.
Das: Lager gemäss Fig. 3 ist mit einem Rollenkäfig 17 versehen, :der indessen nur den Zweck hat, Berührung zwischen naheliegenden Rollen zu verhindern und die Rollen festzuhalten, wenn der Aussenring so viel zur Seite ausgeschwenkt wird, dass die Berührung zwischen Ralle und Aussenring aufhört. Das Lager ist ferner mit Punkt berührung zwischen Rollen und Aussenring versehen, das heisst der Krümmungshalb messer des Rollenprofils ist etwas kleiner als der Halbmesser der sphärischen Laufbahn des Aussenringes. Diese Laufbahn stellt eine sphärische Fläche dar, die für die beiden Rollenreihen gemeinsam ist.
Um die best mögliche Rollenführung zu erzielen, sind die gegen die Rollen anliegenden Seitenflächen des Druckringes 9 kugelig geformt, und zwar mit :dem Krümmungszentrum in den betref fenden Schnittpunkten zwischen den Rota tionsachsen der Rollen und :der Rotations achse des Lagers. Auch die gegen den Druck ring anliegenden Flächen sind sphärisch, des sen Krümmungszentrum mit demjenigen der entsprechenden Fläche des Druckringes zu sammenfällt. Diese beiden Krümmungen, wie auch der Unterschied zwischen :den Krüm mungen .des Rollenprofils und :den Krüm mungen der äussern Laufbahn sind indessen so unbedeutend, dass .sie auf der Zeich nung nicht deutlich veranschaulicht werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die ge zeigten Ausführungsformen beschränkt, son dern kann in einer mannigfaltigen An zahl verschiedenartiger Formen verwirk licht werden. Bei sämtlichen Ausführungs formen kann man Punktberührung oder Linienberührung an dem einen oder den bei den Ringen wählen. Bei allen Ausführungs formen mit schräg gestellten Rollen kann man die eine oder die beiden Führungs- flächen der Rollen und des Druckflansches sphärisch machen. Die Endflächen der Rol len können, indessen auch eben oder in irgend welcher Weise abgefasst sein. Die Fläche :des Druckringes kanneben, kugelig oder anderer Form sein.
Der Druckring kann bei allen Ausführungen in die Nähe .des Innen- oder Aussenringes oder irgend anderswo zwischen diese Ringe eingelegt sein.
Die Lagerringe können ungeteilt oder in verschiedener Weise geteilt sein, und zwar zum Beispiel mit Rücksicht auf die Möglich keit, -den Druckring in das Lager einzufüh ren. Bei sphärischen Lagern von verhältnis mässig geringer Breite erfolgt die Einfüh rung des Druckringes gewöhnlich nach elasti scher Ovalklemmung desselben, so: dass er durch die .Seitenöffnung :des Aussenringes ein geführt werden kann. Der Druckring kann ferner auf verschiedene Weisen in der Achsial- oder Radialebene oder in anderer Weise geteilt ,sein. Die Laufflächen für .die Rollen können in den. gelagerten Maschinen teilen direkt ausgeformt sein.
Der Rollen käfig kann schliesslich in beliebiger zweck mässiger Weise ausgeführt sein. Auch Rol len konkaven Profils, sowie Rollen, deren Mantelflächen :durch verschiedene Kombi nationen von konkaven oder konvexen mit geradlinigen Teilen gebildet werden, können zur Verwendung gelangen.
Double row roller bearing. In double-row roller bearings there are various difficult problems in constructive terms that have to be solved in order to obtain a bearing that, on the one hand, has effective roller guidance and thus low friction and, on the other hand, ensures the greatest possible load-bearing capacity and cheapest production. Ir: In some cases, especially with bearings of small dimensions and width, the use of flanges permanently connected to one of the race rings results in so high manufacturing costs that the bearing construction becomes uneconomical.
It has therefore been proposed to use loose flanges or loose guide rings of various types, both for bearings with a cone roll, as well as for those with roles in their shape.
In the case of double-row tapered roller bearings, the use of a pressure ring or guide ring inserted between the rows of rollers has been provided, possibly also serving as a roller cage. However, this idea cannot be realized in practice because. Such a pressure ring can only be in equilibrium if the axial pressure against it from both sides is the same. This condition is only met if the two Rol lenreihen are loaded exactly the same, which may not be the case if the bearing is exposed to one-sided axial load.
One consequence of this, Üass: the pressure ring has no aebsial fixation due to one of the races, is that the pressure on the rollers increases infinitely when the bearing is axially loaded. Empirical tests have also confirmed that such bearings are exposed to warming up even when the load is low.
In double-row bearings with rollers of a curved profile, for example in spherical roller bearings, the use of a guide flanges inserted between the rows of rollers, completely unloaded by the rollers, has been proposed. The rollers must be in a position of equilibrium, as they are only influenced by the forces generated between the roller and the raceways, which means that in this case the rollers must mainly act like purely cylindrical rollers.
Since, however, it is practically impossible to make the guide ring with such great accuracy that there is no clearance between the rollers and the guide ring, the arrangement is also unsatisfactory. In the cases that are used in bearings with rollers of mainly conical shape, there is a more or less great unevenness in the distribution of the load along the length of the roller, which can significantly reduce the load-bearing capacity of the bearing .
The present invention solves all of these difficulties through a combination of design details of great interest. In view of the manufacturing costs of the bearing, no fixed flanges are provided on the bearing rings, only a loose thrust ring. This pressure ring is inserted between the two rows and its axial position is determined by the same.
It is dimensioned in width so that it exerts a force against the ends of the rollers which, in order to comply with the equilibrium conditions of the forces acting on a roller, forces the two resultants acting between the roller and the raceways to form an angle with each other form. This arrangement that is. has proven pointless in a bearing with purely conical Rol len is not only possible, but extremely painful, provided that the roles have a curved profile.
If the bearing is exposed to an axial load, which is completely impossible in practice to prevent completely, the rollers move in the axial direction in relation to the bearing rings. The lines of action of the forces acting on the raceways are shifted very quickly, so that after a very small axial shift of the pressure ring they coincide with the plane in which the largest diameter of the roller lies. The role thus functions as a cylindrical roller that does not require any force against the end face in order to remain in balance.
The axial displacements of both the rollers and the pressure ring then cease automatically, and the pressure ring remains in contact with the rollers ends and guides the rollers, knowing that any additional pressure is being exerted against them.
The invention consists mainly of a double-row roller bearing with rollers with a curved profile and a pressure ring between the rows of rollers, whose axial position in the bearing is true through the two rows of rollers, the pressure ring having a greater width than that for the same in axial direction between the in one:
A certain moment of a load exposed parts of the rows of rollers located space, which would have to be present under pure radial loading of the bearing if no pressure ring were provided.
The invention is illustrated by the accompanying drawing, which shows, for example, three embodiments of the subject matter of the invention.
Fig. 1 shows a section of a bearing in an axial plane according to an embodiment of the invention; Fig. 2 shows a similar section of a second embodiment and Fig. 3 also if a section of a third Ausfüh approximate shape.
The bearing according to FIG. 1 consists of an inner ring 1 and an outer ring 2, between which two rows of rollers 3 and 4 are located. The rollers have an outwardly curved profile and run in the grooves 5, 6, 7, 8 of the rings, the grooves being designed with corresponding profiles. The axes of rotation of the rollers are parallel to the axis of rotation of the bearing, and a loose pressure ring 9 is inserted between the two rows of rollers. This pressure ring, centered by the inner ring 1, is only through the two rows of rollers. axially fixed.
The side surfaces 10, 11 of the ring are flat and rest against the equally flat side surfaces of the rollers. The ring has such a large width that the rollers are pressed towards the sides of the bearing, with the result that the resultant 12 'respectively, for example between the roller 4 and the rings 1 and 2, we. 13 form a certain angle to each other. You who held the weight acting between the end of the roller and the pressure ring 14 in equilibrium.
The presence of this force 14 is crucial for effective guidance. The end face of the roller is namely forced by this force, which was determined by the flat .Seitenfläche 11 of the pressure ring, to assume completely angular position to the bearing axis.
Fig. 2 shows a so-called spherical roller bearing. The rollers 3, 4 are shaped quite symmetrically here, so that the largest roller diameter is right in the middle between the end planes of the roller. Between the: Rows of roles is the loose pressure ring 9, which due to its width dimension, the Rol len outwards in the direction of the relevant side planes with the force 14 pushes.
The two forces 12 and 13 between rollers and rings consequently attack the roller at points on the side of the central plane of the roller and form angles to one another. To achieve the least possible ranking in the camp, it is advisable to place the points of application of the forces 12 and 13 on the roller in such a way that the tangents of the same intersect near the intersection between the axis of rotation of the roller and the axis of rotation of the bearing. This relocation of the pressure points is achieved by a suitable choice of the width of the pressure ring 9.
This can most suitably be done and controlled if the contact between the roller and at least one of the rings constitutes so-called point contact.
Fig. 3 shows the most favorable embodiment from various Ge points of view. The rollers 3, 4 are also in .diesem case a curved profile, and most appropriate circular, curved. The center of this curvature, however, lies outside of the axial plane lying in the middle between the roller end surfaces of a roller. This gives the roles an asymmetrical shape and since the forces exerted on the same by .den roller raceways at an angle to each other as with tapered rollers, the rollers 3 and 4 essentially act like cones.
The pressure ring 9 is located in the vicinity of the spherical raceway 18 between the rows of rollers! in the outer ring 2. It is not firmly connected to this outer ring, but can swing around 'the center of the spherical running surface and be shifted laterally to a certain extent when the rows of rollers are moved axially. The pressure ring is so wide that it moves the rollers outwards towards the side planes of the bearing. forces so that the resultant. 12, 13 on the raceways are not laid at the largest diameter, but near the middle of the same. As with the remaining embodiments, the forces 12, 13 form a. certain angle to each other.
In the embodiment shown in FIG. 3, the point of application of the force 13 is relocated to the center 19 of the roller, and the roller is shaped and inserted in such a way that the tangent at this point through the intersection 20 between the rotation axes the roller and the axis of rotation of the bearing.
Due to the fact that the force 14 attacks the roller in the vicinity of the lateral surface, the point of application 22 of the force 12 'on the roller is moved somewhat closer to the smaller end surface 21 than the force 13. The tangent to the roller coat at this point 22 can therefore not: go through the point 20, but only in the vicinity of this point. By a minor change in the width dimension of the pressure ring 9, however, the points 19 and 22 can be shifted so that the Tan gents of the same are a little cheaper ver.
The: bearing according to FIG. 3 is provided with a roller cage 17, which, however, only has the purpose of preventing contact between adjacent rollers and holding the rollers when the outer ring is swiveled to the side so that the contact between the ratchet and the outer ring stops. The bearing is also provided with point contact between the rollers and the outer ring, that is, the radius of curvature of the roller profile is slightly smaller than the radius of the spherical raceway of the outer ring. This track represents a spherical surface that is common to both rows of rollers.
In order to achieve the best possible roller guide, the side surfaces of the pressure ring 9 resting against the rollers are spherical, with: the center of curvature in the relevant intersections between the axes of rotation of the rollers and: the axis of rotation of the bearing. The surfaces lying against the pressure ring are spherical, the sen's center of curvature coincides with that of the corresponding surface of the pressure ring. These two curvatures, as well as the difference between: the curvature of the roller profile and: the curvature of the outer raceway, are so insignificant that they cannot be clearly illustrated on the drawing.
The invention is not limited to the embodiments shown, but can be realized in a diverse number of different forms. In all execution forms you can choose point contact or line contact on one or the rings. In all designs with inclined rollers, one or both of the guide surfaces of the rollers and the pressure flange can be made spherical. The end faces of the Rol len can, however, also be flat or drawn in any way. The surface: of the pressure ring can be flat, spherical or other shape.
In all designs, the pressure ring can be inserted near the inner or outer ring or anywhere else between these rings.
The bearing rings can be undivided or divided in various ways, for example with regard to the possibility of-inserting the pressure ring into the bearing. With spherical bearings of relatively small width, the introduction of the pressure ring usually takes place after elastic shear oval clamping same, so: that it can be introduced through the .Side opening: of the outer ring. The pressure ring can also be divided in various ways in the axial or radial plane or in some other way. The running surfaces for .the rollers can be in the. stored machine parts can be formed directly.
The roller cage can finally be carried out in any convenient manner. Rol len concave profile, as well as roles whose outer surfaces: are formed by different combinations of concave or convex with straight parts, can be used.