DE102009032699A1

DE102009032699A1 - Rollenlagerwälzkörper

Info

Publication number: DE102009032699A1
Application number: DE102009032699A
Authority: DE
Inventors: Oliver Börsch; Rainer Eidloth; Rainer Gebauer; Matthias Gradl; Martin Grehn; Gunther Dr. Herr; Oliver Jung; Hans-Joachim Lange; Armin Necker; Rudolf Schindler; Bruno Dr. Scherb; Hansjürgen Prof. Dr. Linde
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-01-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rollenlagerwälzkörper, umfassend einen Korpus mit einer Lauffläche. Um gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Betriebseigenschaften zu erzielen, ist der Rollenlagerwälzkörper dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenlagerwälzkörper mindestens ein Federungselement zur Beeinflussung einer Wälzkörpersteifigkeit sowie eine Profilierung der Lauffläche aufweist, wobei die Profilierung derart gestaltet ist, dass bei minimaler Belastung des Rollenlagerwälzkörpers ein Minimalkontakt mit den Rollenlagerwälzkörper kontaktierenden Laufbahnen entsteht und bei maximaler Belastung des Rollenlagerwälzkörpers ein Maximalkontakt mit den den Rollenlagerwälzkörper kontaktierenden Laufbahnen entsteht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Rollenlagerwälzkörper, umfassend einen Korpus mit einer Lauffläche.
Derartige Rollenlagerwälzkörper können in unterschiedlichen Rollenlagerarten, z. B. Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Pendelrollenlager oder Tonnenrollenlager, eingesetzt werden.
Bekannt ist, derartige Rollenlagerwälzkörper mit jeweils einer Bohrung in jeder Stirnseite zu versehen, um lokale Pressungsspitzen, die durch den Hertzschen Kontakt entstehen, zu vermeiden. Die Bohrungen ermöglichen dabei ein elastisches Einfedern der Lauffläche.
Während des Betriebs rollen derartige Rollenlagerwälzkörper zwischen zwei Laufbahnen, nämlich einer Außenlaufbahn und einer Innenlaufbahn, des Rollenlagers ab. Dabei ist der jeweilige Kontakt zwischen der Außenlaufbahn und der Lauffläche des Rollenlagerwälzkörpers sowie zwischen der Innenlaufbahn und der Lauffläche des Rollenlagerwälzkörpers entscheidend, sowohl für die zu übertragende Kraft als auch für die Reibungsverhältnisse in dem Rollenlager.
Aus Sicht der zu übertragenden Kraft, ist eine Maximierung der Fläche dieser Kontakte, also des Kontaktbereichs, wünschenswert. Insbesondere kann bei gegebenen Materialien der Außen- und Innenlaufbahn sowie des Rollenlagerwälzkörpers eine höhere Tragfähigkeit des Rollenlagers dadurch erreicht werden, dass die Kontakte jeweils so genannte Linienkontakte darstellen. Linienkontakte sind in der Praxis durch rechteckförmige Kontaktflächen ausgebildet und erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte axiale Erstreckung des Rollenlagerwälzkörpers.
Aus Sicht der in dem Rollenlager auftretenden Reibungsverluste auf der anderen Seite wäre grundsätzlich eine Minimierung der Kontakte zwischen der Außenlaufbahn und der Lauffläche des Rollenlagerwälzkörpers sowie zwischen der Innenlaufbahn und der Lauffläche des Rollenlagerwälzkörpers wünschenswert. Vor diesem Hintergrund ideal ist es, wenn sich zwischen der Lauffläche und der Außenlaufbahn bzw. der Lauffläche und der Innenlaufbahn sogenannte Punktkontakte bilden. Punktkontakte weisen in der Praxis meist eine elliptische Kontaktfläche auf und verursachen aufgrund der geringen Größe der Kontaktfläche entsprechend wenig Reibung.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Rollenlagerwälzkörper bereitzustellen, der verbesserte Betriebseigenschaften aufweist und einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch einen Rollenlagerwälzkörper gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Demzufolge ist ein gattungsgemäßer Rollenlagerwälzkörper dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenlagerwälzkörper mindestens ein Federungselement zur Beeinflussung einer Wälzkörpersteifigkeit sowie eine Profilierung der Lauffläche aufweist, wobei die Profilierung derart gestaltet ist, dass bei minimaler Belastung des Rollenlagerwälzkörpers ein Minimalkontakt mit den Rollenlagerwälzkörper kontaktierenden Laufbahnen entsteht und bei maximaler Belastung des Rollenlagerwälzkörpers ein Maximalkontakt mit den den Rollenlagerwälzkörper kontaktierenden Laufbahnen entsteht.
Während die Lauffläche also Teil des Rollenlagerwälzkörpers ist, handelt es sich bei den Laufbahnen, z. B. Außenlaufbahn oder Innenlaufbahn, um Kontaktflächen auf denen der Rollenlagerwälzkörper im Betrieb abrollt. Die Laufbahnen können durch Lagerringe, z. B. Außenring oder Innenring, gebildet werden.
Die Wälzkörpersteifigkeit beschreibt den Zusammenhang zwischen einer auf den Rollenlagerwälzkörper wirkenden Kraft und der daraus resultierenden elastischen Verformung des Rollenlagerwälzkörpers.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis einerseits mindestens ein Federungselement vorzusehen, dass die Wälzkörpersteifigkeit beeinflusst, und andererseits eine Profilierung der Lauffläche derart vorzunehmen, dass sich ein Kontakt zwischen der Lauffläche und die Lauffläche im Betrieb des Rollenlagerwälzkörpers kontaktierende Laufbahnen mit zunehmender Belastung des Rollenlagerwälzkörpers vergrößert. Insbesondere soll dieser Kontakt ausgehend von einem Minimalkontakt bei minimaler Belastung bis zu einem Maximalkontakt bei maximaler Belastung anwachsen. Die minimale Belastung entspricht dabei beispielsweise der Belastung des Rollenlagerwälzkörpers in einem unbelasteten Rollenlager, d. h. im Wesentlichen keiner Belastung oder lediglich einer Vorspannung. Die maximale Belastung entspricht der während des Betriebs des Rollenlagers maximal zu erwartenden Belastung.
Die Erfindung nutzt dabei gezielt das Zusammenspiel zwischen dem mindestens einem Federungselement und der Profilierung aus. So stellt die Profilierung zwar den Kontakt der Lauffläche mit Laufbahnen dar und ist somit direkt für die Reibungsverhältnisse verantwortlich. Durch Einsatz eines Federungselements wird erfindungsgemäß jedoch ermöglicht, dass diese Profilierung bei steigender Belastung die gewünschte Veränderung des Kontaktes zwischen Lauffläche und Laufbahnen äußerst direkt und präzise ermöglicht.
Durch die entsprechende Wahl des Federungselements und der Profilierung kann bei bekannter minimaler und maximaler Belastung ein Minimalkontakt ermöglicht werden, der zwar noch ausreichend ist, um die Rollenlagerwälzkörper während des Betriebs durch die Laufbahnen anzutreiben, d. h. ohne dass Schlupf zwischen Rollenlagerwälzkörper und Laufbahnen auftritt. Andererseits kann der Minimalkontakt auf ein Minimum reduziert werden, so dass sich die Reibung während des Betriebs bei minimaler Belastung sehr stark reduziert. Auf der anderen Seite kann ein Maximalkontakt ermöglicht werden, der bei der zu erwartenden maximalen Belastung einen größtmöglichen Kontakt zwischen Rollenlagerwälzkörper und Laufbahnen darstellt, um eine maximale Tragfähigkeit zu erreichen.
Auch wenn der Kontakt zwischen Rollenlagerwälzkörper und Laufbahnen bei maximaler Belastung größtmöglich gewählt wird, stellt sich aufgrund des minimalmöglichen Kontaktes bei minimaler Belastung sowie des zwischen diesen beiden extremen Belastungen ebenfalls im Vergleich zu herkömmlichen Rollenlagerwälzkörpern geringeren Kontaktes eine insgesamt spürbar geringere Reibung während des Betriebs ein.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Federungselement eine Bohrung in einer Stirnseite des Rollenlagerwälzkörpers. Eine Bohrung an einer Stirnseite verläuft dabei vorzugsweise axial zur Rollenachse, ist vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet, ist vorzugsweise konzentrisch zur Rollenachse angeordnet und stellt vorzugsweise eine Sacklochbohrung dar. Eine Bohrung kann auch konusförmig ausgebildet sein; insbesondere kann eine Bohrung zu einem axialen Ende des Rollenlagerwälzkörpers einen größeren Durchmesser aufweisen. Vorzugsweise weist der Rollenlagerwälzkörper eine zweite Bohrung in einer zweiten Stirnseite auf, besitzt also zumindest zwei Federungselemente. Zwar wäre es grundsätzlich denkbar, den Rollenlagerwälzkörper nur mit einer Bohrung an einer Stirnseite zu versehen. Dies könnte beispielsweise sinnvoll sein, um asymmetrische Belastungen des Rollenlagers zu berücksichtigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Federungselement ein separat ausgebildeter Einsatz. Dieser Einsatz kann z. B. in eine Bohrung des Korpus eingebracht werden, mit einer Stirnseite des Rollenlagerwälzkörpers form-/kraft- oder stoffschlüssig verbunden werden, sowie mit einer Außenmantelfläche des Rollenlagerwälzkörpers form-/kraft- oder stoffschlüssig verbunden werden. Der Einsatz kann dabei bereits bei minimaler Belastung den Korpus kontaktieren, so dass bereits ab diesem Belastungszustand mit steigender Belastung eine elastische Verformung des Einsatzes resultiert. Denkbar ist auch, den Einsatz mit (Radial-)Spiel zu dem Rollenlagerwälzkörper anzuordnen. Hierbei kommt die Beeinflussung der Wälzkörpersteifigkeit durch den Einsatz erst ab einer bestimmten Belastung zum Tragen, nämlich dann, wenn der Einsatz den Rollenlagerwälzkörper erstmalig kontaktiert. Möglich ist, dass der Einsatz aus dem gleichen Material besteht wie der Korpus des Rollenlagerwälzkörpers. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Einsatz jedoch aus einem unterschiedlichem Material als der Korpus des Rollenlagerwälzkörpers. Dies hat den Vorteil, dass die Beeinflussung der Wälzkörpersteifigkeit durch gezielte Materialauswahl noch stärker ausfällt. So kann der Einsatz einen Werkstoff mit höherem oder niedrigerem Elastizitätsmodul aufweisen. Denkbar wären Einsätze aus Keramik, Wälzlagerstahl gehärtet oder ungehärtet, Aluminium oder auch Kunststoffe.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rollenlagerwälzkörper zwei Federungselemente auf, wobei die beiden Federungselemente bezüglich einer zu einer Rollenachse senkrecht stehenden Ebene spiegelsymmetrisch sind. Die Bearbeitung der Rollenlagerwälzkörper wird hierdurch vereinfacht und insbesondere bei Tonnenrollen und Zylinderrollen ergibt sich eine symmetrische Kraftübertragung; vorzugsweise sind hierbei die Tonnenrollen und Zylinderrollen insgesamt bezüglich einer senkrecht zur Rollenachse stehenden Ebene spiegelsymmetrisch ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rollenlagerwälzkörper zwei Federungselemente auf, wobei die beiden Federungselemente bezüglich einer zu einer Rollenachse senkrecht stehenden Ebene nicht spiegelsymmetrisch sind. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei unsymmetrischer Belastung sinnvoll, um dennoch einen nahezu gleichmäßigen Kontakt zwischen Lauffläche und Laufbahnen zu ermöglichen. Diese Ausführungsform kann insbesondere auch bei Kegelrollen eingesetzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Profilierung mindestens eine von axialen Endbereichen der Lauffläche beabstandete Einschnürung auf. Vorzugsweise läuft die Einschnürung komplett um die Rollenachse. Während des Betriebs ermöglicht ein derartiger Rollenlagerwälzkörper eine gleichmäßige Kraftübertragung zwischen Außenlaufbahn und Innenlaufbahn. Vorzugsweise weist die mindestens eine Einschnürung ein konstantes Querschnittsprofil auf. Hierdurch wird ebenfalls während des Betriebs eine gleichmäßige Kraftübertragung zwischen Außenlaufbahn und Innenlaufbahn ermöglicht. Die mindestens eine Einschnürung, die die Form einer Vertiefung, einer Nut, einer Laufflächenrücknahme, einer Einkerbung oder ähnliches aufweisen kann, weist vorzugsweise mit den axialen Endbereichen einen stetigen Übergang auf. Ein derartiger Übergang sorgt dafür, dass mit stetig steigender Belastung eine stetig wachsende Vergrößerung der Kontaktfläche resultiert und darüber hinaus keine Kanten mit entsprechenden Spannungsspitzen vorhanden sind. Vorzugsweise verläuft die mindestens eine Einschnürung in der axialen Mitte des Rollenlagerwälzkörpers. Vorzugsweise ist die mindestens eine Einschnürung konzentrisch zur Rollenachse ausgebildet. Auch hier wird eine gleichmäßige Kraftübertragung in einem Rollenlager ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lauffläche axial außerhalb der Einschnürung in einer eine Rollenachse umfassenden Schnittdarstellung konvexe Abschnitte. Der Rollenlagerwälzkörper weist somit bei minimaler Belastung Kontaktbereiche außerhalb der Einschnürung auf. Die Kontaktbereiche sind somit durch die mindestens eine Einschnürung axial beabstandet. Im Bereich der mindestens einen Einschnürung weist der Rollenlagerwälzkörper bei minimaler Belastung keinen Kontaktbereich auf. Die mindestens zwei Kontaktbereiche außerhalb der Einschnürung werden dabei vorzugsweise durch radial hervorstehende und um die Rollenachse umlaufende Bereiche der Lauffläche gebildet. Vorzugsweise weisen diese Kontaktbereiche nur eine geringe axiale Erstreckung auf. Insbesondere können die beiden Kontaktbereiche im Zustand minimaler Belastung jeweils so genannte Punktkontakte darstellen. Vorzugsweise Verschieben sich die Kontaktbereiche mit steigender Belastung des Rollenlagerwälzkörpers zur Mitte des Rollenlagerwälzkörpers hin. Vorzugsweise werden die Kontaktbereiche dabei derart verändert, dass aus den punktförmigen Kontaktbereichen bei maximaler Belastung linienförmige Kontaktbereiche werden. Insbesondere kann bei maximaler Belastung nur einen einziger Kontaktbereich resultieren. Dieser Kontaktbereich stellt vorzugsweise einen Linienkontakt, insbesondere in Form eines logarithmischen Profils dar. Um ein logarithmisches Profil bei der zu erwartenden maximalen Belastung zu erreichen, kann die Gestaltung des mindestens einen Federungselements und/oder die Gestaltung der Profilierung entsprechend gewählt werden. Durch Finite Elemente Simulationen, Berechnungen und/oder Experimente lässt sich die jeweils optimale Gestalt des Rollenlagerwälzkörpers festlegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Profilierung bezüglich einer zu einer Rollenachse senkrecht stehenden Ebene spiegelsymmetrisch. Dies ermöglicht wiederum, insbesondere bei Tonnenrollen und Zylinderrollen, eine gleichmäßige Kraftübertragung und einfache und kostengünstige Fertigung sowie Montage. Grundsätzlich denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Profilierung bezüglich einer zu einer Rollenachse senkrecht stehenden Ebene nicht spiegelsymmetrisch ist. Eine derartige Profilierung kann insbesondere bei Kegelrollen oder unsymmetrischen Belastungsfällen wünschenswert sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Minimalkontakt durch einen oder mehrere Punktkontakte dargestellt. Wie eingangs erwähnt stellt ein Punktkontakt einen Kontakt mit minimaler Reibung dar, der jedoch ausreichend groß gewählt werden kann, um die Rollenlagerwälzkörper bei minimaler Belastung sicher anzutreiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Maximalkontakt durch einen Linienkontakt dargestellt. Wie eingangs erwähnt stellt ein Linienkontakt einen Kontakt dar, der eine optimale Kraftübertragung und somit maximale Tragfähigkeit ermöglicht. Vorzugsweise liegt der Kontaktbereich des Maximalkontaktes axial außerhalb einer ein Federungselement darstellenden Bohrung. Der Kontaktbereich liegt somit in einem Bereich, in dem der Rollenlagerwälzkörper massiv ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders gute Kraftübertragung.
Der erfindungsgemäße Rollenlagerwälzkörper kann grundsätzlich in verschiedenen Lagerbauarten eingesetzt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Rollenlagerwälzkörper daher eine Zylinderrolle, eine Tonnenrolle oder eine Kegelrolle ist. Der Rollenlagerwälzkörper ist dabei vorzugsweise aus Wälzkörperstahl hergestellt.
Vorzugsweise entspricht die Lauffläche im wesentlichen der kompletten Mantelfläche des Rollenlagerwälzkörpers. Abgesehen von möglichen Verrundungen zwischen den Stirnseiten und der Mantelfläche des Rollenlagerwälzkörpers stellt dieser somit eine größtmögliche Laufbahn zur Kraftübertragung bereit.
Vorzugsweise befindet sich in einer ein Federungselement darstellende Bohrung ein weiteres Lagerelement, z. B. Sensorikelemente.
Ein erfindungsgemäßes Rollenlager umfasst eine Außenlaufbahn, eine Innenlaufbahn sowie eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Rollenlagerwälzkörpern. Die Außenlaufbahn und die Innenlaufbahn können dabei parallel oder mit einem Winkel zueinander angeordnet sein. Vorzugsweise weist weder die Außenlaufbahn noch die Innenlaufbahn eine Profilierung auf. Denkbar ist jedoch auch, dass die Außenlaufbahn und/oder die Innenlaufbahn eine Profilierung aufweist. Das Rollenlager kann einen Käfig zur Führung und/oder Beabstandung der Rollenlagerwälzkörper aufweisen.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Rollenlager ausschließlich erfindungsgemäße Rollenlagerwälzkörper. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Rollenlager jedoch auch eine Mehrzahl von Rollenlagerwälzkörpern gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere kann es sich dabei um Normteile handeln. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass in einem Zustand minimaler Belastung nur die erfindungsgemäßen Rollenlagerwälzkörper Kontakt mit den Laufbahnen aufweisen und den Wälzkörpersatz, insbesondere mit Wälzlagerkäfig, antreiben. Die Reibung ist hier minimal. Erst ab einer bestimmten Belastung und damit einhergehender Verformung der erfindungsgemäßen Wälzkörper beginnen die Rollenlagerwälzkörper gemäß dem Stand der Technik zu tragen.
Ein erfindungsgemäßer Rollenlagerwälzkörper ermöglicht es somit Kosten und Gewicht einzusparen, wobei gleichzeitig Eigenschaften wie z. B. Erhöhung der möglichen Verkippung durch Ausnützen des besonderen Rollenquerschnittes sowie eine Reibungsreduzierung bei geringerer Lagerbelastung ohne Einbußen der maximalen Tragfähigkeit und ohne Eintreten von zusätzlichen Spannungsspitzen erfolgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden durch die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen:
1: einen Rollenlagerwälzkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im unbelasteten oder geringfügig belasteten Zustand,
2: einen Rollenwälzkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem stark belasteten Zustand,
3: einen Rollenlagerwälzkörper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im unbelasteten oder geringfügig belasteten Zustand, und
4: ein erfindungsgemäßes Rollenlager.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden im folgenden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt einen Rollenlagerwälzkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im unbelasteten oder nur geringfügig belasteten Zustand. Der Rollenlagerwälzkörper 1 umfasst eine mantelflächenförmige Lauffläche 2 sowie eine erste Stirnseite 3 und eine zweite Stirnseite 4.
Zu sehen ist eine schematische Darstellung, wobei insbesondere die Profilierung der Lauffläche 2 zur Verdeutlichung der Erfindung übertrieben dargestellt ist.
Der Rollenlagerwälzkörper 1, der eine Zylinderrolle darstellt, weist an jeder seiner beiden Stirnseiten 3, 4 jeweils eine axial verlaufende und bezüglich der Rollenachse 5 mittig angeordnete Bohrung 6, 7 auf, wobei jede Bohrung ein Federungselement darstellt. Bei Belastung des Rollenlagerwälzkörpers 1, d. h. sobald dieser über seiner Lauffläche 2 einer Radialkraft F ausgesetzt wird, tritt eine Verformung der Lauffläche 2 derart auf, dass die Lauffläche 2 in Richtung der Rollenachse 5 verformt wird.
Bezüglich einer zur Rollenachse 5 senkrecht angeordneten Ebene 8 sind die Bohrungen 6, 7 spiegelsymmetrisch ausgeführt. Jede Bohrung 6, 7 weist eine kegelige Gestalt auf, insbesondere ist der Bohrungsdurchmesser an dem der Stirnseite 3, 4 zugewandten Ende größer als der Bohrungsdurchmesser am Bohrungsgrund. Die axiale Erstreckung jeder Bohrung 6, 7 entspricht in etwa einem Drittel der axialen Erstreckung des Rollenlagerwälzkörpers 1. Axial zwischen den beiden Bohrungen 6, 7 befindet sich ein massiver Bereich des Rollenlagerwälzkörpers 1. Der Bohrungsdurchmesser am Bohrungsgrund entspricht in etwa dem Halben Wälzkörperdurchmesser an dieser axialen Position. Der Bohrungsdurchmesser an dem der Stirnseite 3, 4 zugewandten Ende entspricht in etwa 3/4 des Wälzkörperdurchmessers an dieser axialen Position, also an der Stirnseite 3, 4.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind keine weiteren Rollenlagerkomponenten oder sonstige Komponenten in den Bohrungen 6, 7 untergebracht. Denkbar ist jedoch den durch die Bohrungen 6, 7 entstehenden Freiraum verschiedentlich zu nutzen. Hierfür ist insbesondere ein Ausfüllen mit einem unterstützenden Material, das einen Einsatz darstellt, der Einbau von Sensorik oder ähnliches denkbar.
Die Lauffläche 2 weist eine Profilierung auf. Die Profilierung wird durch eine um die Rollenachse 5 umlaufende Einschnürung 9 gebildet. Die Einschnürung befindet sich in axialer Richtung zwischen zwei axialen Endbereichen 10, 11. Im unbelasteten Zustand des Rollenlagerwälzkörpers 1 sowie bei minimaler Belastung erstrecken sich die beiden axialen Endbereiche 10, 11 radial weiter nach außen als die Einschnürung 9. Zwischen der Lauffläche 2 und einer nicht dargestellten Außenlaufbahn sowie einer nicht dargestellten Innenlaufbahn entstehen somit zwei Kontaktbereiche an den axialen Endbereichen 10, 11.
Mit steigender Belastung, d. h. mit steigender Radialkraft F, neigt sich die Lauffläche 2, insbesondere im Bereich der axialen Endbereiche, immer weiter in Richtung der Rollenachse 5. Dabei bewegen sich die beiden Kontaktbereiche immer weiter aufeinander zu. Ab einer bestimmten Belastung bildet sich ein einziger Kontaktbereich aus, der bei symmetrischer Belastung der Zylinderrolle axial mittig angeordnet ist.
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Hälfte eines erfindungsgemäßen Rollenlagerwälzkörpers in einem Zustand starker Belastung. Es handelt sich dabei um den Rollenlagerwälzkörper gemäß 1. Wie zu erkennen ist, sind die beiden axialen Endbereiche derart weit in Richtung der Rollenachse geneigt, dass sich in dem Bereich, in dem sich bei minimaler Belastung die Einschnürung 9 befand, ein einziger Kontaktbereich entwickelt hat.
Der Rollenlagerwälzkörper 1 wurde gemäß diesem Ausführungsbeispiel derart ausgelegt, dass die Lauffläche 2, genaugenommen der Kontaktbereich der Lauffläche 2 zu einer nicht dargestellten Außenlaufbahn und einer nicht dargestellten Innenlaufbahn, bei maximaler Belastung ein logarithmisches Profil aufweist.
3 zeigte einen Rollenlagerwälzkörper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im unbelasteten oder geringfügig belasteten Zustand. Dieser entspricht im Wesentlichen dem Rollenlagerwälzkörper gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der einzige Unterschied ist, dass sich nunmehr zusätzliche Einsätze 12, 13 in den Bohrungen 6, 7 befinden. Diese Einsätze sind aus einem anderem Material als der Korpus des Rollenlagerwälzkörpers.
Der Einsatz 12 erstreckt sich dabei axial nur über eine bestimmte Distanz der Bohrung 6, während der Einsatz 13 die komplette Bohrung 7 ausfüllt.
4 zeigt ein erfindungsgemäßes Rollenlager in einer axialen Draufsicht. Das Rollenlager umfasst einen Außenring 15, einen Innenring 16 sowie eine Vielzahl von sich zwischen einer Außenlaufbahn 17 und einer Innenlaufbahn 18 abrollenden Rollenlagerwälzkörper 1, 2. Dabei weist das Rollenlager sowohl erfindungsgemäße Rollenlagerwälzkörper 1 als auch Standardrollenlagerwälzkörper 2 gemäß dem Stand der Technik auf.
Auch wenn die Erfindung nur anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Einschnürung gezeigt wurde, so sind selbstverständlich auch mehrere, axial beabstandete Einschnürungen denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Rollenlagerwälzkörper
2: Lauffläche
3: erste Stirnseite
4: zweite Stirnseite
5: Rollenachse
6: Bohrung
7: Bohrung
8: Ebene
9: Einschnürung
10: axialer Endbereich
11: axialer Endbereich
12: Einsatz
13: Einsatz
14: Rollenlagerwälzkörper
15: Außenring
16: Innenring
17: Außenlaufbahn
18: Innenlaufbahn

Claims

Rollenlagerwälzkörper, umfassend einen Korpus mit einer Lauffläche (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenlagerwälzkörper mindestens ein Federungselement zur Beeinflussung einer Wälzkörpersteifigkeit sowie eine Profilierung der Lauffläche (2) aufweist, wobei die Profilierung derart gestaltet ist, dass bei minimaler Belastung des Rollenlagerwälzkörpers ein Minimalkontakt mit den Rollenlagerwälzkörper kontaktierenden Laufbahnen entsteht und bei maximaler Belastung des Rollenlagerwälzkörpers ein Maximalkontakt mit den den Rollenlagerwälzkörper kontaktierenden Laufbahnen entsteht.
Rollenlagerwälzkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federungselement eine Bohrung (6) in einer Stirnseite (3) des Rollenlagerwälzkörpers ist.
Rollenlagerwälzkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federungselement ein separat ausgebildeter Einsatz ist.
Rollenlagerwälzkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz aus einem unterschiedlichem Material besteht als der Korpus des Rollenlagerwälzkörpers.
Rollenlagerwälzkörper nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenlagerwälzkörper zwei Federungselemente aufweist, wobei die beiden Federungselemente bezüglich einer zu einer Rollenachse (5) senkrecht stehenden Ebene (8) spiegelsymmetrisch sind.
Rollenlagerwälzkörper nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenlagerwälzkörper zwei Federungselemente aufweist, wobei die beiden Federungselemente bezüglich einer zu einer Rollenachse (5) senkrecht stehenden Ebene (8) nicht spiegelsymmetrisch sind.
Rollenlagerwälzkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung mindestens eine von axialen Endbereichen der Lauffläche (2) beabstandete Einschnürung (9) aufweist.
Rollenlagerwälzkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (2) axial außerhalb der Einschnürung in einer eine Rollenachse (5) umfassenden Schnittdarstellung konvexe Abschnitte umfasst.
Rollenlagerwälzkörper nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung bezüglich einer zu einer Rollenachse (5) senkrecht stehenden Ebene (8) spiegelsymmetrisch ist.
Rollenlagerwälzkörper nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung bezüglich einer zu einer Rollenachse (5) senkrecht stehenden Ebene (8) nicht spiegelsymmetrisch ist.
Rollenlagerwälzkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimalkontakt durch einen oder mehrere Punktkontakte dargestellt wird.
Rollenlagerwälzkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalkontakt durch einen Linienkontakt dargestellt wird.
Rollenlagerwälzkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenlagerwälzkörper eine Zylinderrolle, eine Tonnenrolle oder eine Kegelrolle ist.
Rollenlager, umfassend eine Außenlaufbahn, eine Innenlaufbahn sowie eine Mehrzahl von Rollenlagerwälzkörpern gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
Rollenlager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenlager zusätzlich Rollenlagerwälzkörper gemäß dem Stand der Technik aufweist.