WO2009129769A2 - Wälzlager mit gekrümmten kontaktflächen - Google Patents

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WO2009129769A2
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    • F16C33/583—Details of specific parts of races
    • F16C33/585—Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers

Definitions

  • the invention relates to a roller bearing having at least one rolling body, which has a front face, and at least one board, which has a guide surface for guiding the rolling body in the rolling bearing, wherein in operation, the end face of the rolling body with the guide surface forms a contact zone or can form, wherein in a cross section perpendicular to the rolling direction of the rolling element, the guide surface and / or the end face in the region of the contact zone has a curved course and wherein the curved course is formed by a superposition of a base curve and a logarithmic curve.
  • Roller bearings are in the design of the radial rolling bearing usually made of an inner ring and an outer ring, between which a plurality of rolling elements is rotatably mounted.
  • a first and a second running surface are provided, between which the rolling elements usually run at least in sections along a straight path.
  • the loads on the bearings are transmitted via the rolling surfaces of the rolling elements from one tread to the next tread.
  • the rolling bearings often have ribs which form a guide surface to which an end face of the rolling elements can be supported while forming a contact zone.
  • WO 2007/071228 A1 which forms probably the closest prior art, discloses a rolling bearing, which has a rolling body and a board, wherein the on-board surface or the board facing end face of the rolling body at least partially in the direction of the rim surface or of the end face is convexly curved, this curvature having a logarithmic curvature profile in at least one edge section.
  • This design of the rolling bearing has the advantage that between the end face of the rolling body and the on-board running surface from the contact zone outwardly on both sides opening gap is formed, which improves the lubrication and pressure distribution at loads perpendicular to the main load direction.
  • the invention is based on the object of developing rolling bearings with the aim of better operating properties and / or lower manufacturing costs. This object is achieved by a roller bearing having the features of claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.
  • a rolling bearing which comprises at least one rolling element, wherein preferably a plurality of identically designed rolling elements is provided.
  • the rolling body has a lateral surface, via which a load in a main loading direction of the rolling bearing is introduced or discharged, and an end face, which is arranged on the end side of the rolling body.
  • the rolling bearing has at least one board with a guide surface, wherein the guide surface faces the end face of the rolling element and is arranged to guide the rolling element in the rolling bearing.
  • the board preferably covers only an edge region of the end face of the rolling body, wherein the edge region is smaller than half preferably less than one third of the diameter of the facing end face.
  • the end face forms a contact zone with the guide face, via which the rolling body is supported on the guide face in the direction of the axis of rotation of the rolling body.
  • the guide surface and / or the end face may have a curved course in the region of said contact zone.
  • the curved course is formed by a superimposition of a basic curvature course and a logarithmic curvature course.
  • the Grundkrüm- mung course is specified to the effect that it is formed at the end face of the rolling body by a circular arc portion whose
  • the basic curvature profile of the guide surface is formed by a circular arc section whose center lies on the axis of rotation of the roller bearing, or is formed by a torus-shaped, donut- or hover-tire-like profile.
  • the center or the set of center points of the circles forming the torus-shaped course lies in a line, preferably a circle around the axis of rotation of the rolling bearing.
  • the sections of the end and / or flange surfaces to be used can be made smaller and even at high pressures a close osculation between the roller end and the board can be used. In this case, a sufficient film build-up is expected even at lowest speeds.
  • a negative edge pressure occurs in the area of the contact zone only at a much higher load or at the same load the front and / or board surface can be made smaller, in particular in the radial direction of the rolling bearing.
  • both the front side and the guide surface have a correspondingly specified basic curve course, so that they are optimally matched to one another.
  • the rolling bearing is designed as a thrust bearing, a radial bearing or a linear bearing.
  • a thrust bearing has the end face or its normal vector radially outward or inward
  • a radial bearing shows the end face or its normal vector in an axial direction.
  • the rolling element can optionally be designed as a cylindrical roller, tapered roller, needle roller, barrel roller or spherical roller.
  • Each of the mentioned or other possible rolling element designs shows two end faces, each according to the invention, none, one or both end faces may have a specified according to the claims basic curve course.
  • the logarithmic curvature profile can be represented as a graph in a Cartesian coordinate system, whose base line is perpendicular to the axis of rotation of the rolling body and / or, preferably in the case of the board, perpendicular to the axis of rotation of the rolling bearing, preferably in the case of the end face is arranged.
  • the logarithmic curvature profile can be designed as desired, so it is preferably understood as any context that has at least one logarithmic component and in particular a logarithmic factor or summand.
  • the base of the logarithm function may be greater or less than 1.
  • other parameters may be selectable to shape the graph.
  • the board and / or the rolling element is brought into the described form by means of hard turning or hard turning.
  • Hard turning is preferably understood as the turning of materials with a hardness HRC> 48.
  • the rolling element is designed as a tapered roller with a diameter at the small end of greater than 20 mm, preferably greater than 50 mm.
  • tapered rollers are used in particular for large rolling bearings, where due to the dimension of the basic curve course leads to a significant change in performance.
  • the rolling bearing in particular with the at least one tapered roller, an inner ring, which has two rims for guiding the rolling body, wherein at least one of Borde, preferably both shelves according to the characterizing part of claim 1 is configured or are.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a cylindrical roller in the region of the end face as a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic, geometrical representation for illustrating the generation of the curvature of the end face in Figure 1;
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional view of an inner ring, for example for receiving a tapered roller;
  • FIG. 4 shows a detail of FIG. 3 in the area of the left shelf
  • Figure 5 is a schematic, geometric representation for illustrating the generation of the curvature profile of the board guide surface in Figures 3 and 4;
  • FIG. 5 shows a schematic, geometrical representation to illustrate the generation of the curvature profile of the guide surface in FIG.
  • the cylindrical roller 1 shows a schematic cross-sectional view of a cylindrical roller 1 with its axis of rotation 2 shown schematically.
  • a tapered roller, barrel roller or needle roller with the same end contour can serve as an exemplary embodiment.
  • the cylindrical roller 1 has a lateral surface 3 and an end face 4.
  • the end face 4 can be divided into a middle region 5 and an edge region 6.
  • the middle region 5 has no essential function, so that it can be realized arbitrarily, for example flat, as a depression or an increase.
  • the edge region 6 comprises a contact zone, which is surrounded by a dashed line in FIG. 1 and designated by the reference numeral 7.
  • the contact zone 7 is located radially on the outside to the central region 5, but spaced from an imaginary extension of the lateral surface 3 in the cross section shown. With the contact zone 7, the cylindrical roller 1 is in operation on a board of an inner or outer ring and / or a disc of the bearing. In the region of the contact zone 7, the end face 4 - also called the roll end - in the cross section shown a curved course, the mathematical description of which is explained with reference to FIG 2.
  • FIG. 2 shows the course of the end face 4 as a detail magnification in the same representation as in the figure 1.
  • the central region 5 is formed in Figure 2 as a circular arc whose center M is located on the axis of rotation 2 of the cylindrical roller 1.
  • the central region 5 in the non-functional region can also be flattened, etc.
  • the circular arc is superimposed by a logarithmic component, which is shown schematically in FIG. 2 as a logarithmic graph 8.
  • the logarithmic graph 8 is in this example a logarithmic function with a base greater than 1, which is constructed relative to the circular arc of the central region 5 in a coordinate system 9 by positioning the coordinate system 9 with the X-axis perpendicular to the rotation axis 2 becomes. By contrast, the Y axis is aligned parallel to the axis of rotation 2.
  • the center of curvature M is located in the negative region of the coordinate system 9.
  • the curvature of the end face 4 is formed by a superimposition of the circular arc from the central region 5 with the logarithmic graph 8, so that the curvature in the edge region 6 is increased relative to the central region 5.
  • FIG. 3 shows, in a schematic cross-sectional view, an inner ring 10 of a rolling element bearing, the inner ring 10 being designed, for example, to receive a tapered roller 1 with an end face which is analogous to the cylindrical roller in FIG.
  • the inner ring 10 has a running surface 11 which is set at an angle of, for example, 20 ° with respect to the axis of rotation of the inner ring 10 or of the rolling bearing.
  • the inner ring 10 has a first board 12 and a second board 13, wherein the first board 12 is arranged at the axial end of the tread 11 with a larger diameter.
  • FIG. 4 shows a schematic detail enlargement in region 14 of FIG. 3 in the area of the first board 12. It can be seen from the illustration that the guide surface 15 of the first board 12 facing the tapered roller 1 is radially inwardly adjacent to a recess 16, a middle region 17 shows, which is formed as a circular arc section, and a counter-contact zone 18 includes, which leads in operation one or the tapered roller 1 as a mating contact with the contact zone 7.
  • FIG. 5 shows, in a representation similar to that in FIG. 2, the generation of the curvature profile of the guide surface 15 in the region of the middle region 17 and the contact zone 18.
  • the central region 17 is formed by a circular arc whose center M is on the Is the axis of rotation of the rolling bearing or the inner ring 10 or on a concentric circle around this axis of rotation, with a circular or to- rusballige shape is formed.
  • the circular arc of the central region 17 is superimposed by a logarithmic graph 19.
  • the graph 19 can again be constructed in a Cartesian coordinate system 9 whose base line is perpendicular to the axis of rotation 20 of the inner ring 10 and the rolling bearing and whose Y axis is arranged parallel to this axis of rotation 20.
  • the center point of the circular arc M is in the positive region of the Cartesian coordinate system 9.
  • the logarithmic graphs 8 and 19 are superimposed in such a way that the contact zones 7 and 18 together form a gap radially inward and radially outward, each having the same or at least a similar opening angle.

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Wälzlager mit dem Ziel besserer Betriebseigenschaften und/oder geringerer Fertigungskosten weiterzubilden. Hierzu wird ein Wälzlager mit mindestens einem Wälzkörper (1) mit einer Stirnfläche (4) und mit mindestens einem Bord (12, 13) mit einer Führungsfläche (15) zur Führung des Wälzkörpers (1) in dem Wälzlager vorgeschlagen, wobei im Betrieb des Wälzlagers die Stirnfläche (4) des Wälzkörpers mit der Führungsfläche (15) eine Kontaktzone (7, 18) ausbildet bzw. ausbilden kann, wobei in einem Querschnitt senkrecht zu der Wälzrichtung des Wälzkörpers (1) die Führungsfläche (15) und/oder die Stirnfläche (4) im Bereich der Kontaktzone (7, 18) einen gekrümmten Verlauf aufweist bzw. aufweisen, und wobei der gekrümmte Verlauf durch eine Überlagerung eines Grundkrümmungsverlaufs und eines logarithmischen Krümmungsverlaufs (8, 19) gebildet ist, wobei der Grundkrümmungsverlauf der Stirnseite (4) durch einen Kreisbogenabschnitt gebildet wird, dessen Mittelpunkt M auf der Drehachse (2) des Wälzkörpers (1) liegt, und/oder der Grundkrümmungsverlauf der Führungs fläche (15) durch einen Kreisbogenabschnitt, dessen Mittelpunkt M auf der Drehachse (20) des Wälzlagers liegt, oder durch einen torusballigen Verlauf gebildet wird.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlager mit gekrümmten Kontaktflächen
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit mindestens einem Wälzkörper, wel- eher eine Stirnfläche aufweist, und mit mindestens einem Bord, welcher eine Führungsfläche zur Führung des Wälzkörpers in dem Wälzlager aufweist, wobei im Betrieb die Stirnfläche des Wälzkörpers mit der Führungsfläche eine Kontaktzone ausbildet bzw. ausbilden kann, wobei in einem Querschnitt senkrecht zu der Wälzrichtung des Wälzkörpers die Führungsfläche und/oder die Stirnfläche im Bereich der Kontaktzone einen gekrümmten Verlauf aufweist und wobei der gekrümmte Verlauf durch eine Überlagerung eines Grundkrümmungsverlaufs und eines logarithmischen Krümmungsverlaufs gebildet ist.
Wälzlager bestehen in der Bauform des Radialwälzlagers üblicherweise aus einem Innenring und einem Außenring, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern drehbar gelagert ist. In der Bauform eines Axialwälzlager wäl- zen die Wälzkörper zwischen einer ersten Scheibe und einer zweiten Scheibe ab. In der Ausprägung als Linearwälzlager sind eine erste und eine zweite Lauffläche vorgesehen, zwischen denen die Wälzkörper meist zumindest abschnittsweise entlang einer geraden Bahn laufen.
Die Belastungen auf die Wälzlager werden über die Wälzflächen der Wälzkörper von einer Lauffläche auf die nächste Lauffläche übertragen. Zur Führung der Wälzkörper in einer Richtung oder Ebene senkrecht zur Hauptbelastungsrichtung weisen die Wälzlager oftmals Borde auf, welche eine Füh- rungsfläche bilden, an die sich unter Ausbildung einer Kontaktzone eine Stirnfläche der Wälzkörper abstützen kann.
Insbesondere bei Belastungen, welche nicht exakt in der Hauptbelastungsrichtung verlaufen, wird die Kontaktzone zwischen Führungsfläche und Stirn- fläche stark beansprucht.
Die Druckschrift WO 2007/071228 A1 , welche wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart ein Wälzlager, welches einen Wälzkörper sowie einen Bord aufweist, wobei die Bordlauffläche bzw. die dem Bord zu- gewandte Stirnfläche des Wälzkörpers wenigstens abschnittsweise in Richtung der Bordlauffläche bzw. der Stirnfläche konvex gekrümmt ist, wobei diese Krümmung in wenigstens einem Randabschnitt einen logarithmischen Krümmungsverlauf aufweist. Diese Ausbildung des Wälzlagers hat den Vorteil, dass zwischen der Stirnseite des Wälzkörpers und der Bordlauffläche ein von der Kontaktzone aus nach außen beidseitig öffnender Spalt gebildet wird, welcher die Schmierung und die Druckverteilung bei Belastungen senkrecht zur Hauptbelastungsrichtung verbessert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Wälzlager mit dem Ziel besserer Betriebseigenschaften und/oder geringerer Fertigungskosten weiterzubilden. Diese Aufgabe wird durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Wälzlager vorgeschlagen, welches mindestens einen Wälzkörper umfasst, wobei bevorzugt eine Mehrzahl von identisch ausgebildeten Wälzkörpern vorgesehen ist. Der Wälzkörper weist eine Mantelfläche auf, über die eine Belastung in einer Hauptbelastungsrichtung des Wälzlagers ein- bzw. ausgeleitet wird, sowie eine Stirnfläche, welche endseitig an dem Wälzkörper angeordnet ist.
Das Wälzlager hat mindestens einen Bord mit einer Führungsfläche, wobei die Führungsfläche der Stirnfläche des Wälzkörpers zugewandt ist und zur Führung des Wälzkörpers in dem Wälzlager angeordnet ist. Der Bord überdeckt bevorzugt nur einen Randbereich der Stirnfläche des Wälzkörpers, wobei der Randbereich kleiner als die Hälfte vorzugsweise kleiner als ein Drittel des Durchmessers der zugewandten Stirnfläche ist.
Im Betrieb des Wälzlagers bildet die Stirnfläche mit der Führungsfläche eine Kontaktzone aus, über die sich der Wälzkörper an der Führungsfläche in Richtung der Drehachse des Wälzkörpers abstützt. Wahlweise können in einem Querschnitt senkrecht zu der Wälzrichtung und/oder parallel zu der Drehachse des Wälzkörpers die Führungsfläche und/oder die Stirnfläche im Bereich der genannten Kontaktzone einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Der gekrümmte Verlauf wird durch eine Überlagerung eines Grundkrümmungsverlaufs und eines logarithmischen Krümmungsverlaufs gebildet.
In Abgrenzung zu dem bekannten Stand der Technik wird der Grundkrüm- mungsverlauf dahingehend näher spezifiziert, dass dieser bei der Stirnseite des Wälzkörpers durch einen Kreisbogenabschnitt gebildet wird, dessen
Mittelpunkt auf der Drehachse des Wälzkörpers liegt. Alternativ oder ergän- zend wird der Grundkrümmungsverlauf der Führungsfläche durch einen Kreisbogenabschnitt gebildet, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse des Wälzlagers liegt, oder durch einen torusballigen, donut- oder schwimmrei- fenähnlichem, Verlauf gebildet wird. Der Mittelpunkt bzw. die Menge der Mit- telpunkte der den torusballigen Verlauf bildenden Kreise liegt in einer Linie, bevorzugt einem Kreis um die Drehachse des Wälzlagers.
Es ist zu erwarten, dass auf Basis der spezifizierten Grundkrümmungsverläufe, die zu nutzenden Abschnitte der Stirn- und/oder Bordflächen kleiner gefertigt werden können und auch bei hohen Pressungen eine enge Schmiegung zwischen der Rollenstirn und dem Bord genutzt werden kann. Dabei wird ein ausreichender Schmierfilmaufbau auch bei geringsten Drehzahlen erwartet. Als mögliches Resultat der Erfindung tritt eine negative Kantenpressung im Bereich der Kontaktzone erst bei einer weitaus höheren Be- lastung auf bzw. bei der gleichen Belastung kann die Stirn- und/oder Bordfläche kleiner, insbesondere in radialer Richtung des Wälzlagers, gestaltet werden.
Besonders bevorzugt ist bei der Erfindung eine Kombination, wobei sowohl die Stirnseite als auch die Führungsfläche einen entsprechen spezifizierten Grundkrümmungsverlauf aufweisen, so dass diese optimal zueinander an- gepasst sind.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Wälzlager als ein Axiallager, ein Radiallager oder ein Linearlager ausgebildet. Im Falle eines Axiallagers weist die Stirnfläche bzw. deren Normalenvektor radial nach außen oder nach innen, im Fall eines Radiallagers zeigt die Stirnfläche bzw. deren Normalenvektor in eine axiale Richtung.
Der Wälzkörper kann wahlweise als Zylinderrolle, Kegelrolle, Nadelrolle, Tonnenrolle oder Pendelrolle ausgebildet sein. Jede der genannten oder von weiteren möglichen Wälzkörperbauformen zeigt zwei Stirnseiten, wobei je nach Ausbildung der Erfindung keine, eine oder beide Stirnseiten einen gemäß der Ansprüche spezifizierten Grundkrümmungsverlauf aufweisen können.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist der logarithmische Krümmungsverlauf als ein Graph in einem insbesondere kartesischen Koordinatensystem darstellbar, dessen Grundlinie - bevorzugt im Fall der Stirnfläche - senkrecht zu der Drehachse des Wälzkörpers und/oder - bevorzugt im Fall des Bords - senkrecht zu der Drehachse des Wälzlagers angeordnet ist.
Der logarithmische Krümmungsverlauf kann beliebig ausgebildet sein, so wird darunter bevorzugt jeder Zusammenhang verstanden, der wenigstens eine logarithmische Komponente und insbesondere einen logarithmischen Faktor oder Summanden aufweist. Beispielsweise kann die Basis der Loga- rithmusfunktion größer oder kleiner als 1 sein. Oder es können weitere Parameter wählbar sein, um den Verlauf des Graphs zu gestalten.
Bei einer fertigungstechnischen Umsetzung wird bzw. werden der Bord und/oder der Wälzkörper mittels Hartdrehen oder Hartfertigdrehen in die beschriebene Form gebracht. Unter Hartdrehen wird bevorzugt das Drehen von Werkstoffen mit einer Härte HRC > 48 verstanden.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Wälzkörper als eine Kegelrolle mit einem Durchmesser am kleinen Ende von größer als 20 mm, vorzugsweise größer als 50 mm ausgebildet ist. Derartige Kegelrollen werden insbesondere bei Großwälzlagern eingesetzt, bei denen aufgrund der Dimension der Grundkrümmungsverlauf zu einer deutlichen Änderung des Betriebsverhaltens führt.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Wälzlager, insbesondere mit der mindestens einen Kegelrolle, einen Innenring auf, welcher zwei Borde zur Führung des Wälzkörpers auf, wobei mindestens eine der Borde, bevorzugt beide Borde gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgestaltet ist bzw. sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus der nachfol- genden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen:
Figur 1 ein schematischer Querschnitt durch eine Zylinderrolle im Bereich der Stirnfläche als ein erstes Ausführungsbeispiel der Er- findung;
Figur 2 eine schematische, geometrische Darstellung zur Illustration der Erzeugung des Krümmungsverlaufs der Stirnfläche in Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische Querschnittdarstellung eines Innenrings, beispielsweise zur Aufnahme einer Kegelrolle;
Figur 4 einen Detailausschnitt der Figur 3 im Bereich des linken Bords; Figur 5 eine schematische, geometrische Darstellung zur Illustration der Erzeugung des Krümmungsverlaufs der Bordführungsfläche in den Figuren 3 bzw. 4;
Figur 5 eine schematische, geometrische Darstellung zur Illustration der Erzeugung des Krümmungsverlaufs der Führungsfläche in
Figur 4.
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Querschnittdarstellung eine Zylinderrolle 1 mit ihrer schematisch dargestellten Drehachse 2. Statt einer Zylin- derrolle 1 kann auch eine Kegelrolle, Tonnenrolle oder Nadelrolle mit gleicher Stirnflächenkontur als Ausführungsbeispiel dienen. Die Zylinderrolle 1 weist eine Mantelfläche 3 und eine Stirnfläche 4 auf. Die Stirnfläche 4 kann in einen Mittelbereich 5 und einen Randbereich 6 unterteilt werden. Der Mittelbereich 5 weist keine wesentliche Funktion auf, so dass dieser beliebig, beispielsweise plan, als Vertiefung oder Erhöhung rea- lisiert sein kann. Der Randbereich 6 umfasst dagegen eine Kontaktzone, welche in der Figur 1 schematisch gestrichelt umrandet und mit der Bezugsziffer 7 versehen ist.
Die Kontaktzone 7 befindet sich radial außenseitig zu dem Mittelbereich 5, jedoch beabstandet von einer gedachten Verlängerung der Mantelfläche 3 in dem gezeigten Querschnitt. Mit der Kontaktzone 7 liegt die Zylinderrolle 1 im Betrieb an einem Bord eines Innen- oder Außenrings und/oder einer Scheibe des Wälzlagers an. Im Bereich der Kontaktzone 7 weist die Stirnfläche 4 - auch Rollenstirn genannt - in dem gezeigten Querschnitt einen gekrümmten Verlauf auf, dessen mathematische Beschreibung anhand der Figur 2 erläutert wird.
Die Figur 2 zeigt den Verlauf der Stirnfläche 4 als Detailvergrößerung in gleicher Darstellung wie in der Figur 1. Der Mittelbereich 5 ist in der Figur 2 als Kreisbogen ausgebildet, dessen Mittelpunkt M auf der Drehachse 2 der Zylinderrolle 1 liegt. Wie bereits zuvor erwähnt, kann der Mittelbereich 5 in dem funktionslosen Bereich auch abgeflacht etc. sein. Im Randbereich 6 wird der Kreisbogen durch eine logarithmische Komponente überlagert, welche in der Figur 2 schematisch als logarithmischer Graph 8 dargestellt ist. Der loga- rithmische Graph 8 ist in diesem Beispiel durch eine Logarithmusfunktion mit einer Basis größer als 1 , welche relativ zu dem Kreisbogen des Mittelbereichs 5 in einem Koordinatensystem 9 konstruiert wird, indem das Koordinatensystem 9 mit der X-Achse senkrecht zu der Drehachse 2 positioniert wird. Die Y-Achse ist dagegen parallel zu der Drehachse 2 ausgerichtet. Der Krümmungsmittelpunkt M befindet sich in dem negativen Bereich des Koordinatensystems 9. In dem Bereich der Kontaktzone 7 wird der Krümmungsverlauf der Stirnfläche 4 durch eine Überlagerung des Kreisbogens aus dem Mittelbereich 5 mit dem logarithmischen Graphen 8 gebildet, so dass die Krümmung in dem Randbereich 6 gegenüber dem Mittelbereich 5 vergrößert ist. Durch diese konstruktive Umgestaltung und die Überlagerung des Kreisbogens mit dem logarithmischen Graph 8 wird ein Krümmungsverlauf gebildet, welcher eine sehr enge Schmiegung an einer Führungsfläche eines Bords oder dergleichen erlaubt.
Die Figur 3 zeigt in einer schematischen Querschnittdarstellung einen Innenring 10 eines Wälzkörperlagers, wobei der Innenring 10 beispielsweise für die Aufnahme einer Kegelrolle 1 mit einer Stirnfläche, die analog zu der Zylinderrolle in der Figur 1 ausgebildet ist. Der Innenring 10 weist eine Lauffläche 11 auf, welche gegenüber der Drehachse des Innenrings 10 bzw. des Wälzlagers um einen Winkel von beispielsweise 20° angestellt ist.
Der Innenring 10 weist einen ersten Bord 12 und einen zweiten Bord 13 auf, wobei der erste Board 12 an dem axialen Ende der Lauffläche 11 mit größerem Durchmesser angeordnet ist.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Detailvergrößerung im Bereich 14 der Figur 3 im Bereich des ersten Bords 12. Aus der Darstellung ist zu erkennen, dass die der Kegelrolle 1 zugewandte Führungsfläche 15 des ersten Bords 12 radial innen an eine Ausnehmung 16 angrenzt, einen Mittelbereich 17 zeigt, welcher als ein Kreisbogenabschnitt ausgebildet ist, und eine Gegen- kontaktzone 18 umfasst, welche im Betrieb eine oder die Kegelrolle 1 als Gegenkontakt zu der Kontaktzone 7 führt.
Die Figur 5 zeigt in einer ähnlichen Darstellung wie in der Figur 2 die Erzeu- gung des Krümmungsverlaufes der Führungsfläche 15 im Bereich des Mittelbereichs 17 und der Kontaktzone 18. Wie bereits erläutert wird der Mittelbereich 17 durch einen Kreisbogen gebildet, dessen Mittelpunkt M auf der Drehachse des Wälzlagers bzw. des Innenrings 10 oder auf einer konzentrischen Kreislinie um diese Drehachse liegt, wobei eine kreisballige oder to- rusballige Form ausgebildet wird. In dem Bereich der Kontaktzone 18 wird der Kreisbogen des Mittelbereichs 17 durch einen logarithmischen Graphen 19 überlagert. Der Graph 19 kann wieder in einem kartesischen Koordinatensystem 9 konstruiert werden, dessen Grundlinie senkrecht zu der Drehachse 20 des Innenrings 10 bzw. des Wälzlagers angeordnet und dessen Y- Achse parallel zu dieser Drehachse 20 angeordnet ist. Bei dem in der Figur 5 gezeigten Beispiel befindet sich der Mittelpunkt des Kreisbogens M im positi- ven Bereich des kartesischen Koordinatensystems 9.
In der Kontaktzone 18 werden Kreisbogen und logarithmischer Graph 19 derart überlagert, so dass eine breite Kontaktfläche gebildet wird.
Besonders bevorzugt werden die logarithmischen Graphen 8 und 19 derart überlagert, dass die Kontaktzonen 7 und 18 gemeinsam nach radial innen und nach radial außen einen Spalt bilden, welcher jeweils den gleichen oder zumindest einen ähnlichen Öffnungswinkel aufweist.
Bezugszeichenliste
1 Zylinderrolle, Kegelrolle
2 Drehachse
3 Mantelfläche
4 Stirnfläche
5 Mittelbereich
6 Randbereich
7 Kontaktzone
8 Graph
9 Koordinatensystem
10 Innenring
11 Lauffläche
12 erster Bord
13 zweiter Bord
14 Detail
15 Führungsfläche
16 Ausnehmung
17 Mittelbereich
18 Kontaktzone
19 logarithmischer Graph
20 Drehachse des Wälzlagers

Claims

Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 HerzogenaurachPatentansprüche
1. Wälzlager
mit mindestens einem Wälzkörper (1) mit einer Stirnfläche (4) und mit mindestens einem Bord (12, 13) mit einer Führungsfläche (15) zur
Führung des Wälzkörpers (1) in dem Wälzlager,
wobei im Betrieb des Wälzlagers die Stirnfläche (4) des Wälzkörpers mit der Führungsfläche (15) eine Kontaktzone (7,18) ausbildet bzw. ausbilden kann,
wobei in einem Querschnitt senkrecht zu der Wälzrichtung des Wälzkörpers (1) die Führungsfläche (15) und/oder die Stirnfläche (4) im Bereich der Kontaktzone (7,18) einen gekrümmten Verlauf aufweist bzw. aufweisen,
und wobei der gekrümmte Verlauf durch eine Überlagerung eines Grundkrümmungsverlaufs und eines logarithmischen Krümmungsverlaufs (8,19) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkrümmungsverlauf der Stirnseite (4) durch einen Kreisbogenabschnitt gebildet wird, dessen Mittelpunkt (M) auf der Drehachse (2) des Wälzkörpers (1) liegt,
und/oder
der Grundkrümmungsverlauf der Führungsfläche (15) durch einen Kreisbogenabschnitt, dessen Mittelpunkt (M) auf der Drehachse (20) des Wälzlagers liegt, oder durch einen torusbaliigen Verlauf gebildet wird.
2. Wälzlager nach Anspruch, gekennzeichnet als Axiallager, Radiallager oder Linearlager.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper als Zylinderrolle (1), Kegelrolle, Nadelrolle, Tonnenrolle oder Pendelrolle ausgebildet ist.
4. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der logarithmische Krümmungsverlauf als Erzeugende in einem Koordinatensystem (9) darstellbar ist, dessen Grundlinie senkrecht zu der Drehachse (2,20) des Wälzkörpers (1) und/oder des Wälzlagers angeordnet ist.
5. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den logarithmischen Krümmungsverlauf Erzeugende eine Logarithmusfunktion mit einer Basis größer oder kleiner als 1 aufweist.
6. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bord (12, 13) und/oder der Wälzkörper (1) mittels Hartfertigdrehens gefertigt ist bzw. sind.
7. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper (1) als eine Kegelrolle oder Zylinderrolle mit einem Durchmesser an jedem Ende von größer als 20 mm, vorzugsweise größer als 50 mm ausgebildet ist.
8. Wälzlager nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Innenring, welcher zwei Borde zur Führung des Wälzkörpers (1) aufweist, wobei mindestens ein Bord gemäß dem Anspruch 1 ausgestaltet ist.
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