DE10103168A1 - Needle bearing has outer raceway with end rings connected by profiled strips with central sections which are curved inwards, so that they do not deform beyond rings at high speeds of rotation - Google Patents
Needle bearing has outer raceway with end rings connected by profiled strips with central sections which are curved inwards, so that they do not deform beyond rings at high speeds of rotationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Rollenlager, insbesondere Nadellager, dessen in ei nem Käfig gehaltene zylindrische Wälzkörper auf einer Außenlaufbahn und einer Innenlaufbahn abwälzen, wobei Seitenringe des auf der Außenlaufbahn geführten Käfigs durch Taschen bildende Stege miteinander verbunden und diese derart profiliert sind, dass sie mehrere in unterschiedlichen Abständen von der Käfigachse verlaufende Abschnitte aufweisen.The invention relates to a roller bearing, in particular needle bearing, the egg in cylindrical rolling elements held in a cage on an outer raceway and roll an inner raceway, with side rings of the outer raceway guided cage connected by webs forming pockets and these are profiled in such a way that they are several at different distances have sections extending from the cage axis.
Derartige Rollenlager sind schon seit längerer Zeit vorbekannt. So ist bei spielsweise in der DE 19 41 894 U1 ein gattungsgemäßes Rollenlager be schrieben, dessen Käfig aus zwei Seitenringen besteht, die durch gleichmäßig voneinander beabstandete Stege miteinander verbunden sind, so dass Zylin derrollen aufnehmende Taschen gebildet sind. Die Stege sind derart profiliert, dass sie mehrere in unterschiedlichen Abständen von der Käfigachse verlau fende Abschnitte aufweisen. Im Anschluss an die Seitenringe weisen die Stege zunächst rechts- und linksseitig einen Abschnitt auf, die den gleichen Durch messer wie die Seitenringe besitzen. Dieser Stegabschnitt liegt außerhalb des Teilkreises. Über zwei sich anschließende schräg nach innen verlaufende Zwi schenabschnitte werden diese Stegabschnitte in einem Mittelabschnitt zusam mengeführt, der innerhalb des Teilkreises liegt.Such roller bearings have been known for a long time. So is with for example in DE 19 41 894 U1 a generic roller bearing be wrote, whose cage consists of two side rings, which are evenly spaced apart webs are interconnected, so that Zylin derroll-receiving pockets are formed. The webs are profiled in such a way that they are several at different distances from the cage axis end sections. The webs follow the side rings first a section on the right and left sides that have the same through have knives like the side rings. This web section lies outside the Pitch circle. Via two adjoining twins running diagonally inwards sections, these web sections are combined in a central section led, which lies within the pitch circle.
Wird ein solcher Käfig radial durch die Außenlaufbahn geführt, d. h. weist er einen Käfigaußendurchmesser auf, der fast so groß wie der Durchmesser der Außenlaufbahn ist, liegt er zumindest teilweise an der Außenlaufbahn an. Ein Nachteil dabei ist, dass durch den Kontakt von Käfig und Außenlaufbahn über einen großen Teil der Lagerbreite der Ölfilm abgerissen wird. Dies ist beson ders dann von Nachteil, wenn ein solcher Käfig bei hohen Umdrehungen star ken Flieh- und Beschleunigungskräften ausgesetzt ist, wie sie beispielsweise in Kurbelzapfenlagerungen auftreten.If such a cage is guided radially through the outer raceway, i. H. he points a cage outside diameter that is almost as large as the diameter of the Is outer race, it is at least partially on the outer race. On The disadvantage is that the contact of the cage and the outer raceway a large part of the bearing width of the oil film is torn off. This is special it is disadvantageous if such a cage star at high revs ken centrifugal and acceleration forces, such as in Crank pin bearings occur.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Käfig für ein gattungs gemäßes Rollenlager so zu verbessern, dass insbesondere bei hochtourigen Drehzahlen der Schmierfilm nicht abgerissen wird.The invention is therefore based on the object of a cage for a genus to improve the corresponding roller bearing so that especially in high-speed Speeds the lubricating film is not torn off.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die im Anschluss an die Seitenringe verlau fenden Abschnitte der Stege wenigstens über einen Teil ihrer axialen Ausdeh nung gegenüber den Seitenringen in radialer Richtung derart nach innen zu rückgesetzt sind, dass sie unter Berücksichtigung ihrer elastischen Verformung auch beim hoher Drehzahl des Rollenlagers nicht an der Außenlaufbahn an laufen. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Ab schnitte der Stege nahezu über ihre gesamte axiale Ausdehnung zurückgesetzt sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch bei hohen auf die Stege des Käfigs wirkenden Zentrifugal- und Beschleunigungskräften die Abstützung des Käfigs an der Außenlaufbahn nur im stabilen Bereich, d. h. im Bereich der Seitenringe realisiert ist. Ein Anliegen von Stegbereichen, die zwischen den beiden Seitenringen liegen, ist somit verhindert. Dabei ist von Vorteil, dass der Ölfilm über die gesamte Breite der Wälzkörper nicht abgerissen wird bzw. die Laufbahn nicht durch anliegende Stegteile beschädigt werden kann.According to the invention, this task is performed according to the characterizing part of Claim 1 solved in that the following the side rings fenden sections of the webs at least over part of their axial extent In relation to the side rings in the radial direction inward are reset, taking into account their elastic deformation not at the outer raceway even when the roller bearing is rotating at high speed to run. It has proven to be particularly advantageous if the Ab cuts of the webs set back almost over their entire axial extent are. This ensures that even at high on the webs of Cage acting centrifugal and acceleration forces support the Cages on the outer raceway only in a stable area, d. H. in the field of Side rings is realized. A concern of web areas between the both side rings are prevented. It is advantageous that the Oil film is not torn over the entire width of the rolling elements or the Career can not be damaged by adjacent web parts.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are in the Unteran sayings described.
So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der radiale Versatz der Abschnitte über seine gesamte axiale Ausdehnung einen gleichen Durchmesser aufweist. Diese weisen dann einen achsparallelen Verlauf auf. Aus Anspruch 3 geht her vor, dass der radiale Versatz der Abschnitte in axialer Richtung von außen nach innen einen abnehmenden Durchmesser aufweist. In diesem Fall nehmen die Abschnitte einen leicht nach innen abfallenden Verlauf.It is provided according to claim 2 that the radial offset of the sections has the same diameter over its entire axial extent. These then have an axis-parallel course. From claim 3 comes before that the radial offset of the sections in the axial direction from the outside has a decreasing diameter on the inside. In this case, take the sections have a slightly inward slope.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Käfigs ist in Anspruch 4 beschrie ben. Danach sind die Seitenringe des Käfigs mit einem radial nach innenwei senden Flansch versehen. Auf diese Weise wird dessen Stabilität wesentlich verbessert.A further advantageous embodiment of the cage is described in claim 4 ben. After that, the side rings of the cage are white with a radially inward send flange. In this way, its stability becomes essential improved.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 5 soll der Käfig mit einer Beschichtung, beispielsweise einer Phosphatschicht, einer Kupfer- oder einer Silberschicht, versehen sein.According to a further feature of the invention according to claim 5, the cage with a coating, for example a phosphate layer, a copper or a silver layer.
Schließlich geht aus Anspruch 6 hervor, dass das Rollenlager als ein Kurbel zapfen- oder als ein Planetenradlager ausgebildet sein soll.Finally, it is apparent from claim 6 that the roller bearing as a crank journal or should be designed as a planetary gear bearing.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiment.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Nadelkäfigs nach dem bisherigen Stand der Technik, Fig. 1 is a perspective view of a needle retainer of the prior art,
Fig. 2 eine Seitenansicht auf ein Rollenlager mit außen geführtem Käfig, Fig. 2 is a side view of a roller bearing with external control cage,
Fig. 3 und 4 einen teilweisen Längsschnitt durch einen erfin dungsgemäßen Käfig und FIGS. 3 and 4 shows a partial longitudinal section through an OF INVENTION to the invention cage and
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Kurbelzapfenlagers, teil weise geschnitten. Fig. 5 is a side view of a crankpin bearing, partially cut.
Das in Fig. 2 mit der Lagerachse 3 gezeigte Rollenlager besteht aus dem Käfig 1, in dem zylindrische Wälzkörper 2 angeordnet sind, die auf der Au ßenlaufbahn 4 und der Innenlaufbahn 5 abrollen. Wie Fig. 2 weiter zeigt, weist der Käfig 1 einen Durchmesser auf, der nur geringfügig kleiner als der Durchmesser der Außenlaufbahn 4 ist, d. h. der Käfig 1 läuft bei Rotation des Lagers zumindest teilweise an der Außenlaufbahn 4 an und ist somit durch diese geführt.The roller bearing shown in Fig. 2 with the bearing axis 3 consists of the cage 1 , in which cylindrical rolling elements 2 are arranged, which roll on the outer race 4 and the inner race 5 . As further shown in FIG. 2, the cage 1 has a diameter which is only slightly smaller than the diameter of the outer race 4 , ie the cage 1 runs at least partially on the outer race 4 when the bearing rotates and is thus guided through it.
Wie die Fig. 1 zeigt, besteht der Käfig 1 nach dem bisherigen Stand der Technik aus zwei in axialer Richtung voneinander beabstandeten, mit radial nach innen gerichteten Flanschen 15, 16 versehenen Seitenringen 6 und 7, die durch eine Anzahl gleichmäßig um den Umfang verteilte profilierte Stege 8 miteinander verbunden sind, so dass die Wälzkörper 2 aufnehmende Taschen 9 gebildet sind. Diese Taschen 9 werden einerseits durch die Stege 8 und an dererseits durch die Seitenringe 6 und 7 begrenzt. Die Stege 8 sind in Richtung der Lagerachse 3 durchgekröpft und bestehen aus zwei an die Seitenringe 6, 7 sich anschließende Abschnitte 10, 11, die außerhalb des Teilkreises verlaufen und den gleichen Durchmesser wie die Seitenringe 6, 7 aufweisen. Diese Ab schnitte 10, 11 gehen in einen schräg zur Käfigachse 3 geneigten Abschnitt 12, 13 über, die sich wiederum zu einem parallel zur Käfigachse 3 verlaufenden und innerhalb des Teilkreises liegenden Abschnitt 14 vereinen. Es liegt auf der Hand, dass ein solcher Käfig 1 die Ausbildung des Schmierfilms über einen weiteren Lagerbereich verhindert, da er mit der Mantelfläche von Seitenring 6 und sich anschließendem Stegabschnitt 10 sowie der Mantelfläche von Seiten ring 7 und sich anschließendem Stegabschnitt 11 an der Außenlaufbahn 4 anliegt. Nur im Mittelbereich des Käfigs 1, der von den nicht an der Außenlauf bahn 4 anliegenden Abschnitten 12, 13, 14 gebildet ist, ist die Ausbildung des Schmiermittelfilms nicht behindert.As shown in Fig. 1, the cage 1 according to the prior art consists of two axially spaced, with radially inwardly directed flanges 15 , 16 provided side rings 6 and 7 , which profiled by a number evenly distributed around the circumference Crosspieces 8 are connected to one another so that the rolling bodies 2 receiving pockets 9 are formed. These pockets 9 are limited on the one hand by the webs 8 and on the other hand by the side rings 6 and 7 . The webs 8 are cranked in the direction of the bearing axis 3 and consist of two sections 10 , 11 adjoining the side rings 6 , 7 , which extend outside the pitch circle and have the same diameter as the side rings 6 , 7 . From sections 10 , 11 go into an inclined to the cage axis 3 section 12 , 13 , which in turn combine to form a parallel to the cage axis 3 and lying within the pitch circle section 14 . It is obvious that such a cage 1 prevents the formation of the lubricating film over a further bearing area, since it is ring with the outer surface of the side ring 6 and subsequent web portion 10 and the outer surface of the side ring 7 and subsequent web portion 11 on the outer raceway 4 is applied. Only in the central region of the cage 1 , which is formed by the sections 12 , 13 , 14 not adjacent to the outer race 4 , the formation of the lubricant film is not impeded.
In den Fig. 3 und 4 sind zwei Ausführungsvarianten der erfindungsgemä ßen Ausgestaltung des Käfigs 1 dargestellt. So ist Fig. 3 entnehmbar, dass die Abschnitte 10, 11 des Steges 8 durch eine Stufe 17 in Richtung der Lager achse 3 zurückgesetzt sind. In diesem Fall verlaufen die Abschnitte 10, 11 achsparallel, bevor sie durch die beiden schrägverlaufenden Abschnitte 12, 13 zum ebenfalls achsparallel verlaufenden Abschnitt 14 vereint werden.In FIGS. 3 and 4 two embodiments of the inventive SEN configuration of the cage 1 are shown. Thus, FIG. 3 is removed, that the sections 10, 11 of the web 8 by a step 17 in the direction of the bearing axis 3 are reset. In this case, the sections 10 , 11 run axially parallel before they are combined by the two inclined sections 12 , 13 to form the likewise axially parallel section 14 .
Nach Fig. 4 fallen die Stegabschnitte 10, 11 in Richtung Käfiginneres unter einem Winkel α ab, der einerseits von den beiden Abschnitten 10, 11 und an dererseits von einer gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden Seiten ringen 6, 7 gebildet ist. In diesem Falle verlaufen die Abschnitte 10, 11 nicht achsparallel. Genau wie in Fig. 3 werden die Abschnitte 10, 11 von den noch stärker abfallenden Abschnitten 12, 13 fortgesetzt, die sich wiederum zum achsparallel verlaufenden Abschnitt 14 vereinen. In Abhängigkeit von den Be triebsbedingungen des Lagers (z. B. Umdrehungszahl, Geschwindigkeit, Tem peratur, Belastung) und dem verwendeten Käfigwerkstoff (Elastizitätsmodul) ist dieser so zu gestalten, dass er nur im elastischen Bereich reversibel aufge weitet wird, wobei die Anlage der Käfigabschnitte 10, 11 an die Außenlauf bahn 4 unter allen Umständen zu vermeiden ist.According to FIG. 4, the web portions fall 10, 11 towards the cage interior at an angle α from, the rings on the one hand by the two sections 10, 11 and on the other hand by an imaginary connecting line between the two sides 6, 7 is formed. In this case, sections 10 , 11 are not axially parallel. Exactly as in FIG. 3, the sections 10 , 11 are continued by the sections 12 , 13 , which drop even more sharply and which in turn unite to form the section 14 running parallel to the axis. Depending on the operating conditions of the bearing (e.g. number of revolutions, speed, temperature, load) and the cage material used (modulus of elasticity), it must be designed so that it can only be reversibly expanded in the elastic range, whereby the system of the Cage sections 10 , 11 to the outer raceway 4 is to be avoided under all circumstances.
Wie die beiden letztgenannten Figuren weiter erkennen lassen, ist der Käfig 1 so zu gestalten, dass unter allen Umständen eine Verformung im plastischen Bereich vermieden wird. Im Falle einer plastischen Verformung würde durch Einwirkung der Flieh- und Beschleunigungskräfte auf den achsparallel verlau fenden Abschnitt 14 des Steges 8 der Käfig 1 irreversibel aufgeweitet. Dies würde bedeuten, dass nach Fig. 3 die beiden Punkte 18, 19 des Steges 8 an die Außenlaufbahn 4 zur Anlage kommen und im Extremfall Partikel aus dieser herausreißen würden. Plastische irreversible Aufweitung von Käfig 1 bedeutet nach Fig. 4, dass die beiden Abschnitte 10, 11 in ihrer Gesamtheit zur Anlage an die Außenlaufbahn 4 kommen und so den Ölfilm unterbrechen.As can be seen from the last two figures, the cage 1 is to be designed in such a way that deformation in the plastic area is avoided under all circumstances. In the case of plastic deformation, the cage 1 would be expanded irreversibly by the action of the centrifugal and acceleration forces on the axially parallel section 14 of the web 8 . This would mean that, according to FIG. 3, the two points 18 , 19 of the web 8 come into contact with the outer raceway 4 and, in extreme cases, particles would be torn out of it. According to FIG. 4, plastic irreversible widening of cage 1 means that the two sections 10 , 11 as a whole come to bear against the outer raceway 4 and thus interrupt the oil film.
Fig. 5 zeigt schließlich einen Teillängsschnitt durch ein Kurbelzapfenlager,
wobei auf dem Bolzen 20 des Kurbelzapfens 21 der Kurbelwelle 22 über ein
erfindungsgemäßes Nadellager das Pleuel 23 gelagert ist. Die äußere Lauf
bahn 4 der im Käfig 1 geführten Nadelrollen 2 wird durch das Pleuelauge ge
bildet, während die innere Laufbahn 5 die Mantelfläche des Bolzens 20 ist. Im
Lager selbst wirken folgende Kräfte:
, FIG. 5 shows a partial longitudinal section through a crank pin bearing, the crankshaft 22 is supported via an inventive needle bearing, the connecting rod 23 on the pin 20 of the crank pin 21. The outer raceway 4 of the needle rollers 2 guided in the cage 1 is formed by the connecting rod eye, while the inner raceway 5 is the outer surface of the bolt 20 . The following forces act in the warehouse itself:
- - die Flieh- und Beschleunigungskräfte der Nadelrollen 2 auf die Käfigstege 8 - The centrifugal and acceleration forces of the needle rollers 2 on the cage webs 8th
- - die Flieh- und Beschleunigungskräfte des Käfigs 1 auf die Nadel rollen 2 - Roll the centrifugal and acceleration forces of the cage 1 onto the needle 2
- - die Verformungskräfte aus der Masse des Käfigs 1 - The deformation forces from the mass of the cage 1
- - die Verformungskräfte des Pleuels 23 auf die Nadelrollen 2.- The deformation forces of the connecting rod 23 on the needle rollers 2 .
Schon diese Aufzählung lässt erkennen, dass hohe Kräfte in bzw. von diesem Lager aufgenommen werden müssen. Dies hat insbesondere zur Folge, dass an den Lagerkäfig 1 höchste Anforderungen zu stellen sind, wobei ein geringes Käfiggewicht, eine hohe Dauerfestigkeit, eine hohe Verschleißfestigkeit, eine geringe Reibung und eine hohe Tragzahl bei kleinstem Bauraum verlangt wer den. Um diese Forderungen zu erfüllen, trägt der erfindungsgemäß gestaltete Lagerkäfig 1 insbesondere hinsichtlich einer verringerten Reibung durch eine verbesserte Schmierfilmausbildung bei. This list alone shows that high forces have to be absorbed in or by this bearing. This has the particular consequence that the highest demands have to be made on the bearing cage 1 , a low cage weight, high fatigue strength, high wear resistance, low friction and a high load rating with the smallest installation space being required. In order to meet these requirements, the bearing cage 1 designed according to the invention contributes in particular with regard to reduced friction due to improved lubricating film formation.
Der Käfig 1 gemäß Ausführungsbeispiel ist aus dem Vergütungswerkstoff 25CrMo4 hergestellt und auf eine Mindestfestigkeit von 1300 N/mm2 vergütet. Die Käfigoberfläche ist phosphatiert. Aber auch verkupferte oder versilberte Ausführungen zur Verbesserung der Notlaufeigenschaften, insbesondere bei hohen Beschleunigungen, sind üblich. Die Nadelrollen 2 sind aus dem Wälzla gerstahl 100Cr6 hergestellt und gehärtet, wobei die Kernhärte etwa 700 + 140 HV10 beträgt. Für extrem hochdrehende Motoren, d. h. für Umdrehungen im Bereich von 16.000 bis 18.000 pro Minute sind auch Käfige aus legiertem Einsatzstahl 100CrNi6 mit hoher Biegewechselfestigkeit denkbar. The cage 1 according to the exemplary embodiment is made from the tempering material 25 CrMo4 and tempered to a minimum strength of 1300 N / mm 2 . The surface of the cage is phosphated. However, copper-plated or silver-plated versions for improving the emergency running properties, especially at high accelerations, are also common. The needle rollers 2 are made of hardened steel 100 Cr6 and hardened, the core hardness being about 700 + 140 HV10. For extremely high-speed motors, ie for revolutions in the range of 16,000 to 18,000 per minute, cages made of 100 CrNi6 alloy steel with high bending fatigue strength are also conceivable.
11
Käfig
Cage
22
Wälzkörper
rolling elements
33
Lagerachse
bearing axle
44
Außenlaufbahn
Outer race
55
Innenlaufbahn
Inner raceway
66
Seitenring
side ring
77
Seitenring
side ring
88th
Steg
web
99
Tasche
bag
1010
Abschnitt
section
1111
Abschnitt
section
1212
Abschnitt
section
1313
Abschnitt
section
1414
Abschnitt
section
1515
Flansch
flange
1616
Flansch
flange
1717
Stufe
step
1818
Punkt
Point
1919
Punkt
Point
2020
Bolzen
bolt
2121
Kurbelzapfen
crank pin
2222
Kurbelwelle
crankshaft
2323
Pleuel
α Neigungswinkel
pleuel
α angle of inclination
Claims (6)
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|---|---|---|---|
| DE2001103168 DE10103168A1 (en) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | Needle bearing has outer raceway with end rings connected by profiled strips with central sections which are curved inwards, so that they do not deform beyond rings at high speeds of rotation |
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| DE2001103168 DE10103168A1 (en) | 2001-01-25 | 2001-01-25 | Needle bearing has outer raceway with end rings connected by profiled strips with central sections which are curved inwards, so that they do not deform beyond rings at high speeds of rotation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10103168A1 true DE10103168A1 (en) | 2002-08-01 |
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ID=7671617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| DE (1) | DE10103168A1 (en) |
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