DE102006057512A1 - Rolling bearing cage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (01) für Wälzlager mit einem Wellendurchmesser größer als 100 mm. Der Käfig besteht aus einem profiliertem Stahlblech mit einer Vielzahl von Wälzkörpertaschen (06) zur Aufnahme von Wälzkörpern (13), welche durch zwei parallele Außenringe (02) und zwischen den Außenringen (02) verlaufende Stege (03) gebildet sind. Die Stege (03) weisen jeweils zwei äußere axialparallele Stegteile (07) und einen inneren axialparallelen Stegteil (08) auf, die durch schräg verlaufende Abschnitte (09) miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß besitzt das Stahlblech eine Dicke, welche kleiner als das 0,1-fache des Wälzkörperdurchmessers ist.The invention relates to a roller bearing cage (01) for rolling bearings with a shaft diameter greater than 100 mm. The cage consists of a profiled sheet steel with a plurality of rolling elements pockets (06) for receiving rolling elements (13), which are formed by two parallel outer rings (02) and between the outer rings (02) extending webs (03). The webs (03) each have two outer axially parallel web portions (07) and an inner axially parallel web portion (08), which are interconnected by obliquely extending portions (09). According to the invention, the steel sheet has a thickness which is less than 0.1 times the Wälzkörperdurchmessers.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Blechkäfig für große Wälzlager, insbesondere für Wälzlager für Wellendurchmesser größer als 100 mm, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a sheet metal cage for large rolling bearings, especially for roller bearing for shaft diameter greater than 100 mm, according to the preamble of claim 1.
Wälzlager bestehen im Allgemeinen aus zwei Lagerringen mit integrierten Laufbahnen. Zwischen den Lagerringen sind Wälzkörper angeordnet, die sich auf den Laufbahnen abwälzen. Als Wälzkörper werden Kugeln, Zylinderrollen, Nadelrollen, Kegelrollen und Tonnenrollen eingesetzt.roller bearing generally consist of two bearing rings with integrated raceways. Between the bearing rings rolling elements are arranged, the to roll on the careers. Be as rolling elements Balls, cylindrical rollers, needle rollers, tapered rollers and barrel rollers used.
Ein in der Regel außerdem vorgesehener Wälzlagerkäfig hält die Wälzkörper in gleichmäßigem Abstand zueinander und verhindert, dass sie sich gegenseitig berühren. Bei Nadellagern und bordlosen Pendelrollenlagern sorgt der Wälzlagerkäfig zusätzlich für die richtige Lage der Rollkörperachse. Sind Lager zerlegbar, hält der Wälzlagerkäfig die Wälzkörper zusammen und erleichtert dadurch den Einbau und die Wartung der Lager.One usually as well provided rolling bearing cage holds the rolling elements in even distance to each other and prevents them from touching each other. at Needle bearings and bordlosen spherical roller bearings provides the rolling bearing cage in addition to the right one Position of the rolling body axis. Are bearings collapsible, holds the rolling bearing cage the Rolling elements together and thereby facilitates the installation and maintenance of the bearings.
Für besondere Anwendungen kommen auch vollkugelige, vollrollige und vollnadelige Wälzlager zum Einsatz. Solche käfiglosen Wälzlager sind von der vorliegenden Erfindung jedoch nicht betroffen.For special Applications are also full-spherical, full-complement and full-needle Rolling bearings for Commitment. Such cageless roller bearing however, are not affected by the present invention.
Wälzlager müssen bei den verschiedensten Anwendungen hohe Belastungen, Zentrifugalkräfte und Beschleunigungen sicher aufnehmen, sowie hohe Drehzahlen ermöglichen. Dazu kommen unter Umständen Schwingungen der Lagerung während der Drehung um die eigene Achse mit starken Radialbeschleunigungen, die besonders die Lagerkäfige belasten. Die Wahl der richtigen Käfigbauform spielt dabei eine entscheidende Rolle.roller bearing have to in the most diverse applications high loads, centrifugal forces and Safely absorb accelerations and enable high speeds. These may come in some circumstances Vibrations of storage during the Rotation around its own axis with strong radial accelerations, which burden especially the bearing cages. Choosing the right cage design plays a decisive role.
Massivkäfige gibt es aus Messing, Stahl, Hartgewebe und weiteren Werkstoffen.Solid cages exist It is made of brass, steel, hard tissue and other materials.
Bei großen Wälzlagern (Wellendurchmesser größer als 100 mm) werden nach dem Stand der Technik bisher meist Messingmassivkäfige verwendet. Das Material besitzt eine gute Bearbeitbarkeit, sowie gute Kontakteigenschaften zu den zumeist verwendeten Stahlwälzkörpern. Nachteilig hierbei ist es, dass das Messing eine relativ geringe Materialsteifigkeit aufweist, weshalb breite Käfigstege zur Stabilisierung notwendig sind, was wiederum die maximale Anzahl der Wälzkörper und damit die Tragzahl des Lagers reduziert.at huge roller bearings (Shaft diameter greater than 100 mm) are usually used according to the prior art brass solid cages. The material has good machinability and good contact properties to the most commonly used steel rolling elements. The disadvantage here is that the brass has a relatively low material rigidity, which is why wide cage bars necessary for stabilization, which in turn is the maximum number the rolling elements and thus reducing the load capacity of the bearing.
Stark verbreitet sind auch Käfige bzw. Zwischenstücke aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere solche aus glasfaserverstärktem Polyamid. Gegenüber einem vollrolligen Lager wird bei dieser Ausführung nur ein Wälzkörper weniger eingesetzt, daher wird eine relativ hohe Tragzahl erreicht. Durch relativ große Toleranzen bei der Herstellung der Kunststoff-Zwischenstücke sind diese Käfige jedoch nur für kleine bis mittlere Lagergrößen geeignet.strongly There are also cages or intermediate pieces made of thermoplastic materials, in particular those made of glass fiber reinforced polyamide. Across from a full complement bearing is in this embodiment only one rolling element less used, therefore, a relatively high load rating is achieved. By relatively large However, these cages are tolerances in the production of plastic spacers only for Small to medium sized bearings suitable.
Bekannt sind für größere Wälzlager auch so genannte Messing-Scheibenkäfige, bei denen die Wälzkörper in einer senkrecht zur Lagerachse ausgerichteten Scheibe mit Ausbuchtungen angeordnet sind. Es wird eine enge Wälzkörperteilung und damit eine hohe Tragfähigkeit erreicht. Nachteilig bei dieser Käfigart ist es, dass der Lageraußenring geteilt werden muss, um eine stabile Führung des Käfigs zu erreichen.Known are for larger bearings also called brass disc cages, at which the rolling elements in a perpendicular to the bearing axis aligned disc with bulges are arranged. It will be a narrow Wälzkörperteilerteilung and thus a high load capacity reached. The disadvantage of this cage type is that the bearing outer ring must be shared in order to achieve a stable leadership of the cage.
Bei
den Blechkäfigen
sind M- oder W, sowie A- oder V-Profile und S-förmige Käfigkonstruktionen bekannt.
Der Standard-Werkstoff für
Blechkäfige
ist Stahl, für
manche Anwendungen auch Messing. Blechkäfige werden vorrangig für kleinere
bis mittlere Wälzlager
verwendet. Solche Blechkäfige
sind beispielsweise aus
Aus
der
Laufringe und Wälzkörper sind überwiegend aus durchgehärtetem Chromstahl. Für besondere Einsatzbedingungen werden auch Lager aus rostfreiem Stahl, Keramik, oder so genannte Hybridlager verwendet. Bei den Hybridlagern sind die Lagerringe aus Stahl, die Wälzkörper aus Keramik. Für einen besonders geräuscharmen auf werden auch Wälzkörper aus Kunststoff oder Glas verwendet.races and rolling elements are predominantly made through hardened Chrome steel. For special conditions of use are also bearings made of stainless steel, Ceramic, or so-called hybrid bearings used. At the hybrid warehouses the bearing rings are made of steel, the rolling elements are made of ceramic. For one especially quiet rolling elements are also turned on Plastic or glass used.
Insbesondere bei großen Wälzlagern (Wellendurchmesser größer als 100 mm) besteht die Anforderung der Realisierung einer hohen Tragzahl.Especially at big roller bearings (Shaft diameter greater than 100 mm) there is a requirement to realize a high load rating.
Ausgehend von der bisherigen Verwendung von Messingmassivkäfigen für Lagergrößen ab 100 mm Wellendurchmesser ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Stegbreiten der Käfige zu verringern, um mehr bzw. größere Wälzkörper bei gleichem Platzbedarf im Lager unterzubringen, was zu einer Tragzahlerhöhung des Lagers führt. Die Kosten für Herstellung und Montage sollen gegenüber den Kosten für Messingmassivkäfige gesenkt werden. Das Lager muss einfach montierbar und demontierbar, sowie wartungsfreundlich sein.Based on the previous use of solid brass cages for bearing sizes from 100 mm shaft diameter, it is an object of the invention to reduce the web widths of the cages to accommodate more or larger rolling elements with the same space in the camp, resulting in a load capacity increase of the camp. The costs for production and assembly are to be reduced compared to the costs for solid brass cages. The bearing must be easy to assemble and disassemble, as well be easy to maintain.
Eine Rollenselbsthaltung soll als Teilaufgabe der Erfindung realisiert werden, wobei eine einfache Einführbarkeit der Wälzkörper in den Käfig gegeben sein soll. Selbstverständlich muss eine hohe Zuverlässigkeit und Lagerlebensdauer gewährleistet werden.A Role retention is to be realized as a subtask of the invention being, with a simple insertability the rolling elements in the cage should be given. Of course must have high reliability and bearing life guaranteed become.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The Task is achieved by a rolling bearing cage with the features of claim 1 solved.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass bei der Erhöhung der Tragzahl des Wälzlagers die Vorteile des herkömmlichen Messingmassivkäfigs nicht verloren gehen, wie das sichere Trennen, das gleichmäßige Antreiben und die sichere Führung der Wälzkörper.The Advantages of the invention are to be seen in particular in that the increase the load rating of the rolling bearing the advantages of the conventional Machined brass cage not lost, such as safe separation, smooth driving and the safe leadership the rolling elements.
Erfindungsgemäß wird als Käfigmaterial Stahlblech verwendet. Ein erfindungsgemäßer filigraner Wälzlagerkäfig wird aus einem profilierten Blech ausgeschnitten und anschließend mittels Biegeschweißen in die richtige Form gebracht. Da die prinzipielle Herstellung von Blechkäfigen dem Fachmann bekannt ist, kann hier auf eine detaillierte Beschreibung der Fertigungsschritte verzichtet werden.According to the invention as Cage material sheet steel used. An inventive filigree Rolling bearing cage is Cut out of a profiled sheet and then by means of bending welding put into the right shape. Since the principal production of sheet metal cages The person skilled in the art can here on a detailed description the manufacturing steps are omitted.
Das Blechprofil kann in M-, V-, W- oder A-Profil ausgeführt sein, wie sie auch bei den Blechkäfigen für kleinere Wälzlager verwendet werden.The Sheet metal profile can be designed in M, V, W or A profile, as with the metal cages for smaller ones roller bearing be used.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines V-Profils beschrieben, die Anwendung der Erfindung auf die anderen bekannten Blechkäfigprofile bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeiten und liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung.The Invention will be described below with reference to a V-profile, the Application of the invention prepares for the other known sheet metal cage profiles the expert no difficulties and is of course in the Frame of the invention.
Auch können bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig alle Führungsarten realisiert sein, beispielsweise außengeführt, innengeführt oder auch wälzkörpergeführt.Also can in the rolling bearing cage according to the invention all leadership styles be implemented, for example, externally guided, guided inside or also guided by rolling bodies.
Schwerpunktmäßig kommt der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig für Lagergrößen mit einem Wellendurchmesser zwischen 150 und 260 mm zur Anwendung.Focus comes the rolling bearing cage according to the invention for bearing sizes with a shaft diameter between 150 and 260 mm for use.
Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig umfasst zwei parallele Außenringe, deren Achse koaxial zur Lagerachse verläuft. Zwischen den Außenringen verlaufen in bekannter Weise Stege, die gemeinsam mit Abschnitten der Außenringe Wälzkörpertaschen bilden. Die Stege weisen jeweils zwei äußere und einen inneren axialparallelen Stegteil auf, durch welche eine Selbsthaltung der Wälzkörper und die Führung des Wälzlagerkäfigs realisiert werden. Schräg verlaufende Abschnitte verbinden die Stegteile miteinander.Of the Inventive rolling bearing cage comprises two parallel outer rings, whose axis is coaxial with the bearing axis. Run between the outer rings in a known manner webs, which together with sections of the outer rings Forming rolling-element pockets. The webs each have two outer and an inner axially parallel web portion through which a latching the rolling elements and the leadership implemented the rolling bearing cage become. Sloping Sections connect the web parts together.
Eine erhöhte Steifigkeit des Wälzlagerkäfigs kann durch eine Verbreiterung der schräg verlaufenden Abschnitte und/oder der äußeren und/oder des inneren axialparallelen Stegteils bzw. Stegteile zum Seitenrand hin erzielt werden.A increased Stiffness of the rolling bearing cage can by broadening the inclined sections and / or the outer and / or the inner axially parallel web portion or web portions to the side edge be achieved.
Die äußeren Stegteile befinden sich außerhalb des Rollenteilkreises (Schwerpunktverbindung der Wälzkörper im Lager), wohingegen die inneren Stegteile innerhalb des Rollenteilkreises liegen.The outer web parts are outside of the roller pitch circle (center of gravity connection of the rolling elements in Bearing), whereas the inner web parts within the roller pitch circle lie.
Obwohl die Außenringe des Käfigs deutlich außerhalb des Rollenteilkreises liegen, wird durch die Stegkonstruktion eine teilkreisnahe Führung erreicht, was vorteilhafterweise deutlich reduzierte Reibungskräfte bewirkt.Even though the outer rings of the cage clearly outside of the roller pitch circle is, by the web construction a Partial leadership achieved, which advantageously causes significantly reduced frictional forces.
Erfindungsgemäß liegen die benachbarten Berührungspunkte zwischen dem Wälzlagerkäfig und den Wälzkörpern innerhalb eines Steges relativ weit auseinander.According to the invention the neighboring points of contact between the rolling bearing cage and the rolling elements within a bridge relatively far apart.
Die am erfindungsgemäßen Käfig vorgesehenen kurzen Abstreifkanten (im Vergleich mit Massivkäfigen) gewährleisten einen guten Schmierfilm auf den Wälzkörpern, weiterhin ist durch das Käfigdesign mehr Platz für Schmierstoff vorhanden, als bei den Messingmassivkäfigen.The provided on the cage according to the invention Short scraping edges (in comparison with solid cages) ensure a good lubricating film the rolling elements, continue is through the cage design more space for Lubricant available, as with the brass solid cages.
In einer bevorzugten Ausführungsform (V-Profil) sind am inneren Stegteil, der innerhalb des Rollenteilkreises liegt, Schnappkanten vorgesehen, welche eine Selbsthaltung und Montagehilfe für die Wälzkörper realisieren.In a preferred embodiment (V-profile) are at the inner web part, which lies within the roller pitch circle, Snap edges provided, which a self-holding and mounting aid realize for the rolling elements.
Die Schnappkanten können in radialer Richtung eine Abschrägung aufweisen, welche die Montage der Wälzkörper erleichtert. Die Abschrägungen zweier gegenüberliegender Schnappkanten im ungebogenen Zustand des Stahlbleches können dabei einen radial nach innen geöffneten Winkel δ aufweisen, welcher von Wälzkörperdurchmesser und/oder von Wälzkörperanzahl abhängig sein kann. Insbesondere kann der Winkel δ im Bereich zwischen 20° und 50°, vorzugsweise von 24°, gewählt werden.The Snap edges can in the radial direction, a chamfer have, which facilitates the mounting of the rolling elements. The bevels of two opposed Snap edges in the unbent state of the steel sheet can thereby a radially inwardly opened Have angle δ, which of rolling element diameter and / or number of rolling elements dependent can be. In particular, the angle δ in the range between 20 ° and 50 °, preferably of 24 °, chosen become.
Haltenasen an den äußeren Stegteilen sorgen für die Führung des Käfigs an den Wälzkörpern und für die Außenhalterung der Wälzkörper. Durch das erfindungsgemäße Käfigdesign wird ein optimaler Rollendurchhang erreicht.retaining lugs at the outer web parts take care of the leadership of the cage at the rolling elements and for the outside mount the rolling elements. By the Cage design according to the invention an optimal roll sag is achieved.
Auch die Haltenasen können in radialer Richtung eine Abschrägung aufweisen. Die Abschrägungen zweier gegenüberliegender Haltenasen können dabei im ungebogenen Zustand des Stahlbleches einen radial nach innen geöffneten Winkel γ aufweisen, welcher von Wälzkörperdurchmesser und/oder von Wälzkörperanzahl abhängig sein kann. Insbesondere kann der Winkel γ im Bereich zwischen 30° und 80°, vorzugsweise von 54°, gewählt werden.The retaining lugs can also have a bevel in the radial direction. The chamfers of two opposing retaining lugs can have in the unbent state of the steel sheet a radially inwardly open angle γ, which may be dependent on Wälzkörperdurchmesser and / or Wälzkörperanzahl. In particular, the angle γ in the range between 30 ° and 80 °, preferably 54 °, are selected.
Die Führung des Wälzlagerkäfigs an den Wälzkörpern ist besonders stabil, da diese ausschließlich durch die Haltenasen realisiert wird. Durch den großen Abstand der Haltenasen zur Mittenebene des Lagers bzw. des Käfigs wird das Schränken und Kippen der Wälzkörper aus ein Minimum reduziert.The guide of the rolling bearing cage the rolling elements is particularly stable, as these exclusively by the retaining lugs is realized. By the big one Distance of the retaining lugs to the center plane of the bearing or the cage is the cabinets and tilting of the rolling elements a minimum reduced.
Erfindungsgemäß kann der Wälzlagerkäfig filigran ausgeführt werden, indem ein Verhältnis von Blechdicke zu Wälzkörperdurchmesser von kleiner als 0,1, vorzugsweise kleiner als 0,08 gewählt wird. Dieses Verhältnis kann mit zunehmenden Lagergrößen sogar noch verkleinert werden.According to the invention of Rolling bearing cage filigree accomplished Be by a relationship from sheet thickness to rolling element diameter is selected to be less than 0.1, preferably less than 0.08. This relationship can even with increasing stock sizes to be downsized.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. It demonstrate:
In
Ausgehend
von den Außenringen
An
den inneren Stegteilen
Die äußeren Stegteile
In
der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform besitzt der Wälzlagerkäfig
Die
schräg
verlaufenden Abschnitte
Die
Wälzlagerposition
der Innenhalterung ist mit
Aus
In
Die
Stege
Die
Kanteneckenradien der Stegteile
In
Insbesondere
sind dies ein Winkel γ,
welcher sich zwischen den Abschrägungen
Die
Abschrägungen
In
Ausgehend
von den Außenringen
Zur
Erhöhung
der Steifigkeit des Wälzlagerkäfigs
- 0101
- WälzlagerkäfigRolling bearing cage
- 0202
- Außenringouter ring
- 0303
- Stegweb
- 0404
- WälzlagerachseRolling axis
- 0505
- –-
- 0606
- Wälzkörpertascherolling body
- 0707
- Stegteil, äußeresBridge part, outside
- 0808
- Stegteil, inneresWeb part, inner
- 0909
- Abschnittsection
- 1010
- –-
- 1111
- Schnappkantesnap edge
- 1212
- Haltenaseretaining nose
- 1313
- Wälzkörperrolling elements
- 1414
- Abschrägung an HaltenaseBevel on retaining nose
- 1515
- –-
- 1616
- Abschrägung an SchnappkanteBevel on snap edge
- A-AA-A
- Mittenebene des Lagers bzw. des Käfigs, Schnittliniemidplane of the bearing or cage, section line
- C-CC-C
- Schnittlinieintersection
Claims (14)
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