DE102008026562A1 - Ball and roller bearing for e.g. crankshaft of motor vehicle, has slots formed between profiled pin sections, which are extended in middle regions radial to extent of outer diameter of ring sections - Google Patents

Ball and roller bearing for e.g. crankshaft of motor vehicle, has slots formed between profiled pin sections, which are extended in middle regions radial to extent of outer diameter of ring sections Download PDF

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Abstract

The bearing has a steel cage (3) with two side ring sections (5a, 5b) defining axial extensions of the cage. Slots (7) are formed between profiled pin sections (6). Radial, outward aligned movement of cylindrical rolling bodies is controlled by molded parts (8a, 8b) that are formed with the ring sections in a connection region of the pin sections and radially overlaps the rolling bodies. The pin sections are radially extended in middle regions to an extent of an outer diameter of the ring sections.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zylindrischen Wälzkörpern und einem Käfig, welcher aus zwei die axiale Erstreckung des Käfigs definierenden Seitenringabschnitten besteht, die an ihrem Außendurchmesser über eine Vielzahl von sich axial erstreckenden, profilierten Stegabschnitten miteinander verbunden sind, wobei die Wälzkörper in zwischen den Stegabschnitten gebildeten Taschen platziert sind und eine radial nach außen gerichtete Bewegung der Wälzkörper mittels Anformungen, welche im Verbindungsbereich der Stegabschnitte mit dem jeweiligen Seitenringabschnitt ausgebildet sind und die Wälzkörper radial übergreifen, unterbindbar ist.The The invention relates to a rolling bearing with cylindrical rolling elements and a cage, which consists of two the axial extent the cage defining side ring sections, the at their outer diameter over a variety connected by axially extending, profiled web portions are, wherein the rolling elements in between the web sections formed pockets are placed and a radially outward directed movement of the rolling elements by means of projections, which in the connecting region of the web sections with the respective Side ring portion are formed and the rolling elements radially overlap, can be prevented.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die in Kraftfahrzeugen im Bereich des Getriebes oder der Kurbelwelle zum Einsatz kommenden Lager sind aufgrund der auftretenden Drehzahlen an diesen Stellen sehr hohen Belastungen unterworfen. Insbesondere bei sehr hochdrehenden Motoren und Getrieben, bei welchen eine große Übersetzung ins Schnelle stattfindet, kann es aufgrund dieser Belastung verstärkt zu Ausfällen kommen. Die Ursache hierfür ist, dass der Käfig der verwendeten Lager aufgrund der durch die hohen Drehzahlen hervorgerufenen Fliehkräfte so stark belastet wird, dass sich die Wälzkörperinnenhalterungen elastisch nach außen durchbiegen. Die Folge ist ein Abbremsen der Wälzkörper und unter Umständen ein Blockieren, was den Ausfall des Lagers hervorruft. Diese Effekte treten insbesondere bei Wälzlagern mit sehr langen Wälzkörpern auf.The in motor vehicles in the area of the transmission or the crankshaft used bearings are due to the speeds occurring subjected to very high loads at these points. Especially in very high-speed engines and gearboxes, where a large translation It can be accelerated due to this load come to failures. The cause of this is that the cage of the bearings used due to the the high speeds caused centrifugal forces so strong is loaded, that the Wälzkörperinnenhalterungen bend elastically outwards. The result is a slowdown the rolling elements and possibly a Blocking, which causes the failure of the camp. These effects occur especially in rolling bearings with very long rolling elements on.

Aus der EP 1 262 256 B1 ist ein herkömmlicher Käfig eines Wälzlagers mit zylindrischen Wälzkörpern bekannt, bei welchem zwei Seitenringsabschnitte über eine Vielzahl dazwischen liegender Stegabschnitte miteinander verbunden sind. Die Stegabschnitte sind hierbei äquidistant zueinander angeordnet und definieren auf diese Art und Weise Taschen, in welchen die Wälzkörper des Wälzlagers positioniert sind. Im Verbindungsbereich mit den Seitenringabschnitten weisen die Stegabschnitte zudem Anformungen auf, durch welche die Wälzkörper radial übergriffen werden, so dass eine radial nach außen gerichtete Bewegung der Wälzkörper aus dem Käfig heraus nicht möglich ist. Zudem verjüngen sich die Stegabschnitte in ihrem Mittelbereich radial zu einem ebenen Abschnitt, welcher eine Führungsfunktion der jeweils anliegenden Wälzkörper übernimmt.From the EP 1 262 256 B1 is a conventional cage of a rolling bearing with cylindrical rolling elements known in which two side ring sections are connected to each other via a plurality of intermediate web portions. The web portions are arranged equidistant from each other and define in this way pockets in which the rolling elements of the rolling bearing are positioned. In the connection region with the side ring sections, the web sections also have projections, through which the rolling elements are radially overlapped, so that a radially outwardly directed movement of the rolling elements out of the cage is not possible. In addition, the web portions taper in their middle region radially to a flat portion, which assumes a guiding function of the respectively adjacent rolling elements.

Nachteilhaft an einer derartigen Ausführung eines Käfigs ist, dass ab einer bestimmten Wälzkörperlänge und höheren Drehzahlen ein Nachaußenbiegen des Mittelbereichs der Stegabschnitte stattfindet, was zu dem besagten Abbremsen der Wälzkörper und somit einem Blockieren des Wälzlagers führen kann.disadvantageous to such an embodiment of a cage, that from a certain rolling element length and higher speeds an outward bending of the Midregion of the web sections takes place, resulting in the said Braking the rolling elements and thus blocking of the rolling bearing can lead.

In der DE 102 23 432 A1 ist des Weiteren ein Käfig für ein Wälzlager mit zylindrischen Wälzkörpern offenbart, bei welchem die Mittelbereiche der Stegabschnitte ausgehend von den Verbindungsbereichen mit dem jeweiligen Seitenringabschnitt und einer radialen Verjüngung wieder um ein gewisses Maß radial nach oben gewölbt sind. Durch diese Maßnahme soll die Gestalt des Käfigs so optimiert werden, dass er nicht bei Schweißvorgängen und Wärmebehandlung in seiner Funktion beeinträchtigt wird.In the DE 102 23 432 A1 Furthermore, a cage for a rolling bearing with cylindrical rolling elements is disclosed, in which the central regions of the web portions, starting from the connecting portions with the respective side ring portion and a radial taper again by a certain amount are curved radially upwards. By this measure, the shape of the cage should be optimized so that it is not impaired in welding operations and heat treatment in its function.

Zwar wird durch eine derartige Gestaltung der Mittelbereiche die Biegung bei sehr hohen Drehzahlen in gewissem Maße reduziert, aber nicht weitestgehend verhindert, so dass auch bei einer derartigen Ausführungsform ein Abbremsen der Wälzkörper auftreten kann.Though By such a design of the central areas the bend reduced to a certain extent at very high speeds, but not largely prevented, so that even in such a Embodiment, a braking of the rolling elements can occur.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager mit einem Käfig zu schaffen, welcher derart ausgestaltet ist, dass ein Nachaußenbiegen der Stegabschnitte aufgrund hoher Fliehkraftbelastung nahezu vollständig verhindert wird.outgoing Of the stated disadvantages of the prior art is the Invention therefore the object of a rolling bearing to create with a cage, which designed in such a way is that an outward bending of the web sections due to high Centrifugal load is almost completely prevented.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The The object is based on the preamble of claim 1 in conjunction solved with its characterizing features. The on it The following, dependent claims give advantageous Further developments of the invention.

Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass die Stegabschnitte sich in ihrem Mittelbereich radial auf das Maß des Außendurchmessers der Seitenringabschnitte erstrecken. Dadurch kann bei sehr hohen Fliehkraftbelastungen ein Abstützen des Mittelbereichs am Außenring des Wälzlagers erfolgen und somit ein Biegen der Stegabschnitte auf einen verschwindend geringen Anteil minimiert werden. Des Weiteren wird durch diese Maßnahme auch eine Verbesserung der Torsionssteifigkeit des Käfigs erreicht.The Invention includes the technical teaching that the web sections in its central region radially to the extent of the outer diameter the side ring sections extend. This can be done at very high Centrifugal loads supporting the mid-range take place on the outer ring of the bearing and thus bending the web sections to a negligible proportion be minimized. Furthermore, by this measure also an improvement of the torsional rigidity of the cage reached.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verfügen die Stegabschnitte auch in dem sich erstreckenden Mittelbereich über Anformungen zur Stabilisierung der Wälzkörper. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch diese Stabilisierung eine geringere Verschränkung der Wälzkörper auftritt und somit der Verbindungsbereich der Stegabschnitte mit dem jeweiligen Seitenringab schnitt entlastet wird. Zudem wirkt sich eine derartige Gestaltung vorteilhaft auf den Bereich aus, an welchem der Wälzkörper die Lastzone verlässt. In Weiterbildung der Erfindung sind pro Tasche jeweils zwei Wälzkörper koaxial zueinander angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine Tragzahlsteigerung ähnlich wie bei der Verwendung zweier Einzelkäfigen erreicht werden kann, wobei der Herstellungsaufwand gegenüber Einzelkäfigen reduziert ist. Des Weiteren verbessert sich die Zuführung von Schmiermittel zum Lager, da vorgesehene Schmierlochbohrungen nicht mehr frequentiell abgedichtet werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the web sections also have in the extending central region on projections for stabilizing the rolling elements. The advantage here is that by this stabilization a smaller entanglement of the rolling elements occurs and thus the connection area of the web sections with the respective Seitenringab cut relieved becomes. In addition, such a configuration has an advantageous effect on the region at which the rolling element leaves the load zone. In a further development of the invention, two rolling bodies are arranged coaxially with each other per pocket. This has the advantage that a Tragzahlsteigerung can be achieved similar to the use of two individual cages, the production cost is reduced compared to individual cages. Furthermore, the supply of lubricant to the bearing improves, since intended lubrication holes are no longer frequently sealed.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Anformungen jeweils auf ihren radialen Innenseiten gewölbte Konturen auf. Durch diese Maßnahme kann eine gute Führung der Wälzkörper erreicht werden.According to one further advantageous embodiment of the invention, the projections each on its radial inner sides curved contours on. This measure can be a good guide the rolling elements can be achieved.

In Weiterbildung der Erfindung sind im Bereich der Anformungen auf den radialen Innenseiten der Stegabschnitte Konturen vorgesehen, welche tangential zu den Querschnitten der Wälzkörper ausgebildet sind. Durch diese tangentiale Konturen kann die Krafteinleitung in den Käfig und somit dessen Belastung reduziert werden.In Development of the invention are in the field of moldings provided the radial inner sides of the web portions contours, which tangential to the cross sections of the rolling elements are formed. Due to these tangential contours, the introduction of force be reduced in the cage and thus its burden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Käfig aus Stahl. Durch diese Maßnahme wird eine robuste Ausführung des Käfigs erreicht.According to one Another embodiment of the invention is the cage from steel. This measure becomes a robust design reached the cage.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Käfig ein geschweißtes Stanzbiegeteil. Dies hat den Vorteil, dass der Käfig mit niedrigem Herstellungsaufwand produziert werden kann.In Further development of the invention, the cage is a welded Stamped and bent part. This has the advantage that the cage with low production costs can be produced.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der zugehörigen Figuren näher dargestellt. Dabei zeigen:Further, The measures improving the invention will be described below together with the description of preferred embodiments the invention with reference to the accompanying figures shown in more detail. Showing:

1 eine perspektivische Ansicht eines Planetenradgetriebes, bei welchem das erfindungsgemäße Wälzlager Anwendung findet; 1 a perspective view of a planetary gear, in which the rolling bearing according to the invention finds application;

2 eine perspektivische Ansicht eines Käfigs des erfindungsgemäßen Wälzlagers gemäß einer ersten Ausführungsform; 2 a perspective view of a cage of the rolling bearing according to the invention according to a first embodiment;

3 eine Schnittansicht entlang einer Tasche des Käfigs aus 2; 3 a sectional view along a pocket of the cage 2 ;

4 eine perspektivische Ansicht eines Käfigs des erfindungsgemäßen Wälzlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform; 4 a perspective view of a cage of the rolling bearing according to the invention according to a second embodiment;

5 eine Schnittansicht entlang einer Tasche des Käfigs aus 4. 5 a sectional view along a pocket of the cage 4 ,

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Planetenradgetriebes zu sehen, bei welchem im Bereich der Planetenräder jeweils das erfindungsgemäße Wälzlager zum Einsatz kommt. Ein Außenring 1 jedes Wälzlagers wird hierbei durch das jeweilige Planetenritzel gebildet, während der jeweilige Planetenträgerbolzen den Innenring 2 darstellt. Zwischen den so gebildeten Außenringen 1 und Innenringen 2 ist des Weiteren jeweils ein Käfig 3 angeordnet, welcher eine Vielzahl an Wälzkörpern 4 führt.In 1 is a perspective view of a planetary gear to see, in which in the region of the planet gears in each case the rolling bearing according to the invention is used. An outer ring 1 Each rolling bearing is in this case formed by the respective planetary pinion, while the respective planet carrier pin the inner ring 2 represents. Between the outer rings thus formed 1 and inner rings 2 is also a cage 3 arranged, which has a plurality of rolling elements 4 leads.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Käfigs 3 gemäß einer ersten Ausführungsform, welcher aus zwei Seitenringabschnitten 5a und 5b aufgebaut ist, die an ihrem Außendurchmesser über eine Vielzahl von Stegabschnitten 6 miteinander verbunden sind. Entsprechend ihrer Anordnung definieren die Stegabschnitte 6 Zwischenräume, welche Taschen 7 für die im zusammengebauten Zustand des Wälzlagers hier platzierten, in dieser Ansicht nicht dargestellten Wälzkörper 4 bilden. Im Verbindungsbereich mit den Seitenringab schnitten 5a und 5b weisen die Stegabschnitte 6 zudem Anformungen 8a und 8b auf, welche im montierten Zustand des Lagers die Wälzkörper 4 übergreifen und somit deren radial nach außen gerichtete Bewegung begrenzen. Wie des Weiteren aus 3 ersichtlich ist, erstreckt sich der Mittelbereich 9 jedes Stegabschnittes 6 radial auf das Maß der Seitenringabschnitte 5a und 5b, wodurch es bei hohen Fliehkraftbelastungen des Käfigs 3 über den Mittelbereich 9 zu einem Abstützen am Außenring 1 des Wälzlagers kommt und somit die Biegung jedes Stegabschnitts 6 maßgeblich reduziert wird. Die Anformungen 8a und 8b weisen an ihren radialen Innenseiten an sich bekannte, gewölbte Konturen 10a und 10b auf, welche Anlaufstellen für die Wälzkörper 4 bilden und hier nicht explizit weiter beschrieben werden. 2 shows a perspective view of the cage 3 according to a first embodiment, which consists of two side ring sections 5a and 5b is constructed, which at its outer diameter over a plurality of web portions 6 connected to each other. According to their arrangement, the web sections define 6 Interspaces, which pockets 7 for the in the assembled state of the bearing here placed, not shown in this view rolling elements 4 form. Cut in the connection area with the Seitenringab 5a and 5b have the web sections 6 also moldings 8a and 8b on, which in the mounted state of the bearing, the rolling elements 4 overlap and thus limit their radially outward movement. As further out 3 it can be seen, extends the middle region 9 each bridge section 6 radially to the dimension of the side ring sections 5a and 5b , which makes it at high centrifugal loads of the cage 3 over the middle area 9 to a support on the outer ring 1 of the rolling bearing comes and thus the bending of each web section 6 is significantly reduced. The formations 8a and 8b have at their radial inner sides known per se, curved contours 10a and 10b on which contact points for the rolling elements 4 form and are not explicitly described here.

In 4 ist die perspektivische Ansicht eines Käfigs 3' einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers zu sehen. Im Unterschied zur vorher beschriebenen Ausführung weisen die Stegabschnitte 6' neben den Anformungen 8a' und 8b' in den Verbindungsbereichen mit den Seitenringabschnitten 5a und 5b eine weitere Anformung 11 in ihrem Mittelbereich 9' auf. Durch diese weitere Anformung 11 findet auch im Mittelbereich 9' eine Stabilisierung der ansonsten in den Taschen 7 angeordneten, hier nicht dargestellten Wälzkörper 4 statt. Aus 5 ist des Weiteren ersichtlich, dass im Bereich der Anformungen 8a', 8b' und 11 auf radialen Innenseiten der Stegabschnitte 6' Konturen 12a–12d vorgesehen sind, welche tangential zu den Querschnitten der, hier nicht dargestellten, Wälzkörper 4 ausgerichtet sind. Diese stellen jeweils Anlaufstellen der Wälzkörper 4 dar und werden an dieser Stelle nicht explizit weiter ausgeführt.In 4 is the perspective view of a cage 3 ' to see a second embodiment of the rolling bearing according to the invention. In contrast to the previously described embodiment, the web sections 6 ' next to the moldings 8a ' and 8b ' in the connection areas with the side ring sections 5a and 5b another molding 11 in their middle area 9 ' on. By this further Anformung 11 also finds in the middle area 9 ' a stabilization of the otherwise in the pockets 7 arranged, not shown here rolling elements 4 instead of. Out 5 It can also be seen that in the area of the moldings 8a ' . 8b ' and 11 on radial inner sides of the web sections 6 ' contours 12a - 12d are provided, which are tangent to the cross sections of, not shown, rolling elements 4 out are directed. These each provide contact points of the rolling elements 4 and are not explicated further at this point.

11
Außenringouter ring
22
Innenringinner ring
3, 3'3, 3 '
KäfigCage
44
Wälzkörperrolling elements
5a, 5b5a, 5b
SeitenringabschnitteSide ring sections
6, 6'6 6 '
Stegabschnittweb section
77
Taschebag
8a, 8b, 8a', 8b'8a, 8b, 8a ', 8b'
Anformungenprojections
9, 9'9 9 '
Mittelbereichthe central region
10a, 10b10a, 10b
gewölbte Konturdomed contour
1111
Anformungconformation
12a–12d12a-12d
tangentiale Konturtangential contour

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1262256 B1 [0003] - EP 1262256 B1 [0003]
  • - DE 10223432 A1 [0005] - DE 10223432 A1 [0005]

Claims (7)

Wälzlager mit zylindrischen Wälzkörpern (4) und einem Käfig (3; 3'), welcher aus zwei die axiale Erstreckung des Käfigs (3; 3') definierenden Seitenringabschnitten (5a, 5b) besteht, die an ihrem Außendurchmesser über eine Vielzahl von sich axial erstreckenden, profilierten Stegabschnitten (6; 6') miteinander verbunden sind, wobei die Wälzkörper (4) in zwischen den Stegabschnitten (6; 6') gebildeten Taschen (7) platziert sind und eine radial nach außen gerichtete Bewegung der Wälzkörper (4) mittels Anformungen (8a, 8b; 8a', 8b'), welche im Verbindungsbereich der Stegabschnitte (6; 6') mit dem jeweiligen Seitenringabschnitt (5a; 5b) ausgebildet sind und die Wälzkörper (4) radial übergreifen, unterbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegabschnitte (6; 6') sich in ihrem Mittelbereich (9; 9') radial auf das Maß des Außendurchmessers der Seitenringabschnitte (5a, 5b) erstrecken, um durch ein Abstützen ein Nachaußenbiegen der Stegabschnitte (6; 6') bei einer hohen Fliehkraftbelastung zu verhindern.Rolling bearings with cylindrical rolling elements ( 4 ) and a cage ( 3 ; 3 ' ), which consists of two the axial extent of the cage ( 3 ; 3 ' ) defining side ring sections ( 5a . 5b ), which at its outer diameter over a plurality of axially extending, profiled web portions ( 6 ; 6 ' ), wherein the rolling elements ( 4 ) in between the web sections ( 6 ; 6 ' ) formed pockets ( 7 ) are placed and a radially outwardly directed movement of the rolling elements ( 4 ) by means of formations ( 8a . 8b ; 8a ' . 8b ' ), which in the connecting region of the web sections ( 6 ; 6 ' ) with the respective side ring section ( 5a ; 5b ) are formed and the rolling elements ( 4 ) radially, can be prevented, characterized in that the web sections ( 6 ; 6 ' ) in their mid-range ( 9 ; 9 ' ) radially to the dimension of the outer diameter of the side ring sections ( 5a . 5b ) by an outward bending of the web sections ( 6 ; 6 ' ) at a high centrifugal load. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegabschnitte (6') auch in dem sich erstreckenden Mittelbereich (9') über Anformungen (11) zur Stabilisierung der Wälzkörper (4) verfügen.Rolling bearing according to claim 1, characterized in that the web sections ( 6 ' ) also in the extending central area ( 9 ' ) via formations ( 11 ) for stabilizing the rolling elements ( 4 ) feature. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro Tasche (7) jeweils zwei Wälzkörper (4) koaxial zueinander angeordnet sind.Rolling bearing according to claim 2, characterized in that per pocket ( 7 ) each two rolling elements ( 4 ) are arranged coaxially with each other. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformungen (8a, 8b) jeweils auf ihren radialen Innenseiten gewölbte Konturen (10a, 10b) aufweisen.Rolling bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the projections ( 8a . 8b ) on each of its radial inner sides curved contours ( 10a . 10b ) exhibit. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Anformungen (8a', 8b', 11) auf den radialen Innenseiten der Stegabschnitte (6') tangential zu den Querschnitten der Wälzkörper (4) ausgebildete Konturen (12a bis 12d) vorgesehen sind.Rolling bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the region of the projections ( 8a ' . 8b ' . 11 ) on the radial inner sides of the web sections ( 6 ' ) tangential to the cross sections of the rolling elements ( 4 ) formed contours ( 12a to 12d ) are provided. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3; 3') aus Stahl besteht.Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the cage ( 3 ; 3 ' ) consists of steel. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3; 3') ein geschweißtes Stanzbiegeteil ist.Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the cage ( 3 ; 3 ' ) is a welded stamped and bent part.
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