DE102009055753A1 - Tapered roller bearings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager mit wenigstens einer zwischen einem äußeren Lagerring (6) und einem inneren Lagerring (8) angeordneten Kegelrollen-Reihe, umfassend einen Käfig (12) mit daran ausgebildeten Taschen zur Aufnahme und Führung der Kegelrollen (10). Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Käfig (12) eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einer in der Lagerachse (14) liegenden Zylinderachse hat. Dem Käfig sind vorzugsweise weitere Funktionen zugeordnet, nämlich beispielsweise die, das gesamte Kegelrollenlager im nicht montierten Zustand als eine Baueinheit zusammenzuhalten und/oder eine Lagerabdichtung zu bilden.The invention relates to a tapered roller bearing with at least one row of tapered rollers arranged between an outer bearing ring (6) and an inner bearing ring (8), comprising a cage (12) with pockets formed thereon for receiving and guiding the tapered rollers (10). It is provided according to the invention that the cage (12) has an essentially cylindrical shape with a cylinder axis lying in the bearing axis (14). Further functions are preferably assigned to the cage, namely, for example, that of holding the entire tapered roller bearing together as a structural unit in the unassembled state and / or of forming a bearing seal.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager mit wenigstens einer zwischen einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring angeordneten Kegelrollen-Reihe, umfassend einen Käfig mit den Kegelrollen zugeordneten Taschen zur Aufnahme und Führung der Kegelrollen.The invention relates to a tapered roller bearing with at least one arranged between an outer bearing ring and an inner bearing ring tapered roller row comprising a cage with the tapered rollers associated pockets for receiving and guiding the tapered rollers.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Derartige Kegelrollenlager sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen insbesondere der die Kegelrollen aufnehmenden und führenden Käfige bekannt. Allen bekannten Käfigen ist gemeinsam, dass diese eine im Wesentlichen kegelförmige Gestalt aufweisen, die beispielsweise der Hüllfläche der Kegelrollenreihe folgt oder an eine der Laufbahnen des inneren bzw. äußeren Lagerringes angeglichen ist. Sie sind beispielsweise in einem Stück aus einem Kunststoffmaterial wie Polyamid hergestellt, was aufwendige und teure Formen erfordert (
Es ist auch schon bekannt, Käfige für Kegelrollenlager aus ebenen Blechstreifen zu formen, die zu einem konischen Ring gebogen und an ihren Enden miteinander verbunden werden. Die Taschen werden beispielsweise mittels Laser oder durch Fräsen oder auch andere geeignete Operationen eingebracht. Die Verbindung der Enden erfolgt etwa durch Schweißen oder durch Kleben oder mittels anderer stoff-, kraft- oder formschlüssiger Verbindungstechniken. Die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte ist beliebig; so können die Taschen beispielsweise am ebenen Blechstreifen oder am gebogenen Ring eingebracht werden.It is also known to form cages for tapered roller bearings from flat metal strips, which are bent into a conical ring and connected together at their ends. The pockets are introduced for example by means of laser or by milling or other suitable operations. The connection of the ends takes place for example by welding or by gluing or by means of other material, non-positive or positive connection techniques. The order of the processing steps is arbitrary; For example, the pockets can be inserted on the flat metal strip or on the curved ring.
Da ein konischer Ring in seiner Abwicklung etwa sichelförmig gestaltet ist, kann der Blechstreifenrohling nicht von einer Rolle abgewickelt werden. Er muss vielmehr aus einer ebenen Platine ausgestanzt oder ausgeschnitten werden, was wegen einer im allgemeinen bestehenden Beschränkung bei der Platinengröße, etwa bedingt durch die Kapazität der verfügbaren Bearbeitungsmaschine, und wegen des unvermeidlichen Verschnittes wenig rationell ist. Außerdem ist das Biegen eines konischen Ringes aus einem sichelförmigen Blechstreifen technisch vergleichsweise schwierig.Since a conical ring is approximately sickle-shaped in its development, the sheet metal strip blank can not be unwound from a roll. Rather, it must be punched or cut out of a flat board, which is not very efficient because of a generally existing limitation in board size, for instance due to the capacity of the available processing machine, and because of the unavoidable waste. In addition, the bending of a conical ring of a crescent-shaped sheet metal strip is technically relatively difficult.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Käfig für Kegelrollenlager zu schaffen, welcher bei voller Funktionsfähigkeit einfacher sowie preiswerter herstellbar ist, und der die Möglichkeit bietet, weitere Funktionen zu integrieren.The invention has for its object to provide a cage for tapered roller bearings, which is easier and cheaper to produce at full functionality, and offers the opportunity to integrate more functions.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Käfige für Kegelrollenlager nicht notwendigerweise eine konische Form haben müssen, so dass mit einer Vereinfachung der Form auch eine Vereinfachung der Herstellung erzielbar sein müsste.The invention is based on the recognition that cages for tapered roller bearings do not necessarily have to have a conical shape, so that with a simplification of the shape and a simplification of the production should be achieved.
Die Erfindung geht daher aus von einem Kegelrollenlager mit wenigstens einer zwischen einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring angeordneten Kegelrollen-Reihe, umfassend einen Käfig mit daran ausgebildeten Taschen zur Aufnahme und Führung der Kegelrollen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Käfig eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einer in der Lagerachse liegenden Zylinderachse hat.The invention is therefore based on a tapered roller bearing with at least one tapered roller row arranged between an outer bearing ring and an inner bearing ring, comprising a cage with pockets formed thereon for receiving and guiding the tapered rollers. It is provided according to the invention that the cage has a substantially cylindrical shape with a cylinder axis lying in the bearing axis.
Es hat sich gezeigt, dass ein derartiger Käfig seine Funktion, nämlich insbesondere die Kegelrollen in einem gegenseitigen Abstand in Umfangsrichtung zu halten, ebenso gut erfüllt wie ein Käfig mit einer konischen Form, wobei jedoch der erzielte Vorteil, nämlich eine vereinfachte und kostengünstiger Fertigung, erheblich ist. Der erfindungsgemäße Käfig kann wie bekannte, für Rollen- und Nadellager bestimmte Käfige beispielsweise aus einem Rohrabschnitt oder vorzugsweise aus einem von einem Band abwickelbaren sowie zu einem Ring biegbaren Blechstreifen hergestellt werden, so dass beispielsweise auch Beschränkungen durch die mögliche Platinengröße usw. nicht mehr gegeben sind.It has been found that such a cage to fulfill its function, namely in particular to keep the tapered rollers in a mutual distance in the circumferential direction, as well as a cage with a conical shape, but the advantage achieved, namely a simplified and cost-effective production, considerably is. The cage according to the invention, like known cages for roller and needle bearings, can be made, for example, from a pipe section or preferably from a strip which can be developed from a strip and bent into a ring, so that, for example, restrictions due to the possible board size etc. are no longer present ,
Um eine exakte Führung der Kegelrollen zu gewährleisten, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Taschen jeweils an den Stirnflächen und an der Mantelfläche der Kegelrollen anliegende Begrenzungskanten haben. Auf diese Weise haben die Kegelrollen gegenüber dem Käfig nur einen Freiheitsgrad, nämlich sich zu drehen, wobei jedoch ihr gegenseitiger Abstand in Umfangsrichtung exakt gehalten wird. Diese Ausgestaltung hat insbesondere Vorteile für den Zusammenhalt des noch nicht montierten Lagers, wie noch dargelegt wird.In order to ensure an exact guidance of the tapered rollers, according to a further embodiment of the invention, it is provided that the pockets each have adjoining boundary surfaces on the end faces and on the lateral surface of the tapered rollers. In this way, the tapered rollers relative to the cage only one degree of freedom, namely to rotate, but their mutual distance is kept exactly in the circumferential direction. This embodiment has particular advantages for the cohesion of the not yet assembled bearing, as will be explained.
Eine Anlage der umfangsseitigen Seitenkanten der Taschen an den Mantelflächen der Kegelrollen wird dadurch erreicht, dass diese Seitenkanten jeweils im wesentlichen eine an die Schnittlinien des Käfigs mit der Mantelfläche der Kegelrollen angepasste Form haben. Wie anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher dargestellt wird, entspricht die Form der Seitenkanten im Wesentlichen jeweils Abschnitten zweier Hyperbeläste.An investment of the peripheral side edges of the pockets on the lateral surfaces of the tapered rollers is achieved in that these side edges each have substantially adapted to the cutting lines of the cage with the lateral surface of the tapered rollers shape. As based on a Embodiment shown in more detail, corresponds to the shape of the side edges substantially each sections of two hyperbolas.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Käfig an seinem axial vorderen und/oder hinteren Rand mit Haltemitteln zur axialen Fixierung gegenüber dem äußeren und/oder inneren Lagerring ausgestattet ist. Durch die Fixierung des Käfigs in axialer Richtung an einem der Käfige und die axiale Führung der Kegelrollen in den Taschen kann der gesamte Rollenkranz in axialer Richtung fixiert werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann ein Bord an der der kleineren Stirnfläche der Kegelrollen zugeordneten Seite des inneren Lagerringes entfallen, was fertigungs- und kostentechnische Vorteile mit sich bringt.According to a further embodiment of the invention it is provided that the cage is provided at its axially front and / or rear edge with retaining means for axial fixation relative to the outer and / or inner bearing ring. By fixing the cage in the axial direction on one of the cages and the axial guidance of the tapered rollers in the pockets of the entire roller ring can be fixed in the axial direction. In such an embodiment, a board on the smaller face of the tapered rollers associated side of the inner bearing ring can be omitted, which brings manufacturing and cost advantages.
Die Haltemittel können unterschiedliche Formen aufweisen. Gemäß einer Ausgestaltung sind an dem der größeren Stirnfläche der Kegelrollen zugeordneten hinteren Rand des Käfigs radial einwärts gerichtete Haltemittel vorgesehen, die sich an die zugeordnete hintere Stirnseite des inneren Lagerringes anlegen können. Diese sichern den Rollensatz auf dem Innenring und damit das Gesamtlager gegen Auseinanderfallen im nicht montierten Zustand. Während des Betriebes berühren diese Haltemittel den Innenring nicht. Vielmehr ist ein entsprechend ausreichendes Spiel vorgesehen, um unnötige Reibung zu vermeiden.The holding means may have different shapes. According to one embodiment, radially inwardly directed holding means are provided on the larger end face of the tapered rollers associated rear edge of the cage, which can apply to the associated rear end face of the inner bearing ring. These secure the roller set on the inner ring and thus the entire bearing against falling apart in the unassembled state. During operation, these holding means do not touch the inner ring. Rather, a correspondingly sufficient game is provided to avoid unnecessary friction.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können an dem der kleineren Stirnfläche der Kegelrollen zugeordneten vorderen Rand des Käfigs radial auswärts gerichtete Haltemittel vorgesehen sein, die sich an die zugeordnete vordere Stirnseite des äußeren Lagerringes anlegen können. Auf diese Weise kann auch der Außenring am Gesamtlager fixiert werden, so dass das gesamte Lager im nicht verbauten Zustand zusammengehalten wird.According to a further embodiment of the invention may be provided on the smaller end face of the tapered rollers associated front edge of the cage radially outwardly directed retaining means, which can invest in the associated front end face of the outer bearing ring. In this way, the outer ring can be fixed to the overall bearing, so that the entire camp is held together in the uninstalled state.
Dieser Effekt kann gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch dadurch erzielt werden, dass an dem hinteren Rand des Käfigs zusätzlich zu den weiter vorne beschriebenen Haltemitteln wenigstens eine radial auswärts gerichtete Rastnase vorgesehen ist, die in eine am Innenumfang des äußeren Lagerringes ausgebildete Ausnehmung eingreift, wie ebenfalls anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert wird.This effect can also be achieved according to another embodiment of the invention in that at least one radially outwardly directed locking lug is provided on the rear edge of the cage in addition to the retaining means described further above, which engages in a recess formed on the inner circumference of the outer bearing ring, such as is also explained in more detail with reference to an embodiment.
Die bisher beschriebenen Haltemittel müssen nicht zwangsläufig durch am Käfig angeformte Elemente gebildet sein. Ss sind auch gesonderte Clipselemente aus Kunststoff oder Blech möglich, die am Käfig angesetzt werden, wodurch Bearbeitungsoperationen am Käfig eingespart werden können.The retaining means described so far do not necessarily have to be formed by elements formed on the cage. Ss are also separate clip elements made of plastic or sheet metal possible, which are attached to the cage, whereby machining operations can be saved on the cage.
Die Haltemittel sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jeweils durch einen radial einwärts bzw. auswärts abgebogenen Randflansch gebildet, welcher dem Käfig zusätzlich eine gewisse Festigkeit und Steifigkeit verleiht. Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die Haltemittel des Käfigs jeweils durch über den Käfigumfang verteilte, radial einwärts bzw. auswärts gerichtete Vorsprünge realisiert, die beispielsweise durch Prägen gebildet werden.The holding means are each formed by a radially inwardly or outwardly bent edge flange according to a preferred embodiment of the invention, which additionally gives the cage a certain strength and rigidity. According to another embodiment, the holding means of the cage are each realized by distributed over the cage circumference, radially inwardly or outwardly directed projections, which are formed for example by embossing.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Kegelrollenlagers ist vorgesehen, dass die Kegelrollen in Richtung ihrer größeren Stirnflächen durch einen am inneren Lagerring ausgebildeten großen Haltebord und in Richtung ihrer kleineren Stirnflächen durch die zugeordneten Begrenzungskanten der jeweils zugeordneten Taschen des Käfigs axial abgestützt sind. Im Betrieb wird eine Verschiebung der Kegelrollen in Richtung ihrer kleineren Stirnflächen in bekannter Weise dadurch verhindert, dass der zwischen den Lagerringen gebildete Aufnahmeraum sich in dieser Richtung verengt, wie nicht näher erläutert zu werden braucht.According to a preferred embodiment of the tapered roller bearing is provided that the tapered rollers are axially supported in the direction of their larger end faces by a formed on the inner bearing ring large retaining board and in the direction of their smaller faces by the associated boundary edges of the respective associated pockets of the cage. In operation, a displacement of the tapered rollers in the direction of their smaller end faces in a known manner is prevented in that the receiving space formed between the bearing rings narrows in this direction, as need not be explained in more detail.
Wenn der Käfig gemäß einer der weiter vorne beschriebenen Ausgestaltungen mit einem radial einwärts abgebogenen Randflansch am hinteren Rand sowie einem radial auswärts abgebogenen Randflansch am vorderen Rand ausgestattet ist, so ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die beiden Randflansche die gleiche radiale Höhe haben, und dass der Käfig in einem Längsschnitt die Geometrie eines liegenden „Z” hat derart, dass der einwärts gebogene hintere Rand und der auswärts gebogene vordere Rand des Käfigs den gleichen Außendurchmesser haben. Dadurch wird gewährleistet, dass sich beim Rundbiegen des derart vorbereiteten Blechstreifens beidseitig die gleiche neutrale Faser und das gleiche Widerstandsmoment ergeben. In der Abwicklung können dann beide Seiten gleich lang sein, so dass sich beim Rundbiegen ohne weiteres eine Zylinderform ergibt.If the cage is equipped according to one of the embodiments described above with a radially inwardly bent edge flange at the rear edge and a radially outwardly bent edge flange on the front edge, it is provided according to a further embodiment of the invention that the two edge flanges have the same radial height in that the cage has in a longitudinal section the geometry of a lying "Z" such that the inwardly curved rear edge and the outwardly curved front edge of the cage have the same outer diameter. This ensures that the same neutral fiber and the same moment of resistance arise on both sides during the round bending of the thus prepared metal strip. In the development then both sides can be the same length, so that when round bending easily results in a cylindrical shape.
Eine günstige und deshalb bevorzugte Bauform sieht vor, dass der Innendurchmesser eines radial einwärts abgebogenen Randflansches bzw. Außendurchmesser eines radial auswärts gebogenen Randflansches jeweils im wesentlichen dem Außendurchmesser eines zugeordneten inneren Lagerringes bzw. dem Innendurchmesser eines zugeordneten äußeren Lagerringes entspricht, und dass an den Randflanschen Rastnasen ausgebildet sind, die bei der Montage des Kegelrollenlagers hinter den jeweils zugeordneten inneren bzw. äußeren Lagerring einrasten.A favorable and therefore preferred design provides that the inner diameter of a radially inwardly bent edge flange or outer diameter of a radially outwardly bent edge flange respectively corresponds substantially to the outer diameter of an associated inner bearing ring or the inner diameter of an associated outer bearing ring, and that on the edge flanges locking lugs are formed, which engage in the assembly of the tapered roller bearing behind the respectively associated inner and outer bearing ring.
Um den aus dem Käfig und den Kegelrollen bestehenden Rollenkranz zu einer Baueinheit vormontieren zu können, sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung zumindest an den Seitenkanten der Taschen des Käfigs jeweils die Kegelrollen radial einwärts und/oder auswärts haltende Haltelaschen oder dergleichen angeordnet, die es ermöglichen, die Kegelrollen in die zugeordneten Taschen einzudrücken und in diesen zu halten.In order to be able to pre-assemble the existing from the cage and the tapered roller ring to a unit, are according to another Design arranged at least on the side edges of the pockets of the cage in each case the tapered rollers radially inwardly and / or outwardly retaining tabs or the like, which make it possible to press the tapered rollers in the associated pockets and to hold in these.
Die radiale Führung des Käfigs kann am inneren Lagerring oder am äußeren Lagerring erfolgen, wie anhand von Ausführungsbeispielen dargelegt werden wird. Der Käfig kann außerdem mit Mitteln zur Lagerabdichtung ausgestattet sein.The radial guidance of the cage can take place on the inner bearing ring or on the outer bearing ring, as will be explained with reference to exemplary embodiments. The cage may also be equipped with means for bearing sealing.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigtThe invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings of some embodiments. It shows
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Wie insbesondere auch
Wie die
Die
Wie insbesondere die
Um die zuvor beschriebene Ausgestaltung zu ermöglichen, hat der Käfig
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Blechplatinesheet metal blank
- 44
- Blechstreifenmetal strip
- 66
- Äußerer LagerringOuter bearing ring
- 88th
- Innerer LagerringInner bearing ring
- 1010
- KegelrolleTapered roller
- 1212
- KäfigCage
- 1414
- Zylinderachsecylinder axis
- 1616
- TaschenBags
- 1818
- Seitenkanteside edge
- 2020
- Seitenkanteside edge
- 2222
- KäfigCage
- 2424
- Kegelrollentapered rollers
- 2626
- Innerer LagerringInner bearing ring
- 2828
- Haltemittelholding means
- 3030
- Randflanschedge flange
- 32 32
- Großer BordBig board
- 3434
- Begrenzungskanteboundary edge
- 3636
- Äußerer LagerringOuter bearing ring
- 3838
- KäfigCage
- 4040
- VerprägungenError Coins
- 4242
- KegelrolleTapered roller
- 4444
- KäfigCage
- 4646
- Haltemittelholding means
- 4848
- Stirnseitefront
- 5050
- Äußerer LagerringOuter bearing ring
- 5252
- Randflanschedge flange
- 5454
- Äußerer LagerringOuter bearing ring
- 5656
- KegelrolleTapered roller
- 5858
- KäfigCage
- 6060
- Randflanschedge flange
- 6262
- Rastnaselocking lug
- 6464
- Ausnehmungrecess
- 6666
- KäfigCage
- 6868
- Innerer LagerringInner bearing ring
- 7070
- Großer BordBig board
- 7272
- KäfigCage
- 7474
- Äußerer LagerringOuter bearing ring
- 7676
- Randflanschedge flange
- 7878
- KäfigCage
- 8080
- Hinterer RandflanschRear edge flange
- 8282
- Vorderer RandflanschFront edge flange
- 8484
- Rastnaselocking lug
- 8686
- Rastnaselocking lug
- 8888
- Innerer LagerringInner bearing ring
- 9090
- Äußerer LagerringOuter bearing ring
- 9292
- Hinterer RandBack edge
- 9494
- Vorderer RandFront edge
- 9696
- Mittelteilmidsection
- 9898
- Seitenkanteside edge
- 100100
- Taschebag
- 102102
- Haltelaschenretaining tabs
- 104104
- Haltelaschenretaining tabs
- 106106
- KegelrolleTapered roller
- 108108
- KäfigCage
- 110110
- Seitenkantenside edges
- 112112
- TaschenBags
- 114114
- KäfigCage
- 116116
- Nasennose
- 118118
- KegelrolleTapered roller
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4206861 A1 [0002] DE 4206861 A1 [0002]
- DE 447100 B [0002] DE 447100 B [0002]
- WO 2008/056562 A1 [0002] WO 2008/056562 A1 [0002]
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PCT/EP2010/067729 WO2011064133A1 (en) | 2009-11-25 | 2010-11-18 | Tapered roller bearing having a cylindrical cage |
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