DE102012203851A1 - Cage for toroidal bearing used as slewing bearing, has transverse webs that are projected away from side ring, and pockets that are formed in side ring for receiving rolling elements - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Toroidallagerkäfig, umfassend zumindest einen um eine Rotationsachse umlaufenden Seitenring sowie eine Vielzahl von Querstegen, wobei die Querstege von dem Seitenring abstehen und mit dem Seitenring Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern bilden. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Toroidallager, umfassend eine Vielzahl von tonnenförmigen Wälzkörpern, die zwischen einer ersten Laufbahn und einer zweiten Laufbahn um eine Lagerachse abwälzen.The invention relates to a Toroidallagerkäfig, comprising at least one circumferential axis about a rotation side ring and a plurality of transverse webs, wherein the transverse webs protrude from the side ring and form with the side ring pockets for receiving rolling elements. The invention further relates to a toroidal bearing, comprising a plurality of barrel-shaped rolling elements, which roll around a bearing axis between a first track and a second track.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Toroidallager sind einreihige Radialrollenlager mit tonnenförmigen Wälzkörpern, die auf entsprechenden konkaven Laufbahnen abwälzen. Gegenüber Tonnenrollenlagern weisen Toroidallager keine Borde bzw. Schultern axial neben den Laufbahnen zur Führung der Wälzkörper auf. Vielmehr werden die Wälzkörper bei Toroidallagern nur durch Reibungskräfte geführt. Ein Toroidallager ist z.B. aus der
Toroidallager weisen ein gewisses Radialspiel der tonnenförmigen Wälzkörper zwischen den Laufbahnen auf. Dieses Radialspiel erzeugt ein relativ großes Axialspiel, so dass ein Toroidallager ein axiales Verschieben zwischen den die Laufbahnen aufweisenden Außenring und Innenring tolerieren kann. Ein Toroidallager kann somit grundsätzlich in bestimmten Anwendungen als Loslager eingesetzt werden. Aufgrund der konkaven Laufbahnen sowie den tonnenförmigen Wälzkörpern kann ein Toroidallager ferner geringe Schiefstellungen der zu lagernden Welle ausgleichen.Toroidal bearings have a certain radial clearance of the barrel-shaped rolling elements between the raceways. This radial clearance creates a relatively large axial play, so that a toroidal bearing can tolerate an axial displacement between the raceways having outer ring and inner ring. A toroidal bearing can thus basically be used as a floating bearing in certain applications. Due to the concave raceways and the barrel-shaped rolling elements, a Toroidallager can also compensate for small misalignments of the shaft to be stored.
Aus der Broschüre
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Toroidallagerkäfig bereitzustellen, der auch in Anwendungen mit hohen Belastungen eingesetzt werden kann, aber dennoch einfach und kostengünstig hergestellt werden kann, ein geringes Eigengewicht aufweist und eine hohe Lebensdauer aufweist. Aufgabe ist es weiterhin ein Toroidallager aufzuzeigen, welches in Anwendungen mit hohen Belastungen mit hoher Lebensdauer eingesetzt werden kann, einfach und kostengünstig herzustellen ist und energieeffizient betrieben werden kann.The present invention has for its object to provide a generic Toroidalagerkäfig that can be used in applications with high loads, but still can be easily and inexpensively manufactured, has a low weight and has a long service life. The object is furthermore to show a toroidal bearing which can be used in applications with high loads with a long service life, is simple and inexpensive to produce and can be operated in an energy-efficient manner.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Toroidallagerkäfig gemäß dem unabhängigen Anspruch. Demzufolge ist ein gattungsgemäßer Toroidallagerkäfig dadurch gekennzeichnet, dass der Toroidallagerkäfig einen aus einem nicht-metallischem Material bestehenden Korpus sowie eine metallische Beschichtung des Korpus aufweist.This object is achieved by a Toroidalagerkäfig according to the independent claim. Accordingly, a generic Toroidallagerkäfig is characterized in that the Toroidallagerkäfig has a body made of a non-metallic material body and a metallic coating of the body.
Der zumindest eine Seitenring ist vorzugsweise einstückig mit den Querstegen ausgebildet, d.h. es handelt sich nicht um nachträglich miteinander verbundene vormals separate Bauteile. Die Querstege können sich im Wesentlichen in axialer Richtung von dem Seitenring aus erstrecken, verlaufen also bezüglich der Rotationsachse des Seitenrings im Wesentlichen parallel. Ungeachtet dessen können die Querstege einen an einen tonneförmigen Wälzkörper angepassten Verlauf in axialer Richtung aufweisen (z.B. bogenförmig), wobei dieser Verlauf dann vorzugsweise in axialer Erstreckung symmetrisch verläuft.The at least one side ring is preferably formed integrally with the transverse webs, i. they are not subsequently interconnected formerly separate components. The transverse webs can extend substantially in the axial direction from the side ring, thus extend substantially parallel with respect to the axis of rotation of the side ring. Regardless of this, the transverse webs may have a course in the axial direction (for example, arcuate) adapted to a barrel-shaped rolling element, this course preferably then extending symmetrically in the axial direction.
Der Korpus kann bis auf die Beschichtung die Endform des Toroidallagerkäfigs darstellen. Das bedeutet, dass grundsätzlich bereits der Korpus als Toroidallagerkäfig eingesetzt werden könnte. Selbstverständlich ist auch möglich, an den Korpus noch weitere Bauteile (Abdichtungen oder separate Rollenhalterungen) anzubringen.The body can represent the final form of the Toroidallagerkäfigs except for the coating. This means that in principle already the body could be used as Toroidallagerkäfig. Of course, it is also possible to attach further components (seals or separate roll holders) to the body.
Der erfindungsgemäße Toroidallagerkäfig weist den Vorteil auf, dass dieser größtenteils, nämlich der komplette Korpus, aus einem einfach zu verarbeitenden und kostengünstigen nicht-metallischen Werkstoff besteht. Insbesondere kann für den Korpus ein leichterer Werkstoff als Metall verwendet werden, so dass das Gewicht reduziert werden kann und damit die bewegliche Masse verringert wird. Ein Toroidallager mit einem erfindungsgemäßen Toroidallagerkäfig kann daher sehr energieeffizient betrieben werden. The Toroidallagerkäfig invention has the advantage that this largely, namely the complete body, consists of an easy-to-use and inexpensive non-metallic material. In particular, a lighter material than metal can be used for the body, so that the weight can be reduced and thus the movable mass is reduced. A toroidal bearing with a Toroidallagerkäfig invention can therefore be operated very energy efficient.
Die metallische Beschichtung wiederum erlaubt es, den erfindungsgemäßen Toroidallagerkäfig in Anwendungen mit hohen Belastungen einzusetzen. So schützt die metallische Beschichtung den Korpus unter Anderem vor Festigkeitsverlusten bedingt durch hohe Temperaturen oder die Einwirkung von Schmiermittel. Weiterhin wird die Abriebsbeständigkeit bedeutend erhöht, indem die Gleiteigenschaften des Toroidallagerkäfigs gegenüber kontaktierenden Lagerbauteilen verbessert wird. Durch die besseren Gleiteigenschaften wird im Übrigen auch eine Reduzierung des Laufgeräusches ermöglicht. The metallic coating in turn makes it possible to use the Toroidallagerkäfig invention in applications with high loads. Thus, the metallic coating protects the body, among other things from strength losses due to high temperatures or the action of lubricant. Furthermore, the abrasion resistance is significantly increased by improving the sliding properties of the toroidal bearing cage over contacting bearing components. By the better sliding properties also a reduction of the running noise is possible.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Embodiments of the present invention are defined in the subclaims.
Ein besonders einfach und kostengünstig herzustellender Toroidallagerkäfig mit geringem Gewicht wird erreicht, indem der Korpus aus Kunststoff besteht. Als Kunststoff bieten sich hier Polyamide, z.B. PA66 oder PA46, an. Um die Stabilität des Toroidallagerkäfigs weiter zu erhöhen, kann vorgesehen werden, dass der Korpus aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem und/oder kohlefaserverstärktem Kunststoff, besteht. Grundsätzlich denkbar wäre auch andere Werkstoffe als Kunststoff einzusetzen, z.B. Keramik.A particularly simple and inexpensive to produce Toroidallagerkäfig with low weight is achieved by the body is made of plastic. As plastic, polyamides, e.g. PA66 or PA46, on. In order to further increase the stability of the Toroidallagerkäfigs, it can be provided that the body made of fiber-reinforced plastic, in particular glass fiber reinforced and / or carbon fiber reinforced plastic exists. It would also be conceivable to use materials other than plastic, e.g. Ceramics.
Eine gute Verschleißbeständigkeit gegenüber Abrieb kann dadurch erreicht werden, dass die Beschichtung Nickel und/oder Chrom umfasst. Good wear resistance to abrasion can be achieved by including the coating nickel and / or chromium.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Beschichtung eine Schichtdicke von 10 Mikrometer bis 200 Mikrometer aufweist. So zeigte sich, dass geringere Schichtdicken keinen ausreichenden Schutz des Korpus gegenüber Abrieb, Temperatureinfluss etc. bieten. Größere Schichtdicken als der vorgeschlagene Maximalwert sind aufgrund einer zu aufwendigen Aufbringung und zu hohem Materialeinsatz zu vermeiden.According to one embodiment, it is provided that the coating has a layer thickness of 10 microns to 200 microns. Thus, it was found that lower layer thicknesses do not provide sufficient protection of the body against abrasion, the influence of temperature, etc. Larger layer thicknesses than the proposed maximum value are to be avoided due to a too complex application and high material usage.
Möglich ist, dass die Beschichtung den Korpus vollständig umschließt. Der Schutz des Korpus vor äußeren Einflüssen wie Temperatur, Schmierstoff etc. ist hierdurch maximiert. Sofern das Hauptziel jedoch die Verbesserung der Abriebsbeständigkeit des Korpus ist, kann gemäß einer alternativen Ausführungsform vorgesehen werden, dass eine erste Gruppe von Oberflächen des Korpus, insbesondere Funktionsflächen des Toroidallagerkäfigs, die Beschichtung aufweist und eine zweite Gruppe von Oberflächen des Korpus frei von der Beschichtung ist. Die Beschichtung wird somit nicht auf jenen Oberflächen aufgetragen, die keinem Kontakt zu anderen Bauteilen ausgesetzt werden (müssen), so dass eine materialsparende Fertigung möglich ist.It is possible that the coating completely encloses the body. The protection of the body from external influences such as temperature, lubricant etc. is thereby maximized. However, if the main objective is to improve the abrasion resistance of the body, according to an alternative embodiment it can be provided that a first group of surfaces of the body, in particular functional surfaces of the toroidal bearing cage, has the coating and a second group of surfaces of the body is free of the coating , The coating is thus not applied to those surfaces that are (are) exposed to any contact with other components, so that a material-saving production is possible.
Während der erfindungsgemäße Toroidallagerkäfig in seinem Aufbau grundsätzlich bereits als sogenannter Kammkäfig eingesetzt werden kann, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Toroidallager einen zweiten die Querstege verbindenden Seitenring aufweist. Vorzugsweise ist auch dieser einstückig mit den Querstegen verbunden, so dass der gesamte Korpus einstückig ausgeführt ist. Die Taschen werden nun in axialer Richtung durch die Seitenringe und in umfänglicher Richtung durch je zwei benachbarte Querstege begrenzt.While the Toroidallagerkäfig invention in principle can already be used in its construction as a so-called comb cage, is provided according to an embodiment that the Toroidallager has a second connecting the transverse webs side ring. Preferably, this is also integrally connected to the transverse webs, so that the entire body is made in one piece. The pockets are now limited in the axial direction by the side rings and in the circumferential direction by two adjacent transverse webs.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Toroidallager, umfassend eine Vielzahl von tonnenförmigen Wälzkörpern, die zwischen einer ersten Laufbahn und einer zweiten Laufbahn um eine Lagerachse abwälzen gelöst, indem das Toroidallager einen erfindungsgemäßen Toroidallagerkäfig umfasst.The object is further achieved by a toroidal bearing, comprising a plurality of barrel-shaped rolling elements which roll around a bearing axis between a first track and a second track, in that the toroidal bearing comprises a toroidal bearing cage according to the invention.
Das erfindungsgemäße Toroidallager eignet sich besonders in Anwendungen mit hohen Drehzahlen und/oder hohen Lasten. Auch kann das Toroidallager als sogenanntes Großwälzlager (Lagerteilkreis größer 2000 mm) eingesetzt werden. The toroidal bearing according to the invention is particularly suitable in applications with high speeds and / or high loads. The toroidal bearing can also be used as a so-called slewing bearing (bearing pitch circle greater than 2000 mm).
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigenEmbodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying figures. Show
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical or functionally identical elements are identified by the same reference numerals.
Der Toroidallagerkäfig
Der Korpus (erster Seitenring, Querstege, zweiter Seitenring) besteht komplett aus einem nicht-metallsichen Material, nämlich Kunststoff. Auf seiner kompletten Oberfläche
Das in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Toroidallagerkäfig Toroidallagerkäfig
- 22
- Rotationsachse axis of rotation
- 33
- Seitenring side ring
- 44
- Quersteg crosspiece
- 55
- Seitenring side ring
- 66
- Tasche bag
- 77
- Radialebene radial plane
- 88th
- Rollenhalterung roll holder
- 99
- Oberfläche des Korpus Surface of the body
- 1010
- Beschichtung coating
- 1111
- Toroidallager Toroidallager
- 1212
- Außenring outer ring
- 1313
- Laufbahn career
- 1414
- Innenring inner ring
- 1515
- Laufbahn career
- 1616
- Wälzkörperraum anti-friction
- 1717
- Wälzkörper rolling elements
- 1818
- Lagerachse bearing axle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0175858 A1 [0002] EP 0175858 A1 [0002]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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