DE102013021636A1 - Bearing cage for a rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Lagerkäfig (10) für ein Wälzlager, mit einer Mehrzahl von mittels jeweiliger Stege (18) voneinander getrennten Taschen zum Aufnehmen von Wälzkörpern (16) des Wälzlagers, und mit wenigstens einer axialen Abstützfläche (20), über welche der Lagerkäfig (10) in axialer Richtung an einem korrespondierenden Bauteil abstützbar ist, wobei die axiale Abstützfläche (20) zumindest eine hydrodynamisch wirksame Formfläche (24) aufweist.The invention relates to a bearing cage (10) for a roller bearing, comprising a plurality of pockets separated by respective webs (18) for receiving rolling elements (16) of the roller bearing, and having at least one axial support surface (20), via which the bearing cage (20). 10) can be supported in the axial direction on a corresponding component, wherein the axial support surface (20) has at least one hydrodynamically effective mold surface (24).
Description
Die Erfindung betrifft einen Lagerkäfig für ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a bearing cage for a rolling bearing according to the preamble of patent claim 1.
Ein solcher Lagerkäfig für ein Wälzlager ist beispielsweise der
Darüber hinaus weist der Lagerkäfig wenigstens eine axiale Abstützfläche auf, über welche der Lagerkäfig in axialer Richtung an einem korrespondierenden Bauteil abstützbar ist. Die axiale Abstützfläche wird üblicherweise auch als „axiale Lagerfläche” oder als „axiale Anlauffläche” bezeichnet, da der Lagerkäfig über die axiale Abstützfläche in axialer Richtung in Stützanlage mit dem korrespondierenden Bauteil kommen und somit an dem Bauteil anlaufen kann. Somit kann der Lagerkäfig über die axiale Abstützfläche axial gelagert werden.In addition, the bearing cage has at least one axial support surface, via which the bearing cage can be supported in the axial direction on a corresponding component. The axial support surface is usually also referred to as "axial bearing surface" or as "axial contact surface", since the bearing cage on the axial support surface in the axial direction in support system with the corresponding component and thus can start on the component. Thus, the bearing cage can be axially supported over the axial support surface.
Die
Es hat sich gezeigt, dass auf den Lagerkäfig insbesondere bei seiner axialen Lagerung, das heißt über die axiale Abstützfläche hohe Kräfte, das heißt Axialkräfte wirken können, die – falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind – zu einem hohen Verschleiß des Lagerkäfigs führen können.It has been found that high forces, that is, axial forces can act on the bearing cage, in particular in its axial bearing, that is on the axial support surface, which - if no appropriate countermeasures are taken - can lead to high wear of the bearing cage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Lagerkäfig der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Verschleiß des Lagerkäfigs besonders gering gehalten werden kann.Object of the present invention is therefore to develop a bearing cage of the type mentioned in such a way that the wear of the bearing cage can be kept very low.
Diese Aufgabe wird durch einen Lagerkäfig mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a bearing cage with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um einen Lagerkäfig der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass der Verschleiß des Lagerkäfigs besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die axiale Abstützfläche zumindest eine hydrodynamisch wirksame Formfläche aufweist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die hydrodynamisch wirksame Formfläche eine von einer Fase unterschiedliche, hydrodynamisch wirksame Formfläche ist. Unter einer „Fase” soll dabei eine Fase verstanden werden, die zumindest einen Winkel von 10 Grad zwischen einer in axialer Richtung senkrechten Wandung einer Nut und einer abgeschrägten Fläche, und eine Höhe, die in axialer Richtung von einem unteren Ende der abgeschrägten Fläche bis zu einem oberen Ende der abgeschrägten Fläche gemessen wird, von zumindest 0,4 Millimeter aufweist.In order to further develop a bearing cage specified in the preamble of claim 1 species such that the wear of the bearing cage can be kept particularly low, it is inventively provided that the axial support surface has at least one hydrodynamically effective molding surface. It is preferably provided that the hydrodynamically effective shaping surface is a hydrodynamically effective shaping surface that is different from a chamfer. A "chamfer" is to be understood as a chamfer having at least an angle of 10 degrees between an axially perpendicular wall of a groove and a chamfered surface, and a height in the axial direction from a lower end of the chamfered surface up to an upper end of the tapered surface is measured, of at least 0.4 millimeters.
Unter einer „hydrodynamisch wirksamen Formfläche” soll insbesondere eine Fläche verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, aktiv einen Schmierfilm aus Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, aufzubauen. Durch die hydrodynamisch wirksame Formfläche kann an der axialen Abstützfläche, insbesondere in axialer Richtung zwischen der axialen Abstützfläche und dem korrespondierenden Bauteil, ein hydrodynamischer Schmierfilm aktiv aufgebaut werden, so dass sich der Lagerkäfig besonders verschleißarm über den hydrodynamischen Schmierfilm in axialer Richtung an dem korrespondierenden Bauteil abstützen und sich relativ zu dem korrespondierenden Bauteil drehen kann. Hierdurch kann der Lagerkäfig axial besonders verschleiß- und reibungsarm gelagert werden.A "hydrodynamically effective shaping surface" should be understood in particular to mean a surface which is intended to actively build up a lubricating film of lubricant, in particular lubricating oil. By means of the hydrodynamically active shaping surface, a hydrodynamic lubricating film can be actively constructed on the axial support surface, in particular in the axial direction between the axial support surface and the corresponding component, so that the bearing cage is supported in the axial direction on the corresponding component in a particularly low-wear manner via the hydrodynamic lubricant film and can rotate relative to the corresponding component. As a result, the bearing cage can be stored axially particularly wear and low friction.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass an einem herkömmlichen Lagerkäfig eines Wälzlagers, welches auch als „Rollenlager” bezeichnet wird, durch Schränken der Wälzkörper auf den Lagerkäfig wirkende Axialkräfte entstehen können. Dies sorgt üblicherweise für einen sehr hohen Verschleiß der axialen Abstützfläche des Lagerkäfigs. Zudem kann es dadurch zu einem erhöhten Verschleiß einer mit der axialen Abstützfläche des Lagerkäfigs korrespondierenden, axialen Abstützfläche des korrespondierenden Bauteils kommen. Daraus resultiert eine hohe Reibleistung.The invention is based on the idea that on a conventional bearing cage of a rolling bearing, which is also referred to as a "roller bearing", can occur by restricting the rolling elements acting on the bearing cage axial forces. This usually ensures a very high wear of the axial support surface of the bearing cage. In addition, this can lead to increased wear of a corresponding with the axial support surface of the bearing cage, axial support surface of the corresponding component. This results in a high friction loss.
Diese Problematik kann mittels des erfindungsgemäßen Lagerkäfigs vermieden werden, da mittels der hydrodynamisch wirksamen Formfläche aktiv ein reibungs- und somit verschleißmindernder Schmierfilm zwischen den axialen Abstützflächen aktiv aufgebaut werden kann.This problem can be avoided by means of the bearing cage according to the invention, since by means of the hydrodynamically active mold surface active a friction and thus wear-reducing Lubricating film between the axial support surfaces can be actively built.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lagerkäfig aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, gebildet. Hierdurch kann der Verschleiß des Lagerkäfigs besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus kann durch das aktive Aufbauen des Schmierfilms, das heißt durch die hydrodynamisch wirksame Formfläche, die Gefahr besonders gering gehalten werden, dass durch axialen Verschleiß Fasern des faserverstärkten Kunststoffs freigelegt werden, die dann abrasiv und somit verschleißerhöhend wirken könnten. Mit anderen Worten ist es möglich, durch das aktive Aufbauen des hydrodynamischen Schmierfilms das Freilegen der Fasern und ihr daraus resultierendes, abrasives Wirken zu verhindern.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the bearing cage is made of a fiber-reinforced plastic, in particular of a glass fiber reinforced plastic. As a result, the wear of the bearing cage can be kept particularly low. In addition, by the active building up of the lubricating film, that is to say by the hydrodynamically effective forming surface, the danger can be kept particularly low that fibers of the fiber-reinforced plastic are exposed by axial wear, which could then have an abrasive and thus wear-increasing effect. In other words, by actively building the hydrodynamic lubricating film, it is possible to prevent the exposure of the fibers and their resulting abrasive action.
Insgesamt ist es mittels der hydrodynamisch wirksamen Formfläche somit möglich, auftretende Axialkräfte ohne Festkörperkontakt der axialen Abstützflächen zumindest im Wesentlichen verschleißfrei und reibungsarm abzustützen sowie ein Freilegen der abrasiven Fasern, insbesondere Glasfasern, zu verhindern.Overall, it is thus possible by means of the hydrodynamically effective mold surface to support axial forces occurring without solid contact of the axial support surfaces at least substantially wear-free and low-friction and to prevent exposure of the abrasive fibers, in particular glass fibers.
Der erfindungsgemäße Lagerkäfig kann besonders vorteilhaft bei einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens verwendet werden. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst eine Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle, welche über das Wälzlager an wenigstens einem korrespondierenden Lagerelement reibungs- und verschleißarm gelagert werden kann. Die Kurbelwelle stellt dabei zum Beispiel das zuvor genannte, mit dem Lagerkäfig korrespondierende Bauteil dar, an dem der Lagerkäfig über seine axiale Abstützfläche anlaufen kann. Dies bedeutet, dass mittels der hydrodynamisch wirksamen Formfläche sowohl der Verschleiß des Lagerkäfigs als auch der Verschleiß der Kurbelwelle gering gehalten werden kann. In der Folge ist ein verschleißarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine insgesamt darstellbar.The bearing cage according to the invention can be used particularly advantageously in an internal combustion engine of a motor vehicle. The internal combustion engine is designed, for example, as a reciprocating internal combustion engine and comprises an output shaft in the form of a crankshaft, which can be mounted on the rolling bearing at least one corresponding bearing element friction and low-wear. The crankshaft is, for example, the aforementioned, corresponding to the bearing cage component, on which the bearing cage can start over its axial support surface. This means that both the wear of the bearing cage and the wear of the crankshaft can be kept low by means of the hydrodynamically effective mold surface. As a result, a low-wear operation of the internal combustion engine is overall representable.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die hydrodynamisch wirksame Formfläche als eine Rampe, insbesondere als eine in Umfangsrichtung des Lagerkäfigs ansteigende Rampe, ausgebildet ist.It has proven to be particularly advantageous if the hydrodynamically effective shaping surface is designed as a ramp, in particular as a ramp rising in the circumferential direction of the bearing cage.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die hydrodynamisch wirksame Formfläche als eine Welligkeit der axialen Abstützfläche ausgebildet ist. Hierbei kann die hydrodynamisch wirksame Formfläche beispielsweise wenigstens ein Wellental und/oder wenigstens einen Wellenberg der Welligkeit umfassen.Alternatively or additionally, it is possible that the hydrodynamically effective forming surface is formed as a waviness of the axial support surface. In this case, the hydrodynamically active shaping surface can comprise, for example, at least one wave trough and / or at least one wave crest of the waviness.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die größte Steigung der hydrodynamisch wirksamen Formfläche kleiner als 2 Grad ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die größte Steigung der hydrodynamisch wirksamen Formfläche 0,1 Grad beträgt.Another embodiment is characterized in that the largest pitch of the hydrodynamically effective forming surface is less than 2 degrees. Preferably, it is provided that the largest slope of the hydrodynamically effective mold surface is 0.1 degrees.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens zwei hydrodynamisch wirksame Formflächen in beiden Drehrichtungen des Lagerkäfigs beziehungsweise des Wälzlagers gleichartig vorgesehen sind, wodurch beispielsweise eine besonders einfache Montage darstellbar ist. Dies bedeutet, dass eine erste der hydrodynamisch wirksamen Formflächen in eine erste Drehrichtung hydrodynamisch wirksam ist, wobei die zweite hydrodynamisch wirksame Formfläche in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung hydrodynamisch wirksam ist. Hierdurch kann insbesondere eine einbaulageunempfindliche Montage realisiert werden, da mittels der ersten Formfläche ein hydrodynamischer Schmierfilm aufgebaut wird, wenn der Lagerkäfig beispielsweise während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine in die erste Drehrichtung gedreht wird, wobei mittels der zweiten Formfläche ein hydrodynamischer Schmierfilm aufgebaut werden kann, wenn der Lagerkäfig beispielsweise beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in die zweite Drehrichtung gedreht wird.A further embodiment is characterized in that at least two hydrodynamically effective shaping surfaces are provided identically in both directions of rotation of the bearing cage or the roller bearing, whereby, for example, a particularly simple assembly can be represented. This means that a first of the hydrodynamically active shaping surfaces is hydrodynamically effective in a first direction of rotation, wherein the second hydrodynamically active forming surface is hydrodynamically effective in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation. In this way, in particular a mounting installation insensitive mounting can be realized, as by means of the first mold surface, a hydrodynamic lubricating film is constructed when the bearing cage is rotated, for example during operation of the internal combustion engine in the first direction of rotation, wherein by means of the second mold surface, a hydrodynamic lubricating film can be constructed, if the Lagerkäfig is rotated, for example, during operation of the internal combustion engine in the second direction of rotation.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die axiale Abstützfläche wenigstens sechs hydrodynamisch wirksame Formflächen aufweist. Umfasst der Lagerkäfig beispielsweise zwei Käfigteile beziehungsweise zwei Käfighälften, so ist es dabei vorzugsweise vorgesehen, dass die Käfigteile jeweils wenigstens drei hydrodynamisch wirksame Formflächen aufweisen.It has proven to be particularly advantageous if the axial support surface has at least six hydrodynamically effective shaping surfaces. If the bearing cage comprises, for example, two cage parts or two cage halves, it is preferably provided that the cage parts each have at least three hydrodynamically effective shaping surfaces.
Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn sich an die hydrodynamisch wirksame Formfläche, insbesondere in Umfangsrichtung des Lagerkäfigs, wenigstens eine zumindest im Wesentlichen ebene Rastfläche anschließt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die hydrodynamisch wirksame Formfläche als Rampe ausgebildet ist. Eine sich an die Rampe anschließende Rastfläche beispielsweise zwischen Spitzen ist vorteilhaft, um scharfe Kanten zu vermeiden und einen kurzzeitigen Betrieb ohne ausreichend Schmierstoff, beispielsweise bei einem Start der Verbrennungskraftmaschine nach langer Standzeit, abzusichern.As further particularly advantageous, it has been shown, if at least one at least substantially flat locking surface connects to the hydrodynamically effective mold surface, in particular in the circumferential direction of the bearing cage. This is particularly advantageous when the hydrodynamically effective molding surface is designed as a ramp. An adjoining the ramp locking surface, for example, between peaks is advantageous to avoid sharp edges and short-term operation without sufficient lubricant, for example, at a start of the internal combustion engine after a long service life, hedge.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as those mentioned below in the figure description and / or in the Figures alone features and feature combinations shown are not only in the particular combination specified, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
Das Wälzlager umfasst eine Mehrzahl von in
Aus
Die Taschen
Der Lagerkäfig
Darüber hinaus weist der Lagerkäfig
Über die axiale Abstützfläche
Aus
In Zusammenschau mit
Aus
Alternativ können die hydrodynamisch wirksamen Formflächen
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Rampenwinkel beziehungsweise die größte Steigung der Welligkeit kleiner als 2 Grad ist. Vorzugsweise beträgt der Rampenwinkel beziehungsweise die größte Steigung der Welligkeit zumindest im Wesentlichen 0,1 Grad, um dadurch eine besonders gute Funktionalität hinsichtlich eines aktiven Aufbaus eines Schmierfilms zu erreichen. Aus
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass im Umfangsrichtung, das heißt über den Umfang, für eine statisch bestimmte Anlagesituation wenigstens drei Rampen beziehungsweise Welligkeitskuppen vorgesehen sind. Infolge des Vorsehens der hydrodynamisch wirksamen Formflächen
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Lagerkäfigbearing cage
- 1212
- Reiheline
- 1414
- Reiheline
- 1616
- Taschebag
- 1818
- Stegweb
- 2020
- axiale Abstützflächeaxial support surface
- 2222
- Nutgroove
- 2424
- hydrodynamisch wirksame Formflächehydrodynamically effective mold surface
- 2626
- hydrodynamisch wirksame Formflächehydrodynamically effective mold surface
- 2828
- Doppelpfeildouble arrow
- 3030
- Richtungspfeilarrow
- 3232
- RastflächeRest area
- 3434
- RastflächeRest area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102011101334 A1 [0004] DE 102011101334 A1 [0004]
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