DE102014207680A1 - Rolling bearing cage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (2, 20, 34, 48) mit an Kontaktflanschen oder dergleichen eines Lagerringes geführten Führungsflächen. Zur Reduzierung der Lagerreibung ist vorgesehen, dass die Führungsflächen (12, 14; 22, 24; 36, 38; 50, 52) des Käfigs (2, 20, 34, 48) über den Käfigumfang verteilt jeweils an den Kontaktflanschen des Lagerrings anliegende Kontaktbereiche sowie in Bezug auf diese vertiefte, schmiermittelaufnehmende Schmierbereiche aufweisen.The invention relates to a roller bearing cage (2, 20, 34, 48) guided on contact flanges or the like of a bearing ring guide surfaces. In order to reduce the bearing friction it is provided that the guide surfaces (12, 14; 22, 24; 36, 38; 50, 52) of the cage (2, 20, 34, 48) distributed over the cage circumference in each case contact areas abutting the contact flanges of the bearing ring and with respect to these recessed lubricant receiving lubrication areas.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig mit an Kontaktflanschen eines Lagerringes geführten Führungsflächen. The invention relates to a roller bearing cage guided on contact flanges of a bearing ring guide surfaces.

Es ist beispielsweise aus der DE 201 13 111 U1 bekannt, Wälzlagerkäfige aus Kunststoff als sogenannte flanschgeführte Käfige auszubilden. Bei einem solchen Wälzlagerkäfig sind an diesem radiale oder axiale Führungsflächen ausgebildet, die im Betrieb des Wälzlagers an zugeordneten Gegenflächen eines der Lagerringe anliegen, vorzugsweise an dem nicht drehenden Lagerring. Derartige Gegenflächen sind beispielsweise an gesonderten, für diesen Zweck vorgesehenen Kontaktflanschen des Lagerrings ausgebildet. Bei Zylinderrollenlagern können auch die für die Führung der Zylinderrollen vorgesehenen Borde als Kontaktflansche dienen. Zwischen den Führungsflächen des Wälzlagerkäfigs und den zugeordneten Kontaktflanschen des Lagerrings ergibt sich vor allem bei hohen Lagerdrehzahlen eine nicht unerhebliche Reibung, die entsprechende Reibungsverluste verursacht und eine insbesondere bei Käfigen aus Kunststoff unerwünschte Erwärmung des Käfigs erzeugt. It is for example from the DE 201 13 111 U1 known to form rolling bearing cages made of plastic as so-called flange-guided cages. In such a rolling bearing cage radial or axial guide surfaces are formed on this, which abut in operation of the rolling bearing on associated mating surfaces of the bearing rings, preferably on the non-rotating bearing ring. Such mating surfaces are formed for example on separate, provided for this purpose contact flanges of the bearing ring. For cylindrical roller bearings, the rims provided for guiding the cylindrical rollers can also serve as contact flanges. Between the guide surfaces of the rolling bearing cage and the associated contact flanges of the bearing ring results in a considerable friction, especially at high bearing speeds, causing the corresponding friction losses and generates a particular cages of plastic undesirable heating of the cage.

Kunststoffkäfige werden üblicherweise im Spritzgussverfahren hergestellt. Sie zeichnen sich durch geringe Herstellungskosten aus und sind in ihrer Geometrie sehr unterschiedlich gestaltbar. Sie finden deshalb inzwischen bei allen Wälzlagerbauarten Verwendung. Nachteilig bei Kunststoffkäfigen sind deren temperaturabhängigen Materialeigenschaften, ein im Vergleich zu Metallkäfigen erhöhter Verschleiß an den Führungsflächen, was zu einem erhöhten Führungsspiel führt, eine infolge von Quellen des Käfigmaterials entstehende vergleichsweise hohe Reibung mit entsprechend erhöhter Wärmeentwicklung sowie ein erhöhter Verschleiß der Kontaktflächen, sowie ein eingeschränkter Temperatureinsatzbereich, um die genannten Nachteile zu minimieren.Plastic cages are usually produced by injection molding. They are characterized by low production costs and can be designed very differently in their geometry. They are therefore used in all types of rolling bearings. A disadvantage of plastic cages are their temperature-dependent material properties, an increased compared to metal cages wear on the guide surfaces, resulting in increased leadership game, resulting from sources of cage material comparatively high friction with correspondingly increased heat generation and increased wear of the contact surfaces, and a limited Temperature range to minimize the mentioned disadvantages.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kunststoffkäfig für ein Wälzlager vorzustellen, welcher optimierte Schmiereigenschaften zwischen den Führungsflächen des Käfigs und den zugeordneten Kontaktflanschen des oder der Lagerringe aufweist, um die genannten Nachteile so weit wie möglich zu verringern.The invention is therefore based on the object to present a plastic cage for a roller bearing, which has optimized lubricating properties between the guide surfaces of the cage and the associated contact flanges of the bearing rings or to reduce the disadvantages mentioned as much as possible.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Führungsflächen des Käfigs über den Käfigumfang verteilt jeweils an den Kontaktflanschen anliegende Kontaktbereiche sowie diesen gegenüber vertiefte, schmiermittelaufnehmende Schmierbereiche aufweisen. This object is achieved in that the guide surfaces of the cage distributed over the cage circumference in each case on the contact flanges adjacent contact areas and these have recessed, Schmiermittelaufnehmende lubrication areas.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene optimierte Führungskontaktgeometrie ermöglicht eine gezielte Schmierstoffzufuhr zu den Kontaktbereichen der Führungsflächen des Käfigs. Durch die gezielte Schmierstoffzuführung wird die Reibung im Wälzlager minimiert und ein übermäßiger Verschleiß mit der Folge eines unerwünschten Führungsspiels beziehungsweise eine übermäßige Wärmeentwicklung mit der Folge einer geringeren Gebrauchsdauer des Käfigs verhindert. Je nach Ausführung der Führungsflächenprofilierung kann bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl ein hydrodynamischer Schmierfilm aufgebaut werden, welcher einen direkten Kontakt der Führungsflächen des Käfigs mit den Kontaktflanschen des zugeordneten Lagerrings verhindert.The inventively proposed optimized guide contact geometry allows a targeted supply of lubricant to the contact areas of the guide surfaces of the cage. The targeted supply of lubricant friction in the rolling bearing is minimized and excessive wear with the result of undesirable leadership game or excessive heat generation, resulting in a shorter service life of the cage prevented. Depending on the design of the guide surface profiling, upon reaching a certain speed, a hydrodynamic lubricant film can be built up, which prevents direct contact of the guide surfaces of the cage with the contact flanges of the associated bearing ring.

So kann vorgesehen sein, dass die Schmierbereiche des Wälzlagerkäfigs als in dessen Führungsflächen eingeschnittene Vertiefungen beziehungsweise Riefen ausgebildet sind. Die Riefen sind gemäß einer Ausführungsform so ausgebildet und ausgerichtet, dass sie ab einer bestimmten Lagerdrehzahl einen hydrodynamischen Schmiermittelfilm zwischen den Führungsflächen des Wälzlagerkäfigs und den zugeordneten Kontaktflanschen des Lagerrings erzeugen. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Kontaktbereiche des Wälzlagerkäfigs jeweils als aus seinen Führungsflächen hervorstehende Führungsnoppen ausgebildet sind.Thus, it can be provided that the lubrication regions of the roller bearing cage are formed as recesses or grooves cut in its guide surfaces. According to one embodiment, the grooves are designed and aligned in such a way that, starting at a specific bearing rotational speed, they produce a hydrodynamic lubricant film between the guide surfaces of the roller bearing cage and the associated contact flanges of the bearing ring. It can further be provided that the contact regions of the roller bearing cage are each formed as guide nubs protruding from its guide surfaces.

Die gewünschte Profilstruktur der Führungsflächen kann bei der Herstellung der Kunststoffkäfige im Spritzgussverfahren erzeugt werden. Alternativ dazu kann die Profilstruktur der Führungsflächen jedoch auch durch ein spangebendes Fertigungsverfahren erzeugt werden. The desired profile structure of the guide surfaces can be produced in the production of plastic cages by injection molding. Alternatively, however, the profile structure of the guide surfaces can also be produced by a cutting manufacturing process.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigtThe invention will be further explained with reference to several embodiments. For this purpose, the description is accompanied by a drawing. In this shows

1 in perspektivischer Darstellung einen Zylinderrollenkäfig mit in radialen Führungsflächen der Seitenringe ausgebildeten bohrungsartigen Vertiefungen, 1 in a perspective view of a cylindrical roller cage formed in radial guide surfaces of the side rings-like depressions,

2 eine der 1 ähnliche Darstellung eines Zylinderrollenkäfigs mit auf den Führungsflächen ausgebildeten Führungsnoppen, 2 one of the 1 similar representation of a cylindrical roller cage with formed on the guide surfaces guide knobs,

3 einen Zylinderrollenkäfig mit in den Führungsflächen ausgebildeten schrägen Riefen, und 3 a cylindrical roller cage formed in the guide surfaces oblique grooves, and

4 einen Zylinderrollenkäfig mit in den Führungsflächen ausgebildeten kielförmigen, über jeweils eine Umfangsnut miteinander verbundenen Riefen. 4 a cylindrical roller cage formed in the guide surfaces keel-shaped, each interconnected via a circumferential groove grooves.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen jeweils einen typischen, als Zylinderrollenkäfig ausgebildeten Wälzlagerkäfig aus Kunststoff mit zwei axial beabstandeten Seitenringen, deren radiale Umfangsflächen als Führungsflächen dienen, und mit die beiden Seitenringe miteinander verbindenden axial ausgerichteten Stegen. Die Seitenringe und die Stege bilden Taschen, in welche nicht dargestellte, zylindrische Wälzkörper aufnehmbar sind. The illustrated embodiments each show a typical, as a cylindrical roller cage formed rolling bearing cage made of plastic with two axially spaced side rings, the radial peripheral surfaces serve as guide surfaces, and with the two side rings interconnecting axially aligned webs. The side rings and the webs form pockets, in which, not shown, cylindrical rolling elements can be accommodated.

Der in der 1 dargestellte Wälzlagerkäfig 2 weist zwei axial beabstandete Seitenringe 4, 6 auf, die durch regelmäßig über den Umfang des Käfigs 2 verteilt angeordnete Stege 8 miteinander verbunden sind. Die durch die Seitenringe 4, 6 und die Stege 8 begrenzten Taschen 10 dienen wie erwähnt zur Aufnahme je einer Zylinderrolle, die im Betrieb des Lagers an einem radial inneren und einem radial äußeren Lagerring abrollt, wie hier nicht im Einzelnen dargestellt ist. The Indian 1 illustrated rolling bearing cage 2 has two axially spaced side rings 4 . 6 on, passing through regularly over the perimeter of the cage 2 distributed webs 8th connected to each other. The through the side rings 4 . 6 and the footbridges 8th limited pockets 10 serve as mentioned for receiving ever a cylindrical roller which rolls during operation of the bearing on a radially inner and a radially outer bearing ring, as not shown here in detail.

Die radial äußeren Umfangsflächen der beiden Seitenringe 6, 8 dienen als Führungsflächen 12, 14, die an zugeordneten Kontaktflanschen oder dergleichen eines der Lagerringe, vorzugsweise des nicht drehenden Lagerringes, anliegen und von diesem geführt werden.The radially outer peripheral surfaces of the two side rings 6 . 8th serve as guide surfaces 12 . 14 , which abut on associated contact flanges or the like of one of the bearing rings, preferably of the non-rotating bearing ring, and are guided by this.

In den Führungsflächen 12, 14 der Seitenringe 6, 8 sind über deren gesamten Umfang gleichmäßig verteilt bohrungsartige Vertiefungen 16, 18 ausgebildet, die als Schmiermittelreservoirs dienen. Diese Vertiefungen 16, 18 nehmen während des Betriebs des Lagers ständig Schmiermittel auf beziehungsweise geben dieses wieder an die Umgebung ab. Auf diese Weise wird die Reibung zwischen den Führungsflächen einerseits und den zugeordneten Kontaktflanschen andererseits während des gesamten Betriebs reduziert. Die Führungsflächen 12, 14 der Seitenringe 6, 8 bilden in diesem Ausführungsbeispiel die Kontaktbereiche der Seitenringe 6, 8, während die Vertiefungen 16, 18 die Schmierbereiche bilden. In the guide surfaces 12 . 14 the side rings 6 . 8th are distributed over the entire circumference uniformly bore-like depressions 16 . 18 formed, which serve as lubricant reservoirs. These depressions 16 . 18 During operation of the bearing constantly take on lubricant or give it back to the environment. In this way, the friction between the guide surfaces on the one hand and the associated contact flanges on the other hand is reduced during the entire operation. The guide surfaces 12 . 14 the side rings 6 . 8th Form in this embodiment, the contact areas of the side rings 6 . 8th while the pits 16 . 18 form the lubrication areas.

2 zeigt einen Wälzlagerkäfig 20, welcher ähnlich wie der Wälzlagerkäfig 2 in 1 ausgebildet ist. Auf den Führungsflächen 22, 24 der beiden Seitenringe 26, 28 sind umfangsverteilt Führungsnoppen 30, 32 ausgebildet, die zur Anlage an Kontaktflansche eines zugeordneten Lagerringes dienen. Die Führungsnoppen 30, 32 bilden in diesem Ausführungsbeispiel die Kontaktbereiche, während die Führungsflächen 22, 24 Schmierbereiche bilden. 2 shows a rolling bearing cage 20 , which is similar to the rolling bearing cage 2 in 1 is trained. On the guide surfaces 22 . 24 the two side rings 26 . 28 are circumferentially distributed guide studs 30 . 32 formed, which serve to rest on contact flanges of an associated bearing ring. The guide knobs 30 . 32 form in this embodiment, the contact areas, while the guide surfaces 22 . 24 Form lubrication areas.

3 zeigt wiederum einen Wälzlagerkäfig 34 ähnlich den zuvor beschriebenen Wälzlagerkäfigen 2, 20 der 1 und 2. In den Führungsflächen 36, 38 der beiden Seitenringe 40, 42 sind schräge Riefen 44, 46 eingearbeitet. Diese Riefen 44, 46 können optimierte Schmierbedingungen zwischen den beiden Führungsflächen 36, 38 einerseits und den zugeordneten Kontaktflanschen des Lagerringes andererseits erzeugen. Dabei wird gezielt Schmierstoff an die benötigten Stellen geleitet, indem von einer Seite des Seitenringes zur anderen Seite des Seitenringes neuer Schmierstoff zugeführt und verbrauchter Schmierstoff abgeführt wird. Die Führungsflächen 36, 38 der Seitenringe 40, 42 bilden in diesem Ausführungsbeispiel die Kontaktbereiche der Seitenringe 40, 42, während die schrägen Riefen 44, 46 die Schmierbereiche bilden. 3 again shows a roller bearing cage 34 similar to the rolling bearing cages described above 2 . 20 of the 1 and 2 , In the guide surfaces 36 . 38 the two side rings 40 . 42 are oblique grooves 44 . 46 incorporated. These grooves 44 . 46 can optimize lubrication conditions between the two guide surfaces 36 . 38 on the one hand and the associated contact flanges of the bearing ring on the other hand produce. In this case, lubricant is routed to the required points by supplying new lubricant from one side of the side ring to the other side of the side ring and dissipating used lubricant. The guide surfaces 36 . 38 the side rings 40 . 42 Form in this embodiment, the contact areas of the side rings 40 . 42 while the oblique grooves 44 . 46 form the lubrication areas.

4 schließlich zeigt einen Wälzlagerkäfig 48, welcher in seinem Aufbau im Wesentlichen den zuvor beschriebenen Wälzlagerkäfigen gleicht. In die Führungsflächen 50, 52 der Seitenringe 64, 66 sind keilförmige Riefen 54, 56 eingearbeitet, die jeweils über eine alle Riefen 54, 56 eines Seitenrings 64, 66 schneidende Umfangsnut 58, 60 miteinander verbunden sind. Die Führungsflächen 50, 52 der Seitenringe 64, 66 bilden in diesem Ausführungsbeispiel die Kontaktbereiche der Seitenringe 64, 66, während die keilförmigen Riefen 54, 56 die Schmierbereiche bilden. Bei einer Drehrichtung des Wälzlagerkäfigs 48 entsprechend dem Pfeil 62 in 4 wird über die Riefen 54, 56 und die jeweils zugeordnete Umfangsnut 58, 60 Schmiermittel in den Raum zwischen den Führungsflächen 50, 52 und den zugeordneten Kontaktflanschen des Lagerringes zu einem hydrodynamischen Film gefördert, welcher eine berührungslose Führung des Wälzlagerkäfigs am zugeordneten Lagerring sicherstellt und auf diese Weise eine Reibung mit den vorne beschriebenen Folgen des Verschleißes und der Erwärmung weitgehend verhindert. 4 finally shows a rolling bearing cage 48 , which in its structure substantially similar to the rolling bearing cages described above. In the guide surfaces 50 . 52 the side rings 64 . 66 are wedge-shaped grooves 54 . 56 incorporated, each with an all grooves 54 . 56 a side ring 64 . 66 cutting circumferential groove 58 . 60 connected to each other. The guide surfaces 50 . 52 the side rings 64 . 66 Form in this embodiment, the contact areas of the side rings 64 . 66 while the wedge-shaped grooves 54 . 56 form the lubrication areas. In one direction of rotation of the rolling bearing cage 48 according to the arrow 62 in 4 gets over the grooves 54 . 56 and the respective associated circumferential groove 58 . 60 Lubricant in the space between the guide surfaces 50 . 52 and promoted the associated contact flanges of the bearing ring to a hydrodynamic film, which ensures a non-contact guidance of the roller bearing cage on the associated bearing ring and thus largely prevents friction with the consequences of wear and heating described above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Wälzlagerkäfig Rolling bearing cage
44
Erster Seitenring First side ring
66
Zweiter Seitenring Second side ring
88th
Stege Stege
1010
Taschen Bags
1212
Führungsfläche (Kontaktbereich) Guide surface (contact area)
1414
Führungsfläche (Kontaktbereich) Guide surface (contact area)
1616
Vertiefungen (Schmierbereich)  Recesses (lubrication area)
1818
Vertiefungen (Schmierbereich) Recesses (lubrication area)
2020
Wälzlagerkäfig  Rolling bearing cage
2222
Führungsfläche (Schmierbereich) Guide surface (lubrication area)
2424
Führungsfläche (Schmierbereich) Guide surface (lubrication area)
2626
Erster Seitenring First side ring
2828
Zweiter Seitenring Second side ring
3030
Führungsnoppen (Kontaktbereich) Guide studs (contact area)
3232
Führungsnoppen (Kontaktbereich)  Guide studs (contact area)
3434
Wälzlagerkäfig Rolling bearing cage
3636
Führungsfläche (Kontaktbereich) Guide surface (contact area)
3838
Führungsfläche (Kontaktbereich) Guide surface (contact area)
4040
Erster Seitenring First side ring
4242
Zweiter Seitenring Second side ring
4444
Schräge Riefen (Schmierbereich) Oblique grooves (lubrication area)
4646
Schräge Riefen (Schmierbereich) Oblique grooves (lubrication area)
4848
Wälzlagerkäfig  Rolling bearing cage
5050
Führungsfläche (Kontaktbereich) Guide surface (contact area)
52 52
Führungsfläche (Kontaktbereich) Guide surface (contact area)
5454
Keilförmige Riefen (Schmierbereich) Wedge-shaped grooves (lubrication area)
5656
Keilförmige Riefen (Schmierbereich) Wedge-shaped grooves (lubrication area)
5858
Erste Umfangsnut First circumferential groove
6060
Zweite Umfangsnut Second circumferential groove
6262
Drehrichtung des Käfigs, Pfeil  Direction of rotation of the cage, arrow
6464
Erster Seitenring First side ring
6666
Zweiter Seitenring Second side ring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 20113111 U1 [0002] DE 20113111 U1 [0002]

Claims (4)

Wälzlagerkäfig (2, 20, 34, 48) mit an Kontaktflanschen oder dergleichen eines Lagerringes geführten Führungsflächen, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsflächen (12, 14; 22, 24; 36, 38; 50, 52) des Käfigs (2, 20, 34, 48) über den Käfigumfang verteilt jeweils an den Kontaktflanschen des Lagerrings anliegende Kontaktbereiche sowie in Bezug auf diese vertiefte, schmiermittelaufnehmende Schmierbereiche aufweisen.Rolling bearing cage ( 2 . 20 . 34 . 48 ) guided on contact flanges or the like of a bearing ring guide surfaces, characterized in that the guide surfaces ( 12 . 14 ; 22 . 24 ; 36 . 38 ; 50 . 52 ) of the cage ( 2 . 20 . 34 . 48 ) distributed over the cage circumference in each case on the contact flanges of the bearing ring adjacent contact areas and with respect to these recessed, lubricant-receiving lubrication areas. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierbereiche als in die Führungsflächen (12, 14; 36, 38) eingeschnittene bohrungsartige Vertiefungen (16, 18) oder Riefen (44, 46; 54, 56) ausgebildet sind.Rolling bearing cage according to claim 1, characterized in that the lubrication areas as in the guide surfaces ( 12 . 14 ; 36 . 38 ) cut holes ( 16 . 18 ) or scoring ( 44 . 46 ; 54 . 56 ) are formed. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen (54, 56) so ausgebildet und ausgerichtet sind, dass sie ab einer bestimmten Lagerdrehzahl einen hydrodynamischen Schmiermittelfilm zwischen den Führungsflächen (50, 52) des Wälzlagerkäfigs und den zugeordneten Kontaktflanschen des Lagerringes erzeugen. Rolling bearing cage according to claim 2, characterized in that the grooves ( 54 . 56 ) are designed and oriented such that, starting at a certain bearing speed, they provide a hydrodynamic lubricant film between the guide surfaces ( 50 . 52 ) of the rolling bearing cage and the associated contact flanges of the bearing ring produce. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbereiche jeweils als aus den Führungsflächen (22, 24) hervorstehende Führungsnoppen (30, 32) ausgebildet sind.Rolling bearing cage according to claim 1, characterized in that the contact areas in each case as from the guide surfaces ( 22 . 24 ) projecting guide studs ( 30 . 32 ) are formed.
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