DE102014209235A1 - Rolling bearing and method for operating a rolling bearing - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1), nämlich Spindellager, welches eine Anzahl zwischen einem Innenring (2) und einem Außenring (3) in einem Käfig (7) geführte Wälzkörper (4), nämlich Zylinderrollen, aufweist, wobei sich in Taschen (10) des Käfigs (7) jeweils eine Wälzkörperanordnung (9), die entweder aus einem einzigen Wälzkörper (4) oder aus mehreren Wälzkörpern (4) gebildet ist, befindet. Erfindungsgemäß weist jede Wälzkörperanordnung (9) mindestens eine von ihren Stirnseiten beabstandete Verjüngung (8) auf.The invention relates to a rolling bearing (1), namely spindle bearing, which has a number between a inner ring (2) and an outer ring (3) in a cage (7) guided rolling elements (4), namely cylindrical rollers, wherein in pockets (10 ) of the cage (7) each have a rolling element arrangement (9) which is formed either from a single rolling element (4) or from a plurality of rolling elements (4). According to the invention, each rolling element arrangement (9) has at least one narrowing (8) spaced from its end faces.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, nämlich Spindellager, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Lagers. The invention relates to a rolling bearing, namely spindle bearings, and a method for operating such a bearing.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Spindellager können beispielsweise als Kugellager, insbesondere Schrägkugellager, oder als Zylinderrollenlager ausgebildet sein. Verschiedene Spindellager in Form von Zylinderrollenlagern sind beispielsweise aus der DE 10 2010 019 587 A1 sowie aus der DE 10 2010 054 455 A1 bekannt.Spindle bearings can be designed, for example, as ball bearings, in particular angular contact ball bearings, or as cylindrical roller bearings. Different spindle bearings in the form of cylindrical roller bearings are for example from the DE 10 2010 019 587 A1 as well as from the DE 10 2010 054 455 A1 known.

Aus der DE 10 2010 020 347 A1 ist ein rollenförmiger Wälzkörper bekannt, welcher in seiner Mantelfläche mehrere umlaufende Nuten aufweist. Durch diese Nuten werden im Betrieb des Wälzlagers Spalten zwischen Wälzkörper und Lagerring gebildet, durch welche Schmiermittel hindurchtreten kann.From the DE 10 2010 020 347 A1 is a roller-shaped rolling elements are known, which has in its lateral surface a plurality of circumferential grooves. Through these grooves gaps between the rolling elements and bearing ring are formed during operation of the rolling bearing, through which lubricant can pass.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickeltes, als Spindellager vorgesehenes Wälzlager anzugeben, welches sich insbesondere durch schmierungstechnisch günstige Eigenschaften, selbst bei höchsten Drehzahlkennwerten, auszeichnet.The invention has for its object to provide a comparison with the cited prior art evolved, provided as a spindle bearing bearings, which is characterized in particular by lubricating favorable properties, even at the highest speed characteristics.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiter wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Wälzlagers gemäß Anspruch 8. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Betriebsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt das Spindellager, und umgekehrt.This object is achieved by a rolling bearing with the features of claim 1. Further, the object is achieved by a method for operating a rolling bearing according to claim 8. In the following explained in connection with the operating method embodiments and advantages of the invention apply mutatis mutandis to the device that is the spindle bearing, and vice versa.

Das Wälzlager weist im Wesentlichen zylindrische Wälzkörper auf, welche in einem Käfig geführt sind. Hierbei befindet sich in einer Tasche des Käfigs jeweils eine Wälzkörperanordnung, welche durch einen einzelnen oder durch mehrere Wälzkörper gebildet sein kann. Die Wälzkörper rollen auf Bauteilen ab, die ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Innenring und Außenring bezeichnet werden können. Diese Bezeichnungen sind rein funktional zu verstehen; tatsächlich kann anstelle eines Innenrings beispielsweise auch eine Welle und anstelle eines Außenrings beispielsweise auch ein Gehäuse vorgesehen sein. In jedem Fall weist jede Wälzkörperanordnung mindestens eine von ihren Stirnseiten beabstandete Verjüngung auf.The rolling bearing has substantially cylindrical rolling elements, which are guided in a cage. In each case a rolling body arrangement, which can be formed by a single or by a plurality of rolling elements, is located in a pocket of the cage. The rolling elements roll on components, which can be referred to without restriction of generality as inner ring and outer ring. These terms are purely functional; in fact, instead of an inner ring, for example, also a shaft and instead of an outer ring, for example, also a housing may be provided. In any case, each rolling element arrangement has at least one taper spaced from its end faces.

Die Verjüngung kann entweder durch eine in einen Wälzkörper eingearbeitete Nut oder, im Fall von mehreren aneinander grenzenden, zusammen eine Wälzkörperanordnung bildenden Wälzkörpern, an einer Stoßstelle zwischen Wälzkörpern gebildet sein. In beiden Fällen sind durch die Verjüngung offene Querschnittsbereiche zwischen der Wälzkörperanordnung und dem Innen- bzw. Außenring gebildet. Die Käfigführung jeder Wälzkörperanordnung sorgt gleichzeitig dafür, dass die Bereiche innerhalb des Querschnitts des Wälzlagers, in denen durch die Verjüngung Öffnungen für den Durchtritt von Schmiermittel gebildet sind, beim Betrieb des Wälzlagers nicht wandern. Das Wälzlager ist damit für sehr hohe Drehzahlkennwerte von mindestens 500.000 min–1 mm, beispielsweise mehr als 750.000 min–1 mm, insbesondere mehr als 1.000.000 min–1 mm, geeignet. Der Käfig des Wälzlagers ist vorzugsweise am Außenring geführt. Bei der Schmierung des Wälzlagers handelt es sich in bevorzugter Ausgestaltung um eine Luft-Öl-Schmierung.The taper may be formed either by a groove incorporated in a rolling element or, in the case of a plurality of adjacent rolling elements which together form a rolling element arrangement, at a joint between rolling elements. In both cases, open cross-sectional areas between the Wälzkörperanordnung and the inner and outer ring are formed by the taper. At the same time, the cage guide of each rolling element arrangement ensures that the regions within the cross section of the rolling bearing, in which openings for the passage of lubricant are formed by the taper, do not migrate during operation of the rolling bearing. The rolling bearing is thus suitable for very high speed characteristics of at least 500,000 min -1 mm, for example more than 750,000 min -1 mm, in particular more than 1,000,000 min -1 mm. The cage of the rolling bearing is preferably guided on the outer ring. The lubrication of the rolling bearing is in a preferred embodiment to an air-oil lubrication.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform weist jede Wälzkörperanordnung nur eine einzige Verjüngung auf. Im Fall der Bildung der Wälzkörperanordnung durch einen einzigen Wälzkörper ist die Verjüngung vorzugsweise in der Mitte des Wälzkörpers angeordnet. Ebenso sind auch Wälzkörperformen realisierbar, bei welchen sich eine einzige Verjüngung asymmetrisch in der Mantelfläche befindet. In analoger Weise kann im Fall der Bildung der Wälzkörperanordnung durch zwei aneinanderstoßende Wälzkörper entweder die Verwendung von zwei gleich breiten oder von zwei ungleich breiten Wälzkörpern vorgesehen sein.According to a possible embodiment, each rolling element arrangement has only a single taper. In the case of forming the rolling element assembly by a single rolling element, the taper is preferably arranged in the center of the rolling element. Likewise, rolling element shapes can be realized in which a single taper is asymmetrically in the lateral surface. In an analogous manner, in the case of the formation of the rolling body assembly by two abutting rolling elements either the use of two equally wide or two unequal width rolling elements can be provided.

Bei einer möglichen geometrischen Variante der Verjüngung ist diese ausschließlich durch eine gekrümmte Kontur beschrieben, wobei beispielsweise kreisbogenförmige Konturen und/oder sonstige gekrümmte Konturen, etwa elliptische oder logarithmische Konturen, gegeben sein können.In a possible geometric variant of the taper this is described exclusively by a curved contour, for example, circular-arc contours and / or other curved contours, such as elliptical or logarithmic contours, may be given.

In anderen möglichen Varianten weist die Verjüngung des Wälzkörpers mindestens eine gerade Kontur auf. Ein gerader Konturabschnitt kann mit einem gekrümmten Konturabschnitt beliebiger Art kombiniert sein. In allen Fällen sind die Übergänge zwischen dem verjüngten und dem zylindrischen Teil der Mantelfläche des Wälzkörpers in vorteilhafter Weise abgerundet gestaltet. Die in radialer Richtung des Wälzkörpers gemessene Tiefe der Verjüngung beträgt in bevorzugter Ausgestaltung zwischen 0,02 mm und 1,5 mm. Der Betrag der Tiefe kann mehr als 5 % des Wälzkörperdurchmessers sein.In other possible variants, the taper of the rolling element has at least one straight contour. A straight contour section can be combined with a curved contour section of any type. In all cases, the transitions between the tapered and the cylindrical part of the lateral surface of the rolling body are advantageously rounded rounded. The depth of the taper measured in the radial direction of the rolling element is in a preferred embodiment between 0.02 mm and 1.5 mm. The amount of depth may be more than 5% of the rolling element diameter.

Die als modifizierte Zylinderrollen gestalteten Wälzkörper des Wälzlagers sind entweder aus Stahl oder aus einem keramischen Werkstoff, beispielsweise Siliciumnitrid, gefertigt. The designed as a modified cylindrical rollers rolling elements of the bearing are made of either steel or a ceramic material, such as silicon nitride.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:Hereinafter, several embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 in einer Schnittdarstellung ein Wälzlager, nämlich Spindellager, mit einer modifizierten Zylinderrolle als Wälzkörper, 1 in a sectional view of a rolling bearing, namely spindle bearings, with a modified cylindrical roller as rolling elements,

2 den Wälzkörper des Wälzlagers nach 1, 2 the rolling elements of the rolling bearing after 1 .

3 ausschnittsweise eine erste Kontur eines für das Wälzlager nach 1 geeigneten Wälzkörpers, 3 partially a first contour of a for the rolling bearing 1 suitable rolling elements,

4 ausschnittsweise eine zweite Kontur eines für das Wälzlager nach 1 geeigneten Wälzkörpers, 4 partially a second contour of a for the rolling bearing 1 suitable rolling elements,

5 ausschnittsweise eine dritte Kontur eines für das Wälzlager nach 1 geeigneten Wälzkörpers, 5 partially a third contour of a for the rolling bearing 1 suitable rolling elements,

6 ausschnittsweise eine vierte Kontur eines für das Wälzlager nach 1 geeigneten Wälzkörpers, 6 Partially a fourth contour of a for the rolling bearing after 1 suitable rolling elements,

7 eine alternative Wälzlageranordnung für ein Spindellager. 7 an alternative rolling bearing arrangement for a spindle bearing.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In 1 ist in einem schematischen Querschnitt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wälzlager, nämlich Spindellager, dargestellt, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird. Zwischen einem Innenring 2 und einem Außenring 3 rollen Wälzkörper 4 ab, welche als Zylinderrollen gestaltet sind. Während der Innenring 2 im dargestellten Ausführungsbeispiel Borde 5, 6 aufweist, weist der Außenring 3 keine Borde auf. Die Wälzkörper 4 sind in einem Käfig 7 geführt, welcher aus Kunststoff gefertigt und am Außenring 3 geführt sein kann.In 1 is in a schematic cross section a total with the reference numeral 1 characterized bearings, namely spindle bearings, shown, with respect to its basic function is referred to the cited prior art. Between an inner ring 2 and an outer ring 3 roll rolling elements 4 from, which are designed as cylindrical rollers. While the inner ring 2 Borde in the illustrated embodiment 5 . 6 has, has the outer ring 3 no borders on. The rolling elements 4 are in a cage 7 guided, which made of plastic and the outer ring 3 can be guided.

Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, weist der Wälzkörper 4 eine mittige, als umlaufende Nut ausgebildete Verjüngung 8 auf. Durch diese Verjüngung 8 ist der Wälzkörper 4 in seinem mittleren Bereich vom Innenring 2 sowie Außenring 3 signifikant beabstandet, sodass offene Querschnittsbereiche gebildet sind, die den Durchtritt von Schmiermittel ermöglichen. Somit muss beim Abrollen des Wälzkörpers 4 auf den Lagerringen 2, 3 höchstens in untergeordnetem Maß Schmiermittel zur Seite, das heißt in Richtung zu den Borden 5, 6, verdrängt werden, was die Eignung des Wälzlagers 1 für sehr hohe Drehzahlkennwerte von mehr als 500.000 min–1 mm begünstigt.Like from the 1 and 2 shows, the rolling element has 4 a central, designed as a circumferential groove rejuvenation 8th on. Through this rejuvenation 8th is the rolling element 4 in its middle area of the inner ring 2 as well as outer ring 3 significantly spaced so that open cross-sectional areas are formed, which allow the passage of lubricant. Thus, when rolling the rolling element 4 on the bearing rings 2 . 3 at the most to a lesser extent lubricant aside, that is towards the Borden 5 . 6 , are displaced, what the suitability of the rolling bearing 1 For very high speed characteristics of more than 500,000 min -1 mm favors.

Während die Verjüngung 8 eine konvexe Kontur darstellt, befinden sich beiderseits der Verjüngung 8 kombiniert konvex-zylindrische Konturen. Der Wälzkörper 4 ist zu einer mittig durch die Verjüngung 8 verlaufenden Ebene spiegelsymmetrisch. Insgesamt weist der Wälzkörper 4, wie aus den 1 und 2 hervorgeht, einen annähernd quadratischen Querschnitt auf. Die Tiefe der Verjüngung 8 ist mit t, der Durchmesser des Wälzkörpers 4 mit D bezeichnet.While the rejuvenation 8th represents a convex contour, located on either side of the taper 8th combines convex-cylindrical contours. The rolling element 4 is too central through the rejuvenation 8th extending plane mirror symmetry. Overall, the rolling element has 4 , like from the 1 and 2 indicates an approximately square cross-section. The depth of rejuvenation 8th is with t, the diameter of the rolling element 4 denoted by D.

In den 3 bis 6 sind mögliche Varianten der Kontur der Verjüngung 8 des Wälzkörpers 4 skizziert. Hierbei handelt es sich um Kreisbogenform (3), eine Rechteckform (4), eine dreieckige Form (5), sowie eine Trapezform (6). Die Konturen der Verjüngung 8 sind in allen Fällen auf einfache Weise durch Zerspanung herstellbar.In the 3 to 6 are possible variants of the contour of the rejuvenation 8th of the rolling element 4 outlined. This is a circular arc form ( 3 ), a rectangular shape ( 4 ), a triangular shape ( 5 ), as well as a trapezoidal shape ( 6 ). The contours of the rejuvenation 8th are in all cases easily produced by machining.

In den Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 6 ist jeweils ein einzelner Wälzkörper 8, allgemein auch als Wälzkörperanordnung 9 bezeichnet, in einer mit 10 bezeichneten Tasche des Käfigs 7 geführt.In the embodiments of the 1 to 6 each is a single rolling element 8th , also generally as a rolling element arrangement 9 designated, in one with 10 designated pocket of the cage 7 guided.

Im Unterschied hierzu ist im Ausführungsbeispiel nach 7 eine Wälzkörperanordnung 9, welche sich in ein und derselben Tasche 10 des Käfigs 7 befindet, durch zwei aneinander stoßende Wälzkörper 4 gebildet. Die Verjüngung 8 ist in diesem Fall an der Stoßstelle zwischen den beiden jeweils als Zylinderrolle gestalteten Wälzkörpern 4 gebildet. Jeder der beiden Wälzkörper 4 weist einen Durchmesser D auf, der etwa doppelt so groß wie seine Breite ist, sodass die gesamte Wälzkörperanordnung 9, wie im Ausführungsbeispiel nach 1, einen etwa quadratischen Querschnitt hat.In contrast to this, the exemplary embodiment 7 a rolling element arrangement 9 which are in one and the same bag 10 of the cage 7 located, by two abutting rolling elements 4 educated. The rejuvenation 8th is in this case at the joint between the two each designed as a cylindrical roller rolling elements 4 educated. Each of the two rolling elements 4 has a diameter D which is about twice as large as its width, so that the entire rolling element assembly 9 , as in the embodiment according to 1 , has an approximately square cross-section.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Wälzlager roller bearing
22
Innenring inner ring
33
Außenring outer ring
44
Wälzkörper rolling elements
55
Bord shelf
66
Bord shelf
77
Käfig Cage
88th
Verjüngung rejuvenation
99
Wälzkörperanordnung rolling body
1010
Tasche bag
DD
Durchmesser diameter
tt
Tiefe depth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010019587 A1 [0002] DE 102010019587 A1 [0002]
  • DE 102010054455 A1 [0002] DE 102010054455 A1 [0002]
  • DE 102010020347 A1 [0003] DE 102010020347 A1 [0003]

Claims (10)

Wälzlager (1), nämlich Spindellager, mit einer Anzahl zwischen einem Innenring (2) und einem Außenring (3) in einem Käfig (7) geführter Wälzkörper (4), nämlich Zylinderrollen, wobei sich in Taschen (10) des Käfigs (7) jeweils eine Wälzkörperanordnung (9) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wälzkörperanordnung (9) mindestens eine von ihren Stirnseiten beabstandete Verjüngung (8) aufweist.Roller bearing ( 1 ), namely spindle bearings, with a number between an inner ring ( 2 ) and an outer ring ( 3 ) in a cage ( 7 ) guided rolling elements ( 4 ), namely cylindrical rollers, which are in pockets ( 10 ) of the cage ( 7 ) each have a rolling element arrangement ( 9 ), characterized in that each rolling element arrangement ( 9 ) at least one of their end faces spaced taper ( 8th ) having. Wälzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wälzkörperanordnung (9) durch einen einzigen Wälzkörper (4) gebildet ist.Roller bearing ( 1 ) according to claim 1, characterized in that each rolling element arrangement ( 9 ) by a single rolling element ( 4 ) is formed. Wälzlager (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzköper (4) eine einzige Verjüngung (8) aufweist.Roller bearing ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the Wälzköper ( 4 ) a single rejuvenation ( 8th ) having. Wälzlager (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (8) des Wälzkörpers (4) ausschließlich durch eine gekrümmte Kontur beschrieben ist.Roller bearing ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the rejuvenation ( 8th ) of the rolling element ( 4 ) is described exclusively by a curved contour. Wälzlager (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (8) des Wälzkörpers (4) mindestens eine gerade Kontur aufweist.Roller bearing ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the rejuvenation ( 8th ) of the rolling element ( 4 ) has at least one straight contour. Wälzlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperanordnung (9) durch mehrere Wälzkörper (4) gebildet ist, wobei sich die Verjüngung (8) an einer Stoßstelle zwischen den Wälzkörpern (4) befindet.Roller bearing ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the rolling element arrangement ( 9 ) by a plurality of rolling elements ( 4 ), whereby the rejuvenation ( 8th ) at a joint between the rolling elements ( 4 ) is located. Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (7) am Außenring (3) geführt ist. Roller bearing ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cage ( 7 ) on the outer ring ( 3 ) is guided. Verfahren zum Betrieb eines Wälzlagers (1), mit folgenden Merkmalen: – eine Spindel wird durch ein Wälzlager (1), nämlich Zylinderrollenlager, gelagert, – dem Wälzlager (1) wird Schmiermittel zugeführt, welches durch einen zwischen Wälzkörper (4) und Lagerring (2, 3) des Wälzlagers (1) gebildeten Spalt, der zwischen zwei Wälzkörperstirnseiten aufgeweitet ist, hindurchtritt.Method for operating a rolling bearing ( 1 ), having the following features: a spindle is passed through a rolling bearing ( 1 ), namely cylindrical roller bearings, mounted, - the rolling bearing ( 1 ) lubricant is supplied, which by a rolling element between ( 4 ) and bearing ring ( 2 . 3 ) of the rolling bearing ( 1 ) formed gap, which is widened between two Wälzkörperstirnseiten passes. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) mit Luft-Öl-Schmierung betrieben wird.Method according to claim 8, characterized in that the rolling bearing ( 1 ) is operated with air-oil lubrication. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1) mit einem Drehzahlkennwert von mindestens 500.000 min–1 mm betrieben wird.Method according to claim 8 or 9, characterized in that the rolling bearing ( 1 ) is operated with a speed characteristic of at least 500,000 min -1 mm.
DE102014209235.3A 2014-05-15 2014-05-15 Rolling bearing and method for operating a rolling bearing Withdrawn DE102014209235A1 (en)

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