DE102014218047A1

DE102014218047A1 - Combined roller ball bearing

Info

Publication number: DE102014218047A1
Application number: DE102014218047.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Antálek; Boris Jurka; Marek Pukl
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Rollen-Kugellager (1) mit einem Innenring (2) und einem Außenring (3), die jeweils eine zugehörigen Laufrille (4, 5) aufweisen, auf denen in einem Käfig (16) geführte Rollen (14) und Kugeln (15) mit unterschiedlichem Durchmesser abrollen, wobei die Kugeln (15) in den Laufrillen (4, 5) und die Rollen (14) auf verbleibenden planen Schulterflächen (10, 11, 12, 13) der Lagerringe (2, 3) abrollen. Um die Tragzahl dieses Rollen-Kugellagers (1) bei geringen Abmessungen zu erhöhen und die Kantenpressungen im Bereich der Schulterflächen zu verringern, weisen die Rollen (14) eine Länge auf, die kleiner ist als die Breite der verbleibenden Schulterflächen (10, 11, 12, 13), und beiderseits einer Kugelreihe ist jeweils eine Rollenreihe (R1, R2) angeordnet.The invention relates to a combined roller ball bearing (1) with an inner ring (2) and an outer ring (3), each having an associated track groove (4, 5) on which in a cage (16) guided rollers (14) and Rolling balls (15) of different diameter, wherein the balls (15) in the grooves (4, 5) and the rollers (14) roll on remaining flat shoulder surfaces (10, 11, 12, 13) of the bearing rings (2, 3) , In order to increase the load capacity of this roller ball bearing (1) with small dimensions and to reduce the edge pressure in the region of the shoulder surfaces, the rollers (14) have a length which is smaller than the width of the remaining shoulder surfaces (10, 11, 12 , 13), and a row of rollers (R1, R2) is arranged on each side of a row of balls.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Rollen-Kugellager mit einem Innenring und einem Außenring, die jeweils eine zugehörigen Laufrille aufweisen, auf denen in einem Käfig geführte Rollen und Kugeln mit unterschiedlichem Durchmesser abrollen, wobei die Kugeln in den Laufrillen und die Rollen auf verbleibenden planen Schulterflächen der Lagerringe abrollen. The invention relates to a combined roller ball bearing with an inner ring and an outer ring, each having an associated track on which run in a cage guided rollers and balls of different diameters, wherein the balls in the grooves and the rollers on remaining flat shoulder surfaces of Unroll bearing rings.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ein solches gattungsgemäßes Rollen-Kugellager ist aus der DE 10 2006 044 802 A1 bekannt. Bei diesem Rollen-Kugellager sind die Rollen und Kugeln in einer einzigen Radialebene umfangsbezogen hintereinander angeordnet. Such a generic roller ball bearing is from the DE 10 2006 044 802 A1 known. In this roller ball bearings, the rollers and balls are circumferentially arranged in a single radial plane in succession.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Tragzahl des kombinierten Rollen-Kugellagers der eingangs erwähnten Art bei gleichen oder ähnlichen Abmessungen zu erhöhen, und zugleich die Kantenpressungen im Bereich der Schulterflächen der Lagerringe zu verringern, um eine längere Gebrauchsdauer des Lagers zu erreichen.The invention has for its object to increase the load capacity of the combined roller ball bearing of the type mentioned in the same or similar dimensions, and at the same time to reduce the edge pressures in the shoulder surfaces of the bearing rings to achieve a longer service life of the bearing.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein kombiniertes Rollen-Kugellager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a combined roller ball bearing with the features of claim 1. Advantageous developments and refinements of the invention will become apparent from the dependent claims.

Demnach betrifft die Erfindung ein kombiniertes Rollen-Kugellager mit einem Innenring und einem Außenring, die jeweils eine zugehörigen Laufrille aufweisen, auf denen in einem Käfig geführte Rollen und Kugeln mit unterschiedlichem Durchmesser abrollen, wobei die Kugeln in den Laufrillen und die Rollen auf verbleibenden planen Schulterflächen der Lagerringe abrollen. Zur Lösung der Aufgabe ist bei diesem Rollen-Kugellager vorgesehen, dass die Rollen eine Länge aufweisen, die kleiner ist als die Breite der verbleibenden Schulterflächen, und dass axial beiderseits einer Kugelreihe je eine Rollenreihe angeordnet ist.Accordingly, the invention relates to a combined roller ball bearing with an inner ring and an outer ring, each having an associated track on which run in a cage guided rollers and balls of different diameter, the balls in the grooves and the rollers on remaining flat shoulder surfaces unroll the bearing rings. To solve the problem is provided in this roller ball bearings, that the rollers have a length which is smaller than the width of the remaining shoulder surfaces, and that axially on either side of a row of balls per row of rollers is arranged.

Während bei dem kombinierten Rollen-Kugellager gemäß der DE 10 2006 044 802 A1 abwechselnd hintereinander eine Kugel und eine Rolle zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind, ist bei dem Lager gemäß der Erfindung beiderseits einer Kugelreihe je eine Rollenreihe angeordnet. Dadurch können die Kugeln konstruktiv näher aneinander angeordnet werden, wodurch sich im Ergebnis ihre Anzahl bei gleichen Durchmessern der Kugeln und der Lagerringe erhöhen lässt. Außerdem lässt sich die Anzahl der Rollen in einer Rollenreihe vergleichsweise erhöhen, da deren Durchmesser merklich kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln, und es somit nicht erforderlich ist, die gleiche Anzahl Rollen wie Kugeln wie bei dem genannten bekannten kombiniertes Rollen-Kugellager zu verwenden. While in the combined roller ball bearing according to the DE 10 2006 044 802 A1 a ball and a roller between the inner ring and the outer ring are alternately arranged one behind the other, is arranged in the bearing according to the invention on both sides of a row of balls depending on a row of rollers. As a result, the balls can be structurally arranged closer to one another, as a result of which their number can be increased with equal diameters of the balls and the bearing rings. In addition, the number of rollers in a row of rollers can be comparatively increased, since their diameter is considerably smaller than the diameter of the balls, and it is thus not necessary to use the same number of rollers as balls as in the said known combined roller ball bearing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained below with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. Showing:

1 einen halben Axialschnitt durch ein kombiniertes Rollen-Kugellager gemäß der Erfindung, und 1 a half-axial section through a combined roller ball bearing according to the invention, and

2 eine perspektivische Darstellung des zweiteiligen Innenrings mit montiertem Käfig und darin angeordneten Kugeln und Rollen. 2 a perspective view of the two-piece inner ring with mounted cage and arranged therein balls and rollers.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Das in den 1 und 2 dargestellte Rollen-Kugellager 1 weist einen geteilten Innenring 2 mit einer rechten Hälfte 2a und einer linken Hälfte 2b sowie einem Außenring 3 auf, die um eine Lagerlängsachse 17 konzentrisch zueinander angeordnet sind. Sowohl der Innenring 2 als auch der Außenring 3 weisen jeweils eine Laufrille 4, 5 auf, die beidseitig von den Schultern 6, 7, 8, 9 begrenzt sind. Die beiden Schultern 6, 7 des Innenrings 2 weisen radial außen plane Schulterflächen 10, 11 auf, die parallel zur Lagerachse 17 verlaufen. Das gleiche trifft für die planen Schulterflächen 12, 13 der beiden Schultern 8, 9 des Außenrings 3 zu, die radial innen ebenfalls parallel zur Lagerachse 17 verlaufen. Zwischen den beiden Lagerringen 2, 3 sind Wälzkörper in Form von Rollen 14 und Kugeln 15 angeordnet, die in einem gemeinsamen Käfig 16 in zugeordneten Taschen 25, 26 angeordnet sind. Beiderseits der einzigen Kugelreihe mit den Kugeln 15 sind parallele Rollenreihen R1, R2 mit den Rollen 14 im Käfig 16 angeordnet, wobei die Kugeln 15 in einer Kugelreihe möglichst dicht zueinander angeordnet sind, so dass sich bei vergleichbar gleichen Abmessungen mehr Kugeln 15 in einer Kugelreihe anordnet sind als bei dem kombinierten Rollen-Kugellager gemäß der DE 10 2006 044 802 A1 .That in the 1 and 2 illustrated roller ball bearings 1 has a split inner ring 2 with a right half 2a and a left half 2 B as well as an outer ring 3 on, around a bearing axis 17 are arranged concentrically with each other. Both the inner ring 2 as well as the outer ring 3 each have a track groove 4 . 5 on, on both sides of the shoulders 6 . 7 . 8th . 9 are limited. The two shoulders 6 . 7 of the inner ring 2 have radially outside plane shoulder surfaces 10 . 11 on, parallel to the bearing axis 17 run. The same applies to the flat shoulder surfaces 12 . 13 the two shoulders 8th . 9 of the outer ring 3 to, the radially inside also parallel to the bearing axis 17 run. Between the two bearing rings 2 . 3 are rolling elements in the form of rollers 14 and bullets 15 arranged in a common cage 16 in associated pockets 25 . 26 are arranged. On both sides of the single ball row with the balls 15 are parallel roller rows R1, R2 with the rollers 14 in the cage 16 arranged, with the balls 15 are arranged as close as possible to each other in a row of balls, so that with the same dimensions more balls 15 in a row of balls are arranged as in the combined roller ball bearing according to the DE 10 2006 044 802 A1 ,

Das gleiche gilt für die Rollen 14 in den beiderseits der Kugeln 15 angeordneten Rollenreihen R1, R2, da deren Anzahl unabhängig von der Anzahl der Kugeln 15 bestimmt werden kann. So ist es möglich, jeweils eine Rolle 14 im Bereich der umfangsbezogenen Lücke zwischen zwei Kugeln 15 der Kugelreihe anzuordnen, oder aber, wie in 2 dargestellt, die Rollen 14 in den Rollenreihen R1, R2 enger zusammenzurücken, um so eine erheblich größere Anzahl Rollen 14 im kombinierten Rollen-Kugellager 1 anordnen zu können, als dies beim Lager gemäß der DE 10 2006 044 802 A1 möglich ist. Durch die vergrößerte Anzahl der Kugeln 15 und der Rollen 14 ist die Tragzahl des erfindungsgemäßen kombinierten Rollen-Kugellagers 1 gegenüber dem Lager der DE 10 2006 044 802 A1 erheblich vergrößert. Außerdem werden Kantenpressungen auf den Schulterflächen 10, 11, 12, 13 sehr gering gehalten, da die Rollen 14 in den beiden Rollenreihen R1, R2 nicht zwischen den Kugeln 15 durchlaufen, wie dies beim Lager gemäß der DE 10 2006 044 802 A1 der Fall ist, sondern zwei getrennte Rollenreihen R1, R2 mit voneinander axial beabstandeten, verhältnismäßig kurzen Rollen 14 bilden.The same goes for the roles 14 in both sides of the balls 15 arranged roller rows R1, R2, since their number is independent of the number of balls 15 can be determined. So it is possible, each one role 14 in the area of the circumferential gap between two spheres 15 to arrange the ball row, or else, as in 2 represented the roles 14 in the rows of rollers R1, R2 closer to move together, so a significantly larger number of roles 14 in the combined roller ball bearing 1 to be able to arrange, as this is the camp according to the DE 10 2006 044 802 A1 is possible. Due to the increased number of balls 15 and the roles 14 is the load capacity of the combined roller ball bearing according to the invention 1 considerably increased relative to the bearing of DE 10 2006 044 802 A1. In addition, edge pressures on the shoulder surfaces 10 . 11 . 12 . 13 kept very low as the rollers 14 in the two rows of rollers R1, R2 not between the balls 15 go through as in the camp according to the DE 10 2006 044 802 A1 the case is, but two separate rows of rollers R1, R2 with axially spaced, relatively short rollers 14 form.

In 2 ist deutlich erkennbar, dass das Rollen-Kugellager 1 einen aus zwei stirnseitig aneinander angeordneten Hälften 2a, 2b bestehendem Innenring 2 aufweist. Es ist jedoch in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall auch möglich, den Innenring 2 einteilig und den Außenring 3 radial geteilt auszubilden.In 2 It is clear that the roller ball bearings 1 one of two frontally adjacent halves 2a . 2 B existing inner ring 2 having. However, it is also possible, depending on the particular application, the inner ring 2 one-piece and the outer ring 3 form radially divided.

Die Kugeln 15 wälzen auf den Laufrillen 4, 5 der Lagerringe 2, 3 ab, die so gestaltet sind, dass deren zwei Krümmungsmittelpunkte gegeneinander versetzt sind, so dass die Kugeln 15 bei einer radialen Belastung den Innenring 2 an den beiden Berührungspunkten 18, 19 und den Außenring 3 an den Berührungspunkten 20, 21 berühren. Hieraus ergibt sich ein 4-Punkt-Kugellager mit zwei Drucklinien 22, 23, die einerseits von den Berührungspunkten 18, 21 und andererseits von den Berührungspunkten 19, 20 an den Lagerringen 2, 3 begrenzt sind. Der zugehörige Druckwinkel α wird von einer axial mittigen Radialebene 24 des Rollen-Kugellager 1 und von den jeweiligen Drucklinien 22, 23 begrenzt.The balls 15 roll on the grooves 4 . 5 the bearing rings 2 . 3 designed so that their two centers of curvature are offset from each other, so that the balls 15 at a radial load the inner ring 2 at the two points of contact 18 . 19 and the outer ring 3 at the touch points 20 . 21 touch. This results in a 4-point ball bearing with two pressure lines 22 . 23 on the one hand from the touch points 18 . 21 and on the other hand from the touch points 19 . 20 at the bearing rings 2 . 3 are limited. The associated pressure angle α is from an axially central radial plane 24 Rolling Ball Bearing 1 and from the respective printing lines 22 . 23 limited.

1 ist weiter entnehmbar, dass innerhalb des Rollen-Kugellagers 1 eine strikte Trennung von aufzunehmenden Radialkräften und Axialkräften gewährleistet ist. Bei einem in einem nicht dargestellten Gehäuse drehfest angeordneten Außenring 3 werden von den Schulterflächen 10, 11 des Innenrings 2 ausgehende Radialkräfte über die Rollen 14 auf die Schulterflächen 12 und 13 des Außenrings 3 übertragen. Die Kugeln 15 übernehmen im Gegensatz dazu die Übertragung von axialen Kräften in beide axiale Richtungen. Wird der Innenring 2 entsprechend dem Pfeil mit einer von links nach rechts wirkenden ersten Kraft F1 beaufschlagt, so wird diese vom Berührungspunkt 19 des Innenrings 2 auf den Berührungspunkt 20 des Außenrings 3 und somit in das Gehäuse übertragen. Im umgekehrten Fall, der durch den zweiten Pfeil veranschaulicht ist, erfolgt die Übertragung der axialen Kraft F2 in der Zeichnung von rechts nach links vom Berührungspunkt 18 des Innenrings 2 auf den Berührungspunkt 21 des Außenrings 3 und von dort in das Gehäuse. 1 is further removable that within the roller ball bearing 1 a strict separation of male radial forces and axial forces is guaranteed. In a non-rotatably mounted in a housing not shown outer ring 3 be from the shoulder surfaces 10 . 11 of the inner ring 2 outgoing radial forces over the rollers 14 on the shoulder surfaces 12 and 13 of the outer ring 3 transfer. The balls 15 In contrast, take over the transfer of axial forces in both axial directions. Will the inner ring 2 according to the arrow is acted upon by a first force F1 acting from left to right, this is from the point of contact 19 of the inner ring 2 to the point of contact 20 of the outer ring 3 and thus transferred into the housing. In the opposite case, which is illustrated by the second arrow, the transmission of the axial force F2 in the drawing from right to left from the contact point 18 of the inner ring 2 to the point of contact 21 of the outer ring 3 and from there into the housing.

Das vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Rollen-Kugellager wird besonders vorteilhaft zur Lagerung von Wellen im Getriebebau eingesetzt. Durch die konstruktive Kombination eines Rollenlagers mit einem 4-Punkt-Kugellager werden auf engem Raum, das heißt bei geringer Baubreite, eine hohe radiale und axiale Tragfähigkeit realisiert. Die Aufsplittung in radiale Kräfte und axiale Kräfte aufnehmende Wälzkörper ermöglicht es, dass das Lager auf jeden Anwendungsfall mit den jeweiligen Belastungskräften exakt einstellbar ist, wobei insbesondere in axialer Richtung durch das 4-Punkt-Kugellager eine hohe Positionsgenauigkeit durch dessen geringes Axialspiel gegeben ist. Daher ist ein solches Lager mit seinen geringen Reibungsanteilen für hohe Lagerdrehzahlen bestens geeignet.The above-described roller ball bearing according to the invention is used particularly advantageously for the storage of shafts in gearbox construction. The constructive combination of a roller bearing with a 4-point ball bearing a high radial and axial load capacity can be realized in a confined space, that is, in a small width. The splitting into radial forces and axial forces receiving rolling elements makes it possible that the bearing is precisely adjustable to each application with the respective load forces, in particular in the axial direction by the 4-point ball bearing high position accuracy is given by its low axial play. Therefore, such a bearing with its low friction components for high bearing speeds is best suited.

Alle in der vorstehenden Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen und beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.All the features mentioned in the preceding description of the figures, in the claims and in the introduction to the description can be used both individually and in any combination with one another. The invention is thus not limited to the described and claimed feature combinations, but all feature combinations are to be regarded as disclosed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Rollen-Kugellager Roller Bearings
22: Innenring inner ring
2a2a: Rechte Hälfte des Innenrings Right half of the inner ring
2b2 B: Linke Hälfte des Innenrings Left half of the inner ring
33: Außenring outer ring
44: Laufrille im Innenring 2 Raceway in the inner ring 2
55: Laufrille im Außenring 3 Raceway in the outer ring 3
66: Rechte Schulter an Innenring 2a Right shoulder to inner ring 2a
77: Schulter an Innenring 2b Shoulder to inner ring 2 B
88th: Linke Rechte Schulter am Außenring 3 Left right shoulder on outer ring 3
99: Linke Schulter am Außenring 3 Left shoulder on the outer ring 3
1010: Schulterfläche an der Schulter 6 Shoulder at the shoulder 6
1111: Schulterfläche an der Schulter 7 Shoulder at the shoulder 7
1212: Schulterfläche an der Schulter 8 Shoulder at the shoulder 8th
1313: Schulterfläche an der Schulter 9 Shoulder at the shoulder 9
1414: Rolle role
1515: Kugel Bullet
1616: Käfig Cage
1717: Lagerachse bearing axle
1818: Erster Berührungspunkt an der Laufrille 4 First contact point on the track 4
1919: Zweiter Berührungspunkt an der Laufrille 4 Second touch point on the track 4
2020: Erster Berührungspunkt an der Laufrille 5 First contact point on the track 5
2121: Zweiter Berührungspunkt an der Laufrille 5 Second touch point on the track 5
2222: Erste Drucklinie First printing line
2323: Zweite Drucklinie Second printing line
2424: Radialebene radial plane
2525: Tasche für die Rollen 14 Bag for the rolls 14
2626: Tasche für die Kugeln 15 Bag for the balls 15
αα: Druckwinkel contact angle
F1 F1: Erste Kraft First strength
F2F2: Zweite Kraft Second force
R1R1: Erste Rollenreihe First row of rolls
R2R2: Zweite Rollenreihe Second row of rolls

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006044802 A1 [0002, 0006, 0010, 0011, 0011]

Claims

Combined Roller Ball Bearing ( 1 ) with an inner ring ( 2 ) and an outer ring ( 3 ), each having an associated track groove ( 4 . 5 ) on which in a cage ( 16 ) guided roles ( 14 ) and balls ( 15 ) roll with different diameter, the balls ( 15 ) in the grooves ( 4 . 5 ) and the roles ( 14 ) on remaining flat shoulder surfaces ( 10 . 11 . 12 . 13 ) of the bearing rings ( 2 . 3 ), characterized in that the rollers ( 14 ) have a length which is smaller than the width of the remaining shoulder surfaces ( 10 . 11 . 12 . 13 ), and that axially on either side of a row of balls depending on a row of rollers (R1, R2) is arranged.

Combined roller ball bearing according to claim 1, characterized in that the diameter of the rollers ( 14 ) is smaller than the diameter of the balls ( 15 ), and that more roles ( 14 ) in a row of rollers (R1, R2) as balls ( 15 ) are arranged in a row of balls.

Combined roller ball bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the cage ( 16 ) Bags ( 25 . 26 ) for receiving the rollers ( 14 ) and the balls ( 15 ) having.

Combined roller ball bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the grooves ( 4 . 5 ) of the bearing rings ( 2 . 3 ) two touch points each ( 18 . 19 . 20 . 21 ) for the balls ( 15 ) exhibit.