DE102014219702A1 - Raceway structure for a rolling bearing and method - Google Patents
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Abstract
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Laufbahnstruktur 100 für ein Wälzlager. Die Laufbahnstruktur 100 umfasst eine Laufbahn 110 eines Lagerrings 120 und einen Wälzkörper 130. In einem Ruhezustand steht der Wälzkörper 130 an einem ersten Berührungspunkt 140-1 und an einem in axialer Richtung zu dem ersten Berührungspunkt 140-1 beabstandeten zweiten Berührungspunkt 140-2 in Anlage mit der Laufbahn 110. Eine Verbindungsgerade 150 zwischen dem ersten und zweiten Berührungspunkt 140-1; 140-2 umfasst dabei einen Punkt 160, bei dem die Laufbahn 110 in einem vordefinierten Abstand 170 zu dem Wälzkörper 130 angeordnet ist.Embodiments relate to a raceway structure 100 for a rolling bearing. The raceway structure 100 includes a raceway 110 of a bearing ring 120 and a rolling element 130. In an idle state, the rolling element 130 abuts a first point of contact 140-1 and a second point of contact 140-2 spaced axially of the first point of contact 140-1 with the track 110. A connecting line 150 between the first and second touch points 140-1; 140-2 includes a point 160, in which the track 110 is arranged at a predefined distance 170 to the rolling body 130.
Description
Vorliegende Ausführungsbeispiele liegen auf dem Gebiet der Laufbahnstrukturen für Wälzlager.Present embodiments are in the field of raceway structures for rolling bearings.
In vielen Bereichen der Technik kommen Wälzlager zum Einsatz, welche mehr oder weniger starken Kräften ausgesetzt sein können. Bei einem Wirken einer solchen Kraft kann diese beispielsweise von einem Außenring über einen Wälzkörper auf einen Innenring übertragen werden. Dabei kann es vorkommen, dass durch die Belastung ein erhöhter Verschleiß bei einer Laufbahn eines der Lagerringe oder einer Abrollfläche des Wälzkörpers auftritt. Dies wiederum kann zu einer kürzeren Lebensdauer des Lagers, und somit zusätzlichen Wartungsprozessen führen, was wiederum erhöhte Kosten oder Materialaufwand verursachen kann.In many areas of technology rolling bearings are used, which may be exposed to more or less strong forces. When such a force acts, it can be transmitted, for example, from an outer ring via a rolling element to an inner ring. It may happen that due to the load increased wear occurs in a raceway of the bearing rings or a rolling surface of the rolling body. This in turn can lead to a shorter life of the bearing, and thus additional maintenance processes, which in turn can cause increased costs or material costs.
Um ein reduziertes Reibmoment in einem Kegelrollenlager zu erreichen kann gemäß einer konventionellen Lösung mit einer erhöhten Balligkeit (oder anders ausgedrückt einem konvexen Profil) der Laufbahnen gearbeitet werden. Diese Vorgehensweise kann zwar die Rollreibung reduzieren, kann aber auch bewirken, dass sich die Rolle im Lager lediglich weniger stabil abrollen lässt. So können sich leichter ungewollte Schiefstellungen mit erhöhter Reibung am Führungsbord ergeben.In order to achieve a reduced frictional torque in a tapered roller bearing can be used according to a conventional solution with an increased crown (or in other words a convex profile) of the raceways. Although this procedure can reduce the rolling friction, it can also mean that the roller in the bearing can only roll off less stably. This can easily result in undesired misalignments with increased friction at the guide board.
Bei konventionellen Kegelrollenlagern, die wegen der erhöhten Balligkeit der Laufbahnen in manchen Betriebszuständen zum Verdrehen der Rolle neigen, kann die Reibung am Führungsbord erhöht sein. Bei weniger balligen Laufbahnprofilen wie z.B. dem logarithmischen Profil kann dieses Verhalten ggf. abgeschwächt werden. Diese Auslegung des Laufbahnprofils kann jedoch möglicherweise einen stabileren Lauf der Rolle bei vergrößerter Kontaktlänge und damit bei einem höheren Reibmoment der Lagerung bewirken.. Eine belastungstechnische Auslegung einzelner Lagerkomponenten kann somit unter Umständen nur mit verringerter Effizienz genutzt werden.In conventional tapered roller bearings, which tend due to the increased crown of the raceways in some operating conditions for rotating the roller, the friction on the guide board can be increased. For less crowned track profiles such as e.g. the logarithmic profile may mitigate this behavior. However, this design of the raceway profile may possibly cause a more stable run of the roller with an increased contact length and thus with a higher friction torque of the bearing .. A load-technical design of individual bearing components may thus be used only with reduced efficiency.
Es ist daher wünschenswert, einen verbesserten Kompromiss aus verringertem Reibmoment der Lagerung und Laufstabilität bei einem Betrieb eines Wälzlagers zu bewirken.It is therefore desirable to provide an improved compromise of reduced frictional torque of the bearing and running stability during operation of a rolling bearing.
Diesen Anforderungen tragen eine Laufbahnstruktur für ein Wälzlager und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen Rechnung.These requirements are taken into account by a raceway structure for a roller bearing and a method according to the independent patent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf eine Laufbahnstruktur für ein Wälzlager. Die Laufbahnstruktur umfasst eine Laufbahn eines Lagerrings und einen Wälzkörper. In einem Ruhezustand steht der Wälzkörper an einem ersten Berührungspunkt und an einem in axialer Richtung zu dem ersten Berührungspunkt beabstandeten zweiten Berührungspunkt in Anlage mit der Laufbahn. Eine Verbindungsgerade zwischen dem ersten und zweiten Berührungspunkt umfasst dabei einen Punkt, bei dem die Laufbahn in einem vordefinierten Abstand zu dem Wälzkörper angeordnet ist. Hierdurch kann es ermöglicht werden, eine Reibung unterhalb einer vorgegebenen Belastungsgrenze zu reduzieren, wodurch Verschleiß und somit ggf. zusätzliche Wartungsprozesse entfallen können. Auch kann dabei möglicherweise ein stabileres Laufverhalten der Wälzkörper auf der Laufbahn bewirkt werden. Ein Verkanten des Wälzkörpers kann dadurch unwahrscheinlicher, und dadurch ggf. entstehende Schäden an dem Lager können so reduziert oder sogar verhindert werden.According to a first aspect, embodiments relate to a raceway structure for a rolling bearing. The raceway structure includes a raceway of a bearing ring and a rolling element. In an idle state, the rolling element is in contact with the raceway at a first point of contact and at a second point of contact spaced apart in the axial direction from the first point of contact. A connecting straight line between the first and second contact points in this case comprises a point at which the raceway is arranged at a predefined distance from the rolling body. This makes it possible to reduce a friction below a predetermined load limit, whereby wear and thus possibly additional maintenance processes can be omitted. Also, this may possibly cause a more stable running behavior of the rolling elements on the track. Tilting of the rolling element can thereby be unlikely, and thus possibly resulting damage to the bearing can be reduced or even prevented.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weisen der Wälzkörper und die Laufbahn im Wesentlichen unterschiedliche Krümmungsradien auf. Dies kann eine Kontaktfläche reduzieren und somit Reibung vermindern.In some embodiments, the rolling element and the raceway have substantially different radii of curvature. This can reduce a contact area and thus reduce friction.
Bei manchen Ausführungsbeispielen weist ein axiales Querschnittsprofil der Laufbahn eine konkave Krümmung auf. Auf diese Weise können wenigstens zwei Berührungspunkte vorhanden sein, und dadurch eine Geometrie ermöglicht werden, die ein Verdrehen einer Drehachse des Wälzkörpers erschwert oder sogar verhindert.In some embodiments, an axial cross-sectional profile of the raceway has a concave curvature. In this way, at least two points of contact can be present, and thereby a geometry are made possible, which makes it difficult to prevent rotation of a rotational axis of the rolling body or even prevented.
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist ein axiales Querschnittsprofil des Wälzkörpers eine konkave Krümmung auf. Somit kann eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit geschaffen werden, Reibung zwischen Wälzkörper und Laufbahn zu vermindern.In some embodiments, an axial cross-sectional profile of the rolling element has a concave curvature. Thus, an additional or alternative possibility can be created to reduce friction between the rolling element and raceway.
Bei manchen Ausführungsbeispielen weist ein Material des Wälzkörpers einen höheren Härtegrad auf als ein Material der Laufbahn. Dies kann bewirken, dass eine Deformierung eines Wälzkörpers oberhalb einer bestimmten Lastgrenze gegenüber einer Deformierung der Laufbahn vermindert wird, was zu einer höheren Lebensdauer der Wälzkörper führen könnte.In some embodiments, a material of the rolling element has a higher degree of hardness than a material of the raceway. This can cause a deformation of a rolling element above a certain load limit against deformation of the track is reduced, which could lead to a higher life of the rolling elements.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Laufbahn in axialer Richtung durch ein Führungsbord zum Führen des Wälzkörpers begrenzt. Dadurch kann die Möglichkeit einer Schrägstellung des Wälzkörpers weiter vermindert werden.In some embodiments, the track is limited in the axial direction by a guide board for guiding the rolling body. Thereby, the possibility of an inclination of the rolling element can be further reduced.
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Laufbahnstruktur ferner eine Gegenlaufbahn eines Gegenrings. In einem Ruhezustand steht der Wälzkörper an einem dritten Berührungspunkt in Anlage mit der Gegenlaufbahn. Eine den dritten Berührungspunkt schneidende axial verlaufende Gerade umfasst einen ersten Bereich auf einer Seite des dritten Berührungspunktes und einen zweiten Bereich auf einer der Seite abgewandten Gegenseite des dritten Berührungspunktes. Dabei ist der Wälzkörper bei dem ersten und dem zweiten Bereich zu der Gegenlaufbahn beabstandet. So kann möglicherweise ein Lastbereich weiter verringert, und dabei ein stabilerer Lauf des Wälzkörpers erreicht werden.In some embodiments, the raceway structure further includes a mating race of a mating ring. In a rest state, the rolling element is in contact with the mating track at a third point of contact. An axially extending straight line intersecting the third point of contact comprises a first region on one side of the third point of contact and a second area on a side facing away from the side of the third point of contact. In this case, the rolling elements at the first and the second region is spaced from the mating track. Thus, possibly a load range can be further reduced, and thereby a more stable running of the rolling element can be achieved.
Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Kegelrollenlager mit einer genannten Laufbahnstruktur. Hierdurch kann es möglich sein, einen Verschleiß bei Betrieb eines Kegelrollenlagers zu vermindern.Some embodiments relate to a tapered roller bearing with a said raceway structure. This may make it possible to reduce wear during operation of a tapered roller bearing.
Gemäß einem weiteren Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Verfahren für eine Laufbahnstruktur bei einem Wälzlager. Das Verfahren umfasst ein Anordnen eines Wälzkörpers in Anlage zu einer Laufbahn derart, dass in einem Ruhezustand der Wälzkörper an einem ersten Berührungspunkt und an einem in axialer Richtung zu dem ersten Berührungspunkt beabstandeten zweiten Berührungspunkt in Anlage mit der Laufbahn steht. Dabei umfasst eine Verbindungsgerade zwischen dem ersten und zweiten Berührungspunkt einen Punkt, bei dem die Laufbahn in einem vordefinierten Abstand zu dem Wälzkörper angeordnet ist. Reibung unterhalb einer vorgegebenen Belastungsgrenze kann so reduziert werden, wodurch Verschleiß und somit ggf. zusätzliche Wartungsprozesse entfallen können. Auch kann dabei möglicherweise ein stabileres Laufverhalten der Wälzkörper auf der Laufbahn bewirkt werden. Eine Wahrscheinlichkeit eines Verkantens und dadurch ggf. entstehende Schäden an dem Lager können so reduziert oder sogar verhindert werden.In another aspect, embodiments relate to a method for a raceway structure in a rolling bearing. The method comprises arranging a rolling body in contact with a raceway in such a way that, in a rest state, the rolling body is in contact with the raceway at a first contact point and at a second contact point spaced apart in the axial direction from the first contact point. In this case, a connecting straight line between the first and second contact point comprises a point at which the raceway is arranged at a predefined distance from the rolling body. Friction below a predetermined load limit can be reduced so that wear and thus possibly additional maintenance processes can be omitted. Also, this may possibly cause a more stable running behavior of the rolling elements on the track. A probability of tilting and thereby possibly resulting damage to the bearing can be reduced or even prevented.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Verfahren zum Herstellen einer Laufbahnstruktur bei einem Wälzlager. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Lagerrings mit einer Laufbahn. Das Verfahren umfasst zudem ein Herstellen einer Konkavität bei einem Profil der Laufbahn. Das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen der Laufbahn und eines Wälzkörpers derart, dass in einem Ruhezustand der Wälzkörper an einem ersten Berührungspunkt und an einem in axialer Richtung zu dem ersten Berührungspunkt beabstandeten zweiten Berührungspunkt in Anlage mit der Laufbahn steht. Dabei ist eine Verbindungsgerade zwischen dem ersten und zweiten Berührungspunkt einen Punkt umfasst, bei dem die Laufbahn in einem vordefinierten Abstand zu dem Wälzkörper angeordnet. Dies kann einen stabileren Lauf des Wälzkörpers auf der Laufbahn erhöhen.In still another aspect, embodiments relate to a method of manufacturing a raceway structure in a rolling bearing. The method includes providing a bearing race with a raceway. The method also includes creating a concavity in a profile of the track. The method further comprises arranging the raceway and a rolling element in such a way that, in a rest state, the rolling elements are in contact with the raceway at a first contact point and at a second contact point spaced apart in the axial direction from the first contact point. In this case, a connecting straight line between the first and second contact point comprises a point at which the raceway is arranged at a predefined distance from the rolling body. This can increase a more stable running of the rolling element on the track.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:Further advantageous embodiments will be described in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings, to which exemplary embodiments are not restricted. They show in detail:
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.In the following description of the accompanying drawings, like reference characters designate like or similar components. Further, summary reference numbers are used for components and objects that occur multiple times in one embodiment or in one representation, but are described together in terms of one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description.
Die Laufbahnstruktur
Durch die Berührungspunkte
Bei einigen Ausführungsbeispielen weisen der Wälzkörper
Optional weist ein axiales Querschnittsprofil der Laufbahn
Ebenso weist ein axiales Querschnittsprofil des Wälzkörpers
Bei den oben stehenden Ausführungsbeispielen kann der Wälzkörper
Bei manchen Ausführungsbeispielen weist ein Material des Wälzkörpers
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Laufbahnstruktur
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Laufbahn
Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Laufbahnstruktur
Gemäß einem weiteren Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Verfahren für eine Laufbahnstruktur bei einem Wälzlager. Das Verfahren umfasst ein Anordnen eines Wälzkörpers in Anlage zu einer Laufbahn derart, dass in einem Ruhezustand der Wälzkörper an einem ersten Berührungspunkt und an einem in axialer Richtung zu dem ersten Berührungspunkt beabstandeten zweiten Berührungspunkt in Anlage mit der Laufbahn steht. Dabei umfasst eine Verbindungsgerade zwischen dem ersten und zweiten Berührungspunkt einen Punkt, bei dem die Laufbahn in einem vordefinierten Abstand zu dem Wälzkörper angeordnet ist. Reibung unterhalb einer vorgegebenen Belastungsgrenze kann so reduziert werden, wodurch Lagerreibung (proportional zu der Rollen-Laufbahnkontaktfläche) verringert werden kann. Bei hohen Belastungen kann so ein Überlasten des Lagers vermieden werden, und ggf. eine volle Laufbahn-Kontaktfläche zur Verfügung stehen. Auch kann ein Schränken der Rollen im Entlastungszustand reduziert werden, was den Verschleiß zwischen einer Oberkante des Führungsbordes und einer Außenkante der Rollenanlagefläche zum Führungsbord reduzieren kann. Auch kann dabei möglicherweise ein stabileres Laufverhalten der Wälzkörper auf der Laufbahn bewirkt werden. Eine Wahrscheinlichkeit eines Verkantens und dadurch ggf. entstehende Schäden an dem Lager können so reduziert oder sogar verhindert werden.In another aspect, embodiments relate to a method for a raceway structure in a rolling bearing. The method comprises arranging a rolling body in contact with a raceway in such a way that, in a rest state, the rolling body is in contact with the raceway at a first contact point and at a second contact point spaced apart in the axial direction from the first contact point. In this case, a connecting straight line between the first and second contact point comprises a point at which the raceway is arranged at a predefined distance from the rolling body. Friction below a predetermined load limit can thus be reduced, whereby bearing friction (proportional to the roller raceway contact surface) can be reduced. At high loads, an overload of the bearing can be avoided, and possibly a full career contact surface are available. Also, a cabinet of the rollers can be reduced in the unloaded state, which can reduce the wear between an upper edge of the guide board and an outer edge of the roller bearing surface to the guide board. Also, this may possibly cause a more stable running behavior of the rolling elements on the track. A probability of tilting and thereby possibly resulting damage to the bearing can be reduced or even prevented.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Verfahren (
Das bei Ausführungsbeispielen verwendete Laufbahnprofil kann eine möglicherweise reibungsmindernde Wirkung erzielen. Dabei kann eine logarithmische Innenringlaufbahn (oder auch Außenringlaufbahn) verwendet werden, die eine verbesserte Stabilität des Wälzkörpers oder der Rolle gegen Verkippung ermöglichen kann. Ferner beziehen sich Ausführungsbeispiele auf eine um beispielsweise wenigstens 1 µm oder bis zu 10 µm hohle Laufbahn in einem zwischen zwei Berührungspunkten angeordneten Bereich der Auflagefläche der Rolle, beispielsweise bei Verwendung in einem Lastkraftwagen. The raceway profile used in embodiments can achieve a possibly friction-reducing effect. In this case, a logarithmic inner raceway (or outer raceway) can be used, which can allow improved stability of the rolling element or the roll against tilting. Furthermore, embodiments refer to a, for example, at least 1 micron or up to 10 microns hollow track in an arranged between two points of contact region of the support surface of the roller, for example when used in a truck.
Entsprechend kann eine Dimensionierung des Abstandes zwischen Wälzkörper und Laufbahn größer bei Großlagern oder kleiner bei entsprechend kleineren Lagern ausfallen. Bei einer Belastung oberhalb eines vordefinierten Grenzwertes kann durch eine Verformung der Laufbahn der abgesenkte Laufbahnbereich zu tragen beginnen und ein Überlasten der Lagerung möglicherweise verhindern.Correspondingly, a dimensioning of the distance between the rolling element and the raceway can be greater for large bearings or smaller for correspondingly smaller bearings. At a load above a predefined limit value, a deformation of the raceway may cause the lowered raceway area to wear and possibly prevent an overloading of the bearing.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.The features disclosed in the foregoing description, the appended claims and the appended figures may be taken to be and effect both individually and in any combination for the realization of an embodiment in its various forms.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Laufbahnstruktur Career structure
- 110110
- Laufbahn career
- 120120
- Lagerring bearing ring
- 130130
- Wälzkörper rolling elements
- 140-1140-1
- Erster Berührungspunkt First point of contact
- 140-2140-2
- Zweiter Berührungspunkt Second touchpoint
- 150150
- Verbindungsgerade connecting line
- 160160
- Punkt Point
- 170170
- Abstand distance
- 180180
- Senkrechte vertical
- 190190
- Mittelachse central axis
- 200200
- Kegelrollenlager Tapered roller bearings
- 210210
- Gegenring counter ring
- 220220
- Gegenlaufbahn Mating track
- 230230
- Käfig Cage
- 240240
- Dichtungsträgerblech Seal carrier plate
- 250250
- Dichtung poetry
- 260-1; 260-2260-1; 260-2
- Führungsbord management board
- 270-1; 270-2270-1; 270-2
- Einstich puncture
- 280280
- Kraftrichtung direction of force
- 300300
- Verfahren method
- 310310
- Bereitstellen Provide
- 320320
- Herstellen Produce
- 330330
- Anordnen arrange
Claims (10)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102014219702.3A Withdrawn DE102014219702A1 (en) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | Raceway structure for a rolling bearing and method |
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