DE102014220637A1 - Solid cage for cylindrical roller bearings - Google Patents
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- F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Massivkäfig (1) für Zylinderrollenlager, aufweisend einstückig gefertigt zwei Seitenringe (2, 2a) und eine Mehrzahl von die beiden Seitenringe (2, 2a) verbindende Käfigstege (3, 3a), bei dem jeweils die beiden Seitenringe (2, 2a) und zwei Käfigstege (3, 3a) eine Käfigtasche (4) zur Aufnahme einer Zylinderrolle (5) bilden, und bei dem die Käfigstege (3, 3a) konkave, dem Umfang der jeweiligen Zylinderrolle (5) angepasste Führungsflächen (6, 6a) aufweisen, welche die Zylinderrolle (5) auf einem näher zu einer radialen Innenfläche (7) als zu einer radialen Außenfläche (8) des Massivkäfigs (1) verlaufenden Teilkreis (9) führen. Um vorzeitige Lagerschäden durch einen Ausfall des Massivkäfig (1) zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die Führungsflächen (6, 6a) als nahe vom Teilkreis (9) ausgehende und bis nahe zur radialen Außenfläche (8) verlaufende Zykloiden oder Evolventen ausgebildet sind, deren radial inneren und radial äußeren Endpunkte zur Längsachse (16) der Zylinderrolle (5) weisend einen Schmiegungswinkel (α) einschließen.The invention relates to a solid cage (1) for cylindrical roller bearings, comprising integrally formed two side rings (2, 2a) and a plurality of the two side rings (2, 2a) connecting cage webs (3, 3a), in which in each case the two side rings (2, 2a) and two cage webs (3, 3a) form a cage pocket (4) for receiving a cylindrical roller (5), and in which the cage webs (3, 3a) concave, the circumference of the respective cylindrical roller (5) adapted guide surfaces (6, 6a ), which guide the cylindrical roller (5) on a closer to a radial inner surface (7) than to a radial outer surface (8) of the solid cage (1) extending pitch circle (9). In order to avoid premature bearing damage due to failure of the solid cage (1), it is provided that the guide surfaces (6, 6a) are formed as cycloids or involutes extending close to the pitch circle (9) and extending close to the radial outer face (8) radially inwardly and radially outer end points to the longitudinal axis (16) of the cylindrical roller (5) facing a Schmiegungswinkel (α) include.
Description
Die Erfindung betrifft einen Massivkäfig für Zylinderrollenlager, aufweisend einstückig gefertigt zwei Seitenringe und eine Mehrzahl von die beiden Seitenringe verbindende Käfigstege, bei dem jeweils die beiden Seitenringe und zwei Käfigstege eine Käfigtasche zur Aufnahme einer Zylinderrolle bilden, und bei dem die Käfigstege konkave, dem Umfang der jeweiligen Zylinderrolle angepasste Führungsflächen aufweisen, welche die Zylinderrolle auf einem näher zu einer radialen Innenfläche als zu einer radialen Außenfläche des Massivkäfigs verlaufenden Teilkreis führen.The invention relates to a solid cage for cylindrical roller bearings, comprising integrally made two side rings and a plurality of the two side rings connecting cage webs, in each case the two side rings and two cage webs form a cage pocket for receiving a cylindrical roller, and wherein the cage webs concave, the circumference of Have respective cylindrical roller guide surfaces adapted to guide the cylindrical roller on a closer to a radial inner surface than to a radial outer surface of the solid cage pitch circle.
Ein derartiger Massivkäfig ist in der
Die Führungsflächen für die jeweiligen Zylinderrollen dieses Massivkäfigs sind als Kreisbögen ausgebildet, deren Radius dem Zylinderrollenradius entspricht. Zwischen den Führungsflächen und den Zylinderrollen soll sich ein Schmierfilm bilden. Aus der
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, vorzeitige Lagerschäden durch einen Ausfall des Käfigs mittels einer konstruktiv verbesserten Käfigauslegung zu vermeiden und damit die Gebrauchsdauer des Käfigs zu erhöhen. Against this background, the invention has the object to avoid premature bearing damage by a failure of the cage by means of a structurally improved cage design and thus to increase the service life of the cage.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Massivkäfig mit den Merkmalen des Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen genannt. This object is achieved by a solid cage with the features of
Die Erfindung geht demnach aus von einem Massivkäfig für Zylinderrollenlager, der zwei Seitenringe und eine Mehrzahl von die beiden Seitenringe verbindende Käfigstege aufweist. Der Massivkäfig ist einstückig aus einem Rohling herausgearbeitet, beispielsweise gefräst. Bei diesem Massivkäfig bilden jeweils die beiden Seitenringe und zwei Käfigstege eine Käfigtasche, die zur Aufnahme einer Zylinderrolle dient. Die Käfigstege weisen jeweils zwei konkave, dem Umfang der jeweiligen Zylinderrolle angepasste Führungsflächen auf, welche die Zylinderrolle auf einem näher zu einer radialen Innenfläche als zu einer radialen Außenfläche des Massivkäfigs verlaufenden Teilkreis führen. Gemäß der Erfindung ist bei diesem Massivkäfig vorgesehen, dass die Führungsflächen als nahe vom Teilkreis ausgehende und bis nahe zur radialen Außenfläche verlaufende Zykloiden oder Evolventen ausgebildet sind, deren radial inneren und radial äußeren Endpunkte zur Längsachse der Zylinderrolle weisend einen Schmiegungswinkel einschließen.The invention is therefore based on a solid cage for cylindrical roller bearings having two side rings and a plurality of the two side rings connecting cage webs. The solid cage is machined in one piece from a blank, for example milled. In this massive cage each of the two side rings and two cage bars form a cage pocket, which serves to accommodate a cylindrical roller. The cage webs each have two concave, adapted to the circumference of the respective cylindrical roller guide surfaces, which guide the cylindrical roller on a closer to a radial inner surface than to a radial outer surface of the solid cage pitch circle. According to the invention, it is provided in the case of this solid cage that the guide surfaces are designed as cycloids or involutes which extend close to the pitch circle and extend close to the radial outer face, the radially inner and radially outer end points of which enclose a pivot angle with respect to the longitudinal axis of the cylindrical roller.
Vorzugsweise verlaufen die Führungsflächen so, dass die Kontaktstellen der Zylinderrollen an den Führungsflächen nahe der radialen Außenfläche des Massivkäfigs liegen und die Evolvente als logarithmische Evolvente ausgebildet ist. Hierdurch wird eine Selbsthemmung der Zylinderrolle in der Tasche sicher vermieden, die Schmierung verbessert und somit eine signifikante Erhöhung der Gebrauchsdauer des Massivkäfigs erreicht. Hierbei spielt die Steifigkeit des Käfigs, das Führungsspiel der Zylinderrollen im Käfig und die Schmiegung zwischen den Zylinderrollen und den Aufnahmetaschen eine große Rolle, wobei die Robustheit der Konstruktion des Käfigs durch zusätzliche Funktionen, die verbesserte Gestaltung der Kontaktfläche, die hybride Orientierung und die Verwendung von vorzugsweise gewalztem Material zur Herstellung des Käfigrohlings erhöht wird.Preferably, the guide surfaces are such that the contact points of the cylindrical rollers are located on the guide surfaces near the radial outer surface of the solid cage and the involute is formed as a logarithmic involute. As a result, self-locking of the cylindrical roller in the pocket is reliably avoided, improves lubrication and thus achieved a significant increase in the service life of the solid cage. Here, the stiffness of the cage, the leadership role of the cylindrical rollers in the cage and the osculation between the cylindrical rollers and the receiving pockets plays a major role, the robustness of the construction of the cage by additional functions, the improved design of the contact surface, the hybrid orientation and the use of preferably rolled material for the production of the cage blank is increased.
Die angepasste, konkave Führungsfläche in Form einer Zykloide oder eine logarithmischen Evolvente ergibt einen vergleichsweise großen Schmiegungswinkel und gute abwälzende Eigenschaften im Berührungsbereich zwischen den Zylinderrollen und den Führungsflächen. The adapted, concave guide surface in the form of a cycloid or a logarithmic involute gives a comparatively large Schmiegungswinkel and good rolling properties in the contact region between the cylindrical rollers and the guide surfaces.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass von der radialen Innenfläche des Massivkäfigs ausgehende und parallel bis nahe an den Teilkreis verlaufende Stegseitenflächen eine Taschenbreite definieren, die im Wesentlichen dem Durchmesser der Zylinderrollen entspricht, dass sich die Führungsflächen nach radial außen an die Stegseitenflächen anschließen sowie nahe der radialen Außenfläche des Massivkäfigs enden, und dass die Taschenbreite zwischen den Führungsflächen kleiner ist als der Durchmesser der Zylinderrollen. It is preferably provided that from the radial inner surface of the solid cage outgoing and extending parallel to close to the pitch circle web side surfaces define a pocket width that substantially corresponds to the diameter of the cylindrical rollers, that connect the guide surfaces radially outward to the web side surfaces and near the radial End outside surface of the solid cage, and that the pocket width between the guide surfaces is smaller than the diameter of the cylindrical rollers.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schmiegungswinkel einen Bereich überdeckt, welcher am Übergang der parallelen Stegseitenflächen in die Führungsflächen beginnt und bis zu einem Wert von 0,85 bis 0,99 des Durchmessers der radialen Außenfläche des Massivkäfigs reicht.According to another embodiment, it is provided that the Schmiegungswinkel covers an area which begins at the transition of the parallel web side surfaces in the guide surfaces and extends to a value of 0.85 to 0.99 of the diameter of the radial outer surface of the solid cage.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird auch durch die Verwendung eines Zylinderrollenlagers mit einem Massivkäfig gemäß den vorstehend definierten Merkmalen als Radlager in einem Schienenfahrzeug gelöst.The object mentioned above is also achieved by the use of a cylindrical roller bearing with a solid cage according to the features defined above as a wheel bearing in a rail vehicle.
Des Weiteren wird die vorstehend definierte Aufgabe durch ein Schienenfahrzeug mit Zylinderrollenlagern gelöst, deren Zylinderrollen mittels eines Massivkäfigs der vorstehend definierten Art geführt sind. Furthermore, the object defined above is achieved by a rail vehicle with cylindrical roller bearings whose cylindrical rollers are guided by means of a solid cage of the type defined above.
Untersuchungen haben ergeben, dass bei gleich großen Radialkräften die Taschenausführung des erfindungsgemäßen Massivkäfigs bei wechselnder Belastung im Vergleich zu bekannten Massivkäfigen gleicher Bauart erheblich weniger beansprucht wird. Dies wird durch die geringere Flächenpressung an den Führungsflächen, dem großen Schmiegungswinkel, die optimierte Schmiegung im Bereich des Zylinderrollenkontaktes und die dadurch erreichte wesentliche bessere Schmierung und Schmierfilmbildung im Kontaktbereich sowie reduzierte Taschenkräfte und eine günstige Kraftverteilung bei Stoßbelastung erreicht. Investigations have shown that for equally large radial forces, the pocket design of the solid cage according to the invention under varying load compared to known solid cages of the same type is considerably less stressed. This is achieved by the lower surface pressure on the guide surfaces, the large osculation angle, the optimized osculation in the area of the cylindrical roller contact and the resulting achieved better lubrication and film formation in the contact area and reduced pocket forces and a favorable force distribution at impact load.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion des Massivkäfigs ergibt sich eine deutliche Verminderung der Kerbwirkung und Spannungen sowie eine allgemeine Verbesserung der Festigkeit des Massivkäfigs. In Versuchen wurden schwere Stoßbelastungen und Vibrationen auf die Käfige ausgeübt. Es wurden auch Versuche mit der Käfigbiegung und Taschenverformung durchgeführt. Die Massivkäfige mit den Merkmalen der Erfindung wurden auf einem Versuchsstand bis zur Rissbildung ermüdet und auch bis zur vollen Zerstörung getestet. Diese Versuche haben ergeben, dass die erfindungsgemäße Konstruktion des Massivkäfigs eine mehrfache Gebrauchsdauer im Vergleich zu Massivkäfigen gemäß dem Stand der Technik verursacht.The inventive design of the solid cage results in a significant reduction in the notch effect and stresses and a general improvement in the strength of the solid cage. In experiments, heavy impact loads and vibrations were applied to the cages. Attempts have also been made with cage bending and pocket deformation. The solid cages with the features of the invention were fatigued on a test stand until cracking and also tested to full destruction. These experiments have shown that the construction of the solid cage according to the invention causes a multiple service life compared to solid cages according to the prior art.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. In the drawing shows
Der Massivkäfig
Wie insbesondere
Im Bereich der Stegseitenflächen
Dadurch ergibt sich in der Tasche
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Massivkäfig solid cage
- 2, 2a2, 2a
- Seitenringe side rings
- 3, 3a3, 3a
- Käfigstege cage webs
- 44
- Käfigtasche cage pocket
- 55
- Zylinderrolle cylindrical roller
- 6, 6a6, 6a
- Führungsflächen guide surfaces
- 77
-
Radiale Innenfläche des Massivkäfigs
1 Radial inner surface of themassive cage 1 - 88th
-
Radiale Außenfläche des Massivkäfigs
1 Radial outer surface of themassive cage 1 - 99
- Teilkreis pitch circle
- 10, 10a10, 10a
- Stegseitenflächen Web side surfaces
- 1111
-
Taschenbreite im Bereich der Stegseitenflächen
10 ,10a Pocket width in the area of the web side surfaces10 .10a - 1212
-
Taschenbreite nahe der Außenfläche
8 Pocket width near the outer surface8th - 13a–13d13a-13d
- Vertiefungen in den Taschenecken Depressions in the corners of the pockets
- 14, 14a14, 14a
- Kontaktstellen contact points
- 15, 15a15, 15a
-
Seitenflächen der Seitenringe
2 ,2a Side surfaces of the side rings2 .2a - 1616
- Längsachse der Zylinderrolle Longitudinal axis of the cylindrical roller
- αα
- Schmiegungswinkel Schmiegungswinkel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 29720767 U1 [0002] DE 29720767 U1 [0002]
- DE 102011006467 A1 [0003] DE 102011006467 A1 [0003]
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Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102014220637.5A DE102014220637A1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Solid cage for cylindrical roller bearings |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102014220637.5A DE102014220637A1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Solid cage for cylindrical roller bearings |
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DE102014220637A1 true DE102014220637A1 (en) | 2016-04-14 |
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ID=55644086
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DE102014220637.5A Ceased DE102014220637A1 (en) | 2014-10-13 | 2014-10-13 | Solid cage for cylindrical roller bearings |
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---|---|
DE (1) | DE102014220637A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110578752A (en) * | 2019-09-16 | 2019-12-17 | 钱潮轴承有限公司 | Cylindrical roller bearing punching press dysmorphism holder |
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DE102011006467A1 (en) | 2011-03-31 | 2012-10-04 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Rolling bearing cage and method for producing a roller bearing cage |
-
2014
- 2014-10-13 DE DE102014220637.5A patent/DE102014220637A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |