DE102014220823A1 - Roller bearing cage - Google Patents
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Abstract
Rollenlagerkäfig (3) mit Taschen (4) und in den Taschen (4) angeordneten Rollen (2), wobei mindestens eine der Taschen (4) senkrecht zur Laufrichtung der Rollen (2) versetzt zu einer benachbarten Tasche (4) angeordnet ist.Roller bearing cage (3) with pockets (4) and arranged in the pockets (4) rollers (2), wherein at least one of the pockets (4) perpendicular to the direction of the rollers (2) offset from an adjacent pocket (4) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rollenlagerkäfig mit Taschen und in den Taschen angeordneten Rollen und eine Rollenlageranordnung mit einem Rollenlager, das einen Rollenlagerkäfig aufweist.The invention relates to a roller bearing cage with pockets and arranged in the pockets rollers and a roller bearing assembly with a roller bearing having a roller bearing cage.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Rollenlager sind Wälzlager, in denen die Wälzkörper als Rollen ausgebildete Wälzkörper sind. Die Rollen weisen Wesentlichen zylindrische Abmessungen auf und laufen auf im Wesentlichen zylindrischen Laufbahnen ab. Die Formulierung „im Wesentlichen zylindrisch“ schließt nicht aus, dass die Rollen und Laufbahnen ballig oder beliebig anders profiliert sind, was in der Regel auch der Fall ist. Roller bearings are rolling bearings in which the rolling elements are designed as rollers rolling elements. The rollers have substantially cylindrical dimensions and run on substantially cylindrical raceways. The phrase "substantially cylindrical" does not exclude that the rollers and races are crowned or otherwise profiled, which is usually the case.
In Kugellagern hingegen laufen Kugeln in umfangsgerichtet umlaufenden Kugelrillen mit Schmiegung ab. Mit Rollenlagern können, verglichen mit Kugellagern gleicher Außenabmessungen und gleicher Wälzkörperdurchmesser, Lagerstellen mit höheren Tragzahlen geschaffen werden, weil die Flächenpressung zwischen den Rollen und ihren Laufbahnen im Linienkontakt geringer ist als die Flächenpressung zwischen den Kugeln und ihren Laufbahnen. Rollenlager werden als Zylinderrollenlager, Rollenhülsen und als Nadellager in vielfältigen Anwendungen des Maschinen- und Fahrzeugbaus vorgesehen. In ball bearings, however, balls run in circumferentially encircling ball grooves with osculation. With roller bearings can be compared to ball bearings of the same outer dimensions and the same Wälzkörperdurchmesser, bearings with higher load ratings are created because the surface pressure between the rollers and their tracks in line contact is less than the surface pressure between the balls and their raceways. Roller bearings are provided as cylindrical roller bearings, roller sleeves and needle roller bearings in a wide variety of machine and vehicle applications.
Als sogenannte Rollenhülsen werden Rollenlager bezeichnet, bei denen wenigstens der Außenring ein relativ dünnwandiges hülsenförmiges Bauteil ist. Nadellager sind Wälzlager mit geringer radialer Bauhöhe, weil sie als Wälzkörper Nadeln und vorzugsweise dünnwandige Lagerringe aufweisen. Nadeln sind Rollen, deren Länge im Verhältnis zu ihrem Durchmesser relativ hoch ist. Als Nadeln werden in der Regel Rollen bezeichnet, deren Länge mindestens das Zweieinhalbfache ihres Durchmesser beträgt. Lagerstellen mit Nadellagern können trotz geringer radialer Bauhöhe für hohe radialen Tragzahlen ausgelegt werden, weil die Tragzahl, vorbehaltlich eventueller Grenzen des verfügbaren axialen Bauraums und eventueller Durchbiegungen der Wellen, ansonsten nahezu beliebig durch die Länge der Nadeln bestimmbar sind. Außerdem lassen sich aufgrund des geringeren Durchmessers am Umfang des Lagers mehr Nadeln anordnen als Rollen. In der Regel wälzen Rollen und Nadeln von Rollenhülsen und Nadellagern innen direkt auf den Oberflächen von Wellen, Wellenzapfen usw. ab, wodurch sich der radiale Bauraum gegenüber Rotationslagern mit Innenring noch weiter verringern lässt. As so-called roller sleeves roller bearings are referred to, in which at least the outer ring is a relatively thin-walled sleeve-shaped component. Needle roller bearings are rolling bearings with low radial height, because they have as rolling elements needles and preferably thin-walled bearing rings. Needles are rollers whose length is relatively high relative to their diameter. As needles are usually called rollers whose length is at least two and a half times their diameter. Bearings with needle bearings can be designed for high radial load ratings despite low radial height, because the load capacity, subject to any limits of available axial space and possible deflections of the waves, otherwise almost arbitrarily determined by the length of the needles. In addition, more needles can be arranged on the circumference of the bearing than rollers due to the smaller diameter. As a rule, rollers and needles of roller sleeves and needle bearings roll on the inside directly on the surfaces of shafts, shaft journals, etc., whereby the radial space compared with rotary bearings with inner ring can be further reduced.
Rollenhülsen und Nadellager weisen gegenüber Kugellagern gleicher radialer Bauhöhe nicht nur höhere Tragzahlen auf, sondern sie unterscheiden sich von ihnen auch bezüglich ihrer Axialwirkung. Radialkugellager können auch geringe axiale Kraftkomponenten aufnehmen und somit als Festlager verwendet werden, wenn die Kugeln in Kugelrillen umlaufen. Radialrollenhülsen und Radialnadellager können nur radiale Kräfte aufnehmen und sind demnach Loslager. Das Loslager lässt in diesem Fall geringe axiale Ausgleichsbewegungen der gelagerten Elemente und der Umgebung gegeneinander zu. Roller sleeves and needle roller bearings have not only higher load ratings compared to ball bearings of the same radial height, but they also differ from them with respect to their axial action. Radial ball bearings can also absorb small axial force components and thus be used as a fixed bearing when the balls rotate in ball grooves. Radial roller sleeves and radial needle bearings can absorb only radial forces and are therefore floating bearing. The floating bearing in this case allows for small axial compensatory movements of the stored elements and the environment against each other.
Die zuvor genannten Vorteile von Rollenlagern führten dazu, dass sich Rollenlager und insbesondere Nadellager als Rotationslager im Fahrzeugbau, insbesondere im Getriebebau überall dort durchsetzen, wo geringer radialer Bauraum für die Lagerung von Wellen, Zahnrädern und anderen Getriebeelementen zur Verfügung steht, wo trotzdem Wälzlager mit relativ hohen Tragzahlen zum Einsatz kommen müssen und wo durch die (Los)Lagerstelle keine axialen Kräfte aufgenommen werden müssen oder dürfen. The aforementioned advantages of roller bearings meant that roller bearings and needle roller bearings in particular as a rotary bearing in vehicle construction, especially in gearbox prevail everywhere where less radial space for the storage of waves, gears and other transmission elements is available, where still rolling bearings with relative high load ratings must be used and where by the (lot) bearing no axial forces must or must be included.
In bestimmten Betriebszuständen ergeben sich über große Zeiträume zwischen den Wälzlaufbahnen innen und außen Relativdrehzahlen, das heißt, das Lager rotiert nicht und die Rollen wälzen demnach gegenüber den Laufbahnen nicht ab. Allerdings können die Rollen aufgrund von Schwingungen geringfügig auf der Stelle um ihre Rotationsachse „schaukeln“. Das kann, insbesondere dann, wenn die Lagerstelle radial belastet ist, dazu führen, das sich die Rollen in der Lastzone an ihrem Linienkontakt zu den Laufbahnen in die Laufbahn einarbeiten und somit an deren Oberfläche kleine Vertiefungen erzeugen. Dieses Problem ist in der Fachwelt als sogenannte „Riffelbildung“ bekannt. Bei Relativdrehzahlen der Laufbahnen wälzen die Rollen ab und überrollen in ständiger Wiederholung die Vertiefungen nacheinander. Das führt zu erhöhtem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall der Lagerstelle. Die dabei entstehenden Verschleißpartikel können auch in die Umgebungskonstruktion der Lagerstelle gelangen und dort Schaden anrichten.In certain operating conditions arise over long periods between the Wälzlaufbahnen inside and outside relative speeds, that is, the bearing does not rotate and therefore the rollers do not roll over the raceways. However, due to vibration, the rollers may "rock" slightly in place about their axis of rotation. This can, in particular when the bearing is radially loaded, cause the rollers in the load zone to work their line contact with the raceways into the raceway and thus produce small depressions on their surface. This problem is known in the art as so-called "corrugation". At relative speeds of the raceways roll off the rollers and roll over in constant repetition, the wells in succession. This leads to increased wear and premature failure of the bearing. The resulting wear particles can also get into the surrounding structure of the bearing and cause damage there.
Wie anfangs schon beschrieben wurde, lassen die als Loslager ausgebildeten Rollenlager geringe axiale Bewegungen zwischen den aneinander oder ineinander gelagerten Komponenten zu. Derartiger Ausgleich kann beispielsweise einmalig bei der Montage zum Ausgleich von Längenunterschieden aufgrund von Toleranzen auftreten. Möglich ist auch, dass die Ausgleichsbewegung in eine Richtung wie z.B. bei Wärmedehnung oder Kontraktion bei Abkühlung kontinuierlich über einen längeren Zeitraum stattfindet. Alternativ bewegen sich die gelagerten Komponenten aufgrund von Schwingungen oder wechselnden Durchbiegungen der gelagerten Wellen mit gleicher oder veränderlicher Frequenz in der Lagerstelle und mit ständig wechselnder Axialrichtung relativ gegeneinander. As has already been described at the beginning, the roller bearings designed as movable bearings permit small axial movements between the components mounted one on the other or one inside the other. Such compensation can occur, for example, once during assembly to compensate for differences in length due to tolerances. It is also possible that the compensating movement in a direction such. during thermal expansion or contraction when cooling takes place continuously over a longer period. Alternatively, the stored components move relative to each other due to oscillations or alternating deflections of the stored waves with the same or variable frequency in the bearing and with constantly changing axial direction.
Die stirnseitigen Enden einer Rolle sind in der Regel stärker belastet als der Bereich zwischen diesen. Um eine Überlast zu vermeiden, können die Rollen endseitig ballig ausgeführt werden. Dennoch kann, insbesondere wenn die Lagerstelle radial belastet ist, Reibung dazu führen, dass die in der Lastzone des Rotationslagers befindlichen Rollen in der Oberfläche Vertiefungen erzeugen. Bei Rotation des Wälzlagers überrollen die Wälzkörper wiederholt nacheinander diese Unebenheiten. Das kann zu erhöhtem Verschleiß und vorzeitigem Ausfall der Lagerstelle führen. Die dabei entstehenden Verschleißpartikel können auch in die Umgebungskonstruktion der Lagerstelle gelangen und dort Schaden anrichten. The front ends of a roller are usually more heavily loaded than the area between them. In order to avoid overload, the rollers can be made spherical at the ends. Nevertheless, especially when the bearing is radially loaded, friction can cause the rollers located in the load zone of the rotation bearing to create depressions in the surface. As the rolling bearing rotates, the rolling elements repeatedly roll over these irregularities one after the other. This can lead to increased wear and premature failure of the bearing. The resulting wear particles can also get into the surrounding structure of the bearing and cause damage there.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel für ein Rollenlager bereitzustellen, mit dem die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden können. Die Aufgabe wird durch einen Rollenlagerkäfig mit Taschen und in den Taschen angeordneten Rollen gelöst, der mindestens eine Tasche aufweist, die senkrecht zur Laufrichtung der Rollen versetzt zu einer benachbarten Tasche angeordnet ist.The object of the invention is to provide means for a roller bearing, with which the disadvantages described above can be avoided. The object is achieved by a roller bearing cage with pockets and rollers arranged in the pockets, which has at least one pocket which is arranged perpendicular to the running direction of the rollers offset from an adjacent pocket.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Rollenlagerkäfig mit Taschen und in den Taschen angeordneten Rollen, wobei der Rollenlagerkäfig als ein Axiallagerkäfig ausgebildet ist und dass mindestens eine der Taschen radial versetzt zu einer benachbarten Tasche angeordnet ist. Damit laufen die Mittelpunkte der Taschen des Rollenlagerkäfigs nicht alle auf der gleichen Kreislbahn um, sondern weisen unterschiedliche Radien auf. Das hat zur Folge, dass benachbarte Wälzkörper in Bewegungsrichtung zueinander versetzt geführt werden. The object is achieved by a roller bearing cage with pockets and rollers arranged in the pockets, wherein the roller bearing cage is formed as a Axiallagerkäfig and that at least one of the pockets is arranged offset radially to an adjacent pocket. Thus, the centers of the pockets of the roller bearing cage do not all run on the same circular path, but have different radii. This has the consequence that adjacent rolling elements are guided offset in the direction of movement to each other.
Werden die Rollen eines Rollenlagers des Standes der Technik bei Verkippungen in der Lagerstelle auf Biegung beansprucht, können Kantenlasten an den Wälzkörpern und zu extremen Flächenpressungen führen. Betrifft dies alle Rollen gleichermaßen, können sich die Rollen unerwünscht in die Laufbahn einarbeiten. Bei einem Rollenlager mit einem erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfig wird hingegen ein Ermüden der Laufbahnen durch den Spurversatz der Rollen verringert oder vermieden, weil auch die Bahnen mit den Belastungsspitzen radial versetzt zueinander sind. Die Erfindung eignet sich damit insbesondere für Lager, die keine gleichmäßige Kraftbelastung erfahren, sondern exzentrisch beaufschlagt sind. If the rollers of a roller bearing of the prior art are subjected to bending in the bearing point when tilted, edge loads on the rolling elements and extreme surface pressures can result. If this affects all roles equally, the roles can become unwanted in the career path. In a roller bearing with a roller bearing cage according to the invention, however, a fatigue of the raceways is reduced or avoided by the track offset of the rollers, because even the tracks with the load peaks are radially offset from one another. The invention is thus particularly suitable for bearings that do not experience a uniform force load, but are applied eccentrically.
Erfindungsgemäß ist sowohl vorgesehen, dass alle oder nur eine Teilmenge der Taschen versetzt zueinander angerordnet sind, wobei in letzterem Fall die Belastung nur teilweise reduziert ist. Dadurch dass die Rollen nicht exakt hintereinander in Laufrichtung angeordnet sind, wird außerdem eine hohe Laufruhe erreicht, da die Tragpunkte gleichmäßiger über die Oberfläche der Lagerringe verteilt sind. According to the invention, provision is made for all or only a subset of the pockets to be offset relative to one another, wherein in the latter case the load is only partially reduced. The fact that the rollers are not arranged exactly one behind the other in the direction of rotation, a high smoothness is also achieved because the support points are distributed uniformly over the surface of the bearing rings.
Die Taschen können als einfache Langlöcher ausgebildet sein und Haltenasen für die Rollen aufweisen. The pockets may be formed as simple slots and have retaining lugs for the rollers.
In einer Ausbildung der Erfindung weist jede Rolle eine eigene Laufbahn auf. Dazu sind die Taschen jeweils zueinander versetzt angeordnet.In one embodiment of the invention, each roller has its own career. For this purpose, the pockets are arranged offset from each other.
In einer anderen Ausbildung gibt es zwei oder mehrere Gruppen von Taschen, die jeweils den gleichen radialen Abstand um die Rotationsachse aufweisen, wobei jeweils zwei benachbarte Taschen des Rollenlagerkäfigs aus unterschiedlichen Gruppen gewählt sind. Insbesondere bei schmalen Rollenlagerkäfigen ist es auch vorgesehen, dass nicht jede Rolle in Bewegungsrichtung auf einer individuellen Laufbahn abrollt. Der Effekt, den Laufbahnkörper weniger zu belasten, wird auch erreicht, wenn die Rollen jeder zweiten, dritten oder vierten Tasche auf der gleichen Laufbahn abwälzen und lediglich die Kugeln in den Taschen dazwischen auf anderen Laufbahnen angeordnet sind. In another embodiment, there are two or more groups of pockets, each having the same radial distance about the axis of rotation, wherein each two adjacent pockets of the roller bearing cage are selected from different groups. Especially with narrow roller bearing cages, it is also envisaged that not every roll unrolls in the direction of movement on an individual track. The effect of less stress on the track body is also achieved when the rollers of each second, third or fourth pocket roll on the same track and only the balls in the pockets are interposed on other tracks.
Die Rollen in dem Rollenlagerkäfig können als Zylinderrollen, Tonnenrollen oder Nadeln ausgebildet sein. The rollers in the roller bearing cage may be formed as cylindrical rollers, barrel rollers or needles.
Als Werkstoff für den Rollenlagerkäfig ist Blech vorgesehen, in das die Taschen beispielsweise gestanzt werden können. Alternativ kann der Rollenlagerkäfig beispielsweise aus Kunststoff bestehen.As a material for the roller bearing cage plate is provided, in which the pockets can be punched, for example. Alternatively, the roller bearing cage may be made of plastic, for example.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Rollenlager einseitig oder beidseitig mittels einer oder mehrerer schleifender oder berührungsloser Dichtungen abgedichtet ist. Die Dichtung sitzt vorzugsweise in oder auf einem Lagerring des Rotationslagers. Eine bevorzugte Ausführung des Rollenlagers ist aus einem ersten Lagerring, Rollen und dem Käfig gebildet. Die zweite Laufbahn ist in der Lagerstelle vorzugsweise direkt auf der Oberfläche eines zweiten Lagerrings ausgebildet. An embodiment of the invention provides that the roller bearing is sealed on one side or on both sides by means of one or more sliding or non-contact seals. The seal is preferably located in or on a bearing ring of the rotary bearing. A preferred embodiment of the roller bearing is formed from a first bearing ring, rollers and the cage. The second raceway is preferably formed in the bearing directly on the surface of a second bearing ring.
Die Erfindung eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen die Wälzkörperlaufbahn ausschließlich durch den Käfig vorgegeben ist. The invention is particularly suitable for applications in which the rolling body is predetermined solely by the cage.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen: The invention will be described below with reference to figures of an embodiment. Show it:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
In Umfangsrichtung sind die Rollen
Die jeweilige Tasche
Mehrere der Taschen
Wie aus
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Axialnadelkranz needle roller thrust bearing
- 22
- Rollen roll
- 33
- Rollenlagerkäfig Roller bearing cage
- 44
- Tasche bag
- 55
- 66
- Rotationsachse axis of rotation
Claims (7)
Priority Applications (1)
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DE102014220823.8A DE102014220823A1 (en) | 2014-10-15 | 2014-10-15 | Roller bearing cage |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102014220823.8A DE102014220823A1 (en) | 2014-10-15 | 2014-10-15 | Roller bearing cage |
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DE102014220823A1 true DE102014220823A1 (en) | 2016-04-21 |
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ID=55637784
Family Applications (1)
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DE102014220823.8A Ceased DE102014220823A1 (en) | 2014-10-15 | 2014-10-15 | Roller bearing cage |
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DE (1) | DE102014220823A1 (en) |
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- 2014-10-15 DE DE102014220823.8A patent/DE102014220823A1/en not_active Ceased
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