DE102016120612A1 - Axial rolling bearing cage and axial rolling bearing - Google Patents
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Abstract
Ein Axialwälzlager-Käfig (1) mit Wälzkörpertaschen (2) für kugelförmige Wälzkörper (7) kennzeichnet sich dadurch, dass die Abmessung sämtlicher Wälzkörpertaschen (2) in radialer Richtung größer ist als in Umfangsrichtung des Axialwälzlager-Käfigs. Ein solcher Axialwälzlager-Käfig (1) wird bevorzugt in einem Axialwälzlager (3) mit Laufringen (8, 9) und einem Axialwälzlager-Käfig (1) für Wälzkörper (7) eingesetzt, bei dem die Laufringe (8, 9) einerseits und der Axialwälzkörper-Käfig (1) andererseits unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.An axial rolling bearing cage (1) with rolling body pockets (2) for spherical rolling bodies (7) is characterized in that the dimension of all rolling body pockets (2) in the radial direction is greater than in the circumferential direction of the Axialwälzlager cage. Such Axialwälzlager cage (1) is preferably used in an axial roller bearing (3) with races (8, 9) and an Axialwälzlager cage (1) for rolling elements (7), in which the races (8, 9) on the one hand and the Axialwälzkörper cage (1) on the other hand have different coefficients of expansion.
Description
Die Erfindung betrifft einen Axialwälzlager-Käfig gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Axialwälzlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to an axial rolling bearing cage according to the preamble of
In Axialwälzlagern kommen Axialwälzlager-Käfige zum Einsatz, um Wälzkörper bei der Lagerbewegung auf einer Kreisbahn zu halten. In der Regel werden innerhalb eines Wälzlagers gleichartige Wälzkörper eingesetzt, und im Wälzlager-Käfig vorgesehene Wälzkörper-Taschen sind einheitlich in ihrer Form.Axial rolling bearing cages are used in axial rolling bearings to hold rolling elements in a circular path during the bearing movement. In general, similar rolling elements are used within a rolling bearing, and provided in the rolling bearing cage rolling elements pockets are uniform in shape.
Aus der
Für ein Radialkugellager ist aus der
Aus der
Die in den vorgenannten Druckschriften zum Stand der Technik vorgestellten Käfigformen sollen insbesondere vorteilhaft für einen ruhigen Lauf sein oder zur Anpassung an unterschiedliche Belastungsformen dienen. Nicht angesprochen sind mögliche Probleme bei Unterschieden im Material der Laufringe auf der einen Seite und des Käfigs auf der anderen Seite, wenn dieser Materialunterschied unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten mit sich bringt. Bei Temperaturänderungen kann es dabei zu Störungen im Lauf der Wälzkörper kommen.The cage shapes presented in the aforementioned publications on the prior art should in particular be advantageous for smooth running or serve for adaptation to different load types. Not addressed are possible problems with differences in the material of the races on the one hand and the cage on the other hand, if this material difference brings different coefficients of expansion. Temperature changes can lead to disturbances in the course of the rolling elements.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Käfig für ein Axialwälzlager sowie ein Axialwälzlager mit einer alternativen Form der Wälzlager-Taschen mit vorteilhaften Laufeigenschaften für das Lager zur Verfügung zu stellen.It is an object of the present invention to provide a cage for an axial roller bearing and an axial rolling bearing with an alternative form of rolling bearing pockets with advantageous running properties for the bearing.
Diese Aufgabe wird bei einem Axialwälzlager-Käfig der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und bei einem Axialwälzlager der eingangs genannten Art mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 9 gelöst.This object is achieved with a Axialwälzlager cage of the type mentioned above with the characterizing features of
Vorteilhafte beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich insbesondere aus den abhängigen Ansprüchen.Advantageous exemplary embodiments emerge in particular from the dependent claims.
Somit wird vorgeschlagen, dass für den Axialwälzlager-Käfig die Abmessungen sämtlicher Wälzkörpertaschen für kugelförmige Wälzkörper in radialer Richtung größer sind als in Umfangsrichtung des Axialwälzlager-Käfigs.Thus, it is proposed that for the Axialwälzlager cage the dimensions of all Wälzkörpertaschen for spherical rolling elements in the radial direction are greater than in the circumferential direction of the Axialwälzlager cage.
Es kann vorteilhaft sein, den erfindungsgemäßen Axialwälzlager-Käfig so auszubilden, dass die Abmessungen der Wälzkörpertaschen in Radialrichtung gesehen die Abmessungen des zugehörigen Wälzkörpers um mindestens 10% übersteigen. Der erfindungsgemäße Axialwälzlager-Käfig kann auch so ausgebildet sein, dass die Abmessungen der Wälzkörpertaschen in Radialrichtung gesehen die Abmessungen des zugehörigen Wälzkörpers um mindestens 30% übersteigen. So kann in einer beispielhaften Ausführungsform die Ausdehnung einer Wälzkörpertasche in radialer Richtung etwa 4,8 mm betragen, während der Kugeldurchmesser bei 4 mm liegt. Dabei kann sich die Wälzkörpertasche aus zwei Teilkugelschalen zusammensetzen, die einen Radius von 2,1 mm haben und deren Kugelmittelpunkte in radialer Richtung voneinander durch eine lineare Distanz von 0,6 mm getrennt sind. In einer zur axialen Richtung senkrechten, durch die Kugelmittelpunkte laufenden Radialebene ist die Wälzkörpertasche dabei an seinen beiden Enden jeweils durch zwei Halbkreise begrenzt, die im obigen Beispiel ebenfalls in radialer Richtung mit 0,6 mm zueinander beabstandet sind. Zwischen den Teilkugelschalen kann die Begrenzung geradlinig verlaufen. Weiter in diesem Beispiel verbleibend übersteigt die in radialer Richtung gegebene Abmessung der Wälzkörpertasche den Durchmesser des kugelförmigen Wälzkörpers um 20 %.It may be advantageous to design the axial rolling bearing cage according to the invention such that the dimensions of the rolling body pockets in the radial direction exceed the dimensions of the associated rolling body by at least 10%. The axial roller bearing cage according to the invention can also be designed such that the dimensions of the rolling body pockets in the radial direction exceed the dimensions of the associated roller body by at least 30%. Thus, in an exemplary embodiment, the extent of a rolling element pocket in the radial direction may be about 4.8 mm while the ball diameter is 4 mm. In this case, the rolling body pocket can be composed of two partial spherical shells, which have a radius of 2.1 mm and the ball centers are separated from each other in the radial direction by a linear distance of 0.6 mm. In a direction perpendicular to the axial direction, passing through the ball centers radial plane the Wälzkörpertasche is limited at its two ends in each case by two semicircles, in the above example, also in Radial direction with 0.6 mm from each other. Between the part spherical shells, the boundary can be straight. Further remaining in this example, the radially-dimensioned dimension of the rolling-element pocket exceeds the diameter of the spherical rolling element by 20%.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der erfindungsgemäße Axialwälzlager-Käfig drei Abschnitte aufweist. Diese drei Abschnitte umfassen einen radial innenliegenden inneren Abschnitt und einen radial außenliegenden äußeren Abschnitt. Diese beiden Abschnitte sind jeweils ringförmig ausgebildet. Der innere Abschnitt und der äußere Abschnitte sind durch einen mittleren Abschnitt, miteinander verbunden. Dieser mittlere Abschnitt weist einen zu einer zur axialen Richtung senkrechten Radialebene schrägen Verlauf auf, z.B. mit einer kegelringförmigen Mittelfläche mit einem konstanten Winkel zur Radialebene, so dass der innere Abschnitt relativ zum äußeren Abschnitt axial versetzt angeordnet ist. Es können z.B. die kegelringförmige Mittelfläche und/oder eine obere und/oder eine untere Begrenzungsfläche des mittleren Abschnitts zur Axialrichtung einen spitzen Winkel zwischen 20° und 50° aufweisen. Die Kegelringform legt einen geraden Kreiskegel zugrunde.It may be advantageous if the axial rolling bearing cage according to the invention has three sections. These three sections include a radially inner inner portion and a radially outer outer portion. These two sections are each annular. The inner portion and the outer portions are interconnected by a middle portion. This middle section has an oblique course to a radial plane perpendicular to the axial direction, e.g. with a conical-ring-shaped central surface at a constant angle to the radial plane, so that the inner portion is arranged offset axially relative to the outer portion. It can e.g. the conical-ring-shaped central surface and / or an upper and / or a lower boundary surface of the central portion to the axial direction have an acute angle between 20 ° and 50 °. The cone ring shape is based on a straight circular cone.
Eine solche Form eines Axialwälzlager-Käfigs ist vorteilhaft in einem Axialwälzlager, bei der der Axialwälzlager-Käfig eine andere Wärmeausdehnung aufweist als die Laufringe des Axialwälzlagers. Ist das Axialwälzlager hohen Temperaturschwankung ausgesetzt, kann eine relativ zu den Ringen des Lagers unterschiedliche Wärmeausdehnung des Käfigs dazu führen, dass der in radialer Richtung gesehen innere Rand der Käfigtasche oder der äußere Rand der Käfigtasche den Wälzkörper in ungewünschter Weise touchiert. Ist z. B. der Ausdehnungskoeffizient des Käfigs höher als der des Rings, wächst der Käfig bei einer Temperaturerhöhung relativ zu den Laufringen, und die radial inneren Begrenzungen der Wälzkörpertaschen bewegen sich in radialer Richtung auf den jeweiligen Wälzkörper zu. Ebenfalls wäre es denkbar einen solchen Käfig mit derart ausgestalteten Wälzkörpertaschen bei Kryo-Anwendungen zu verwenden. In diesem Fall schrumpft der Käfig bei gegenüber den Laufringen höherem Ausdehnungskoeffizienten, womit sich bei Abkühlung die radial äußeren Begrenzungen der Wälzkörpertaschen in Richtung auf den jeweiligen Wälzkörper zu bewegen. Je nach Materialwahl für die Laufringe und den Axialwälzlager-Käfig kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Abmessung der Wälzkörpertasche die Abmessung des zugehörigen Wälzkörpers um mindestens 10%, weiter vorzugsweise um mindestens 30% übersteigt.Such a form of Axialwälzlager- cage is advantageous in an axial rolling bearing, in which the Axialwälzlager cage has a different thermal expansion than the races of Axialwälzlagers. If the axial roller bearing is subjected to a high temperature fluctuation, a different thermal expansion of the cage relative to the rings of the bearing can cause the radially inner edge of the cage pocket or the outer edge of the cage pocket to touch the rolling elements in an undesired manner. Is z. As the coefficient of expansion of the cage is higher than that of the ring, the cage grows at a temperature increase relative to the races, and the radially inner boundaries of the Wälzkörpertaschen move in the radial direction to the respective rolling elements. It would also be conceivable to use such a cage with such designed rolling bearing pockets in cryogenic applications. In this case, the cage shrinks in relation to the races higher coefficient of expansion, which move when cooled, the radially outer boundaries of the rolling elements in the direction of the respective rolling elements. Depending on the choice of material for the races and the Axialwälzlager-cage, it may also be advantageous if the dimension of the rolling body pocket exceeds the dimension of the associated rolling element by at least 10%, more preferably by at least 30%.
In Umfangsrichtung beträgt der Freiraum zwischen Wälzkörper und Wälzkörpertasche bevorzugt höchstens 15% der Ausdehnung der Wälzkörpertasche in Umfangsrichtung.In the circumferential direction, the clearance between the rolling element and the rolling-element pocket is preferably at most 15% of the extent of the rolling-element pocket in the circumferential direction.
Der Begriff der Abmessung der Wälzkörpertasche und des Wälzkörpers bezieht sich jeweils auf einen zur Axialrichtung senkrechten Querschnitt.The term dimension of the rolling body pocket and the rolling element respectively refers to a cross-section perpendicular to the axial direction.
Der erfindungsgemäße Axialwälzlager-Käfig kann Wälzkörpertaschen in unterschiedlicher Form innerhalb des zur Axialrichtung senkrechten Querschnitts aufweisen, insbesondere ein Oval oder eine Ellipse, ein Rechteck, z. B. mit abgerundeten Ecken, zwei Halbkreisen mit einem dazwischen liegenden geraden Verlauf oder Varianten der vorgenannten Formen. Dabei sind die Mittelpunkte der zwei Halbkreise radial beabstandet. Entscheidend ist, dass die Wälzkörpertasche in radialer Richtung gesehen gegenüber dem Wälzkörper einen größeren Freiraum aufweist als in Laufrichtung gesehen.The axial roller bearing cage according to the invention may have rolling-element pockets in different shapes within the cross-section perpendicular to the axial direction, in particular an oval or an ellipse, a rectangle, e.g. B. with rounded corners, two semicircles with an intermediate straight course or variants of the aforementioned forms. The centers of the two semicircles are radially spaced. It is crucial that the rolling body pocket seen in the radial direction relative to the rolling body has a greater clearance than seen in the direction of travel.
Der erfindungsgemäße Axialwälzlagerkäfig kann einstückig ausgebildet sein.The Axialwälzlagerkäfig invention may be integrally formed.
Bei einem erfindungsgemäßen Axialwälzlager mit einem erfindungsgemäßen Axialwälzlager-Käfig beträgt im Falle von Wälzkugeln als Wälzkörper der Druckwinkel bei Wälzkugeln mindestens 10° und höchstens 30°.In an axial roller bearing according to the invention with an axial roller bearing cage according to the invention, in the case of rolling balls as rolling elements, the contact angle for rolling balls is at least 10 ° and at most 30 °.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Axialwälzlager-Käfigs sowie des Axialwälzlagers sind im Folgenden anhand von Figuren dargestellt.A preferred embodiment of the invention Axialwälzlager-cage and the Axialwälzlagers are shown below with reference to figures.
Es zeigt
-
1 : einen Axialkugellager-Käfig für ein Axialschrägkugellager in perspektivischer Ansicht, -
2 : in Aufsicht einen Ausschnitt des Axialkugellager-Käfigs gemäß1 , -
3 : den Axialkugellager-Käfig ausschnittsweise im Querschnitt und -
4 : ausschnittsweise im Querschnitt ein Axialschrägkugellager mit einem Axialkugellager-Käfig gemäß den1 bis3 .
-
1 : An axial ball bearing cage for a thrust angular contact ball bearing in perspective view, -
2 in supervision a section of the thrust ball cage according to1 . -
3 : The axial ball bearing cage in sections in cross section and -
4 : Sectionally in cross-section an angular contact thrust ball bearing with an axial ball bearing cage according to the1 to3 ,
Die Kugeltaschen
In
Auch Kryo-Anwendungen wären mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Käfig möglich. Eine hierfür geeignete Ausführungsform ist in den Figuren jedoch nicht gezeigt. Bei Kryo-Anwendungen müsste aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Axialkugellager-Käfigs
Die Position der Kugel
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Axialkugellager-KäfigAxial ball cage
- 22
- Kugeltascheball pocket
- 33
- Axialschrägkugellageraxial angular
- 44
- mittlerer Abschnittmiddle section
- 55
- äußerer Abschnittouter section
- 66
- innerer Abschnittinner section
- 77
- KugelBullet
- 88th
- Laufringrace
- 99
- Laufringrace
- 1010
- Freiraumfree space
- αα
- Winkelangle
- ββ
- Druckwinkelcontact angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 2014019311 A1 [0005]US 2014019311 A1 [0005]
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