DE102019207093A1 - Hydrodynamic support of a bearing cage - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radial-Wälzlager (111); wobei ein Lagerkäfig (115) des Wälzlagers (111) mindestens eine Gleitfläche aufweist. Die Gleitfläche ausgebildet ist, mit einer weiteren Gleitfläche als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenzuwirken.The invention relates to a radial roller bearing (111); wherein a bearing cage (115) of the roller bearing (111) has at least one sliding surface. The sliding surface is designed to interact with a further sliding surface as a hydrodynamic axial slide bearing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radial-Wälzlager.The invention relates to a radial roller bearing.

Aus dem Stand der Technik sind Anlaufscheiben mit hydrodynamisch wirksam Profilierten Gleitflächen bekannt.Thrust washers with hydrodynamically effective profiled sliding surfaces are known from the prior art.

In Getrieben mit hohen Stückzahlen, wie z.B. PKW- oder NKW-Getriebe, werden aus Kostengründen in den Planetensätzen die Innenringe und Außenringe von Wälzlagern weggelassen, sodass die Wälzkörper direkt in der Lagerbohrung des Planeten bzw. auf dem Planetenbolzen laufen. Durch das Weglassen der Lagerringe sind die Wälzkörper axial nicht mehr geführt. Die Kraftübertragung erfolgt hauptsächlich radial, sodass idealisiert keine Axialkraft auftreten sollte. In der Realität entstehen z.B. durch Fertigungstoleranzen, trotzdem geringe Axialkräfte, welche die Planetenlager axial aus dem Planeten „herausdrücken“. Vor allem bei Nadelkränzen tritt dieses Phänomen auf. Der Nadelkranz verschiebt sich so weit, bis der Lagerkäfig seitlich an einer Kontaktfläche der Anlaufscheibe oder des Planetenträgers anläuft. Vor allem bei Volllast oder Überlast des Getriebes können an dieser Stelle hohe Flächenpressungen auftreten. Da der tribologische Kontakt zwischen dem einsatzgehärteten Käfig und der Anlaufscheibe bzw. der Planetenträgerwange weder klar definiert noch robust ausgelegt ist, „gräbt“ sich der harte Lagerkäfig auf Dauer in die Kontaktfläche ein.In gearboxes with high quantities, e.g. Passenger car or commercial vehicle transmissions, the inner rings and outer rings of roller bearings are omitted from the planetary gear sets for cost reasons, so that the roller bodies run directly in the bearing bore of the planet or on the planet bolt. By omitting the bearing rings, the rolling elements are no longer axially guided. Power is mainly transmitted radially, so that idealized no axial force should occur. In reality, e.g. due to manufacturing tolerances, but still low axial forces that "push" the planetary bearings axially out of the planet. This phenomenon occurs especially with needle roller and cage assemblies. The needle roller and cage shifts until the bearing cage runs laterally against a contact surface of the thrust washer or the planetary carrier. High surface pressures can occur at this point, especially with full load or overload of the gear unit. Since the tribological contact between the case-hardened cage and the thrust washer or planet carrier cheek is neither clearly defined nor robust, the hard bearing cage "digs" into the contact surface over the long term.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radial-Wälzlager verfügbar zu machen, das die den aus dem Stand der Technik bekannten innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll verhindert werden, dass sich ein Lagerkäfig des Radial-Wälzlagers in eine Kontaktfläche „eingräbt“.The invention is based on the object of making available a radial roller bearing that does not have the inherent disadvantages known from the prior art. In particular, it should be prevented that a bearing cage of the radial roller bearing “digs” into a contact surface.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radial-Wälzlager nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.This object is achieved by a radial roller bearing according to claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims and result from the in 1 illustrated embodiment.

Das Radial-Wälzlager weist einen Lagerkäfig mit einer Gleitfläche auf. Bevorzugt ist der Lagerkäfig einstückig ausgestaltet.The radial roller bearing has a bearing cage with a sliding surface. The bearing cage is preferably designed in one piece.

Die Gleitfläche ist erfindungsgemäß ausgebildet, mit einer weiteren Gleitfläche als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenzuwirken. Dies impliziert, dass die Gleitfläche des Lagerkäfigs und die weitere Gleitfläche relativ zueinander um eine Drehachse des Radial-Wälzlagers verdrehbar sind.According to the invention, the sliding surface is designed to interact with a further sliding surface as a hydrodynamic axial sliding bearing. This implies that the sliding surface of the bearing cage and the further sliding surface can be rotated relative to one another about an axis of rotation of the radial roller bearing.

Ein Axiallager ist ein Lager, das ausgebildet ist, Kräfte mindestens in axialer Richtung abzustützen. Entsprechend sind die Gleitfläche des Radial-Wälzlagers und die weitere Gleitfläche ausgebildet, sich bezüglich der Drehachse des Radial-Wälzlagers axial gegeneinander abzustützen. Entsprechend haben die Gleitfläche des Lagerkäfigs und die weitere Gleitfläche bevorzugt eine kreisringförmige Grundform.A thrust bearing is a bearing that is designed to support forces at least in the axial direction. Correspondingly, the sliding surface of the radial roller bearing and the further sliding surface are designed to be axially supported against one another with respect to the axis of rotation of the radial roller bearing. Accordingly, the sliding surface of the bearing cage and the further sliding surface preferably have an annular basic shape.

Ein hydrodynamisches Gleitlager zeichnet sich dadurch aus, dass der zur Bildung eines tragenden Schmierfilms zwischen den Gleitflächen des Lagers erforderliche Druck intern, d.h. durch Drehung der Gleitflächen relativ zueinander, erzeugt wird. Die Gleitflächen eines hydrodynamischen Gleitlagers sind so ausgestaltet, dass sie bei einer Drehung relativ zueinander Schmierstoff in einem zwischen den Gleitflächen verlaufenden Lagerspalt mit Druck beaufschlagen.A hydrodynamic sliding bearing is characterized by the fact that the pressure required to form a load-bearing lubricating film between the sliding surfaces of the bearing is internal, i.e. by rotating the sliding surfaces relative to each other. The sliding surfaces of a hydrodynamic plain bearing are designed in such a way that when they rotate relative to one another they apply pressure to lubricant in a bearing gap running between the sliding surfaces.

Die Erfindung zielt darauf ab, dass sich ein tragender Schmierfilm zwischen der Gleitfläche des Lagerkäfigs und der weiteren Gleitfläche ausbildet. Dadurch wird verhindert, dass sich der Lagerkäfig in die weitere Gleitfläche „eingräbt“.The aim of the invention is that a load-bearing lubricating film is formed between the sliding surface of the bearing cage and the further sliding surface. This prevents the bearing cage from “digging” into the further sliding surface.

Ein hydrodynamisches Gleitlager lässt sich mit einer Profilierung mindestens einer der Gleitflächen realisieren. Eine Profilierung bezeichnet eine Anordnung von Erhöhungen und/oder Vertiefungen einer Oberfläche. Die Erhebungen und/oder Vertiefungen der Profilierung sind vorzugsweise bezüglich der Drehachse in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet und erstrecken sich jeweils radial über das gesamte Lager. Insbesondere können die Erhebungen und/oder Vertiefungen der Profilierung entlang von Begrenzungslinien ineinander übergehen, die bezüglich der Drehachse des Wälzlagers in radialer Richtung verlaufen.A hydrodynamic sliding bearing can be implemented with a profile of at least one of the sliding surfaces. Profiling refers to an arrangement of elevations and / or depressions on a surface. The elevations and / or depressions of the profiling are preferably arranged offset from one another in the circumferential direction with respect to the axis of rotation and each extend radially over the entire bearing. In particular, the elevations and / or depressions of the profiling can merge into one another along boundary lines which run in the radial direction with respect to the axis of rotation of the roller bearing.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist mindestens eine der Gleitflächen, d.h. die mindestens eine Gleitfläche des Lagerkäfigs und/oder die weitere Gleitfläche, eine drehsymmetrische Profilierung auf. Dies bedeutet, dass die Erhebungen bzw. Vertiefungen mindestens einer der Gleitflächen drehsymmetrisch angeordnet sind. Die Symmetrieachse stimmt dabei mit einer Drehachse des Wälzlagers überein.In a preferred development, at least one of the sliding surfaces, i.e. the at least one sliding surface of the bearing cage and / or the further sliding surface have a rotationally symmetrical profile. This means that the elevations or depressions of at least one of the sliding surfaces are arranged with rotational symmetry. The axis of symmetry coincides with an axis of rotation of the roller bearing.

Vorzugsweise ist die drehsymmetrische Profilierung nicht rotationssymmetrisch. Die Menge sämtlicher Winkel, um welche die Profilierung der mindestens einen Gleitfläche drehsymmetrisch ist, ist also diskret. Insbesondere kann die Menge abzählbar sein.The rotationally symmetrical profiling is preferably not rotationally symmetrical. The set of all angles by which the profiling of the at least one sliding surface is rotationally symmetrical is therefore discrete. In particular, the set can be countable.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind die mindestens eine Gleitfläche des Lagerkäfigs und die weitere Gleitfläche ausgebildet, als Keilflächenlager zusammenzuwirken. Ein Keilflächenlager ist ein hydrodynamisches Axial-Gleitlager, mit mindestens einer Gleitfläche, die Keilflächen aufweist. Die Keilflächen steigen vorzugsweise bezüglich der Drehachse des Wälzlagers in Umfangsrichtung an. Geeignete Bauformen hydrodynamischer Axial-Gleitlager kann der Fachmann dem Stand der Technik entnehmen.In a preferred development, the at least one sliding surface of the bearing cage and the further sliding surface are designed to work together as a wedge surface bearing. A wedge surface bearing is a hydrodynamic axial slide bearing with at least one sliding surface that has wedge surfaces. The wedge surfaces preferably rise in the circumferential direction with respect to the axis of rotation of the roller bearing. The person skilled in the art can find suitable designs of hydrodynamic axial slide bearings from the prior art.

Das Wälzlager ist bevorzugt weitergebildet als Teil einer Anordnung, die darüber hinaus einen Planetenträger, mindestens ein bevorzugt einstückiges Planetenrad und mindestens einen bevorzugt einstückigen Planetenbolzen aufweist.The roller bearing is preferably developed as part of an arrangement which also has a planet carrier, at least one preferably one-piece planet gear and at least one preferably one-piece planet pin.

Das Planetenrad und der Planetenbolzen bilden jeweils eine Lauffläche des Wälzlagers aus. Eine Gleitfläche, die mit der mindestens einen Gleitfläche des Lagerkäfigs als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenwirkt, wird durch den Planetenträger ausgebildet.The planet gear and the planet pin each form a running surface of the roller bearing. A sliding surface which interacts with the at least one sliding surface of the bearing cage as a hydrodynamic axial slide bearing is formed by the planet carrier.

Der Planetenträger kann die Gleitfläche ein- oder mehrstückig ausbilden. Im letztgenannten Fall weist der Planetenträger bevorzugt mindestens eine Anlaufscheibe auf, die als Axialgleitlager für das Planetenrad dient und zugleich mit der mindestens einen Gleitfläche des Lagerkäfigs als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenwirkt.The planet carrier can form the sliding surface in one or more pieces. In the latter case, the planet carrier preferably has at least one thrust washer, which serves as an axial sliding bearing for the planet gear and at the same time interacts with the at least one sliding surface of the bearing cage as a hydrodynamic axial sliding bearing.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale Im Einzelnen zeigt:

  • 1 eine Planetenstufe.
A preferred embodiment of the invention is shown in 1 shown. Matching reference numbers indicate the same or functionally identical features.
  • 1 a planetary stage.

Die in 1 dargestellte Planetenstufe 101 umfasst ein Hohlrad 103, einen Planetenträger 105, ein Sonnenrad 107 und mehrere Planetenräder 109, die jeweils mittels eines Nadellagers 111 drehbar auf einem Planetenbolzen 113 gelagert sind. Der Planetenbolzen 113 ist in dem Planetenträger 105 fixiert.In the 1 illustrated planetary stage 101 includes a ring gear 103 , a planet carrier 105 , a sun gear 107 and several planet gears 109 , each by means of a needle bearing 111 rotatable on a planetary pin 113 are stored. The planet bolt 113 is in the planet carrier 105 fixed.

Das jeweilige Planetenrad 109 und der Planetenbolzen 113 bilden die einstückig Gleitflächen des Nadellagers 111 aus. Lagerringe, die separat montiert werden können, sind nicht vorgesehen. Um das Nadellager 111 montierbar zu gestalten, ist daher keine axiale Führung der Nadeln durch die Gleitflächen möglich.The respective planet gear 109 and the planet bolt 113 form the one-piece sliding surfaces of the needle bearing 111 out. Bearing rings that can be mounted separately are not provided. To the needle bearing 111 To make it mountable, no axial guidance of the needles through the sliding surfaces is therefore possible.

Die Nadeln sind in einem Lagerkäfig angeordnet. Obwohl die Nadeln in axialer Richtung nicht belastet werden, können sie sich axial verschieben, sodass der Lagerkäfig 115 mit einer der Anlaufscheiben 117, mit denen das Planetenrad 109 axial gelagert ist, in Kontakt kommt.The needles are arranged in a bearing cage. Although the needles are not loaded in the axial direction, they can move axially, so that the bearing cage 115 with one of the thrust washers 117 with which the planet gear 109 is axially supported, comes into contact.

Um eine Beschädigung der Anlaufscheiben 117 zu verhindern, bildet die Kontaktfläche des Lagerkäfigs 115 eine hydrodynamisch wirksame Struktur aus. Diese bewirkt, dass zwischen der jeweiligen Anlaufscheibe 117 und dem Lagerkäfig 115 ein tragfähiger Schmierfilm zustande kommt.To avoid damage to the thrust washers 117 to prevent forms the contact surface of the bearing cage 115 a hydrodynamically effective structure. This causes that between the respective thrust washer 117 and the bearing cage 115 a stable lubricating film is created.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

101101
PlanetenstufePlanetary stage
103103
HohlradRing gear
105105
PlanetenträgerPlanet carrier
107107
SonnenradSun gear
109109
PlanetenradPlanetary gear
111111
NadellagerNeedle roller bearings
113113
PlanetenbolzenPlanet bolt
115115
LagerkäfigBearing cage
117117
AnlaufscheibeThrust washer

Claims (4)

Radial-Wälzlager (111); wobei ein Lagerkäfig (115) des Wälzlagers (111) mindestens eine Gleitfläche aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche ausgebildet ist, mit einer weiteren Gleitfläche als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenzuwirken.Radial roller bearings (111); wherein a bearing cage (115) of the roller bearing (111) has at least one sliding surface; characterized in that the sliding surface is designed to interact with a further sliding surface as a hydrodynamic axial slide bearing. Wälzlager (111) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Gleitflächen eine drehsymmetrische Profilierung aufweist.Rolling bearing (111) after Claim 1 ; characterized in that at least one of the sliding surfaces has a rotationally symmetrical profile. Wälzlager (111) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Gleitflächen Keilflächen aufweist.Rolling bearing (111) according to one of the preceding claims; characterized in that at least one of the sliding surfaces has wedge surfaces. Anordnung mit einem Planetenträger (105), mindestens einem Planetenrad (109), und mindestens einem Planetenbolzen (113); gekennzeichnet durch mindestens ein Wälzlager (111) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei das Planetenrad (109) und der Planetenbolzen (113) jeweils eine Lauffläche des Wälzlagers (111) ausbilden; wobei der Planetenträger (105) mindestens eine Gleitfläche ausbildet, die mit der mindestens einen Gleitfläche des Lagerkäfigs (115) des Wälzlagers (111) als hydrodynamisches Axial-Gleitlager zusammenwirkt.Arrangement with a planet carrier (105), at least one planet gear (109), and at least one planet pin (113); characterized by at least one roller bearing (111) according to one of the preceding claims; wherein the planet gear (109) and the planet pin (113) each form a running surface of the roller bearing (111); wherein the planet carrier (105) forms at least one sliding surface which cooperates with the at least one sliding surface of the bearing cage (115) of the roller bearing (111) as a hydrodynamic axial slide bearing.
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