DE102021108401A1 - tapered roller bearing - Google Patents
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Abstract
Kegelrollenlager umfassend einen Innenring und einen koaxial darüber angeordneten Außenring zwischen denen in Käfigtaschen eines Wälzkörperkäfigs eingesetzte, als Kegelrollen ausgebildete Wälzkörper angeordnet sind, so dass der Innenring gegenüber dem Außenring um eine Rotationsachse rotierbar ist, wobei die Käfigtaschen von endseitigen Käfigborden sowie zwischen den Käfigborden verlaufenden Längsstegen des Wälzkörperkäfigs begrenzt sind, wobei der Innenring an seinem axialen Endabschnitt mit größerem Durchmessers einen radial nach außen gerichteten Stützbord aufweist, und axial neben dem Stützbord an einer Außenmantelfläche des Innenrings eine konische Innenringlaufbahn für die Wälzkörper ausgebildet ist, wobei der Innenring an seinem axialen Endabschnitt mit kleinerem Durchmessers einen radial nach außen gerichteten Sicherungsbord aufweist, der durch einen Innenringabschnitt von der Innenringlaufban axial beabstandet ist, wobei der Wälzkörperkäfig Rastarme aufweist, die in Axialrichtung zwischen den Wälzkörpern und dem Sicherungsbord eingreifen, so dass der Wälzkörperkäfig in Axialrichtung gesichert ist, wobei die Längsstege des Wälzkörperkäfigs an einander zugewandten Innenseiten jeweils eine Fase aufweisen, die sich von dem durchmessergrößeren Käfigbord ausgehend erstreckt und sich dabei kontinuierlich vergrößert.Tapered roller bearing comprising an inner ring and an outer ring arranged coaxially above it, between which rolling elements designed as tapered rollers and inserted in cage pockets of a rolling element cage are arranged, so that the inner ring can be rotated about an axis of rotation relative to the outer ring, the cage pockets being supported by end cage edges and longitudinal webs running between the cage edges of the rolling element cage, with the inner ring having a radially outwardly directed support rim on its axial end section with a larger diameter, and a conical inner ring raceway for the rolling elements being formed axially next to the support rim on an outer lateral surface of the inner ring, with the inner ring having at its axial end section with smaller diameter has a radially outwardly directed safety rim, which is spaced axially by an inner ring section of the inner ring raceway, wherein the rolling element cage has locking arms in the axial direction ung intervene between the rolling elements and the safety rim, so that the rolling element cage is secured in the axial direction, the longitudinal webs of the rolling element cage each having a chamfer on the inner sides facing one another, which extends from the larger-diameter cage rim and increases continuously.
Description
Die Anmeldung betrifft ein Kegelrollenlager umfassend einen Innenring und einen koaxial darüber angeordneten Außenring zwischen denen in Käfigtaschen eines Wälzkörperkäfigs eingesetzte, als Kegelrollen ausgebildete Wälzkörper angeordnet sind, so dass der Innenring gegenüber dem Außenring um eine Rotationsachse rotierbar ist, wobei die Käfigtaschen von endseitigen Käfigborden sowie zwischen den Käfigborden verlaufenden Längsstegen des Wälzkörperkäfigs begrenzt sind, wobei der Innenring an seinem axialen Endabschnitt mit größerem Durchmesser einen radial nach außen gerichteten Stützbord aufweist, und axial neben dem Stützbord an einer Außenmantelfläche des Innenrings eine konische Innenringlaufbahn für die Wälzkörper ausgebildet ist, wobei der Innenring an seinem axialen Endabschnitt mit kleinerem Durchmesser einen radial nach außen gerichteten Sicherungsbord aufweist, der durch einen Innenringabschnitt von der Innenringlaufban axial beabstandet ist, wobei der Wälzkörperkäfig Rastarme aufweist, die in Axialrichtung zwischen den Wälzkörpern und dem Sicherungsbord eingreifen, so dass der Wälzkörperkäfig in Axialrichtung gesichert ist.The application relates to a tapered roller bearing comprising an inner ring and an outer ring arranged coaxially above it, between which rolling elements designed as tapered rollers and inserted in cage pockets of a rolling element cage are arranged, so that the inner ring can be rotated about an axis of rotation relative to the outer ring, the cage pockets being supported by end cage edges and between longitudinal webs of the rolling element cage running along the cage ribs, the inner ring having a radially outwardly directed support rib on its axial end section with a larger diameter, and a conical inner ring raceway for the rolling elements being formed axially next to the support rib on an outer lateral surface of the inner ring, with the inner ring on its axial end section with a smaller diameter has a radially outwardly directed securing flange which is spaced axially from the inner ring raceway by an inner ring section, the rolling element cage having latching arms au fwise, which engage in the axial direction between the rolling elements and the safety rib, so that the rolling element cage is secured in the axial direction.
Aus der
Die
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, ein verbessertes Kegelrollenlager sowie eine korrespondierende Wälzlagereinheit bereitzustellen, die eine einfachere Montage erlauben.The object of the present application is to provide an improved tapered roller bearing and a corresponding roller bearing unit that allow simpler assembly.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.The object is solved by the features of the independent claims. Further preferred embodiments of the invention can be found in the dependent claims, the figures and the associated description.
Entsprechend wird ein Kegelrollenlager vorgeschlagen umfassend einen Innenring und einen koaxial darüber angeordneten Außenring zwischen denen in Käfigtaschen eines Wälzkörperkäfigs eingesetzte, als Kegelrollen ausgebildete Wälzkörper angeordnet sind, so dass der Innenring gegenüber dem Außenring um eine Rotationsachse rotierbar ist, wobei die Käfigtaschen von endseitigen Käfigborden sowie zwischen den Käfigborden verlaufenden Längsstegen des Wälzkörperkäfigs begrenzt sind, wobei der Innenring an seinem axialen Endabschnitt mit größerem Durchmesser einen radial nach außen gerichteten Stützbord aufweist, und axial neben dem Stützbord an einer Außenmantelfläche des Innenrings eine konische Innenringlaufbahn für die Wälzkörper ausgebildet ist, wobei der Innenring an seinem axialen Endabschnitt mit kleinerem Durchmesser einen radial nach außen gerichteten Sicherungsbord aufweist, der durch einen Innenringabschnitt von der Innenringlaufban axial beabstandet ist, wobei der Wälzkörperkäfig Rastarme aufweist, die in Axialrichtung zwischen den Wälzkörpern und dem Sicherungsbord eingreifen, so dass der Wälzkörperkäfig in Axialrichtung gesichert ist, wobei die Längsstege des Wälzkörperkäfigs an einander zugewandten Innenseiten jeweils eine Fase aufweisen, die sich von dem durchmessergrößeren Käfigbord ausgehend erstreckt und sich dabei kontinuierlich vergrößert. Vorzugsweise erstreckt sich die Fase dabei über die gesamte Länge der Längsstege. Correspondingly, a tapered roller bearing is proposed comprising an inner ring and an outer ring arranged coaxially above it, between which rolling elements designed as tapered rollers and inserted in cage pockets of a rolling element cage are arranged, so that the inner ring can be rotated about an axis of rotation relative to the outer ring, the cage pockets being supported by end cage edges and between longitudinal webs of the rolling element cage running along the cage ribs, the inner ring having a radially outwardly directed support rib on its axial end section with a larger diameter, and a conical inner ring raceway for the rolling elements being formed axially next to the support rib on an outer lateral surface of the inner ring, with the inner ring on its axial end section with a smaller diameter has a radially outwardly directed safety flange, which is spaced axially from the inner ring raceway by an inner ring section, the rolling element cage Ra which engage in the axial direction between the rolling elements and the securing rim, so that the rolling element cage is secured in the axial direction, with the longitudinal webs of the rolling element cage each having a chamfer on the inner sides facing one another, which extends from the larger-diameter cage rim and thereby increases continuously . The bevel preferably extends over the entire length of the longitudinal webs.
Wenn im Kontext dieser Anmeldung die Richtungsangaben axial bzw. radial verwendet werden, dann beziehen sich diese auf die Rotationsachse des Kegelrollenlagers. Die Richtungsangabe axial meint damit eine Ausrichtung parallel zu der Rotationsachse; die Richtungsangabe radial meint eine Ausrichtung orthogonal zu der Rotationsachse.If, in the context of this application, the directional information is used axially or radially, then these relate to the axis of rotation of the tapered roller bearing. The indication of the direction axial thus means an orientation parallel to the axis of rotation; the indication of direction radial means an orientation orthogonal to the axis of rotation.
Der axiale Endabschnitt des Kegelrollenlagers mit dem kleineren Durchmesser wird durch die Innenringlaufbahn von dem axialen Endabschnitt mit dem größeren Durchmesser getrennt.The smaller-diameter axial end portion of the tapered roller bearing is separated from the larger-diameter axial end portion by the inner ring raceway.
Die auch als Abschrägung, Aussparung oder Tasche zu bezeichnende Fase an den Längsstegen ermöglicht bei der Montage, dem Zusammenfügen von dem inneren Lagerring und dem die Kegelrollen und den Wälzlagerkäfig umfassenden Rollenkranz vorteilhaft ein begrenztes, auch Verschwenken genanntes Kippen der Kegelrolle radial nach außen. Das Kippen des Wälzkörpers erfolgt dabei ausgehend von dem Stützbord, das sich an dem durchmessergrößeren Ende des Kegelrollenrandes befindet.The chamfer on the longitudinal webs, also referred to as a bevel, recess or pocket, advantageously allows a limited, also known as pivoting, tilting of the tapered roller radially outwards during assembly, the joining of the inner bearing ring and the roller and cage assembly comprising the tapered rollers and the roller bearing cage. The tilting of the rolling element is carried out starting from the support board, which is due to the larger end of the tapered roller rim.
Damit die Fasen an den Längsstegen ein Kippen der Wälzkörper ermöglichen, sind die Fasen an den Innenseiten der Längsstege angeordnet, also an radial nach innen gerichteten Seiten der Längsstege. Oder anders gesagt: Die vorgeschlagenen Fasen entstehen durch entsprechende Bearbeitung der radial innen liegenden Kanten der Längsstege.So that the chamfers on the longitudinal webs allow the rolling elements to tilt, the chamfers are arranged on the insides of the longitudinal webs, ie on sides of the longitudinal webs that point radially inwards. Or to put it another way: The proposed chamfers are created by appropriate processing of the radially inner edges of the longitudinal webs.
Durch die so geschaffene Möglichkeit des Kippens können die Kegelrollen mit einem geringen radialen Spiel im Wälzkörperkäfig angeordnet werden und dennoch eine innere Befüllung des Wälzkörperkäfigs, also aus Richtung des durchmesserkleineren Endabschnitts, erfolgen.Due to the possibility of tilting created in this way, the tapered rollers can be arranged with a small radial play in the rolling element cage and the rolling element cage can still be filled from the inside, ie from the direction of the end section with the smaller diameter.
Durch die Fasen vergrößert sich ein innerer Hüllkreisdurchmesser der Kegelrollen, der eine zu große maßliche Überdeckung gegenüber einem Sicherungsborddurchmesser des inneren Lagerrings vermeidet. Damit wird die Möglichkeit geschaffen, bei einer unveränderten, für die Lagerfunktion optimalen, auf maximal 1 mm ausgelegten Radialluft, den Wälzlagerkäfig von innen mit Kegelrollen zu befüllen. Gleichzeitig können durch das Kippen der Kegelrollen wirksam Beschädigungen an den Kegelrollen und an dem Innenring verhindert werden.The chamfers increase an inner enveloping circle diameter of the tapered rollers, which avoids an excessive dimensional overlap compared to a safety rib diameter of the inner bearing ring. This creates the possibility of filling the roller bearing cage with tapered rollers from the inside with an unchanged radial clearance that is optimal for the bearing function and is designed for a maximum of 1 mm. At the same time, damage to the tapered rollers and the inner ring can be effectively prevented by tilting the tapered rollers.
Durch die einfach und kostengünstig herstellbaren Fasen in den Stegen des Wälzkörperkäfigs, die sich von dem durchmessergrößeren Käfigbord ausgehend, vorzugsweise bis zu dem durchmesserkleineren Käfigbord, stetig vergrößern, wird eine Einführ- bzw. Montaghilfe geschaffen. Es wird somit eine automatisierte und folglich schnelle, kostengünstige Montage des Kegelrollenlagers ermöglicht, wobei der Wälzkörperkäfig von innen mit einem Hub befüllbar ist.The chamfers in the webs of the rolling element cage, which can be produced easily and inexpensively and which increase continuously starting from the cage rim with the larger diameter, preferably up to the cage rim with the smaller diameter, create an insertion or assembly aid. Automated and consequently quick, cost-effective assembly of the tapered roller bearing is thus made possible, with the roller body cage being able to be filled from the inside with one stroke.
Durch die Federwirkung der vorzugsweise elastischen Rastarme des Wälzkörperkäfigs ist eine exakte axiale Anlage der Wälzkörper an dem Stützbord des Innenrings gegeben, wodurch unter anderem eine lagerunabhängige Montage in einer Vorrichtung möglich ist. Außerdem ist die Ausbildung eines Haltebordes an dem durchmesserkleineren axialen Endabschnitt des Innenrings nicht erforderlich, wodurch unter anderem das Schleifen der Innenringlaufbahn vereinfacht wird. Es muss lediglich der Sicherungsbord vorgesehen sein, an dem sich die Rastarme axial abstützen können.The spring effect of the preferably elastic latching arms of the rolling body cage results in an exact axial contact of the rolling bodies on the support rim of the inner ring, which means, among other things, that mounting in a device is independent of the bearing. In addition, it is not necessary to form a holding rim on the axial end section of the inner ring with the smaller diameter, which, among other things, simplifies the grinding of the inner ring raceway. Only the safety edge has to be provided, on which the latching arms can be supported axially.
Vorzugsweise greifen die Rastarme im Bereich des Innenringabschnitts zwischen die Wälzkörper und den Sicherungsbord ein; weiter vorzugsweise kontaktieren die Rastarme nicht nur den Sicherungsbord, sondern auch die nach radial außen gerichtete Oberfläche des Innenringabschnitts.The latching arms preferably engage in the region of the inner ring section between the rolling elements and the safety rim; more preferably, the latching arms not only contact the safety rim, but also the radially outwardly directed surface of the inner ring section.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die einander zugewandten Fasen des Wälzkörperkäfigs gemeinsam eine konische Aufnahme für den Wälzkörper bilden. Die konische Ausbildung erlaubt eine ideale Lagerung des als Kegelrolle ausgeführten Wälzkörpers.It is further proposed that the mutually facing bevels of the rolling body cage together form a conical receptacle for the rolling body. The conical design allows ideal storage of the rolling element, which is designed as a tapered roller.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die konkav ausgebildeten Fasen der Längsstege an eine Außenkontur der Wälzkörper angepasst sind. Somit kann nicht nur während der Montage das Kippen der Wälzkörper erreicht werden, sondern die Fasen bilden auch während der Abwälzbewegung der Kegelrollen im Betrieb eine vorteilhafte Lagerfläche. So kann ein effizienter und verschleißarmer Betrieb des Kegellagers sichergestellt werden.It is also advantageous if the concave bevels of the longitudinal webs are adapted to an outer contour of the rolling elements. Thus, not only can the rolling bodies be tilted during assembly, but the chamfers also form an advantageous bearing surface during the rolling movement of the tapered rollers during operation. This ensures efficient and low-wear operation of the cone bearing.
Es ist vorteilhaft, wenn die Fasen derart gestaltet sind, dass die Wälzkörper bei der Montage um den durchmessergrößeren Käfigbord zwischen ≥ 1° bis ≤ 4° schwenkbar sind. Mit dieser Auslegung kann ein den Kegelrollen definierter innerer Hüllkreisdurchmesser realisiert werden, der ≤ 1 mm von dem Sicherungsborddurchmesser des Innenrings abweicht. Das Radialspiel zwischen den Kegelrollen innerhalb des Wälzlagerkäfigs kann so minimiert werden.It is advantageous if the chamfers are designed in such a way that the rolling elements can be pivoted between ≧1° and ≦4° around the larger-diameter cage rim during assembly. With this design, an inner enveloping circle diameter defined for the tapered rollers can be implemented that deviates ≤ 1 mm from the safety rib diameter of the inner ring. The radial play between the tapered rollers within the roller bearing cage can be minimized in this way.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn im montierten Zustand ein von den Wälzkörpern definierter, innerer Hüllkreisdurchmesser kleiner ist als ein maximaler Außendurchmesser des Sicherungsbordes. Vorzugsweise ist der innere Hülldurchmesser 0,8 mm bis 1 mm kleiner als der maximale Außendurchmesser des Sicherungsbordes. Durch diese Maßnahme kann das radiale Spiel zwischen Wälzkörper und Wälzlagerkäfig weiter verringert werden. Ferner werden die Wälzkörper so auch zuverlässig gesichert.It is also advantageous if, in the installed state, an inner enveloping circle diameter defined by the rolling elements is smaller than a maximum outer diameter of the safety rim. The inner envelope diameter is preferably 0.8 mm to 1 mm smaller than the maximum outer diameter of the safety rim. By this measure, the radial play between the rolling element and the roller bearing cage can be further reduced. Furthermore, the rolling elements are also reliably secured in this way.
Vorzugsweise weist der Innenringabschnitt eine Ringnut auf. Diese Ringnut ist einfach herzustellen und bietet einen vordefinierten Eingriff für die Rastarme. Die Ringnut kann auch einseitig unmittelbar in den Sicherungsbord übergehen. Die Ringnut kann beispielsweise auch derart ausgestaltet sein, dass die Rastarme in Axialrichtung nur einseitig gesichert sind.The inner ring section preferably has an annular groove. This annular groove is easy to manufacture and provides a predefined engagement for the latching arms. The annular groove can also merge directly into the safety flange on one side. The annular groove can, for example, also be designed in such a way that the latching arms are only secured on one side in the axial direction.
Vorzugsweise weist die Ringnut eine zumindest abschnittsweise vieleckige Querschnittsgeometrie auf, in die ein jeweils freies Ende der Rastarme eingreift. Infolgedessen kann der Innenring zumindest geringfügig, in Richtung des Stützbordes des Innenrings wirkende Axialkräfte mittels der Rast- und Anlagearme des Wälzkörperkäfigs über die Wälzkörper auf den Außenring übertragen. Bei einer zum Beispiel rechteckigen Ringnut können die freien Enden der Rastarme beispielsweise eine hiermit korrespondierende, ebenfalls rechteckige Querschnittsgeometrie aufweisen. Alternativ dazu können die freien Enden der Rastarme auch eine keilförmige beziehungsweise dreieckige Querschnittsgeometrie zur Reibungsminimierung durch eine Verringerung der wirksamen Berührfläche aufweisen. Zwischen der Ringnut und der Innenringlaufbahn kann gegebenenfalls eine umlaufende Hohlkehle zur lokalen Reduktion von Kerbspannungen ausgebildet sein. Alternativ dazu kann eine axial verbreiterte Ringnut mit einer zum Beispiel einseitig ausgebildeten Hohlkehle deren Funktion mit übernehmen.The annular groove preferably has a polygonal cross-sectional geometry, at least in sections, into which a respective free end of the latching arms engages. As a result, the inner ring can transmit at least slight axial forces acting in the direction of the support rim of the inner ring by means of the latching and contact arms of the rolling element cage via the rolling elements to the outer ring. For example, with a rectangular annular groove free ends of the latching arms, for example, have a corresponding, likewise rectangular cross-sectional geometry. As an alternative to this, the free ends of the latching arms can also have a wedge-shaped or triangular cross-sectional geometry for minimizing friction by reducing the effective contact area. If necessary, a circumferential groove can be formed between the ring groove and the inner ring raceway for the local reduction of notch stresses. As an alternative to this, an axially widened annular groove with a groove formed on one side, for example, can also take over its function.
Es ist vorteilhaft, wenn der Wälzkörperkäfig eine Vielzahl von radial auswärts gerichteten Anlagearmen aufweist, welche zur axialen Fixierung an dem innendurchmesserkleineren axialen Ende des Außenrings ausgebildet sind. Die Anlagearme können beispielsweise in Form von Haltekrallen ausgeführt sein. Die Anlagearme und die Rastarme wirken derart zusammen, dass ein etwaig vorhandenes Radialspiel minimiert wird und zugleich eine Haltekraft des Außenrings in Bezug zu dem Wälzkörperkäfig mit den eingesetzten Wälzkörpern sowie dem Innenring gesteigert werden kann. Vorzugsweise weisen die Anlagearme eine dem Außenring zugewandte Anlagefläche auf, die parallel zu der ihr gegenüberliegenden stirnseitigen Anlagefläche des Außenrings ausgerichtet ist. Somit kann eine vordefinierte axiale Beabstandung des Außenrings gegenüber den Anlagearmen erreicht werden, die vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 0,2 mm beträgt. So kann im normalen Betrieb eine reibarme Lagerung des Außenrings gewährleistet werden. Gleichzeitig können bei bestimmten Krafteinwirkungen die Anlagearme an der Stirnseite des Außenrings zur Anlage gelangen, so dass der Außenring durch die Anlagearme in Richtung der Rotationsachse gesichert wird.It is advantageous if the rolling element cage has a multiplicity of radially outwardly directed contact arms, which are designed for axial fixation on the axial end of the outer ring that has the smaller inside diameter. The contact arms can be designed, for example, in the form of retaining claws. The contact arms and the latching arms interact in such a way that any radial play that may be present is minimized and at the same time a holding force of the outer ring in relation to the rolling element cage with the rolling elements used and the inner ring can be increased. Preferably, the contact arms have a contact surface facing the outer ring, which is aligned parallel to the opposite end contact surface of the outer ring. A predefined axial spacing of the outer ring relative to the contact arms can thus be achieved, which is preferably between 0.1 mm and 0.2 mm. In this way, a low-friction bearing of the outer ring can be guaranteed in normal operation. At the same time, when certain forces are applied, the contact arms can come to rest on the end face of the outer ring, so that the outer ring is secured by the contact arms in the direction of the axis of rotation.
Vorzugsweise schließen die Rastarme und die Anlagearme zwischen sich einen Winkel ein. Hierdurch ist eine ausgezeichnete Haltewirkung der Rast- und Anlagearme gewährleistet. Der Winkel beträgt vorzugsweise zwischen 80° und 120°, weiter vorzugsweise ca. 100°. Bei dem Winkel handelt es sich vorzugsweise um den Öffnungswinkel, den miteinander benachbarte Anlagearmen und Rastarmen an einer durchmesserkleineren Stirnseite des Wälzkörperkäfigs einschließen, wobei der Winkel beispielsweise in einer Ebene parallel zur Rotationsachse gemessen wird.The latching arms and the contact arms preferably enclose an angle between them. This ensures an excellent holding effect of the locking and contact arms. The angle is preferably between 80° and 120°, more preferably about 100°. The angle is preferably the opening angle enclosed by mutually adjacent contact arms and latching arms on an end face of the rolling body cage with a smaller diameter, the angle being measured, for example, in a plane parallel to the axis of rotation.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in einer von dem Stützbord des Innenrings axial weggerichteten Außenseite eines durchmesserkleineren Seitenteils des Wälzkörperkäfigs eine durchmesserkleinere Rille sowie eine durchmessergrößere Rille koaxial zueinander ausgebildet sind. Hierdurch ist die Federwirkung der Rastarme und der Anlagearme des Fensterkäfigs vorteilhaft erhöht.Provision is preferably made for a smaller-diameter groove and a larger-diameter groove to be formed coaxially with one another in an outside of a smaller-diameter side part of the rolling element cage that is directed axially away from the support rim of the inner ring. As a result, the spring effect of the locking arms and the contact arms of the window cage is advantageously increased.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Rastarme an dem durchmesserkleineren Seitenteil des Wälzkörperkäfigs in Umfangsrichtung desselben gesehen jeweils im Bereich der Längsstege angeordnet sind und die Anlagearme jeweils im Bereich neben den Längsstegen angeordnet sind. Die Anlagearme sind also im Bereich der Käfigtaschen angeordnet. Durch die konstruktive Zuordnung der Rastarme zu den Längsstegen können die Rastarme relativ hohe Kräfte aufnehmen. Die Zuordnung der Anlagearme zu den Käfigtaschen bewirkt eine relativ große Flexibilität der Anlagearme. Dementsprechend wird durch die vorgeschlagene Anordnung der Anlagearme und Rastarme in Umfangsrichtung eine bedarfsgerechte Gestaltung des Wälzkörperkäfigs geschaffen.It is further proposed that the locking arms are arranged on the smaller-diameter side part of the rolling element cage in the circumferential direction of the same, in the area of the longitudinal webs, and the contact arms are each arranged in the area next to the longitudinal webs. The contact arms are therefore arranged in the area of the cage pockets. Due to the constructive assignment of the locking arms to the longitudinal webs, the locking arms can absorb relatively high forces. The assignment of the contact arms to the cage pockets results in a relatively high flexibility of the contact arms. Accordingly, the proposed arrangement of the contact arms and locking arms in the circumferential direction creates a needs-based design of the rolling element cage.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn an dem freien Ende der Anlagearme jeweils eine Anlagefläche ausgebildet ist, die jeweils von einer stirnseitigen Außenfläche des Außenrings axial beabstandet sind, wobei diese Außenfläche des Außenrings von dem durchmessergrößeren Stützbord des Innenrings axial weggerichtet ist. Vorzugsweise sind die Anlageflächen der Anlagearme in Richtung der Rotationsachse 0,1 mm bis 0,2 mm von der stirnseitigen Außenfläche des Außenrings beabstandet. Hierdurch kann eine etwaig auftretende Reibung zwischen dem Fensterkäfig und dem Außenring verringert werden, insbesondere wenn die Anlagefläche vergleichsweise klein ist.It is also advantageous if a contact surface is formed on the free end of the contact arms, each of which is spaced axially from a front outer surface of the outer ring, this outer surface of the outer ring being axially oriented away from the larger-diameter supporting rim of the inner ring. The contact surfaces of the contact arms are preferably spaced 0.1 mm to 0.2 mm from the front-side outer surface of the outer ring in the direction of the axis of rotation. As a result, any friction that may occur between the window cage and the outer ring can be reduced, in particular when the contact surface is comparatively small.
Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Wälzlagereinheit, wobei die als Insert-Lagerung aufgebaute Wälzlagereinheit zwei Kegelrollenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst, wobei die beiden Innenringe über einen Sicherungsring miteinander verbunden sind, wobei eine Dichtung eine Fuge zwischen den beiden Innenringen abdichtet.The object mentioned at the outset is also achieved by a roller bearing unit, the roller bearing unit constructed as an insert bearing comprising two tapered roller bearings according to one of
Die Insertlagerung in Verbindung mit einem auch TVP-Fensterkäfig genannten Wälzkörperkäfig eignet sich vorzugsweise für eine LKW-Radlagerung. Bei Anwendungen in getriebenen LKW-Achsen mit abgedichteten und fettgeschmierten Wälzlagereinheiten sind zwei in der Radnabe eingesetzte Kegelrollenlager meistens spiegelbildlich angeordnet, wobei die Innenringe zueinander abgestützt, mit einem Sicherungsring fixiert und mittels einer Mitteldichtung abgedichtet sind. Vorteilhaft bildet die Insertlagerung eine auswechselbare Einheit, die mit einfachen Hilfswerkzeugen in Reparaturwerkstätten montiert und demontiert werden kann. Der sich aufgrund der vorgeschlagenen Maßnahme vergrößernde Hüllkreisdurchmesser der Kegelrollen ermöglicht dabei die Montage von dem aus Kegelrollen und Wälzkörperkäfig bestehenden Rollenkranz über größere Sicherungsborddurchmesser des Innenrings. Die Innenringe von Insertlagern benötigen aus Festigkeitsgründen vergrößerte Querschnitte, da diese mit einer Verspannkraft ≥ 30 KN eingesetzt sind.The insert bearing in conjunction with a rolling element cage, also known as a TVP window cage, is particularly suitable for truck wheel bearings. For applications in driven truck axles with sealed and grease-lubricated roller bearing units, two tapered roller bearings used in the wheel hub are usually arranged in mirror image, with the inner rings supported against each other, fixed with a circlip and sealed with a center seal. The insert bearing advantageously forms an interchangeable unit that can be assembled and disassembled in repair shops using simple auxiliary tools. The enveloping circle diameter of the tapered rollers, which is increasing due to the proposed measure, enables the assembly of the tapered roller roller and rolling element cage via larger safety flange diameters of the inner ring. For reasons of strength, the inner rings of insert bearings require larger cross-sections, as they are used with a clamping force of ≥ 30 KN.
Der Wälzlagerkäfig ist bevorzugt aus einem dauerfesten, flexiblen Kunststoff hergestellt. Derartige Kunststoffe haben den Vorteil, dass die Wälzkörper bzw. Kegelrollen mit einem geringen Kraftaufwand in die Käfigtaschen einsetzbar sind. Damit werden unzulässige mechanische Belastungen oder Beschädigungen der Kegelrollen und/oder des Wälzlagerkäfigs vermieden. Als Kunststoff eignet sich beispielsweise ein Polyamid oder eine Mischung aus Polyamid und einem Additiv, wobei ein Elastomer als Additiv vorgesehen werden kann. Alternativ zu Kunststoff ist ein aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahlblech oder Messingblech, oder einem formgepressten Sintermetall hergestellter Wälzlagerkäfig einsetzbar.The roller bearing cage is preferably made from a durable, flexible plastic. Such plastics have the advantage that the rolling bodies or tapered rollers can be inserted into the cage pockets with little effort. This avoids impermissible mechanical loads or damage to the tapered rollers and/or the roller bearing cage. A suitable plastic is, for example, a polyamide or a mixture of polyamide and an additive, with an elastomer being able to be provided as an additive. As an alternative to plastic, a roller bearing cage made from a metal material, for example sheet steel or sheet brass, or a compression-molded sintered metal, can be used.
Schließlich wird ein Verfahren zur Montage von Kegelrollenlagern einer Wälzlagereinheit vorgeschlagen, bei dem die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte vorgesehen sind. Zunächst werden die Käfigtaschen des bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigten Wälzlagerkäfigs mit als Kegelrollen ausgeführten Wälzkörpern gefüllt. Im Anschluss daran wird der innere Lagerring des Kegelrollenlagers in den mit den Wälzkörpern befüllten Wälzlagerkäfig eingebracht. Dabei sind die Kegelrollen in den Käfigtaschen des Wälzlagerkäfigs begrenzt schwenkbar, um den Sicherungsbord des Innenrings zu überwinden, an dem die elastischen Rastarme nach abgeschlossener Montage verrasten.Finally, a method for assembling tapered roller bearings of a rolling bearing unit is proposed, in which the following sequential steps are provided. First, the cage pockets of the roller bearing cage, which is preferably made of a plastic, are filled with rolling elements designed as tapered rollers. The inner bearing ring of the tapered roller bearing is then inserted into the roller bearing cage filled with the roller bodies. The tapered rollers can be pivoted to a limited extent in the cage pockets of the roller bearing cage in order to overcome the safety edge of the inner ring, on which the elastic locking arms lock after assembly is complete.
Vorzugsweise sind die Sicherungsborde der beiden Kegelrollenlager dazu eingerichtet, eine axiale Anlage für die zwischen den Sicherungsborden angeordnete Dichtung zu schaffen. Auf diese Weise kann die Dichtung zuverlässig zwischen den Sicherungsborden verspannt werden.The safety flanges of the two tapered roller bearings are preferably set up to create an axial contact for the seal arranged between the safety flanges. In this way, the seal can be reliably clamped between the safety edges.
Die Anmeldung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht einer Wälzlagereinheit mit zwei spiegelbildlich angeordneten, weitestgehend indentischen Kegelrollenlagern; -
2 eine perspektivische Ansicht eines Wälzkörperkäfigs; -
3 einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht eines Kegelrollenlagers in einer Montageposition; -
4 eine schematisch dargestellte Vorderansicht einer Kegelrollenanordnung zur Verdeutlichung eines Hüllkreises; -
5 einen Ausschnitt eines Wälzlagerkäfigs; -
6 die Lage der Wälzkörper während einer Montage des Innenrings; -
7 die Lage der Wälzkörper nach erfolgter Montage des Innenrings; -
8 ein Kegelrollenlager in einer frühen Montageposition in einer ersten schematischen Schnittdarstellung; -
9 ein Kegelrollenlager in einer frühen Montageposition in einer zweiten schematischen Schnittdarstellung; -
10 ein Kegelrollenlager in einer späten Montageposition in einer ersten schematischen Schnittdarstellung; und -
11 ein Kegelrollenlager in einer späten Montageposition in einer zweiten schematischen Schnittdarstellung.
-
1 a schematic sectional view of a roller bearing unit with two mirror-inverted, largely identical tapered roller bearings; -
2 a perspective view of a roller retainer; -
3 a detail of a schematic sectional view of a tapered roller bearing in an assembly position; -
4 a schematically illustrated front view of a tapered roller assembly to illustrate an enveloping circle; -
5 a section of a roller bearing cage; -
6 the position of the rolling elements during an assembly of the inner ring; -
7 the position of the rolling elements after the inner ring has been installed; -
8th a tapered roller bearing in an early mounting position in a first schematic sectional view; -
9 a tapered roller bearing in an early mounting position in a second schematic sectional view; -
10 a tapered roller bearing in a late assembly position in a first schematic sectional view; and -
11 a tapered roller bearing in a late assembly position in a second schematic sectional view.
Die
Das in
Wie insbesondere in
An dem durchmesserkleineren Seitenteil 25 (siehe
Darüber hinaus sind an dem durchmesserkleineren Seitenteil 25 des Wälzkörperkäfigs 6 radial auswärts gerichtete Anlagearme 24 zur axialen Anlage an einer stirnseitigen Anlagefläche 30 des Außenrings 4 ausgebildet. Zu diesem Zweck verfügen die jeweiligen freien Enden 28 der Anlagearme 24 über eine Anlagefläche 29 (siehe
Des Weiteren ist in
Das Kegelrollenlager 1 aus
Ein Winkel 36 zwischen den Rastarmen 15 und den Anlagearmen 24 beträgt hier lediglich exemplarisch jeweils zwischen 80° und 120°, beispielsweise ca. 100°. Bei dem Winkel 36 handelt sich um den Öffnungswinkel an der durchmesserkleineren Außenseite 40, der zwischen den Rastarmen 15 und den Anlagearmen 24 eingeschlossen wird. Sofern aufgrund der komplexen Geometrie der Rast- und/oder Anlagearme 24 der Öffnungswinkel nicht ohne weiteres zu bestimmen ist, werden die Haupterstreckungsrichtung jeweils benachbarter Rast- und Anlagearme für die Bestimmung des Winkels 36 zugrunde gelegt.An
Der Wälzkörperkäfig 6 ist unter Einbeziehung der Rastarme 15 und der Anlagearme 24 bevorzugt einstückig aus einem Metall oder einem Kunststoff hergestellt.The rolling
Durch die Anlagearme 24 wird ein unkontrolliertes Abgleiten des Außenrings 4 in Richtung des Innenringabschnittes 14 des Innenrings 2 zuverlässig verhindert. Mittels der Rastarme 15 und der Anlagearme 24 des Wälzkörperkäfigs 6 werden somit der Innenring 2 und der Wälzkörperkäfig 6 zusammen mit den darin aufgenommenen Wälzkörpern 7 unter Einbeziehung des Außenrings 4 zu einer leicht handhabbaren, insbesondere problemlos lagerbaren, transportierbaren und in einer Zielanwendung montierbaren Baueinheit zusammengehalten.The
Die Rastarme 15 und die Anlagearme 24 bewirken eine Reduzierung eines etwaigen Radialspiels des Wälzkörperkäfigs 6 sowie eine Vergrößerung der Haltekraft des Außenrings 4 in Bezug zum Wälzkörperkäfig 6 mit den darin aufgenommenen Wälzkörpern 7 und dem Innenring 2. Hierdurch kann bei der Verwendung des Kegelrollenlagers 1 als Radlager in einem Kraftfahrzeug ein bislang notwendiger Sicherungsring entfallen. Darüber hinaus ermöglicht der Wälzkörperkäfig 6 ein Anstellen beziehungsweise eine definierte Anlage der Wälzkörper 7 an den Stützbord 11 des Innenrings 2. Ferner ist eine Verdrehung des Kegelrollenlagers 1 im Zuge des Einbaus in eine Umgebungskonstruktion nicht mehr notwendig.The locking
An dem durchmesserkleineren Seitenteil 25 sind die radial einwärts gerichteten Rastarme 15 sowie die radial auswärts gerichteten Anlagearme 24 ausgebildet. Die Rastarme 15 sowie die Anlagearme 24 sind im Wesentlichen an dem durchmesserkleineren Seitenteil 24 des Wälzkörperkäfigs 6 integral ausgeformt. Die Anlagearme 24 sind hierbei in Umfangsrichtung des Wälzkörperkäfigs 6 gesehen jeweils im Bereich einer Wälzkörpertasche 5 beziehungsweise zwischen zwei unmittelbar umfangsseitig benachbarten Stegen 10 angeordnet, so dass die Anzahl der Wälzkörpertaschen 5 beziehungsweise die Anzahl der Wälzkörper 7 vorzugsweise mit der Anzahl der am Wälzkörperkäfig 6 vorgesehenen Anlagearmen 24 übereinstimmt. Die Rastarme 15 sind in Umfangsrichtung des Wälzkörperkäfigs 6 gesehen jeweils im Bereich der Stege 10 angeordnet.The radially inward-
An einer von dem Stützbord 11 des Kegelrollenlagers 1 weg gerichteten stirnseitigen Außenseite 40 des durchmesserkleineren Seitenteils 25 des Wälzkörperkäfigs 6 sind vorzugsweise eine durchmesserkleinere Rille 34 sowie eine durchmessergrößere Rille 35 ausgebildet. Durch die Wirkung dieser Rillen 34, 35 ist unter anderem die Elastizität der Rastarme 15 und der Anlagearme 24 des Wälzkörperkäfigs 6 vergrößert.A smaller-
Bei dem in
Die Längsstege 10 des in der
Wie aus
In der
Des Weiteren zeigt die
Die
In den
Die Darstellung gemäß
Die
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Kegelrollenlagertapered roller bearing
- 22
- Innenringinner ring
- 33
- Rotationsachseaxis of rotation
- 44
- Außenringouter ring
- 55
- Käfigtaschecage bag
- 66
- Wälzkörperkäfigrolling element cage
- 77
- Wälzkörperrolling elements
- 88th
- Käfigbordcage board
- 99
- Käfigbordcage board
- 1010
- Längsstegelongitudinal webs
- 1111
- Stützbordsupport board
- 1212
- Innenringlaufbahninner ring raceway
- 1313
- Sicherungsbordsafety board
- 1414
- Innenringabschnittinner ring section
- 1515
- Rastarmelocking arms
- 1616
- Fasechamfer
- 1717
- Rollenkranzroller wreath
- 1818
- innerer Hüllkreisinner enveloping circle
- 1919
- Außenfläche (der Wälzkörper)outer surface (of the rolling element)
- 2020
- Taschenluftpocket air
- 2121
- innerer Hüllkreisdurchmesserinner enveloping circle diameter
- 2222
- maximaler Außendurchmesser des Sicherungsbordesmaximum outer diameter of the safety edge
- 2323
- Ringnutring groove
- 2424
- Anlagearmeinvestment arms
- 2525
- durchmesserkleineres Seitenteilside part with smaller diameter
- 2626
- Kanteedge
- 2727
- durchmessergrößeres Seitenteillarger diameter side panel
- 2828
- freies Ende (des Anlagearms)free end (of the contact arm)
- 2929
- Anlagefläche (des Anlagearms)contact surface (of the contact arm)
- 3030
- stirnseitige Außenfläche (des Außenrings)face outer surface (of the outer ring)
- 3131
- Sicherungsringlocking ring
- 3232
- Dichtungpoetry
- 3333
- FugeGap
- 3434
- durchmesserkleinere Rillesmaller-diameter groove
- 3535
- durchmessergrößere Rillelarger diameter groove
- 3636
- Winkel zwischen Rastarm und AnlagearmAngle between locking arm and contact arm
- 3737
- Kippwinkel (des Wälzkörpers)tilting angle (of the rolling element)
- 3838
- Fasenwinkelbevel angle
- 3939
- PfeilArrow
- 4040
- Außenseiteoutside
- 4141
- radiale Erstreckung des Sicherungsbordesradial extension of the safety board
- 4242
- axialer Endabschnitt (mit großem Durchmesser)axial end section (large diameter)
- 4343
- axialer Endabschnitt (mit kleinem Durchmesser)axial end section (small diameter)
- 4444
- Überdeckungoverlap
- 4545
- freies Ende (Rastarm)free end (locking arm)
- 4646
- Mantelfläche (des Innenrings)lateral surface (of the inner ring)
- 4747
- Durchmesserdiameter
- 4848
- Durchmesserdiameter
- 4949
- Axialabstandaxial distance
- 100100
- Wälzlagereinheitroller bearing unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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-
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
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R003 | Refusal decision now final |