DE102021123372A1 - Axial rolling bearing unit with rolling elements arranged between annular axial bearing disks and a bearing-internal lubricant guide - Google Patents
Axial rolling bearing unit with rolling elements arranged between annular axial bearing disks and a bearing-internal lubricant guide Download PDFInfo
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- F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
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- F16C33/6681—Details of distribution or circulation inside the bearing, e.g. grooves on the cage or passages in the rolling elements
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Axialwälzlagereinheit mit zwischen zwei kreisringförmigen Axiallagerscheiben (1, 2) angeordneten Wälzkörpern (4), die mittels eines aus einem Blechmaterial umgeformten Lagerkäfig (3) geführt sind, der innen- und außenradial jeweils ein sich in Axialrichtung erstreckendes Randbord (5, 6) zur Radialführung der Wälzkörper (4) aufweist, wobei das eine Randbord (5) als Doppelbord ausgeführt mit einer endseitigen Umbiegung (7) in die Gegenrichtung versehen ist und das andere Randbord (6) mit in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Schmiermitteldurchbrüchen (10) versehen ist.The invention relates to an axial roller bearing unit with roller bodies (4) arranged between two annular axial bearing discs (1, 2) and guided by means of a bearing cage (3) formed from sheet metal material, which has an inner and outer radial edge (5, 6) for radially guiding the rolling elements (4), one edge (5) being designed as a double edge with a bend (7) at the end in the opposite direction and the other edge (6) having lubricant openings (10) spaced apart from one another in the circumferential direction is provided.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialwälzlagereinheit mit zwischen zwei kreisringförmigen Axiallagerscheiben angeordneten Wälzkörpern, vorzugsweise Nadel- oder Rollenkörpern, die mittels eines aus einem Blechmaterial umgeformten Lagerkäfig geführt sind, der innen- und außenradial jeweils ein sich in Axialrichtung erstreckendes Randbord zur Radialführung der Wälzkörper aufweist.The present invention relates to an axial roller bearing unit with roller bodies arranged between two annular axial bearing disks, preferably needle or roller bodies, which are guided by means of a bearing cage formed from a sheet metal material, which has an inner and outer radially extending edge rim in the axial direction for radial guidance of the roller bodies.
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf kraftfahrzeugtechnische Anwendungen, bei denen beispielsweise eine mit schrägverzahnten Zahnrädern versehene Welle eine Axialkraftbeaufschlagung erfährt, welche gegenüber einem Getriebegehäuse oder dergleichen durch eine geeignete Axiallagerung aufzunehmen ist. Dabei widmet sich die erfindungsgemäße Lösung insbesondere einer weitestgehend umformtechnischen Herstellung der Lagerkomponenten, insbesondere des Lagerkäfigs sowie der Axiallagerscheiben.The field of application of the present invention extends primarily to motor vehicle applications in which, for example, a shaft provided with helical gears experiences an application of axial force, which is to be absorbed by a suitable axial bearing relative to a transmission housing or the like. The solution according to the invention is dedicated in particular to a largely metal-forming production of the bearing components, in particular the bearing cage and the axial bearing washers.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Mit dieser vorbekannten technischen Lösung wird also ein weitestgehend geschlossenes gekapseltes Lager geschaffen, welches einen undefinierten Durchtritt von Schmiermittel durch das Lagerinnere verhindert.With this previously known technical solution, a largely closed, encapsulated bearing is created, which prevents an undefined passage of lubricant through the interior of the bearing.
Bei Anwendungen mit höherer Lagerbelastung ist dagegen ein kontinuierlicher Schmiermitteldurchfluss zu gewährleisten, um eine Überhitzung der Lagerstelle sowie Lagerverschleiß zu verhindern.In applications with higher bearing loads, on the other hand, a continuous flow of lubricant must be ensured in order to prevent the bearing point from overheating and bearing wear.
Gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik werden Axialwälzlagereinheiten mit das Lagerinnere abkapselnden abgewinkelten Axiallagerscheiben gewöhnlich durch hierin eingebrachte Ölnuten oder dergleichen mit der erforderlichen Menge an Schmiermittel versorgt. Dies erfordert eine entsprechend konstruktive Modifikation der Axiallagerscheiben.According to the generally known state of the art, thrust roller bearing units with angled thrust bearing washers encapsulating the bearing interior are usually supplied with the required quantity of lubricant by means of oil grooves or the like made therein. This requires a corresponding structural modification of the axial bearing washers.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Axialwälzlagereinheit mit kreisringförmigen, nicht abgewinkelten Axiallagerscheiben und einem innen- und außenradial sich jeweils in Axialrichtung erstreckenden Randbord des Lagerkäfigs dahingehend weiter zu verbessern, dass mit einfachen technischen Mitteln eine hinreichende Durchflussschmierung bei höheren Lagerbeanspruchungen ermöglicht wird.It is the object of the present invention to further improve an axial roller bearing unit with circular, non-angled axial bearing washers and an inner and outer radial edge of the bearing cage, each extending in the axial direction, such that simple technical means enable sufficient flow-through lubrication at higher bearing loads.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die Aufgabe wird durch eine Axialwälzlagereinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved by an axial roller bearing unit according to claim 1. The following dependent claims reflect advantageous developments of the invention.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einer Axialwälzlagereinheit mit zwischen zwei kreisringförmigen Axiallagerscheiben angeordneten Wälzkörpern, die mittels eines aus einem Blechmaterial umgeformten Lagerkäfig geführt sind, welcher innen- und außenradial jeweils ein sich in Axialrichtung erstreckendes Randbord aufweist, vorzugsweise das innenradiale Randbord als Doppelbord auszuführen, das mit einer endseitigen Umbiegung in Gegenrichtung versehen ist, und das andere, insoweit außenradiale Randbord mit in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordneten Schmiermitteldurchbrüchen versehen ist.The invention includes the technical teaching that in an axial roller bearing unit with rolling elements arranged between two annular axial bearing disks, which are guided by means of a bearing cage formed from a sheet metal material, which has an inner and outer radial edge rim extending in the axial direction, preferably the inner radial rim as Carry out a double rim, which is provided with an end bend in the opposite direction, and the other, insofar as the outer radial edge rim is provided with lubricant openings spaced apart from one another in the circumferential direction.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass das vorzugsweise radialinnere aufgedoppelte Randbord im Bereich zwischen der Umbiegung und dem dieser benachbarten Axiallagerscheibe einen hinsichtlich seiner Spaltbreite definierbaren Schmiermitteleinlass bildet, wodurch das Schmiermittel aufgrund der im Betrieb auftretenden Zentrifugalkräfte in das Lagerinnere und damit an die Wälzkörper gelangt. Um einen weiteren Schmiermitteldurchfluss zu gewährleisten, ist das radialaußen angeordnete Randbord des Lagerkäfigs mit Schmiermitteldurchbrüchen versehen. Diese Schmiermitteldurchbrüche sind damit direkt zu den Wälzkörpern gelegen und bewirken eine direkte Schmiermittelabfuhr nach außen. Da die Axiallagerscheiben der erfindungsgemäßen Axialwälzlagereinheit flach ausgeführt sind, benötigen diese keine Durchlassgeometrien zur lagerinternen Schmiermittelführung, sondern leiten das Schmiermittel lagerintern nach radialaußen weiter. Mit anderen Worten übernimmt bei der erfindungsgemäßen Lösung der Lagerkäfig anstelle der Axiallagerscheiben die Bildung der Öleintritts- und Ölaustrittsgeometrien.The advantage of the solution according to the invention is, in particular, that the preferably radially inner, doubled edge rim in the area between the bend and the axial bearing disk adjacent to it forms a lubricant inlet that can be defined in terms of its gap width, whereby the lubricant, due to the centrifugal forces occurring during operation, gets into the interior of the bearing and thus onto the rolling elements reached. In order to ensure further lubricant flow, the radially outer edge of the bearing cage is provided with lubricant openings. These lubricant openings are therefore located directly to the rolling elements and cause lubricant to be discharged directly to the outside. Since the axial bearing disks of the axial roller bearing unit according to the invention are flat, they do not require any passage geometries for guiding the lubricant inside the bearing, but direct the lubricant inside the bearing to the radial outside. In other words, in the solution according to the invention, the bearing cage takes over the formation of the oil inlet and oil outlet geometries instead of the axial bearing disks.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, die Schmiermitteldurchbrüche in äquidistanten Winkelabständen zueinander entlang des Randbords und vorzugsweise fluchtend zu Längsachsen von Wälzkörpern anzuordnen. Dabei braucht nicht jeder Schmiermitteldurchbruch mit der Längsachse jedes Wälzkörpers zu korrespondieren. Jedoch gestattet die fluchtende Anordnung einen optimalen Austritt der von Schmiermittel umflossenen Wälzkörper. Diesbezüglich ist es hinreichend, wenn die auf dem Teilkreis liegenden Rollenachsen der Wälzkörper derart verlaufen, dass diese den Bereich der Schmierlöcher durchstoßen.According to a preferred embodiment of the invention, it is proposed that the lubricant openings be equidistant angular distances from one another along the edge rim and preferably to be aligned with the longitudinal axes of rolling elements. In this case, not every lubricant breakthrough needs to correspond to the longitudinal axis of each rolling element. However, the aligned arrangement allows the rolling elements, which are surrounded by lubricant, to exit optimally. In this regard, it is sufficient if the roller axes of the rolling bodies lying on the pitch circle run in such a way that they pierce the area of the lubrication holes.
Vorzugsweise sollten die Schmiermitteldurchbrüche einen je kreisförmigen Querschnitt aufweisen, welcher kleiner ist als der Durchmesser der Wälzkörper. Hierdurch wird einerseits ein hinreichender Auslassquerschnitt für das Schmiermittel geschaffen und andererseits das mit den Schmiermitteldurchbrüchen versehene Randbord nicht derart geschwächt, dass dieses seine Formstabilität selbst bei hoher Lagerbeanspruchung verlieren könnte. Daneben können die Schmiermitteldurchbrüche auch einen schlitzförmigen, polygonalen, ovalen oder dergleichen Querschnitt aufweisen, sowie Mischungen hiervon, falls hiermit je nach Anwendungsfall hinreichend große Auslassquerschnitte erzeugt werden können.The lubricant openings should preferably each have a circular cross section which is smaller than the diameter of the rolling elements. On the one hand, this creates a sufficient outlet cross section for the lubricant and, on the other hand, the edge rim provided with the lubricant openings is not weakened to such an extent that it could lose its dimensional stability even under high bearing stress. In addition, the lubricant openings can also have a slit-shaped, polygonal, oval or similar cross-section, as well as mixtures thereof, if sufficiently large outlet cross-sections can be produced here depending on the application.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die beiden Randborde mit jeweils einem gebogenen distalen Endabschnitt als formschlüssige Haltemittel des Lagerkäfigs für je eine zugeordnete Axiallagerscheibe dienen. In Funktionsintegration ist der erfindungsgemäße Lagerkäfig also neben seiner Führungsfunktion für die Wälzkörper und einer lagerinternen Schmiermittelführung auch für das unverlierbare Zusammenhalten der Axialwälzlagereinheit vorgesehen. Denn insbesondere das der endseitigen Umbiegung des vorzugsweise innenradialen Randbords gegenüberliegende freie Ende kann für eine Einfassung der benachbarten Axiallagerscheibe genutzt werden. In ähnlicher Weise umgreift der distale Endabschnitt des außenradialen Randbords die andere Axiallagerscheibe, so dass eine formschlüssige Verbindung der Bauteile entsteht.According to a further measure improving the invention, it is proposed that the two edge rims, each with a bent distal end section, serve as form-fitting holding means of the bearing cage for each associated axial bearing disk. In functional integration, the bearing cage according to the invention is therefore provided for the captive holding together of the axial roller bearing unit in addition to its guiding function for the rolling elements and a bearing-internal lubricant guide. This is because, in particular, the free end opposite the end-side bend of the preferably inner radial edge rim can be used for framing the adjacent axial bearing disk. In a similar way, the distal end section of the outer radial edge rim encompasses the other axial bearing disk, so that the components are connected in a form-fitting manner.
Zur Herstellung der Bauteilverbindung können die Axiallagerscheiben zum einen mit innen- und außenradialen Randabsätzen versehen werden, welche dem formschlüssigen Zusammenwirken mit dem jeweils zugeordneten distalen Endabschnitt des Lagerkäfigs dienen. Dabei können die distalen Endabschnitte etwa rechtwinklig in Lagerinnenrichtung umgebogen werden, um den durch die Randabsätze geschaffenen Freiraum zu belegen, so dass nach außen hin ebene Stirnflächen der Axiallagereinheit entstehen.To produce the component connection, the thrust bearing washers can be provided with inner and outer radial edge shoulders, which are used for the form-fitting interaction with the respectively assigned distal end section of the bearing cage. In this case, the distal end sections can be bent over approximately at right angles in the direction of the bearing interior in order to occupy the free space created by the edge shoulders, so that end faces of the axial bearing unit which are flat towards the outside are produced.
Alternativ hierzu können die Axiallagerscheiben auch mit innen- und außenradialen Randabschrägungen, beispielsweise zwischen 40° bis 50°, versehen werden, woran die in etwa ebenso nach lagerinnen umgebogenen distalen Endabschnitte des Lagerkäfigs zur Anlage kommen. Durch den geringeren Biegewinkel wird das Risiko einer Materialrissbildung an der Biegestelle vermieden.As an alternative to this, the axial bearing washers can also be provided with inner and outer radial edge bevels, for example between 40° and 50°, against which the distal end sections of the bearing cage, which are also bent approximately inward towards the bearing, come to rest. Due to the lower bending angle, the risk of material cracking at the bending point is avoided.
Vorzugsweise sind beide Axiallagerscheiben als Gleichteile ausgeführt, also sowohl innenradial und außenradial mit Randabsätzen oder Randabschrägungen der vorstehend erläuterten Art versehen, um die Anzahl der für die erfindungsgemäße Axialwälzlagereinheit erforderlichen Einzelteile zu minimieren.Both axial bearing disks are preferably designed as identical parts, ie provided with edge shoulders or edge bevels of the type explained above both inside and outside radially, in order to minimize the number of individual parts required for the axial roller bearing unit according to the invention.
Um in fertigungstechnischer Hinsicht eine wenig aufwendige Herstellung zu realisieren, wird vorgeschlagen, dass die kreisringförmigen Axiallagerscheiben als Stanz-Präge-Teile aus einem Blechmaterial hergestellt werden. In ähnlicher Weise wird der Lagerkäfig vorzugsweise als Stanz-Biege-Teil hergestellt, wobei dessen in Axialrichtung verlaufenden Randborde in einem Tiefziehschritt entstehen.In order to realize a production that is not very complex in terms of production technology, it is proposed that the annular axial bearing disks be produced as stamped and embossed parts from a sheet metal material. In a similar way, the bearing cage is preferably produced as a stamped and bent part, with its edge flanges running in the axial direction being produced in a deep-drawing step.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der auf diese Weise aus einem Blechmaterial gefertigte Lagerkäfig in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Lagerstege auf, welche paarweise je einen Wälzkörper in Umfangsrichtung führen und hierfür jeweils in Form eines sogenannten Sigmaprofils ausgebildet sind. Das allgemein bekannte Sigmaprofil geht von einer axialen Seite des Lagerkäfigs mit zunächst kurzen einander zugewandten radialen Abschnitten aus, denen einander zugewandte schräge Flankenabschnitte folgen, die in einem wiederum radial verlaufenden Gipfelabschnitt münden, was im Profil etwa dem großen griechischen Buchstaben Sigma ähnelt. Dies bietet die Voraussetzung dafür, dass sich die beiden innen- beziehungsweise außenradial axial gerichteten Randborde von einer der beiden Lagerscheiben ausgehend zur anderen Lagerscheibe hin erstrecken, was wiederum die Voraussetzung zur Bildung der erfindungsgemäßen Schmiermittelführung ist.According to a preferred embodiment, the bearing cage made in this way from a sheet metal material has bearing webs spaced apart from one another in the circumferential direction, which in pairs each guide a rolling element in the circumferential direction and are each designed in the form of a so-called sigma profile for this purpose. The well-known sigma profile starts from an axial side of the bearing cage with initially short radial sections facing each other, which are followed by facing oblique flank sections, which in turn lead to a radially extending summit section, which in profile resembles the large Greek letter sigma. This provides the prerequisite for the two inner and outer radially axially directed edge flanges to extend from one of the two bearing disks to the other bearing disk, which in turn is the prerequisite for forming the lubricant guide according to the invention.
Figurenlistecharacter list
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
-
1 einen Teillängsschnitt durch eine Axialwälzlagereinheit, und -
2 eine perspektivische Schnittdarstellung der Axialwälzlagereinheit nach1 , jedoch ohne Axiallagerscheiben.
-
1 a partial longitudinal section through an axial roller bearing unit, and -
2 a perspective sectional view of the axial roller bearing unit1 , but without axial bearing washers.
Gemäß
Die beiden Randborde 5 und 6 dienen mit den jeweiligen distalen Endabschnitten 8 beziehungsweise 9 als formschlüssiges Haltemittel des Lagerkäfigs 3 für je eine zugeordnete Axiallagerscheibe 1 beziehungsweise 2, so dass sich hierdurch eine in sich selbst zusammenhaltende Baueinheit ergibt.The two
Dabei sind die Axiallagerscheiben 1 und 2 mit innen- und außenradialen Randabsätzen 11 beziehungsweise 12 versehen, welche zum formschlüssigen Zusammenwirken mit den zugeordneten rechtwinklig gebogenen distalen Endabschnitten 8 beziehungsweise 9 dienen.The axial bearing
Zur lagerinternen Schmiermittelführung zwischen der Umbiegung 7 des als Doppelbord ausgebildeten innenradialen Randbords 5 und der dieser benachbarten Axiallagerscheibe 2 ist ein hier durch einen Pfeil markierter Öleintrittsspalt gebildet. Ein ebenfalls durch einen Pfeil markierter Ölaustritt wird durch die Schmiermitteldurchbrüche 10 des außenradialen Randbords 6 gebildet.An oil inlet gap, marked here by an arrow, is formed for the bearing-internal routing of lubricant between the
Gemäß
Der aus einem Blechmaterial umgeformte Lagerkäfig 3 weist in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Lagerstege 13 auf, deren Profilkontur durch die angedeutete Strichlinie kenntlich gemacht ist. Durch die Form eines Sigmaprofils bilden benachbarte Lagerstege 13 eine Einfassung für je einen Wälzkörper 4.The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- erste Axiallagerscheibefirst thrust bearing washer
- 22
- zweite Axiallagerscheibesecond thrust bearing washer
- 33
- Lagerkäfigbearing cage
- 44
- Wälzkörperrolling elements
- 55
- innenradiales Randbordinner radial rim
- 66
- außenradiales Randbordouter radial rim
- 77
- Umbiegungbend
- 88th
- erster distaler Endabschnittfirst distal end section
- 99
- zweiter distaler Endabschnittsecond distal end section
- 1010
- Schmiermitteldurchbruchlubricant breakthrough
- 1111
- innenradialer Randabsatzinner radial shoulder
- 1212
- außenradialer Randabsatzouter radial shoulder
- 1313
- Lagerstegbearing bar
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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Legal Events
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |