NL1008649C2

NL1008649C2 - Ball bearing cage.

Info

Publication number: NL1008649C2
Application number: NL1008649A
Authority: NL
Inventors: Yanninck Pierre Huber Fierling; Bengt Eric Lennaert Rydell; Lars-Erik Stacke
Original assignee: Skf Eng & Res Centre Bv
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-09-21
Also published as: JP2002507704A; CN1297516A; EP1062434A1; KR20010042054A; WO1999049228A1

Description

Kooi voor een kogellagerBall bearing cage

De uitvinding heeft betrekking op een kooi voor een kogellager, omvattende een ringvormig element voorzien van tanden die uitsteken met betrekking tot het 5 ringvormige element, waarbij kooiholten zijn ingesloten tussen aangrenzende paren tanden, en welke paren tanden elk een opening bepalen waar doorheen een kogelelement in de kooiholte kan worden opgenomen door inklikken in de axiale richting met betrekking tot het ringvormige element.The invention relates to a ball bearing cage, comprising an annular element having teeth protruding with respect to the annular element, cage cavities being enclosed between adjacent pairs of teeth, and which pairs of teeth each define an opening through which a ball element the cage cavity can be received by snapping in the axial direction with respect to the annular element.

Een dergelijke kooi, die algemeen bekend is, en de kogels worden 10 samengesteld door hen op elkaar te drukken, zodanig dat alle kogels tegelijkertijd in de respectievelijke holten klikken. De holten zijn zodanig gevormd dat de kooi volledig wordt ondersteund door de kogels, hetgeen betekent dat geen direct contact bestaat tussen de kooi en de binnenring of buitenring van het lager.Such a cage, which is well known, and the balls are assembled by pressing them together such that all balls snap into the respective cavities at the same time. The cavities are formed such that the cage is fully supported by the balls, which means that there is no direct contact between the cage and the inner or outer ring of the bearing.

Door middel van de kooi worden de kogels vastgehouden op vooraf bepaalde 15 tussenruimten. Als gevolg van de samenwerking van de kooi met de kogels, wordt de kooi blootgesteld aan variërende belastingen. Die belastingen worden veroorzaakt door de omstandigheden waaraan het lager in zijn geheel is onderworpen, dat wil zeggen verkeerde uitlijningen en de belasting op de (draaiende) binnenring, zoals drukbelasting en versnellingen. Deze omstandigheden leiden tot de ontwikkeling van 20 een patroon van contactkrachten tussen de kooi, in het bijzonder de kooiholten, en de bijbehorende kogels.The balls are held by means of the cage at predetermined spacings. Due to the interaction of the cage with the balls, the cage is exposed to varying loads. Those loads are caused by the conditions to which the bearing as a whole is subject, i.e. misalignments and the load on the (rotating) inner ring, such as compression load and accelerations. These conditions lead to the development of a pattern of contact forces between the cage, in particular the cage cavities, and the associated balls.

De contactkrachten worden opgewekt door uitwendige omstandigheden waaraan het lager blootstaat, en het gedrag van de kogels in de kooiholten. Elke kogel is met enige speling in de betreffende kooiholte opgenomen, welke speling tot 25 een relatieve voorwaartse/achterwaartse beweging van de kooi en de kooiholte in de omtreksrichting van het lager leidt. Aldus blijken de grootste contactkrachten op te treden aan de voorzijde en de achterzijde van de holte.The contact forces are generated by external conditions to which the bearing is exposed and the behavior of the balls in the cage cavities. Each ball is received with some play in the respective cage cavity, which clearance results in relative forward / backward movement of the cage and cage cavity in the circumferential direction of the bearing. Thus, the greatest contact forces appear to occur at the front and rear of the cavity.

Ook een verkeerde uitlijning van de binnenring met betrekking tot de buitenring van het lager speelt in dit verband echter een rol. Een dergelijke verkeerde 30 uitlijning legt een niet-symmetrisch belastingspatroon op aan de kogels en de holten, welke in combinatie met de achterwaartse en voorwaartse bewegingen van de kooi met betrekking tot de kooi tot hoge contactkrachten leiden. Deze krachten leiden tot overmatige slijtage van het kooimateriaal en een eerder bezwijken onder vermoeiing, 1008649 2 alsmede een instabiel loopgedrag van het lager in zijn geheel. Bij hoge omwentelingssnelheden worden deze verschijnselen nog verergerd.However, misalignment of the inner ring with respect to the outer ring of the bearing also plays a role in this regard. Such misalignment imposes a non-symmetrical loading pattern on the balls and the cavities, which in combination with the back and forward movements of the cage with respect to the cage lead to high contact forces. These forces lead to excessive wear of the cage material and earlier fatigue failure, as well as an unstable running behavior of the bearing as a whole. These phenomena are exacerbated at high rotational speeds.

Het doel van de uitvinding is een oplossing voor dit probleem te bieden. Dit doel wordt bereikt doordat in de omtreksrichting van het ringvormige element, 5 tenminste één kooiholte een langwerpige vorm heeft.The object of the invention is to provide a solution to this problem. This object is achieved in that in the circumferential direction of the annular element, at least one cage cavity has an elongated shape.

De langwerpige vorm van de kooiholte(n) leidt tot een verlaging van de contactkrachten. Daardoor worden voordelen verkregen met betrekking tot de loopeigenschappen van het lager, verbeterde slijtagelevensduur en dergelijke.The elongated shape of the cage cavity (s) reduces the contact forces. Thereby, advantages are obtained with regard to the running properties of the bearing, improved wear life and the like.

De langwerpige vorm van de kooiholten kan op verschillende manieren 10 worden verkregen. Die vorm kan echter ook de vereiste steunfunctie met betrekking tot de kogels verschaffen. Volgens de uitvinding omvat die tenminste ene kooiholte derhalve twee bolvormige, symmetrische kooiholtehelften, waarvan de onderlinge afstand groter is dan de boldiameter.The elongated shape of the cage cavities can be obtained in various ways. However, that shape can also provide the required support function with respect to the balls. According to the invention, said at least one cage cavity therefore comprises two spherical, symmetrical cage cavity halves, the mutual distance of which is greater than the sphere diameter.

Bij voorkeur sluiten de bolvormige, symmetrische kooiholtehelften een 15 tussenliggend kooiholtestuk in. Andere vormen zijn ook mogelijk, zolang de juiste geleiding van de betreffende kogel is verzekerd.Preferably, the spherical, symmetrical cage cavity halves enclose an intermediate cage cavity piece. Other shapes are also possible, as long as the correct guidance of the ball in question is ensured.

Een juiste geleiding in de voorwaartse en achterwaartse omtreksrichting van de kogelelementen wordt verkregen in geval het tussenliggende kooiholtestuk gekromd is in een dwarsdoorsnede volgens een vlak door de hartlijn van het ringvormige 20 element, gekromd is in een vlak loodrecht op de hartlijn van het ringvormige element, en plat is in een dwarsdoorsnede volgens de cilinder waarvan de hartlijn samenvalt met de hartlijn van het ringvormige element.Proper guidance in the forward and backward circumferential directions of the ball members is obtained when the intermediate cage cavity is curved in a cross section along a plane through the centerline of the annular member, curved in a plane perpendicular to the centerline of the annular member, and is flat in cross-section along the cylinder whose centerline coincides with the centerline of the annular element.

Volgens een voorkeursuitvoering strekken de tanden zich ook uit vanaf een tussenliggend tandlichaam, welke tussenliggende tandlichamen zich elk tussen twee 25 naburige kooiholten bevinden. De tussenliggende tandlichamen vormen de scheiding tussen opeenvolgende kogelholten, en verschaffen de vereiste vasthoudstijfheid van de tanden, in combinatie met de soepelheid die nodig is voor het inklikken van de kogels in de kooiholten.According to a preferred embodiment, the teeth also extend from an intermediate tooth body, which intermediate tooth bodies are each located between two adjacent cage cavities. The intermediate tooth bodies separate between successive ball cavities, providing the required retention stiffness of the teeth, in combination with the flexibility required for snapping the balls into the cage cavities.

Elk tussenliggend tandlichaam is verbonden aan de wortels van twee 30 aangrenzende tanden.Each intermediate tooth body is connected to the roots of two adjacent teeth.

De kooiholten kunnen regelmatige onderlinge afstanden bezitten. Als alternatief zijn ook onregelmatige afstanden mogelijk. Bij voorkeur bezitten, in omtreksrichting van het ringvormige element, alle kooiholten een langwerpige vorm.The cage cavities can have regular mutual distances. Irregular distances are also an alternative. Preferably, in the circumferential direction of the annular element, all cage cavities have an elongated shape.

J 1008649 3J 1008649 3

De uitvinding zal nu beschreven worden onder verwijzing naar de in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen.The invention will now be described with reference to the embodiments shown in the figures.

Figuur 1 toont een aanzicht in perspectief van de kooi volgens de uitvinding.Figure 1 shows a perspective view of the cage according to the invention.

Figuur 2 toont een ontwikkeld bovenaanzicht van de kooi volgens figuur 1.Figure 2 shows a developed top view of the cage according to Figure 1.

5 Figuur 3 toont een detail van een kooiholte op vergrote schaal.Figure 3 shows an enlarged detail of a cage cavity.

De in de figuren 1 en 2 weergegeven kooi omvat een ringvormig element 1 dat tanden 2, 3 draagt die uitsteken met betrekking tot het ringvormige element 1. De paren tanden 2, 3 sluiten elk een kooiholte 4 in, en bepalen een opening 5 die toegang verschaft tot de respectievelijke kooiholte 4.The cage shown in Figures 1 and 2 comprises an annular element 1 which carries teeth 2, 3 protruding with respect to the annular element 1. The pairs of teeth 2, 3 each enclose a cage cavity 4, and define an opening 5 which provides access provided to the respective cage cavity 4.

10 Zoals weergegeven in figuur 2, dat een ontwikkeld aanzicht voorstelt, kunnen de kogels 6 opgenomen worden in de kooiholten 5. Daartoe worden een reeks kogels 6 en de kooi samengesteld door inklikken in de axiale richting van het ringvormige element. De kogels 6 treden de bijbehorende kooiholte 4 binnen via de openingen 5 zoals bepaald tussen de paren tanden 2, 3. Het ringvormige element 1 en de tanden 2 15 worden daarbij vervormd, en zodra de kogels 6 zijn ingeklikt, worden zij betrouwbaar vastgehouden in de respectievelijke kooiholten 4.As shown in Figure 2, which represents a developed view, the balls 6 can be received in the cage cavities 5. To this end, a series of balls 6 and the cage are assembled by snapping in the axial direction of the annular element. The balls 6 enter the associated cage cavity 4 through the openings 5 as defined between the pairs of teeth 2, 3. The annular element 1 and teeth 2 are thereby deformed, and once the balls 6 are snapped in they are reliably retained in the respective cage cavities 4.

Zoals weergegeven in figuur 2 is de vorm van alle kooiholten in omtreksrichting van het ringvormige element 1 enigszins langwerpig. Daardoor bezit elke kogel 6 enige speling in de voorwaartse en achterwaartse richting, gezien in de 20 omtreksrichting van het ringvormige element. Volgens de uitvinding behoeven niet alle kooiholten een langwerpige vorm te bezitten. Tenminste één van die kooiholten moet echter een dergelijke langwerpige vorm bezitten.As shown in Figure 2, the shape of all cage cavities in the circumferential direction of the annular element 1 is somewhat elongated. Therefore, each ball 6 has some play in the forward and backward directions, viewed in the circumferential direction of the annular element. According to the invention, not all cage cavities need to have an elongated shape. However, at least one of those cage cavities must have such an elongated shape.

De aldus verkregen speling bezit een positieve invloed op het loopgedrag en de belastingen tussen de kogels 6 en de tegenoverliggende wanden 7, 8 van elke 25 kooiholte.The clearance thus obtained has a positive influence on the running behavior and the loads between the balls 6 and the opposite walls 7, 8 of each cage cavity.

Verder kunnen de inwendige wanden, in het bijzonder de delen 7, 8 van de kooiholten, enigszins aangepast worden aan de kogelvorm van kogel 6.Furthermore, the internal walls, in particular the parts 7, 8 of the cage cavities, can be slightly adapted to the ball shape of ball 6.

Aan die zijde van het ringvormige element dat is afgekeerd van het de tanden 2, 3, zijn in verband met vervaardigingsdoeleinden uitsparingen 12 voorzien.Recesses 12 are provided on that side of the annular element facing away from the teeth 2, 3 for manufacturing purposes.

30 Zoals duidelijk te zien is in de uitvoeringsvorm van figuur 1 en 2 zijn de tanden 2, 3 van aangrenzende kooiholten 4 opgenomen op een gemeenschappelijk tussenliggend tandlichaam 9. Deze tandlichamen 9 strekken zich over een bepaalde afstand uit in de axiale richting van het ringvormige element 1. De tanden 2, 3, in het 1008649 4 bijzonder de wortels 10 daarvan, zijn aan deze tandlichamen 9 bevestigd. Het vlak 12 van tandlichamen 9, waarop de wortels 10 van de tanden 2, 3 zijn bevestigd, bevindt zich op een afstand van de bodem 11 van de kooiholte 4. De tanden 2, 3 zijn derhalve relatief kort, doch samen met de rest van de kooi verschaffen zij voldoende 5 soepelheid voor het inklikken van de kogels 6 in de bijbehorende kooiholten 4, terwijl toch een adequate vasthoudcapaciteit wordt gehandhaafd.As can be clearly seen in the embodiment of Figures 1 and 2, the teeth 2, 3 of adjacent cage cavities 4 are received on a common intermediate tooth body 9. These tooth bodies 9 extend a certain distance in the axial direction of the annular element 1. The teeth 2, 3, in particular 1008649 4, the roots 10 thereof, are attached to these tooth bodies 9. The face 12 of dental bodies 9, on which the roots 10 of the teeth 2, 3 are fixed, is spaced from the bottom 11 of the cage cavity 4. The teeth 2, 3 are therefore relatively short, but together with the rest of they provide the cage with sufficient flexibility for the balls 6 to snap into the associated cage cavities 4, while still maintaining an adequate holding capacity.

Zoals ook op vergrote schaal weergegeven in figuur 3, bevat elke kooiholte 4 twee symmetrische en bolvormige kooiholtehelften 13, 14, die een tussenliggend kooiholtestuk 15 insluiten.As also shown in an enlarged scale in Figure 3, each cage cavity 4 includes two symmetrical and spherical cage cavity halves 13, 14 enclosing an intermediate cage cavity 15.

10 Dat kooiholtestuk 15 is gekromd in een vlak door de hartlijn van het ringvormige element 1. Het is echter plat in een cilindervlak waarvan de as overeenkomt met de hartlijn van het ringvormige element.That cage cavity 15 is curved in a plane through the centerline of the annular element 1. However, it is flat in a cylinder plane whose axis corresponds to the centerline of the annular element.

Dientengevolge worden de kogels 6 betrouwbaar vastgehouden tussen de tanden 2, 3 en de gekromde delen van de kooiholten 4.As a result, the balls 6 are reliably retained between the teeth 2, 3 and the curved parts of the cage cavities 4.

15 100864915 1008649

Claims

A ball bearing cage comprising an annular member (1) having teeth (2, 3) protruding with respect to the annular member (1), 5 having cage cavities (4) enclosed between adjacent pairs of teeth (2, 3 ), and which pairs of teeth (2, 3) each define an opening (5) through which a ball element (6) can be received in the cage cavity by snapping in the axial direction with respect to the annular element (1), characterized that in the circumferential direction of the annular element (1), at least one cage cavity (4) has an elongated shape.

Cage according to claim 1, wherein said at least one cage cavity (1) has two spherical, symmetrical cage cavity halves (13, 14), the mutual distance of which is greater than the sphere diameter. 15

Cage according to claim 1, wherein the spherical, symmetrical cage cavity halves (13, 14) enclose an intermediate cage cavity piece (15).

Cage according to claim 3, wherein the intermediate cage cavity (15) 20 is curved in a cross section along a plane through the centerline of the annular element (1), curved in a plane perpendicular to the centerline of the annular element (1) , and is flat in cross-section according to the cylinder whose centerline coincides with the centerline of the annular element (1).

Cage according to any one of the preceding claims, wherein the teeth (2, 3) each extend from an intermediate tooth body (9), which intermediate tooth bodies (9) are each located between two adjacent cage cavities (4).

Cage according to claim 5, wherein each intermediate tooth body (9) is connected to the roots (10) of two adjacent teeth (2, 3).

Cage according to claim 6, wherein, in axial direction, the root (10) of each tooth (2, 3) is spaced from the bottom (11) of the cage cavities 1008649 (4), which bottom (11) opposite the opening (5) defined by the teeth (2, 3).

Cage according to any one of the preceding claims, wherein in the circumferential direction of the annular element (11) all cage cavities (4) have an elongated shape. 5 1008649