WO2015058746A1 - Radiallager - Google Patents

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WO2015058746A1 PCT/DE2014/200367 DE2014200367W WO2015058746A1 WO 2015058746 A1 WO2015058746 A1 WO 2015058746A1 DE 2014200367 W DE2014200367 W DE 2014200367W WO 2015058746 A1 WO2015058746 A1 WO 2015058746A1
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Alexander Pabst
Sven Hofmann
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16C2220/00Shaping
    • F16C2220/80Shaping by separating parts, e.g. by severing, cracking
    • F16C2220/84Shaping by separating parts, e.g. by severing, cracking by perforating; by punching; by stamping-out

Definitions

  • the invention relates to a radial bearing comprising an annular cage with a plurality of pockets, each containing a cylindrical rolling element, in particular a needle, the cage having radially emetic ridges on both sides.
  • adiafigers are used for the storage of a component.
  • An example is the storage of spacers, for example of planet gears of a planetary gearbox.
  • the component to be supported is directly mounted above the radial bearing. In some applications, it is due to the introduction of operating loads in the components to be stored to axial forces and tilting moments that produce a resulting axi le thrust on the rolling elements of the Radlaiiagers.
  • a tilting moment which also acts on the radial bearing.
  • the cage is usually made of 'metal and di individual afigfasohen are punched sieve obtained in this fentakt erelcb friction and VersehielS since it gi comes to a Reiallv e e- the one hand rotleren the Wilzkbrper, ie for example the needles relatively 20m cage ,
  • the bag in the square rectangular lastly, a relatively large-scale contact: given, the taschenselilge Beraudung is web-like.
  • the axial twisting thus entails problems of friction and wear on the frame, which can lead to the failure of the cage in the final event, which can even be "bored out” in extreme cases, that the cage material even goes far enough - Can be that the cage breaks in this area
  • the invention is thus the task 2u ⁇ ru sd ⁇ > . to design a radial bearing, which is improved on the other hand and even with a tarnishing of the rolling elements on Kitig only a reduced friction and dmt has an improved Vefsohlei ⁇ 'neselfkelt
  • the cage specified in the invented radial bearing is characterized by a certain geometry on the shelves. These are designed such that directed at each .Bord, inside and mm inside the pocket: a point curvature is arranged This curvature serves as a start-up or point of obstruction for the Wäfefeper, however, starts with his face.
  • a point curvature serves as a start-up or point of obstruction for the Wäfefeper, however, starts with his face.
  • a lu lar, line-like contact as hitherto known radial bearings, where de rolling body against the Tasohenflantie starts, is here no longer given with particular advantage, after the curvature so far m pocket inside engages that the rolling body Aussshlle & ilcb runs against the curvature, after each bag in two directions over each
  • a vault when a vault is "closed", it is independent of the direction the body is moving due to its axial loading, allowing a very low tarnish.
  • the vault is positioned relative to the bodies in such a way that The Wilzkdrper runs in the area of the center of the respective end face against the curvature Idealerwelse runs so the Wilz stresses with its round face mm with the surface center, in which its axis of rotation is against the curvature, Since ideally a point * contact is given results Ultimately a minimal speed between the face and crown: even with a slight eccentric contact, there is little re fl ection between the face and the curvature, the friction is still very low, the convexities are preferably due to axial indentations Borden trained.
  • the pockets are formed flush with the ribs . That is, unlike in the prior art, the pocket is seen axially, until it runs directly to the board.
  • the axial Managerreokung the curvature can be kept relatively low, since even a shallow vault spills further into the pocket interior than the axial Tasbeeland border, in this case al e the board.
  • the curvatures can also be very easily produced and shaped, for example, as already described in the profile of the tape: from which the cage is formed. This is hevonug! an etallbend after the cage as described is preferably made of metal. The pockets are punched out accordingly, the bulges pressed accordingly.
  • the ädiall g ⁇ rk nn is an arbitrary zofnderroflenfager, preferably it is en Nadeflaeer,
  • Figure 1 is a side view of a rflndufigsgemäl ep Radialfagers in the form of ad ll g rn;
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the region II from FIG. 1,
  • Figure 1 shows an inventive Radlailager 1 ⁇ comprising an annular cage 2 with several ufg assumed pocket 3, in each of which a cylindrical Wite endeavor 4 S here is an example of a needle, added.
  • each cross bar 5 in the central region has a radially inwardly formed egg bend 6, over which the v ⁇ ilz stresses
  • each pocket 3 is bounded by a radially inwardly drawn board 7. That is, ⁇ that each pocket 3 until immediately axially extending at the respective board. 7
  • Each board 7 has a corresponding number of oimktuelfen vaults 8 to the inner of the respective adjacent pocket -3, which are in the embodiment helsplel shown ealisi rt over a corresponding, axially seen from aul ent local local Eindrookache 9.
  • Each vault 8 serves as a starting point for the respective rolling body 4, which runs against hurried vault 8 with its Sfimflicbe S.
  • the curvature in the manner of ideation, constitutes a kind of purus-artifact, that is to say that the effective contact surface is small for curvature 9 and end face 10 sec.
  • the vault is preferred! positioned so that the rolling element 4 with the center 11 of the end face, which lies exactly on ssiner axis of rotation, runs against the curvature.
  • the vaults 8 and ndröokieux # are preferred already in the processing of IVIetalibandes, from which the cage is formed, introduced by appropriate forming processing. , Raeliaflager

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radiallager (1), umfassend einen ringförmigen Käfig (2) mit mehreren ausgenommenen Taschen (3), in denen jeweils ein zylindrischer Wälzkörper (4), insbesondere eine Nadel aufgenommen ist, wobei der Käfig (2) beidseits sich radial erstreckende Borde (7) aufweist. Erfindungsgemäß ist an den Borden (7) im Bereich jeder Tasche (3) eine zum Tascheninneren gerichteter Wölbung (8), gegen die eine jeweilige Stirnfläche (10) des in der Tasche (3) aufgenommenen Wälzkörpers (4) axial läuft, angeordnet.

Description

Die Erfindung bßltl ei Radiallager, umfassend eine ringförmigen Käfig mit mehreren ausgenomnienen Taschen, in denen jewe ls ein zylindrischer Wälz- körper, insbesondere eine Nadel, ao enommen Ist, wobei der Käfig beidseits slcn radial emtreekend Borde aufweist,
Hintergrifi der Er lri iy g in vielen Bereichen de Technik werden adiafeger zw PfBMagerung eines Bauteils eingesetzt Ein Beispiel ist die Lagerung von Za nridern, beispielsweise von Planeienräder eines Pianetengetriebes, Das zu lagernde Bauteil wird Ober da Radiallager direkt gelagert. Bei einigen Anwendungen kommt es durch die Einleitung der Betriebslasten in di zu lagernden Komponenten zu axialen Kräften und Kippmomenten, die einen resultierenden axi le Schub auf die Wälzkörper des Radlaiiagers erzeugen. So ergibt sich beispielsweise bei einem Planetenrad durch di am Pianeteera vorgesehene Scbrigverzahnung: ei Kippmoment, das auch auf das Radialiager wirkt. Dieses ippmoment fuhrt zur Versehrankung der Wälzkörper und fuhrt dadurch zu einer axialen Wander- hewegung der Walzkörper in der Käflgtasebe, was sich in axialen Kräften auf die wrn rp au&ert. Diese Krifte drucken die Walzkörper m t ihrer Stirnselte an die jeweilige axiale Berandung: der i äflg asehe. Da der Käfig: üblicherweise aus 'Metall ist und di einzelnen afigfasohen ausgestanzt sind, ergibt sieb in diesem fentakt erelcb Reibung und VersehielS, da es zu einer Reiallv e e- g i kommt Denn einerseits rotleren die Wilzkbrper, also beispielsweise die Nadeln, relativ 20m Käfig. Andererseits ist da die Tasche Im O^mchnltl recht- eckig lst: letztlieb ein relativ groEflioblger Kontakt: gegeben, die tascbenselilge Beraudung ist stegartig. Der axiale Wr ^ l ö b ingt folglich Probleme hinsichtlich Reibung und Verschleiß am Klfig mit steh, was ins letzter Konseuenz zum Versage des Käfigs fuhren ka , der liieröber Im Extremfall sogar „aufgebohrt" werden kann, et h„ dass das Käfigmaterial sogar soweit ahgetra- gen werden kann, dass der Käfig in diesem Bereich aufbricht
Aufga e der f ndu g
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe 2u§ru sd©>. ein Radiallager zu konzipieren, das demgegenüber verbessert ist und selbst bei einem Anlauf der Wälzkörper am Kitig nur eine reduzierte Reibung und d m t eine verbesserte Vefsohlei&~ fesfigkelt aufweist
Bescfeef yrig der Erfindung
Zur Losung dieser Aufgabe ist bei einem Radlailager der eingangs genannten Art effindungsgemäß vergesehen, dass an den Borden im Bereich jeder Tasche eine mm Tascheninneren gerichtete Wölbung» gegen die die jeweilige Stirnfläche des in der Tasch ufgenommenen Wäi körpers axial läuft, a sge- bildet: Ist,
Da beim erflndungsgemäSen Radialtager vorgegebene K fig zeichnet sich durah eine bestimmte Geometrie an den Borden aus. Diese sind derart ausgestaltet, dass an jedem .Bord, innenseitig und mm Tascheninneren gerichtet,: eine punktuelle Wölbung angeordnet ist Diese Wölbung dient als Anlauf- oder Konfaktstelle för den Wäfefeper, der dagegen mit seiner Stirnfläche anläuft,. Es ergibt sich also idealerweise nur ein Pönk lönÄ zwisebeo Stirnfliehe und Wölbung, sc dass die Reibung und zwangsläufig damit auch der Verschleil deutlich reduziert wird. Ein gro laehiger, linienartiger Kontakt wie hei bisher bekannten Radiallagern, wo de Walzkörper gegen die Tasohenflantie anlauft, Ist hier mit besonderem Vorteil nicht mehr gegeben, nachdem die Wölbung soweit m Tascheninneren eingreift, dass der Walzkcrper aussshlle&ilcb gegen die Wölbung läuft, Nachdem jede Tasche in beiden Richtungen über je- eis eine Wölbung„abgeschlossen" ist ist folglich unabh ngig da on, $* ψΒ\» che Richtung der Wäizkörper aufgrund seiner Äxialhelastung wandert ein ret bungsärrnes Anlaufen ermöglicht:, Besonde e bevorzug Ist dabei, die Wölbung derart relativ zu den Wlizkörpern zu positionieren , dass der jeweilige Wilzkdrper im Bereich des Zentrums der jeweiligen Stirnfläche gegen die Wölbung läuft Idealerwelse läuft also der Wilzkörper mit seiner runden Stirnfläche mm mit dem Flächenzentrum, in dem auch seine Drehachse liegt gegen die Wölbung, Da idealerweise ein Punkt* kontakt gegeben Ist, ergibt sich letztlich eine minimale elatlvgeschwindigke zwischen Stirnfläche und: Wölbung. Selbst bei einem leichten außermittigen Versat des Kontaktes ist nur eine geringe Re!afivgesebwindlgkelt zwischen Stirnfläche und Wölbung gegeben, die Reibung ist nach wie vor äu Herst gering, Die Wölbungen sind bevorzugt durch axiale Eindrückungen an den. Borden ausgebildet. Diese können ohne Weiteres beim Herstellen des üblicherweise aus Metall gefertigten Käfigs erz ugt werden, gegebenenfalls parallel ml dem ..Ausstarben der einzelnen Taschen. Die Taschen werden gemäS einer besonders zweckmäligen Weiterbildung der Erfindung: flaehenbündig mit den Borden ausgeformt D. h!S dass ~~ anders als im Stand der Technik™ di Tasche, axial gesehen, bis direkt an den Bord läuft Im Stand der Technik Ist jeweils: nech ein Äxiaisfeg verblieben, gegen den wie eingangs erläutert die Stirnfläche des Wälzkörpers anläuft Wird die Tasche jedoch bis direkt an den Bord gezogen, so kan die axiale Erstreokung der Wölbung relativ gering gehalten werden, da selbst eine flache Wölbung weiter ins Tascheninnere verspringt als di axiale Tascbeoberandung, In diesem Fall al$e der Bord. Di Wölbungen können auch sehr einfach erzeugt und ausgeformt werden, beispielsweise wie beschrieben bereits beim Prof eiwgang des Bandes:, aus dem der Käfig gebildet ird. Dabei handelt es sich hevonug! um ein etallbend, nachdem der Käfig wie beschrieben verzugsweise aus Metall ist. Die Taschen werden entsprechend ausgestanzt, die Wölbungen entsprechend eingedrückt. Das ädiall g^r k nn ein beliebiges Z tnderroflenfager sei , vorzugs eise ist es e n Nadeflaeer,
E ne bevorzugte Ausfühfungsfofm des erfmdungegemäB» ausgebildeten Radial« ia§ rs wi d nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen naher erläutert Dabei zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht eines rflndufigsgemäl ep Radialfagers in form eines ad ll g rn;
Figur 2 eine vergrößerte Detaflanslchf des Bereiche II aus Figur 1 ,
Äusfübrltef Beschreibung der eichnung
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Radlailager 1 < umfassend einen ringförmigen Käfig 2 mit mehreren ufg nommenen Taschen 3, in denen jeweils ein zylindrischer Witekörper 4S hier exemplarisch eine Nadel, aufgenommen ist.
Die Taschen 3 sind In Llmfengsriehfyng gesehen Ober Querstege 5 voneinander getrennt respektive In Umfangsrichtung b gr nz : wobei jeder Quersteg 5 im mittigen Bereich eine radial nach innen geformte Ei biegung 6 aufweist, über die die v^ilzkörper geföhr sind
Axial gesehen ist Jede Tasche 3 über jew i s eine radial nach innen gezogenen Bord 7 begrenzt. D. h,< dass sich jede Tasche 3 axial bis unmittelbar an den jeweiligen Bord 7 erstreckt. Jeder Bord 7 weist ~~ siehe Figur 2 ~ zum inneren der jeweiligen angrenzenden Tasche -3 eine entsprechende Anzahl an oimktuelfen Wölbungen 8 auf, die im gezeigten Äusführung helsplel über eine entsprechende, axial gesehen von aul en eingebrechte lokale Eindrookungen 9 ealisi rt sind. Jede Wölbung 8 dient als Anlaufpunkt für den Jeweiligen Walzkörper 4, der gegen eile Wölbung 8 mit seiner Sfimflicbe S läuft. Die Wölbung stellt Ideaterweise eine Art Pur « konfakt dar, ö. h.., dass die effektive Kpntaktfläche z ischen Wölbung 9 und Stirnfläche 10 seh klein ist. Die Wölbung st bevorzug! so positioniert:, dass der Wälzkörper 4 mit dem Zentrum 11 der Stirnfläche, das genau auf ssiner Drehachse liegt, gegen die Wölbung läuft. Je zenfriinisnaher der Kontakt z ischen Stirnflache 10 und Wölbung 8 ist umso geringe ist die Relätsvgesch sndif kelt zwische Stirnfläche und Wölbung, mitbin also zwischen den beiden relativ zueinander bewegliehen Bauteilen, nämlich Wälzkörper 4 und Käfigbord ?, Darüber hinaus ist auch die Scbmlermitlelvefsorgung in diesem Ken aktberelch verbessert, als mif rund der Wolbungsgeometrle stets Schmiermittel bis In den Konfaktbereich treten kann,. Äueh sind keine scharfen Kanten Im Kentaktbsreich gegeben, wie dies hei bisher bekannten Käfigausgestaltungen war, bei denen ein xialer Randsteg die Tasche begrenzt bat. gegen den der Wätekör- per mit seiner Stirnfläche angelaufen ist und der im Bereich des oberen Endes der Stirnfläche positioniert war.
Infoige der erfindungsgemäSe vorgesehenen Ausgestaltung des Käfigs mit den jeweils bis zum jeweiligen Bord 7 verlängert ausgeführten Taschen 3 und den Jeweiligen Wölbungen 0 an den Borden ist folglich eine: esetrern reduziert Reibung auch bei axialem Anlauf infolge einer betriebsbedingt auf die WilEkörper wirkenden Äxlalkraft gegeben, woraus eine deutlich verbesserte rschleiSfes- tlg eit resultiert. Selbstverständlich sind die Wölbungen 8 an den einander gegenüberliegenden Borden 7 spiegelbildlich zueinander positioniert, um in bei- den Richtungen einen optimierten Wäizkorperänläuf zu realisieren.
Die Wölbungen 8 respektive die ndröokungen # werden bevorzugt bereits bei der Bearbeitung des IVIetalibandes, aus dem der Käfig geformt wird, durch entsprechende Umformbearbeitung eingebracht. . Raeliaflager
2 Käfig
3 Taschen
4 Wlizkörper
5 Quer sieg
6 Einbiegung
? Bord
8 Wölbung < «*
10 Stirnfläche
11 ntum

Claims

P fertf hs röe
1 , Radialiager umfassend e nen ringförmigen Käfig mit mehreren ausgenom* menen Taschen, in dene jeweils ein zylindrischer Wälzkörper; insbesondere eine Nadel aufgenommen ist. wobei der Käftg beidseits sieb radial erstreckende Borde aufweist, d d rch jek rmietete i das an den Borden (?) im Sereieh feder Tasche (3) ein zum Tasehenlnneren gerichtete Wöffeyng (8); gegen d e eine jeweilige Stirnfläche (10) des In der Tasche ) aufgenommenen Wälzkörpers (4) axial l uft, angeordnet Ist,
2, Radiallager nach Anspruch 1, dadurch « ©k;ennz®c n©t, dass die Wölbungen CS-} derart relativ zu den Walzkörpern (4) positioniert ist, dass der Jeweilige WilzRÖrper (4) im Bereich des Zentrums (11) der |ewe!!igen Stirn- fläche (10) gegen die Wolbu«g (8) lauft,
3, Radlailager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge e m i brief, dass die Wölbungen (8) durch axiale Ei ndröokungen (9) an den Borden (?) ausgebildet sind,
4, Radialiager nach einem der vorangehenden Ansprüche, «lad«?«** fj^ken?«- etobnei dass die Taschen (3) fiichenhündig mit den Borden (? ausgeformt sind,
Radiallager nach einem der vorangehenden Anspröche, dadurch ffökeoii» xeietmet« dass der Käfig (2) aus Metall und die Taschen (3) ausgestanzt sind,
6. Radiallager nach einem der vorangehenden Ansprüche, d du ch ge e m« zeic net, dass es ein Nadellager (1) ist,
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