WO2021013422A1 - Kugellager - Google Patents

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WO2021013422A1
WO2021013422A1 PCT/EP2020/065909 EP2020065909W WO2021013422A1 WO 2021013422 A1 WO2021013422 A1 WO 2021013422A1 EP 2020065909 W EP2020065909 W EP 2020065909W WO 2021013422 A1 WO2021013422 A1 WO 2021013422A1
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outer ring
sleeve
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elastic
ring
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PCT/EP2020/065909
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Inventor
Thomas Ullrich
Original Assignee
Rollax Gmbh & Co. Kg
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    • F16C19/02Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
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    • F16C33/76Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/784Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race
    • F16C33/7843Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a groove in the inner surface of the outer race and extending toward the inner race with a single annular sealing disc
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    • F16C35/00Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/077Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring

Definitions

  • the invention relates to a ball bearing with an inner ring, an outer ring, Lagerku rules, which are guided in grooves of the inner ring and the outer ring, a sleeve surrounding the outer ring, and at least one rubber-elastic track, which is under compressive stress between the outer ring and the sleeve is held.
  • Ball bearings of this type are known from practice and are used to rotatably support a shaft fitted into the inner ring in a component that is rigidly connected to the sleeve.
  • the rubber elastic suspension enables the compensation of minor misalignments between the shaft and the sleeve.
  • the object of the invention is to create a ball bearing with improved structure-borne sound decoupling.
  • This object is achieved according to the invention in that the outer ring has a circumferential bevel on its outer circumference at both ends, that the circumferential wall of the sleeve has a U-profile with parallel legs protruding radially inward, and that the rubber-elastic track in each inner corner of the U-profile rests against the sleeve and the chamfer of the outer ring.
  • the rubber-elastic track can be deformed in its cross-section not only in the radial direction, but also in the axial direction, so that a spring-loaded relative movement of the shaft and the sleeve is made possible in five degrees of freedom, namely all three degrees of freedom of translation and degrees of freedom the rotation around the two axes that are perpendicular to the shaft.
  • the essential advantage of this arrangement is that there is no direct metal-to-metal contact between the sleeve and the outer ring of the bearing in any direction, so that the transmission of structure-borne noise from the bearing to the sleeve and vice versa is effectively suppressed , since the sound waves are strongly attenuated by the rubber-elastic track.
  • the flexibility of the bearing during relative movements of the shaft and sleeve can be adjusted as required by suitable dimensioning of the rubber-elastic track and by suitable selection of the inner diameter and the axial length of the sleeve.
  • the chamfer on the outer ring allows greater design freedom in the dimensioning of the sleeve and, in particular, makes it possible to use the outer ring of a standardized standard bearing and to modify it in such a way that the necessary space for the rubber-elastic track is created while still maintaining the standard dimensions for the sleeve for the length and the diameter can be maintained.
  • two rubber-elastic tracks are provided in the form of separate rubber-elastic rings.
  • the single drawing shows an axial section through an axial deep groove ball bearing according to the invention.
  • the bearing shown in the drawing has an inner ring 10 and an outer ring 12, both of which are made of metal.
  • a shaft W is pressed into the inner ring 10 and is intended to be rotatably supported with the aid of the bearing.
  • opposing grooves 14, 16 are formed, which serve to guide bearing balls 18.
  • the bearing balls 18 are held in a ball cage 20.
  • the annular gap formed between the inner ring 10 and the outer ring 12, which receives the bearing balls 18 and the ball cage 20, is closed at both axial ends by cover rings 22, which are each held in a retaining profile 24 clipped into the outer ring 12. This prevents dirt and moisture from entering the annular gap and lubricant from escaping from the bearing.
  • the outer ring 12 has a cylindrical outer surface 26 and is surrounded at a small distance by a cylindrical sleeve 28, the peripheral wall of which has a U-shaped profile with legs 30 protruding radially inward at both axial ends. Each of the two legs 30 forms with the base of the U-profile an inner corner in which a rubber elastic ring 32 is received.
  • the outer ring 12 has on its outer circumference at both axial ends a chamfer which is beveled with respect to the circumferential surface 26 at an angle of 45 °.
  • Each of the two rubber elastic rings 32 is held under compressive stress between the sleeve 28 and the bevel 34 of the outer ring.
  • the rubber-elastic rings 32 can elastically deform in cross-section, small relative movements between the outer ring 12 of the bearing and the sleeve 28 allows.
  • the outer ring 12, and thus the com plette bearing including the shaft mounted therein can move relative to the sleeve 28 in the direction of the axis A of the bearing and also in the two directions perpendicular to the axis A.
  • the cross-sectional shape of the rubber-elastic rings 32 are designed so that when the outer ring 12 moves in translation in any direction, it is not only subjected to shear but also to compression, so that a high restoring force is exerted on the bearing towards the neutral position. The same also applies if the shaft and with it the entire bearing is pivoted about one of the two axes running at right angles to the axis A.
  • this structure-borne sound can be transmitted to the outer ring 12 via the inner ring 10 and the bearing balls 18, but not to the sleeve 28, as this is transmitted through the rubber-elastic rings 32 in each direction is separated from the outer ring 12 and the sound waves through the rubber-elastic material of the rings 32 effectively attenuated who the.
  • the same also applies to the propagation of structure-borne noise in the opposite direction, from the sleeve 28 to the bearing.
  • the shaft 28 is fastened in some known manner in a component, not shown, in which the shaft W is to be supported. Due to the high modulus of elasticity of the rings 32, a precise alignment and positioning of the shaft W can be achieved with simultaneous smooth running of the bearing arrangement.

Landscapes

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Abstract

Kugellager mit einem Innenring (10), einem Außenring (12), Lagerkugeln (18), die in Rillen (14, 16) des Innenrings und des Außenrings geführt sind, einer den Außenring umgebenden Hülse (28), und mindestens einer gummielastischen Spur (32), die unter Kompressionsspannung zwischen dem Außenring (12) und der Hülse (28) gehalten ist, wobei der Außenring (12) an seinem äußeren Umfang an beiden Enden eine umlaufende Fase (34) aufweist, dass die Umfangswand der Hülse (28) ein U- Profil mit radial einwärts vorspringenden parallelen Schenkeln (30) aufweist, und dass die gummielastischen Spur (32) in jeder Innenecke des U-Profils an der Hülse (28) sowie an der Fase (34) des Außenrings (12) anliegt.

Description

KUGELLAGER
Die Erfindung betrifft ein Kugellager mit einem Innenring, einem Außenring, Lagerku geln, die in Rillen des Innenrings und des Außenrings geführt sind, einer den Außenring umgebenden Hülse, und mindestens einer gummi elastischen Spur, die unter Kompressi- onsspannung zwischen dem Außenring und der Hülse gehalten ist.
Kugellager dieser Art sind aus der Praxis bekannt und dienen zur drehbaren Lagerung einer in den Innenring eingepassten Welle in einem Bauteil, das starr mit der Hülse ver bunden ist. Die gummi elastische Aufhängung ermöglicht den Ausgleich von geringen Fehlausrichtungen zwischen der Welle und der Hülse.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugellager mit verbesserter Körperschallentkopplung zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Außenring an seinem äußeren Umfang an beiden Enden eine umlaufende Fase aufweist, dass die Umfangs wand der Hülse ein U-Profil mit radial einwärts vorspringenden parallelen Schenkeln aufweist, und dass die gummi elastische Spur in jeder Innenecke des U-Profils an der Hülse sowie an der Fase des Außenrings anliegt. Bei dem erfindungsgemäßen Lager kann die gummi elastische Spur in ihrem Querschnitt nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in axialer Richtung verformt werden, so dass eine gefederte Relativbewegung der Welle und der Hülse in fünf Freiheitsgraden ermöglicht wird, nämlich allen drei Freiheitsgraden der Translation und Freiheitsgraden der Rotation um die beiden Achsen, die senkrecht zur Welle orientiert sind. Der wesent liche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass es in keiner Richtung einen direkten Metall-auf-Metall-Kontakt zwischen der Hülse und dem Außenring des Lagers gibt, so dass die Übertragung von Körperschall vom Lager auf die Hülse und umgekehrt wirk sam unterdrückt wird, da die Schallwellen durch die gummi elastischen Spur stark ge dämpft werden.
Die Nachgiebigkeit des Lagers bei Relativbewegungen von Welle und Hülse lässt sich durch geeignete Dimensionierung der gummi elastischen Spur und durch geeignete Wahl des Innendurchmessers und der axialen Länge der Hülse nach Bedarf einstellen.
Die Fase am Außenring ermöglicht eine größere konstruktive Freiheit bei der Dimensio nierung der Hülse und ermöglicht es insbesondere, den Außenring eines genormten Standardlagers verwenden und so zu modifizieren, dass der nötige Raum für die gum mielastische Spur geschaffen wird und dennoch auch bei der Hülse die Standardmaße für die Länge und den Durchmesser eingehalten werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform sind zwei gummi elastische Spuren in der Form von separaten gummi elastischen Ringen vorgesehen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen axialen Schnitt durch ein erfindungsge- mäßes Axial-Rillenkugellager. Das in der Zeichnung dargestellte Lager weist einen Innenring 10 und einen Außenring 12 auf, die beide aus Metall bestehen. In den Innenring 10 ist eine Welle W eingepresst, die mit Hilfe des Lagers drehbar gelagert werden soll.
In der äußeren Umfangsfläche des Innenrings 10 und in der inneren Umfangsfläche des Außenrings 12 sind einander gegenüberliegende Rillen 14, 16 gebildet, die zur Führung von Lagerkugeln 18 dienen.
Die Lagerkugeln 18 sind in einem Kugelkäfig 20 gehalten. Der zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 12 gebildete Ringspalt, der die Lagerkugeln 18 und den Kugel käfig 20 aufnimmt, ist an beiden axialen Enden durch Abdeckringe 22 abgeschlossen, die jeweils in einem in den Außenring 12 eingeclipsten Halteprofil 24 gehalten sind. Dadurch wird das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Ringspalt sowie der Austritt von Schmiermittel aus dem Lager verhindert.
Der Außenring 12 hat eine zylindrische Außenfläche 26 und ist mit geringem Abstand von einer zylindrischen Hülse 28 umgeben, deren Umfangswand ein U-förmiges Profil mit an beiden axialen Enden radial einwärts vorspringenden Schenkeln 30 aufweist. Je der der beiden Schenkel 30 bildet mit der Basis des U-Profils eine Innenecke, in der ein gummi elastischer Ring 32 aufgenommen ist.
Der Außenring 12 hat an seinem äußeren Umfang an beiden axialen Enden eine Fase, die gegenüber der Umfangsfläche 26 unter einem Winkel von 45° abgeschrägt ist. Jeder der beiden gummi elastischen Ringe 32 ist unter Kompressionsspannung zwischen der Hülse 28 und der Fase 34 des Außenrings gehalten.
Dadurch, dass sich die gummi elastischen Ringe 32 im Querschnitt elastisch verformen können, werden kleine Relativbewegungen zwischen dem Außenring 12 des Lagers und der Hülse 28 ermöglicht. Insbesondere kann sich der Außenring 12, und damit das kom plette Lager einschließlich der darin gelagerten Welle, relativ zu der Hülse 28 in Rich tung der Achse A des Lagers sowie auch in den beiden zu der Achse A senkrechten Richtungen bewegen. Die Querschnittsform der gummi elastischen Ringe 32 sind so ausgelegt, dass bei Translationsbewegungen des Außenrings 12 in jeder Richtung nicht nur auf Scherung, sondern auch auf Kompression beansprucht, so dass auf das Lager eine hohe Rückstellkraft in Richtung auf die Neutralposition ausgeübt wird. Dasselbe gilt auch, wenn die Welle und mit ihr das komplette Lager um eine der beiden recht winklig zu der Achse A verlaufenden Achsen verschwenkt wird.
Wenn sich Körperschall in der in dem Innenring 10 gelagerten Welle W ausbreitet, so kann dieser Körperschall über den Innenring 10 und die Lagerkugeln 18 in den Außen ring 12 übertragen werden, jedoch nicht auf die Hülse 28, da diese durch die gummi elastischen Ringe 32 in jeder Richtung von dem Außenring 12 getrennt ist und die Schallwellen durch das gummi elastische Material der Ringe 32 wirksam gedämpft wer den. Dasselbe gilt auch bei der Ausbreitung von Körperschall in entgegengesetzter Richtung, von der Hülse 28 auf das Lager.
Die Welle 28 ist auf irgendeine bekannte Weise in einem nicht gezeigten Bauteil befes- tigt, in dem die Welle W gelagert werden soll. Durch das hohe Elastizitätsmodul der Ringe 32 kann eine präzise Ausrichtung und Positionierung der Welle W bei gleichzei tig hoher Laufruhe der Lageranordnung erreicht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
E Kugellager mit einem Innenring (10), einem Außenring (12), Lagerkugeln (18), die in Rillen (14, 16) des Innenrings und des Außenrings geführt sind, einer den Außen- ring umgebenden Hülse (28), und mindestens einer gummi elastischen Spur (32), die un ter Kompressionsspannung zwischen dem Außenring (12) und der Hülse (28) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (12) an seinem äußeren Umfang an beiden Enden eine umlaufende Fase (34) aufweist, dass die Umfangswand der Hülse (28) ein U-Profil mit radial einwärts vorspringenden parallelen Schenkeln (30) aufweist, und dass die gummi elastischen Spur (32) in jeder Innenecke des U-Profils an der Hülse
(28) sowie an der Fase (34) des Außenrings (12) anliegt.
2. Kugellager nach Anspruch 1, bei dem zwei gummielastische Spuren in der Form von separaten gummi elastischen Ringen (32) vorgesehen sind.
3. Kugellager nach Anspruch 2, bei dem die gummi elastischen Ringe (32) jeweils die Querschnittsform eines rechtwinkligen Dreiecks mit abgerundeten Ecken haben.
4. Kugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Fase (34) mit der Umfangsfläche (26) des Außenrings (12) in einen Winkel von 45° bildet.
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