DE102015220607A1 - Four-point support bearings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Vierpunktlager (1) mit einem Lageraußenring (3) und einem Lagerinnenring (2) sowie einer Vielzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper (4), wobei jeder Lagerring (2, 3) eine Laufbahn (6) aufweist, auf der die Wälzkörper (4) abrollen, und wobei jeder Lagerring (2, 3) eine einseitige Schultererhöhung (8) an einer Stirnseite (9, 10) des Lagerrings (2, 3) aufweist, wobei die Schultererhöhungen (8) beider Lagerringe (2, 3) an gegenüberliegenden Stirnseiten (9, 10) des Lagers (1) ausgebildet sind. Erfindungsgemäß erstreckt sich die Schultererhöhung (8) in radialer Richtung nicht über den Teilkreis der Wälzkörper (4) hinaus, wobei die Lagerringe (2, 3) so ausgebildet sind, dass zwei gleichgroße Druckwinkel (α) gegeben sind.The invention relates to a four-point bearing (1) with a bearing outer ring (3) and a bearing inner ring (2) and a plurality of rolling elements (4) arranged therebetween, each bearing ring (2, 3) having a raceway (6) on which the rolling bodies ( 4), and wherein each bearing ring (2, 3) has a one-sided shoulder elevation (8) on one end face (9, 10) of the bearing ring (2, 3), wherein the shoulder elevations (8) of both bearing rings (2, 3) opposite end faces (9, 10) of the bearing (1) are formed. According to the invention, the shoulder elevation (8) does not extend in the radial direction beyond the pitch circle of the rolling elements (4), wherein the bearing rings (2, 3) are formed such that two equally large contact angles (α) are provided.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Vierpunktlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Vierpunktlagers.The invention relates to a four-point bearing according to the preamble of
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Vierpunktlager sind eine Sonderform der einreihigen Schrägkugellager und bestehen in der Regel aus einem massivem Außenring, geteilten Innenringen und einer Vielzahl an Wälzkörpern, die in einem Käfig geführt werden. Die Laufbahnen der Lagerringe sind dabei so ausgebildet, dass Axialbelastungen in beiden Richtungen aufgenommen werden können. Bei Vierpunktlagern gibt es des Weiteren vier Berührungspunkte zwischen jedem Wälzkörper und den Laufbahnen der Lagerringe. Bei Verbindung der Berührungspunkte mit dem Mittelpunkt des Wälzkörpers entstehen gedachte Druck- oder Kraftlinien. Die gedachten Druck- oder Kraftlinien schließen mit einer in Radialrichtung durch die Mittelpunkte der Wälzkörper verlaufende Mittelebene einen Winkel ein, der als Druckwinkel bezeichnet wird. In der Regel sind die Vierpunktlager mit Druckwinkeln von ungefähr 35° ausgebildet. Typische Verwendungsbeispiele von Vierpunktlagern sind Spindellagerungen bei Werkzeugmaschinen, Lagerung bei Fahrzeuggetrieben oder Rad- und Seilrollenlagerungen.Four point bearings are a special form of single row angular contact ball bearings and usually consist of a solid outer ring, split inner rings and a variety of rolling elements, which are guided in a cage. The raceways of the bearing rings are designed so that axial loads can be absorbed in both directions. For four-point bearings, there are also four points of contact between each rolling element and the raceways of the bearing rings. When connecting the points of contact with the center of the rolling element arise imaginary lines of pressure or force. The imaginary lines of pressure or force include, with a center plane extending radially through the centers of the rolling elements, an angle which is referred to as the contact angle. In general, the four-point bearings are formed with pressure angles of approximately 35 °. Typical examples of use of four-point bearings are spindle bearings for machine tools, bearings for vehicle transmissions or wheel and pulley bearings.
In der
In der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vierpunktlager so weiterzuentwickeln, dass im Vergleich zum Stand der Technik der Fertigungsaufwand, die Bauteileanzahl sowie der benötigte Einbauraum reduziert und eine einfachere Montage ermöglicht wird.Object of the present invention is to develop a four-point bearing so that compared to the prior art, the manufacturing cost, reduces the number of components and the required installation space and easier installation is possible.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird das im Anspruch 1 angegebene Vierpunktlager sowie dessen Verwendung im Anspruch 8 vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.To achieve the object of the invention specified in
Das Vierpunktlager weist einen Lageraußenring und einen Lagerinnenring sowie eine Vielzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper auf, wobei jeder Lagerring eine Laufbahn aufweist, auf der die Wälzkörper abrollen. Beide Laufbahnen weisen jeweils ein gotisches Profil auf, wodurch vier Berührungspunkte zwischen Laufbahnen und Wälzkörper entstehen. Die Wälzkörper weisen vorzugsweise eine Kugelform auf. Des Weiteren sind die Wälzkörper vorzugsweise in einem Käfig geführt. Prinzipiell ist die Ausführung des Lagers auch ohne Käfig möglich. The four-point bearing has a bearing outer ring and a bearing inner ring and a plurality of rolling elements arranged therebetween, wherein each bearing ring has a raceway on which the rolling elements roll. Both raceways each have a Gothic profile, resulting in four points of contact between raceways and rolling elements. The rolling elements preferably have a spherical shape. Furthermore, the rolling elements are preferably guided in a cage. In principle, the execution of the bearing is possible without a cage.
Des Weiteren weist jeder Lagerring eine einteilige Schultererhöhung an einer Stirnseite des Lagerrings auf, wobei die Schultererhöhungen beider Lagerringe an gegenüberliegenden Stirnseiten des Lagers ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die Lagerringe asymmetrisch ausgebildet sind. Die Asymmetrie der Lagerringe ist so ausgestaltet, dass sich die Seite ohne Schultererhöhung soweit in radialer Richtung erstreckt, dass sie den Berührungspunkt noch unterstützt und eine Montage, insbesondere eines Rillenkugellagers entsprechend, zulässt. Vorzugsweise werden die Montageschritte eines Rillenkugellagers angewandt. Dabei werden die Lagerringe in der Regel zueinander exzentrisch angeordnet, so dass eine bestimmte Anzahl von Wälzkörpern in den dadurch entstandenen Freiraum eingeschoben werden kann. Anschließend werden die Wälzkörper zwischen den Lagerringen in Umfangsrichtung verteilt und gegebenenfalls mit einem Käfig fixiert. Allerdings ist es auch möglich, das Vierpunktlager zusätzlich über Deformation des Außenrings zu montieren. Dies ist vor allem unter dem Gesichtspunkt zu sehen, dass vorzugsweise beide Lagerringe einteilig ausgebildet sind.Furthermore, each bearing ring has a one-piece shoulder elevation on an end face of the bearing ring, wherein the shoulder elevations of both bearing rings are formed on opposite end faces of the bearing. This means that the bearing rings are asymmetrical. The asymmetry of the bearing rings is designed so that the side extends without shoulder elevation so far in the radial direction that it still supports the point of contact and a mounting, in particular a deep groove ball bearing, allows. Preferably, the assembly steps of a deep groove ball bearing are applied. The bearing rings are usually arranged eccentrically to each other, so that a certain number of rolling elements can be inserted into the resulting space. Subsequently, the rolling elements are distributed between the bearing rings in the circumferential direction and optionally fixed with a cage. However, it is also possible to mount the four-point bearing in addition to deformation of the outer ring. This is to be seen above all from the viewpoint that preferably both bearing rings are formed in one piece.
Das erfindungsgemäße Vierpunktlager zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Schultererhöhung in radialer Richtung nicht über den Teilkreis der Wälzkörper hinaus erstreckt und dass die Lagerringe so ausgebildet sind, dass zwei gleichgroße Druckwinkel gegeben sind. Vorzugsweise liegen die Druckwinkel zwischen 15° und 30°, bevorzugt zwischen 20° und 30°, insbesondere bei 25°. Aufgrund des geringeren Druckwinkels im Vergleich zum üblich verwendeten Druckwinkel von 35° entsteht ein geringerer Anteil an Gleitreibung zwischen Wälzkörper und Lagerringen. Des Weiteren werden durch die gleichgroße Ausführung der Druckwinkel eine geringe Reibung im Betrieb realisiert sowie geringe Axial- und Radialspiele bei der Montage ermöglicht. Somit wird ein näherungsweise kinematischer Idealzustand zwischen Wälzkörper und Lagerringe erreicht, das heißt die Wälzkörper rollen reibungsarm auf den Laufbahnen der Lagerringe ab. Es ist des Weiteren möglich, unterschiedlichste Radial- und Axialspiele über Zusortierung von Laufbahnen der Lagerringe und Wälzkörpern zu erreichen. Aufgrund der asymmetrischen Ausgestaltung der Lagerringe wird außerdem eine höhere Stabilität erreicht. The four-point bearing according to the invention is characterized in that the shoulder elevation in the radial direction does not extend beyond the pitch circle of the rolling elements and that the bearing rings are formed so that two equal Pressure angle are given. The pressure angles are preferably between 15 ° and 30 °, preferably between 20 ° and 30 °, in particular at 25 °. Due to the lower pressure angle compared to the commonly used pressure angle of 35 ° results in a lower proportion of sliding friction between the rolling elements and bearing rings. Furthermore, the same size of the pressure angle low friction during operation realized and allows low axial and radial clearance during assembly. Thus, an approximately kinematic ideal state between rolling elements and bearing rings is achieved, that is, the rolling elements roll friction on the raceways of the bearing rings. It is also possible to achieve a wide variety of radial and axial play on the sorting of raceways of the bearing rings and rolling elements. Due to the asymmetrical design of the bearing rings also a higher stability is achieved.
Unter Teilkreis der Wälzkörper wird ein Kreis verstanden, der alle Mittelpunkte der Wälzkörper schneidet. Dieser Teilkreis weist somit einen Teilkreisdurchmesser auf, auf dem die Mittelpunkte der Wälzkörper liegen. Die Schultererhöhung weist einen Abstand in radialer Richtung des Lagers zum Teilkreisdurchmesser auf, der zwischen 20% und 40%, vorzugsweise zwischen 25% und 35%, des Wälzkörperradius liegt. Die beiden Lagerringe weisen auf die Montage abgestimmte Schultern auf. Des Weiteren sind die Schultern und Druckwinkel so aufeinander abgestimmte, dass das geforderte Lastkollektiv erreicht wird und eine kostengünstige Montage möglich ist.Subcircle of the rolling elements is understood to mean a circle that intersects all centers of the rolling elements. This pitch circle thus has a pitch circle diameter, on which lie the centers of the rolling elements. The shoulder elevation has a distance in the radial direction of the bearing to the pitch circle diameter, which is between 20% and 40%, preferably between 25% and 35%, of the rolling body radius. The two bearing rings have shoulders adapted to the assembly. Furthermore, the shoulders and pressure angle are coordinated so that the required load spectrum is achieved and cost-effective installation is possible.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn der Lagerinnenring in seiner axialen Mitte eine größere radiale Höhe als der Lageraußenring aufweist. Das bedeutet auch, dass der Lagerinnenring in seiner Höhe an die Deformationsfähigkeit des Lageraußenrings angepasst ist, um eine Montage zu ermöglichen. Dadurch wird zum einen die Steifigkeit des Lagerinnenrings beeinflusst und die Deformationsmöglichkeit des Lageraußenrings zur einfacheren Montage begünstigt. Unter axialer Mitte ist eine Ebene zu verstehen, die mittig zwischen beiden Stirnseiten sowie parallel zu den Stirnseiten des Vierpunktlagers angeordnet ist. Diese Ebene wird im Folgenden als Mittelebene des Vierpunktlagers bezeichnet. Die Höhe des Lagerinnenrings liegt vorzugsweise zwischen 70% und 200% der Höhe des Lageraußenrings. Des Weiteren wird die Höhe des Lagerinnenrings an die speziellen Gegebenheiten des Einbaufalls angepasst.Furthermore, it is expedient if the bearing inner ring has a greater radial height than the bearing outer ring in its axial center. This also means that the bearing inner ring is adapted in its height to the deformation ability of the bearing outer ring to allow assembly. As a result, on the one hand, the rigidity of the bearing inner ring is influenced and the possibility of deformation of the bearing outer ring favors the easier assembly. By axial center is meant a plane which is arranged centrally between both end faces and parallel to the end faces of the four-point bearing. This level is referred to below as the center plane of the four-point bearing. The height of the bearing inner ring is preferably between 70% and 200% of the height of the bearing outer ring. Furthermore, the height of the bearing inner ring is adapted to the special conditions of the installation.
Bei dem erfindungsgemäßen Vierpunktlager sind vorzugsweise die Laufbahnen der Lagerringe geschliffen oder geschliffen und gehont.In the four-point bearing according to the invention, preferably, the raceways of the bearing rings are ground or ground and honed.
Neben den üblichen Verwendungen eines Vierpunktlagers kann das erfindungsgemäße Vierpunktlager auch als Stützlager eines Kugelgewindetriebs, welcher als Antrieb für einen Axialkolben einer Pumpe dient, verwendet werden. Zum technologischen Hintergrund wird auf die
Es ist des Weiteren zweckmäßig, wenn das Vierpunktlager abgedichtet ist, insbesondere mit mindestens einem Dichtring oder mindestens einer Deckscheibe.It is further expedient if the four-point bearing is sealed, in particular with at least one sealing ring or at least one cover disk.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sowie aus der Zeichnung. Diese zeigt in:Further details, features, combinations of features and effects on the basis of the invention will become apparent from the following description of a preferred, exemplary embodiment of the invention and from the drawing. This shows in:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
In der
Beide Lagerringe
Die Schultererhöhungen
Die Laufbahnen
Der Lagerinnenring
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vierpunktlager Four point contact bearings
- 22
- Lagerinnenring Bearing inner ring
- 33
- Lageraußenring Bearing outer ring
- 44
- Wälzkörper rolling elements
- 55
- Käfig Cage
- 66
- Laufbahn career
- 77
- Schulter shoulder
- 88th
- Schultererhöhung shoulder increase
- 99
- erste Stirnseite des Vierpunktlagers first end of the four-point bearing
- 1010
- zweite Stirnseite des Vierpunktlagers second face of the four-point bearing
- 1111
- Berührungspunkt zwischen Laufbahn und Wälzkörper Contact point between raceway and rolling element
- 1212
- Druck- oder Kraftlinie Pressure or force line
- MM
- Mittelpunkt eines Wälzkörpers Center of a rolling element
- MA M A
- Mittelebene des Vierpunktlagers in radialer Richtung Center plane of the four-point bearing in the radial direction
- aa
- Abstand zwischen Schultererhöhung und in axialer Richtung verlaufende Mittellinie eines Wälzkörpers / paralleler Teilkreis Distance between shoulder elevation and axially extending center line of a rolling element / parallel pitch circle
- hi h i
- Höhe des Lagerinnenrings an der Mittelebene des Vierpunktlagers Height of the bearing inner ring at the mid-plane of the four-point bearing
- ha h a
- Höhe des Lageraußenrings an der Mittelebene des Vierpunktlagers Height of the bearing outer ring at the mid-plane of the four-point bearing
- rr
- Wälzkörperradius Wälzkörperradius
- αα
- Druckwinkel contact angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102004056464 A1 [0013] DE 102004056464 A1 [0013]
- DE 19738813 B4 [0013] DE 19738813 B4 [0013]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |