DE102016202670A1 - Rolling bearing cage for an angular contact ball bearing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (1) eines Schrägkugellagers, der zur Aufnahme von Wälzkörpern bestimmt ist. Der Wälzlagerkäfig (1) umfasst zwei axial beabstandete, durch Stege (4) verbundene Ringelemente (2, 3), wobei die voneinander abweichende Durchmesser (D1, D2) aufweisenden Ringelemente (2, 3) gemeinsam mit den Stegen (4) Wälzkörpertaschen (5) begrenzen. Eine Taschengeometrie der Wälzkörpertasche (5) schließt innenseitig eine weitestgehend in einer Zylinderform gestaltete Aufnahme (6) und außenseitig eine weitestgehend viereckige Aufnahme (7) ein. Die viereckige Aufnahme (7) geht dabei schrittweise in die zylindrische Aufnahme (6) über, wobei die Wälzkörper mittels einer Schnappfunktion der Aufnahmen (6, 7) gehalten sind.The invention relates to a roller bearing cage (1) of an angular contact ball bearing, which is intended to receive rolling elements. The roller bearing cage (1) comprises two axially spaced, by webs (4) connected ring elements (2, 3), wherein the different diameter (D1, D2) having ring elements (2, 3) together with the webs (4) Wälzkörpertaschen (5 ) limit. A pocket geometry of the rolling body pocket (5) includes on the inside a receptacle (6) designed largely in a cylindrical shape and on the outside a largely square receptacle (7). The quadrangular receptacle (7) proceeds stepwise into the cylindrical receptacle (6), wherein the rolling elements are held by means of a snap function of the receptacles (6, 7).
Description
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig für ein Schrägkugellager, der zur Aufnahme von Wälzkörpern bestimmt ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines für Schrägkugellager bestimmten Wälzlagerkäfigs gemäß Anspruch 10.The invention relates to a roller bearing cage for an angular contact ball bearing, which is intended to receive rolling elements, according to the features of the preamble of
Es ist bekannt für Wälzlager Wälzlagerkäfige einzusetzen, wobei die Wälzkörper in zugehörigen Wälzkörpertaschen eingesetzt im Betriebszustand des Wälzlagers beabstandet geführt werden. Diese Wälzlagerkäfige werden in nahezu allen Bauarten von Wälzlagern, wie beispielsweise Kugellagern, Schrägkugellagern, Kegelrollenlagern oder Zylinderrollenlagern, eingesetzt.It is known for rolling bearings use rolling bearing cages, wherein the rolling elements are used in associated Wälzkörpertaschen be performed spaced in the operating state of the bearing. These rolling bearing cages are used in almost all types of rolling bearings, such as ball bearings, angular contact ball bearings, tapered roller bearings or cylindrical roller bearings.
Für Schrägkugellager werden bevorzugt sogenannte Fensterkäfige oder Schnappkäfige zur Führung der Wälzkörper eingesetzt. Der Fensterkäfig (TVP) ist mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten Ringelementen versehen, die durch beabstandete Stege verbunden sind. Die Ringelemente zusammen mit den Stegen bilden Wälzkörpertaschen, in denen die als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper aufgenommen und geführt sind. Bedingt durch die beiderseitigen Ringelemente besteht keine Gefahr, dass die Fensterkäfige beispielsweise in der Lagerhaltung bzw. der Logistik ineinandergreifen und sich gegenseitig verhaken. Aufgrund der armierten Ringelemente stellt sich vielfach ein relativ großer Mindestabstand zwischen den Wälzkörpern ein. Aus den Dokumenten
Der alternativ eingesetzte Schnappkäfig (TVH) sieht eine einseitige Armierung vor, wodurch der Wälzkörperabstand minimiert werden kann, jedoch auf Kosten der Stabilität des Wälzlagerkäfigs. Weiterhin führt die Fensterform des Schnappkäfigs zu einem Logistikproblem, einem gegenseitigen Verhaken bei einer größeren Ansammlung von Schnappkäfigen. Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig für ein Schrägkugellager mit einem hohen Kugelfüllungsgrad bereitzustellen, der kostengünstig herstellbar ist sowie eine einfache Lagerhaltung, Logistik und Montage ermöglicht.The present invention has for its object to provide a roller bearing cage for an angular contact ball bearing with a high degree of sphericity, which is inexpensive to produce and allows easy storage, logistics and installation.
Diese Aufgabe wird durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs gemäß dem Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a roller bearing cage with the features of
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Taschengeometrie der Wälzkörpertasche innenseitig eine weitestgehend in einer Zylinderform gestaltete Aufnahme und außenseitig eine viereckige Aufnahme bildet, wobei die zylindrische Aufnahme schrittweise über Taschenradien in die viereckige Aufnahme übergeht. Weiterhin sind die Wälzkörper im Einbauzustand mittels einer Schnappfunktion der Aufnahmen wirksam in dem Wälzlagerkäfig geführt und gehalten.According to the invention, it is provided that a pocket geometry of the rolling body pocket on the inside forms a largely cylindrical receptacle and on the outside forms a quadrangular receptacle, wherein the cylindrical receptacle merges stepwise via pocket radii into the quadrangular receptacle. Furthermore, the rolling elements are effectively guided and held in the installed state by means of a snap function of the recordings in the rolling bearing cage.
Das erfindungsgemäße, eine viereckige Aufnahme einschließende Konzept verringert außenseitig zumindest im Übergang zwischen den seitlichen Ringelementen und den Stegen eine Materialanhäufung vom Werkstoff des Käfigs. Diese Maßnahme begünstigt den Einbau, die Montage der Wälzkörper, die bevorzugt von außen in den Wälzlagerkäfig eingebracht werden. Dabei bietet sich eine automatisierte, kostengünstige Montage an, bei der alle Wälzkörper eines Schrägkugellagers gleichzeitig von außen zugeführt in die zugehörigen Wälzkörpertaschen des Wälzlagerkäfigs eingesetzt werden. Alternativ ermöglicht das erfindungsgemäße Konzept bei Bedarf auch eine Montage der Wälzkörper von innen.The concept according to the invention, which includes a quadrangular receptacle, reduces on the outside at least in the transition between the lateral ring elements and the webs an accumulation of material from the material of the cage. This measure favors the installation, the assembly of the rolling elements, which are preferably introduced from the outside into the rolling bearing cage. This offers an automated, cost-effective installation, in which all rolling elements of an angular contact ball bearing are simultaneously fed from the outside into the associated rolling bearing pockets of the rolling bearing cage. Alternatively, the inventive concept allows, if necessary, a mounting of the rolling elements from the inside.
Das der Erfindung zugrunde liegende Wälzkörperdesign gewährleistet insbesondere aufgrund der optimierten, dünnwandigen Gestaltung der Stege vorteilhaft die Aufnahme einer erhöhten Anzahl von Wälzkörpern, wodurch sich vorteilhaft die Tragzahl bzw. die Tragfähigkeit des Schrägkugellagers unmittelbar erhöht. Andererseits bewirken die beidseitigen Ringelemente des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs eine ausreichende Versteifung bzw. eine verstärkte Käfigstruktur und vermeiden wirksam ein nachteiliges Auffädeln der Käfige und damit ein Logistikproblem.The rolling element design on which the invention is based, in particular due to the optimized, thin-walled configuration of the webs, advantageously ensures the reception of an increased number of rolling elements, which advantageously directly increases the load rating or the load capacity of the angular contact ball bearing. On the other hand, cause the two-sided ring elements of the rolling bearing cage according to the invention sufficient stiffening or a reinforced cage structure and effectively avoid adverse threading of the cages and thus a logistics problem.
Die äußeren viereckigen Aufnahmen des Wälzlagerkäfigs verringern weiterhin die Kontaktflächen und vermeiden eine vollumfängliche Aufnahme der Wälzkörper. Folglich verringert die viereckige Aufnahme die Reibung zwischen den Wandungen der Käfigtaschen und den Wälzkörpern und bildet gleichzeitig Freiräume zur Aufnahme von Schmiermittel, beispielsweise Schmierfett. Folglich führen diese Maßnahmen gemeinsam zu einem vorteilhaft verbesserten, reibungsoptimierten Schrägkugellager mit einer verlängerten Gebrauchsdauer.The outer square recordings of the roller bearing cage further reduce the contact surfaces and avoid full absorption of the rolling elements. Consequently, the quadrangular receptacle reduces the friction between the walls of the cage pockets and the rolling elements and at the same time provides free space for receiving lubricant, for example lubricating grease. Consequently, these measures together lead to an advantageously improved, friction-optimized angular contact ball bearings with a longer service life.
Die erfindungsgemäße Taschengeometrie des Wälzlagerkäfigs ist ohne Funktionsverlust gegenüber bisherigen Käfigen einsetzbar und bietet aufgrund der vereinfachten Befüllung bzw. Wälzkörpermontage einen entscheidenden Kostenvorteil, der insbesondere für eine Großserienanwendung von Vorteil ist. Durch die Erfindung wird somit ein Wälzlagerkäfig bereitgestellt, der die Vorteile eines Fenster- und eines Schnappkäfigs kombiniert, ohne deren Nachteile einzuschließen.The inventive pocket geometry of the rolling bearing cage can be used without loss of function compared to previous cages and offers a decisive cost advantage due to the simplified filling or Wälzkörpermontage, in particular for a large-scale application of Advantage is. The invention thus provides a roller bearing cage which combines the advantages of a window cage and a snap cage without compromising their disadvantages.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die innere oder untere Aufnahme der Wälzkörpertasche aus einer Zylinderform mit tangierender Kugelkalotte besteht. Die Radien der kalottenförmigen bzw. als sphärische Kugelsitzfläche ausgebildeten Taschen sind dabei unterschiedlich groß. Vorteilhaft bildet die Zylinderform gestuft angeordnete Segmente mit sich zur Innenseite reduzierenden Durchmessern.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the inner or lower receiving the Wälzkörpertasche consists of a cylindrical shape with tangierender Kugelkalotte. The radii of the dome-shaped or formed as a spherical ball seat pockets are different sizes. Advantageously, the cylindrical shape forms stepped segments arranged with reducing inside diameters.
Ferner ist vorgesehen, dass die viereckig, rechteckig oder quadratisch ausgeführte äußere oder obere Aufnahme übereinstimmende oder voneinander abweichende Seitenlängen aufweist. Eine bevorzugte Auslegung der auch als Kastenform zu bezeichnenden viereckigen Aufnahme sieht vor, dass die in Übereinstimmung mit einer Längsachse des Wälzlagerkäfigs ausgerichteten Seitenlängen L1 die zugehörigen weiteren Seitenlängen L2 der Aufnahme übertreffen. Vorzugsweise ist dazu ein Maßverhältnis von ≥ 1,1:1 vorgesehen.Furthermore, it is provided that the quadrangular, rectangular or square executed outer or upper receptacle has matching or divergent side lengths. A preferred design of the quadrangular receptacle, which can also be referred to as a box shape, provides that the side lengths L1 aligned in accordance with a longitudinal axis of the roller bearing cage exceed the associated further side lengths L2 of the receptacle. Preferably, a measurement ratio of ≥ 1.1: 1 is provided for this purpose.
Als Maßnahme, zur Gewährleistung einer dauerfesten Fixierung und Führung der Wälzkörper in dem Wälzlagerkäfig, sind elastische, eine Schnappfunktion einschließende Haltevorsprünge vorgesehen. Die vorzugsweise einstückig mit dem Käfig verbundenen, auch als Halteelemente benannten Haltevorsprünge sind dabei sowohl in der inneren Aufnahme als auch in der äußeren Aufnahme vorgesehen. Bei der Wälzkörpermontage weichen die Haltevorsprünge radial aus und bewirken in einer Endlage des Wälzkörpers und einem Zurückweichen eine stabile Führung der Wälzkörper.As a measure, to ensure a permanent fixation and leadership of the rolling elements in the rolling bearing cage, elastic, a snap function enclosing holding projections are provided. The preferably integrally connected to the cage, also called retaining elements retaining projections are provided both in the inner receptacle and in the outer receptacle. In the Wälzkörpermontage soft the retaining projections and cause in an end position of the rolling element and a retreating stable guidance of the rolling elements.
Die optimierte, dünnwandige Gestaltung der Stege tangiert nicht die Stabilitätseigenschaften des Käfigs, unterstützt jedoch vorteilhaft eine höhere Befüllung des Käfigs. Bevorzugt sind die zwischen den Wälzkörper- bzw. Kugelzwischenräumen verlaufenden Stege, auch Querstege genannt, so ausgebildet, dass sich diese von der außenseitigen Aufnahme in Richtung der innenseitigen Aufnahme kontinuierlich verjüngen. Die Verjüngung der Stegquerschnitte ermöglicht es, mehr Wälzkörper auf einem vorgegebenen Teilkreisdurchmesser des Lagers unterzubringen. Alternativ zu sich verjüngenden Stegen besteht die Möglichkeit, den erfindungsgemäß gestalteten Wälzlagerkäfig mit durchgehenden relativ dünn ausgelegten Stegen zu versehen. Durch das konstruktive Konzept des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs, das eine erhöhte Aufnahme von Wälzkörpern sicherstellt und damit den Befüllungsgrad des Lagers positiv beeinflusst, ist im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen ein Schrägkugellager mit einer vorteilhaft erhöhten Tragzahl bzw. Tragfähigkeit realisierbar.The optimized, thin-walled design of the webs does not affect the stability properties of the cage, but advantageously supports a higher filling of the cage. Preferably, the webs extending between the rolling bodies or ball clearances, also called transverse webs, are designed such that they continuously taper from the outside receptacle in the direction of the inside receptacle. The taper of the web cross-sections makes it possible to accommodate more rolling elements on a predetermined pitch diameter of the bearing. As an alternative to tapered webs, it is possible to provide the inventively designed roller bearing cage with continuous relatively thin webs designed. Due to the constructive concept of the roller bearing cage according to the invention, which ensures an increased uptake of rolling elements and thus positively influences the degree of filling of the bearing, an angular contact ball bearing with an advantageously increased load capacity or carrying capacity can be realized in comparison to conventional solutions.
Bei dem mit Wälzkörpern gefüllten Wälzlagerkäfig kann aufgrund der Taschengeometrie der erfindungsgemäßen Wälzkörpertasche zwischen den Wälzkörpern ein Abstand von ≤ 0,9 mm erreicht werden. Dieser Wert unterschreitet deutlich das Abstandsmaß zwischen den Wälzkörpern bisheriger Wälzlager. In the rolling bearing cage filled with rolling elements, a clearance of ≦ 0.9 mm can be achieved between the rolling bodies due to the pocket geometry of the rolling body pocket according to the invention. This value is significantly below the distance between the rolling elements of previous bearings.
Vorteilhaft kann der erfindungsgemäß aufgebaute Wälzlagerkäfig an dem Innenring, dem Außenring oder den Wälzkörpern des Wälzlagers geführt werden. Als Werkstoff für den aus Kunststoff bestehenden, als ein Massivkäfig ausgeführten Wälzlagerkäfig eignet sich ein glasfaserverstärktes Polyamid, insbesondere PA 66-G25. Zur wirksamen Versteifung der Struktur ist in zumindest einem Ringelement des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs eine Armierung integriert. Vorteilhafterweise sind beide Ringelemente armiert, wodurch eine mit einem Fensterkäfig bisheriger Bauart vergleichbare Stabilität erreichbar ist.Advantageously, the inventively constructed roller bearing cage can be performed on the inner ring, the outer ring or the rolling elements of the bearing. As a material for the existing plastic, executed as a solid cage roller bearing cage is a glass fiber reinforced polyamide, in particular PA 66-G25. For effective stiffening of the structure, a reinforcement is integrated in at least one ring element of the roller bearing cage according to the invention. Advantageously, both ring elements are reinforced, whereby a comparable with a window cage type of construction stability can be achieved.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 10 sieht zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs aus Kunststoff eine einfache Spritzgussform vor. Die eine zylindrische und viereckige Aufnahme einschließende Taschengeometrie des Wälzlagerkäfigs kann durch die Anwendung von Spritzgusswerkzeugen in Verbindung mit einem formgebenden Werkzeug und einfachen Schneidwerkzeugen, beispielsweise mittels Fräser und/oder Drehwerkzeugen, in einer kurzen Produktionszeit hergestellt werden. Das einfache Design des erfindungsgemäßen Käfigs erfordert somit keine aufwendigen und kostenintensiven Formen und Bearbeitungsschritte, wodurch vorteilhaft ein kostengünstiger Wälzlagerkäfig bereitgestellt werden kann.A method according to
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf Zeichnungen Ausführungsbeispiele beschrieben sind. Es zeigen:Further features and details of the invention will become apparent from the following description in which exemplary embodiments are described with reference to drawings. Show it:
In den
Die
Einen Ausschnitt von der Außenseite
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wälzlagerkäfig Rolling bearing cage
- 22
- Ringelement ring element
- 33
- Ringelement ring element
- 44
- Steg web
- 55
- Wälzkörpertasche rolling body
- 66
- Aufnahme (innen) Recording (inside)
- 77
- Aufnahme (außen) Recording (outside)
- 88th
- Außenseite outside
- 99
- Innenseite inside
- 1010
- Stufe step
- 1111
- Halteelement retaining element
- 1212
- Halteelement retaining element
- 1313
- Freiraum free space
- D1D1
-
Durchmesser (Ringelement
2 )Diameter (ring element2 ) - D2D2
-
Durchmesser (Ringelement
3 )Diameter (ring element3 ) - S1S1
-
Stegbreite (Außenseite
8 )Bridge width (outside8th ) - S2S2
-
Stegbreite (Innenseite
9 )Bridge width (inside9 ) - L1L1
-
Seitenlänge (Aufnahme
7 )Page length (recording7 ) - L2L2
-
Seitenlänge (Aufnahme
7 )Page length (recording7 )
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102012212056 A1 [0003] DE 102012212056 A1 [0003]
- DE 3247948 C2 [0004] DE 3247948 C2 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |