DE102016220606A1 - Needle roller bearing and roller cage with integrated seal - Google Patents

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Nils Eckhoff
Romy Gutzeit
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nadellager (3) mit einem Wälzkörperkäfig (8), der zur Aufnahme von als Rollen oder Nadeln ausgeführten Wälzkörpern (4) bestimmt ist. Dem Wälzkörperkäfig (8) ist eine Dichtung (10) zugeordnet, deren Dichtlippen (11, 12) jeweils einer Lauffläche (5, 6, 13) zugeordnet sind. Die Dichtung (10) ist als ein separates Bauteil in dem Wälzkörperkäfig (8) integriert, wobei eine Dichtungswurzel (14) zumindest teilweise von dem Werkstoff des Wälzkörperkäfigs (8) umschlossen ist.The invention relates to a needle bearing (3) with a Wälzkörperkäfig (8), which is intended for receiving designed as rollers or needles rolling elements (4). The rolling element cage (8) is associated with a seal (10) whose sealing lips (11, 12) are each associated with a running surface (5, 6, 13). The seal (10) is integrated as a separate component in the Wälzkörperkäfig (8), wherein a sealing root (14) is at least partially enclosed by the material of the Wälzkörperkäfigs (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Nadellager mit einem Wälzkörperkäfig, der zur Aufnahme von als Rollen oder Nadeln ausgeführten Wälzkörpern bestimmt ist, wobei dem Wälzkörperkäfig eine Dichtung zugeordnet ist, die wenigstens an einer Lauffläche der Wälzkörper anliegt.The invention relates to a needle roller bearing with a Wälzkörperkäfig, which is intended to receive designed as rollers or needles rolling elements, wherein the Wälzkörperkäfig is associated with a seal which bears at least on a running surface of the rolling elements.

Gemäß einer üblichen Bauform umfasst das Nadellager eine in eine Bohrung eines Gehäuses oder eines Zahnrades einsetzbare dünnwandige Nadelhülse, die beidseitig radial nach innen gerichtete Borde aufweist. Die Nadelhülse umschließt einen Nadelkranz, der aus einem Wälzkörperkäfig sowie einer Vielzahl in diesem in Umfangsrichtung geführten Nadeln oder Rollen als Wälzkörper gebildet wird. Die Lagernadeln rollen dabei an Laufbahnen der Nadelhülse und beispielsweise der zu lagernden Welle ab. Zur Abdichtung des Nadellagers sind innerhalb der Nadelhülse zwischen den Borden und dem Nadelkranz Dichtungen angeordnet, um insbesondere das Nadellager gegen Verschmutzungen von außen zu schützen. Ein derartiges Nadellager ist aus der DE 10 2006 053 716 A1 bekannt.According to a conventional design, the needle bearing comprises a usable in a bore of a housing or a gear thin-walled needle sleeve, which has on both sides radially inwardly directed ribs. The needle sleeve encloses a needle ring, which is formed from a Wälzkörperkäfig and a plurality in this guided in the circumferential direction needles or rollers as rolling elements. The bearing needles thereby roll on raceways of the needle sleeve and, for example, the shaft to be supported. To seal the needle bearing seals are disposed within the needle sleeve between the rims and the needle ring, in particular to protect the needle roller bearing against contamination from the outside. Such a needle bearing is from the DE 10 2006 053 716 A1 known.

In der DE 10 2011 017 498 A1 ist ein Nadellager mit einem aus Kunststoff oder Stahl hergestellten Wälzkörperkäfig und zugehöriger Dichtung gezeigt. Die Dichtung ist einmaterialig mit einem Kunststoffkäfig ausgebildet oder kraftschlüssig, beispielsweise aufgesetzt an einem Stahlkäfig befestigt.In the DE 10 2011 017 498 A1 is shown a needle bearing with a made of plastic or steel Wälzkörperkäfig and associated seal. The seal is einmaterialig formed with a plastic cage or non-positively, for example, attached to a steel cage.

Die FR 1 327 643 A offenbart ein Nadellager mit einem Wälzkörperkäfig, an dem sich beidseitig unmittelbar eine Dichtung anschließt. Dazu ist die zwei gespreizte Dichtlippen einschließende Dichtung einstückig mit dem Wälzkörperkäfig verbunden. Das Nadellager gemäß GB 87 52 25 A zeigt einteilig mit dem Wälzkörperkäfig ausgebildete Doppeldichtungen.The FR 1 327 643 A discloses a needle bearing with a Wälzkörperkäfig on which connects directly on both sides a seal. For this purpose, the seal which encloses two splayed sealing lips is integrally connected to the rolling body cage. The needle bearing according to GB 87 52 25 A shows integrally formed with the Wälzkörperkäfig double seals.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für ein Nadellager eine aus Wälzkörperkäfig und Dichtung bestehende Baueinheit mit einer optimalen Dichtwirkung zu schaffen, die einfach zu fertigen und kostengünstig herstellbar ist. The object of the present invention is to provide for a needle bearing consisting of Wälzkörperkäfig and seal assembly with an optimal sealing effect that is easy to manufacture and inexpensive to produce.

Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, die Dichtung als ein separates Bauteil in dem Wälzkörperkäfig zu integrieren, wobei eine Dichtungswurzel zumindest teilweise von dem Käfigmaterial umschlossen ist. Das erfindungsgemäße Konzept gewährleistet eine einfach realisierbare, dauerfeste Fixierung der Dichtung an dem Wälzkörperkäfig. Als Dichtungswurzel für die Dichtung bietet sich ein axial vorstehender, umlaufender oder partiell angeordneter Ansatz an, der gemeinsam mit einem beispielsweise als Wulst gestalteten Ende in eine entsprechende Aufnahme des Wälzkörperkäfigs eingreift bzw. verrastet. Der gemäß der Erfindung ausgeführte Wälzkörperkäfig mit integrierter Dichtung eignet sich beispielsweise als Ersatz für herkömmliche Nadellager, für eine Pilotlagerung von einem Schaltgetriebe oder eine Losradlagerung eines Automatikgetriebes von Kraftfahrzeugen.According to the invention, it is intended to integrate the seal as a separate component in the rolling body cage, wherein a sealing root is at least partially enclosed by the cage material. The inventive concept ensures easy to implement, permanent fixation of the seal on the Wälzkörperkäfig. As a sealing root for the seal is an axially projecting, circumferential or partially arranged approach offers, which engages together with an example, designed as a bead end into a corresponding receptacle of Wälzkörperkäfigs or locked. The embodied according to the invention Wälzkörperkäfig with integrated seal is suitable for example as a replacement for conventional needle roller bearings, for a pilot bearing of a manual transmission or a Losradlagerung an automatic transmission of motor vehicles.

Der mit Rollen bzw. Nadeln als Wälzkörper gefüllte Wälzkörperkäfig kann mit einer Nadelhülse zur Bildung des Nadellagers kombiniert werden. Alternativ dazu ist die Erfindung auf ein auch als Nadelkranz bezeichnetes Nadellager übertragbar. Der Nadelkranz besteht aus einem mit Wälzkörpern gefüllten Wälzkörperkäfig, wobei die Rollen ohne Nadelhülse oder Lagerring unmittelbar an der zu lagernden Welle sowie einer Gehäusebohrung geführt sind.The rolling element cage filled with rollers or needles as rolling elements can be combined with a needle sleeve to form the needle bearing. Alternatively, the invention can be applied to a needle bearing also referred to as needle bearing. The needle ring consists of a rolling element cage filled with rolling elements, wherein the rollers without needle sleeve or bearing ring are guided directly on the shaft to be supported and a housing bore.

Die Dichtung schließt zwei vom Wälzkörperkäfig ausgehend gespreizte Dichtlippen ein, die radial vorgespannt dichtend an der Umgebungskonstruktion des Nadellagers, beispielsweise den Laufbahnen der Wälzkörper, abgestützt sind. Über die Dichtlippen wird das Eindringen von Schmutzpartikeln in das Nadellager wirksam verhindert. Aufgrund eines Radialspiels des Wälzkörperkäfigs innerhalb seiner Führung wird ein Spalt mit geringem Spaltmaß freigegeben, der den gewünschten Eintritt von einem Schmiermittel in das Nadellager sicherstellt. Unabhängig von dem Spaltmaß bietet es sich an, das Nadellager initial zu befetten. Die Führung des mit der Dichtung eine Baueinheit bildenden Wälzkörperkäfigs ist beliebig, wobei eine Führung über die Laufbahnen der Wälzkörper von Vorteil ist, da sich damit ein geringeres Käfigspiel einstellt.The seal includes two splayed from the Wälzkörperkäfig starting sealing lips, which are radially biased sealingly supported on the surrounding structure of the needle bearing, for example, the raceways of the rolling elements. The sealing lips effectively prevent the penetration of dirt particles into the needle roller bearing. Due to a radial clearance of the rolling element cage within its guide a gap is released with a small gap, which ensures the desired entry of a lubricant in the needle roller bearing. Regardless of the gap, it is advisable to initially grease the needle roller bearing. The leadership of the seal with a structural unit forming rolling element cage is arbitrary, with a guide over the raceways of the rolling elements is advantageous because thus adjusts a lower cage play.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtungswurzel einer zugestellten Dichtung an dem Wälzkörperkäfig angespritzt oder eingespritzt ist. Beispielsweise kann die Dichtung als Einlegeteil im Rahmen eines Spritzgießverfahrens mit dem Wälzkörperkäfig stoffschlüssig verbunden werden. Mit diesem Verfahren wird ein beschädigungsfreier, eine einwandfreie Dichtwirkung gewährleistender Einbau der Dichtung erreicht. Alternativ dazu bietet sich zur Fixierung der Dichtung an dem Wälzkörperkäfig eine Schnappverbindung an, bei der die Dichtungswurzel in eine korrespondierende Aufnahme des Wälzkörperkäfigs eingeführt wird. Mittels dieser einfach durchzuführenden Montage, bei der die endseitig an der Dichtungswurzel vorgesehene Wulst im Einbauzustand einen Hinterschnitt bildet, ist die Dichtung form- und kraftschlüssig an dem Wälzkörperkäfig gehalten und damit dauerfest fixiert.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the sealing root of an attached seal is injection-molded or injected onto the roller body cage. For example, the seal can be integrally connected as an insert in the context of an injection molding with the Wälzkörperkäfig. With this method, a damage-free, a proper sealing effect ensuring installation of the seal is achieved. Alternatively, to fix the seal on the Wälzkörperkäfig offers a snap connection, in which the sealing root is inserted into a corresponding receptacle of the Wälzkörperkäfigs. By means of this easy-to-carry assembly, in which the end provided on the sealing root bead forms an undercut in the installed state, the seal is positively and non-positively held on the Wälzkörperkäfig and thus permanently fixed.

Ferner schließt die Erfindung einen Wälzkörperkäfig ein, der nur einseitig eine Dichtung vorsieht. Die Auswahl der abgedichteten Seite erfolgt im Hinblick darauf, von welcher Seite vorrangig mit dem Eintrag von Schmutzpartikeln zu rechnen ist. Neben einem Kostenvorteil stellt sich mit der einseitigen Dichtungsanordnung eine vorteilhaft reduzierte axiale Länge des Wälzkörperkäfigs ein, wodurch das erfindungsgemäße Konzept auch für einen begrenzten Einbauraum einsetzbar ist.Furthermore, the invention includes a rolling element cage, which provides only one side of a seal. The selection of the sealed side takes place with regard to which side is primarily to be expected with the entry of dirt particles. In addition to a cost advantage, with the one-sided seal arrangement, an advantageously reduced axial length of the roller body cage, whereby the inventive concept can also be used for a limited installation space.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, bei Bedarf die Dichtung und den Wälzkörperkäfig aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen.According to a further embodiment of the invention is provided, if necessary, to manufacture the seal and the Wälzkörperkäfig of different materials.

Beispielsweise kann ein aus einem Stahlwerkstoff hergestellter Käfig mit einem Kunststoffkäfig kombiniert werden. Zur Befestigung umgreift beispielsweise die Dichtungswurzel einen axial vorstehenden Ansatz oder ein Führungsbord des Wälzkörperkäfigs. Alternativ dazu können die eine Baueinheit bildenden Bauteile, der Wälzkörperkäfig und die Dichtung, aus unterschiedlichen Kunststoffen hergestellt werden, wobei die Auswahl in Abhängigkeit von der jeweiligen Beanspruchung hinsichtlich Festigkeit oder Verschleißbeständigkeit erfolgen kann.For example, a cage made of a steel material can be combined with a plastic cage. For fastening, for example, the sealing root encompasses an axially projecting lug or a guide board of the rolling element cage. Alternatively, the constituent structural members, the rolling element cage and the gasket, may be made of different plastics, the selection depending on the respective stress in terms of strength or wear resistance.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einem in zwei Figuren abgebildeten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:

  • 1: in einem Halbschnitt ein Nadellager mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Wälzkörperkäfig;
  • 2: das Detail Z gemäß 1 in einer vergrößerten Darstellung.
The invention will be described in more detail with reference to an embodiment shown in two figures. However, the invention is not limited to the embodiment shown in the figures. It shows:
  • 1 in a half section a needle bearing with a rolling body cage constructed according to the invention;
  • 2 : the detail Z according to 1 in an enlarged view.

In den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäß aufgebaute Lageranordnung 1 einer Welle 2 gezeigt, wobei diese Darstellungen auf erfindungswesentliche Bauteile beschränkt sind. Die Lageranordnung 1 umfasst ein als Nadelkranz ausgeführtes Nadellager 3, dessen Wälzkörper 4 als Rollen bzw. Nadeln innenseitig an einer Lauffläche 5 der Welle 2 sowie außenseitig an der Lauffläche 6 eines Gehäuses 7 geführt sind. Dabei sind die Wälzkörper 4 in umfangsverteilt positionierte Taschen (nicht gezeigt) eines Wälzkörperkäfigs 8 eingesetzt. An einer äußeren Stirnfläche 9 des Wälzkörperkäfigs 8 ist eine Dichtung 10 mit zwei schräg nach außen gespreizten Dichtlippen 11, 12 befestigt, wobei die innere Dichtlippe 11 an einer gegenüber der Lauffläche 5 radial gestuften Lauffläche 13 und die äußere Dichtlippe 12 an der Lauffläche 6 abgestützt ist. Die Dichtlippen 11, 12 verhindern wirksam das Eindringen von Schmutzpartikeln in das Nadellager 3. Aufgrund eines Radialspiels des Wälzkörperkäfigs 8 innerhalb seiner Führung stellt sich, wie in 2 dargestellt, ein Spaltmaß X ein, das den Eintritt von einem Schmiermedium in das Nadellager 3 sicherstellt. Zur Befestigung der Dichtung 10 weist diese einen axial ausgerichteten, eine Dichtungswurzel 14 bildenden Ansatz auf, der endseitig eine Wulst 15 bildet. Die bevorzugt partiell an der Dichtung 14 angebrachten Dichtungswurzeln 14 werden axial in eine dazu bestimmte Aufnahme 16 des Wälzkörperkäfigs 8 eingepresst, wobei sich aufgrund der Wulst im Einbauzustand eine form- und kraftschlüssige Befestigung der Dichtung 14 einstellt.In the 1 and 2 is a bearing assembly constructed according to the invention 1 a wave 2 shown, these representations are limited to components essential to the invention. The bearing arrangement 1 includes a needle bearing designed as a needle roller bearing 3 , whose rolling elements 4 as rollers or needles inside on a tread 5 the wave 2 and on the outside of the tread 6 a housing 7 are guided. Here are the rolling elements 4 in circumferentially-spaced pockets (not shown) of a rolling element cage 8th used. On an outer face 9 of the rolling element cage 8th is a seal 10 with two obliquely spread outward sealing lips 11 . 12 attached, with the inner sealing lip 11 on one opposite the tread 5 radially stepped tread 13 and the outer sealing lip 12 on the tread 6 is supported. The sealing lips 11 . 12 effectively prevent the ingress of dirt particles into the needle bearing 3 , Due to a radial play of the rolling element cage 8th within his leadership arises, as in 2 represented, a gap X a, which is the entry of a lubricant into the needle bearing 3 ensures. For fixing the seal 10 this has an axially aligned, a sealing root 14 forming approach, the end a bead 15 forms. The preferred partially on the seal 14 attached sealing roots 14 be axially in a specific recording 16 of the rolling element cage 8th pressed, with a positive and non-positive fastening of the seal due to the bead in the installed state 14 established.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Lageranordnungbearing arrangement
22
Wellewave
33
Nadellagerneedle roller bearings
44
Wälzkörperrolling elements
55
Laufflächetread
66
Laufflächetread
77
Gehäusecasing
88th
WälzkörperkäfigRolling Element
99
Stirnflächeface
1010
Dichtungpoetry
1111
Dichtlippesealing lip
1212
Dichtlippesealing lip
1313
Laufflächetread
1414
Dichtungswurzelseal root
1515
Wulstbead
1616
Aufnahmeadmission
XX
Spaltmaßclearance
ZZ
Detail (1)Detail ( 1 )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006053716 A1 [0002]DE 102006053716 A1 [0002]
  • DE 102011017498 A1 [0003]DE 102011017498 A1 [0003]
  • FR 1327643 A [0004]FR 1327643 A [0004]
  • GB 875225 A [0004]GB 875225 A [0004]

Claims (5)

Nadellager mit einem Wälzkörperkäfig (8), der zur Aufnahme von als Rollen oder Nadeln ausgeführten Wälzkörpern (4) bestimmt ist, dem Wälzkörperkäfig (8) ist eine Dichtung (10) zugeordnet, deren Dichtlippen (11, 12) jeweils einer Lauffläche (5, 6, 13) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (10) als ein separates Bauteil in dem Wälzkörperkäfig (8) integriert ist, wobei eine Dichtungswurzel (14) zumindest teilweise von dem Werkstoff des Wälzkörperkäfigs (8) umschlossen ist.Needle bearing with a Wälzkörperkäfig (8), which is intended for receiving designed as rollers or needles rolling elements (4), the Wälzkörperkäfig (8) is associated with a seal (10) whose sealing lips (11, 12) each have a running surface (5, 6, 13), characterized in that the seal (10) as a separate component in the Wälzkörperkäfig (8) is integrated, wherein a sealing root (14) is at least partially enclosed by the material of the Wälzkörperkäfigs (8). Nadellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungswurzel (14) der Dichtung (10) an dem Wälzkörperkäfig (8) angespritzt oder eingespritzt ist.Needle bearing after Claim 1 , characterized in that the sealing root (14) of the seal (10) on the Wälzkörperkäfig (8) is injection-molded or injected. Nadellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungswurzel (14) der Dichtung (10) in einer Aufnahme (16) des Wälzkörperkäfigs (8) eingeschnappt oder eingeclipst ist.Needle roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing root (14) of the seal (10) in a receptacle (16) of the Wälzkörperkäfigs (8) is snapped or clipped. Nadellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (10) an einer Seite des Wälzkörperkäfigs (8) vorgesehen ist.Needle roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the seal (10) on one side of the Wälzkörperkäfigs (8) is provided. Nadellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (10) und der Wälzkörperkäfig (8) aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind.Needle roller bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the seal (10) and the Wälzkörperkäfig (8) are made of different materials.
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Citations (4)

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