DE3911670A1 - Radial roller bearing with concentric parts - has facing tracks between which run rollers, with radially sprung ring, counter track and rigid track - Google Patents

Radial roller bearing with concentric parts - has facing tracks between which run rollers, with radially sprung ring, counter track and rigid track

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Abstract

The radial roller bearing consists of concentric parts (1,4) on which facing tracks (2,3,5,6) between which the rollers (7,8) run in one cage (9). At least one track is formed by a ring (10) sprung in a radial direction. In an axial direction, beside the sprung track (3) formed by a thin walled sleeve (11) is a rigid track (2). The rollers are radially prestressed between the sprung track and its counter track (6), and at least move free of play, while in the area of the opposite facing rigid tracks (2,5) the rollers are radially free. ADVANTAGE - The shaft is prevented from tilting during operation, and noise reduced.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radial-Wälzlager, das aus konzentrisch ineinander angeordneten Teilen mit darauf befindlichen einander zuge­ kehrten Laufbahnen besteht, zwischen denen Wälzkörper abrollen und von denen mindestens eine durch den in radialer Richtung federnden Ring gebildet wird.The invention relates to a radial roller bearing, which consists of concentric nested parts with one another thereon there are reversed raceways between which rolling elements roll and from which at least one through the ring resilient in the radial direction is formed.

Die Anordnung einer federnden Laufbahn neben einer starren Laufbahn erzeugt ein spielfreies Lager, mit dem das Schrägstellen oder Verkippen einer gelagerten Welle verhindert, zumindest jedoch gedämpft werden kann.The arrangement of a resilient career next to a rigid career creates a backlash-free bearing that can be used to tilt or tilt a supported shaft prevented, but at least be damped can.

Aus der GB-A-20 53 380 ist ein Dreipunkt-Kugellager bekannt, bei dem die kugelförmigen Wälzkörper zwischen den V-förmig angeordneten Laufbahnen des inneren Lagerteils und zwei gegenüberstehenden achssenkrechten und einer durch einen in radialer Richtung federnden Ring gebildeten achs­ parallelen Laufbahn des äußeren Lagerteils abrollen. Da nur eine der insgesamt fünf Wälzflächen federnd ausgebildet ist und weil alle nicht achssenkrecht oder achsparallel angreifenden Kräfte im äußeren Lagerteil zwischen einer federnden und einer starren Laufbahn aufgeteilt werden, besitzt dieses Lager eine verhältnismäßig steife Charakteristik und gegenüber Lagern mit nur federnden Laufbahnen eine erhöhte Tragfähig­ keit. Zudem nimmt das Lager bedingt durch die besondere Laufbahnanord­ nung Kippmomente auf, so daß ein Schrägstellen oder Verkippen der Welle nicht möglich ist.From GB-A-20 53 380 a three-point ball bearing is known in which the spherical rolling elements between the V-shaped raceways of the inner bearing part and two opposing vertical axes and an axis formed by a resilient ring in the radial direction Roll out the parallel raceway of the outer bearing part. Since only one of the a total of five rolling surfaces is resilient and because all are not Forces perpendicular to or parallel to the axis in the outer bearing part be divided between a resilient and a rigid career, this bearing has a relatively stiff characteristic and an increased load capacity compared to bearings with only resilient raceways speed. In addition, the camp takes place due to the special career arrangement on tilting moments, so that an inclination or tilting of the shaft not possible.

Die Tragfähigkeit des Lagers für radiale Kräfte ist verhältnismäßig gering, weil der federnde Ring um seine Federeigenschaften zu erhalten mit einer geringen Wandstärke ausgeführt werden muß, was dazu führt, daß die für hohe Tragzahlen notwendige Einhärtetiefe nicht zur Verfügung steht. Das Lager kann die Tragzahl vergleichbarer Lager mit starren Laufbahnen auch dann nicht erreichen, wenn der federnde Ring auf seiner Rückseite von einem starren Lagerteil unterstützt wird. Zudem erfordert die Verwendung kugelförmiger Wälzkörper einen verhältnismäßig großen radialen Bauraum.The bearing's load-bearing capacity for radial forces is relatively low, because the resilient ring with a  small wall thickness must be carried out, which leads to that for high load capacities the necessary hardening depth is not available. The Bearings can also carry the load rating of comparable bearings with rigid raceways then do not reach if the resilient ring on its back by a rigid bearing part is supported. It also requires use spherical rolling elements have a relatively large radial space.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile des beschriebenen spielfreien Lagers zu vermeiden und durch geeignete Maßnahmen die Trag­ fähigkeit zu erhöhen und Kippbewegungen der Welle im Betrieb zu vermeiden oder zumindest zu dämpfen.The object of the invention is to overcome these disadvantages of the described to avoid backlash-free bearing and by appropriate measures the support ability to increase and tilt movements of the shaft during operation avoid or at least dampen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Radial-Wälzlager in axialer Richtung neben einer starren Laufbahn eine federnde Laufbahn angeordnet ist, wobei zwischen der federnden Laufbahn und deren Gegenlaufbahn die Wälzkörper radial vorgespannt, mindestens jedoch spielfrei sind, während die Wälzkörper zwischen den starren Lauf­ bahnen radial freigestellt sind.According to the invention the object is achieved in that one Radial roller bearings in the axial direction next to a rigid raceway resilient track is arranged, between the resilient track and the counter raceway radially preloaded the rolling elements, at least however, are free of play while the rolling elements between the rigid barrel orbits are radially free.

In der einfachsten Bauform des erfindungsgemäßen Lagers ist vorgesehen, daß die federnde Laufbahn und die axial danebenliegende starre Laufbahn so angeordnet sind, daß eine Wälzkörperreihe zum Teil auf der federnden und zum Teil auf der starren Laufbahn abrollen. Das es in diesem Fall nur mit äußerst genauer Abstimmung möglich ist auch nur minimale Schiefstellungen der Wälzkörper zu vermeiden, ist diese Bauart aufgrund des unvermeidbaren "Schraubens" der Wälzkörper und der damit gekoppelten hohen Reibungs­ leistung nur für geringe Drehzahlen bzw. Schwenkfrequenzen geeignet.In the simplest design of the bearing according to the invention, that the resilient track and the axially adjacent rigid track so are arranged that a row of rolling elements partly on the resilient and partly roll on the rigid track. In this case it is only with extremely precise adjustment is also possible only minimal misalignment to avoid the rolling elements, this design is due to the inevitable "Screwing" the rolling elements and the associated high friction performance only suitable for low speeds or swivel frequencies.

Eine für hohe Drehzahlen geeignete Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den starren Laufbahnen und zwischen der federnden Laufbahn und deren Gegenlaufbahn je eine Wälzkörperreihe angeordnet ist, wobei ins­ besondere kugelförmige Wälzkörper im Bereich der federnden Laufbahn keinerlei Schraubeffekte erzeugen.An embodiment of the invention suitable for high speeds provides that between the rigid tracks and between the resilient tracks and the mating track is arranged a row of rolling elements, the ins special spherical rolling elements in the area of the resilient raceway do not produce any screw effects.

Die federnde Laufbahn wird zweckmäßigerweise durch eine dünnwandige Hülse gebildet, die mit dem laufbahntragenden Teil verbunden ist und deren Durchmesser so bemessen ist, daß die Wälzkörper vorgespannt, mindestens jedoch spielfrei sind. Dabei können einerseits die Hülse federnd und die Ver­ bindungsteile starr oder andererseits die Hülse starr und die Verbindungs­ teile federnd ausgeführt werden. Ebenso sind Kombinationen aus federnden Verbindungsteilen und federnder Hülse denkbar.The resilient career is advantageously by a thin-walled Formed sleeve which is connected to the race-carrying part and the The diameter is such that the rolling elements are preloaded, at least  however are free of play. On the one hand, the sleeve can be resilient and the Ver binding parts rigid or on the other hand the sleeve rigid and the connection parts are springy. Combinations of springy are also Connection parts and resilient sleeve conceivable.

Eine kostengünstige Montage des erfindungsgemäßen Lagers wird bei der zweireihigen Bauart dadurch erreicht, daß die Wälzkörper beider Reihen identische Durchmesser aufweisen und deshalb in einem gemeinsamen Käfig untergebracht werden können.An inexpensive assembly of the bearing according to the invention is in the Double row design achieved in that the rolling elements of both rows have identical diameters and therefore in a common cage can be accommodated.

Die Wirkungsweise dieser Lagerbauart beruht auf der Aufteilung eines Lagers in einen spielbehafteten Lagerteil hoher Tragfähigkeit und einen spielfreien Lagerteil geringer Tragfähigkeit. Beide Lagerteile sind in ihrer Geometrie so aufeinander abgestimmt, daß im unteren Teillastbereich alleine das spielfreie Lager die Lasten übernimmt und die Welle zentriert, während die Wälzkörper des spielbehafteten Lagers freigestellt sind. Mit wachsender Belastung verformt bzw. verschiebt sich die federnde Laufbahn so weit in radialer Richtung bis nach Überbrückung eines Weges, der dem Radialspiel des spielbehafteten Lagers entspricht, die Welle mit den Wälzkörpern zwischen den starren Laufbahnen in Berührung kommt und die Last von diesem Lagerteil übernommen wird. Von dem spielfreien Lager wird dann nur mehr die aus seiner elastischen Verformung herrührende Federkraft aufgebracht.The mode of operation of this type of bearing is based on the division of a bearing into a bearing part with high load-bearing capacity and a backlash-free one Low load bearing part. Both bearing parts are in their geometry so coordinated that in the lower partial load range alone backlash-free bearing takes over the loads and centers the shaft while the Rolling elements of the bearing with play are free. With growing Load resiliently deforms or shifts in so far radial direction until after bridging a path that the radial play of the bearing with play corresponds to the shaft with the rolling elements comes into contact between the rigid raceways and the load of this part of the warehouse is taken over. Then from the backlash-free camp only the spring force resulting from its elastic deformation upset.

Das Lager ist insbesondere zur Anwendung bei der Lagerung von Achs­ schwingen in Kraftfahrzeugen konzipiert. Mit dem Achsschwingenlager wird die das Rad tragende Schwinge beweglich am Fahrzeugrahmen befestigt. Auf das Lager wirken einerseits die in einer Richtung konstante Hauptlast aus den Fahrzeuggewicht und die in ihrer Größe und Richtung ständig wechselnden Rad-, Feder- und Dämpferkräfte. In Fällen in denen die Haupt­ last und die überlagerten Kräfte von der gleichen Größenordnung sind, kommt es zu einem Hin- und Herkippen der Achsschwingen, wobei das jeweilige Anschlagen der Welle beim Einsatz von spielbehafteten Lagern zu Klappergeräuschen führt.The bearing is particularly suitable for the storage of axles swing designed in motor vehicles. With the axle swing bearing the swing arm carrying the wheel is movably attached to the vehicle frame. On the one hand, the main load, which is constant in one direction, acts on the bearing from the vehicle weight and its size and direction constantly changing wheel, spring and damper forces. In cases where the main load and the superimposed forces are of the same order of magnitude, the axles swing back and forth, whereby the respective stops of the shaft when using bearings with play Rattling noises.

Das erfindungsgemäße Lager ist so ausgelegt, daß im unteren Lastbereich die Schwinge nur von dem spielfreien Lagerteil getragen wird. Die Spielfrei­ heit selbst garantiert dann, daß die Achsschwinge auf der Welle nicht verkippt. Im mittleren Lastbereich, das heißt Hauptlast und Radkräfte sind in der gleichen Größenordnung, wird die Hauptlast von den spielbehafteten Lagerteil aufgenommen. Die aus den Radkräften resultierenden Kipp­ momente an der Schwinge bewirken dann zwar ein Abheben und Verkippen der Welle im Bereich des Lagerspiels, die Bewegung wird jedoch durch das spielfreie Lager verzögert und gedämpft, so daß stoßartige Belastungen, die die Klappergeräusche hervorrufen, abgebaut werden. Im Bereich der Maximallast aus der Hauptlastrichtung übernimmt nur das spielbehaftete Lager die Last, da hier die überlagerten Radkräfte zu klein sind, um ein Verkippen der Schwinge zu bewirken.The bearing according to the invention is designed so that in the lower load range the swing arm is only supported by the play-free bearing part. The game-free  unit itself then guarantees that the axle rocker on the shaft is not tilted. In the medium load range, i.e. main load and wheel forces of the same order of magnitude, the brunt will be borne by the gamblers Bearing part added. The tilt resulting from the wheel forces Moments on the swing arm then cause lifting and tipping the shaft in the area of the bearing play, but the movement is caused by the backlash-free bearings decelerated and damped, so that shock loads which cause rattling noises are reduced. In the field of Maximum load from the main load direction only takes over the backlash Bear the load, since the superimposed wheel forces are too small here To cause the rocker to tilt.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Lager dargestellt. Es zeigtIn the drawings, some embodiments are more inventive Stock depicted. It shows

Fig. 1 zweireihiges Radial-Wälzlager mit einer federnden Laufbahn im Außenring, Fig. 1 a double-row radial bearing with a resilient raceway in the outer ring,

Fig. 2 einreihiges Radial-Wälzlager mit einer federnden Laufbahn im Außenring. Fig. 2 single-row radial roller bearing with a resilient raceway in the outer ring.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt ein zweireihiges erfindungsgemäßes Radial-Wälzlager. Das äußere Teil wird durch eine Hülse (1) gebildet, die einerseits eine starre Laufbahn (2) und andererseits in axialer Richtung danebenliegend eine federnde Laufbahn (3) trägt. Das innere laufbahn­ tragende Teil ist in diesem Fall eine glatte Welle (4) mit in axialer Richtung nebeneinanderliegenden starren Laufbahnen (5, 6). Zwischen den einander gegenüberliegenden starren Laufbahnen (2, 5) sind zylindrische Wälzkörper (7), zwischen der federnden Laufbahn (3) und deren Gegenlauf­ bahn (6) sind Kugeln (8) angeordnet. Die Wälzkörper (7, 8) weisen gleiche Durchmesser auf und sind in einem gemeinsamen Käfig (9) untergebracht. Die federnde Laufbahn (3) wird von einer dünnwandigen Hülse (10) gebildet, die einen zylindrischen laufbahnbildenden Teil (11) und an ihren Enden einen nach außen gerichteten, geneigten Bord (12) und einen nach innen gerichteten, geneigten Bord (13) aufweist. Die dünnwandige Hülse (10) ist mit den Borden (12, 13) unter axialer Vorspannung zwischen der Kante (14) einer Umfangsnut (15) und einem Bord (16) der Hülse (1) eingesetzt und damit gegen Verdrehen gesichert. The exemplary embodiment in FIG. 1 shows a double-row radial roller bearing according to the invention. The outer part is formed by a sleeve ( 1 ) which, on the one hand, carries a rigid track ( 2 ) and, on the other hand, a resilient track ( 3 ) lying axially next to it. In this case, the inner race-bearing part is a smooth shaft ( 4 ) with rigid raceways ( 5, 6 ) lying side by side in the axial direction. Between the opposite rigid raceways ( 2, 5 ) are cylindrical rolling elements ( 7 ), between the resilient raceway ( 3 ) and its counter-raceway ( 6 ) balls ( 8 ) are arranged. The rolling elements ( 7, 8 ) have the same diameter and are housed in a common cage ( 9 ). The resilient raceway ( 3 ) is formed by a thin-walled sleeve ( 10 ), which has a cylindrical raceway-forming part ( 11 ) and at its ends an outwardly directed, inclined board ( 12 ) and an inwardly, inclined board ( 13 ) . The thin-walled sleeve ( 10 ) is inserted with the rims ( 12, 13 ) under axial pretension between the edge ( 14 ) of a circumferential groove ( 15 ) and a rim ( 16 ) of the sleeve ( 1 ) and thus secured against rotation.

In Fig. 2 ist ein einreihiges, erfindungsgemäßes Radial-Wälzlager darge­ stellt, welches sich von dem in Fig. 1 beschriebenen Lager nur dadurch unterscheidet, daß die kugelförmigen Wälzkörper (8) weggelassen wurden und die zylindrischen Wälzkörper (7) sich in ihrer Breite auch über die federnde Laufbahn (3) erstrecken, wobei eine entsprechende Änderung des Käfigs (9) vorgenommen wurde.In Fig. 2 is a single-row, radial roller bearing according to the invention Darge, which differs from the bearing described in Fig. 1 only in that the spherical rolling elements ( 8 ) have been omitted and the cylindrical rolling elements ( 7 ) in their width also Extend over the resilient track ( 3 ), with a corresponding change in the cage ( 9 ).

In beiden Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 wurden das Radialspiel (17) der Wälzkörper (7) zwischen den starren Laufbahnen (2, 5) zur Verdeut­ lichung der Funktion des erfindungsgemäßen Lagers übertrieben dargestellt. Aus dem Vergleich des Radialspiels (17) mit der radialen Freistellung (18) der federnden Laufbahn (3) wird deutlich, daß bei Eingriff des spielbe­ hafteten Lagers die federnde Laufbahn freigestellt bleibt und dadurch eine Erhöhung der Steifigkeit durch Aufliegen auf der starren Hülseninnenwand nicht möglich ist.In both embodiments of FIGS. 1 and 2, the radial play ( 17 ) of the rolling elements ( 7 ) between the rigid raceways ( 2, 5 ) have been exaggerated to illustrate the function of the bearing according to the invention. From the comparison of the radial play ( 17 ) with the radial exemption ( 18 ) of the resilient race ( 3 ) it is clear that the spring-loaded race remains free when the bearing with play engages and therefore an increase in the rigidity by resting on the rigid inner wall of the sleeve is not possible is.

Claims (6)

1. Radial-Wälzlager, bestehend aus konzentrisch ineinander angeordneten Teilen (1, 4) mit darauf befindlichen einander zugekehrten Laufbahnen (2, 3, 5, 6), zwischen denen Wälzkörper (7, 8) abrollen und von denen mindestens eine durch einen in radialer Richtung federnden Ring (10) ge­ bildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung neben der federnden Laufbahn (3) eine starre Laufbahn (2) angeordnet ist, daß die Wälzkörper (8, 7) zwischen der federnden Laufbahn (3) und deren Gegenlaufbahn (6) radial vorgespannt, mindestens jedoch spielfrei sind, während im Bereich einander gegenüberliegender starrer Laufbahnen (2, 5) die Wälzkörper (7) radial freigestellt sind.1. Radial roller bearing, consisting of concentrically arranged parts ( 1, 4 ) with mutually facing raceways ( 2, 3, 5, 6 ) on them, between which rolling elements ( 7, 8 ) roll and at least one of them by one in is formed in the radial direction resilient ring ( 10 ) GE, characterized in that in the axial direction next to the resilient raceway ( 3 ) a rigid raceway ( 2 ) is arranged that the rolling elements ( 8, 7 ) between the resilient raceway ( 3 ) and whose counter raceway ( 6 ) is radially preloaded, but at least free of play, while in the area of opposite rigid raceways ( 2, 5 ) the rolling elements ( 7 ) are radially free. 2. Radial-Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der federnden Laufbahn (3) und deren Gegenlaufbahn (6) und zwischen den starren Laufbahnen (2, 5) je eine Reihe Wälzkörper (8, 7) an­ geordnet ist.2. Radial roller bearing according to claim 1, characterized in that between the resilient raceway ( 3 ) and its mating track ( 6 ) and between the rigid raceways ( 2, 5 ) each have a series of rolling elements ( 8, 7 ) is arranged. 3. Radial-Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Laufbahn (3) durch eine dünnwandige Hülse (11) gebildet wird, die mit dem laufbahntragenden Teil (1) verbunden ist und deren Durchmesser so bemessen ist, daß die Wälzkörper (8, 7) vorgespannt, mindestens jedoch spielfrei sind.3. Radial roller bearing according to claim 1, characterized in that the resilient raceway ( 3 ) is formed by a thin-walled sleeve ( 11 ) which is connected to the race-bearing part ( 1 ) and the diameter of which is such that the rolling elements ( 8, 7 ) are biased, but at least free of play. 4. Radial-Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) mindestens im Bereich ihres laufbahnbildenden Teiles in radialer Richtung beweglich ist und daß der mögliche radiale Weg (18) größer ist als das Radialspiel (17) der Wälzkörper (7) zwischen den starren Lauf­ bahnen (2, 5). 4. Radial roller bearing according to claim 3, characterized in that the sleeve ( 11 ) is movable in the radial direction at least in the region of its race-forming part and that the possible radial path ( 18 ) is greater than the radial play ( 17 ) of the rolling elements ( 7 ) between the rigid tracks ( 2, 5 ). 5. Radial-Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (7, 8) gleiche Durchmesser aufweisen und in einem gemeinsamen Käfig (9) untergebracht sind.5. Radial roller bearing according to claim 2, characterized in that the rolling bodies ( 7, 8 ) have the same diameter and are housed in a common cage ( 9 ). 6. Radial-Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe mit zylindrischen Wälzkörpern (7) vorgesehen ist, die zum Teil auf der federnden (3) und zum Teil auf der starren Laufbahn (2) abrollen.6. Radial roller bearing according to claim 2, characterized in that a row with cylindrical rolling elements ( 7 ) is provided, which partly roll on the resilient ( 3 ) and partly on the rigid track ( 2 ).
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