DE4435831A1 - Ball bearing for straight and curved movement - Google Patents
Ball bearing for straight and curved movementInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kugellager mit einer Laufbahnrille für eine geradlinige bzw. bogenförmige Bewegung und besonders auf die Ausbildung der Laufbahnrille.The present invention relates to a ball bearing with a Track groove for a straight or arched movement and especially on the formation of the track groove.
Es ist bekannt, das Verhältnis zwischen Laufbahnrillenradius und Kugeldurchmesser, im folgenden als Schmiegung s bezeichnet, über den gesamten Bereich der Laufbahnrille bzw. in Teilbereichen konstant zu halten. Die Steifigkeit eines solchen Kugellagers ist in starkem Maße von der Schmiegung abhängig. Die Kontaktpaarung erreicht bei s=0,5 laut HERTZ′scher Theorie große Steifigkeiten. Schmiegungen in diesem Bereich haben zur Folge, daß mit steigender Belastung auf die Kugel die Halbachse schneller wächst. Wird die Kugel außerdem unter einem Druckwinkel belastet, bewegt sich der Kontaktpunkt zwischen Kugel und Laufbahnrille in Richtung Laufbahnrillenrand (Fig. 1). Bei entsprechend großer Belastung reicht die Laufbahnrillenbreite nicht mehr aus, um die Kontaktfläche vollständig auszubilden. Die Steifigkeit des Kugellagers wird ab dieser Belastung beeinträchtigt, die Kontaktpartner werden stark beansprucht, und die Lebensdauer verringert sich.It is known to keep the ratio between raceway groove radius and ball diameter, hereinafter referred to as osculation s, constant over the entire area of the track groove or in partial areas. The stiffness of such a ball bearing depends to a large extent on the osculation. According to HERTZ theory, the contact pairing at s = 0.5 reaches great stiffness. Osculating in this area means that the semi-axis grows faster with increasing stress on the ball. If the ball is also loaded under a pressure angle, the contact point between the ball and the raceway groove moves in the direction of the raceway groove edge ( FIG. 1). With a correspondingly high load, the track groove width is no longer sufficient to completely form the contact surface. From this load, the rigidity of the ball bearing is impaired, the contact partners are stressed, and the service life is reduced.
Aus DE 36 07 479 ist ein Kugellager mit Laufbahnrille für geradlinige Bewegung bekannt. Kennzeichnend ist, daß jeder Berührungsbereich der in dem Laufbahn-Führungsteil und in dem Gleit-Bewegungsteil angeordneten Laufbahnrillen mit einer Kugel wenigstens durch zwei oder mehrere Arten von Kreisbögen ausgebildet ist und daß die Kugel unter einer leichten Belastung mit einem dieser Kreisbögen und unter einer starken Belastung mit der Mehrzahl dieser Kreisbögen in Berührung kommt. DE 36 07 479 describes a ball bearing with a raceway groove for rectilinear movement known. It is characteristic that everyone Area of contact in the track guide part and in the Sliding-moving part arranged track grooves with a ball formed by at least two or more types of arcs and that the ball is under a light load with a of these arcs and under a heavy load with the Most of these arcs come into contact.
Bei dieser Art Ausbildung der Laufbahnrille entstehen ausgeprägte Spitzen am Übergang von einem zum anderen Radius, die eine ungleichmäßige Lastverteilung bewirken.This type of formation of the raceway groove gives rise to pronounced Peaks at the transition from one radius to the other, one cause uneven load distribution.
Aufgabe der Erfindung ist es, die ungleichmäßige Lastverteilung ohne Steifigkeitsverlust zu beseitigen, und damit die Lebensdauer unter Ausschöpfung des gesamten Belastungsbereiches des Kugellagers zu erhöhen, sowie den Rollwiderstand zu verringern.The object of the invention is the uneven load distribution without eliminating stiffness, and thus the service life using the entire load range of the ball bearing to increase, as well as to reduce the rolling resistance.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen genannten und in den Ausführungsbeispielen näher erläuterten Mitteln gelöst.According to the invention the task with the in the claims mentioned and explained in more detail in the exemplary embodiments Means solved.
Die Kurvenlinie, die die Laufbahnrille abbildet, ist scheitelfrei und besitzt in jedem Punkt, in dem sich das Berührungszentrum befindet, einen Krümmungsradius, der im Bereich der Laufbahnrillenbreite ein nicht konstantes Verhältnis mit dem Kugelradius bildet. Durch die Änderung dieses Verhältnisses wird erreicht, daß die Kantenpressung zwischen Wälzkörper und Laufbahnrillenrand in den Belastungsbereich verschoben wird, der nicht zur Anwendung kommt. Die Steifigkeit des Kugellagers wird dabei nicht beeinträchtigt.The curve line that depicts the track groove is apex-free and possesses in every point where the touch center is is a radius of curvature that is in the range of Raceway groove width a not constant relationship with that Sphere radius forms. By changing this ratio achieved that the edge pressure between the rolling element and The track groove edge is moved into the load area that does not apply. The rigidity of the ball bearing will not affected.
Der Vorteil der Lösung besteht darin, daß nur durch Änderungen an der Laufbahnrillengeometrie, ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand, die Lebensdauer des Kugellagers unter Ausschöpfung des gesamten Belastungsbereiches erhöht wird. Außerdem wird der Rollwiderstand des Lagers verringert.The advantage of the solution is that only through changes the raceway groove geometry, without additional constructive Effort to exhaust the life of the ball bearing entire load range is increased. In addition, the Rolling resistance of the bearing reduced.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained. The drawings show:
Fig. 1 die Anordnung einer Kugel in zwei Laufbahnrillen unter einer leichten Belastung, Fig. 1 shows the arrangement of a ball in two track grooves under a light load,
Fig. 2 die Anordnung einer Kugel in zwei Laufbahnrillen unter einer starken Belastung, Fig. 2 shows the arrangement of a ball in two track grooves under a heavy load,
Fig. 3 eine Kugel und Abbildung einer Laufbahnrille mit eingezeichneten Koordinatensystem und Radien, Fig. 3 is an illustration of a ball and the track groove with marked coordinate system and radii,
Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Einfederung in Abhängigkeit von der Belastung, Fig. 4 is a diagram showing the deflection as a function of the load,
Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung des Druckwinkels in Abhängigkeit von der Belastung. Fig. 5 is a diagram showing the pressure angle depending on the load.
In Fig. 1 ist die Anordnung einer Kugel 1 in zwei Laufbahnrillen 2 unter einer leichten Belastung dargestellt. Unter der Kraft F₁ bildet sich ein Berührungsbereich B₁ bzw. A₁ mit der Länge 2 × a₁ aus. Dabei stellt sich ein Druckwinkel α₁ ein. Bei stärkerer Belastung F₂ vergrößert sich der Berührungsbereich B₂ bzw. A₂ und der DRuckwinkel α₂ wächst (Fig. 2).In Fig. 1, the arrangement of a ball 1 in two raceways 2 is shown under a light load. Under the force F₁ a contact area B₁ or A₁ with the length 2 × a₁ forms. Here, a pressure angle α 1. With a higher load F₂, the contact area B₂ or A₂ increases and the pressure angle α₂ increases ( Fig. 2).
Fig. 3 zeigt eine Kugel 1 und die Abbildung einer Laufbahnrille 2 mit eingezeichnetem Koordinatensystem und Radien. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Laufbahnrillenkrümmungsradius im Punkt A etwa gleich dem Kugelradius. Das Verhältnis von Laufbahnrillenkrümmungsradius rL zu Kugelradius rK wächst in Richtung Laufbahnrillenrand. Fig. 3 shows a ball 1 and the illustration of a track groove 2 with the coordinate system and radii shown. In the example shown, the track groove curvature radius at point A is approximately equal to the ball radius. The ratio of track groove radius of curvature r L to ball radius r K increases in the direction of the track groove edge.
Fig. 4 stellt einen Vergleich zwischen den Steifigkeiten eines Lagers mit konstanter Schmiegung s und eines Lagers mit variabler Schmiegung dar. Fig. 5 zeigt die entsprechenden Druckwinkeländerungen. FIG. 4 shows a comparison between the stiffnesses of a bearing with constant osculation s and a bearing with variable osculation. FIG. 5 shows the corresponding pressure angle changes.
Die scheitelfreie Kurvenlinie, die die Laufbahnrille abbildet, läßt sich durch ein Polynom nach Gleichung 1 beschreiben. Der Gültigkeitsbereich des Polynoms ist von 0 bis xGrenz.The vertex-free curve line that maps the raceway groove can be described by a polynomial according to equation 1 . The scope of the polynomial is from 0 to x limits .
Das Koordinatensystem hat seinen Ursprung im Kugelmittelpunkt. Die Kurvenlinie beginnt gemäß Fig. 3 im Punkt A und ist zur Y-Achse symmetrisch.The coordinate system has its origin in the center of the sphere. The curve line starts in accordance with Fig. 3 at point A, and is symmetrical to the Y axis.
y=k₀+k2i · x2i+. . .+k2n · x2n (1)y = k₀ + k 2i x 2i +. . . + k 2nx 2n (1)
i=1, 2, . . . , ni = 1, 2,. . . , n
Für die Anwendung ist die Genauigkeit eines Polynoms 6. Ordnung ausreichend.For the application, the accuracy of a polynomial is 6th order sufficient.
Bei einem Kugeldurchmesser dK=2rL=6,35 mm ergeben sich folgende Polynomkoeffizienten:With a ball diameter d K = 2r L = 6.35 mm, the following polynomial coefficients result:
k₀=3,175
k₂=-0,1562
k₄=-1,85385 · 10-3
k₆=-4,778 · 10-4.k₀ = 3.175
k₂ = -0.1562
k₄ = -1.85385 · 10 -3
k₆ = -4.778 · 10 -4 .
Der Nenndruckwinkel ist α=45°.The nominal pressure angle is α = 45 °.
Claims (3)
Priority Applications (2)
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DE4435831A DE4435831A1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Ball bearing for straight and curved movement |
Publications (1)
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DE4435831A1 true DE4435831A1 (en) | 1996-04-11 |
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ID=6530168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4435831A Ceased DE4435831A1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Ball bearing for straight and curved movement |
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