DE9421787U1 - Ball bearing with a raceway groove - Google Patents
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Description
Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf ein Kugellager mit einer Laufbahnrille für eine geradlinige bzw. bogenförmige Bewegung und besonders auf die Ausbildung der Laufbahnrille.The present innovation relates to a ball bearing with a raceway groove for a straight-line or arcuate movement and in particular to the design of the raceway 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 that the ratio between the raceway groove radius and the ball diameter, referred to below as osculation s, can be kept constant over the entire area of the raceway groove or in some areas. The rigidity of such a ball bearing is heavily dependent on the osculation. According to HERTZ's theory, the contact pairing reaches high rigidities at s = 0.5. Osculation in this area means that the semi-axis grows faster with increasing load on the ball. If the ball is also loaded at a pressure angle, the contact point between the ball and the raceway groove moves towards the raceway groove edge (Fig. 1). If the load is sufficiently high, the raceway groove width is no longer sufficient to completely form the contact surface. The rigidity of the ball bearing is impaired from this load, the contact partners are subjected to great stress 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.A ball bearing with a raceway groove for linear movement is known from DE 36 07 479. It is characterized in that each contact area of the raceway grooves arranged in the raceway guide part and in the sliding movement part with a ball is formed by at least two or more types of circular arcs and that the ball comes into contact with one of these circular arcs under a light load and with the majority of these circular arcs under a heavy load.
Bei dieser Art Ausbildung der Laufbahnrille entstehen ausgeprägte Spitzen am Übergang von einem zum anderen Radius, die eine ungleichmäßige Lastverteilung bewirken.This type of raceway groove design creates pronounced peaks at the transition from one radius to the other, which cause an 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 to eliminate the uneven load distribution without loss of rigidity, and thus to increase the service life while utilizing the entire load range of the ball bearing, and to reduce the rolling resistance.
Gemäß der Neuerung wird die Aufgabe mit den in den Schutzansprüchen genannten und in den Ausführungsbeispielen näher erläuterten Mi.tteln gelöst.According to the innovation, the problem is solved with the means mentioned in the protection claims and explained in more detail in the embodiments.
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 curved line that forms the raceway groove is free of crests and has a radius of curvature at every point where the contact center is located, which forms a non-constant ratio with the ball radius in the area of the raceway groove width. By changing this ratio, the edge pressure between the rolling element and the raceway groove edge is shifted to the load area that is not used. The rigidity of the ball bearing is 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 the service life of the ball bearing is increased by making changes to the raceway groove geometry without any additional design effort, while utilizing the entire load range. In addition, the rolling resistance of the bearing is reduced.
Die Neuerung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigenThe innovation is explained in more detail below using an example. The drawings show
Fig. 1 die Anordnung einer Kugel in zwei Laufbahnrillen unter einer leichten Belastung,Fig. 1 the arrangement of a ball in two raceway grooves under a light load,
Fig. 2 die Anordnung einer Kugel in zwei Laufbahnrillen unter einer starken Belastung,Fig. 2 the arrangement of a ball in two raceway grooves under a heavy load,
Fig. 3 eine Kugel und Abbildung einer Laufbahnrille mit eingezeichneten Koordinatensystem und Radien,Fig. 3 a sphere and illustration of a raceway groove with drawn 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 as a function of 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 2Xa1 aus. Dabei stellt sich ein Druckwinkel Oi1 ein. Bei stärkerer Belastung F2 vergrößert sich der Berührungsbereich B2 bzw. A2 und der Druckwinkel c<2 wächst (Fig. 2) .Fig. 1 shows the arrangement of a ball 1 in two raceway grooves 2 under a light load. Under the force F 1 , a contact area B 1 or A 1 with the length 2Xa 1 is formed. This creates a pressure angle Oi 1 . With a stronger load F 2 , the contact area B 2 or A 2 increases and the pressure angle c< 2 increases (Fig. 2).
Fig. 3 zeigt eine Kugel 1 und die Abbildung einer Laufbahnrille 2 mit eingezeichneten 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 image of a raceway groove 2 with the coordinate system and radii drawn in. In the example shown, the raceway groove curvature radius at point A is approximately equal to the ball radius. The ratio of the raceway groove curvature radius r L to the ball radius r K increases in the direction of the raceway 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 entsprechendenFig. 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
; &iacgr; &iacgr;; &iacgr;&iacgr;
Druckwinkeländerungen.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-Das Koodinatensystem hat seinen Ursprung im Kugelmittelpunkt. Die Kurvenlinie beginnt gemäß Fig. 3 im Punkt A und ist zur Y-Achse symmetrisch.The vertex-free curve line that represents the raceway groove can be described by a polynomial according to equation 1. The range of validity of the polynomial is from 0 to x limit . The coordinate system has its origin in the center of the sphere. The curve line begins at point A according to Fig. 3 and is symmetrical to the Y axis.
y = k0 + k2i · x2i + . . . + k2n · x2n (1)y = k 0 + k 2i · x 2i + . . . + k 2n · x 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 6th order polynomial is sufficient.
Bei einem Kugeldurchmesser dK = 2rL = 6,35 mm ergeben sich folgende Polynomkoeffizienten:For a sphere diameter d K = 2r L = 6.35 mm, the following polynomial coefficients result:
k0 = 3,175k 0 = 3.175
k2 = -0,1562 k2 = -0.1562
k4 = -1,85385 ICr3 k 4 = -1.85385 ICr 3
k6 = -4,778 ICT4.k 6 = -4.778 ICT 4 .
Der Nenndruckwinkel ist &agr; = 45°.The nominal pressure angle is α = 45°.
Claims (3)
bogenförmige Bewegungen, bestehend aus einem Laufbahnträgerteil und einem Bewegungsteil, mit einander gegenüberliegenden, in beiden Seitenbereichen des Laufbahnträgerteils und des
Bewegungsteils angeordneten Laufbahnrillen und mit einer Anzahl von drehbar zwischen den entsprechenden einander
gegenüberliegenden Laufbahnrillen eingesetzen Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenlinie, die die Laufbahnrille (2) abbildet scheitelfrei ist und in jedem Punkt, in dem sich das Berührungszentrum befindet, einen Krümmungsradius (rL) besitzt, der im Bereich der Laufbahnrillenbreite ein variables
Verhältnis mit dem Kugelradius (rK) bildet.1. Ball bearing with a raceway groove for linear and
arc-shaped movements, consisting of a track support part and a movement part, with opposing, in both side areas of the track support part and the
moving part arranged raceway grooves and with a number of rotatable between the corresponding
balls inserted into opposite raceway grooves, characterized in that the curved line which forms the raceway groove (2) is free of apex and has a radius of curvature (r L ) at each point where the contact centre is located, which has a variable radius in the area of the raceway groove width.
ratio with the radius of the sphere (r K ).
gekennzeichnet dadurch, daß der Laufbahnrillenkrümmungsradius (rL) im Punkt (A) etwa gleich dem Kugelradius (rK) ist und das Verhältnis von Laufbahnrillenkrümmungsradius (rL) zu Kugelradius (rK) zum Laufbahnrillenrand wächst.2. Ball bearing with a raceway groove according to claim 1,
characterized in that the raceway groove curvature radius (r L ) at point (A) is approximately equal to the ball radius (r K ) and the ratio of raceway groove curvature radius (r L ) to ball radius (r K ) increases towards the raceway groove edge.
gekennzeichnet dadurch, daß der Laufbahnrillenkrümmungsradius (rL) im Punkt (A) einen Maximalwert besitzt und das Verhältnis von Laufbahnrillenkrümmungsradius (rL) zu Kugelradius (rK) zum Laufbahnrillenrand sinkt.3. Ball bearing with a raceway groove according to claim 1,
characterized in that the raceway groove curvature radius (r L ) has a maximum value at point (A) and the ratio of raceway groove curvature radius (r L ) to ball radius (r K ) decreases towards the raceway groove edge.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9421787U DE9421787U1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Ball bearing with a raceway groove |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4435831A DE4435831A1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Ball bearing for straight and curved movement |
| DE9421787U DE9421787U1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Ball bearing with a raceway groove |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE9421787U1 true DE9421787U1 (en) | 1996-10-10 |
Family
ID=25940828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9421787U Expired - Lifetime DE9421787U1 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Ball bearing with a raceway groove |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9421787U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018033459A1 (en) * | 2016-08-16 | 2018-02-22 | Thyssenkrupp Presta Ag | Rolling bearing for the mounting of a drive worm of an electromechanical power steering system of a motor vehicle |
-
1994
- 1994-10-07 DE DE9421787U patent/DE9421787U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018033459A1 (en) * | 2016-08-16 | 2018-02-22 | Thyssenkrupp Presta Ag | Rolling bearing for the mounting of a drive worm of an electromechanical power steering system of a motor vehicle |
| CN109563874A (en) * | 2016-08-16 | 2019-04-02 | 蒂森克虏伯普利斯坦股份公司 | For installing the rolling bearing of the geared worm of the electromechanical power steering system of motor vehicles |
| CN109563874B (en) * | 2016-08-16 | 2020-06-09 | 蒂森克虏伯普利斯坦股份公司 | Rolling bearing for mounting a drive worm of an electromechanical power steering system of a motor vehicle |
| US11459022B2 (en) | 2016-08-16 | 2022-10-04 | Thyssenkrupp Presta Ag | Rolling bearing for the mounting of a drive worm of an electromechanical power steering system of a motor vehicle |
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