DE102011075249A1

DE102011075249A1 - roller bearing

Info

Publication number: DE102011075249A1
Application number: DE102011075249A
Authority: DE
Inventors: Markus Stützlein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2012-11-08
Also published as: WO2012150056A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zwei Sätzen Wälzkörper, wobei zum schlupffreien Wälzkontakt in einem Lastzustand niedriger Last ein Satz Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen (1) und mit einem gegenüber dem anderen Satz Wälzkörper geringfügig größeren Durchmesser ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weisen die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen (1) jeweils zur Erhöhung ihrer Elastizität im tragenden Bereich zumindest einen Hohlraum (2) auf.The invention relates to a rolling bearing with two sets of rolling elements, wherein a set of rolling elements with spherical rolling surfaces (1) and with a slightly larger diameter than the other set of rolling elements is formed for slip-free rolling contact in a low load condition. According to the invention, the rolling elements with spherical rolling surfaces (1) each have at least one cavity (2) to increase their elasticity in the load-bearing area.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zwei Sätzen Wälzkörper, wobei zum schlupffreien Wälzkontakt in einem Lastzustand niedriger Last ein Satz Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen und mit einem gegenüber dem anderen Satz Wälzkörper geringfügig größeren Durchmesser ausgebildet ist.The invention relates to a rolling bearing with two sets of rolling elements, wherein for slip-free rolling contact in a load state of low load, a set of rolling elements with spherical rolling surfaces and with respect to the other set of rolling elements slightly larger diameter is formed.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ein derartiges Wälzlager ist aus DE 103 48 207 B4 bekannt. Dort ist ein zweireihiges schlupffreies Pendelwälzlager beschrieben, bei dem jede Laufreihe Wälzkörper aus Kugeln und Rollen besteht. Um einen schlupffreien Betrieb des Pendelwälzlagers in einem Niedriglastzustand gewährleisten zu können, ist der kleinste Außendurchmesser der Kugeln größer ausgeführt als der größte Außendurchmesser der Rollen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass bei höherer Last an den Kugeln hohe Pressungen auftreten, wodurch die Lebensdauer des Wälzlagers stark eingeschränkt ist.Such a rolling bearing is out DE 103 48 207 B4 known. There, a double-row slip-free spherical roller bearing is described in which each row of rolling elements consists of balls and rollers. In order to ensure a slip-free operation of the pendulum roller bearing in a low load condition, the smallest outer diameter of the balls is made larger than the largest outer diameter of the rollers. A disadvantage of this embodiment, the fact that at higher loads on the balls high pressures occur, whereby the life of the bearing is severely limited.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Wälzlager der vorgenannten Art an den Wälzkörpern mit sphärischen Wälzflächen hohe Pressungen zu vermeiden, um die Lebensdauer zu erhöhen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. The invention is therefore based on the object in a rolling bearing of the aforementioned type on the rolling elements with spherical rolling surfaces to avoid high pressures in order to increase the life. The object is solved by the features of claim 1.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Da die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen jeweils zur Erhöhung ihrer Elastizität im tragenden Bereich zumindest einen Hohlraum aufweisen, kann ihre Elastizität deutlich erhöht werden. Auf diese Weise werden im Wälzkontakt bei gleicher Verformung deutlich geringere Pressungen erreicht, wodurch die Lebensdauer des Wälzlagers signifikant gesteigert und dieses insbesondere bei hohen Lastzuständen dauerhaft eingesetzt werden kann. Since the rolling elements with spherical rolling surfaces each have at least one cavity in order to increase their elasticity in the supporting region, their elasticity can be significantly increased. In this way, significantly lower pressures are achieved in the rolling contact with the same deformation, whereby the life of the rolling bearing significantly increased and this can be used permanently, especially at high load conditions.

Bevorzugt sind die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen im nichttragenden Bereich zumindest abschnittsweise von der Kugelform abweichend abgeflacht ausgeführt. Zur Ausbildung zumindest eines Hohlraums kann hierbei ausgehend von der Abflachung zumindest eine Ausnehmung vorgesehen sein, die sich zumindest abschnittsweise im tragenden Bereich erstreckt. Zugleich kann die Abflachung zur Führung bzw. zum Anlaufen der Wälzkörper dienen.Preferably, the rolling elements with spherical rolling surfaces in the non-supporting region are at least partially flattened deviating from the spherical shape. In order to form at least one cavity, at least one recess may be provided starting from the flattening and extending at least in sections in the supporting region. At the same time, the flattening serve to guide or to start the rolling elements.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen als Kugelhohlrollen mit abgeflachten parallelen Seitenflächen und einer Durchgangsöffnung von einer Seitenfläche zu anderen ausgebildet. Die Kugelhohlrollen sind dabei vorzugsweise jeweils mit einer zentralen Durchgangsöffnung, beispielsweise eine Durchgangsbohrung, ausgeführt, die einen zur Wälzachse symmetrischen Hohlraum bildet. In a particularly preferred embodiment of the invention, the rolling elements are formed with spherical rolling surfaces as ball hollow rollers with flattened parallel side surfaces and a passage opening from one side surface to another. The ball hollow rollers are preferably each with a central through hole, for example, a through hole executed, which forms a symmetrical to the rolling axis cavity.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Wälzlager als schlupffreies Pendelrollenlager mit einem Satz Tonnenrollen und einem Satz Kugelhohlrollen ausgebildet.In a particularly preferred embodiment of the invention, the rolling bearing is designed as a slip-free spherical roller bearing with a set of barrel rollers and a set of hollow spherical rollers.

Bevorzugt weist das Pendelrollenlager axial nebeneinander zwei Laufreihen auf, wobei in jeder Laufreihe Tonnenrollen und Kugelhohlrollen abwechselnd hintereinander angeordnet sind. Hierdurch wird ein optimiertes Verhältnis von Schlupfvermeidung und Tragfähigkeit sowie eine gleichmäßige Verteilung der Massen und der Belastung im Wälzlager erreicht. Preferably, the spherical roller bearing axially adjacent two rows of running, wherein in each row of barrel rollers and ball hollow rollers are arranged alternately one behind the other. As a result, an optimized ratio of slip avoidance and load capacity as well as a uniform distribution of the masses and the load in the rolling bearing is achieved.

Zur Vereinfachung von Fertigung und Montage können die Tonnen- und Kugelhohlrollen beider Laufreihen in einem gemeinsamen Wälzkörperkäfig angeordnet werden.To simplify manufacture and assembly, the barrel and ball hollow rollers of both rows of rollers can be arranged in a common roller cage.

Vorzugsweise sind die Tonnenrollen jeweils mit einem Durchmesser ausgebildet, der größer ist als ihre Länge. Solche sogenannten „überquadratischen“ Tonnenrollen weisen eine hohe Steifigkeit auf und ermöglichen zugleich eine besonders schmale und hohe Bauweise des Pendelrollenlagers. Preferably, the barrel rollers are each formed with a diameter which is greater than their length. Such so-called "over-square" barrel rollers have a high rigidity and at the same time enable a particularly narrow and high construction of the spherical roller bearing.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Tonnen- und Kugelhohlrollen derart angeordnet, dass eine Tonnenrolle der einen Laufreihe einer Kugelhohlrolle der anderen Laufreihe bzw. eine Kugelhohlrolle der einen Laufreihe einer Tonnenrolle der anderen Laufreihe axial gegenüber liegt. Hierdurch werden schlupffreie Pendelrollenlager in schmalen Baureihen ermöglicht, die zugleich einfach fertigbar und montierbar sind. Denkbar ist auch, die jeweils gegenüberliegenden Tonnen- und Kugelhohlrollen versetzt zueinander anzuordnen.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the barrel and ball hollow rollers are arranged such that a barrel roll of a row of a ball hollow roller of the other row or a ball hollow roller of a row of barrels of a barrel roll of the other row axially opposite. As a result, slip-free spherical roller bearings in narrow series are made possible, which are also easy to manufacture and assemble. It is also conceivable offset the respective opposite barrel and ball hollow rollers to each other.

Die Tonnenrollen können auf einfache Weise durch zwischen den Laufreihen angeordnete Führungsmittel geführt werden. Solche Führungsmittel können beispielsweise als ein mitrotierender separater Führungsring oder einteilig mit dem Lagerinnenring als ein sogenannter „Mittelbord“ ausgebildet sein.The barrel rollers can be performed in a simple manner by arranged between the rows of rollers guide means. Such guide means may be formed, for example, as a co-rotating separate guide ring or integrally with the bearing inner ring as a so-called "mid-board".

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Dabei zeigen:Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which an embodiment of the invention is shown in simplified form. Showing:

1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers, 1 a perspective partial view of a rolling bearing according to the invention,

2 einen schematischen Teilschnitt des Wälzlagers. 2 a schematic partial section of the rolling bearing.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen schlupffreien Wälzlagers dargestellt, das als zweireihiges Pendelrollenlager ausgebildet ist. Zwischen einem Lagerinnenring 7 und einem nicht dargestellten Lageraußenring werden Wälzkörper in zwei Laufreihen axial nebeneinander geführt. Jede der beiden Laufreihen besteht aus Tonnenrollen 4 und Kugelhohlrollen, die abwechselnd hintereinander in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Kugelhohlrollen weisen sphärische Wälzflächen 1 auf, die in von der Kugelform abweichend abgeflachten parallelen Seitenflächen 3 enden. Zur Erhöhung ihrer Elastizität ist ein durch eine zentrale Durchgangsbohrung von einer Seitenfläche 3 zur anderen gebildeter Hohlraum 2 an den Kugelhohlrollen vorgesehen. In 1 is a section of a slip-free rolling bearing according to the invention shown, which is designed as a double-row spherical roller bearings. Between a bearing inner ring 7 and a bearing outer ring, not shown, rolling elements are guided in two rows axially next to each other. Each of the two rows of rollers consists of barrel rollers 4 and spherical hollow rollers, which are alternately arranged one behind the other in the circumferential direction. The spherical hollow rollers have spherical rolling surfaces 1 on, in the deviating from the spherical shape flattened parallel side surfaces 3 end up. To increase its elasticity is a through a central through hole from a side surface 3 to the other formed cavity 2 provided on the ball hollow rollers.

In unbelastetem Zustand stehen die Kugelhohlrollen an den sphärischen Wälzflächen 1 in punktförmigem Wälzkontakt, während die Tonnenrollen 4 einen linienförmigen Wälzkontakt aufweisen. Gegenüber den Tonnenrollen 4 sind die Kugelhohlrollen mit einem geringfügig größeren Durchmesser ausgeführt. In der Niedriglastphase stellt so der Kugelhohlrollensatz den schlupffreien Betrieb sicher. Die Tonnenrollen 4 kommen in der Hochlastphase zum Tragen. Durch die höhere Belastung verformen sich die Kugelhohlrollen elastisch bis die eine höhere Steifigkeit aufweisenden Tonnenrollen 4 mit ihrem geringeren Durchmesser mittragend werden. Dabei weisen die Kugelhohlrollen aufgrund der Durchgangsbohrung eine deutlich höhere Elastizität auf als beispielsweise Vollkugeln oder Kugelrollen. Dadurch entstehen an den Kugelhohlrollen bei gleicher Einfederung deutlich geringere Pressungen. Auf diese Weise kann die Tragfähigkeit der Tonnenrollen 4 besser ausgenutzt werden.In unloaded condition the ball hollow rollers are at the spherical rolling surfaces 1 in punctiform rolling contact, while the barrel rollers 4 have a line-shaped rolling contact. Opposite the barrel rolls 4 the ball hollow rollers are designed with a slightly larger diameter. In the low-load phase, the ball-and-roller set thus ensures slip-free operation. The barrel rolls 4 come in the high load phase to bear. Due to the higher load, the hollow ball rollers deform elastically to the higher stiffness having barrel rollers 4 Be compatible with their smaller diameter. Due to the through-bore, the ball-shaped hollow rollers have a significantly higher elasticity than, for example, solid balls or ball rollers. This results in the hollow ball rollers at the same deflection significantly lower pressures. In this way, the carrying capacity of the barrel rolls 4 be better exploited.

Tonnenrollen 4 und Kugelhohlrollen beider Laufreihen sind in einem Wälzkörperkäfig 5 angeordnet und liegen dabei einander jeweils schräg gegenüber. Die dem Wälzkörperkäfig 5 zugewandten Seitenflächen 3 der Kugelhohlrollen bilden hierbei Anlaufflächen.barrel rollers 4 and ball casters of both rows of runs are in a Wälzkörperkäfig 5 arranged and lie each other obliquely opposite. The rolling element cage 5 facing side surfaces 3 the ball hollow rollers form contact surfaces.

2 zeigt in einem axialen Teilschnitt schematisch die Anordnung der in zwei Laufreihen nebeneinander geführten Tonnenrollen 4 und Kugelhohlrollen. Am Lageraußenring ist die Laufbahn 8 für die Wälzkörper sphärisch ausgebildet. Die Tonnenrollen 4 und die Kugelhohlrollen stellen sich auf der sphärischen Laufbahn 8 des Lageraußenrings selbst ein. Lagerinnenring 7, Wälzkörperkäfig 5 und Wälzkörper lassen sich so um wenige Winkelgrade aus einer Mittelstellung schwenken, um Fluchtungsfehler, insbesondere die Durchbiegung einer Welle auszugleichen. 2 shows in an axial partial section schematically the arrangement of the two rows of rollers side by side guided barrel rollers 4 and ball casters. At the bearing outer ring is the raceway 8th designed spherically for the rolling elements. The barrel rolls 4 and the ball casters stand on the spherical track 8th the bearing outer ring itself. Bearing inner ring 7 , Rolling element cage 5 and rolling elements can be so pivot by a few degrees from a central position to compensate for misalignment, in particular the deflection of a wave.

Gegenüber dem herkömmlichen Wälzkörper „Kugel“ sind an der Kugelhohlrolle alle nicht tragenden Bereiche entfernt. Die herkömmliche Kugelform ist durch gestrichelte Linien angedeutet. So entsteht eine beidseitig abgeflachte Kugel mit parallelen Seitenflächen 3. Auf diese Weise ist die Kugelhohlrolle erheblich schmaler als eine Kugel. Dadurch kann entsprechender Bauraum eingespart werden bzw. die Kugelhohlrolle in ihrer axialen Breite an einen vorgegebenen Bauraum angepasst werden. Compared to the conventional rolling element "ball" all non-bearing areas are removed on the ball hollow roller. The conventional spherical shape is indicated by dashed lines. The result is a ball flattened on both sides with parallel side surfaces 3 , In this way, the ball hollow roller is considerably narrower than a ball. As a result, corresponding space can be saved or the ball hollow roller can be adjusted in its axial width to a predetermined space.

Die zentrale Durchgangsbohrung zwischen den Seitenflächen 3 entlang der Wälzachse 9 der Kugelhohlrolle bildet einen beidseitig offenen Hohlraum 2 in dem von den sphärischen Wälzflächen 1 umschlossenen tragenden Bereich. Der Hohlraum 2 erhöht die Elastizität im tragenden Bereich deutlich. Bei Belastung durch den Wälzkontakt an den Wälzflächen 1 ist so bei gleicher Verformung der Kugelhohlrollen die Pressung im tragenden Bereich deutlich geringer. Dadurch wir in der Hochlastphase eine größere Einfederung der Kugelhohlrollen ermöglicht ohne dass diese ermüden, wobei gleichzeitig die Tonnenrollen 4 die hohe Last übernehmen können.The central through-hole between the side surfaces 3 along the rolling axis 9 the ball hollow roller forms a cavity open on both sides 2 in the of the spherical Wälzflächen 1 enclosed supporting area. The cavity 2 increases the elasticity in the supporting area significantly. When loaded by the rolling contact on the rolling surfaces 1 Thus, the pressure in the load-bearing area is significantly lower with the same deformation of the ball hollow rollers. This allows us in the high load phase, a larger deflection of the ball hollow rollers without these tires, while the barrel rollers 4 can take over the high load.

Die Tonnenrollen 4 werden durch Führungsmittel 6 am Lagerinnenring 7 geführt. Die Führungsmittel 6 sind mittig zwischen den Laufreihen angeordnet und hier beispielhaft als ein separater Führungsring ausgebildet. Die Tonnenrollen 4, insbesondere deren Länge, und der Führungsring begrenzen einen Pendelrollenlagerbauraum, der verbleibt, um die Kugelhohlrollen aufzunehmen. Dabei müssen sich die Kugelhohlrollen entsprechend der Krümmung der sphärischen Laufbahn 8 am Lageraußenring kinematisch ausrichten können, ohne dass es zu Überschneidungen mit dem Führungsring und den Tonnenrollen 4 kommt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sogenannte „überquadratische“ Tonnenrollen 4 eingesetzt, deren Durchmesser größer ist als ihre Länge. Der durch die Tonnenrollen 4 und den Führungsring vorgegebene Pendelrollenlagerbauraum ist dadurch relativ klein. Die Kugelhohlrollen sind durch Abflachung an den Seitenflächen 3 entsprechend schmal ausgeführt, so dass diese geometrisch in den vorgegebenen Pendelrollenlagerbauraum passen. Auf diese Weise können Kugelhohlrollen verwendet werden, deren Durchmesser größer ist als die Länge der Tonnenrollen 4. Dadurch ist es möglich, mehrreihige schlupffreie Pendelrollenlager in besonders schmalen und hohen Baureihen auszuführen.The barrel rolls 4 be through guidance means 6 on the bearing inner ring 7 guided. The guiding means 6 are arranged centrally between the rows of runs and formed here by way of example as a separate guide ring. The barrel rolls 4 , in particular their length, and the guide ring define a spherical roller bearing space, which remains to receive the ball hollow rollers. In this case, the ball hollow rollers must correspond to the curvature of the spherical track 8th can kinematically align on the bearing outer ring, without causing any overlap with the guide ring and the barrel rollers 4 comes. In the illustrated embodiment, so-called "over-square" barrel rollers 4 used, whose diameter is greater than their length. The one by the barrel rolls 4 and the guide ring given spherical roller bearing space is relatively small. The ball hollow rollers are by flattening on the side surfaces 3 designed correspondingly narrow so that they fit geometrically in the given spherical roller bearing space. That way you can Ball hollow rollers are used whose diameter is greater than the length of the barrel rollers 4 , This makes it possible to execute multi-row slip-free spherical roller bearings in particularly narrow and high series.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wälzfläche rolling surface
22: Hohlraum cavity
33: Seitenfläche side surface
44: Tonnenrolle tons role
55: Wälzkörperkäfig Rolling Element
66: Führungsmittel guide means
77: Lagerinnenring Bearing inner ring
88th: Laufbahn career
99: Wälzachse rolling axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10348207 B4 [0002]

Claims

Roller bearing with two sets of rolling elements, wherein for slip-free rolling contact in a load condition of low load, a set of rolling elements with spherical Wälzflächen ( 1 ) and with a relative to the other set of rolling elements slightly larger diameter is formed, characterized in that the rolling elements with spherical Wälzflächen ( 1 ) each to increase their elasticity in the supporting area at least one cavity ( 2 ) exhibit.

Rolling bearing according to claim 1, characterized in that the rolling elements with spherical rolling surfaces ( 1 ) in the non-load-bearing region, at least in sections, are made flattened in a deviating manner from the spherical shape, wherein at least one of the cavities ( 2 ) forming recess is provided which extends at least partially in the supporting area.

Rolling bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the rolling bodies with spherical rolling surfaces ( 1 ) as ball hollow rollers with parallel side surfaces ( 3 ) and a central passage opening from a side surface ( 3 ) are formed to the other.

Rolling bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rolling bearing as a spherical roller bearing with a set of barrel rollers ( 4 ) and a set of ball hollow rollers is formed, wherein in two rows of rollers each barrel rollers ( 4 ) and ball hollow rollers alternately in a row in a Wälzkörperkäfig ( 5 ) are arranged

Rolling bearing according to one of claims 1 to 4, characterized in that the barrel rollers ( 4 ) each have a diameter which is greater than their length.

Rolling bearing according to one of claims 1 to 5, characterized in that a barrel roller ( 4 ) of a row of a ball hollow roller of the other row axially opposite and vice versa.

Rolling bearing according to one of claims 1 to 6, characterized in that for guiding the barrel rollers ( 4 ) between the rows of rollers arranged guide means ( 6 ) are provided.