DE102005054082B4

DE102005054082B4 - Käfig für ein Wälzlager

Info

Publication number: DE102005054082B4
Application number: DE200510054082
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Markus (FH) Stiegler; Dipl.-Ing. Lang Johannes; André Anger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-11-12
Filing date: 2005-11-12
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2025-11-13
Also published as: DE102005054082A1; WO2007054418A3; WO2007054418A2

Abstract

Käfig (3, 23) für ein Wälzlager (1, 22) bestehend aus wenigsten zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und radial zu einer Lagerachse beabstandeten Segmenten (5, 24, 25), wobei jedes der Segmente (5, 24, 25) wenigstens eine taschenförmige Ausnehmung (6, 29) für zumindest einen Wälzkörper (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) mindestens zwei sich in axialer Richtung einander gegenüberliegende sowie axial miteinander verbundene Seitenränder (12) aufweist, wobei die Seitenränder (12) die Segmente (5) axial zwischen sich nehmen und dass die Segmente (5, 24, 25) in Umfangsrichtungen um eine Lagerachse (4) des Wälzlagers (1, 22) relativ zueinander verschiebbar geführt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager bestehend aus wenigsten zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und radial zu einer Lagerachse beabstandeten Segmenten, wobei jedes der Segmente wenigstens eine taschenförmige Ausnehmungen für zumindest einen Wälzkörper aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Käfige sind in Rotationswälzlagern und in Wälzlagern für die schwenkbare Lagerung (Schwenklagern) von Maschinenteilen angeordnet. Die taschenförmigen Ausnehmungen der Käfige derartiger Lager, auch Taschen genannt, nehmen jeweils einen oder mehrere Wälzkörper auf.
Es gibt zum Beispiel Schwenklagerungen, in denen der Käfig durch einen mit mehreren Rollen gefüllten Rahmen gebildet ist. In derartigen Rahmen sind Rollen als Vollrollensätze gehalten. Die Wälzkörper des Vollrollensatzes sind mittels des Rahmenkäfigs nur axial gehalten und umfangsgerichtet aneinander abgestützt aber nicht radial gehalten. Es gibt auch Rotationswälzlager mit Vollrollensätzen ohne Käfig. In einem Vollrollensatz folgen die Wälzkörper in einer Reihe unmittelbar aufeinander ohne jeweils durch einen Steg eines Käfigs voneinander getrennt zu sein. Die Montage des Rahmenkäfigs von Schwenklagern für Hebel oder hydraulische Pumpen ist nicht einfach, da der Käfig mangels fehlender Halterung der Rollen nicht ohne Weiteres als Einheit mit den Wälzkörpern eingesetzt werden kann. Bei der Anwendung derartiger Käfige ist sicher zu stellen, dass der Käfig im Schwenkbetrieb nicht einmal mit einem Wälzkörper über die Wälzkörperlaufbahn hinaus überhängt. Die Wälzkörper könnten ansonsten aufgrund der fehlenden radialen Halterung aus der Lagerstelle herausfallen.
Der Vorteil eines Vollrollensatz liegt darin, dass in der Lagerung mehr Wälzkörper angeordnet sind als in einer ansonsten größenvergleichbaren Lagerungen gleichen Typs mit herkömmlichen Käfig. Die Tragzahl eines Vollrollensatzes ist wesentlich höher als die eines Rollensatzes, dessen Rollen mit Stegen im Käfig gehalten sind. Deshalb werden in der Wälzlagertechnik Vollrollensätze überall dort eingesetzt, wo die Anforderungen an hohe Tragzahlen über anderen Forderungen, wie zum Beispiel über den Forderungen an Beständigkeit des Lagers bei hohen Drehzahlen stehen.
Dem Fachmann ist bekannt, dass die Abweichungen der Rundheit einer Wälzkörperlaufbahn von der idealen Rundheit und somit auch die Abweichung der Wälzkörperbahnradien für Wälzkörperlaufbahnen einer Schwenklagerungen von dem idealen Maßen so gering wie möglich sein müssen. Wenn die erforderliche Genauigkeit der Rundheit/Radien nicht gewährleistet ist, wird die Wälzkörperlaufbahn nicht nur durch einen, sondern durch mehrere unterschiedliche Radien und/oder durch vom Radius abweichende Bögen oder durch Exzentrizitäten der Einstichpunkte zur Lagerachse oder zur Schwenkachse des Schwenkhebels beschrieben.
Einige Wälzkörper der Lagerung laufen in einem solchen Fall auf einem Abschnitt der Wälzkörperlaufbahn mit anderem Radius oder mit einer anderen Krümmung ab als einige andere der gleichen Lagerung. Da jedoch die Umfangsgeschwindigkeit der bewegten Wälzkörperlaufbahn gleichförmig ist, sind die auf unterschiedlichen Radien zueinander abwälzenden Wälzkörper zwangsläufig bestrebt, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zueinander abzuwälzen und/oder sind ungleichmäßig belastet und/oder sind zueinander unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt.
Die zuvor beschriebenen negativen Effekte treten auch in einer Schwenklagerung eines Hebels auf, wenn

– die Hebellagerung von komplexer Geometrie ist und deshalb komplexer Belastung am Schwenkhebel so ausgesetzt ist, dass innerhalb einer Wälzkörperreihe eine Anzahl der Wälzkörper hoch und die andere nur gering belastet ist,
– wenn die Innenwälzkörperlaufbahn zur Außenwälzkörperlaufbahn verkippt ist und
– wenn die Radien für die Wälzkörperlaufbahnen nicht im gemeinsamen Einstichpunkt liegen und/oder
– wenn die Schwenkachse des Schwenkhebels nicht durch Einstichpunkt der Radien geht.

Die Form- und Lageabweichungen werden umso größer umso komplexer das zu lagernde Hebelsystem ausgeführt ist. Als Beispiel für eine Hebellagerung mit einem komplexen Aufbau könnte eine Hebellagerung nach DE 101 40 077 A1 betrachtet werden. Mit zunehmender Anzahl der Einzelteile rechnet der Fachmann auch mit der Zunahme des Betrages der Summenabweichung von den Sollmaßen.
Durch die zuvor genannten negativen Effekte entstehenden Zwangsbewegungen auf die Wälzkörper. Die Zwangskräfte lassen in der Lagerungen einen Teil der Wälzkörper von einem anderen Teil der Wälzkörper des gleichen Satzes weg oder auf diesen zu „driften”.
Unterschiedliche Abrollgeschwindigkeiten und das Driften der Wälzkörper und die damit verbundenen Probleme sind dem Fachmann der Wälzlagertechnik seit langem bekannt und wurden auf verschiedenste Art zu lösen versucht.
Beispielsweise werden die Bauteile mit Krümmungsradien der Wälzkörperlaufbahnen versehen, die sehr genau sind und die so exakt wie möglich aufeinander abgestimmt sind. Die Kosten für die Herstellung der Bauteile sind sehr hoch. Außerdem sind selbst mit hochgenau gefertigten Bauteilen weitere mögliche der Ursachen für die negativen Effekte nicht beseitigt. Insbesondere komplex ausgebildete Hebellagerungen sind aufgrund der Summenabweichungen nicht genau genug zu verwirklichen.
Das Auftreffen auf ein Hindernis, wie auf einen benachbarten Wälzkörper oder auf einen Steg, bremst die Wälzkörper in der natürlichen Abwälzbewegung ab und verursacht Schlupf. Der Schlupf führt zu Reibkontakt und zu ungewünscht hohem Verschleiß und zu erhöhten Betätigungskräften. Deshalb werden die Wälzkörper möglichst in einem Käfig geführt. Wenn die Wälzkörper in einem Käfig geführt sind, werden die Stege oder die Rahmen des Käfigs durch driftende Wälzkörper und die dadurch entstehenden Zwangskräfte belastet und gegebenenfalls zerstört. Das sind dem Fachmann bekannte Zusammenhänge.
Die paarweise Anordnung von Rollen in einer Käfigtasche und die gleichzeitige Begrenzung der Schwenkbewegung des Käfigs mittels Anschlag an der Wälzkörperlaufbahn ist auch bekannt. Mit dieser Anordnung wird ein guter Kompromiss zur Lösung einiger der vorgenannten Probleme vorgeschlagen – jedoch sind die Stege des Käfigs und die Wälzkörperlaufbahnen derartiger Anordnungen nicht von ungewollten Belastungen aus Zwangskräften auf die Käfige frei.
Insbesondere in Rotationslagern wird der Käfig oft in Segmente aufgeteilt. Ein derartiger Käfig ist in DE 35 26 627 A1 beschrieben. Die Segmente sind so gelenkig miteinander verbunden, dass die Gelenke zueinander und dabei in Richtung der Lagerachse einknicken können und gewisse radiale Durchmesserdifferenzen ausgleichen. Verspannungen der Segmente bei komplexer Belastung des Lagers und daraus resultierender unterschiedlicher Abrollgeschwindigkeiten können jedoch dazu führen, dass sich die Segmente an den Gelenken voneinander lösen.
DE 35 26 626 A1 zeigt einen Käfig der gattungsbildenden Art, der in Kastensegmente aufgeteilt ist. Jedes der Segmente kann auch mit zwei oder mehr in Umfangsrichtung zueinander benachbarten Rollen versehen sein. Die Rollen sind entweder gemeinsam in einer Tasche untergebracht oder auf mehrere Taschen des Segments verteilt. Die Segmente sind einmaterialig mit knickbaren Verbindungen untereinander verbunden. Diese flexible Verbindungen ermöglichen geringfügiges Verändern des Wälzkörperabstands. Das Verhalten dieses Käfigs kann in Rotativ- oder Linearlagern positiv bewertet werden. In Lagern wie Schwenklagern ist das geringfügige Verändern des Wälzkörperabstands mitunter zu wenig.
Wie weiter bekannt ist, kann ein Käfig einer Halbschalenlagerung durch Spiele im Lager und durch Erschütterungen sowie Massenträgheiten aus seinem ihm vorgegebenen Bereich verrutschen. Aus dem Lagerring herausgestellte Vorsprünge, die über die Wälzkörperlaufbahn hervorragen sind als Gegenmittel dazu gedacht. Die Vorsprünge ragen über die Wälzkörperlaufbahn in den Wälzbereich und sind somit Endanschläge für Wälzkörper oder Käfig. Zum Gehäuse gerichtete der Vorsprünge sind alternativ als Halterung der Lagerschalen in Umfangs- oder Tangentialrichtung gedacht. Die Vorsprünge verhindern jedoch nicht das anfangs erwähnte „Driften”.
Einen weiteren Käfig der gatttungsbildenden Art, ist aus der EP 0 016 880 B1 bekannt, welche einen Käfig beschreibt, der aus einzelnen Segmenten ausgebildet ist. Diese einzelnen Segmente werden mittels Verbindungsmittel zur Ausbildung eines Käfigs fest miteinander verbunden.
In der DE 102 36 606 A1 wird ein Käfig beschrieben, welcher anhand miteinander verbundener Seitenränder ausgebildet ist. Innerhalb dieser Seitenränder ist axial ein einziges Segment aufgenommen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Käfig zu schaffen, mit dem die zuvor genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruches 1 und weiterer abhängiger Ansprüche gelöst.
Die Segmente des Käfigs sind in beide zueinander entgegengesetzte Umfangsrichtungen um die Lagerachse des Wälzlagers relativ zueinander verschiebbar geführt. Dabei sind mindestens zwei Käfige in einer Schwenklagerung oder zwei Halbschalen bzw. mehr Segmente einer Rotationslagerung relativ zueinander so geführt, dass diese innerhalb eines großen Betriebsspiels ungehindert „Driften” und keine Zwangsbewegung aufeinander ausüben können. Der Bauraum im Bogenmaß, der für den Käfig in der Lagerstelle in Umfangsrichtung mindestens vorgesehen ist, setzt sich aus der Summe der effektiven Länge der umfangsseitig aneinander liegenden Käfigsegmente zuzüglich eines umfangsseitigen Bewegungsspieles im Bogenmaß in der Lagerung zwischen den Segmenten zusammen. Die Segmente können, ohne sich gegenseitig zu behindern, innerhalb des Bewegungsspieles voneinander weg und aufeinander zu bewegen. In dem Käfig sind relativ viele Wälzkörper angeordnet, die sich aufgrund separater Führung in Segmenten nicht behindern.
Jedes der Segmente ist relativ zu dem anderen der Segmente in Umfangsrichtungen verschiebbar. Die Wälzkörper, wahlweise Kugeln und oder Rollen/Nadeln sind entweder einzeln, paarweise oder mit größerer Anzahl in einer Tasche untergebracht. Jedes der Segmente weist eine oder mehr als eine der taschenförmigen Aufnahmen auf. Die Wälzkörper eines Segments sind in Umfangsrichtung oder in mit der Lagerachse gleichgerichtete axiale Richtung zueinander benachbart. Die benachbarten Wälzkörper können durch Stege in Umfangsrichtung und/oder bei axial benachbarten durch Seitenstege voneinander getrennt sein.
Die Segmente sind aus allen denkbaren Materialien wie Stahl oder Leichtmetall, insbesondere jedoch aus Kunststoff.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass unmittelbar zueinander benachbarten Segmente in Umfangsrichtung aneinander verschiebbar geführt sind. Die Käfige sind so formschlüssig aneinander geführt, dass die Segmente in axiale Richtung eine unverlierbare und gegeneinander nicht verschiebbare Einheit bilden, jedoch in Umfangsrichtung um den Betrag des gewollten Spieles sich ungehindert voneinander weg oder aufeinander zu bewegen können.
Eine Möglichkeit der formschlüssig-umfangsbeweglichen Verbindung ist mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, bei der zumindest eines der Segmente in wenigstens eine Führungsnut in Umfangsrichtung benachbarten Segmentes eingreift. Die Führungsnut verläuft an dem benachbarten Segment in Umfangsrichtung auf einer gedachten Kreisbahn gekrümmt, deren Radius denselben Einstichpunkt auf der Lagerachse hat, wie die Wälzkörperlaufbahn und wie der Mittenkreis der Wälzkörper.
In der Führungsnut wird zum Beispiel ein in Umfangsrichtung auf der selben Kreisbahn gekrümmter Hebel ein, der an dem als erstes Segment bezeichneten Segment hervorsteht das zu dem als zweites Segment bezeichneten Segment mit der Führungsnut benachbart ist. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das zwei der Führungshebel an dem ersten Segment in Richtung des zweiten Segments hervorstehen. Die Führungshebel liegen sich einander in axialer Richtung gegenüber. Das zweite Segment sitzt so in der Ausnehmung zwischen den Führungshebeln, dass die Führungshebel formschlüssig in die Führungsnut eintauchen. Jeder der Hebel ist in der Führungsnut in die radialen Richtungen fest und in Umfangsrichtung zumindest um das gewollte Spiel verschiebbar geführt.
Die Segmente sind erfindungsgemäß in einem Rahmen geführt. Der Rahmen weist Seitenränder auf, die jeweils in axiale Richtung der den Käfig begrenzen und dabei die Segmente zwischen sich nehmen. Vorzugsweise sind die Seitenränder endseitig des Käfigs durch axial mit der Lagerachse gerichtete Stege verbunden. Zwischen den Stegen sind die Segmente angeordnet mit dem Spiel zueinander angeordnet.
In dem Rahmen sind die Segmente entweder voneinander unabhängig durch den Rahmen geführt. Alternativ sind die zuvor beschrieben Segmente, die aneinander geführt sind, zusätzlich in dem Rahmen in der Lagerstelle geführt und gehalten. Es ist auch denkbar, dass eines der Segmente, welches an anderen der Segmente geführt ist einteilig mit dem Rahmen ausgebildet ist. In diesem Fall ist das andere der Segmente oder sind die anderen aneinander geführten Segmente zusätzlich in dem Rahmen gehalten.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, wenigstens eines der Segmente in dem so in dem Rahmen zu führen, dass wenigstens eines der Segmente formschlüssig in Umfangsrichtung beweglich in die Seitenränder eingreift. Dazu ist der Seitenrand beispielsweise mit einer entsprechenden Nut zur Führung versehen, die entsprechend gekrümmt ist und in die ein Führungsnoppen des zu führenden Segments eingreift.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Käfig wenigstens ein durch die Segmente spannbares Federelement zwischen zwei zueinander benachbarten der Segmente aufweist. Das Federelement ist durch Relativbewegungen in Umfangsrichtungen zwischen den Segmenten aufeinander zu entweder durch Druck oder bei Bewegungen voneinander weg durch Zug spannbar. Die derartig gespeicherte Energie der Feder führt die Segmente zwangsweise wieder in die vorbestimmte Ausgangsposition zurück.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Schwenklager mit einem Käfig nach Erfindung. Das Wälzlager weist wenigstens eine in Umfangsrichtung gekrümmte kreisbogensegmentartig ausgebildete Lagerschale mit einer Wälzkörperlaufbahn für die Wälzkörper auf, die entweder eine Innenlagerschale oder eine Außenlagerschale ist. Alternativ ist der Käfig in einem Lager zwischen einer Innen- und einer Außenlagerschale angeordnet. Die Lagerschalen sind vorzugsweise Kaltumformteile aus Stahlblech und sind zumindest an der Wälzkörperlaufbahn wälztauglich gehärtet.
Exakt aufeinander abgestimmte Krümmungsradien sind bei spanlos hergestellten Halbschalenlagerungen mit Innen- und/oder Außenlagerschale nicht mit der Genauigkeit zu verwirklichen, wie die Radien an spanabhebend hergestellten Hebeln. Bei den Halbschalenlagern wird davon ausgegangen, dass diese aufgrund des gewollt elastischen Verhaltens die endgültige Form erst unter großen Lasten annehmen. Die das „Driften” fördernde Ungenauigkeiten sind zumindest bei geringen Lasten zu erwarten. Des Weiteren ist die Endform der schalenförmigen Wälzkörperlaufbahnen aus Blech auch von der Genauigkeit der Aufnahmen abhängig an denen die Lagerschalen sich abstützen. Ungenauigkeiten übertragen sich aufgrund der Elastizität auf die dünnwandigen Lagerschalen aus Blech. Die Herstellung derartiger Aufnahmen ist nicht ganz einfach und kostenintensiv, da diese sehr genau sein müssen. Der Einsatz des Käfigs ist insbesondere in dieser Anwendung vorteilhaft.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 die Gesamtansicht eines in einem schalenförmigen Lagers für Schwenkbewegungen, in dem ein erfindungsgemäßer Käfig verbaut ist.
2 die Draufsicht auf das Lager nach 1,
3 einen Längsschnitt durch das Lager nach 2, entlang der Linie III-III,
4 eine Explosivdarstellung mit des schalenförmige Lager nach 1,
5 eine Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels eines Käfigs in einer schalenförmigen Lagerung
6 den Käfig des Lagers nach 5 als vormontierte Baueinheit, vor dem Einsetzen in die Lagerschale und
7 eine Explosivdarstellung des Lagers nach 5.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt die Gesamtansicht eines schalenförmigen Wälzlagers 1 für Schwenkbewegungen. Die 2, 3 und 4 zeigen das Wälzlager 1 in verschiedenen Ansichten. Derartige Wälzlager 1 sind beispielsweise als Lagerungen von Bremshebeln in Bremsanlagen von Nutzkraftwagen oder als Schwenklager in Hydraulikpumpen eingesetzt. Das Wälzlager 1 weist eine Lageschale 2 auf. Die Lagerschale 2 ist für den Sitz des Wälzlagers 1 an einem nicht dargestellten Gehäuse vorgesehen.
In der Lagerschale 2 sitzt ein Käfig 3. Der Käfig 3 ist radial zwischen der in 3 die Bildebene senkrecht durchstoßenden Lagerachse 4 des Wälzlagers 1 und der äußeren Lagerschale 2 angeordnet. In diesem Fall wälzen die Wälzkörper 7 entweder direkt auf der Wälzoberfläche beispielsweise eines Schwenkhebels oder auf einer weiteren inneren Lagerschale ab, wobei sich die innere Lagerschale z. B. an einem Schwenkhebel abstützt. Es ist auch denkbar, dass die Lagerschale als innere Lagerschale zwischen dem Käfig und der Lagerachse angeordnet ist.
Der Käfig 3 besteht aus wenigsten zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und radial zu einer Lagerachse 4 beabstandeten Segmenten 5. Die Segmente 5 sind in diesem Fall identisch ausgebildet und einfach als Spritzteile aus Kunststoff herzustellen. Jedes der Segmente 5 weist eine taschenförmige Ausnehmungen 6 für Wälzkörper 7 auf. In diesem Fall sind pro Ausnehmung 6 drei Stück Wälzkörper 7 vorgesehen. Es ist jedoch denkbar auch weniger oder mehr Wälzkörper pro Tasche anzuordnen.
Aus der Darstellung nach 4 ist ersichtlich, dass die Segmente 5 rahmenartig ausgebildet sind. Jede der Ausnehmungen 6 ist durch zwei einander axial und somit gleichgerichtet mit der Lagerachse 4 einander gegenüberliegende Seitenränder 9 und zwei Stege 10 begrenzt. Die Stege 10 sind parallel zur Lagerachse 4 ausgerichtet und verbinden die Seitenränder 9 miteinander.
Der Käfig 1 weist weiterhin einen Rahmen 11 mit zwei sich in axialer Richtung einander gegenüberliegenden sowie axial miteinander verbundene Seitenrändern 12 auf. Die Seitenränder 12 sind durch Querstege 13 miteinander verbunden. Die Seitenränder 12 nehmen die Segmente 5 axial zwischen sich. Jeweils einer der Querstege 13 schließt sich umfangsseitig einem der Segmente 5 an.
Es ist auch denkbar in Umfangsrichtung zwischen den Segmenten einen weiteren der Querstege anzuordnen oder in einem derartigen Rahmen mehr als zwei der Segmente anzuordnen und diese eventuell auch noch in Umfangsrichtung durch Querstege voneinander zu trennen.
Der Rahmen 11 weist Sicherungsnoppen 19 auf, die den Rahmen 11 am Rand 20 der Lagerschale 2 nicht schwenkbar positionieren. Die Segmente 5 sind in dem Rahmen 11 in die mit dem Doppelpfeil markierten entgegengesetzten Umfangsrichtungen, in diesem Fall Schwenkrichtungen, um die Lagerachse 4 des Wälzlagers 1 relativ zueinander schwenkbar geführt. Dabei ist jedes der Segmente 5 unabhängig von dem andern in dem Rahmen 11 solange relativ zu dem anderen der Segmente 5 verschiebbar, bis die Segmente 5 die Bewegungsspiele S_I,II (3) überwunden haben und aneinander liegen. Der durch das Bewegungsspiel mögliche Schwenkwinkel für die Segmente 5 muss mindestens so groß sein, wie der halbe maximale Schwenkwinkel eines mit dem Wälzlager gelagerten Schwenkhebels.
Die Segmente 5 sind in die mit dem Doppelpfeil markierten entgegengesetzten Umfangsrichtungen, in diesem Fall Schwenkrichtungen, formschlüssig beweglich in den Seitenrändern 12 geführt. Die Seitenränder 12 weisen jeweils eine endseitig geschlossene sowie in Umfangsrichtung gekrümmt verlaufende Führungsnut 14 auf (4). Die Krümmung der Führungsnut 14 ist durch einen mittleren Radius R mit dem Einstichpunkt 16 auf der Lagerachse 4 beschrieben.
Jedes der Segmente 5 weist an jedem der Seitenränder 9 in diesem Fall jeweils zwei Stück Führungsnoppen 15 auf. Es ist auch möglich einen oder mehr als zwei Führungsnoppen von beliebiger Gestaltung pro Seitenrand vorzusehen. Mit den Führungsnoppen 15 sitzt jedes der Segmente 5 formschlüssig und in die in 3 mit dem Doppelpfeil markierten Umfangsrichtungen beweglich in den Führungsnuten 14.
Die Lagerschale 2 ist ein Kaltumformteil aus Blech und in Umfangsrichtung gekrümmt kreisbogensegmentartig ausgebildet. Die Wälzkörperlaufbahn 17 für die Wälzkörper 7 ist in Umfangsrichtung mit einem Radius gekrümmt, dessen Einstichpunkt auf der Lagerachse 4 liegt. Die Lagerschale 2 weist seitlich sich axial einander gegenüberliegende Seitenborde 18 auf. Die Wälzkörperlaufbahn 17 erstreckt sich mit der Lagerachse 4 gleichgerichtet in axiale Richtung zwischen Seitenborden 18. Die Seitenborde 18 nehmen den Käfig 3 zumindest teilweise axial zwischen sich. Die Lagerschale 2 ist endseitig mit Sicherungslaschen 21 versehen, die nach außen so für eine Sicherung in einem Gehäuse vorgesehen sind, dass die Lagerschale 2 in die Schwenkrichtungen nicht schwenkbar arretiert ist.
Die 5, 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers 22 mit einem Käfig 23. Der Käfig 23 ist aus zwei Segmenten 24 und 25 und einer Lagerschale 38 gebildet. Das Segment 24 weist eine der taschenförmigen Ausnehmungen 6 auf (7). Das Segment 24 ist rahmenartig so ausgebildet, dass die Ausnehmungen 6 seitlich von Seitenrändern 26 und in Umfangsrichtung durch die Stege 27 bzw. 28 eingerahmt sind. In den Ausnehmungen 6 sind in diesem Fall drei Stück Wälzkörper 7 in Form von Rollen aufgenommen.
Das Segment 25 weist eine taschenförmige Ausnehmung 6 und zwei Ausnehmungen 29 auf. In der Ausnehmung 6 sind drei Stück der Wälzkörper 7 angeordnet. Die Ausnehmungen 29 sind in axialer Richtung nebeneinander angeordnet und dienen der Einsparung an Material bei der Herstellung des Käfigs, sichern gleichmäßige Wandstärkenübergänge beim Herstellen aus Kunststoff ab oder reduzieren das Gewicht. Alternativ sind die Ausnehmungen 29 auch für die Aufnahme von weiteren Wälzkörpern vorgesehen. Die Ausnehmung 6 und die jeweilige Ausnehmung 29 sind jeweils durch einen Steg 30 voneinander getrennt. Das Segment 25 ist umfangsseitig durch zwei Stück Querstege 39 und gegenüberliegend durch einen Quersteg begrenzt.
Die Seitenränder 26 des Segments 24 setzen sich umfangsseitig und tangential in Führungshebeln 31 fort. Die Führungshebel 31 stehen in Richtung des Segments 25 hervor und greifen an der vormontierten Baueinheit 32 des Käfigs 3 in gekrümmte Führungsnuten 33 an dem Segment 25 ein (6). Die Führungsnuten 33 sind zu dem benachbarten Segment 24 hin offen, so dass die Führungshebel 31 passgenau formschlüssig eingeführt werden können.
In der Darstellung nach 5 liegen die Segmente 24 und 25 aneinander. Wenn das Lager schwenkt, sind die Segmente 24 und 25 zusammen um das Betriebsspiel miteinander beweglich. Die Segmente 24 und 25 sind jedoch aufgrund der in Umfangsrichtungen in der Führungsnut 33 geführten Führungshebel 31 auch so aneinander verschiebbar geführt, dass diese maximal um das Betriebsspiel S voneinander driften können.
Zwischen den Segmenten 24 und 25 ist ein spannbares Federelement 34 angeordnet. Das Federelement 34 ist durch Relativbewegungen in Umfangsrichtungen zwischen den Segmenten 24 und 25 spannbar. Das Federelement 34 ist in diesem Fall eine Zugfeder 35 und an einem Anker des Führungshebels sowie an dem geschlossenen Ende 37 der Führungsnut 33 eingehakt. Wenn die Segmente 24 und 25 auseinander driften, wird die Zugfeder 35 auf Zug belastet und gespannt. Die so eingebrachte Federenergie wird ständig bestrebt sein, die Segmente 24 und 25 wieder solange aufeinander zu zu führen, bis die Segmente 24 und 25 in der Ausgangsstellung nach 5 wieder aneinander liegen.
Die Lagerschale 38 ist ein Kaltumformteil aus Blech und in Umfangsrichtung gekrümmt kreisbogensegmentartig ausgebildet. Die Wälzkörperlaufbahn 17 für die Wälzkörper 7 ist in Umfangsrichtung mit einem Radius gekrümmt, dessen Einstichpunkt auf der Lagerachse liegt. Die Lagerschale 2 weist seitlich sich axial einander gegenüberliegende Seitenborde 18 auf. Die Wälzkörperlaufbahn 17 erstreckt sich mit der Lagerachse 4 gleichgerichtet in axiale Richtung zwischen Seitenborden 18. Die Seitenborde 18 nehmen den Käfig 23 zumindest teilweise axial zwischen sich und führen die Segmente 24 und 25 schwenkbar. Die Lagerschale 38 ist endseitig mit Sicherungslaschen 21 versehen, die nach außen so für eine Sicherung in einem Gehäuse vorgesehen sind, dass die Lagerschale 38 in die Schwenkrichtungen nicht schwenkbar arretiert ist
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Lagerschale
3: Käfig
4: Lagerachse
5: Segment
6: Ausnehmung
7: Wälzkörper
9: Seitenrand
10: Steg
11: Rahmen
12: Seitenrand
13: Quersteg
14: Führungsnut
15: Führungsnoppen
16: Einstichpunkt
17: Wälzkörperlaufbahn
18: Seitenbord
19: Sicherungsnoppen
20: Rand
S: Betriebsspiel
R: Radius
21: Sicherungslaschen
22: Wälzlager
23: Käfig
24: Segment
25: Segment
26: Seitenrand
27: Steg
28: Steg
29: Ausnehmung
30: Steg
31: Führungshebel
32: Baueinheit
33: Führungsnut
34: Federelement
35: Zugfeder
37: geschlossenes Ende
38: Lagerschale
39: Quersteg
S_I: Bewegungsspiel
S_II: Bewegungsspiel

Claims

Käfig (3, 23) für ein Wälzlager (1, 22) bestehend aus wenigsten zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden und radial zu einer Lagerachse beabstandeten Segmenten (5, 24, 25), wobei jedes der Segmente (5, 24, 25) wenigstens eine taschenförmige Ausnehmung (6, 29) für zumindest einen Wälzkörper (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) mindestens zwei sich in axialer Richtung einander gegenüberliegende sowie axial miteinander verbundene Seitenränder (12) aufweist, wobei die Seitenränder (12) die Segmente (5) axial zwischen sich nehmen und dass die Segmente (5, 24, 25) in Umfangsrichtungen um eine Lagerachse (4) des Wälzlagers (1, 22) relativ zueinander verschiebbar geführt sind.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Segmente (5, 24, 25) relativ zu dem anderen der Segmente (5, 24, 25) in Umfangsrichtungen verschiebbar ist und dass jedes der Segmente (5, 24, 25) zumindest einen mit der Lagerachse (4) axial gleichgerichteten rollenförmigen Wälzkörper (7) aufweist.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zueinander unmittelbar benachbarte der Segmente (5) aneinander in Umfangsrichtung verschiebbar geführt sind.
Käfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbar zueinander benachbarten Segmente (24, 25) formschlüssig zumindest in Umfangsrichtung beweglich im Eingriff stehen.
Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Segmente (24) in wenigstens eine Führungsnut (33) eines in Umfangsrichtung benachbarten Segmentes (25) eingreift, wobei die Führungsnut (33) an dem benachbarten Segment (25) in Umfangsrichtung gekrümmt verläuft.
Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem der Segmente (24) zwei in Richtung des benachbarten Segments (25) hervorstehende Führungshebel (31) hervorstehen, wobei die Führungshebel (31) sich einander in axialer Richtung gegenüberliegen und dabei das zweite Segment (25) zumindest teilweise axial zwischen sich nehmen, und wobei jeweils einer der Führungshebel (31) formschlüssig in einer axial gegenüberliegenden der Führungsnut (33) in Umfangsrichtungen beweglich geführt ist.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3) mindestens zwei sich in axialer Richtung einander gegenüberliegende sowie axial miteinander verbundene Seitenränder (12) aufweist, wobei die Seitenränder (12) die Segmente (5) axial zwischen sich nehmen und dass wenigstens eines der Segmente (5) in den Seitenrändern (12) in Umfangsrichtung relativ zu dem anderen der Segmente (5) beweglich geführt ist.
Käfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Segmente (5) formschlüssig in Umfangsrichtung beweglich in die Seitenränder (12) eingreift.
Käfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Seitenränder (12) mit mindestens einer in Umfangsrichtung gekrümmt verlaufenden Führungsnut (14) versehen ist, wobei wenigstens eines der Segmente (5) formschlüssig und in Umfangsrichtungen beweglich in die Führungsnut (14) eingreift.
Käfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Seitenränder (12) mit mindestens einer in Umfangsrichtung gekrümmt verlaufenden Führungsnut (14) versehen ist, wobei wenigstens eines der Segmente (5) mit zumindest einem axial hervorstehenden Führungsnoppen (15) formschlüssig und in Umfangsrichtungen beweglich in die Führungsnut (14) eingreift.
Käfig nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnut (14) in Umfangsrichtungen endseitig geschlossen ist.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (23) wenigstens ein durch die Segmente (24, 25) spannbares Federelement (34) zwischen zwei zueinander benachbarten der Segmente (24, 25) aufweist, wobei das Federelement (34) durch Relativbewegungen in Umfangsrichtungen zwischen den Segmenten (24, 25) spannbar ist.
Käfig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (34) eine Zugfeder (35) ist.
Wälzlager (1, 22) mit einem Käfig (3, 23) nach Anspruch 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (1, 22) wenigstens eine in Umfangsrichtung gekrümmt kreisbogensegmentartig ausgebildete Lagerschale (2, 38) mit einer Laufbahn (17) für die Wälzkörper (7) aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (3, 23) radial zwischen der Lagerachse des Wälzlagers (1, 22) und der Lagerschale (2, 38) angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (2, 38) ein Kaltumformteil aus Blech ist.
Wälzlager nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschale (2, 38) seitlich sich axial einander gegenüberliegende Seitenborde (18) aufweist, wobei die in Umfangsrichtung gekrümmt verlaufende Wälzkörperlaufbahn (17) sich mit der Lagerachse (4) gleichgerichtet in axiale Richtung zwischen den Seitenborden (18) erstreckt und wobei die Borde den Käfig (3, 23) zumindest teilweise axial zwischen sich nehmen.