DE102009013978A1

DE102009013978A1 - Käfig für Radialwälzlager

Info

Publication number: DE102009013978A1
Application number: DE102009013978A
Authority: DE
Inventors: Bernard Nicola
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-23
Also published as: WO2010106173A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Käfig (1) für Radialwälzlager, mit durch Stegteile (2, 3) verbundenen Vorsprüngen (6), bei dem die Vorsprünge (6) über den Umfang des Käfigs (1) verteilte und Wälzkörper (10) führende Taschen (4) bilden, wobei die Vorsprünge (6) in Axialrichtung des Wälzlagers von den Stegteilen (2, 3) abstehen. Erfindungsgemäß ist entweder jeweils mindestens eine Schmierrille (7) im Wesentlichen radial verlaufend in den jeweiligen Taschen (4) ausgebildet oder es sind erste Stegteile (2) etwa radial und zweite Stegteile (3) etwa parallel zur Axialrichtung des Wälzlagers winklig zueinander angeordnet, wobei durch die zweiten Stegteile (3) radial nach außen geschlossene Freiräume (8) zur Aufnahme von Schmiermittel gebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Käfig für Radialwälzlager, mit durch Stegteile verbundene Vorsprünge, die über den Umfang des Käfigs verteilte und Wälzkörper führende Taschen bildenden, und bei dem die Vorsprünge in Axialrichtung des Wälzlagers von den Stegteilen abstehen.
Hintergrund der Erfindung
In der DE 10 2004 046 789 A1 ist ein Käfig für Radialrollenlager beschrieben. Dieser Käfig besteht aus einem sich in Radialrichtung bezüglich der Rotationsachse des Wälzlagers erstreckenden Ringteil, an dem gleichmäßig über den Umfang verteilte, sich in Axialrichtung erstreckende Vorsprünge angeformt sind. Die Seitenflächen der Vorsprünge sind entsprechend dem Durchmesser der Rollen kreisbogenförmig ausgebildet und dienen zur Führung der Rollen zwischen Laufbahnen auf einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring. Die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen bilden somit Taschen zur Aufnahme und Führung der Rollen des Wälzlagers. Zur Verbesserung der Schmierung zwischen dem Käfig und den Rollen weisen die Vorsprünge von den radial nach innen zur Rotationsachse des Wälzlagers gerichteten Flächen ausgehende, keilförmige Schmiermittelspeicher auf, die sich über etwa die Hälfte des Abstandes der Endflächen der Vorsprünge bis zum die Vorsprünge tragenden Ringteil erstrecken. Zusätzlich können in den kreisbogenförmigen Seitenflächen der Vorsprünge Schmierrillen angeordnet sein, die achsparallel verlaufen, an den Endflächen der Vorsprünge beginnen und sich über etwa drei Viertel der Höhe der Vorsprünge in Richtung des die Vorsprünge haltenden Ringteils erstrecken. Diese Schmierrillen sollen ebenfalls als Schmiermittelspeicher dienen, jedoch ist keine Aussage darüber gemacht, wie das Schmiermittel in diese Schmierrillen gelangen soll.
In der DE 102 58 861 A1 ist ein Käfig für ein Wälzlager beschrieben, mit einer Mehrzahl von Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern, der durch Stege verbundene, über dem Umfang verteilte, die Kugeln führende, in Axialrichtung des Wälzlagers von den Stegen abstehende, zwischen sich Taschen bildende Vorsprünge aufweist, zwischen denen Aussparungen vorhanden sind, die als Schmiermittelspeicher dienen sollen. Des Weiteren weist dieser Käfig Nuten zum Transport von Schmiermittel zu den Taschen und zu den Reibstellen des Lagers auf, die in der radialen Innenfläche und/oder radialen Außenfläche des Käfigs angeordnet sind, einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweisen und sich zu den Wälzkörpern hin verjüngen. Diese Nuten verlaufen im Wesentlichen axial auf den Innen- und/oder Außenflächen des Käfigs in Richtung der Taschen und enden, zungenförmig auslaufend, in den Wälzkörpertaschen.
Da die Aussparungen zwischen den Vorsprüngen bei diesem Käfig nach beiden Seiten offen sind, kann sich darin kein Schmiermittel bei hohen Drehzahlen halten, sondern wird durch die Zentrifugalkraft zum Außenring hin abgeschleudert. Demgegenüber können die auf der radialen Innenfläche des Käfigs angeordneten Nuten zwar Schmiermittel auffangen und in die Wälzkörpertaschen leiten, jedoch sind die zugeführten Schmiermittelmengen gering. Außerdem verursachen die zahlreichen erforderlichen Schmiermittelnuten einen er höhten Fertigungsaufwand.
Schließlich ist noch in der GB 2 306 582 A ein Käfig für ein Kugellager beschrieben, der ebenfalls aus durch Stege verbundene, über den Umfang verteilte, Wälzkörper führende, in Axialrichtung des Wälzlagers von den Stegen abstehende, zwischen sich Taschen bildende Vorsprünge besteht, wobei die Stege aus einem im Wesentlichen radial verlaufenden Hauptteil und einem die Aussparungen zwischen den Vorsprüngen verschließenden, im Wesentlichen axial verlaufenden Stegteil bestehen. Dieser axial verlaufende Stegteil verschließt die Aussparungen auf der radial innen liegenden Seite, so dass diese Aussparungen nicht als Schmiermittelspeicher dienen können. Des Weiteren sind die Kanten der Wälzkörpertaschen bereichsweise mit Anfasungen versehen, die den Eintritt von Schmiermittel in die Wälzlagertaschen erleichtern sollen.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von dem vorstehend erörterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Käfig für Radialwälzlager zu schaffen, mit dem eine gute Schmiermittelversorgung der Wälzkörper bei hohen Drehzahlen gewährleistet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Käfig für Radialwälzlager, mit durch Stegteile verbundenen Vorsprüngen, die über den Umfang des Käfigs verteilte und Wälzkörper führende Taschen bildenden, wobei die Vorsprünge in Axialrichtung des Wälzlagers von den Stegteilen abstehen sowie Schmierrillen aufweisen. Bei diesem Käfig ist weiter vorgesehen, dass jeweils mindestens eine Schmierrille im Wesentlichen radial bezüglich der Rotationsachse des Wälzlagers verlaufend in den Taschen ausgebildet ist.
Durch die radiale Anordnung der Schmierrillen sind ein problemloser Eintritt des Schmiermittels in die Schmierrille sowie eine gute Verteilung des Schmiermittels in den Taschen beim Abrollen der Wälzkörper gewährleistet.
Vorzugsweise können jeweils zwei Schmierrillen voneinander beabstandet in den jeweiligen Taschen angeordnet sein, die so angeordnet sind, dass die Druck- und Zugkräfte, die im Betrieb auf den Käfig wirken, gleichmäßig zwischen den Vorsprüngen und den Stegen verteilt werden. Des Weiteren vermindern die Schmierrillen die Reibflächen in den Taschen gegenüber den Wälzkörpern, wodurch die Reibung und damit die Erwärmung des Käfigs bei hohen Drehzahlen vermindert werden.
Wird das Radialwälzlager mit waagerechter Rotationsachse betrieben, so ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass das Schmiermittel in den Schmierrillen bei Stillstand des Wälzlagers direkt auf die Laufbahnen von Außenring und Innenring tropfen kann, so dass beim erneuten Inbetriebnehmen des Wälzlagers genügend Schmiermittel zur Verfügung steht.
Der erfindungsgemäße Käfig ist besonders vorteilhaft, wenn die genannten Taschen zur Aufnahme von Kugeln eines Radialkugellagers sphärisch ausgebildet sind und die Schmierrillen unter einem Winkel von etwa 45° bezogen auf eine durch die Mittelpunkte der Kugeln und senkrecht zur Rotationsachse des Radialkugellagers verlaufende Ebene in den Taschen angeordnet sind. Wenn dann die Schmierrillen nur so breit ausgebildet werden, dass zwischen ihnen eine sphärische Fläche zur axialen Führung der Kugel verbleibt, deren Durchmesser nicht größer als der Radius der Kugel ist, so ist ein vorteilhafter Kompromiss zwischen einer guten Führung der Kugeln, ausreichender Schmierung und geringem Verschleiß des Käfigs gegeben.
Vorzugsweise kann der Käfig als Schnappkäfig mit Halteklauen bildenden, elastischen Vorsprüngen ausgebildet sein.
Eine weitere Lösung der vorstehend genannten Aufgabe geht aus von einem von einem Käfig für Radialwälzlager, mit durch Stegteile verbundenen Vor sprüngen, die über den Umfang des Käfigs verteilte und Wälzkörper führende Taschen bildenden, wobei die Vorsprünge in Axialrichtung des Wälzlagers von den Stegteilen abstehen. Bei diesem Käfig ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass erste Stegteile etwa radial und zweite Stegteile etwa parallel zur Axialrichtung des Wälzlagers winklig zueinander angeordnet sind, und dass durch die zweiten Stegteile radial nach außen geschlossene Freiräume zur Aufnahme von Schmiermittel gebildet sind.
Durch die Ausbildung der genannten Freiräume befindet sich weniger Material in den Bereichen zwischen den Wälzkörpertaschen, wodurch der Käfig leichter wird und sich weniger unter der Wirkung der Zentrifugalkraft bei hohen Drehzahlen verformt.
Die Horizontalstege, also die sich axial erstreckenden Stege, können etwa mittig an den Radialstegen angeordnet sein, sie können aber auch am radial äußeren Ende der Radialstege angeordnet sein, je nachdem, wie groß der Schmiermittelspeicher in diesen Freiräumen sein soll.
Vorzugsweise ist dieser Käfig mit den vorstehend bereits definierten Schmierrillen versehen.
Die vorstehend erwähnten Käfige sind vorzugsweise einstückig als Spritzgussteile aus thermoplastischem Kunststoff zu fertigen, so dass sie sich in großen Stückzahlen zu geringen Kosten herstellen lassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagerkäfigs,
2 eine Vergrößerung eines Ausschnitts des Wälzlagerkäfigs gemäß 1 in perspektivischer Darstellung, und
3 einen Mittenschnitt durch die Ausschnittsdarstellung nach 2.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen.
Ein als Spritzgussteil aus thermoplastischem Kunststoff hergestellter Wälzlagerkäfig 1 ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Schnappkäfig für Kugeln 10 eines Radialkugellagers ausgebildet. Dementsprechend weist der Käfig 1 Taschen 4 für die Kugeln 10 auf, die durch als Vorsprünge ausgebildete Halteklauen 6 in den Taschen 4 gehalten werden. Der Käfig 1 bildet einen Ring aus im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse des Wälzlagers verlaufenden ersten Stegteilen 2 und parallel zur Rotationsachse verlaufenden zweiten Stegteilen 3, an welche die elastischen Halteklauen 6 angeformt sind. Die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Stegen 2, 3 mit den daran angeformten Halteklauen 6 ist durch schalenartige Taschenteile 5 gegeben.
Durch die ersten und zweiten Stegteile 2, 3 sind Freiräume 8 gebildet, die durch die zweiten Stegteile 3 in Radialrichtung nach außen geschlossen sind und die zur Aufnahme eines Schmiermittelvorrats dienen. Hierdurch verbleibt das Schmiermittel auch bei hohen Drehzahlen im Bereich des Lagerinnenringes sowie des Käfigs 1 und sorgt dort für eine gleichmäßigere Verteilung des Schmiermittels im Wälzlager.
Der zweite Stegteil 3 kann, wie in den 1 und 2 dargestellt ist, radial außen mit dem ersten Stegteil 2 verbunden sein. Der zweite Stegteil 3 kann aber auch etwa mittig mit dem senkrechten ersten Stegteil 2 verbunden sein, wenn der Freiraum 8 dann immer noch groß genug zur Aufnahme einer ausreichenden Schmiermittelmenge ist, da auf diese Weise außen und innen liegende Freiräume geschaffen sind sowie die Stegposition hinsichtlich der Aufnahme der Druck- und Zugkräfte optimal ist, so dass sich die Masse des Käfigs 1 vermindern lässt. In den Ausführungsbeispielen sind die ersten Stegteile 2 und die zweiten Stegteile 3 in einem Winkel von etwa 90° zueinander ausgerichtet.
Die Taschen 4 sind mit im Wesentlichen radial verlaufenden Schmierrillen 7 versehen, die in 2 nur sehr schmal angedeutet sind. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in 3 dargestellt, gemäß derer die Schmierrillen 7 unter einem Winkel von etwa 45° bezogen auf eine durch die Mittelpunkte der Kugeln 10 und senkrecht zur Rotationsachse des Radialkugellagers verlaufende Ebene in den Taschen 4 angeordnet sind. Die Schmierrillen 7 sind nur so breit, dass zwischen ihnen eine sphärische Fläche 9 zur axialen Führung der Kugeln 10 verbleibt, deren Durchmesser nicht größer als der Radius der Kugeln 10 ist.
Da die Schmierrillen 7 entfernt von den Halteklauen 6 angeordnet sind, ergibt sich daraus, dass die Druck- und Zugkräfte in der Tasche 4 aufgrund der auf den Käfig 1 bei hohen Drehzahlen wirkenden Fliehkräfte im Wesentlichen gleichmäßig auf den Käfig 1 einwirken und zu geringeren Verformungen des Käfigs bei hohen Drehzahlen führen. Des Weiteren wird durch die Schmierrillen 7 die durch die Kugeln 10 berührte Fläche in den Taschen 4 verkleinert, wodurch die Reibung und damit der Verschleiß in den Taschen 4 verringert wird.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Käfig 1 für ein Radialkugellager, jedoch ist dieser Käfig mit entsprechender Anpassung auch für Rollen eines Radialrollenlagers geeignet.
In beiden Fällen ist mit den Schmierrillen 7 der zusätzliche Vorteil verbunden, dass bei waagerechter Rotationsachse des Wälzlagers, wenn dieses still steht, Schmiermittel direkt aus den Schmierrillen 7 auf die Laufbahn der Wälzlagerringe tropfen kann.

1: Käfig
2: Erster, senkrechter Steg (senkrecht zur Rotationsachse)
3: Zweiter, waagerechter Steg (parallel zur Rotationsachse)
4: Tasche
5: Schalenartiges Taschenteil
6: Halteklaue, Vorsprung
7: Schmierrille
8: Freiraum
9: Sphärische Fläche
10: Kugel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004046789 A1 [0002]
- DE 10258861 A1 [0003]
- GB 2306582 A [0005]

Claims

Käfig (1) für Radialwälzlager, mit durch Stegteile (2, 3) verbundenen Vorsprüngen (6), die über den Umfang des Käfigs (1) verteilte und Wälzkörper (10) führende Taschen (4) bildenden, wobei die Vorsprünge (6) in Axialrichtung des Wälzlagers von den Stegteilen (2, 3) abstehen sowie Schmierrillen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens eine Schmierrille (7) im Wesentlichen radial verlaufend in den Taschen (4) ausgebildet ist.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schmierrillen (7) voneinander beabstandet in jeweils einer Tasche (4) ausgebildet sind.
Käfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (4) zur Aufnahme von Kugeln (10) eines Radialkugellagers sphärisch ausgebildet sind, und dass die Schmierrillen (7) unter einem Winkel von etwa 45° bezogen auf eine durch die Mittelpunkte der Kugeln (10) und senkrecht zur Rotationsachse des Radialkugellagers verlaufende Ebene in den Taschen (4) angeordnet sind.
Käfig nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierrillen (7) nur so breit sind, dass zwischen ihnen eine sphärische Fläche (9) zur axialen Führung der Kugeln (10) verbleibt, deren Durchmesser nicht größer als der Radius der Kugeln (10) ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (1) als Schnappkäfig mit Halteklauen bildenden, elastischen Vorsprüngen (6) ausgebildet ist.
Käfig (1) für Radialwälzlager, mit durch Stegteile (2, 3) verbundenen Vorsprüngen (6), die über den Umfang des Käfigs (1) verteilte und Wälzkörper (10) führende Taschen (4) bildenden, wobei die Vorsprünge (6) in Axialrichtung des Wälzlagers von den Stegteilen (2, 3) abstehen, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass erste Stegteile (2) etwa radial und zweite Stegteile (3) etwa parallel zur Axialrichtung des Wälzlagers winklig zueinander angeordnet sind, und dass durch die zweiten Stegteile (3) radial nach außen geschlossene Freiräume (8) zur Aufnahme von Schmiermittel gebildet sind.
Käfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verlaufenen zweiten Stegteile (3) etwa mittig an den radial verlaufenden Stegteilen (2) angeordnet sind.
Käfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verlaufenden zweiten Stegteile (3) am radial äußeren Ende der radial verlaufenden ersten Stegteile (2) angeordnet sind.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (1) einstückig als Spritzgussteil aus einem thermoplatischen Kunststoff gefertigt ist.