DE102009048952A1

DE102009048952A1 - Lager mit einem bordgeführten Käfig

Info

Publication number: DE102009048952A1
Application number: DE102009048952A
Authority: DE
Inventors: Michael Pausch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-10-10
Filing date: 2009-10-10
Publication date: 2011-04-14
Also published as: WO2011042411A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lager mit einem bordgeführten Käfig (4), umfassend einen Lagerring (2) mit einer ersten Führungsfläche (9) an einem Bord (8), und einen Käfig (4) mit einer zweiten Führungsfläche (12) an einer Mantelfläche (11) des Korpus (10) des Käfigs (4), wobei die beiden Führungsflächen (9, 12) ein im Wesentlichen im Gleitkontakt befindliches Führungsflächenpaar ausbilden, und wobei an einer der Führungsflächen (9) eine Strukturierung (13) angeordnet ist, die Schmiermittel aufnimmt und zwischen die Führungsflächen (9, 12) freigibt, wobei die Strukturierung (13) eine Mehrzahl von in mindestens einer der beiden Führungsflächen (9) angeordneten, voneinander beabstandeten Vertiefungen (14; 26; 27; 32) umfasst, und wobei eine maximale Erstreckung der Vertiefungen (14; 26; 27; 32) in der Führungsfläche (9) weniger als 100 µm, insbesondere weniger als 50 µm, beträgt. Das genannte Lager löst erfindungsgemäß die Aufgabe, ein Lager mit einem bordgeführten Käfig anzugeben, das auch bei einem geringen Angebot an Schmiermittel zuverlässig verbesserte Verschleiß- und Reibeigenschaften aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Lager mit einem bordgeführten Käfig, wobei das Lager einen Lagerring mit einer ersten Führungsfläche an einem Bord sowie einen Käfig mit einer zweiten Führungsfläche an einer Mantelfläche des Korpus des Käfigs umfasst, und wobei die beiden Führungsflächen ein im wesentlichen im Gleitkontakt befindliches Führungsflächenpaar ausbilden.
Derartige Lager sind aus dem Stand der Technik bekannt. Als problematisch erweist sich dabei, dass es in dem Bereich zwischen den beiden Führungsfläche zu einem Mangel an Schmiermittel kommen kann, so dass eine erhöhte Reibung bzw. ein verstärkter Verschleiß die Folge ist. Als besonders problematisch erweisen sich Lager mit einem Käfig aus einem Metall, speziell Messing, wobei die an dem Bord vorgesehene erste Führungsfläche an einem Außenring des Lagers und als Schmiermittel Fett vorgesehen ist.
US 6,371,656 B1 beschreibt ein Lager mit einer ersten Führungsfläche an einem Bord eines Lagerrings mit einer Strukturierung, die kalottenförmige Ausnehmungen umfasst, wobei in den Ausnehmungen Schmiermittel bereitgehalten wird. Der Bord mit der Strukturierung wirkt mit einer Stirnfläche der Wälzkörper zusammen.
JP 06241235 AA (Abstract) beschreibt ein Lager mit einer ersten Führungsfläche an einem Bord eines Lagerrings mit einer Strukturierung im Bereich des Bordes, wobei die erste Führungsfläche mit einem Abschnitt einer Stirnfläche eines Wälzkörpers zusammenwirkt.
DE 10 2005 008 668 A1 beschreibt einen Käfig für ein Wälzlager mit einem Korpus, in dessen Mantelfläche Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern vorgesehen sind, und in dessen Außenumfangsfläche Schmiertaschen angeordnet sind, die über sich entlang der Mantelfläche erstreckende Schmiernuten mit den Taschen in Verbindung stehen.
DE 103 43 881 A1 beschreibt ein Lager mit einer ersten Führungsfläche an einem Bord eines Lagerrings und mit einer zweiten Führungsfläche an einem Korpus eines Käfigs, wobei die zweite Führungsfläche an einer Mantelfläche des Korpus angeordnet ist, und wobei an der Mantelfläche des Korpus Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper vorgesehen sind. Die zweite Führungsfläche an der Mantelfläche des Korpus des Käfigs weist eine Strukturierung auf, in der ein Schmiermittel wie Fett oder Öl vorrätig gehalten werden kann, wobei die Strukturierung Vertiefungen umfasst, deren Tiefe einige Hundert Mikrometer aufweist. Die Strukturierung kann ebenfalls Rillen oder Taschen umfassen, deren Abmessungen in der Größenordnung von einigen 100 Mikrometern bis zu einigen Tausend Mikrometern liegt. Eine derartig bemessene Strukturierung kann die Führung des Käfigs an dem Bord des Lagerrings bei längerem Betrieb beeinträchtigen.
Die nachveröffentlichte Anmeldung DE 10 2008 044 907.5 , angemeldet am 29. August 2008, beschreibt ein Lager mit einer ersten Führungsfläche an einem Bord an einem äußeren Lagerring und eine zweite Führungsfläche an einer Mantelfläche eines Korpus eines Käfigs, wobei beide Führungsflächen ein Führungsflächenpaar ausbilden. An der ersten Führungsfläche an dem Bord des Lagerrings ist eine Strukturierung vorgesehen, die Schmiermittel aufnimmt, insbesondere vorrätig hält, und das Schmiermittel in den Bereich zwischen die beiden Führungsflächen freigibt. Die Strukturierung ist als Spiralnut ausgebildet, die entlang der ersten Führungsfläche einige Male umläuft. Die Förderwirkung der Spiralnut kann beeinträchtigt werden, wenn im Betrieb des Lagers Schmutzpartikel, insbesondere Abrieb, in die Spiralnut gelangt.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Lager mit einem bordgeführten Käfig anzugeben, das auch bei einem geringen Angebot an Schmiermittel zuverlässig verbesserte Verschleiß- und Reibeigenschaften aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Lager erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Strukturierung eine Mehrzahl von in mindestens einer der beiden Führungsflächen angeordneten, voneinander beabstandeten Vertiefungen umfasst, wobei eine maximale Erstreckung der Vertiefungen in der Führungsfläche weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 50 μm beträgt.
Weil die Strukturierung eine Mehrzahl von in mindestens einer der beiden Führungsflächen angeordneten, voneinander beabstandeten Vertiefungen umfasst, ist sichergestellt, dass Partikel, speziell Abriebpartikel, in einer der Vertiefungen aufgenommen werden können und auch dem Bereich zwischen den beiden Führungsflächen entfernt werden. Da die maximale Erstreckung der Vertiefungen in der Führungsfläche weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 50 μm beträgt, können mehrere Partikel in den Vertiefungen aufgenommen werden. Weiter lässt sich eine ausreichende Menge an Schmiermittel, speziell Schmieröl oder Schmierfett, aufnehmen, so dass eine Schmierung über einen längeren Zeitraum sichergestellt ist. Zudem behindern die Vertiefungen die Führungseigenschaften der beiden Führungsflächen nur wenig. Im Betrieb des Lagers tritt zwischen den beiden Führungsflächen im Bereich der jeweiligen Vertiefungen ein Unterdruck auf, der das Schmiermittel aus den Vertiefungen in den Bereich zwischen den beiden Führungsflächen fördert, schwerere Partikel, speziell die Abriebpartikel, allerdings in den Vertiefungen zurücklässt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Vertiefungen in einer regelmäßigen, insbesondere zu Reihen zusammengefassten Anordnung ausgebildet sind. Die Vertiefungen der Strukturierung der mindestens einen Führungsfläche lassen sich leicht und insbesondere reproduzierbar mit einstellbaren Eigenschaften herstellen.
Sind die Vertiefungen in einer regelmäßigen, insbesondere zu Reihen zusammengefassten Anordnung ausgebildet, ist vorzugsweise vorgesehen, dass benachbarte Reihen relativ zueinander versetzt angeordnet sind. Die Vertiefungen benachbarter Reihen stehen damit auf Lücke, so dass eine insbesondere flächige, nicht nur linienhafte Verteilung des in den Vertiefungen vorrätig gehaltenen Schmiermittels entlang der mindestens einen der beiden Führungsflächen sichergestellt ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens einige der Vertiefungen als kalottenförmige Ausnehmung ausgebildet sind. Derartige Ausnehmungen lassen sich leicht mittels eines nasschemischen Abtragungs- oder eines Ätzverfahrens herstellen und weisen ein einstellbares, leicht messbares Volumen auf. In einer Draufsicht auf die Führungsfläche mit den als kalottenförmige Ausnehmung ausgebildeten Vertiefungen weisen die Vertiefungen eine im wesentlichen kreisförmige Berandung auf, so dass schnell erfassbar ist, welcher Bruchteil der Fläche der Führungsfläche welches Gesamtvolumen an Schmiermittel zur Verfügung stellt.
Alternativ oder ergänzend zu der Ausbildung mindestens einiger der Vertiefungen als kalottenförmige Ausnehmungen ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens einige der Vertiefungen als kegelig zulaufende Ausnehmung ausgebildet sind. Derartige kegelig zulaufenden Ausnehmungen können eine Bodenfläche in einem großen Abstand von der Oberfläche der Führungsfläche aufweisen und damit einen großen Vorrat an Schmiermittel, insbesondere an Schmierfett, bzw. eine hohe Anzahl von insbesondere großen Partikeln aufnehmen. Zur Aufnahme von Fett als Schmiermittel kann die kegelige zulaufende Ausnehmung eine Bodenfläche in einem Abstand von bis zu 100 μm, bezogen auf die angrenzende Fläche der Führungsfläche, aufweisen. Derartige kegelig zulaufende Ausnehmungen lassen sich insbesondere mittels Laserablation leicht in einer großen Anzahl reproduzierbar herstellen. Die kegelig zulaufende Ausnehmung kann eine ebene, insbesondere zu der angrenzenden Fläche der Führungsfläche parallele Bodenfläche aufweisen, so dass im Querschnitt ein im wesentlichen trapezförmiges Profil entsteht. Alternativ hierzu kann die kegelig zulaufende Ausnehmung ein im Querschnitt V-förmiges Profil aufweisen, so dass die kegelig zulaufende Ausnehmung in einen spitzkegeligen ausgeschnittenen Endabschnitt übergeht. Unabhängig von dem Querschnittsprofil weist die kegelig zulaufende Ausnehmung eine in Draufsicht auf die Führungsfläche im wesentlichen kreisförmige Berandung auf.
Alternativ oder ergänzend zu der Ausgestaltung mindestens einiger der Vertiefungen als kalottenförmige oder kegelig zulaufende Ausnehmung ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens einige der Vertiefungen als Rillen ausgebildet sind. Die linienhaften Rillen können in Draufsicht auf die Führungsfläche eine Vorzugsrichtung, bezogen auf die Umlaufrichtung der Mantelfläche des Korpus des Käfigs bzw. bezogen auf die Umlaufrichtung des Bords des Lagerrings, aufweisen, so dass sich eine Förderwirkung für das Schmiermittel ergibt, insbesondere für den Fall, dass sich die Tiefe der Rille, als der Abstand des Bodens der Rille von der angrenzenden Fläche der Führungsfläche, entlang der Erstreckung der Rille ändert. Die Rille kann zu einem Endabschnitt hin tiefer werden und zu dem anderen Endabschnitt hin flacher, wobei in dem tiefen Endabschnitt der Rille die Partikel aufgenommen werden und in dem flachen Abschnitt der Rille das Schmiermittel leicht aus der Rille auf die angrenzende Fläche der Führungsfläche übertreten kann.
Hinsichtlich der Ausbildung der Rillen ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens einige der Rillen ein im wesentlichen trapez- oder V-förmiges Querschnittsprofil aufweisen, oder dass mindestens einige der Rillen ein im wesentlichen U-förmiges Querschnittsprofil aufweisen. Die jeweiligen Querschnittsprofile lassen sich leicht mit hoher Reproduzierbarkeit herstellen, auch für den Fall, dass die Tiefe der Rille entlang der Erstreckung der Rille variiert.
Hinsichtlich der Anordnung der Rillen ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Rillen unter einem Winkel bezogen auf die Umlaufrichtung angeordnet sind, so dass sich bei Betrieb des Lagers eine Förderwirkung entfaltet, die das Schmiermittel aus der Rille in den Bereich zwischen den beiden Führungsflächen führt. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Winkel ca. 90° beträgt, so dass das aus den Rillen geförderte Schmiermittel den Bereich zwischen den beiden Führungsflächen im wesentlichen flächig überdeckt.
Vorzugsweise ist hinsichtlich der Ausgestaltung der Rillen vorgesehen, dass die Rillen aufeinander zulaufende Rillenabschnitte umfassen, wobei die mindestens zwei Rillenabschnitte einen bezogen auf die Umlaufrichtung, also die Erstreckung entlang des Umfangs der Mantelfläche des Käfigs bzw. entlang des Umfangs des Bords des Lagerrings, unterschiedlichen Winkel aufweisen. Beispielsweise können zwei Rillenabschnitte vorgesehen sein, die einen Winkel von +/–45° zu der Umfangsrichtung aufweisen, so dass die Förderwirkung unabhängig von der Drehrichtung des Lagers ist. Die beiden Rillenabschnitte können voneinander getrennt ausgebildet sein, oder aber in einander übergehen, so dass in einer Draufsicht auf die Führungsfläche die Rille einen V- oder X-förmigen Umriss aufweist.
Alternativ oder ergänzend zu der Ausgestaltung der Vertiefung als kalottenförmige oder kegelig zulaufende Ausnehmung bzw. als Rille ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens eine der Vertiefungen eine in Umfangsrichtung weisende Spitze aufweist. Die Vertiefung verjüngt sich dabei auf die Spitze hin, so dass die Förderung des Schmiermittels zu der Spitze und das Austreten des Schmiermittels an der Spitze in den Bereich zwischen den beiden Führungsflächen unterstützt wird. Hierzu kann, ausgehend von einer Vertiefung mit in Draufsicht auf die Führungsfläche im wesentlichen kreisförmiger Berandung, vorgesehen sein, dass die Vertiefung einen im wesentlichen tropfenförmigen Umriss aufweist. Weiter kann, ausgehend von einer im wesentlichen linienhaften Ausgestaltung der Vertiefung als Rille vorgesehen sein, dass die Rille an den Endabschnitten im wesentlichen spitz zuläuft. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Vertiefung sieht vor, dass die mindestens eine Vertiefung einen in Draufsicht auf die Führungsfläche im wesentlichen dreieckigen Umriss aufweist, wobei die Spitze des Dreiecks in Umfangsrichtung weist.
Alternativ oder ergänzend zu den vorgenannten, insbesondere regelmäßigen Ausgestaltungen der Vertiefungen der Strukturierungen ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Strukturierung mindestens abschnittsweise eine Orangenhautstruktur umfasst. Die Orangehautstruktur umfasst Vertiefungen von in Draufsicht auf die Führungsflächen nicht unbedingt kreisförmigen, allerdings gerundetem Umriss, wobei benachbarte Vertiefungen durch Einsenkungen verbunden sind. Abriebpartikel bleiben in den Vertiefungen bzw. Einsenkungen aufgenommen. Ein Querschnitt durch die Einsenkungen bzw. die Vertiefungen ist im wesentlichen flach V- bzw. U-förmig. Die Tiefe, also der maximale Abstand von der angrenzenden Fläche der Führungsfläche, kann für verschiedene Einsenkungen bzw. Vertiefungen der Orangenhautstruktur unterschiedlich sein. Eine derartige Orangenhautstruktur lässt sich mittels Sandstrahlbearbeitung des Abschnittes der Oberfläche der Führungsfläche erhalten, wobei die Abmessungen der Vertiefungen bzw. Einsenkungen durch die Wahl der Masse der Teilchen des Sandstrahls bzw. Aufprallgeschwindigkeit auf die Oberfläche der Führungsfläche einstellen lässt. Es versteht sich, dass auch ein anderes Strahlmaterial als Sandpartikel vorgesehen sein kann. Der Orangenhautstruktur lassen sich die kalottenförmigen bzw. kegelig zulaufenden Ausnehmungen überlagern bzw. es können Rillen in die Orangenhautstruktur eingeführt sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüche sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lagers,
2 zeigt eine Draufsicht auf einen abschnittsweise abgerollten Flächenabschnitt einer Führungsfläche des in 1 dargestellten Lagers (2a), mit alternativen Ausgestaltungen der Vertiefungen (2b bis 2h), und
3 zeigt einen Querschnitt durch die Vertiefung der in 2a dargestellten Vertiefungen (3a), mit einer alternativen Ausgestaltung der Vertiefung (3b).
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein als Wälzlager ausgebildetes Lager mit einem ersten, als Innenring ausgebildeten Lagerring 1 und einem zweiten, als Außenring ausgebildeten Lagerring 2, wobei der erste Lagerring 1 drehfest an einer nicht dargestellten Welle und der zweite Lagerring 2 fest an einer nicht dargestellten Lageraufnahme angeordnet ist, so dass der erste Lagerring 1 mit der Welle bezüglich des zweiten Lagerrings 2 um eine bildlich nicht dargestellte Drehachse drehbar gelagert ist. Zwischen den beiden Lagerringen 1, 2 sind zylindrische Wälzkörper 3 angeordnet, die in einem Käfig 4 geführt sind und die an den beiden Lagerringe 1, 2 an Laufbahnen 5, 6 drehend abrollen.
Der zweite Lagerring 2 weist eine auf die Drehachse gerichtete innere Mantelfläche 7 auf. An einem Abschnitt der inneren Mantelfläche 7 ist ein Bord 8 ausgebildet, in dessen Bereich mindestens abschnittsweise eine erste Führungsfläche 9 vorgesehen ist.
Der Käfig 4 weist ein Korpus 10 mit einer auf den Bord 8 weisenden Mantelfläche 11 auf. Das Korpus 10 des Käfigs 4 ist aus Messing ausgebildet. Ein Abschnitt der Mantelfläche 11 ist als zweite Führungsfläche 12 ausgestaltet, wobei bei Betrieb des Lagers die beiden Führungsflächen 9, 12 zusammenwirken und ein Führungsflächenpaar ausbilden. Dabei tritt ein Gleitkontakt zwischen der drehenden zweiten Führungsfläche 12 und der feststehenden ersten Führungsfläche 9 auf.
An der feststehenden ersten Führungsfläche 9 ist eine Strukturierung angeordnet, die Schmiermittel, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Schmierfett, aufnimmt und zwischen die Führungsflächen 9, 12 freigibt.
2a zeigt eine Draufsicht auf die an der ersten Führungsfläche 9 angeordnete Strukturierung 13. Die Strukturierung 13 umfasst eine Mehrzahl von in der ersten Führungsfläche 9 angeordneten, voneinander beabstandeten Vertiefungen 14, wobei eine maximale Erstreckung der Vertiefungen 14 in der Ebene der Führungsfläche 9 einen für jede der Vertiefungen 14 konstanten Betrag von ca. 40 μm, also weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 50 μm, aufweist.
Die in 2a dargestellten Vertiefungen 14 sind in einer regelmäßigen, insbesondere zu Reihen zusammengefassten Anordnung ausgebildet. In einer durch den Pfeil 15 angedeuteten Umlaufrichtung, entlang des Umfangs der Mantelfläche 11 des Korpus 10 des Käfigs 4, sind zwei benachbarte Reihen mit den Bezugszeichen 16, 17 ausgewiesen.
3a zeigt eine Querschnittsansicht zu der in 2a ausschnittsweise mit dem Bezugszeichen 14 ausgewiesenen Vertiefung der Strukturierung 13. Die Vertiefung 14 ist als kalottenförmige Ausnehmung in dem Sinne ausgebildet, dass zur Ausbildung der Vertiefung 14 ein im wesentlichen kugelkalottenförmiges Stück des Messings des zweiten Lagerrings 2 aus der der Fläche des Korpus des zweiten Lagerrings 2 im Bereich der ersten Führungsfläche 9 entfernt wurde. Die Erstreckung 18 der Vertiefung 14 beträgt ca. 40 μm, eine Tiefe 19, also der maximale Abstand zu der gedachten Verlängerung der Ebene der ersten Führungsfläche 9 im Bereich der Vertiefung 14, ca. 15 μm.
3b zeigt eine zu 3a abgewandelte Ausbildung der Vertiefung 14. Die Vertiefung 14 ist als kegelige Ausnehmung ausgebildet, in dem Sinne, dass zur Ausbildung der Vertiefung 14 ein annähernd stumpf-kegeliges Materialstück aus dem Korpus des zweiten Lagerrings 2 entfernt wurde. Mit zunehmenden Abstand zu der Ebene der ersten Führungsfläche 9 verjüngt sich der Kegel zu einer Bodenfläche 21 sind, die einen in Draufsicht auf die Vertiefung 14 im wesentlichen kreisförmigen Umriss und eine Tiefe 19 von ca. 15 μm zu der an die Vertiefung 14 angrenzenden Ebene der ersten Führungsfläche 9 aufweist. Die Bodenfläche 21 ist im wesentlichen parallel zu der Ebene der angrenzenden ersten Führungsfläche 19 ausgebildet, so dass sich ein im wesentliches trapezförmiges Querschnittsprofil ergibt. Die kegelige Ausnehmung der Vertiefung 14 weist eine gerade Flankenfläche 22 auf, die in einem ersten Übergangsbereich 23 zu der angrenzenden Ebene der ersten Führungsfläche eine konvexe und in einem zweiten Übergangsbereich 24 zu der Bodenfläche 21 eine konkave Krümmung aufweist, so dass scharfe Kanten vermieden werden. Die Erstreckung 18, gemessen in der Ebene der ersten Führungsfläche 9, beträgt ca. 50 μm.
2b zeigt eine im Vergleich zu 2a abgewandelte Anordnung der Vertiefungen 14, die jeweils ein Querschnittsprofil beispielsweise gemäß 3a bzw. 3b, also als kalottenförmige oder kegelig zulaufende Ausnehmungen, aufweisen können. 2b zeigt zwei benachbarte Reihen 16, 17 von Vertiefungen 14, die relativ zueinander versetzt angeordnet sind, und zwar in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Umlaufrichtung (Pfeil 15) um einen Betrag, der im wesentlichen der Hälfte des Abstandes zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 14 einer der beiden Reihen 16, 17 entspricht. Die Vertiefungen der ersten Reihe 16 stehen dann zu den Vertiefungen der zweiten Reihe 17 auf Lücke, so dass eine verbesserte Verteilung des in den Vertiefungen beider Reihen 16, 17 aufgenommenen Schmiermittels über die erste Führungsfläche 9 resultiert.
Die in 2c bis 2i dargestellten abgewandelten Ausbildungen von Vertiefungen für die Strukturierung 13 weisen in der Draufsicht auf die Ebene der ersten Führungsfläche 9 keinen kreisförmigen Umriss auf, sondern eine Erstreckung, die in einer Richtung größer ist als in einer zweiten Richtung. Damit ergibt sich ein linienhaftes Aussehen der Vertiefungen. Ein Querschnitt durch die jeweilige Vertiefung senkrecht zu der Richtung der Erstreckung der Vertiefung kann analog zu 3a ein U-förmiges Profil oder ein V-förmiges Profil aufweisen, oder analog zu 3b ein trapezförmiges Querschnittsprofil mit einer Bodenfläche 21, die im wesentlichen parallel zu der Ebene der ersten Führungsfläche 9 ausgerichtet ist.
2e zeigt eine Vertiefung 25, die einen in Draufsicht auf die Führungsfläche 9 im wesentlichen dreieckigen, insbesondere gleichseitig-dreieckigen, Umriss aufweist. Insbesondere weist der Umriss der Vertiefung 25 eine Spitze 26 auf, die in Umfangsrichtung, nämlich der Umlaufrichtung der Mantelfläche 11 (Pfeil 15 in 2a) weist. Die Förderung des Schmiermittels in der Vertiefung 25 wird insbesondere in Richtung des Pfeils 15, zu der Spitze 26 hin, unterstützt, was insbesondere bei einem Betrieb des Lagers mit einer bevorzugten Drehrichtung in Richtung des Pfeils 15 als vorteilhaft erweist. Die Tiefe der Vertiefung 25 kann zu der Spitze 26 hin abnehmen, so dass die Förderung des Schmierstoffs aus der Vertiefung 25 zwischen die beiden Führungsflächen 9, 12 unterstützt wird.
2c, 2d, 2f, 2g, 2h und 2i zeigen jeweils Vertiefungen, die Rillen umfassen, also Ausnehmungen in der Ebene der ersten Führungsfläche 9, deren Abmessung in einer ersten Richtung deutlich größer ist als in einer zweiten, zu der ersten im wesentlichen senkrechten Richtung, so dass eine abschnittsweise linienhafte Ausnehmung entsteht. Die Rillen können dabei ein im Querschnitt im wesentlichen trapez- oder V-förmiges Querschnittsprofil aufweisen, oder ein im wesentlichen U-förmiges Querschnittsprofil.
2f, g zeigen jeweils Vertiefungen 27, die von zwei im wesentlichen gegenüberliegenden Flanken 30, 31 begrenzt werden, wobei der Abstand der Flanken entlang der Erstreckung der Rillen 27 erst zu- und dann abnimmt, so dass die Rillen 27 zwei spitz zulaufende Enden 28, 29 aufweisen, und zwischen den Enden 28, 29 ein in Draufsicht auf die Ebene der ersten Führungsfläche 9 ein von zwei Kreisbogensegmenten begrenzter Umriss entsteht. Im Bereich der Enden 28, 29 ist der Umriss abgerundet. Die jeweiligen Vertiefungen 27 stehen unter einem Winkel, insbesondere unter einem Winkel von ca. 90° zu der Umlaufrichtung (Pfeil 15 in 2a), so dass der insbesondere im Bereich der Enden 28, 29 austretende Schmierstoff langsam freigesetzt wird und die in Draufsicht gerundeten Flanken 30, 31 keine Kante ausbilden.
Die Vertiefungen 27 sind zu Reihen 16, 17 zusammengefasst, wobei in 2g die Reihe 16 bezogen auf die benachbarte Reihe 17 in Richtung der Erstreckung der Rillen 27 versetzt angeordnet ist, so dass sich in Umlaufrichtung (Pfeil 15 in 2a) die Rillen 27 der beiden Reihen 16, 17 überdecken.
2c, 2d, 2h und 2i zeigen Ausbildungen der Vertiefungen, bei denen die Rillen 32 aufeinander zulaufende Rillenabschnitte umfassen. Die einzelnen Rillenabschnitte 33, 34 (2d) sind unter einem Winkel von +45° bzw. –45°, bezogen auf die Umlaufrichtung (Pfeil 15 in 2a) angeordnet und schließen untereinander einen Winkel von ca. 90° ein. Die Rillenabschnitte 33, 34 sind durch Flanken und Enden begrenzt, wobei der Abstand der Flanken untereinander entlang der Erstreckung des Rillenabschnittes 33, 34 annähernd konstant ist und die Enden der Rillenabschnitte 33, 34 gerundet sind. Der in den Rillenabschnitten 33, 34 befindliche Schmierstoff wird zu den jeweiligen Enden gedrängt, so dass er leichter austreten kann.
Die beiden Rillenabschnitte 33, 34 einer Rille 32 können einen Abstand voneinander einhalten. In Draufsicht auf die Rille 32 entsteht ein V-förmiger Umriss (2d) bzw. ein X-förmiger Umriss (2c), wobei sich die Rille 32 nicht in den Schnittpunkt der gedachten Verlängerung der Erstreckung der beiden Rillenabschnitte 33, 34 erstreckt, so dass der Schnittpunkt des V bzw. des X ausgespart ist. Die Rillenabschnitte 33, 34 können auch in einander übergehen, so dass sich die Rille 32 auch in den Schnittpunkt der Rillenabschnitte 33, 34 erstreckt, und die Rille 32 einen V-förmigen (2i) oder X-förmigen Umriss (2h) aufweist. Gehen die Rillenabschnitte 33, 34 ineinander über, kann die Tiefe der Rille im Bereich des Schnittpunktes maximal sein und zu den Enden der Rillenabschnitte 33, 34 hin abnehmen, so dass Abriebpartikel im Bereich des Schnittpunktes gesammelt werden und an den Enden der Rillenabschnitte 33, 34 ein Austreten des in der Rille 32 vorhandenen Schmiermittels vereinfacht wird.
Bei der anhand von 2c, d, f, g, h, i beschriebenen Ausgestaltung war die Rille 27, 32 so ausgestaltet, dass sich ihre Erstreckung in der Ebene der ersten Führungsfläche 9 entlang einer Geraden orientierte. Das ermöglichte das Austreten von dem in der Rille 27, 32 aufgenommenen Schmiermittel an den Enden der Rille 27, 32, weitgehend unabhängig davon, ob der Käfig 4 parallel oder antiparallel zu der Umlaufrichtung (Pfeil 15) dreht. Weist der Käfig 4 im Betrieb des Lagers eine bevorzugte Umlaufrichtung auf, beispielsweise ausschließlich in Richtung des Pfeils 15 (2a), kann vorgesehen sein, dass die Rille in Draufsicht auf die Ebene der ersten Führungsfläche 9 einen beispielsweise U- oder V-förmigen Umriss aufweist, wobei die Enden der Rille an den beiden Spitzen des U bzw. des V in Richtung des Pfeils 15 weisen, so dass das Austreten von dem Schmierstoff vereinfacht wird. An den gekrümmten bzw. spitz zulaufenden Abschnitten des U bzw. des V sammeln sich Partikel, speziell Abriebpartikel, und werden dort wirksam gefangen, da zur Förderung dieser Partikel hin zu den beiden Spitzen des U bzw. des V eine Bewegungskomponente senkrecht zu der Umlaufrichtung, nämlich senkrecht zu der Richtung des Pfeils 15 (2a) erforderlich ist, die innerhalb der Rille wirkt. Die Förderwirkung einer Rille mit in Draufsicht U- oder V-förmigen Umriss sowie die Sammelwirkung dieser Rille für Partikel wird noch verstärkt, wenn die Tiefe der Rille zu den Spitzen des U oder des V hin abnimmt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war die Strukturierung an dem bezogen auf die Drehachse radial außenliegenden Lagerring, nämlich dem zweiten Lagerring 2, angeordnet, so dass sich unter der Zentrifugalkraft Abriebpartikel in den Vertiefungen 14, 26, 27, 32 der Strukturierung 13 sammeln können. Es versteht sich, dass die Strukturierung 13 oder eine zusätzliche Strukturierung auch an der Mantelfläche 11 des Korpus 10 des Käfigs 4 vorgesehen sein kann.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem der Käfig 4 an dem Außenring 2 geführt wurde. Es versteht sich, dass der Käfig 4 an dem ersten Lagerring 1, der als Innenring ausgestaltet ist, geführt sein kann, so dass die erste Führungsfläche an einem Abschnitt der auf den Käfig 4 weisenden Mantelfläche des ersten Lagerrings 1 angeordnet ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war der Bord 8 an dem zweiten Lagerring 2 als Abschnitt der inneren Mantelfläche 7 des zweiten Lagerrings ausgebildet. Es versteht sich, dass der Bord auch einen Winkel zu der Mantelfläche 7 einschließen kann, insbesondere kann der Bord auch eine Fläche aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zu der Mantelfläche des Lagerrings 1, 2 angeordnet ist, wobei die erste Führungsfläche dann ebenfalls im wesentlichen senkrecht zu der Mantelfläche des Lagerrings 1, 2 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: erster Lagerring
2: zweiter Lagerring
3: Wälzkörper
4: Käfig
5: Laufbahn an dem ersten Lagerring 1
6: Laufbahn an dem zweiten Lagerring 2
7: innere Mantelfläche des zweiten Lagerrings 2
8: Bord an der inneren Mantelfläche 7
9: erste Führungsfläche an dem zweiten Lagerring 2
10: Korpus des Käfigs 4
11: Mantelfläche des Korpus 10
12: zweite Führungsfläche
13: Strukturierung
14: Vertiefung
15: Umlaufrichtung (Pfeil)
16: erste Reihe
17: zweite Reihe
18: Erstreckung
19: Tiefe
21: Bodenfläche
22: Flankenfläche
23: erster Übergangsbereich
24: zweiter Übergangsbereich
25: Vertiefung (2e)
26: Spitze der Vertiefung
27: Vertiefung (2f, g)
28: Ende der Vertiefung 27
29: Ende der Vertiefung 27
30: Flanke der Vertiefung 27
31: Flanke der Vertiefung 27
32: Vertiefung (2c, 2d, 2h, 2i)
33: Rillenabschnitt
34: Rillenabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6371656 B1 [0003]
JP 06241235 AA [0004]
DE 102005008668 A1 [0005]
DE 10343881 A1 [0006]
DE 102008044907 [0007]

Claims

Lager mit einem bordgeführten Käfig (4), umfassend einen Lagerring (2) mit einer ersten Führungsfläche (9) an einem Bord (8), und einen Käfig (4) mit einer zweiten Führungsfläche (12) an einer Mantelfläche (11) des Korpus (10) des Käfigs (4), wobei die beiden Führungsflächen (9, 12) ein im wesentlichen im Gleitkontakt befindliches Führungsflächenpaar ausbilden, und wobei an einer der Führungsflächen (9) eine Strukturierung (13) angeordnet ist, die Schmiermittel aufnimmt und zwischen die Führungsflächen (9, 12) freigibt, wobei die Strukturierung (13) eine Mehrzahl von in mindestens einer der beiden Führungsflächen (9) angeordneten, voneinander beabstandeten Vertiefungen (14; 26; 27; 32) umfasst, und wobei eine maximale Erstreckung der Vertiefungen (14; 26; 27; 32) in der Führungsfläche (9) weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 50 μm beträgt.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (14; 26; 27; 32) in einer regelmäßigen, insbesondere zu Reihen (16, 17) zusammengefassten Anordnung ausgebildet sind.
Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Reihen (16, 17) relativ zueinander versetzt angeordnet sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Vertiefungen (14) als kalottenförmige Ausnehmung ausgebildet sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Vertiefungen (14) als kegelig zulaufende Aufnehmung ausgebildet sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Vertiefungen (27, 32) als Rillen ausgebildet sind.
Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Rillen ein im wesentlichen trapez- oder V-förmiges Querschnittsprofil aufweisen.
Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der Rillen ein im wesentlichen U-förmiges Querschnittsprofil aufweisen.
Lager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (27) unter einem Winkel bezogen auf die Umlaufrichtung (15) angeordnet sind.
Lager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel ca. 90° beträgt.
Lager nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (32) aufeinander zulaufende Rillenabschnitte (33, 34) umfassen.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Vertiefungen (25) eine in Umfangsrichtung (15) weisende Spitze (26) aufweist.
Lager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vertiefung (25) einen in Draufsicht auf die Führungsfläche (9) im wesentlichen dreieckigen Umriss aufweist.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung mindestens abschnittsweise eine Orangenhautstruktur umfasst.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (4) aus einem Metall, insbesondere aus Messing, ausgebildet ist.