DE102010035796A1

DE102010035796A1 - Wälzkörperkäfig für zylindrische Wälzkörper eines Wälzlagers

Info

Publication number: DE102010035796A1
Application number: DE201010035796
Authority: DE
Inventors: Alexander Pabst; Andreas Ziegler; Jesko Jaekel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-03-01
Also published as: WO2012028352A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzkörperkäfig (2) für zylindrische Wälzkörper eines Wälzlagers, umfassend zwei den Käfig axial begrenzende Ringborde (4, 6) und mehrere zwischen den Ringborden angeordnete, die Wälzkörpertaschen (8) begrenzende Stege (10), an denen erste Halteflächen (12) für die Halterung der Wälzkörper radial nach innen und zweite Halteflächen (16) für die Halterung der Wälzkörper radial nach außen ausgebildet sind. Erfindungsgemäß sind die ersten, die Innenhalterung bildenden Halteflächen (12) jeweils an den axial äußeren, ringbordnahen Enden der Stege (10) ausgebildet, so dass die auf diese wirkenden betriebsbedingten Kräfte nur geringe Biegemomente verursachen. Die zweiten Halteflächen (16) sind axial innerhalb der ersten Halteflächen (12) angeordnet und so ausgebildet, dass die Wälzkörper damit im eingebauten Zustand des Wälzlagers, d. h. auch im Betrieb, nicht in Kontakt kommen, so dass über diese Halteflächen (16) die Stege (10) nicht belastet werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzkörperkäfig für die zylindrischen Wälzkörper eines Wälzlagers, umfassend zwei den Käfig axial begrenzende Ringborde und mehrere zwischen den Ringborden angeordnete, die Wälzkörpertaschen begrenzende Stege, an denen erste Halteflächen für die Halterung der Wälzkörper radial nach innen und zweite Halteflächen für die Halterung der Wälzkörper radial nach außen ausgebildet sind.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Wälzkörperkäfige werden im allgemeinen aus einem fortlaufenden Bandmaterial durch mehrere aufeinander folgende Bearbeitungsschritte des Stanzens, Prägens, Beschneidens sowie Rundbiegens und Verschweißens hergestellt, wie es beispielsweise aus der DE 33 44 780 C2 bekannt ist. Bei einer weit verbreiteten, auch aus der oben genannten DE 33 44 780 C2 bekannten Bauform sind die Stege in ihrem mittleren Abschnitt radial nach innen abgekröpft (M-Profil-Käfige), wobei die ersten Halteflächen an diesen mittleren Abschnitten und die zweiten Halteflächen an den nicht abgekröpften Abschnitten ausgebildet sind.
Derartige Wälzkörperkäfige werden vorzugsweise bei stark belasteten Lagern eingesetzt, beispielsweise für die Lagerung von Planetenrädern in Planetengetrieben. Durch die dort auftretenden hohen Anforderungen aus Drehzahlen des Planetenträgers und dem Achsabstand zum Planetenrad sowie die Eigenrotation des Planetenrades selbst kommt es bei den bekannten Ausführungen kann es zu Schäden an den Käfigen kommen, die zum Komplettausfall des Planetengetriebes und damit des dieses Planetengetriebe enthaltenden Aggregates führen. Die hohe Fliehkraftbelastung drückt die Wälzkörper im Wälzkörperkäfig gegen die auch als Innenhalterung bzw. Außenhalterung bezeichneten Halteflächen, welche die Wälzkörper führen sowie radial nach innen bzw. radial nach außen halten. Durch die von den Wälzkörpern im Wechsel auf die Innenhalterung und die Außenhalterung aufgebrachten Kräfte in Verbindung mit im allgemeinen ungünstigen Hebelverhältnissen kommt es bei den Stegen zu hohen Wechselspannungen insbesondere in den ringbordnahen Bereichen der Stege und zu Kerbspannungen in den Wälzkörpertaschenecken. Dies führt nach längerer Betriebsdauer häufig zum Ausfall der Wälzlager durch Bruch der Käfige.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzkörperkäfig der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei welchem gegenüber bekannten Konstruktionen die Wechselbeanspruchungen geringer sind.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die oben genannte Aufgabe insbesondere dadurch lösen lassen sollte, dass die Wechselbeanspruchungsamplitude zumindest reduziert wird.
Die Erfindung geht daher aus von einem Wälzkörperkäfig für zylindrische Wälzkörper eines Wälzlagers, umfassen zwei den Käfig axial begrenzende Ringborde und mehrere zwischen den Ringborden angeordnete, die Wälzkörpertaschen begrenzende Stege, an denen erste Halteflächen für die Halterung der Wälzkörper radial nach innen und zweite Halteflächen für die Halterung der Wälzkörper radial nach außen ausgebildet sind. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stege sich jeweils geradlinig entlang Mantellinien des Wälzkörperkäfigs erstrecken, dass die ersten Halteflächen jeweils an den axial äußeren ringbordnahen Enden der Stege ausgebildet sind, und dass die zweiten Halteflächen axial innerhalb der ersten Halteflächen angeordnet und so ausgebildet sind, dass die Wälzkörper damit im eingebauten Zustand des Wälzlagers nicht in Kontakt kommen.
Durch diese Maßnahmen wird einerseits erreicht, dass die Stege im Betrieb nur axial außen, also nahe der Ringborde tangential belastet werden, womit die Wechselbeanspruchungsamplitude zumindest erheblich reduziert wird. Zum anderen wird durch die ringbordnahe Anordnung der ersten Halteflächen der Hebelarm für die auf die Innenhalterung wirkenden Kräfte und damit das Biegemoment in dem Bereich, in welchem die Stege mit den Ringborden verbunden sind, minimiert.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Stege in ihrem ringbordnahen Bereich einen massiven Querschnitt erhalten, da die an sich an der radial äußeren Peripherie der Wälzkörper angeordneten Stege in diesem Bereich die Wälzkörper so weit umgreifen, dass sie die Innenhalterungsfunktion erfüllen, wie anhand eines Ausführungsbeispiels dargelegt wird.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten, die Innenhalterung bildenden Halteflächen als vom Stegkörper radial nach innen abstehende, die Wälzkörper untergreifende Füße ausgebildet.
Wegen der entlang der Mantellinie des Käfigs verlaufenden, nicht abgekröpften gestreckten Form der Stege fällt außerdem ein Abkröpfradius fort, der sich bei bekannten Konstruktionen häufig mit den beim Stanzen der Wälzkörpertaschen entstehenden Stanzradien im Übergang vom Steg zum Ringbord überlappt, so dass dadurch im Ergebnis verstärkte Kerbspannungen vermieden werden.
Da eine Außenhalterung nur noch für das noch nicht eingebaute Lager relevant ist, indem sie die Wälzkörper gegen ein Herausfallen nach außen sichert, können die zweiten Halteflächen gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung jeweils durch ein oder mehrere aus einer dem Wälzkörper zugeordneten Stegfläche vorspringende Pads oder Nasen gebildet sein, die vorzugsweise eine an die Mantelfläche der zugeordneten Wälzkörper angepasste, d. h. konkave Form haben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzkörperkäfigs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 in einer perspektivischen Draufsicht einen Wälzkörperkäfig gemäß der Erfindung,
2 in einer Draufsicht einen einzelnen Steg des Profilkäfigs gemäß 1, und
3 in einer Seitenansicht einen Steg gemäß 2.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 dargestellte Wälzkörperkäfig 2 umfasst zwei den Wälzkörperkäfig axial begrenzende Ringborde 4 und 6 sowie eine der Anzahl der vorgesehenen Wälzkörper entsprechende Anzahl von zwischen den Ringborden 4, 6 angeordneten, die Wälzkörpertaschen 8 begrenzenden Stegen 10. Wie insbesondere auch die 2 und 3 erkennen lassen, erstreckten sich die Stege 10 jeweils ohne Abkröpfung geradlinig entlang Mantellinien des Wälzkörperkäfigs 2. In den ringbordnahen Bereichen der Stege 10 sind erste Halteflächen 12 für die Halterung der Wälzkörper nach radial innen ausgebildet, während in einem mittleren Abschnitt 14 der Stege 10 zweite Halteflächen 16 für die Halterung der Wälzkörper nach radial außen angeordnet sind.
Die ersten Halteflächen 12 sind als vom Stegkörper radial nach innen abstehende, die Wälzkörper untergreifende Füße 18 ausgebildet. Die zweiten, aus mehreren aus einer dem Wälzkörper zugewandten Stegfläche vorspringenden Pads bestehenden Halteflächen 16 sind so ausgebildet und angeordnet, dass die Wälzkörper mit diesen im eingebauten Zustand des Wälzlagers, d. h. wenn die Wälzkörper an den zugeordneten Laufbahnen anliegen, nicht in Kontakt kommen. Auf diese Weise werden die Stege 10 im Betrieb nur über die ersten Halteflächen 12 tangential belastet.
Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der ersten Halteflächen 12 durch die Wälzkörper umgreifende Füße 18 entsteht in diesem kritischen Bereich, in welchem die wechselnden Biegemomente auftreten, ein verhältnismäßig massiver Querschnitt, wodurch die Festigkeit des Wälzkörperkäfigs 2 in diesem Bereich weiter erhöht ist.
Bezugszeichenliste

2: Wälzkörperkäfig
4: Ringbord
6: Ringbord
8: Wälzkörpertaschen
10: Stege
12: Erste Halteflächen
14: Mittlerer Abschnitt eines Stegs
16: Zweite Halteflächen
18: Füße

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

DE 3344780 C2 [0002, 0002]

Claims

Wälzkörperkäfig (2) für zylindrische Wälzkörper eines Wälzlagers, umfassend zwei den Käfig (2) axial begrenzende Ringborde (4, 6) und mehrere zwischen den Ringborden angeordnete, die Wälzkörpertaschen (8) begrenzende Stege (10), an denen erste Halteflächen (12) für die Halterung der Wälzkörper radial nach innen und zweite Halteflächen (16) für die Halterung der Wälzkörper radial nach außen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (10) sich jeweils geradlinig entlang Mantellinien des Wälzkörperkäfigs (2) erstrecken, dass die ersten Halteflächen (12) jeweils an den axial äußeren ringbordnahen Enden der Stege (10) ausgebildet sind, und dass die zweiten Halteflächen (16) axial innerhalb der ersten Halteflächen angeordnet und so ausgebildet sind, dass die Wälzkörper damit im eingebauten Zustand des Wälzlagers nicht in Kontakt kommen.
Wälzkörperkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Halteflächen (12) als vom Stegkörper radial nach innen abstehende, die Wälzkörper untergreifende Füße (18) ausgebildet sind.
Wälzkörperkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Halteflächen (16) jeweils durch ein oder mehrere aus einer dem Wälzkörper zugewandten Stegfläche vorspringende Pads oder Nasen gebildet sind.
Wälzkörperkäfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pads eine an die Mantelfläche der Wälzkörper angepasste Form haben.
Wälzkörperkäfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pads eine konkave Form haben.