DE102011003211A1

DE102011003211A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102011003211A1
Application number: DE102011003211A
Authority: DE
Inventors: Peter Friedrich; Steffen Säbsch; Heinz Schäfers; Matthias Fick; Manfred Winkler; Johannes Enders; Michael Krüger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-07-26
Also published as: CN103328838B; US20130266251A1; US9206845B2; KR20130140834A; KR101911392B1; WO2012100867A1; EP2668410A1; CN103328838A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem Wälzlagerkäfig (1) mit einer Mehrzahl von in wenigstens einer Reihe angeordneten Wälzkörpertaschen (2) zur Aufnahme von wenigstens einer Reihe von Wälzkörpern, wobei der Wälzlagerkäfig (1) aus zwei Seitenringen (3) und einer Mehrzahl von diese verbindenden Querstegen (4) besteht, zwischen denen die Wälzkörpertaschen (2) gebildet sind, und mit wenigstens einer Leertasche (5). Um eine kostengünstige Fertigung des Wälzlagerkäfigs (1) mit möglichst wenig Veränderungen gegenüber einem vollständig mit Wälzkörpern bestückten Wälzlagerkäfig zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wälzlagerkäfig (1) in einer Reihe mit weniger Wälzkörpern bestückt ist, als es der Anzahl der Wälzkörpertaschen (2) entspricht, und der Wälzkörperkäfig (1) somit in der wenigstens einen Reihe Wälzkörpertaschen (2) Leertaschen (5) ohne Wälzkörper aufweist. Die Leertaschen (5) lassen sich auf einfache Weise durch Weglassen eines oder mehrerer Wälzkörper realisieren, wodurch Vorratsräume für Schmier-mittel geschaffen sind. Des Weiteren lassen sich die Leertaschen (5) durch eine gezielte Formgebung dahingehend ausbilden, dass eine Förder- bzw. Pumpwirkung wenigstens in einer Drehrichtung erzeugt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wälzlagerkäfigs.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem Wälzlagerkäfig mit einer Mehrzahl von in wenigstens einer Reihe angeordneten Wälzkörpertaschen zur Aufnahme von wenigstens einer Reihe von Wälzkörpern, wobei der Wälzlagerkäfig aus zwei Seitenringen und einer Mehrzahl von diese verbindenden Querstegen besteht, zwischen denen die Wälzkörpertaschen gebildet sind, und mit wenigstens einer Leertasche. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wälzlagerkäfigs.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Käfig für ein Wälzlager ist in der DE 10 2005 027 186 A1 beschrieben. Der Wälzlagerkäfig besteht aus einem zylinderringförmigen Grundkörper, an dem wenigstens eine Reihe von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Wälzkörpertaschen zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet ist, und an dem eine axial daneben angeordnete Reihe von Leertaschen, beispielsweise zur Aufnahme von Schmierstoff, ausgebildet ist.
Nachteilig ist, dass dieser bekannte Wälzlagerkäfig breiter baut als ein herkömmlicher ein- oder mehrreihiger Wälzkörperkäfig, wenn die übliche Länge der Wälzkörper beibehalten wird, oder dass die Länge der Wälzkörper verringert werden muss, um den zusätzlichen axialen Platzbedarf der Leertaschen auszugleichen. Somit ist der Herstellungsaufwand für diesen bekannten Wälzlagerkäfig erhöht, da der Materialbedarf vergrößert ist, zusätzlicher Bearbeitungsaufwand für die Leertaschen erforderlich ist, und die Tragzahl des mit diesem Wälzlagerkäfig ausgestatteten Wälzlagers bei verkürzten Wälzkörpern verringert ist.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager mit einem Wälzlagerkäfig vorzuschlagen, der einfach herstellbar ist, keinen größeren Materialaufwand als ein herkömmlicher Wälzlagerkäfig erfordert, in seinen Abmessungen gegenüber einem herkömmlichen Wälzlagerkäfig unverändert ist und dementsprechend praktisch die gleichen Eigenschaften aufweist, sowie eine gezielte Schmiermittelzufuhr ermöglicht. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wälzlagerkäfigs anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Wälzlager mit einem. Wälzlagerkäfig, der eine Mehrzahl von in wenigstens einer Reihe angeordneten Wälzkörpertaschen zur Aufnahme von wenigstens einer Reihe von Wälzkörpern aufweist, wobei der Wälzlagerkäfig aus zwei Seitenringen und einer Mehrzahl von diese verbindenden Querstegen besteht, zwischen denen die Wälzkörpertaschen gebildet sind, wobei der Wälzlagerkäfig wenigstens eine Leertasche aufweist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wälzlagerkäfig in einer Reihe mit weniger Wälzkörpern bestückt ist, als es der Anzahl der Wälzkörpertaschen entspricht, wodurch der Wälzkörperkäfig in der wenigstens einen Reihe der Wälzkörpertaschen zumindest eine Leertasche ohne einen Wälzkörper aufweist.
Der Wälzlagerkäfig kann gegenüber einem Wälzlagerkäfig, dessen Wälzkörpertaschen alle mit Wälzkörpern bestückt sind, ebenso hergestellt werden, jedoch wird mindestens eine Wälzkörpertasche nicht mit einem Wälzkörper bestückt und ergibt somit eine Leertasche. Diese Leertasche dient zur Aufnahme und/oder Verteilung von Schmiermittel.
Ebenso ist es möglich, mehrere Leertaschen durch Weglassen von Wälzkörpern zu bilden, wobei die maximale Anzahl der Leertaschen vorzugsweise darauf beschränkt ist, dass nur jede zweite Wälzkörpertasche mit einem Wälzkörper bestückt ist.
Um eine gezielte Förder- bzw. Pumpwirkung der Leertaschen des Käfigs in wenigstens einer Drehreichung desselben zu erzeugen, können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Leertaschen eine von den Wälzkörpertaschen unterschiedliche Form aufweisen. Grundsätzlich können die Leertaschen eine beliebige Geometrie aufweisen, beispielsweise schief, konisch, ballig, ungleichförmig, asymmetrisch, kleiner oder größer als die Wälzkörpertaschen. Ihre konkrete Geometrie kann allein durch die Einsparung von Herstellzeit und/oder ihrer Pumpwirkung bestimmt sein, wobei eine Nachbearbeitung einer durch einen. ersten Herstellschritt gefertigte Leertasche vermieden wird.
Wenn beispielsweise die Wälzkörpertaschen durch mechanische Bearbeitung hergestellt sind, indem zunächst mittels eines zylindrischen Fräsers die Wälzkörpertaschen in regelmäßigen Abständen in dem Umfang des Wälzlagerkäfigs eingearbeitet wurden, können die zur Aufnahme von Wälzkörpern vorgesehenen Taschen anschließend mittels eines weiteren Formfräswerkzeugs mit Hinterschnitten versehen sein, um die Wälzkörper gegen ein Herausfallen vor dem Zusammenbau zu sichern und um sie im Betrieb genau zu führen. Die zumindest eine Leertasche weist solche Hinterschnitte nicht auf, wodurch Herstellkosten eingespart werden.
Der Wälzkörperkäfig gemäß der Erfindung kann vorzugsweise einstückig aus Kunststoff hergestellt sein und zur Aufnahme von Lagernadeln eines Nadellagers ausgebildet sein.
Zur Lösung der genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs der vorstehend beschriebenen Art vorgeschlagen, gemäß dem wenigstens die Hinterschnitte im Bereich der Wälzkörpertaschen mittels eines Formfräsers hergestellt werden. In diesem Fall können die Wälzkörpertaschen mittels eines zylindrischen Fräsers in einem ersten Schritt vorbearbeitet und die Leertaschen mittels desselben zylindrischen Fräsers fertig eingearbeitet werden.
Die vollständige mechanische Bearbeitung der Wälzkörpertaschen und der Leertaschen mittels Fräser wird bevorzugt angewandt, wenn der Wälzlagerkäfig massiv aus Metall, beispielsweise aus Messing, besteht.
Wenn der Wälzlagerkäfig aus Kunststoff besteht, ist es möglich, die Wälzkörpertaschen und die Leertaschen durch im Spritzgießwerkzeug angeordnete Schieber zu bilden. Da dadurch das Spritzgießwerkzeug sehr aufwendig und kostenträchtig wird, ist diese Art der Herstellung nur bei sehr großen Stückzahlen von Vorteil.
Wenn die Wälzkörpertaschen mittels des zylindrischen Fräsers radial eingearbeitet werden und die Leertaschen mittels desselben zylindrischen Fräsers mit einer Desaxierung in den Käfig-Rohling eingearbeitet werden, erhält man Leertaschen, deren Wandlungen bzw. Mittellinie in Umfangsrichtung mit einem von der Käfiglängsachse ausgehenden Radius einen Winkel bilden. Hierdurch lässt sich je nach Drehrichtung eine radial nach innen oder radial nach außen gerichtete Pumpwirkung für das Schmiermittel erreichen. Als Mittellinie einer Leertasche wird dabei die sich axial erstreckende Mitte zwischen den beiden axial ausgerichteten Wandungen der Leertasche verstanden.
Der zum Herstellen der Hinterschnitte der Wälzkörpertaschen eingesetzte Formfräser wird in den Wälzkörpertaschen radial gerichtet entlang den Seitenwandungen der mittels des zylindrischen Fräsers hergestellten Wälzkörpertaschen geführt, wobei es möglich ist, zunächst mittels des zylindrischen Fräsers alle Taschen im Wälzlagerkäfig einschließlich der desaxierten Leertaschen herzustellen, um dann anschließend auf die gleiche Weise die Hinterschnitte mittels des Formfräsers in die Wälzkörpertaschen einzuarbeiten.
Es ist auch möglich, die Wälzkörpertaschen mittels des zylindrischen Fräsers und die Hinterschnitte mittels des Formfräsers gleichzeitig herzustellen, wenn der Fräskopf zur Aufnahme und zum Antrieb zweier paralleler zylindrischer Fräser und eines davon beabstandeten, radial gerichteten Formfräsers eingerichtet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Radialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig mit Bearbeitungswerkzeuge während dessen Herstellung, und
2 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig gemäß 1, der zur Aufnahme von Wälzlagernadeln bestimmt ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Der in den 1 und 2 dargestellte Wälzlagerkäfig 1 ist ein Massivkäfig für Nadellager, insbesondere zur Losradlagerung in einem Getriebe. Der Wälzlagerkäfig 1 kann aus Kunststoff oder aus Metall, insbesondere aus Messing, bestehen. Der Wälzlagerkäfig 1 weist Wälzkörpertaschen 2 und wenigstens eine Leertasche 5 auf, die zwischen zwei parallele Seitenringe 3 verbindende Querstege 4 gebildet sind. Die Wälzkörpertaschen 2 unterscheiden sich von den Leertaschen 5 dadurch, dass sie mit Hinterschnitten 6 versehen sind, um die nicht dargestellten Lagernadeln in den Wälzkörpertaschen 2 gegen ein Herausfallen zu sichern und im Betrieb zu führen. Die Hinterschnitte 6 sind so bemessen, dass sich die Lagernadeln mit leichtem Druck in die Wälzkörpertaschen 2 einführen lassen und darin dann gegen ein Herausfallen gehalten sind. Der Wälzlagerkäfig 1 ist einreihig dargestellt, er kann aber auch zwei- oder mehrreihig ausgebildet sein, wenn es die baulichen Verhältnisse erfordern.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Lagerkäfig 1, dessen Wälzkörpertaschen 2 und Leertaschen 5 mittels Fräsen in den Wälzlagerkäfig 1 eingearbeitet sind. Um die Wälzkörpertaschen 2 herzustellen wird ein zylindrischer Fräser 7 radial gegen den Wälzlagerkäfig 1 gefahren, bis er den Wälzlagerkäfig 1, wie dargestellt, durchstoßen hat, woraufhin der zylindrische Fräser 7 und/oder der Wälzlagerkäfig 1 axial verfahren werden, um. eine Wälzkörpertasche 2 in der geforderten Länge auszufräsen.
Um eine Leertasche 5 mit einem anderen Querschnitt als die Wälzkörpertaschen 2 herzustellen, kann der zylindrische Fräser 7 oder der Wälzlagerkäfig 1 quer zur Längsachse der Fräser 7 um die Desaxierung 9 gegenüber der Käfiglängsachse 10 verfahren werden, woraufhin die Leertasche 5 in der gleichen Wiese wie die vorerwähnte Wälzkörpertasche 2 mittels desselben zylindrischen Fräsers 7 hergestellt wird. Aufgrund der Desaxierung 9 verlaufen die Seitenwände bzw. die Mittellinie 11 der Leertasche 5 unter einem Winkel zur Käfiglängsachse 10, wodurch eine gezielte Förder- bzw. Pumpwirkung für im Wälzlager befindliches Schmiermittel erreicht wird.
Zum Herstellen der Hinterschnitte 6 wird ein Formfräser 8 radial in eine vorgefertigte Wälzkörpertasche 2 hineingeführt, wie dies in 1 dargestellt ist, anschließend gegen eine Seitenwand der Wälzkörpertasche 2 gefahren und dann axial an dieser Wälzkörperwand entlang gefahren, wodurch der erste Hinterschnitt 6 entsteht. Am Ende der vorbearbeiteten Wälzkörpertasche 2 wird der Formfräser 8 in Umfangsrichtung in Richtung der gegenüber liegenden Seitenwand der Wälzkörpertasche 2 axial verfahren, wodurch im Wesentlichen gerade Endflächen der Wälzkörpertasche 2 eingearbeitet werden. Nach Erreichen der zweiten Seitenwand der Wälzkörpertasche 2 wird der Formfräser 8 bzw. der Wälzlagerkäfig 1 in entgegengesetzter Richtung axial verfahren, bis das entgegengesetzte Ende der Wälzkörpertasche 2 erreicht ist. Als abschließende Bearbeitung erfolgt dann noch die Bearbeitung der Endfläche, so dass die in den 1 und 2 ersichtliche Form der Wälzkörpertaschen 2 eingearbeitet ist.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt nur eine eingearbeitete Leertasche 5, jedoch ist es möglich, mehr als eine Leertasche 5 in den Wälzlagerkäfig 1 einzuarbeiten, maximal beispielsweise abwechselnd eine Wälzkörpertasche 2 mit Hinterschnitten 6 und eine Leertasche 5 mit schrägen Seitenwänden in den Wälzlagerkäfig 1 einzuarbeiten.
Um eine rationale Fertigung der Wälzkörpertaschen 2 und der Leertaschen 5 zu erreichen, können zwei parallele zylindrische Fräser 7 und ein Formfräser 8 in der dargestellten Weise in einem Fräskopf angeordnet sein, so dass jeweils eine Wälzkörpertasche 2 mittels des zylindrischen Fräsers 7 vorbearbeitet, eine Leertasche 5 fertig bearbeitet und eine vorbearbeitete Wälzkörpertasche 2 mittels des Formfräsers 8 fertig bearbeitet werden.
Des Weiteren ist es auch möglich, den zylindrischen Fräser 7' und den Formfräser so lang auszubilden, dass radial gegenüber liegende Wälzkörpertaschen 2 in einem Durchgang ausgefräst werden können.
Wenn der Wälzlagerkäfig 1 als massiver Kunststoffkäfig ausgebildet ist, lassen sich die Wälzkörpertaschen 2 und die Leertaschen 5 in einer Spritzgießform durch entsprechende Schieber ausbilden, die im Wesentlichen radial verfahrbar sind. Um die Hinterschnitte 6 auszubilden, müssen die Schieber allerdings in der eingefahrenen Position spreizbar und zum Ausfahren in Umfangsrichtung zusammenrückbar sein, damit sie von den Hinterschnitten 6 freikommen und ausziehbar sind. Derartige mit zahlreichen Schiebern versehene Spritzgießformen sind sehr aufwendig sowie kostspielig in der Herstellung und daher nur für die Großserienfertigung derartiger Wälzlagerkäfige 1 geeignet.
Die Leertaschen 5, die nicht für die Wälzkörper benötigt werden, können, wie in 1 dargestellt, mit parallelen und unter einem Winkel zur Käfiglängsachse 10 geneigten Seitenwänden eingearbeitet werden. Ebenso ist es möglich, die Seitenwände der Wälzkörpertaschen radial auseinander- oder zusammenlaufend herzustellen, sie somit konisch oder auch ballig, unsymmetrisch oder kleiner bzw. größer als die Wälzlagertaschen 2 auszuarbeiten. Bei der Bearbeitung der Leertaschen 5 lassen sich fertigungsvereinfachende Maßnahmen ergreifen, insbesondere lässt sich das Werkzeug zum Bearbeiten der Leertaschen 5 einfacher gestalten. Je nach Art dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine gezielte Förder- bzw. Pumpwirkung zu erzeugen oder auch eine drosselnde bzw. behindernde Wirkung für den Schmiermittelfluss einzustellen. Diese Wirkungen können abhängig von der Drehzahl und der Drehrichtung des Wälzlagers sein.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: Wälzkörpertasche
3: Seitenring
4: Quersteg
5: Leertasche
6: Hinterschnitt
7, 7': Zylindrischer Fräser
8: Formfräser
9: Desaxierung
10: Käfiglängsachse
11: Mittellinie einer Leertasche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005027186 A1 [0002]

Claims

Wälzlager mit einem Wälzlagerkäfig (1) mit einer Mehrzahl von in wenigstens einer Reihe angeordneten Wälzkörpertaschen (2) zur Aufnahme von wenigstens einer Reihe von Wälzkörpern, wobei der Wälzlagerkäfig (1) aus zwei Seitenringen (3) und einer Mehrzahl von diese verbindenden Querstegen (4) besteht, zwischen denen die Wälzkörpertaschen (2) gebildet sind, und mit wenigstens einer Leertasche (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerkäfig (1) in einer Reihe mit weniger Wälzkörpern bestückt ist, als es der Anzahl der Wälzkörpertaschen (2) entspricht.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leertasche (5) eine von den Wälzkörpertaschen (2) unterschiedliche Form aufweist.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leertasche (5) zur Aufnahme und/oder Verteilung von Schmier-mittel ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Leertasche (5) so geformt ist, dass eine Förder- bzw. Pumpwirkung wenigstens in einer Drehrichtung erzeugt wird.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittellinie (11) der wenigstens eine Leertasche (5) mit einem von der Käfiglängsachse (10) ausgehenden Radius einen Winkel bildet.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstege (4) und/oder die Seitenringe (3) im Bereich der Wälzkörpertaschen (2) Hinterschnitte (6) zum Sichern der Wälzkörper gegen ein Herausfallen vor dem Zusammenbau aufweisen, und dass die Leertaschen (5) ohne Hinterschnitte (6) ausgebildet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörpertaschen (2) zur Aufnahme von Lagernadeln ausgebildet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörpertaschen (2) mittels eines zylindrischen Fräsers (7) in einem ersten Schritt vorbearbeitet und die Leertaschen (5) mittels desselben oder eines anderen zylindrischen Fräsers (7) fertig eingearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Hinterschnitte (6) im Bereich der Wälzkörpertaschen (2) mittels eines Formfräsers (8) hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörpertaschen (2) mittels des zylindrischen Fräsers (7) radial eingearbeitet und die Leertaschen (5) mittels desselben oder eines anderen zylindrischen Fräsers (7) mit einer Desaxierung (9) eingearbeitet werden.