DE102011004420A1

DE102011004420A1 - Wälzlagerkäfig mit Sollbruchstelle

Info

Publication number: DE102011004420A1
Application number: DE102011004420A
Authority: DE
Inventors: Marc-André Schäfer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-08-23
Also published as: US8827565B2; WO2012110116A1; CN103370554A; US20140003758A1; RU2013142441A

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Wälzlagerkäfig 16 mit in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Wälzkörpertaschen 18 zur Aufnahme lasttragender Wälzkörper 10 eines Wälzlagers, wobei am Wälzlagerkäfig 16 wenigstens ein ein Wälzlagerbauteil 12 hintergreifendes Endstück 14 ausgebildet ist. Das Endstück 14, welches idealerweise als Haltekralle ausgeführt ist, hält Innenring und Wälzkörper 10 zusammen, kann aber nach oder während der Montage per Sollbruchstelle 15 entfernt werden, um einem weiterem Bauteil, wie zum Beispiel einer Dichtungsanordnung, Platz zu machen. Damit ist trotz der Installationsunterstützung eine optimale Bauraumausnutzung gegeben.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig mit in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Wälzkörpertaschen zur Aufnahme lasttragender Wälzkörper eines Wälzlagers.
Stand der Technik
Hintergrund der Erfindung
In einer Vielzahl von Wälzlagertypen werden Wälzlagerkäfige eingesetzt, die zur Führung und Beabstandung von Wälzkörpern Wälzkörpertaschen aufweisen. Zur Unterstützung des Installationsprozesses werden Wälzkörperkäfige mit Installationshilfen ausgerüstet, so das eine Zusammensetzung des Wälzlagers ohne großen Aufwand möglich ist.
Ein Beispiel wäre der so genannte Schnappkäfig, der bei einem radialen Wälzlager axial an die bereits in den Laufbahnen angeordneten Wälzkörper herangeführt und in diese eingeschnappt wird. Dazu weist der Schnappkäfig einen Rückenbereich und einen Taschenbereich auf, wobei der Taschenbereich zur Aufnahme und Führung der Wälzkörper vorgesehen ist und der Rückenbereich zur Übertragung der axialen Kraft beim Installationsvorgang vorgesehen ist.
Ein derartiger Schnappkäfig wird beispielsweise in DE 10 2005 028 756 A1 vorgeschlagen.
Auch bei anderen Aufgabestellungen weisen Wälzlagerkäfige Ausbildungen auf, die die Installation des Wälzlagers unterstützen. Da oft der Zusammenhalt einer Vielzahl von Bauteilen (Ringe, Käfig und Wälzkörper) bereits während der Installation gewährleistet werden muss, sind bei der Zusammensetzung Haltehilfen, die Wälzlagerbauteil der temporär zusammenhalten, durchaus von Vorteil.
In jedem Fall entsteht durch die Installationsvereinfachung beziehungsweise die Installationshilfe ein Teil des Wälzlagerkäfigs, der für den eigentlichen Betrieb nicht benötigt wird und zudem unnötigerweise Bauraum wegnimmt, der beispielsweise für eine Dichtungsanordnung oder für ein Schmiermittel einsetzbar gewesen wäre.
Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher einen leicht installierbaren Wälzlagerkäfig anzugeben, der während des Wälzlagerbetriebes möglichst wenig Bauraum einnimmt.
Die Aufgabe wird durch ein einen Wälzlagerkäfig gemäß Anspruch 1, beziehungsweise durch ein Wälzlager mit einem derartigen Käfig gelöst.
Erfindungsgemäß weist der Wälzlagerkäfig in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Wälzkörpertaschen zur Aufnahme lasttragender Wälzkörper eines Wälzlagers auf. Die Wälzkörpertaschen führen die Wälzkörper, wie beispielsweise Kugeln oder Kegelrollen, in Umfangsrichtung und stellen ferner die Beabstandung derselben sicher. Am Wälzlagerkäfig ist wenigstens ein ein Wälzlagerbauteil hintergreifendes Endstück ausgebildet.
Der Hintergriff kann dabei sowohl in axialer als auch radialer Richtung erfolgen. Ausschlaggebend ist, dass durch diesen Hintergriff ein Installationsvorteil besteht, der es erlaubt das Wälzlagern einfacher zusammenzusetzen. Beispielsweise ist es bei der Installation eines Kegelrollenlager denkbar, dass sich der Käfig am Innenringen oder am Außenring durch den Hintergriff einen Rückhalt verschafft und die Kegelrollen in die Taschen des Wälzlagerkäfigs einlegt Basel sind, während dieser am besagten Lagerring anliegt. Nach dem Befüllen der Taschen folgt der nächste Installationsschritt, wie zum Beispiel die Platzierung eines weiteren Lagerringes.
Zu den Wälzkörpertaschen hin orientiert weißt das Endstück ein Verbindungsstück auf. Dieses Verbindungsstück ist strukturell und/oder materiell geschwächt, sodass ein Bruch des Verbindungsstücks bei einer definierten Biegekraft stattfinden kann. Somit fungiert das Verbindungsstück als Sollbruchstelle, die an dem Wälzlagerkäfig ausgebildet ist. Mit anderen Worten, das Verbindungsstück ist dazu vorgesehen bei einer bestimmten Biegebelastung zu brechen, um das hintergreifende Endstück permanent vom Wälzlagerkäfig zu trennen. Nach der Trennung kann das Endstück entsorgt und der entstandene Raum weiter für das Wälzlagern, zum Beispiel für eine Dichtungsanordnung, genutzt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verbindungsstück mittels einer Kerbe, einer Einritzung oder einer Ausnehmung strukturell geschwächt. Die strukturelle Schwächung stellt den Ort des Bruches sicher, indem aufgrund einer Hebelwirkung, die durch die Biegebelastung entsteht, eine plastische Verformung zuerst nur an der strukturellen Schwächung auftreten kann. Dies setzt voraus, dass das Endstück im übrigen der Art stabil ausgeführt ist, dass bei der erforderlichen Biegebelastung im übrigen Endstück kein Bruch entsteht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn sichergestellt werden muss, dass keine Verunreinigungen, beziehungsweise Fremdkörper, in den Weltraum des Wälzlagers gelangen.
Die strukturelle Schwächung kann dabei sehr unterschiedliche Formen annehmen, wobei eine bestimmte Betätigungsrichtung des Endstück es gegebenenfalls dahingehend unterstützt werden kann, dass sie gegenüber einer anderen bevorzugt wird. Dies kann dadurch geschehen, dass eine Kerbe oder Einritzung entweder in radialer Richtung oder in Umfangsrichtung ausgebildet wird. Eine Kerbe in radialer Richtung würde eine Betätigungsrichtung des Endstück des ihnen Umfangsrichtung unterstützen, womit es in besagter Richtung einfach abzubrechen wäre. Gegenteiliges gilt für eine Ausrichtung in Umfangsrichtung.
Vorteilhafterweise ist das Verbindungsstück mittels einer Dotierung oder einer Beimischung eines Stoffes materiell geschwächt. In diesem Zusammenhang wird das Material des Wälzlagerkäfig als Grundmaterial betrachtet, welches an der Stelle des Verbindungsstücks mit einem Stoff angereichert werden kann, wobei es sich beispielsweise lediglich um eine Verunreinigung zu handeln braucht, die die materielle Verbindung an dieser Stelle schwächt. Dies ist beispielsweise möglich durch das Einbringen von Luftbläschen oder Metallpartikel. Beide würden aufgrund ihres Grundmaterial verdrängenden Volumens den Zusammenhalt des Verbindungsstücks schwächen.
Alternativ kann das Material des Wälzlagerkäfigs, eingeschlossen dem Verbindungsstück auch aus einem einzigen Material gebildet sein, wobei das Verbindungsstück durch eine Fließgrenze beim Spritzvorgang geformt wird. Die Fließgrenze kann damit als Sollbruchstelle dienen.
Vorteilhafterweise ist das hintergreifende Endstück als Haltekralle ausgebildet. Dazu liegt die Haltekralle axial oder radial am Wälzlagerbauteil, wie zum Beispiel einem Innenring oder einer Bordscheibe an. Außerdem könnte das Wälzlagerbauteil alternativ ein Bauteil der Dichtungsanordnung sein, die das Wälzlager abdichtet. Die Haltekralle wird, um die gewünschte Zusammenhaltung zu erzielen unter einer gewissen Vorspannung an, die jedoch nur zu einer geringen Biegebelastung des Verbindungsstückes führen darf, die deutlich unter der für einen Bruch erforderliche Biegebelastung liegen muss.
Das hintergreifende Endstück kann am von den Wälzkörpertaschen abgewandten Ende ein Betätigungselement ausbilden oder aufweisen. Damit wird der Bruch des Verbindungsstückes vereinfacht, wenn die Installation unterstützende Wirkung nicht mehr benötigt wird. Dies kann in einem Verfahrensschritt maschinell oder händisch geschehen.
Die Betätigung des Betätigungselementes wird zudem erleichtert, wenn es sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung fortsetzt.
Generell, aber insbesondere für die händische Handhabung, können wenigstens zwei permanent trennbare, hintergreifende Endstücke vorgesehen sein. Mehrere Endstücke sind sinnvoll, wenn dadurch die Haltung oder Positionierung des Käfigs vereinfacht werden kann.
Vorteilhafterweise ist zur permanenten Trennung erforderliche Biegebelastung derart bemessen ist, dass ein Bruch des Verbindungsstücks händisch durchführbar ist. Dies kann durch eine entsprechende Wahl des Grundmateriales oder durch eine bestimmte strukturelle oder materielle Schwächung des Verbindungsstückes oder einer Kombination der beiden erzielt werden. Vorteilhafterweise kann in Abhängigkeit von der gewünschten Betätigungsrichtung das Brechen des Verbindungsstückes in Umfangsrichtung oder radialer Richtung unterstützt werden, indem das strukturell und/oder materiell geschwächte Verbindungsstück in Umfangsrichtung oder radial geschwächt wird. Beispielsweise kann eine Kerbe im Verbindungsstück in Umfangsrichtung ausgerichtet sein oder in radialer Richtung.
Insbesondere in Radiallagern ist ein erfindungsgemäßer Käfig einsetzbar, wie zum Beispiel in Radlagern.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 ein teilweise abgebildetes, einreihiges Kegelrollenlager mit einem Lagerkäfig mit in Umfangsrichtung orientierter Sollbruchstelle,
2 der Wälzlagerkäfig aus 1 aus radialer Blickrichtung,
3 der Wälzlagerkäfig aus 1 mit Betätigungselement aus radialer Blickrichtung, und
4 ein teilweise abgebildetes, einreihiges Kegelrollenlager mit einem Lagerkäfig mit radialer Sollbruchstelle.
Ausführungsbeispiel
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein teilweise abgebildetes einreihiges Kegelrollenlager mit einem Lagerkäfig mit Sollbruchstelle, die aus einem materiell geschwächten Verbindungsstück 15 gebildet ist.
Die Bordscheibe 12 liegt am Innenring 11 an und bildet zusammen mit den Wälzkörpern und weiteren nicht abgebildeten Teilen ein einreihiges Wälzlager, wie sie beispielsweise für Radlager bei Lastkraftwägen eingesetzt werden.
Der Fortsatz 13 ist der sich radial nach innen erstreckende Teil der Haltekralle 14, die für den Zusammenhalt des Käfigs 16, der Wälzkörper 10, des Innenrings 11 und der Bordscheibe 12 ermöglicht. Die Bordscheibe 12 kann auch mit den Innenring 11 einteilig ausgeführt sein.
Die Montage ist somit denkbar einfach. Der Käfig 16 wird radial um die Bordscheibe 12 und den Innenring 11 gelegt, wobei er diese auch ohne Wälzkörper 10 axial zusammenhält. Danach können die Wälzkörper 10 von außen eingesetzt werden. Schließlich muss nur noch der nicht abgebildete Außenring aufgesetzt werden, um das einreihige Wälzlager zu komplettieren.
Nun bietet es sich an für den Einsatz des Wälzlagers auf der Bordscheibe 12 eine Dichtungsanordnung, zum Beispiel, eine Kassettendichtung aufzupressen. Dazu kann nun das Endstück 14 betätigt und durch einen Bruch der Sollbruchstelle 15 vom Wälzlagerkäfig getrennt werden, womit ausreichend radialer Bauraum zurückgewonnen wird, um die Dichtung zu befestigen.
2 zeigt der Wälzlagerkäfig aus 1 aus radialer Blickrichtung mit der Sollbruchstelle 15. Die Sollbruchstelle 15 ist eine Kerbe 15, die in radialer Richtung in Bezug auf die Rotationsachse des Wälzlagerkäfigs ausgerichtet ist. Damit wird eine Betätigung für einen Bruch am Wälzkörperkäfig abgewandten Ende entlang der Umfangsrichtung bevorzugt.
3 zeigt der Wälzlagerkäfig aus 1 mit Betätigungselement 17 aus radialer Blickrichtung. Im Vergleich zu 2 setzt sich das Endstück in beidseitiger Umfangsrichtung fort, womit eine Betätigung, insbesondere eine händische Betätigung, unterstützt wird.
Die möglichen Betätigungskraftrichtungen für einen Bruch werden ausgehend vom Fortsatz mittels den Pfeilen K angedeutet.
4 zeigt ein teilweise abgebildetes, einreihiges Kegelrollenlager mit einem Lagerkäfig mit radialer Sollbruchstelle. Das Kegelrollenlager und der Wälzlagerkäfig entsprechen dabei dem Kegelrollenlager aus 1, wobei die Sollbruchstelle lediglich nicht in Umfangsrichtung orientiert, sondern radial orientiert ist, womit die Biegerichtung beim Abbrechen des Endstückes 14 eher radial gerichtet ist. Dies kann von Lager zu Lager so gewählt werden, dass jeweils genügend Raum für eine Handhabe oder ein maschinelles Abbrechen vorhanden ist. Bei Radiallagern wird meist eine in Umfangsrichtung orientierte Sollbruchstelle 15, wie in 1 vorteilhafter sein, weil in der Regel mehr Raum in Umfangsrichtung vorhanden ist, als in radialer Richtung. Sollte beim Herstellungsprozess nach der Bestückung eines Lagerringes, z. B. des Innenrings 11, dann das Gegenstück, z. B. der Außenring, aufgezogen werden, so kann es sein, dass zuvor das Endstück 14 bereits abgebrochen werden kann, womit mehr radialer Raum zur Verfügung stünde und damit eine radiale Sollbruchstelle 19 vorteilhafter wäre.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Wälzlagerkäfig 16 mit in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Wälzkörpertaschen 18 zur Aufnahme lasttragender Wälzkörper 10 eines Wälzlagers, wobei am Wälzlagerkäfig 16 wenigstens ein ein Wälzlagerbauteil 12 hintergreifendes Endstück 14 ausgebildet ist. Das Endstück 14, welches idealerweise als Haltekralle ausgeführt ist, hält Innenring und Wälzkörper 10 zusammen, kann aber nach oder während der Montage per Sollbruchstelle 15 entfernt werden, um einem weiterem Bauteil, wie zum Beispiel einer Dichtungsanordnung, Platz zu machen. Damit ist trotz der Installationsunterstützung eine optimale Bauraumausnutzung gegeben.
Bezugszeichenliste

K: Betätigungskraftrichtung
10: Wälzkörper
11: Innenring
12: Bordscheibe
13: radialer Fortsatz
14: hintergreifendes Endstück
15: in Umfangsrichtung geschwächtes Verbindungsstück (in Umfangsrichtung orientierte Sollbruchstelle)
16: Wälzlagerkäfig
17: Betätigungselement
18: Wälzlagerkäfigtasche
19: radial geschwächtes Verbindungsstück (radiale Sollbruchstelle)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005028756 A1 [0004]

Claims

Wälzlagerkäfig (16) mit in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Wälzkörpertaschen (18) zur Aufnahme lasttragender Wälzkörper (10) eines Wälzlagers, wobei am Wälzlagerkäfig (16) wenigstens ein ein Wälzlagerbauteil (12) hintergreifendes Endstück (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück (14) zu den Wälzkörpertaschen (18) hin ein strukturell und/oder materiell geschwächtes Verbindungsstück (15) aufweist, wobei das Verbindungsstück (15) dazu vorgesehen ist bei einer bestimmten Biegebelastung zu brechnen, um das hintergreifende Endstück (14) permanent vom Wälzlagerkäfig (16) zu trennen.
Wälzlagerkäfig (16) nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsstück (15) mittels einer Kerbe (15), einer Einritzung oder einer Ausnehmung strukturell geschwächt ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsstück (15) mittels einer Dotierung oder einer Beimischung eines Stoffes materiell geschwächt ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hintergreifende Endstück (14) als Haltekralle (13) ausbildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hintergreifende Endstück (14) an einem von den Wälzkörpertaschen (12) abgewandten Ende ein Betätigungselement (17) ausbildet oder aufweist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 5, wobei das Betätigungselement (17) sich zumindest teilweise in Umfangsrichtung fortsetzt.
Wälzlagerkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei permanent trennbare, hintergreifende Endstücke (14) vorgesehen sind.
Wälzlagerkäfig (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wälzlagerbauteil (12) ein Innenring, ein Außenring, eine Bordscheibe (12) oder ein Bestandteil einer Dichtungsanordnung des Wälzlagers ist.
Wälzlagerkäfig (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zur permanenten Trennung erforderliche Biegebelastung derart bemessen ist, dass ein Bruch des Verbindungsstücks (15) händisch durchführbar ist.
Wälzlagerkäfig (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das strukturell und/oder materiell geschwächte Verbindungsstück (15) in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung geschwächt ist.
Wälzlager, insbesondere Radlager, mit einem Wälzlagerkäfig (14) der Ansprüche 1 bis 10.