DE102011075506A1

DE102011075506A1 - Radialwälzlager mit sinusförmigem Käfig

Info

Publication number: DE102011075506A1
Application number: DE102011075506A
Authority: DE
Inventors: Carsten Ohr; Florian Böhm; Alex Nicolas Queck
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager (10, 30) mit zwei Lagerringen (12, 14; 32, 34) und zwischen den Lagerringen angeordneten sowie in einem Käfig (18, 38) aufgenommenen kugelförmigen Wälzkörpern (16, 36). Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Käfig (18, 38) einstückig ausgebildet ist und über seinen Umfang einen sinusförmigen Verlauf aufweist, wobei durch den sinusförmigen Verlauf in axialer Richtung offene Wälzkörpertaschen (20; 39, 40) gebildet sind, in welche die Wälzkörper (16, 36) eingesetzt sind. Infolge des sinusförmigen Verlaufs des Käfigs (18, 38) ergibt sich eine gleichmäßige Masseverteilung sowie ein geringes Gewicht, wodurch insbesondere der Einfluss von ungleichmäßigen Zentrifugalkräften bei hohen Lagerdrehzahlen reduziert wird. Durch in einer Ausführungsform nicht mit Wälzkörper (16) besetzte Federtaschen (21) weist der Käfig (18) in Umfangsrichtung eine geringe Steifigkeit bzw. eine hohe Elastizität auf.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager mit zwei Lagerringen und zwischen den Lagerringen angeordnete sowie in einem Käfig aufgenommene kugelförmige Wälzkörper.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlager mit einer Vielzahl von zwischen zwei Lagerringen geführten Wälzkörpern sind allgemein bekannt. Die Wälzkörper können dabei in einem Käfig aufgenommen sein, um einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Wälzkörpern zu erreichen und hierdurch die Reibung zwischen den Wälzkörpern untereinander sowie die Gefahr des Verklemmens zu verringern.
Bekannte Käfige aus Stahl, Kunststoff oder Messing weisen Ausnehmungen bzw. Fenster auf, in denen die Wälzkörper platziert sind und geführt werden. Derartige Schnapp- oder Fensterkäfige haben eine ungleichmäßige Masseverteilung, wodurch sie bei hohen Drehzahlen aufgrund der dann asymmetrisch einwirkenden Zentrifugalkräfte insbesondere in ihren dünnwandigen Käfigbereichen einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind. Daneben besitzen Schnapp- oder Fensterkäfige in tangentialer Richtung eine hohe Steifigkeit. Hierdurch wirken insbesondere bei dynamischen Belastungen, wie zum Beispiel bei einer schnellen Drehzahländerung, aufgrund der Massenträgheit des Käfigs sowie der Bewegung der Wälzkörper extreme mechanische Lasten auf den Käfig und insbesondere auf die Käfigstege ein. Die beiden Effekte können einzeln oder im Zusammenwirken zum Käfigbruch und einer hiermit einhergehenden Beschädigung des Wälzlagers führen.
Aus der DE 42 20 973 A1 ist ein Wälzlagerkäfig aus einem Kunststoff bekannt. Dieser Wälzlagerkäfig ist an mindestens einer Stelle in Umfangsrichtung elastisch ausgebildet, so dass er auffedern kann und die Wälzkörper radial an eine Laufbahn drückt sowie das Bewegungsspiel der Wälzkörper gegen den Käfig beseitigt. Mindestens ein Seitenring des Käfigs ist mit einer umlaufenden Nut versehen, in die ein Ring aus Federstahldraht eingelegt ist. Der Ring verstärkt die Federkraft der elastischen Stelle und übernimmt deren Federaufgabe, wenn deren Federkraft aufgrund von Ermüdungserscheinungen nachlässt. Der Käfig erfordert jedoch den Einsatz von zwei unterschiedlichen Werkstoffen und ist nur im Bereich der elastischen Stelle in Umfangsrichtung elastisch deformierbar ausgebildet.
Die DE 42 22 175 A1 betrifft einen Wälzlagerkäfig, insbesondere für Zylinderrollen- und Nadellager, der an zumindest einer Stelle seines Umfanges ausgehend von beiden Bordkanten je einen axial verlaufenden Einschnitt zur Schaffung eines diagonalen Verbindungssteges aufweist. Bei diesem Wälzlagerkäfig ist die Elastizität ebenfalls auf den Einschnittbereich begrenzt.
Aus der DE 41 31 284 A1 ist ferner ein Wälzlagerkäfig für Nadellager bekannt. Dieser Wälzlagerkäfig weist mindestens einen durchgehenden, vorzugsweise axial verlaufenden Schlitz auf, der von zwei elastischen Stegen überbrückt ist. Die Stege bestehen aus einem biegsamen, elastisch verformbaren Material, während der Käfig aus einem vergleichsweise formstabilen und steifen Kunststoff hergestellt ist. Auch dieser Wälzlagerkäfig ist lediglich im Bereich des Schlitzes in tangentialer Richtung elastisch, während der übrige Käfig aus einem nur geringfügig deformierbaren, besonders steifen Kunststoff gebildet ist.
Aus der DE 1 725 627 U ist ein Lagerkäfig und ein mit dem Käfig versehenes Wälzlager bekannt. Der Lagerkäfig ist in axialer Richtung sinusförmig gewellt ausgebildet. Dabei verlaufen die Wellenkämme bzw. die Wellentäler parallel zu den Bordkanten des Käfigs, und zylindrische Wälzkörper sind in näherungsweise rechteckförmigen Ausnehmungen aufgenommen, deren quer zur Umfangsrichtung verlaufende Längskanten ebenfalls gewellt verlaufen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein reibungsarmes Radialwälzlager vorzustellen, das aufgrund einer gleichmäßigen Masseverteilung des Käfigs und einer über dessen Gesamtumfang hinweg vorhandenen hohen Elastizität weitgehend unempfindlich gegenüber extreme dynamische Lasten, insbesondere schnelle Drehzahlwechsel bei großen Lagerdrehzahlen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die üblichen Schnapp-Käfige aus Kunststoff für Radialwälzlager eine ungleichmäßige umfangsseitige Masseverteilung und zudem eine nur geringe Elastizität in Umfangsrichtung aufweisen, so dass die mit solchen konventionellen Käfigen ausgerüsteten Wälzlager insbesondere dynamische Lastwechsel, wie zum Beispiel bei schnellen Drehzahländerungen auf hohem Drehzahlniveau, nicht dauerhaft ohne die Gefahr von Lagerschäden widerstehen können.
Die Erfindung betrifft daher ein Radialwälzlager mit zwei Lagerringen und zwischen den Lagerringen angeordnete sowie in einem Käfig aufgenommene kugelförmige Wälzkörper. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Radialwälzlager vorgesehen, dass der Käfig einstückig ausgebildet ist und über seinen Umfang einen sinusförmigen Verlauf aufweist, wobei durch den sinusförmigen Verlauf in axialer Richtung offene Wälzkörpertaschen gebildet sind, in welche die Wälzkörper eingesetzt sind.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Käfig kann in voneinander leicht abweichenden Konstruktionen entweder für ein Rillenkugellager oder für ein Schrägkugellager genutzt werden, worauf weiter unten im Detail eingegangen wird.
Der kreisförmige Käfig ist im Wesentlichen über seinen gesamten Umfang hinweg sinusförmigen gewellt ausgebildet, wodurch eine alternierende Abfolge von axial in die eine oder axial in die entgegengesetzte Richtung weisende Wälzkörpertaschen oder wechselweise Wälzkörpertaschen und Federtaschen ausgebildet ist. Hierbei ist der Käfig sozusagen fensterfrei ausgebildet, das heißt, der Korpus des Käfigs weist keine Ausnehmungen zur Aufnahme und Führung von Wälzkörpern auf, wodurch sich in Verbindung mit einer über den Umfang hinweg konstanten Querschnittsgeometrie eine weitgehend gleichmäßige umfangsseitige Masseverteilung bei einem zugleich geringen Gewicht ergibt.
Die Federwirkung bzw. Elastizität der bei einer Ausführungsform leeren Federtaschen verringert die Steifigkeit des Käfigs in tangentialer Richtung, wodurch sich in Verbindung mit der gleichförmigen Masseverteilung die Widerstandsfähigkeit des Wälzlagers gegenüber extremen dynamischen Lasten, insbesondere in Form von schnellen Drehzahländerungen auf hohem Drehzahlniveau erhöht.
Eine erste Weiterbildung der Erfindung sieht für ein Rillenkugellager vor, dass durch den sinusförmigen Verlauf des Käfigs entlang dessen Umfangs in abwechselnder Abfolge Wälzkörpertaschen und Federtaschen ausgebildet sind, wobei die Wälzkörpertaschen in der einen axialen Richtung und die Federtaschen in der dazu axial entgegengesetzten Richtung des Rillenkugellagers offen sind. In den Wälzkörpertaschen ist jeweils ein Wälzkörper aufgenommen, während die Federtaschen unbestückt sind.
Durch die sinusförmige Ausbildung der Wälzkörpertaschen und der Federtaschen wird eine erwünschte Federwirkung in Umfangsrichtung des Käfigs gegenüber tangential angreifenden Kräften erreicht.
Für ein Schrägkugellager ist abweichend davon vorgesehen, dass durch den sinusförmigen Verlauf des Käfigs entlang dessen Umfangs an beiden axialen Seiten Wälzkörpertaschen gebildet sind, die abwechselnd in der einen axialen Richtung oder in der dazu axial entgegengesetzten Richtung offen sind. Bei dieser Variante sind vorzugsweise alle Wälzkörpertaschen mit jeweils einem Wälzkörper besetzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Wälzlagers sieht vor, dass die Wälzkörpertaschen jeweils eine Zusatzführung für die dort angeordneten Wälzkörper aufweisen. Hierdurch sind die Bewegungsmöglichkeiten der Wälzkörper in den Wälzkörpertaschen, insbesondere in axialer Richtung, weiter definiert eingeschränkt. Unter anderem wird hierdurch ein Herausfallen der Wälzkörper aus den Wälzkörpertaschen bei der Montage des Käfigs vermieden.
Die Zusatzführung weist in einer konstruktiv weiter konkretisierten Ausführungsform mindestens zwei im Bereich der Öffnung der jeweiligen Wälzkörpertasche ausgebildete Schnappnasen auf, die den jeweils zugeordneten Wälzkörper abschnittweise umgreifen. Die jeweils bevorzugt paarweise gegenüberliegend angeordneten und federnd ausgebildeten Schnappnasen sichern die Lage der Wälzkörper in den Wälzkörpertaschen vor allem in axialer Richtung. Wenn der Käfig bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, können die Schnappnasen bereits während eines Spritzgussvorgangs unter Verwendung eines geeigneten Formwerkzeugs einstückig zusammen mit dem Käfig hergestellt werden.
Kommt zum Beispiel ein metallisches Flach- bzw. Bandmaterial oder ein derartiges Material aus Kunststoff mit einer rechteckförmigen Querschnittsgeometrie als Ausgangsmaterial für die Herstellung des Käfigs zum Einsatz, so wird bei einem beispielhaften Fertigungsablauf zunächst ein geeigneter sinusförmiger Kurvenverlauf in das Flachmaterial zur Ausbildung der Wälzkörpertaschen und der Federtaschen durch Umformen eingebracht. Anschließend wird das gewellte Flachmaterial auf die erforderliche Länge für einen Käfig abgelängt, wobei die Reduzierung der Umfangslänge aufgrund des gewellten Verlaufs zu berücksichtigen ist. Danach können z.B. U-förmige Einschnitte in das Flachmaterial zur Ausbildung der rechteckförmigen Schnappnasen eingestanzt oder eingeschnitten werden. Die Einschnitte können auch durch Laserstrahlschneiden erzeugt werden. Alternativ dazu können die Einschnitte auch vor dem Erzeugen der Sinus-Wellen in das Flachmaterial eingebracht werden. Jeweils zwei aufeinander folgende Einschnitte werden hierbei spiegelbildlich zueinander hergestellt, so dass die Basislinien dieser beiden U-förmigen Einschnitte parallel beabstandet zueinander verlaufen. Im Anschluss daran wird das gewellte und mit Einschnitten versehene Flachmaterial in die notwendige Kreisform gebracht und die dann gegeneinander stoßenden Enden des Flachmaterials zu einem Käfig zusammengefügt. Das Fügen kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen.
Das Einbringen der Einschnitte kann alternativ auch nach dem thermischen Fügen der Enden des in die Kreisform umgeformten Zuschnittes erfolgen. Die mittels der U-förmigen Einschnitte gebildeten Laschen werden zur Schaffung der Schnappnasen dann aus der Ebene des Käfigs bzw. des Flachmaterials heraus gebogen, was auch vor dem Umformen in die Kreisform bzw. dem Fügen erfolgen kann.
Der Abstand zwischen den Schnappnasen einer jeden Wälzkörpertasche ist stets kleiner als der Durchmesser der beispielsweise kugelförmigen Wälzkörper, so dass sich die Wälzkörper erst nach Überwindung einer definierten Kraft in die Wälzkörpertaschen hineindrücken lassen und darin einrasten bzw. einschnappen. Auf diese Weise wird unter anderem ein Herausfallen der Wälzkörper aus den Wälzkörpertaschen während der Montage verhindert. Die Geometrie der Wälzkörpertasche ist so gestaltet, dass sich der jeweilige Wälzkörper unabhängig von der Zusatzführung leichtgängig in der Wälzkörpertasche drehen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Wälzlagers weist der Käfig eine vieleckige, insbesondere eine viereckige Querschnittsgeometrie auf, die über den Umfang des Käfigs hinweg im Wesentlichen konstant ist. Hieraus folgt unter anderem eine weitgehend gleichförmige Masseverteilung über den Umfang des Käfigs hinweg, die zu einer Vergleichmäßigung der Wirkung von angreifenden Zentrifugalkräften führt. Darüber hinaus kann der Käfig des erfindungsgemäßen Wälzlagers in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise kontinuierlich aus einem endlosen Flach- bzw. Bandmaterial hergestellt werden.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Käfig aus einer Stahllegierung, vorzugsweise aus einem Federstahl, aus einer Messinglegierung, aus einem Kunststoffmaterial oder aus einer Kombination von mindestens zwei der genannten Werkstoffe gebildet ist.
Ein aus einer Stahllegierung, insbesondere aus einem Federstahl gebildeter Käfig weist insbesondere den Vorteil einer hohen Elastizität auf, die keinen Ermüdungserscheinungen unterliegt. Der Einsatz eines gegebenenfalls faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffmaterials ermöglicht hingegen eine einfache Herstellung des Käfigs mittels bekannter Spritzgussverfahren in großen Stückzahlen. Alternativ dazu können auch faserarmierte duroplastische Kunststoffmaterialien zum Einsatz kommen. Durch eine Kombination von mindestens zwei der genannten Werkstoffe lassen sich deren vorteilhafte Eigenschaften erforderlichenfalls verbinden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäß ausgebildete Radialwälzlager wird nachfolgend in zwei bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf einen abgewickelten Käfig eines erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 einen schematischen Querschnitt durch ein Rillenkugellager, das mit dem Käfig gemäß 1 bestückt ist,
3 eine schematische Draufsicht auf einen abgewickelten Käfig eines erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 einen schematischen Querschnitt durch ein Schrägkugellager, das mit dem Käfig gemäß 3 bestückt ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt demnach in einer schematischen Draufsicht einen abgewickelten Käfig 18 für das in 2 dargestellte Rillenkugellager 10. Dieses Rillenkugellager 10 weist zwei radial übereinander angeordnete Lagerringe 12 und 14 auf, zwischen denen kugelförmige Wälzkörper 16 angeordnet sind. Die beiden Lagerringe 12, 14 weisen unter anderem jeweils eine rillenförmige Lauffläche 22, 24 zur axialen Führung der Wälzkörper 16 auf.
Der einstückige Käfig 18 ist in Umfangsrichtung 28 sinus- oder kosinusförmig gewellt ausgebildet, so dass er eine abwechselnde Abfolge von Wälzkörpertaschen 20 und Federtaschen 21 aufweist. Eine in 2 erkennbare rechteckige Querschnittsgeometrie des Käfigs 18 ist über seinen Umfang hinweg im Wesentlichen konstant. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 verfügt der nur teilweise dargestellte Käfig 18 über insgesamt zwölf Wälzkörpertaschen 20 und zwölf Federtaschen 21 zur Aufnahme und Führung von zwölf Wälzkörpern 16. Eine hiervon abweichende Anzahl von Wälzkörpertaschen und Federtaschen ist gleichfalls möglich, wobei die Anzahl der Wälzkörpertaschen und der Federtaschen jeweils gleich ist und lediglich die Wälzkörpertaschen 20 mit Wälzkörpern 16 besetzt sind. Die Wälzkörpertaschen 20 und die Federtaschen 21 sind deutlich erkennbar innerhalb der sinusförmigen Umfangsgeometrie des einstückigen Käfigs 18 ausgebildet. Die Wälzkörper 16 sind in den zugeordneten Wälzkörpertaschen 20 leicht drehbar aufgenommen.
Der sinusförmige Verlauf der Federtaschen 21 bewirkt eine hohe Elastizität des Käfigs 18, so dass insbesondere tangential angreifende Kräfte effektiv absorbiert werden können und eine Beschädigung des Käfigs 18 auch bei großen dynamischen Belastungen vermieden wird.
Demgegenüber dienen die Wälzkörpertaschen 20 der Aufnahme und Führung der kugelförmigen Wälzkörper 16. Zur weiteren Lagesicherung der jeweiligen Wälzkörper 16 in den Wälzkörpertaschen 22, insbesondere in axialer Richtung, sind im Bereich der axial nach außen weisenden Öffnungen 28 der Wälzkörpertaschen 20 zwei gegenüberliegend angeordnete Schnappnasen 26, 27 vorhanden. Ein nicht bezeichneter umfangsbezogener Abstand zwischen den Schnappnasen 26 und 27 ist so bemessen, dass er kleiner ist als ein ebenfalls nicht bezeichneter Durchmesser der Wälzkörper 16. Hierdurch können die Wälzkörper 16 erst durch die Überwindung einer bestimmten Gegenkraft in die Wälzkörpertaschen 20 hineingedrückt werden und rasten bzw. schnappen dabei in diese ein.
Die Geometrie der Wälzkörpertaschen 20 ist so gewählt, dass sich die Wälzkörper 16 nach dem Eindrücken leichtgängig in den Wälzkörpertaschen 20 drehen können. Die Schnappnasen 26, 27 stellen demnach eine Zusatzführung für den jeweiligen Wälzkörper 16 dar und sind bevorzugt zusammen mit dem Käfig 18 einstückig hergestellt. Eine Gesamtamplitude des sinusförmigen Käfigs 18 bzw. dessen axiale Erstreckung ist kleiner oder gleich einer Breite der beiden Lagerringe 12, 14.
Der Käfig 18 weist aufgrund der leeren, das heißt nicht mit Wälzkörpern 16 besetzten Federtaschen 21, die jeweils zwischen zwei mit Wälzkörpern 16 besetzten Wälzkörpertaschen 20 angeordnet sind, eine hohe Elastizität bzw. eine geringe tangentiale Steifigkeit auf. Daneben verfügt der Käfig 18 aufgrund seiner sinusförmig ausgebildeten Umfangskontur sowie der über den Umfang hinweg annähernd konstanten Querschnittsgeometrie über eine recht gleichmäßige Masseverteilung.
Dadurch, dass sich der Käfig 18 mit den Wälzkörpertaschen 20 und den Federtaschen 21 gleicher Geometrie axial auf beiden Seiten der Wälzkörper 16 erstreckt, neigt der Käfig 18 bei hohen Drehzahlen anders als typische Schnappkäfige nicht dazu, sich im Wälzlager einseitig zu verwölben oder zu verkippen. Vielmehr wird sich beim Einwirken vergleichsweise großer Zentrifugalkräfte der Käfig 18 sowohl im Bereich der Wälzkörpertaschen 20 als auch im Bereich der Federtaschen 21 radial an einem Lagerring 12, 14 abstützen, wodurch starke einseitige mechanische Belastungen am Käfig vorteilhaft vermieden werden.
Durch die genannten Konstruktionsmerkmale kann das erfindungsgemäße Axiallager 18 auch hohe Tangential- und Zentrifugalkräfte, wie sie bei extremen dynamischen Belastungen, insbesondere bei hohen Drehzahlen und schnellen Drehzahländerungen auftreten, gutmütig abfangen. Darüber hinaus erlaubt der sinusförmige Käfig 18 einen reibungsarmen Betrieb des Wälzlagers 10.
2 zeigt in der schematischen Schnittdarstellung des Rillenkugellagers 10 die beiden Lagerringe 12, 14 mit ihren beiden konkav ausgebildeten Laufflächen 22, 24. Die Krümmung der konkav ausgebildeten Laufflächen 22, 24 korrespondiert mit dem Krümmungsradius der Wälzkörper 16, um eine möglichst vollflächige Anlage zwischen dem Wälzkörper 16 und den Laufflächen 22, 24 zu erzielen. Die Wälzkörper 16 werden darüber hinaus durch die Wälzkörpertaschen 20 und die Schnappnasen 26, 27 derart geführt, dass ein vorbestimmter Abstand zu den benachbarten Wälzkörpern erhalten wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 ist eine an den Wälzkörper 16 grenzende Wälzkörperkontaktfläche 29 der Schnappnase 26 eben ausgebildet.
Der Käfig 18 verfügt im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine entlang seines Umfangs im Wesentlichen gleichbleibende, rechteckförmige Querschnittsgeometrie und kann daher in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise zum Beispiel aus einem Zuschnitt geeigneter Länge aus einem endlosen metallischen Bandbzw. einem Flachmaterial hergestellt sein. Vor oder nach dem Erzeugen der weiter oben beschriebenen sinusförmigen Wellen des Käfigs können die Schnappnasen 26, 27 beispielsweise durch das Einbringen einer entsprechenden Anzahl von U-förmigen Einschnitten hergestellt werden, die vorzugsweise erst nach dem thermischen Fügen des Käfigs aus der Ebene des Zuschnittes bzw. des Käfigs herausgebogen bzw. aufgestellt werden. Hierbei ist es erforderlich, zwei aufeinander folgende U-förmige Einschnitte jeweils spiegelbildlich zueinander auszubilden, damit jeweils zwei Schnappnasen 26, 27 im Bereich einer Öffnung 28 der betreffenden Wälzkörpertasche 20 zueinander gerichtet sind. Die Einschnitte zur Ausbildung der Schnappnasen 26, 27 können beispielsweise durch Stanzen, Laserstrahlschneiden oder andere Verfahren in den Zuschnitt eingebracht werden.
Für den Fall, dass der Käfig 18 aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial gebildet ist, können die Schnappnasen 26, 27 auf einfache Art und Weise im Zuge des Spritzgussprozesses zur Herstellung des Käfigs 18 gleich mit ausgebildet werden. Der Einsatz eines Kunststoffmaterials erlaubt es, die ohnehin schon geringe Masse des Käfigs 18 im Vergleich zur Stahlausführung noch weiter zu minimieren. Darüber hinaus ist ein Käfig 18 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff wie zum Beispiel Polytetrafluoräthylen (PTFE), in der Regel zumindest in begrenztem Umfang selbstschmierend, wodurch der Einsatz zusätzlicher Schmierstoffe zumindest verringert werden kann.
Die 3 und 4 zeigen ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schrägkugellager 30 mit einem gegenüber 1 und 2 etwas abweichend gestalteten Käfig 38. Das Schrägkugellager 30 verfügt ebenfalls über zwei Lagerringe 32 und 34, zwischen denen Wälzkörper 36 aufgenommen sind. Die Wälzkörper 36 bewegen sich entlang eines Wälzkörperteilkreises auf den Laufflächen 43, 44 der beiden Lagerringe 32, 34.
3 zeigt den zu dem Schrägkugellager 30 gehörenden Käfig 38 in einer abgewickelten schematischen Draufsicht, der dem Konstruktionsprinzip der Erfindung folgend in Umfangsrichtung 50 einen sinus- oder kosinusförmigen Verlauf aufweist. Durch diesen geometrischen Verlauf des Käfigs 38 hat dieser Wälzkörpertaschen 39, 40, die in abwechselnder Reihenfolge in die eine oder in die entgegengesetzte axiale Richtung geöffnet sind. Im Unterschied zur Ausführungsform des Käfigs 18 gemäß den 1 und 2 ist jede der Wälzkörpertaschen 39, 40 mit einem Wälzkörper 36 bestückt, und daher sind keine Federtaschen ausgebildet. In den Wälzkörpertaschen 39, 40 sind die Wälzkörper 36 so eingesetzt, dass sie darin leicht drehbar sind.
Im Bereich der Öffnung 41, 42 einer jeden Wälzkörpertasche 39, 40 sind wiederum zwei gegenüberliegend angeordnete Schnappnasen 46, 47 bzw. 48, 49 angeordnet, die das rastende Hineindrücken der Wälzkörper 36 in die Wälzkörpertaschen 39, 40 sowie deren Lagesicherung ermöglichen. Die jeweiligen Schnappnasen 46, 47 bzw. 48, 49 weisen jeweils eine Wälzkörperkontaktfläche 51 auf, an welcher der Wälzkörper 36 zumindest bereichsweise anliegt. Die Wälzkörperkontaktfläche 51 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der 4 wiederum eben ausgeführt, sie kann abweichend hiervon aber auch entsprechend dem Krümmungsradius der Wälzkörper 36 leicht konkav ausgebildet sein, um die Auflagefläche zwischen dem Wälzkörper 36 und der Wälzkörpertasche 39, 40 zu vergrößern.
Bezugszeichenliste

10: Radialwälzlager, Rillenkugellager
12: Lagerring
14: Lagerring
16: Wälzkörper
18: Käfig, gewellt
20: Wälzkörpertasche
21: Federtasche
22: Lauffläche
23: Öffnung in 20
24: Lauffläche
25: Öffnung in 21
26: Schnappnase
27: Schnappnase
28: Umfangsrichtung
29: Wälzkörperkontaktfläche
30: Radialwälzlager, Schrägkugellager
32: Lagerring
34: Lagerring
36: Wälzkörper
38: Käfig, gewellt
39: Wälzkörpertasche
40: Wälzkörpertasche
41: Öffnung in 39
42: Öffnung in 40
43: Lauffläche
44: Lauffläche
46: Schnappnase
47: Schnappnase
48: Schnappnase
49: Schnappnase
50: Umfangsrichtung
51: Wälzkörperkontaktfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4220973 A1 [0004]
DE 4222175 A1 [0005]
DE 4131284 A1 [0006]
DE 1725627 U [0007]

Claims

Radialwälzlager (10, 30) mit zwei Lagerringen (12, 14; 32, 34) und zwischen den Lagerringen angeordneten sowie in einem Käfig (18, 38) aufgenommenen kugelförmigen Wälzkörpern (16, 36), dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (18, 38) einstückig ausgebildet ist und über seinen Umfang einen sinusförmigen Verlauf aufweist, wobei durch den sinusförmigen Verlauf in axialer Richtung offene Wälzkörpertaschen (20; 39, 40) gebildet sind, in welche die Wälzkörper (16, 36) eingesetzt sind.
Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den sinusförmigen Verlauf des Käfigs (18) entlang dessen Umfangs in abwechselnder Abfolge Wälzkörpertaschen (20) und Federtaschen (21) gebildet sind, wobei die Wälzkörpertaschen (20) in der einen axialen Richtung und die Federtaschen (21) in die dazu axial entgegengesetzten Richtung offen sind.
Radialwälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (16) jeweils in den Wälzkörpertaschen (20) aufgenommen und die Federtaschen (21) unbestückt sind.
Radialwälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als ein Rillenkugellager (10) ausgebildet ist.
Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den sinusförmigen Verlauf des Käfigs (38) entlang dessen Umfangs Wälzkörpertaschen (39, 40) gebildet sind, wobei die Wälzkörpertaschen (39, 40) abwechselnd in der einen axialen Richtung oder in der dazu axial entgegengesetzten Richtung offen sind.
Radialwälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in allen Wälzkörpertaschen (39, 40) jeweils ein Wälzkörper (36) aufgenommen ist.
Radialwälzlager nach einem der Ansprüche 4 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als ein Schrägkugellager (30) ausgebildet ist.
Radialwälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörpertaschen (20; 39, 40) eine Zusatzführung für die jeweiligen Wälzkörper (16, 36) aufweisen.
Radialwälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzführung mindestens zwei im Bereich der Öffnung der Wälzkörpertasche (20; 39, 40) ausgebildete Schnappnasen (26, 27; 46, 47, 48, 49) aufweist.
Radialwälzlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (18, 38) aus einem Kunststoff hergestellt ist und die Schnappnasen (26, 27; 46, 47, 48, 49) am Käfig (18, 38) angeformt sind.
Radialwälzlager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (18, 38) eine vieleckige Querschnittsgeometrie aufweist, die über seinen Umfang hinweg im Wesentlichen konstant ist.