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Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig für ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Wälzlager mit derartigen Wälzlagerkäfigen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Die Wälzlager dienen beispielsweise dazu, eine Welle an einem Gehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar zu lagern, wobei durch den Einsatz von Wälzlagern eine besonders reibungsarme Lagerung der Welle an dem Gehäuse realisierbar ist.
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Das Wälzlager umfasst Wälzkörper, welche auf jeweiligen Laufbahnen abwälzen, wenn sich die Welle um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse dreht. Der Wälzlagerkäfig dient dabei zum Führen der Wälzkörper und insbesondere zum gegenseitigen Beabstanden der Wälzkörper, so dass sich diese nicht gegenseitig berühren. Hierzu umfasst der Wälzlagerkäfig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Wälzkörpertaschen, in denen die jeweiligen Wälzkörper zumindest teilweise aufgenommen sind.
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Um das Wälzlager auf besonders einfache Weise montieren zu können, umfasst der Wälzlagerkäfig wenigstens zwei in Umfangsrichtung voneinander separate und jeweilige Wälzkörpertaschen zum Führen der Wälzkörper aufweisende Käfigteile. Ein solcher Wälzlagerkäfig wird üblicherweise auch als geteilter Wälzlagerkäfig bezeichnet, da die Käfigteile voneinander separat bzw. voneinander geteilt sind.
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Durch die Teilung der Käfigteile muss der Wälzlagerkäfig gegebenenfalls zusammen mit den Wälzkörpern nicht in axialer Richtung auf die Welle aufgeschoben werden. Im Gegensatz dazu ist es beispielsweise möglich, die jeweiligen Käfigteile in radialer Richtung der Welle an diese heranzuführen und auf der Welle in einem außenumfangsseitigen Längenbereich dieser anzuordnen und zu montieren. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich in axialer Richtung der Welle an den Längenbereich der Welle, in welchem der Wälzlagerkäfig zu montieren ist, beidseitig weitere Bereiche der Welle anschließen, welche gegenüber dem Längenbereich einen größeren Außendurchmesser aufweisen, so dass ein einstöckiger Wälzlagerkäfig gar nicht in axialer Richtung auf den Längenbereich aufgeschoben werden könnte.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass es bei einem solchen geteilten Wälzlagerkäfig zur Entstehung von unterwünschten Geräuschen kommen kann.
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Die
DE 10 2011 017 A1 offenbart einen Wälzlagerkäfig mit wenigstens zwei Käfigringen, welche über Querstege miteinander verbunden sind. An einer axialen Seitenfläche oder an zumindest einer von zwei radialen Seitenflächen von wenigstens einem der Käfigringe sind wenigstens zwei Dämpfungselemente einander berührend angeordnet und mit dem jeweiligen Käfigring verbunden.
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Schließlich offenbart die
DE 30 46 348 C2 einen Segmentkäfig für Rollenlager, wobei jedes Käfigsegment H-förmig ausgebildet ist und zwei U-förmige, durch einen Steg getrennte Halbtaschen zur Aufnahme zweier benachbarter Rollen aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass der Steg der aus Kunststoff gefertigten Käfigsegmente im Bereich der Stegmitte als Filmscharnier und die der Rolle zugewandte Stegseite bogenförmig ausgebildet ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wälzlagerkäfig für ein Wälzlager der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Entstehung von Geräuschen zumindest gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Wälzlagerkäfig und ein Wälzlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Wälzlagerkäfig der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, welcher ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten aufweist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Umfangsrichtung zwischen den Käfigteilen wenigstens ein Dämpfungselement angeordnet ist. Über das Dämpfungselement, d. h. unter Vermittlung des Dämpfungselements, können sich die Käfigteile in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs aneinander abstützen, so dass sie nicht in direkten Kontakt miteinander kommen und somit aneinander stoßen können. Das Dämpfungselement ermöglicht somit die Dämpfung von Relativbewegungen der beiden Käfigteile zueinander, so dass aus gegenseitigen, direkten Berührungen der Käfigteile resultierende Geräuschen vermieden oder zumindest gering gehalten werden. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes, sogenanntes NVH-Verhalten eines Aggregats mit einem solchen Wälzlagerkäfig realisiert werden (NVH – Noise Vibration Harshness).
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Mittels des das Aneinanderstoßen der Käfigteile vermeidende oder zumindest dämpfende Dämpfungselements ist es ebenso möglich, auf die Käfigteile jeweilig wirkende Belastungen gering zu halten. Dies führt zu einer hohen Lebensdauer des Wälzlagerkäfigs und somit des Wälzlagers insgesamt, so dass beispielsweise eine Welle über eine hohe Lebensdauer hinweg besonders reibungsarm an einem Gehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar über das Wälzlager gelagert werde kann.
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Zur Erfindung gehört auch eine Lagerungsanordnung einer Kurbelwelle an einem Kurbelgehäuse einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen und insbesondere für einen Personenkraftwagen, bei welcher die Kurbelwelle an wenigstens einer Lagerstelle an dem Kurbelgehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar über ein Wälzlager gelagert ist. Das Wälzlager umfasst dabei einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung anzusehen und umgekehrt.
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Mittels des Wälzlagerkäfigs kann ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, da die Entstehung von unerwünschten und aus einem Aneinanderstoßen der Käfigteile resultierenden Geräuschen gering gehalten oder vermieden werden kann. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass derjenige der Käfigteile, der bei einer Umdrehung der Kurbelwelle in einer belasteten Zone angeordnet ist, beschleunigt wird und auf den anderen Käfigteil, welcher in einer demgegenüber nicht oder weniger stark belasteten Zone angeordnet ist, gestoßen wird, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen sind. Ferner resultieren die Geräusche aus Ungleichförmigkeiten der Drehbewegung sowie aus Beschleunigungsvorgängen.
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Durch den Einsatz des wenigstens einen Dämpfungselements ist nun eine Gegenmaßnahme getroffen, mittels welcher das Aneinanderstoßen der Käfigteile gering gehalten oder vermieden werden kann. Zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Dämpfungswirkung ist das Dämpfungselement aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer bzw. Gummi, gebildet. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement an wenigstens einem der Käfigteile gehalten, um unkontrollierte und/oder unerwünschte Bewegungen des Dämpfungselements zu vermeiden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer Kurbelwelle einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, welche über Wälzlager an jeweiligen Lagerstellen an einem Kurbelgehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse zu lagern ist, wobei das jeweilige Wälzlager einen geteilten Wälzlagerkäfig aufweist, zwischen dessen in Umfangsrichtung voneinander separaten Käfigteilen Dämpfungselemente angeordnet sind.
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Die Figur zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Kurbelwelle 10 für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Kurbelwelle 10 weist eine Mehrzahl von Wellenzapfen 12 auf, über welche die Kurbelwelle 10 an jeweiligen Lagerstellen an einem Kurbelgehäuse der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar zu lagern ist.
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Zwischen den Wellenzapfen 12 sind jeweilige Kurbelwangen 14 der Kurbelwelle 10 angeordnet, wobei zwischen den Kurbelwangen 14 jeweils ein Hubzapfen 16 der Kurbelwelle 10 angeordnet ist. An den Hubzapfen 16 ist jeweils ein Pleuel zu lagern, welches um eine Drehachse relativ zu dem jeweiligen Hubzapfen 16 drehbar zu lagern ist. Zur Lagerung der Pleuel an den Hubzapfen 16 kann eine Gleitlagerung oder eine Wälzlagerung vorgesehen sein.
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Wie aus der Figur erkennbar ist, ist zur Lagerung der Kurbelwelle 10 am Kurbelgehäuse eine Wälzlagerung mit jeweiligen, im Ganzen mit 18 bezeichneten Wälzlagern vorgesehen.
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Das jeweilige Wälzlager 18 umfasst dabei einen Wälzlagerkäfig 20 mit zwei Käfigteilen 22, 24. Die Käfigteile sind in Umfangsrichtung voneinander separat und weisen jeweilige, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Wälzkörpertaschen 26 auf. Die Wälzkörpertaschen sind vorliegend als Durchgangsöffnungen ausgebildet, in denen Wälzkörper 28 des Wälzlagers 18 zumindest bereichsweise aufgenommen sind. Die Wälzkörper 28 treten in radialer Richtung aus den Wälzkörpertaschen 26 sowohl nach innen als auch nach außen heraus, so dass sie einerseits auf einer in radialer Richtung inneren Laufbahn und andererseits auf einer in radialer Richtung äußeren Laufbahn abwälzen können. Die innere Laufbahn ist beispielsweise durch eine außenumfangsseitige Mantelfläche 30 des jeweiligen Wellenzapfens 12 gebildet. Die äußere Laufbahn kann durch eine innenumfangsseitige Mantelfläche des Kurbelgehäuses oder wenigstens eines am Kurbelgehäuse gehaltenen Lagersegments gebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass die innere und die äußere Lauffläche, welche üblicherweise auch als Laufbahnen bezeichnet werden, durch einen Lagerinnenring bzw. Lageraußenring des jeweiligen Wälzlagers 18 gebildet ist, wobei solche Lagerringe vorliegend nicht vorgesehen sind.
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Da der jeweilige Wälzlagerkäfig 20 die zwei in Umfangsrichtung voneinander separaten Käfigteile 22, 24 umfasst, ist der Wälzlagerkäfig 20 als sogenannter geteilter Wälzlagerkäfig ausgebildet. Die Käfigteile 22, 24 weisen jeweils zwei in Umfangsrichtung voneinander abgewandte Stirnflächen 32 auf, wobei die Stirnflächen 32 des Käfigteils 22 im montierten Zustand des Wälzlagerkäfigs 20 gegenüber den Stirnflächen 32 des Käfigteils 24 angeordnet sind.
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Infolge der geteilten Ausgestaltung des Wälzlagerkäfigs 20 kann dieser zusammen mit den Wälzkörpern 28 besonders einfach am jeweiligen Wellenzapfen 12 montiert werden, da die jeweiligen Käfigteile 22, 24 in radialer Richtung des jeweiligen Wellenzapfens 12 an diesen herangeführt werden können, so dass sich die Wälzkörper 28 in radialer Richtung an der außenumfangsseitigen Mantelfläche 30 abstützen können. Somit ist es nicht erforderlich, den jeweiligen Wälzlagerkäfig 20 in axialer Richtung auf den jeweils zugehörigen Wellenzapfen 12 aufzuschieben, so dass die Kurbelwelle 10 nicht als gebaute Kurbelwelle ausgestaltet sein muss. Mit anderen Worten kann die Kurbelwelle 10 als einstöckige Kurbelwelle hergestellt sein, welche nicht durch Zusammensetzung wenigstens zweier Kurbelwellenteile gebildet wird.
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Die jeweiligen Käfigteile 22, 24 können sich in ihrem am zugehörigen Wellenzapfen 12 montierten Zustand über die jeweiligen Stirnflächen 32 mittelbar aneinander abstützen.
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Um einen direkten Kontakt der Käfigteile 22, 24 und daraus resultierende Geräusche zu vermeiden, ist in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 20 beidseitig des jeweiligen Käfigteils 22, 24 ein jeweiliges, in Umfangsrichtung zwischen den Käfigteilen 22, 24 angeordnetes Dämpfungselement 34 vorgesehen. Mit anderen Worten ist sowohl zwischen zwei ersten der im montierten Zustand einander gegenüber angeordneten der Stirnflächen 32 ein erstes Dämpfungselement 34 angeordnet, während in Umfangsrichtung zwischen den zweiten, im montierten Zustand einander gegenüber angeordneten Stirnflächen 32 ein zweites und in der Figur nicht erkennbares Dämpfungselement angeordnet ist.
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Die Dämpfungselemente 34 sind vorzugsweise aus Gummi bzw. aus einem Elastomer gebildet und somit als elastische Elemente ausgebildet, über welche sich die Käfigteile 22, 24 aneinander abstützen können. Dadurch können beim Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine etwaig entstehende Relativbewegungen der Käfigteile 22, 24 zueinander gedämpft werden, so dass unerwünschte Geräusche vermieden werden können. Dies führt zu einem geräuscharmen Lauf und somit zu einem sehr guten NVH-Verhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Darüber hinaus können dadurch auf den Wälzlagerkäfig 20 wirkende Belastungen gering gehalten werden.
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Das jeweilige Dämpfungselement 34 ist beispielsweise mit wenigstens einer der Stirnflächen 32 des Käfigteils 22 oder 24 verbunden, beispielsweise an diese angeklebt, um somit unerwünschte Bewegungen des jeweiligen Dämpfungselements 34 zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kurbelwelle
- 12
- Wellenzapfen
- 14
- Kurbelwange
- 16
- Hubzapfen
- 18
- Wälzlager
- 20
- Wälzlagerkäfig
- 22
- Käfigteil
- 24
- Käfigteil
- 26
- Wälzlagertaschen
- 28
- Wälzkörper
- 30
- außenumfangsseitige Mantelfläche
- 32
- Stirnseite
- 34
- Dämpfungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011017 A1 [0007]
- DE 3046348 C2 [0008]
