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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager, umfassend wenigstens zwei Käfigsegmente, wobei an wenigstens einem Käfigsegment an wenigstens einem stirnseitigen Ende wenigstens ein Dämpfungselement angeordnet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Derartig segmentierte, d. h. mehrere Käfigsegmente umfassende, Wälzlagerkäfige sind bekannt. Es ist ebenso bekannt, an entsprechenden Käfigsegmenten stirnendseitig Dämpfungselemente anzuordnen, welche insbesondere dazu dienen, betriebsbedingt entstehende thermische Ausdehnungen bzw. Stoßbelastungen umfangsrichtungsmäßig unmittelbar benachbarter Käfigsegmente auszugleichen.
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Üblicherweise werden die Dämpfungselemente mittels Klebens, d. h. dem Einsatz von Klebetechniken, an die stirnseitigen Enden der Käfigsegmente angebunden. Der Einsatz von Klebetechniken ist jedoch insoweit verbesserungswürdig, als diese unter anwendungstechnischen Gesichtspunkten in bestimmten, insbesondere dynamischen, Betriebssituationen eines Wälzlagers und/oder bei Verwendung bestimmter Schmiermittel keine ausreichend stabile Verbindung gewährleisten und unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten aufgrund einer notwendigen exakten Auswahl und Prüfung einer geeigneten einzusetzenden Klebstoffmenge sowie einer gegebenenfalls erforderlichen geeigneten Klebstoffaushärtezeit aufwändig ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Käfig für ein Wälzlager anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch einen Käfig für ein Wälzlager der eingangs genannten Art gelöst, welcher sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass das Dämpfungselement aus einem spritzgießfähigen Material gebildet und in einem Spritzgießverfahren an das Käfigsegment angebunden ist.
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Die Erfindung schlägt einen besonderen technischen Ansatz zur Anbindung eines oder mehrerer Dämpfungselemente an ein umfangsrichtungsmäßig betrachtet stirnseitiges Ende eines Käfigsegments vor. Hierbei ist es vorgesehen, ein aus einem spritzgießfähigen Material gebildetes respektive zu bildendes Dämpfungselement in einem Spritzgießverfahren stirnendseitig an ein Käfigsegment anzuspritzen. Durch das Anspritzen des Dämpfungselements respektive des das Dämpfungselement bildenden Materials an das Käfigsegment kann eine hochstabile, insbesondere stoffschlüssige, Anbindung des Dämpfungselements an dem Käfigsegment realisiert werden. Die derart gebildete Anbindung eines Dämpfungselements an ein Käfigsegment ist im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten, mittels Klebetechniken realisierten Anbindung anwendungstechnisch betrachtet sowohl in chemisch-physikalischer, d. h. insbesondere auch mechanischer, Hinsicht weitaus stabiler sowie fertigungstechnisch betrachtet einfacher und wirtschaftlicher realisierbar.
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Unter einem Dämpfungselement ist insbesondere ein aus einem spritzgießfähigen elastischen Material gebildeter Körper zu verstehen, welcher aufgrund seines Materialverhaltens dazu geeignet ist, mechanische Energie, d. h. insbesondere Stöße, zu absorbieren. Hierunter ist auch zu verstehen, dass der das Dämpfungselement bildende Körper bei entsprechender Kraftaufbringung um ein gewisses Maß komprimiert werden kann.
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Die Abmessungen eines Dämpfungselements sind im Hinblick auf eine konkrete Anwendungssituation des Käfigs respektive eines den Käfig aufnehmenden Wälzlagers zu wählen. Grundsätzlich ist es möglich, dass die Dämpfungselemente die jeweiligen Käfigsegmente umfangsrichtungsmäßig derart verlängern, dass ein in Umfangsrichtung üblicherweise vorzusehendes Spiel (so genanntes Teilkreisendspiel) berücksichtigt wird, um betriebsbedingt entstehende thermische Ausdehnungen der Käfigsegmente in Umfangsrichtung auszugleichen. Die Dämpfungselemente können jedoch auch so bemessen sein, dass sie die jeweiligen Käfigsegmente umfangsrichtungsmäßig derart verlängern, dass die Käfigsegmente in Umfangsrichtung unmittelbar aneinander anliegen, d. h. aneinander stoßen. Betriebsbedingt entstehende thermische Ausdehnungen der Käfigsegmente in Umfangsrichtung können hier durch eine entsprechende Komprimierung der Dämpfungselemente ausgeglichen werden.
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Ein Käfigsegment weist insbesondere eine kreissegmentförmige Gestalt auf, d. h. es erstreckt sich (kreis)winkelmäßig um ein bestimmtes Winkelmaß. Die dem erfindungsgemäßen Käfig zugehörigen bzw. diesen bildenden Käfigsegmente können gleich- oder ungleich dimensioniert sein, d. h. sich (kreis)winkelmäßig um gleich oder ungleich große Winkelmaße erstrecken. Ein Käfigsegment kann jedoch auch eine nicht kreissegmentförmige, d. h. z. B. eine quaderförmige bzw. rechteckige, Gestalt aufweisen. In allen Fällen weist ein Käfigsegment wenigstens einen taschenartigen Aufnahmebereich zur Aufnahme wenigstens eines Wälzkörpers auf.
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Das Dämpfungselement ist bevorzugt aus einem spritzgießfähigen Kunststoffmaterial gebildet. Bei dem das Dämpfungselement bildenden Material handelt es sich demnach bevorzugt um ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, welches in einem plastifizierten, d. h. schmelzeförmigen, Zustand im Rahmen eines Spritzgießverfahrens verarbeitet werden kann. Grundsätzlich kommen in diesem Zusammenhang sämtliche spritzgießfähigen thermoplastischen Kunststoffmaterialien in Frage. Lediglich beispielhaft wird auf Kunststoffmaterialien, wie z. B. ABS, PA, PC, PE, PET, PP, PS, verwiesen. Selbstverständlich sind in diesem Zusammenhang auch Mischungen verschiedener thermoplastischer Kunststoffmaterialien denkbar.
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Zweckmäßig wird ein weiches Kunststoffmaterial mit vergleichsweise guten Dämpfungseigenschaften, d. h. einem entsprechend hohen viskosen Anteil und einem hieraus folgenden hohen Absorptionsvermögen gegenüber mechanischen Beanspruchungen, verwendet. Ein entsprechendes Eigenschaftsspektrum zeigen spritzgießfähige thermoplastische Elastomere (Kurzform TPE), welche sonach besonders bevorzugt zur Ausbildung des Dämpfungselements verwendet werden. Grundsätzlich kommen in diesem Zusammenhang sämtliche spritzgießfähigen, vernetzen oder unvernetzten thermoplastischen Elastomere in Frage. Lediglich beispielhaft wird auf TPA, TPC, TPO, TPS, TPU, TPV verwiesen. Selbstverständlich sind in diesem Zusammenhang auch Mischungen verschiedener thermoplastischer Elastomere denkbar.
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In Weiterbildung der Erfindung kann auch das Käfigsegment aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein, wobei das Dämpfungselement an das Käfigsegment in einem Mehrkomponentenspritzgießverfahren angebunden ist. Es ist also möglich, Käfigsegmente und Dämpfungselemente in einem Mehrkomponentenspritzgießverfahren, insbesondere Zweikomponentenspritzgießverfahren, auszubilden und aneinander anzubinden, was eine fertigungstechnisch betrachtet besonders einfache, schnelle und somit wirtschaftliche Herstellung entsprechender Käfigsegmente und sonach eines Käfigs ermöglicht. Üblicherweise werden im Rahmen des Mehrkomponentenspritzgießverfahrens in einem ersten Schritt zunächst die Käfigsegmente aus einem ersten Kunststoffmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, gespritzt und darauf folgend in einem zweiten Schritt das oder die Dämpfungselement(e) aus einem zweiten Kunststoffmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Elastomer, an die stirnseitigen Enden der Käfigsegmente angespritzt.
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Bezüglich der Anordnung eines oder mehrerer Dämpfungselemente an einem Käfigsegment gilt, dass ein Käfigsegment nur an einem stirnseitigen Ende oder an beiden stirnseitigen Enden mit wenigstens einem Dämpfungselement versehen sein kann. Ein oder mehrere Dämpfungselemente können sonach entweder nur an einem stirnseitigen Ende oder an beiden stirnseitigen Enden eines Käfigsegments angeordnet sein.
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Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, dass der Käfig Käfigsegmente mit wenigstens einem daran angebundenen Dämpfungselement und Käfigsegmente mit keinem daran angebundenen Dämpfungselement umfassen kann, welche in umfangsrichtungsmäßiger Anordnung derart abwechselnd angeordnet sind, dass die Dämpfungselemente der wenigstens ein Dämpfungselement aufweisenden Käfigsegmente an jeweiligen stirnseitigen Enden von kein Dämpfungselement aufweisenden Käfigsegmenten angrenzen. Mithin ist es nicht notwendig, dass sämtliche, dem Käfig zugehörigen Käfigsegmente mit Dämpfungselementen versehen sind. Es kann auch bei Einsatz von nicht mit Dämpfungselementen versehenen Käfigsegmenten gewährleistet werden, dass zwischen umfangsrichtungsmäßig unmittelbar benachbart angeordneten Käfigsegmenten wenigstens ein Dämpfungselement vorgesehen ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass zwei umfangsrichtungsmäßig unmittelbar benachbart angeordnete Käfigsegmente über ein Dämpfungselement miteinander verbunden sind. Es ist also denkbar, entsprechend umfangsrichtungsmäßig unmittelbar benachbart angeordnete Käfigsegmente über entsprechende zwischen diesen vorgesehene Dämpfungselemente miteinander umfangsrichtungsmäßig zu verbinden respektive zu koppeln. Die den Käfig bildenden Käfigsegmente hängen sonach umfangsrichtungsmäßig zumindest abschnittsweise mechanisch zusammen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Wälzlager, umfassend einen Außenring, einen Innenring, zwischen diesen wälzende Wälzkörper, welche in einem wie vorstehend beschriebenen Käfig aufgenommen sind. Die Wälzkörper sind insbesondere in käfigsegmentseitig vorgesehenen, taschenartigen Aufnahmebereichen aufgenommen.
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Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Wälzlagers gelten sämtliche Ausführungen hinsichtlich des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs analog.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines wie vorstehend beschriebenen Käfigsegments für einen wie vorstehend beschriebenen Käfig. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein aus einem spritzgießfähigen Material, insbesondere einem spritzgießfähigen Kunststoffmaterial, gebildetes bzw. zu blidendes Dämpfungselement in einem Spritzgießverfahren an ein stirnseitiges Ende des Käfigsegments angespritzt wird.
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Eine fertigungstechnisch betrachtet zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Käfigsegment ebenso aus einem spritzgießfähigen Material, insbesondere aus einem spritzgießfähigen Kunststoffmaterial, gebildet wird und das Käfigsegment und das Dämpfungselement gemeinsam in einem Mehrkomponentenspritzgießverfahren ausgebildet werden.
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Auch hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten sämtliche Ausführungen hinsichtlich des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs analog.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1–4 je eine Prinzipdarstellung eines Käfigs für ein Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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5 ein Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Käfigs 1 für ein Wälzlager 2 (vgl. 5) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ersichtlich handelt es sich dabei um eine Aufsicht auf den ringartigen bzw. ringförmigen Käfig 1.
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Der Käfig 1 ist in mehrere kreissegmentförmige Käfigsegmente 3 unterteilt. Die Käfigsegmente 3 bilden gemeinsam den Käfig 1. Jedes Käfigsegment 3 weist eine Anzahl an taschenartigen Aufnahmebereichen (nicht gezeigt) zur jeweiligen Aufnahme eines Wälzkörpers 7 (vgl. 5), wie z. B. einer Kugel, auf. Die Umfangsrichtung ist durch den Doppelpfeil P dargestellt.
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Ersichtlich ist an den stirnseitigen, d. h. in Umfangsrichtung zeigenden, unteren Enden der Käfigsegmente 3 jeweils ein Dämpfungselement 4 angebunden. Die Anbindung der Dämpfungselemente 4 erfolgt mittels Anspritzens im Rahmen eines Spritzgießverfahrens. Entsprechend sind die Dämpfungselemente 4 aus einem spritzgießfähigen, d. h. im Rahmen eines Spritzgießverfahrens verarbeitbaren, Material gebildet. Konkret handelt es sich dabei um ein spritzgießfähiges Kunststoffmaterial in Form eines thermoplastischen Elastomers, beispielsweise TPO, d. h. einem thermoplastischen Elastomer auf Basis eines Polyolefins. Durch das direkte Anspritzen der Dämpfungselemente 4 respektive des die Dämpfungselemente 4 bildenden Materials an die Käfigsegmente 3 ist eine stoffschlüssige und somit besonders stabile Anbindung gegeben.
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Auch die Käfigsegmente 3 sind aus einem spritzgießfähigen Kunststoffmaterial gebildet. Hierbei handelt es sich um ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, beispielsweise PA.
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Die Herstellung des oder eines Teils des Käfigs 1 kann demnach in einem Mehrkomponentenspritzgiefverfahren erfolgen. Die Käfigsegmente 3 und die Dämpfungselemente 4 können sonach gemeinsam in einem Mehrkomponentenspritzgießverfahren ausgebildet und aneinander angebunden werden, was eine fertigungstechnisch betrachtet besonders einfache, schnelle und somit wirtschaftliche Herstellung ermöglicht. Üblicherweise werden im Rahmen des Mehrkomponentenspritzgießverfahrens, insbesondere Zweikomponentenspritzgießverfahrens, in einem ersten Schritt zunächst die Käfigsegmente 3 aus einem ersten thermoplastischen Kunststoffmaterial gespritzt und darauf folgend in einem zweiten Schritt die Dämpfungselemente 4 aus einem zweiten thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Elastomer, an die stirnseitigen Enden der Käfigsegmente 3 angespritzt.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines segmentierten, d. h. mehrere Käfigsegmente 3 umfassenden Käfigs 1. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind hier an beiden stirnseitigen Enden der Käfigsegmente 3 entsprechende Dämpfungselemente 4 angespritzt.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines segmentierten, d. h. mehrere Käfigsegmente 3 umfassenden Käfigs 1. Der Käfig 1 weist im Unterscheid zu den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen auch Käfigsegmente 3' ohne Dämpfungselemente 4 auf. Diese Käfigsegmente 3' sind mit den Dämpfungselemente 4 aufweisenden Käfigsegmenten 3 in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet. Die abwechselnde Anordnung ist derart, dass die Dämpfungselemente 4 der Käfigsegmente 3 an jeweiligen stirnseitigen Enden der keine Dämpfungselemente 4 aufweisenden Käfigsegmente 3' angrenzen. Mithin ist es nicht notwendig, dass sämtliche, dem Käfig 1 zugehörige Käfigsegmente 3, 3' mit Dämpfungselementen 4 versehen sind. Es kann auch bei Einsatz entsprechender nicht mit Dämpfungselementen 4 versehener Käfigsegmente 3' gewährleistet werden, dass zwischen (zwei) umfangsrichtungsmäßig unmittelbar benachbart angeordneten Käfigsegmenten 3, 3' ein ausreichender Ausgleich betriebsbedingt entstehender thermischer Ausdehnungen der Käfigsegmente 3, 3' bzw. eine ausreichende Dämpfung mechanischer Stoßbelastungen gegeben ist.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines segmentierten, d. h. mehrere Käfigsegmente 3 umfassenden Käfigs 1. Im Unterschied zu den in den 1–3 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die einzelnen Käfigsegmente 3 hier über die Dämpfungselemente 4 mechanisch miteinander gekoppelt bzw. verbunden. Zwischen den einzelnen Käfigsegmenten 3 ist sonach kein Spiel gegeben.
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5 zeigt ein Wälzlager 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ersichtlich handelt es sich um eine Seitenansicht des Wälzlagers 2. Das Wälzlager 2 umfasst einen Außenring 5 und einen Innenring 6. Zwischen dem Außenring 5 und dem Innenring 6 ist ein wie in 1 gezeigter, segmentierter Käfig 1 angeordnet. Die den Käfig 1 bildenden Käfigsegmente 3 weisen jeweils taschenartige Aufnahmebereiche (nicht gezeigt) auf, in welchen eine Anzahl kugelförmiger Wälzkörper 7 aufgenommen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Käfig
- 2
- Wälzlager
- 3
- Käfigsegment
- 4
- Dämpfungselement
- 5
- Außenring
- 6
- Innenring
- 7
- Wälzkörper
