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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, nämlich ein Nadellager oder Nadelwälzlager, mit zumindest einer Lagerschale für nadelartig ausgebildete Wälzkörper und mit einem Käfig zum Führen der Wälzkörper.
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Derartige Wälzlager sind von der Bauart an sich bekannt. Als Wälzkörper sind nadelförmige Rollen vorgesehen, das heißt zylindrische Körper mit einem zur Zylinderlänge relativ geringen Durchmesser. Diese Wälzkörper werden beispielsweise auch als Nadeln, als Nadelwälzkörper, als Rollen oder als Nadelrollen bezeichnet. Solche Wälzlager haben nicht nur die üblichen Wälzlagervorteile, wie beispielsweise eine einfache Schmierbarkeit oder eine geringe Reibung, sondern haben aufgrund des geringen Wälzkörperdurchmessers eine hohe Zahl an Wälzkörpern und daher üblicherweise eine hohe Tragfähigkeit. Ein weiterer Vorteil von Wälzlagern mit nadelartig gebildeten Wälzkörpern ist der relativ geringe Bauraumbedarf. Somit werden solche Wälzlager bevorzugt dann eingesetzt, wenn eine Konstruktion keine oder nur eine zum Wälzlager gehörige Lagerschale erlaubt, so dass beispielsweise eine Welle und/oder eine Nabe an deren Oberfläche einstückig als Lagerschale gebildet ist/sind. Vorliegend ist zumindest eine zum Wälzlager gehörige Lagerschale vorgesehen.
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Bei derartigen Wälzlagern stellt sich häufig die Aufgabe, die Wälzkörper und den Käfig in einbaufertiger Relativanordnung zu einer Montage zu transportieren und zu montieren.
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Beispielsweise ist aus der
DE 101 23 965 A1 ein Nadellager mit einem dünnwandigen spanlos geformten Außenring und einem darin angeordneten, aus einem Käfig mit Nadellagern bestehenden Nadelkranz sowie Mitteln, die ein Herauswandern des Nadelkranzes aus dem Außenring verhindern, bekannt, wobei der Außenring nur an einer Seite mit einem radial nach innen gerichteten Bord versehen ist, während an der gegenüberliegenden bordlosen Seite wenigstens an einer Umfangsstelle wenigstens ein radial nach außen gebogener Lappen angeordnet ist, an dem ein korrespondierender Vorsprung einer kreisartigen Anlaufscheibe anliegt, wobei der Lappen und der Vorsprung miteinander verbunden sind.
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Das heißt, das beim bekannten Stand der Technik neben den Bauteilen, welche im Betrieb Wälzlagerfunktionen wahrnehmen, wie beispielsweise der Außenring bzw. die Lagerschale, der Käfig und die Lagernadeln, zusätzlich Bauteile vonnöten sind, wie beispielsweise eine kreisringartige Anlaufscheibe. Des Weiteren ist eine aufwendige Geometrie nötig, wie beispielsweise der radial nach außen gebogene Lappen. Ist die Anlaufscheibe nur zu Transport- und/oder Montage-Zwecken vorgesehenen, entsteht auch ein zusätzlicher Montage- und/oder Demontage-Aufwand. Die vorstehend genannten Maßnahmen bedingen darüber hinaus eine aufwendige Fertigungstechnologie, zusätzliches Gewicht sowie erhöhte Kosten.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherung des Nadelkranzes ohne zusätzliche Bauteile vorzusehen. Die gefundene Lösung soll konstruktiv einfach und/oder kostengünstig sein. Ferner sollen die Nachteile aus dem Stand der Technik vermieden oder beseitigt bzw. wenigstens gemildert werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Wälzlager erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine an dem Käfig gebildete Haltenase zum Sichern des Käfigs mit der Lagerschale axial zusammenwirkt. Da die Haltenase an dem Käfig selber gebildet ist, sind keine zusätzlichen Bauteil nötig, und es können Gewicht und/oder Kosten gespart werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert. Die dort genannten Aspekte können auch einzeln, unabhängig voneinander und vom Hauptaspekt weiterverfolgt werden.
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Es kann dabei weiterbildend vorgesehen sein, dass die Lagerschale ein Lagerinnenring ist. Somit ist das Wälzlager zur Verwendung bei einem axial außen begrenzt vorhandenem Bauraum geeignet.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Lagerschale ein Lageraußenring ist. Somit ist das Wälzlager zur Verwendung bei einem axial innen begrenztem Bauraum geeignet.
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Es ist kostengünstig, und somit vorteilhaft, wenn die Lagerschale einstückig gebildet ist.
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Wenn die Haltenase mit dem Käfig einstückig gebildet ist, lässt sich ein Montageschritt einsparen.
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Wirkt die Haltenase mit einer an der Lagerschale gebildeten Nut, Kerbe oder Fase axial zusammen, kann mit üblichen konstruktiven Mitteln ein Zusammenwirken der Haltenase mit der Lagerschale erreicht werden. Somit wird insgesamt ein kostengünstiges Wälzlager erreicht.
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Die Haltenase kann an einem in Umfangsrichtung gebildeten Ringabschnitt des Käfigs gebildet sein. Dies hat zur Folge, dass lediglich die Haltenase selbst ein Massenträgheitsmoment des Wälzlagers gering erhöht, wohingegen zum Verbinden des Käfigs mit der Haltenase ein üblicherweise an dem Käfig bereits vorhandener Abschnitt benutzt werden kann. Dies spart somit Gewicht und Kosten.
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Die Haltenase kann in Umfangsrichtung als umlaufender oder unterbrochener Ring vorgesehen sein. Somit ist an einem grundsätzlich rotationssymetrischen Körper eine rotationssymmetrische Kontur vorgesehen. Dies hilft, Kosten zu sparen.
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Die Haltenase kann ebenfalls in Umfangsrichtung als Segment gebildet sein. Somit lassen sich wieder Gewicht und, wegen reduzierten Materialeinsatzes, Kosten sparen. Dabei kann weiterbildend vorgesehen sein, dass die Haltenase als Vielzahl an Segmenten gebildet ist. Vorzugsweise wird dies nochmals so weitergebildet, dass die Segmente der Vielzahl an Segmenten in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind. Dies ermöglicht eine in Umfangsrichtung verteilte axiale Sicherung des Käfigs an der Lagerschale, wobei vorzugsweise eine Unwucht verhindert ist. Dies hat den Vorteil eines ruhigen Laufs des Wälzlagers.
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Ein optimiertes Anlaufverhalten, und somit eine reduzierte Reibung bei Betrieb des Wälzlagers, kann erreicht werden, wenn die Haltenase wälzkörperseitig in einem Winkel zu der Axialrichtung gebildet ist, wobei der Winkel kleiner als 180° ist. Somit lassen sich im Betrieb Kosten sparen. Ist dieser Winkel kleiner als ca. 178°, kann das gewünschte Anlaufverhalten mit einer höheren Zuverlässigkeit erreicht werden. Die Zuverlässigkeit lässt sich nochmals steigern, wenn der Winkel kleiner als ca. 135° ist. Es ist bevorzugt, wenn der ≥ 90° ist, da sich somit eine Hinterschneidung an dem Käfig vermeiden lässt. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache Werkzeuggeometrie bei nur geringen Kosten möglich ist.
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Es können weiterbildend zwei Haltenasen vorgesehen sein, welche den Käfig axial in beide Richtungen und einander dabei ergänzend sichern. Wird der Käfig axial in beide Richtungen durch Haltenasen gesichert, lässt sich auf weitere axiale Sicherungsmittel verzichten, so dass der Montageaufwand und die Kosten allgemein nochmals verringert sind.
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Es kann ferner eine Wälzlagerbaugruppe mit einem Wälzlager/Nadellager wie voranstehend beschrieben und mit einer Anlaufscheibe zum Sichern des Käfigs vorgesehen sein, wobei die Anlaufscheibe das Zusammenwirken von der Haltenase mit der Lagerschale ergänzend mit dem Käfig axial zusammenwirkt. Dabei kann optional vorgesehen sein, dass die Anlaufscheibe nach der Montage entfernbar/entfernt ist. Diese Variante eignet sich beispielsweise, falls ein für die Anlaufscheibe nötiger Montageaufwand gegenüber einer besonders festen axialen Sicherung nur eine untergeordnete Rolle spielt. Als Beispiel sei eine Konstruktion genannt, bei welcher das Wälzlager eingepresst wird.
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Mit anderen Worten: Es soll verhindert werden, dass ein Nadelkranz bei einem Transport und/oder bei einer Montage von einer als ein Innenring oder als ein Außenring gebildeten Lagerschale rutschen kann. Der Nadelkranz soll axial an dem Innenring oder dem Außenring so gesichert werden, das ein Verrutschen und/oder ein Verlieren verhindert wird. Hierzu wird eine axiale Sicherung des Nadelkranzes mittels einer Haltenase vorgeschlagen. Die Haltenase kann insbesondere in Segmentform und/oder in Ringform vorliegen. Die Haltenase kann insbesondere radial, das heißt in Richtung zum Innenring oder zum Außenring, ausgeprägt sein. Die Haltenase soll an einem Käfig gebildet sein. Es wird also vorgeschlagen, den Nadelkranz und insbesondere den Käfig durch eine Haltenase bzw. in Form einer Haltenase zu modifizieren. Diese Haltenase soll sich an dem Innenring oder an dem Außenring abstützen und somit das unerwünschte axiale Verrutschen und/oder das unerwünschte axiale Verlieren des Nadelkranzes verhindern.
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Mit nochmals anderen Worten gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Wälzlager, genauer gesagt einen Nadelkranz und insbesondere einen Käfig zum Führen von Wälzkörpern. Ein solcher Nadelkranz kann zur Lagerung von Kettenrädern, beispielsweise bei einer Zwischenradeinrichtung, an einer Verbrennungskraftmaschine verwendet werden. Bisher wurde ein solcher Nadelkranz beispielsweise mittels zwei seitlich an einer Achse, wie beispielsweise einer Zwischenradachse, anliegenden Anlaufscheiben gegen ein axiales Verschieben bei einem Transport und/oder bei einer Montage, beispielsweise einer Montage der Zwischenradeinrichtung, gesichert. Solche Anlaufscheiben stellen jedoch zusätzliche Bauteile dar, welche einen Montageaufwand bzw. einen Demontageaufwand und/oder ein Gewicht, beispielsweise der Zwischenradeinrichtung, erhöhen. Die Anlaufscheiben verursachen auch zusätzliche Kosten. Es wird deshalb vorgeschlagen, die axiale Sicherung des Nadelkranzes und insbesondere des Käfigs an beispielsweise der Zwischenradachse durch eine an einer Stirnseite oder durch jeweils eine an beiden Stirnseiten eines Käfigs angeformte, vorzugsweise radial, beispielsweise zu einer Zwischenradachse, gerichtete Haltenase in Ringform und/oder in Segmentform zu realisieren. Die Haltenase soll beispielsweise in eine stirnseitige Fase, beispielsweise an der Zwischenradachse, eingreifen. Beispielsweise kann alternativ die axiale Sicherung des Nadelkranzes auch an Lagerbohrungen der Kettenräder durch gleichartige, radial zu den Kettenrädern gerichtete Haltenasen am Käfig des Nadelkranzes erfolgen.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe mehrerer Ausführungsformen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine längs geschnittene Darstellung eines Wälzlagers, nämlich eines Nadellagers, gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 eine vergrößerte Darstellung des in 1 mit II markierten Bereichs,
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3 eine perspektivische, geschnittene Darstellung des Wälzlagers von 1,
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4 eine vergrößerte Darstellung des in 3 mit IV markierten Bereichs,
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5 eine Darstellung einer Stirnseite des Wälzlagers von 1,
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6 eine perspektivische Darstellung des Wälzlagers von 1,
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7 eine längs geschnittene Darstellung eines Wälzlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform,
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8 eine vergrößerte Darstellung des in 7 mit VIII markierten Bereichs,
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9 eine perspektivische Darstellung des Wälzlagers von 7,
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10 eine längs geschnittene Darstellung eines Wälzlagers gemäß einer dritten Ausführungsform,
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11 eine vergrößerte Darstellung des in 10 mit XI markierten Bereichs,
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12 eine perspektivische, geschnittene Darstellung des Wälzlagers von 10,
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13 eine vergrößerte Darstellung des in 12 mit XIII markierten Bereichs,
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14 eine Darstellung einer Stirnseite des Wälzlagers von 10, und
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15 eine perspektivische Darstellung des Wälzlagers von 10.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente bzw. vergleichbare Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einen Ausführungsform können auch in den anderen Ausführungsformen enthalten sein. Sie sind also untereinander austauschbar.
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Ein Wälzlager 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wird nachfolgend anhand der 1 bis 6 erläutert.
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Das Wälzlager 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse 2 ausgestaltet. Das Wälzlager 1 hat eine Lagerschale 3 und einen Käfig 4. Der Käfig 4 dient zum Sichern und zum Führen von Wälzkörpern. Die Wälzkörper sind in den 1 bis 6 nicht dargestellt, wohl aber sind in bzw. an dem Käfig 4 gebildete Wälzkörperaufnahmen 18 gezeigt.
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Bei der ersten Ausführungsform ist die Lagerschale 3 ein Lagerinnenring 6. Bei der ersten Ausführungsform ist das Wälzlager 1 ein zweireihiges Wälzlager, das heißt dass zwei Reihen 7 von Wälzkörperaufnahmen 18 mit darin aufgenommenen Wälzkörpern in Axialrichtung nebeneinander angeordnet sind. Dabei hat der Käfig 4 zwei axial endseitige Ringabschnitte 8 und hat zwischen den Reihen 7 einen Zwischenringabschnitt 9. Die Ringabschnitte 8, 9 sind in Umfangsrichtung, das heißt um die Längsachse 2 herum, gebildet. Insbesondere sind bei der ersten Ausführungsform die Ringabschnitte 8, 9 in Umfangsrichtung durchgehend gebildet. Dabei sollen insbesondere weder die zweireihige Bauweise des Wälzlagers 1, noch das Vorhandensein des Zwischenringabschnitts 9, noch die in Umfangsrichtung durchgehend gebildete Bauweise der Ringabschnitte 8, 9 beschränkend verstanden werden.
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In der 2, welche den mit II in der 1 markierten Bereich vergrößert darstellt, ist ein axial endseitiger Ringabschnitt 8 besonders gut zu erkennen. An diesem Ringabschnitt 8 ist eine Haltenase 10 gebildet. Die Haltenase 10 kragt von dem Ringabschnitt 8 bzw. dem Käfig 4 in radialer Richtung nach innen aus. Das heißt, dass die Haltenase 10 von dem Ringabschnitt 8 bzw. dem Käfig 4 aus in Richtung der als Lagerinnenring 6 gebildeten Lagerschale 3 hin auskragt. Die Angabe radial bezieht sich dabei auf die Längsachse 2.
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In der 2 ist eine Axialrichtung A gestrichelt dargestellt. Die Axialrichtung A ist parallel zu der Längsachse 2. Eine Flanke 11 der Haltenase 10 weist in axialer Richtung im Wesentlichen zu den Wälzkörpern bzw. den Wälzkörperaufnahmen 18. Die Flanke 11 ist also wälzkörperseitig an der Haltenase 10 gebildet. Die Flanke 11 ist in einem Winkel α zu der Axialrichtung A gebildet. Somit ist die Haltenase 10 wälzkörperseitig in dem Winkel α in der Axialrichtung A gebildet. Der Winkel α beträgt vorliegend näherungsweise 135°. Es sei dabei angemerkt, dass der Winkel α vorzugsweise kleiner als 180° sein soll. Wünschenswert ist, wenn er Winkel α kleiner als 178° ist. Der Winkel α soll ebenfalls ≥ 90° sein. Mit anderen Worten soll der Winkel α zwischen einschließlich 90° und ausschließlich 180° betragen.
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An der Lagerschale 3 ist eine Fase 12 gebildet. Dabei ist die Haltenase 10 so gebildet, dass diese axial und radial im Bereich der Fase 12 vorgesehen ist. Würde nun ein Nadelkranz 13, welcher den Käfig 4 und die Wälzkörper beinhaltet, in axialer Richtung von dem endseitigen Ringabschnitt 8 zu den Wälzkörpern (nach links in 2) mit einer Kraft beaufschlagt werden, so würde die Flanke 11 mit der Fase 12 in Anlage gelangen. Somit würde ein Verrutschen des Nadelkranzes 13 in axialer Richtung durch ein Zusammenwirken der Fase 12 und der Haltenase 10 verhindert. Somit wirken die Haltenase 10 und die Fase 12 der Lagerschale 3 axial zum Sichern des Käfigs 4 zusammen.
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Wie sich aus der perspektivischen Darstellung der 3 und 4 ergibt, ist die Haltenase 10 in Umfangsrichtung nicht durchgängig gebildet, sondern ist durch vier Segmente 14 gebildet. Die Segmente 14 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt. Somit wird durch die Segmente 14 keine Unwucht erzeugt. Die gleichmäßige Verteilung der Segmente 14 wird auch auf der Stirnseitenansicht von 5 sowie der perspektivischen Ansicht von 6 weiter verdeutlicht.
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Aus den Darstellungen der 1 und 3 ist jeweils ersichtlich, dass bei der ersten Ausführungsform zwei Haltenasen 10 vorgesehen sind, welche den Käfig 4 axial in beide Richtungen und einander dabei ergänzend sichern. Dabei weisen die Flanken 11 der Haltenasen 10 axial zumindest teilweise zueinander. Im Zusammenwirken mit zwei axial endseitig an der Lagerschale 3 gebildeten Fasen 12 ist somit ein Verrutschen des Käfigs 4 (über ein tolerables Maß hinaus) verhindert.
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Eine zweite Ausführungsform eines Wälzlagers 1 gemäß der Erfindung wird anhand der 7 bis 9 beschrieben. Vergleichbare Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden daher nicht erneut beschrieben. Wie aus der Schnittdarstellung der 7 erkennlich ist, ist das Wälzlager 1 gemäß der zweiten Ausführungsform ebenfalls mit einer als Lagerinnenring 6 ausgebildeten Lagerschale 3 und mit einem Käfig 4 mit Wälzlageraufnahmen 18 vorgesehen. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform jedoch nur an einem endseitigen Ringabschnitt 8 eine Haltenase 10 vorgesehen.
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Auf seiten der Haltenase 10 ist axial neben dem Käfig 4 eine Anlaufscheibe 15 vorgesehen. Die Anlaufscheibe 15 ist an der Lagerschale 3 mittels einer Schraube 16 befestigt.
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Die 8 zeigt eine vergrößerte Darstellung des in 7 mit VIII markierten Bereichs. Wie aus der 8 ersichtlich ist, ist an der Lagerschale 3 wieder eine Fase 12 gebildet. Die Haltenase 10 wirkt wieder axial mit der Lagerschale 3 bzw. mit der Fase 12 der Lagerschale 3 zusammen. Somit ist verhindert, dass der Käfig 4 in axialer Richtung von dem endseitigen Ringabschnitt 8 zu den Wälzkörpern (nach links in 7) verrutschen kann. Folglich wirken die Haltenase 10 und die Lagerschale 3 zum Sichern des Käfigs 4 axial zusammen. Durch die Anlaufscheibe 15 ist verhindert, dass der Käfig 4 in die andere axiale Richtung verschoben werden kann. Die Anlaufscheibe 15 stellt eine Transportsicherung dar, welche beispielsweise nach einer erfolgten Montage zu entfernen ist.
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Aus der Darstellung der 8 ist ersichtlich, dass die Anlaufscheibe 15 die Haltenase 10 nicht gegen die Fase 12 quetscht. Dies ist bevorzugt, soll aber nicht beschränkend verstanden werden.
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Die 9 zeigt nochmals in perspektivischer Darstellung die Relativanordnung von Schraube 16, Anlaufscheibe 15, Käfig 4 und Lagerschale 3.
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Im Übrigen wird auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
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Anhand der 10 bis 15 wird ein Wälzlager 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Vergleichbare Elemente sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen und werden daher nicht erneut beschrieben.
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Bei der dritten Ausführungsform ist die Lagerschale 3 als Lageraußenring 17 gebildet. Das Wälzlager 1 gemäß der dritten Ausführungsform ist auch als zweireihiges Wälzlager gebildet.
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Aus der vergrößerten Darstellung der 11, welche den in 10 mit XI markierten Bereich zeigt, ist die Lage einer Haltenase 10 ersichtlich. Die Haltenase 10 ist bei der dritten Ausführungsform nach radial außen gebildet. Das heißt, dass die Haltenase 10 bei der dritten Ausführungsform in Richtung der als Lageraußenring 17 gebildeten Lagerschale 3 weist. An der Lagerschale 3 der dritten Ausführungsform ist wieder eine Fase 12 gebildet. Dabei ist die Haltenase 10 wieder axial und radial im Bereich der Fase 12 vorgesehen. Somit wirken die Haltenase 10 und die Lagerschale 3 axial zum Sichern des Käfigs zusammen.
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Aus den Darstellungen der 12 bis 15 ist ersichtlich, dass auch bei der dritten Ausführungsform die Haltenase 10 als vier Segmente 14 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt gebildet ist.
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Aus den Darstellungen der 10 und 12 ist jeweils ersichtlich, dass auch bei der dritten Ausführungsform zwei Haltenasen 10 vorgesehen sind, welche den Käfig 4 axial in beide Richtungen und einander dabei ergänzend sichern. Dabei weisen die Flanken 11 der Haltenasen 10 axial zumindest teilweise zueinander. Im Zusammenwirken mit zwei axial endseitig an der Lagerschale 3 gebildeten Fasen 12 ist somit ein Verrutschen des Käfigs 4 (über ein tolerables Maß hinaus) verhindert.
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Die Darstellungen der 10 bis 15 zeigen ferner, wie Wälzkörper 5 in den Wälzkörperaufnahmen 18 aufgenommen werden, nämlich so, dass die Wälzkörper 5 radial nach innen und nach außen über den Käfig 4 hervor ragen. Somit reibt der Käfig 4 im Betrieb nicht an der Lagerschale 3.
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Im Übrigen wird auf die Beschreibung der ersten und der zweiten Ausführungsform verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- Längsachse
- 3
- Lagerschale
- 4
- Käfig
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Lagerinnenring
- 7
- Reihe
- 8
- endseitiger Ringabschnitt
- 9
- Zwischenringabschnitt
- 10
- Haltenase
- 11
- Flanke
- 12
- Fase
- 13
- Nadelkranz
- 14
- Segment
- 15
- Anlaufscheibe
- 16
- Schraube
- 17
- Lageraußenring
- 18
- Wälzkörperaufnahme
- A
- Axialrichtung
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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