DE102015200298A1

DE102015200298A1 - Schrägkugellager

Info

Publication number: DE102015200298A1
Application number: DE102015200298.5A
Authority: DE
Inventors: Hannes Grillenberger; Bodo Hahn; Ernst Masur; Jörg Binderszewsky
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2035-01-14
Also published as: DE102015200298B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrägkugellager, umfassend eine Anzahl Kugeln als Wälzkörper (4) sowie einen die Kugeln (4) führenden, Käfigtaschen (6, 10) aufweisenden Lagerkäfig (5). Erfindungsgemäß ist die Anzahl der Kugeln (4) geringer als die Anzahl der Käfigtaschen (6, 10).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schrägkugellager mit einer Anzahl Wälzkörper, nämlich Kugeln, wobei jede Kugel in einer Käfigtasche eines Lagerkäfigs geführt ist.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 101 36 955 B4 ist ein Fensterkäfig für ein Schrägkugellager bekannt, wobei in den zur Führung der Kugeln vorgesehenen kugeligen Taschenflächen der Käfigtaschen Schmierstofftaschen vorgesehen sind. Der Schrägkugellagerkäfig nach der DE 101 36 955 B4 ist für ein zweireihiges Schrägkugellager geeignet.
Aus der DE 199 59 498 A1 sowie aus der DE 10 2011 003 211 A1 sind verschiedene Varianten von Käfigen für Nadellager bekannt, die jeweils eine Anzahl nicht mit Wälzkörpern bestückter Käfigtaschen, das heißt Leertaschen, aufweisen. Durch die Leertaschen wird die Versorgung des betreffenden Wälzlagers mit Schmierstoff begünstigt.
Für Radiallager geeignete Wälzlagerkäfige, bei denen Leertaschen eines Käfigs axial neben Wälzkörper führenden Taschen des Käfigs angeordnet sind, sind zum Beispiel in der DE 10 2005 027 186 B4 sowie in der DE 10 2010 045 875 A1 offenbart.
Die DE 10 2011 004 103 A1 offenbart ein mehrreihiges Wälzlager, bei welchem ein Käfig für jede Wälzkörperreihe vorgesehen ist. Die benachbarten Käfige sind lösbar miteinander verbunden, wobei die lösbare Verbindung als Sollbruchstelle ausgebildet ist. Eine Sollbruchstelle kann als eine in axial benachbarte Leertaschen der Käfige eingehakte Klammer oder als ein die Käfige verbindender Haltering ausgebildet sein. Des Weiteren ist in der DE 10 2011 004 103 A1 ein zweireihiges Schrägkugellager beschrieben, welches zwei Käfige aufweist, die über eine Sollbruchstelle miteinander gekoppelt sind.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager, nämlich Schrägkugellager, gegenüber dem genannten Stand der Technik im Sinne einer besonderen Eignung für starke Drehzahlschwankungen, auch unter hoher Axialbelastung in Relation zur Radiallast, weiterzuentwickeln.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schrägkugellager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Schrägkugellager weist in an sich bekanntem Grundaufbau eine Anzahl Kugeln als Wälzkörper sowie einen Lagerkäfig mit einzelnen Käfigtaschen auf. Erfindungsgemäß ist die Anzahl der Kugeln in dem Schrägkugellager geringer als die Anzahl der zur Führung jeweils einer Kugel geeigneten Käfigtaschen. Somit befindet sich eine Anzahl an Leertaschen im Lagerkäfig, kurz auch als Käfig bezeichnet.
Die Leertaschen dienen primär der Unterdrückung von Schwingungen des Käfigs, welche ansonsten beispielsweise unter schwankender Axialbelastung des Schrägkugellagers auftreten können. Durch gleichmäßige Verteilung der Leertaschen am Umfang des Käfigs kann jegliche Unwucht am Wälzlager vermieden werden.
Die Leertaschen im Käfig des Schrägkugellagers dienen insbesondere zur Unterdrückung von auf Käfiginstabilität zurückzuführender Geräuschentwicklung. Zum technischen Hintergrund wird in diesem Zusammenhang auf die DE 10 2006 024 376 A1 verwiesen. Die Käfiginstabilität des Schrägkugellagers hat einen signifikanten elastischen Anteil, welcher für die dynamischen und akustischen Eigenschaften des Lagers von Bedeutung ist. Sämtliche Käfigtaschen des Schrägkugellagers sind vorzugsweise – ob mit Wälzkörpern bestückt oder nicht – identisch gestaltet. Abweichend hiervon sind auch Käfiggestaltungen realisierbar, wie prinzipiell aus der DE 10 2006 024 376 A1 bekannt, bei denen verschiedene Käfigtaschen voneinander abweichende geometrische Merkmale aufweisen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass mit geringen Unwuchten, die dadurch entstehen, dass die Leertaschen nicht vollkommen gleichmäßig am Umfang des Lagerkäfigs verteilt sind, der schwingungsdämpfende Effekt noch gesteigert werden kann. Dies wird damit erklärt, dass eine minimale Unsymmetrie innerhalb des Schrägkugellagers dafür sorgt, dass unterschiedliche mechanische Anregungen in sich signifikant voneinander unterscheidender Weise auftreten, so dass es insgesamt nicht zur bedeutsamen Erzeugung von Schwingungen kommt. Gleichzeitig werden die Unsymmetrien innerhalb des Lagers gering genug gehalten, um negative Auswirkungen auf die Laufeigenschaften des Lagers zu vermeiden. Abschnitte am Umfang des Lagerkäfigs, welche jeweils zwischen zwei Leertaschen liegen, werden als Käfigsegmente bezeichnet. Zwei Käfigsegmente, welche mit der geringsten beziehungsweise größten Anzahl an Wälzkörpern bestückt sind, weisen in einer bevorzugten Ausgestaltung eine genau um eins voneinander abweichende Anzahl an Wälzkörpern auf. In mehreren Käfigsegmenten kann sich die gleiche Anzahl an Wälzkörpern befinden. Dies gilt insbesondere für diejenigen Käfigsegmente, in denen die Anzahl an Wälzkörpern minimal ist.
Die Anzahl der mit Wälzkörpern bestückten Käfigsegmente stimmt gemäß einer möglichen Ausführungsform mit der Anzahl der Leertaschen überein. Dies bedeutet, dass nicht mehrere Leertaschen nebeneinander angeordnet sind. Beispielsweise befinden sich insgesamt drei oder vier Leertaschen im Käfig des Schrägkugellagers. Bei vollkommen symmetrischer Gestaltung und Bestückung des Käfigs befinden sich somit in Abständen von genau 120° beziehungsweise 90° Leertaschen im Käfig.
Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, bei denen einzelne mit Wälzkörpern bestückte Käfigsegmente durch mehrere nebeneinander angeordnete Leertaschen voneinander getrennt sind. Hierbei können beispielsweise jeweils zwei Leertaschen zwischen Käfigsegmenten, in denen sich jeweils mehr als zwei Wälzkörper, insbesondere mehr als fünf Wälzkörper, befinden, angeordnet sein, so dass die Anzahl der Leertaschen doppelt so groß wie die Anzahl der sogenannten Käfigsegmente ist. Die Bezeichnung „Käfigsegment“ bedeutet nicht, dass irgendeine Art von Trennstelle zwischen den Käfigsegmenten existiert. Vielmehr sind die Käfigsegmente allein durch die Anordnung der Leertaschen definiert. Eine unsymmetrische Aufteilung in einzelne Käfigsegmente ist auch dadurch erreichbar, dass in mindestens einem Fall lediglich eine Leertasche zwei Käfigsegmente voneinander trennt, während an mindestens einer weiteren Stelle desselben Käfigs mehrere Leertaschen zwischen benachbarten Käfigsegmenten angeordnet sind.
Ein schwingungstilgender Effekt durch Leertaschen im Lagerkäfig ist – in unterschiedlicher Ausprägung – nicht nur bei Schrägkugellagern, sondern beispielsweise auch bei Rillenkugellagern sowie bei Kegelrollenlagern in einreihiger oder zweireihiger Ausführung erzielbar.
Der Käfig ist beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff, herstellbar. Alternativ kommt auch eine Herstellung des Käfigs aus Metall in Betracht. Die Gesamtzahl der Wälzkörpertaschen einschließlich der Leertaschen ist vorzugsweise gerade.
Bei dem Schrägkugellager handelt es sich vorzugsweise um ein einreihiges Wälzlager, welches beispielsweise zur Verwendung als Kupplungsausrücklager geeignet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägkugellagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Schrägkugellager in einer Schnittdarstellung;
2 einen mit Wälzkörpern bestückten Lagerkäfig des Wälzlagers nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Schrägkugellager erkennbar, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird. Das Schrägkugellager 1 weist Lagerringe 2, 3, nämlich einen Innenring 2 und einen Außenring 3, auf, zwischen welchen Kugeln 4 als Wälzkörper abrollen. Die Kugeln 4 sind in einem aus Kunststoff gefertigten Käfig 5 geführt, wobei sich jeweils eine Kugel 4 in einer Käfigtasche 6 befindet.
Die Anordnung der Kugeln 4 in dem Käfig 5 geht aus 2 hervor. Von insgesamt 28 Käfigtaschen 6 sind nur 25 Stück mit Kugeln 4 bestückt. Ein Abschnitt des Käfigs 5, welcher zwischen zwei jeweils nicht mit einer Kugel 4 bestückten Wälzkörpertasche 6 liegt, wird als Käfigsegment 7, 8, 9 bezeichnet. In zwei Käfigsegmenten 7, 8 befinden sich jeweils acht Wälzkörper 4, während sich im dritten Käfigsegment 9 neun Wälzkörper 4 befinden. Die drei auch als Leertaschen 10 bezeichneten Wälzkörpertaschen 6, welche nicht mit Kugeln 4 bestückt sind, sind somit nicht exakt gleichmäßig am Umfang des Käfigs 5 verteilt. Die geringe Ungleichförmigkeit der Verteilung der Leertaschen 10 am Umfang des Käfigs 5 ist zum einen hinsichtlich einer dadurch in das Schrägkugellager 1 eingebrachten Unwucht irrelevant, mindert jedoch zum anderen maßgeblich jegliche Schwingungsneigung des Kugellagers 1. Die Tragfähigkeit des Schrägkugellagers 1 ist im Vergleich zu einem voll mit Wälzkörpern 4 bestückten Wälzlager gleicher Dimensionierung nicht gravierend beeinträchtigt. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass für das Schrägkugellager 1 derselbe Käfig 5 wie für ein voll mit Kugeln 4 bestücktes Lager verwendbar ist. Das Schrägkugellager 1 ist besonders als Ausrücklager in einer Kupplung, insbesondere Doppelkupplung, geeignet.
Bezugszeichenliste

1: Schrägkugellager
2: Lagerring, Innenring
3: Lagerring, Außenring
4: Wälzkörper, Kugel
5: Lagerkäfig
6: Käfigtasche
7: Käfigsegment
8: Käfigsegment
9: Käfigsegment
10: Käfigtasche, Leertasche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10136955 B4 [0002, 0002]
DE 19959498 A1 [0003]
DE 102011003211 A1 [0003]
DE 102005027186 B4 [0004]
DE 102010045875 A1 [0004]
DE 102011004103 A1 [0005]
DE 102011004 [0005]
DE 102006024376 A1 [0009, 0009]

Claims

Schrägkugellager, mit einer Anzahl Kugeln als Wälzkörper (4), sowie mit einem die Kugeln (4) führenden, Käfigtaschen (6, 10) aufweisenden Lagerkäfig (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kugeln (4) geringer als die Anzahl der Käfigtaschen (6, 10) ist.
Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (5) mehrere gleichmäßig am Umfang angeordnete, jeweils nicht mit einem Wälzkörper (4) bestückte Käfigtaschen (10) aufweist.
Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (5) mehrere ungleichmäßig am Umfang angeordnete, jeweils nicht mit einem Wälzkörper (4) bestückte Käfigtaschen (10) aufweist.
Schrägkugellager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei nicht mit einem Wälzkörper (4) bestückten Käfigtaschen (10) ein Käfigsegment (7, 8, 9) angeordnet ist, welches mit einer Mehrzahl an Wälzkörpern (4) bestückt ist, wobei die geringste Anzahl der in einem Käfigsegment (7, 8) befindlichen Wälzkörper (4) um eins geringer als die größte Anzahl der in einem Käfigsegment (9) befindlichen Wälzkörper (4) ist.
Schrägkugellager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Käfigsegmente (7, 8) existieren, in denen sich die gleich viele Wälzkörper (4) befinden.
Schrägkugellager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Käfigsegmente (7, 8), in denen sich gleich viele Wälzkörper (4) befinden, jeweils mit der minimalen Anzahl an Wälzkörpern (4) pro Käfigsegment (7, 8, 9) bestückt sind.
Schrägkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (5) aus Kunststoff gefertigt ist.
Schrägkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Käfigtaschen (6, 10) um drei größer als die Anzahl der Wälzkörper (4) ist.
Schrägkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (5) eine gerade Anzahl an Käfigtaschen (6, 10) aufweist.
Schrägkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als einreihiges Wälzlager ausgebildet ist.