DE102015214462A1

DE102015214462A1 - Wälzlagerkäfig für zylindrische Wälzkörper

Info

Publication number: DE102015214462A1
Application number: DE102015214462.3A
Authority: DE
Inventors: Norbert Metten; Stefan Singer; Eduard Winkler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (1) für zylindrische Wälzkörper (6), insbesondere Nadeln, mit einem umlaufenden Ringteil (2) und einer Vielzahl an Stegen (4), wobei sich die Stege (4) mindestens von einer Stirnseite (3) des Ringteils (2) aus in axialer Richtung erstrecken, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen (4) jeweils eine Tasche (5) ausgebildet ist, die jeweils zur Aufnahme eines Wälzkörpers (6) vorgesehen ist, wobei jeder Steg (4) als Führungsfläche (7) für die Wälzkörper (6) ausgebildet ist und die Taschen (5) so ausgestaltet sind, dass die Wälzkörper (6) ausschließlich axial einschiebbar sind. Der Wälzlagerkäfig (1) zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass am freien Ende (8) der Stege (4) mindestens ein Fixierungselement (11, 16) zur axialen Fixierung der Wälzkörper (6) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig für zylindrische Wälzkörper, insbesondere Nadeln, mit einem umlaufenden Ringteil und einer Vielzahl an Stegen, wobei sich die Stege mindestens von einer Stirnseite des Ringteils aus in axialer Richtung erstrecken, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stege jeweils eine Tasche ausgebildet ist, die jeweils zur Aufnahme eines Wälzkörpers vorgesehen ist, wobei jeder Steg als Führungsfläche für die Wälzkörper ausgebildet ist und die Taschen so ausgestaltet sind, dass die Wälzkörper ausschließlich axial einschiebbar sind.
Hintergrund der Erfindung
Kammkäfige, das heißt Käfige mit einem Ringteil von dem Stege axial abstehen, sind bereits bekannt. Beispielsweise ist in der DE 1 068 954 ein Kammkäfig für Nadellager offenbart. Die Nadel läuft gegen die Innenfläche des Ringteils und auf der anderen Seite gegen den Bord einer Laufhülse an.
In der EP 2 606 248 B1 ist beispielsweise ein Doppelkammkäfig für ein zweireihiges Zylinderrollenlager beschrieben, bei dem zumindest bei einer Lagerreihe die Stege in Umfangsrichtung für eine radiale Befüllung der Aufnahmetaschen mit den Wälzkörpern verschmälert ausgebildet sind, wobei die breiteren Stege der anderen Lagerreihe zumindest teilweise derart mit Axialbohrungen versehen sind, dass das Gewicht der beiden Lagerreihen aneinander angeglichen ist.
Nachdem die Wälzlagerkäfige mit den Wälzkörpern befüllt worden sind, ist es notwendig die Wälzkörper gegen Herausfallen zu sichern. Dies wird derzeit mittels einer Innen- oder Außenhalterung zum größten Teil erreicht. Jedoch kann unter bestimmten Umständen und unter ungünstigen äußeren Einflüssen während des Transports oder während der Montage ein Wälzkörper trotz dieser Halterungen herausfallen. Die vollständige Anzahl der Wälzkörper im Wälzlagerkäfig kann nach der Montage nicht mehr überprüft werden. Somit ist die Funktion des Wälzlagers nicht mehr sichergestellt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, einen Wälzlagerkäfig für zylindrische Wälzkörper zu entwickeln, bei dem das Herausfallen der Wälzkörper in allen Situationen verhindert wird.
Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird der im Anspruch 1 angegebene Wälzlagerkäfig vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.
Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig zeichnet sich dadurch aus, dass am freien Ende der Stege mindestens ein Fixierungselement zur axialen Fixierung der Wälzkörper angeordnet ist. Das Fixierungselement kann beispielsweise als Fixierungsring ausgebildet sein. Dabei weist der Fixierungsring beispielsweise einen kreisförmigen oder einen viereckigen Querschnitt auf. Der Fixierungsring besteht vorzugsweise aus Metall, Stahl oder Kunststoff.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn an jedem freien Ende der Stege eine Aussparung vorgesehen ist. Für die Anordnung der Aussparung sind zwei Varianten zweckmäßig. Die Aussparungen erstrecken sich bei der ersten Variante vorzugsweise in Umfangsrichtung über die gesamte Breite des Steges. Diese Aussparungen korrespondieren mit dem eingelegten Fixierungsring, so dass dieser axial in den Aussparungen fixiert ist. Die Aussparungen sind dabei radial mittig an den Stegen angeordnet.
Bei einer zweiten Variante erstrecken sich die Aussparungen in radialer Richtung über die gesamte Höhe des Steges. Hierbei sind die Aussparungen in Umfangsrichtung mittig an den Stegen angeordnet. Diese Aussparungen sind vorzugsweise vorhanden, wenn an jedem Steg jeweils ein Fixierungselement angeordnet ist, wobei die Fixierungselemente als Schnappnasen ausgebildet und in den Stegen integriert sind. Die Aussparungen geben den Schnappnasen die notwendige Bewegungsfreiheit, damit die Schnappnasen zurückschnappen können. Unter Schnappnasen wird beispielsweise auch eine Erhöhung oder Erhebung in den Führungsflächen der Stege an deren freien Enden verstanden. Die Schnappnasen verhindern ebenfalls das Herausfallen der Wälzkörper in axialer Richtung.
Der Fixierungsring kann beispielsweise mit dem Wälzlagerkäfig formschlüssig verbunden sein, wie zum Beispiel durch Schweißen oder Kleben. Eine andere Verbindungsmöglichkeit des Fixierungsrings an dem Wälzlagerkäfig stellen die Schnappnasen dar. Das bedeutet, dass jeder Steg eine Schnappnase aufweist mit denen mit denen der Fixierungsring gehalten wird, der die Wälzkörper gegen das axiale Herausfallen sichert.
Der Wälzlagerkäfig kann des Weiteren ein oder zwei Reihen von Taschen für Wälzkörper aufweisen. Bei der einreihigen Ausführung weist das Fixierungselement beispielsweise eine geringere Länge in axialer Richtung auf, als das Ringteil. Bei der zweireihigen Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die Form der Taschen der ersten Reihe der Form der Taschen der zweiten Reihe entsprechen, so dass die axiale Mittellinie des Wälzlagerkäfigs eine Symmetrielinie darstellt. Das bedeutet, dass die Taschen sich axial gegenüberliegen und identisch ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Ringteil mindestens zwei Mal so lang wie eine Tasche oder ein Steg.
Das oder die Fixierungselemente stellen somit einen Führungsbord am Wälzlagerkäfig dar. Dieser kann im Vergleich zu den Wälzlagerkäfigen aus dem Stand der Technik dünner ausgebildet sein, so dass die Wälzkörper weiter in axialer Richtung nach außen an einem zu lagernden Bauteil angeordnet sein können.
Daraus ergibt sich eine breitere Stützbasis wodurch sich auch Funktionsverbesserungen, wie zum Beispiel geringere Verkippung, ergeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in:
1 eine beispielhafte Ausführungsform eines einreihigen Wälzlagerkäfigs mit Fixierungsring,
2 eine beispielhafte Ausführungsform eines zweireihigen Wälzlagerkäfigs mit Fixierungsring,
3 eine erste Ausführungsform der Aussparung mit korrespondierendem Fixierungsring,
4 eine zweite Ausführungsform der Aussparung mit korrespondierendem Fixierungsring,
5 eine dritte Ausführungsform der Aussparung mit korrespondierendem Fixierungsring,
6 ein Teilausschnitt einer beispielhaften Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs mit Schnappnasen,
7 den Wälzlagerkäfig in Gesamtansicht aus 6,
8 eine Schnappnase aus 6 und 7.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In der 1 ist eine erste Ausführungsform eines einreihigen Wälzlagerkäfigs 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Wälzlagerkäfig 1 umfasst ein umlaufendes Ringteil 2 mit an einer Stirnseite 3 des Ringteils 2 sich in axialer Richtung erstreckenden Stegen 4. Zwei in Umfangsrichtung benachbarte Stege 4 begrenzen eine Tasche 5 für jeweils einen Wälzkörper 6. Das bedeutet, dass in jeder Tasche 5 ein Wälzkörper 6 angeordnet ist. Die Wälzkörper 6 weisen des Weiteren eine zylindrische Form auf. Die Innenflächen der Stege 4, die zum in Umfangsrichtung benachbarten Steg 4 gerichtet sind, sind als Führungsflächen 7 für die Wälzkörper 6 ausgebildet. Das heißt die Führungsflächen 7 weisen eine konkave Kontur auf, die mit der konvexen Kontur des Wälzkörpers 6 korrespondieren. Die Führungsflächen 7 und die Stege 4 sind des Weiteren so ausgebildet, dass die Wälzkörper 6 nur axial in die Taschen 5 eingeschoben werden und nicht radial Herausfallen können.
Jedes freie Ende 8 der Stege 4 weist eine Aussparung 9 auf. Die Aussparungen 9 erstrecken sich jeweils in Umfangsrichtung über die gesamte Breite B eines Steges 4. Des Weiteren sind die Aussparungen 9 radial mittig zwischen Innendurchmesser D_I und Außendurchmesser D_A des Wälzlagerkäfigs 1 angeordnet. Außerdem weist jeder Steg 4 eine größere axiale Länge L_S auf als die axiale Länge L_W des darin laufenden Wälzkörpers 6. An diesem längenmäßig überschüssigen Stegbereich 10 sind die Aussparungen 9 angeordnet. In den Aussparungen 9 ist des Weiteren ein Fixierungsring 11 eingelegt, der die in den Taschen 5 des Wälzlagerkäfigs 1 befindenden Wälzkörper 6 gegen axiales Herausfallen sichert. Der Fixierungsring 11 weist dabei im Vergleich zur axialen Länge L_R des Ringteils 2 eine geringere axiale Länge L_F auf.
Die 2 unterscheidet sich gegenüber der Ausführungsform in 1 darin, dass sich an beiden Stirnseiten 3 des Ringteils 2 in axialer Richtung eine Vielzahl von Stegen 4 erstrecken, so dass eine doppelkammartige Form des Wälzlagerkäfigs 1 entsteht. Die 2 stellt somit einen zweireihigen Wälzlagerkäfig 1 in perspektivischer Ansicht dar. Das bedeutet, dass die axiale Mittellinie 12 des Wälzlagerkäfigs 1 die Symmetrielinie darstellt und somit die Stege 4 an beiden Seiten des Ringteils 2 identisch ausgebildet sind. Das Ringteil 2 weist eine axiale Länge L_R auf, die das 2,5 fache der axialen Länge L_S eines Steges 4 darstellt. An beiden freien Enden 8 der Stege 4 ist jeweils ein Fixierungsring 11 angeordnet, der in den Aussparungen 9 eingelegt ist.
Beispielhafte Ausführungsformen der Aussparungen 9 an den freien Enden 8 der Stege 4 sind in 3 bis 5 dargestellt. In 3 stellt der Fixierungsring 11 eine Ringscheibe, das heißt einen viereckigen Querschnitt, mit einer axial mittig angeordneten kegelstumpfförmigen Erhebung 13 an dem Außendurchmesser D_AF des Fixierungsrings 11 dar. Die Aussparung 9 weist eine zum Fixierungsring 11 korrespondierende Kontur auf.
In der 4 stellt der Fixierungsring 11, wie auch in 3, eine Ringscheibe mit einem viereckigen Querschnitt dar. Auf dem Außendurchmesser D_AF des Fixierungsrings 11 ist eine umlaufende Erhöhung 14 angeordnet, wobei die Stege 4 jeweils am freien Ende 8 eine radial nach innen gerichtete halbrunde Erhöhung 15 über die gesamte Breite B eines Steges 4 aufweist. Die Erhöhung 15 der Stege 4, die auch als Schnappnase 16 bezeichnet werden kann, liegt auf dem Außendurchmesser D_AF des Fixierungsring 11 auf und stellt den Anschlag für die Erhöhung 14 des Fixierungsrings 11 dar. Dadurch entsteht eine korrespondierende Kontur zwischen Fixierungsring 11 und Aussparung 9 der Stege 4, so dass der Fixierungsring 11 in den Aussparungen 9 fixiert ist.
In der 5 ist ein Fixierungsring 11 mit einem kreisförmigen Querschnitt dargestellt. Die Aussparungen 9 der Stege 4 weisen eine dazu korrespondierende Form auf, wobei die Aussparungen mehr als 50% des Fixierungsrings 11 umschließen. Dadurch ist der Fixierungsring 11 in den Aussparungen 9 fixiert und hindert die Wälzkörper 6 am Herausfallen in axialer Richtung.
In der 6 bis 8 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs 1 dargestellt, bei der die Wälzkörper 6 nur mit Schnappnasen 16 gegen axiales Herausfallen gesichert sind. Es handelt sich dabei um einen Wälzlagerkäfig 1 mit zwei Reihen von Taschen 5 für die Wälzkörper 6 gemäß der Ausführung in 2. Jedoch sind im Vergleich zu 2 die freien Enden 8 der Stege 4 anders ausgeführt. Nach 6 bis 8 ist an jedem freien Ende 8 eines Steges 4 eine Aussparung 9 in radialer Richtung über die gesamte radiale Höhe H des Steges 4 ausgebildet. Die Höhe H ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Außendurchmesser D_A und dem Innendurchmesser D_I des Wälzlagerkäfigs 1. Die Aussparungen 9 sind des Weiteren mittig in Umfangsrichtung angeordnet. Die radialen Aussparungen 9 geben den Schnappnasen 16 die notwendige Bewegungsfreiheit. Das heißt die Aussparungen 9 sind dazu da, dass die Schnappnasen 16 zurückschnappen können. Die Schnappnasen 16 sind in dem überschüssigen Stegbereich 10 an den Führungsflächen 7 der Stege 4 angeordnet. Die Schnappnasen 16 weisen eine konvexe Form auf, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und somit einen Teil der Stirnfläche des Wälzkörpers 6 überdecken, wodurch die Wälzkörper 6 gegen axiales Herausfallen gesichert sind.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: Ringteil
3: Stirnseite des Ringteils
4: Steg
5: Tasche
6: Wälzkörper
7: Führungsfläche
8: Freies Ende des Steges
9: Aussparung
10: Überschüssiger Stegbereich
11: Fixierungsring
12: Axiale Mittellinie des Wälzlagerkäfigs
13: Kegelstumpfförmige Erhebung
14: Umlaufende Erhöhung
15: Halbrunde Erhöhung
16: Schnappnase
B: Breite eines Steges
D_A: Außendurchmesser des Wälzlagerkäfigs
D_I: Innendurchmesser des Wälzlagerkäfigs
D_AF: Außendurchmesser des Fixierungsrings
H: Höhe eines Steges
L_F: axiale Länge eines Fixierungsrings
L_S: axiale Länge eines Steges
L_W: axiale Länge eines Wälzkörpers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1068954 [0002]
EP 2606248 B1 [0003]

Claims

Wälzlagerkäfig (1) für zylindrische Wälzkörper (6), insbesondere Nadeln, mit einem umlaufenden Ringteil (2) und einer Vielzahl an Stegen (4), wobei sich die Stege (4) mindestens von einer Stirnseite (3) des Ringteils (2) aus in axialer Richtung erstrecken, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen (4) jeweils eine Tasche (5) ausgebildet ist, die jeweils zur Aufnahme eines Wälzkörpers (6) vorgesehen ist, wobei jeder Steg (4) als Führungsfläche (7) für die Wälzkörper (6) ausgebildet ist und die Taschen (5) so ausgestaltet sind, dass die Wälzkörper (6) ausschließlich axial einschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende (8) der Stege (4) mindestens ein Fixierungselement (11, 16) zur axialen Fixierung der Wälzkörper (6) angeordnet ist.
Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungselement (11) als Fixierungsring (11) ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem freien Ende (8) der Stege (4) eine Aussparung (9) vorgesehen ist.
Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussparungen (9) in Umfangsrichtung über die gesamte Breite (B) des Steges (4) erstrecken.
Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aussparungen (9) in radialer Richtung über die gesamte Höhe (H) des Steges (4) erstrecken.
Wälzlagerkäfig (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierungsring (11) mit dem Wälzlagerkäfig (1) formschlüssig verbunden ist.
Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Steg (4) jeweils ein Fixierungselement (16) angeordnet ist, wobei die Fixierungselemente (16) als Schnappnasen (16) ausgebildet und in den Stegen (4) integriert sind.
Wälzlagerkäfig (1) nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierungsring (11) mittels den Schnappnasen (16) an dem Wälzlagerkäfig (1) befestigt ist.
Wälzlagerkäfig (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (5) einreihig ausgeführt sind und das Fixierungselement (11, 16) eine geringere Länge (L_F) in axialer Richtung aufweist als das Ringteil (2, L_R).
Wälzlagerkäfig (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (5) zweireihig ausgebildet sind, wobei die Form der Taschen (5) der ersten Reihe der Form der Taschen (5) der zweiten Reihe entsprechen, so dass die axiale Mittellinie (12) des Wälzlagerkäfigs (1) eine Symmetrielinie darstellt.