DE102016124430A1

DE102016124430A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102016124430A1
Application number: DE102016124430.9A
Authority: DE
Inventors: Vitali Voit; Jochen Vierheilig
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Ein Wälzlagerkäfig, insbesondere in einem Kupplungsausrücklager, weist verschiedenen Arten von Wälzkörpertaschen (7,8), nämlich offene Wälzkörpertaschen (7) und geschlossene Wälzkörpertaschen (8), auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein für ein Wälzlager, insbesondere Kugellager, geeigneten Wälzlagerkäfig.
Wälzlagerkäfige in Kugellagern weisen beispielsweise die Form von Schnappkäfigen auf. Verschiedene Bauformen von Schnappkäfigen für Kugellager sind beispielsweise in den Dokumenten DE 199 37 664 A1 , DE 10 2009 013 978 A1 , DE 102 58 861 A1 und US 6,074,099 A offenbart. In den genannten Fällen handelt es sich um Käfige für einreihige Wälzlager.
Ein als Schnappkäfig ausgebildeter Kugellagerkäfig für ein zweireihiges Kugellager ist zum Beispiel aus der DE 10 2014 208 484 A1 bekannt.
Ebenso sind als Fensterkäfige ausgebildete Wälzlagerkäfige für Kugellager bekannt. Beispielhaft wird auf die Dokumente DE 199 51 387 A1 , DE 101 36 955 A1 , DE 10 2009 032 961 A1 , EP 2 507 529 B1 und DE 10 2009 048 875 A1 hingewiesen.
Schnappkäfige aus Kunststoff sind typischerweise einteilig aufgebaut und haben sich in zahlreichen Anwendungsgebieten bewährt. Der Vorteil eines Fensterkäfigs liegt insbesondere in seiner im Vergleich zu einem Schnappkäfig typischerweise höheren Steifigkeit. Fensterkäfige kommen unter anderem in Lagerungen mit hohen Drehzahlkennwerten, wie sie beispielsweise bei Spindellagerungen gegeben sind, zum Einsatz.
Generell kann ein Wälzlagerkäfig innenringgeführt, außenriggeführt oder durch die Wälzkörper geführt sein. Ein als Fensterkäfig ausgebildeter Wälzlagerkäfigs kann, wie beispielsweise aus der DE 10 2007 048 655 A1 bekannt, aus einzelnen Käfigsegmenten gebildet sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelten, für ein besonders breites Spektrum an Anwendungen geeigneten Wälzlagerkäfig anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Wälzlagerkäfig weist verschiedene Arten von Wälzkörpertaschen, nämlich einerseits offene Wälzkörpertaschen und andererseits geschlossene Wälzkörpertaschen, auf. Offene Wälzkörpertaschen sind prinzipiell von Schnappkäfigen, geschlossene Wälzkörpertaschen prinzipiell von Fensterkäfigen her bekannt. Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig wird von daher auch als Fenster/- Schnappkäfig bezeichnet. Spezifische Eigenschaften von Schnappkäfigen einerseits und Fensterkäfigen andererseits sind in dem Wälzlagerkäfig kombiniert. Insbesondere liegt die Steifigkeit des Wälzlagerkäfigs zwischen der typischen Steifigkeit eines Schnappkäfigs und der typischen Steifigkeit eines Fensterkäfigs.
In bevorzugter Ausgestaltung sind sämtliche Wälzkörpertaschen des Wälzlagerkäfigs zur Führung gleichartiger Wälzkörper, nämlich Kugeln, ausgebildet. Hierbei ist der Wälzlagerkäfig vorzugsweise derart geformt, dass die Kugeln sowohl in die offenen Wälzkörpertaschen als auch in die geschlossenen Wälzkörpertaschen einschnappbar sind.
Der Wälzlagerkäfig ist bevorzugt als Käfig für ein einreihiges Wälzlager, insbesondere Kugellager, ausgebildet. Prinzipiell sind auch Bauformen des Wälzlagerkäfigs für eine mehrreihige Wälzkörperanordnung, insbesondere Kugelanordnung, realisierbar. In beiden Fällen handelt es sich bei dem Wälzlagerkäfig vorzugsweise um einen Käfig für ein Radiallager oder Schrägkugellager. Ebenso ist der Wälzlagerkäfig als Käfig für ein Axiallager, insbesondere Axialkugellager, gestaltbar.
In Bauformen des Wälzlagerkäfigs als Käfig eines einreihigen Radialkugellagers oder Schrägkugellagers sind die unterschiedlichen Wälzkörpertaschen in Umfangsrichtung des Käfigs beispielsweise alternierend angeordnet. Die Anzahl der offenen Wälzkörpertaschen unterscheidet sich von der Anzahl der geschlossenen Wälzkörpertaschen damit höchstens um Eins.
Abweichend hiervon sind auch Bauformen des Wälzlagerkäfigs realisierbar, in welchen mehrere offen Wälzkörpertaschen oder mehrere geschlossene Wälzkörpertaschen in Umfangsrichtung des Käfigs hintereinander angeordnet sind. Das Verhältnis zwischen der Anzahl offener Wälzkörpertaschen und der Anzahl geschlossener Wälzkörpertaschen ist damit in weiten Grenzen variierbar. Dementsprechend ist auch eine Variation der mechanischen Eigenschaften des Wälzlagerkäfigs in weiten Grenzen möglich.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist jede geschlossene Wälzkörpertasche des Käfigs durch ein separates Fensterkäfigsegment geschlossen. Jedes Fensterkäfigsegment weist beispielsweise eine zur Wälzkörpertasche hin offene U-Form auf. Ebenso sind Ausgestaltungen des Wälzlagerkäfigs realisierbar, in welchen die einzelnen Fensterkäfigsegments jeweils die Form einer geringfügig gebogenen Leiste aufweisen, welche mit dem übrigen Käfig verbunden ist.
In der Art eines Bausatzes sind damit in jedem Fall verschiedene Typen von Wälzlagerkäfigen herstellbar, welche sich durch die Anzahl geschlossener Wälzkörpertaschen unterscheiden. Zur Herstellung einer dauerhaft festen Verbindung zwischen einem Fensterkäfigsegment und dem übrigen, ringförmigen Wälzlagerkäfig sind zum Beispiel Schnappverbindungen geeignet. Wird ein Fensterkäfigsegment von einer Wälzkörpertasche abgenommen, so verbleibt vorzugsweise eine offene Wälzkörpertasche, in welche - wie bei einem Schnappkäfig - eine Kugel einschnappbar ist. Statt Fensterkäfigsegmenten, die jeweils nur eine einzige Wälzkörpertasche schließen, sind auch in Umfangsrichtung ausgedehntere Fensterkäfigsegmente verwendbar, welche mehrere benachbarte Wälzkörpertaschen schließen. Auch die Kombination kürzerer und längerer Fensterkäfigsegmente in ein und demselben Wälzlagerkäfig ist möglich.
Durch die variable Kombination offener und geschlossener Wälzkörpertaschen sind die mechanischen Eigenschaften des Wälzlagerkäfigs, die insbesondere bei Torsionsbelastungen, wie sie unter anderem im Zusammenhang mit Schwingungen und Vibrationen auftreten können, eine Rolle spielen, auf einfache Weise einstellbar. Eine weichere Einstellung des Wälzlagerkäfigs ist bei einer hohen Anzahl an Schnappkäfigsegmenten, eine steifere Einstellung bei einer höheren Anzahl an geschlossenen Wälzkörpertaschen, das heißt Fensterkäfigsegmenten, gegeben.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Wälzlagerkäfig komplett aus Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, gefertigt. Hierbei kann es sich um einen faserverstärkten Kunststoff handeln. Die Fensterkäfigsegmente und der übrige, ringförmige Wälzlagerkäfig sind nicht notwendigerweise aus demselben Werkstoff gefertigt. Sowohl in die offenen Wälzkörpertaschen als auch in die geschlossenen Wälzkörpertaschen können Zusatzfunktionen wie Schmiermittelleitstrukturen und/oder -reservoirs, integriert sein.
Der Wälzlagerkäfig ist beispielsweise zur Verwendung in einem als Schrägkugellager ausgebildeten Kupplungsausrücklager geeignet. Ebenso ist der Wälzlagerkäfig für sonstige Anwendungen, beispielsweise in Spindellagern, geeignet.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 in einer schematischen Schnittdarstellung ein als Schrägkugellager ausgebildetes Kupplungsausrücklager mit in einem Wälzlagerkäfig, nämlich Fenster/-Schnappkäfig, geführten Kugeln,
2 in perspektivischer Darstellung den Wälzlagerkäfig des Kupplungsausrücklagers nach 1,
3 bis 5 ein als Rillenkugellager ausgebildetes Wälzlager mit einem Fenster/- Schnappkäfig in verschiedenen Schnitten.

Ein in 1 schematisch dargestelltes, insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wälzlager ist als Schrägkugellager ausgebildet und zur Verwendung als Kupplungsausrücklager vorgesehen. Hinsichtlich des prinzipiellen Aufbaus und der Funktion eines Kupplungsausrücklagers wird beispielhaft auf die DE 101 14 844 B4 verwiesen.
Zwischen einem Innenring 2 und einem Außenring 3 des Wälzlagers 1 rollen Kugeln als Wälzkörper 4 ab, welche in einem Wälzlagerkä5, kurz auch als Käfig bezeichnet, geführt sind.
Der Kä5 des Wälzlagers 1 nach 1 ist isoliert in 2 dargestellt. Der Wälzlagerkä 5 weist einen einzigen Ring 6 auf, an welchen verschiedene Wälzkörpertaschen 7, 8, nämlich offene Wälzkörpertaschen 7 und geschlossene Wälzkörpertaschen 8, grenzen. In die offenen Wälzkörpertaschen 7 sind Kugeln 4 wie in einen Schnappkäfig einschnappbar. Die geschlossenen Wälzkörpertaschen 8 sind dagegen jeweils durch ein aufgeschnapptes Fensterkäfigsegment 9 geschlossen. Zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten geschlossenen Käfigtaschen 8 ist jeweils eine offene Käfigtasche 7 angeordnet. Durch Herausnehmen einzelner Fensterkäfigsegmente 9 kann der Wälzlagerkä1 in gewünschter Weise weicher gestaltet werden, wobei zugleich auch das Trägheitsmoment des Wälzlagerkä1 reduziert wird. Somit ist auf einfache Weise ein Bausatz unterschiedlicher Wälzlager 1 mit verschiedenen Festigkeitseigenschaften sowie Massen- und Trägheitsmomenten bereitstellbar.
Das Ausführungsbeispiel nach den 3 bis 5 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 hauptsächlich dadurch, dass das Wälzlager 1 als Radiallager, nämlich Rillenkugellager, ausgebildet ist. Auch in diesem Fall sind die Fensterkäfigsegmente 9 durch mit 10 bezeichnete Schnappverbindungen am Ring 6 des Kä5 gehalten. Stege, welche jeweils zwischen zwei Wälzkörpertaschen 7, 8 ausgebildet sind, sind mit 11 bezeichnet. Die Stege 11 sind teils durch den Ring 6, teils durch die Fensterkäfigsegmente 9 gebildet. An der dem Ring 6 gegenüberliegenden Stirnseite des Wälzlagerkä5 weist jedes Fensterkäfigsegment 9 eine Randleiste 12 auf, wobei die Gesamtheit aller Randleisten 12 einen Ring beschreibt, welcher in einer zum Ring 6 parallelen Ebene angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Innenring
3: Außenring
4: Wälzkörper, Kugel
5: Wälzlagerkäfig
6: Ring
7: Käfigtasche, offen
8: Käfigtasche, geschlossen
9: Fensterkäfigsegment
10: Schnappverbindung
11: Steg
12: Randleiste

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19937664 A1 [0002]
DE 102009013978 A1 [0002]
DE 10258861 A1 [0002]
US 6074099 A [0002]
DE 102014208484 A1 [0003]
DE 19951387 A1 [0004]
DE 10136955 A1 [0004]
DE 102009032961 A1 [0004]
EP 2507529 B1 [0004]
DE 102009048875 A1 [0004]
DE 102007048655 A1 [0006]
DE 10114844 B4 [0019]

Claims

Wälzlagerkäfig, mit verschiedenen Arten von Wälzkörpertaschen (7,8), nämlich offenen Wälzkörpertaschen (7) und geschlossenen Wälzkörpertaschen (8).
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Wälzkörpertaschen (7,8) zur Führung gleichartiger Wälzkörper (4), nämlich Kugeln, ausgebildet sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Käfig für ein einreihiges Wälzlager (1) ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Wälzkörpertaschen (7,8) in Umfangsrichtung alternierend angeordnet sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossenen Wälzkörpertaschen (8) durch jeweils ein separates Fensterkäfigsegment (9) geschlossen sind.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus Kunststoff gefertigt ist.
Verwendung eines Wälzlagerkäfigs nach Anspruch 1 in einem als Schrägkugellager ausgebildeten Kupplungsausrücklager.