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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig umfassend eine Mehrzahl an um den Käfigumfang verteilten hinterschnittenen Taschen zur Aufnahme jeweils eines kugelförmigen Wälzkörpers, wobei jede Tasche zwei Seitenwangen und einen Taschenboden aufweist.
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Die Wälzkörper eines Wälzlagers sind üblicherweise in einem Käfig aufgenommen und geführt. Hierzu weist der Käfig eine Mehrzahl an um den Käfigumfang verteilten Taschen auf, in denen jeweils ein kugelförmiger Wälzkörper, also eine Lagerkugel, aufgenommen ist. Jede Tasche ist zu einem gewissen Grad hinterschnitten, so dass der kugelförmige Wälzkörper eingeschnappt werden kann und in der Tasche gesichert ist. Es handelt sich also um einen sogenannten „Schnappkäfig“.
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Bei derartigen Schnappkäfigen besteht jedoch die Gefahr, dass es zu einem Ausschnappen des Käfigs aufgrund von resultierenden Käfigbelastungen aus der Betriebscharakteristik der Anwendung kommt. Dies ist beispielsweise bei einem sogenannten Vor- und Nachlauf der Fall. Hierbei kommt es zu einem Zusammenlaufen der Wälzkörper in Umfangsrichtung. Es wurde beobachtet, dass, beispielsweise bei Verwendung eines Wälzlagers zur Lagerung eines Zweimassenschwungrads, die Wälzkörper der oberen Hälfte quasi nach oben geschoben werden respektive zusammenlaufen, während die Wälzkörper der unteren Hälfte nach unten geschoben werden respektive nach unten zusammenlaufen. Hierbei kann es im Extremfall dazu kommen, dass ein Wälzkörper aus der Taschenaufnahme herausschnappt. Denn durch den Wälzkörpersatz wird eine Kraft auf den Käfig ausgeübt, die den Käfig verformt, das heißt, der Käfig wird leicht ovalisiert respektive tordiert, was zum Ausschnappen führen kann.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig anzugeben, der demgegenüber verbessert ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beiden Seitenwangen einer jeden Tasche ausgehend vom Boden zur Taschenöffnung hin aufeinander zulaufende, in Richtung der Taschenöffnung gesehen gerade oder konkave Flächen, an denen der jeweilige Wälzkörper aufläuft, aufweisen.
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Es ist erfindungsgemäß eine spezielle Taschengeometrie vorgesehen, die ein Ausschnappen wirkungsvoll verhindern kann. Jede Tasche ist wie beschrieben über zwei Seitenwangen und einen Taschenboden seitlich und zum Käfigrücken hin begrenzt. Erfindungsgemäß sind nun die Seitenwangen einer jeden Tasche mit zur Taschenöffnung hin aufeinander zulaufenden Flächen versehen, das heißt, dass sich der in Umfangsrichtung gesehene Abstand der Seitenwangen einer Tasche vom Taschenboden zur Taschenöffnung hin verringert respektive verjüngt. Die Flächen der Seitenwangen können hierbei entweder gerade verlaufen oder konkav ausgeführt sein, also eine leicht bauchige Geometrie aufweisen.
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Der Vorteil dieser quasi schräg zueinander verlaufenden geraden oder konkaven Flächen besteht darin, dass bei Auflaufen eines kugelförmigen Wälzkörpers auf eine der Seitenwangenflächen, was bei dem beschriebenen Vor- und Nachlauf der Fall ist, der Wälzkörper entlang der schräg verlaufenden geraden oder konkaven Fläche in Richtung des Käfigbodens, also zum Käfigrücken hin läuft, soweit es das Spiel zulässt. Hierbei entsteht eine resultierende Kraft, die den Käfig insgesamt entgegen der Taschenöffnung zieht, mithin also der Käfig quasi axial gesehen in Richtung der Wälzkörper gezogen wird, die tiefer in die Taschen wandern, soweit es das Taschenspiel zulässt. Denn der Käfig ist axial beweglich. Durch die erfindungsgemäße Taschengeometrie ist folglich sichergestellt, dass im Falle eines Vor- und Nachlaufs, also einem Zusammenlaufen der Wälzkörper in Umfangsrichtung aufgrund der gegebenen Kräfte respektive Momente beim Auflaufen der Wälzkörper auf die Seitenwangenflächen dem Ausschnappen aktiv entgegengewirkt wird, da die Wälzkörper und der Käfig quasi ineinander respektive gegeneinander bewegt werden und die Wälzkörper quasi aktiv in den Taschen fixiert werden.
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Der Taschenboden selbst weist bevorzugt eine konkave Fläche auf, wobei eine besonders zweckmäßige Erfindungsausgestaltung vorsieht, dass sowohl die Seitenflächen als auch die Bodenfläche konkav ausgeführt sind. Die Tasche weist folglich eine quasi dreieckige Grundform mit abgeschnittener Spitze im Bereich der Taschenöffnung auf. Da alle die Tasche begrenzenden Flächen, nämlich die Bodenfläche und die Flächen der Seitenwangen, konkav ausgeführt sind, weist folglich die Tasche näherungsweise eine Gleichdick-Geometrie respektive die Geometrie eines Reuleaux-Dreiecks auf, wobei wie ausgeführt das Dreieck aufgrund der auszubildenden Taschenöffnung nicht geschlossen ist. Diese Geometrie hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, auch was die Hertz´sche Pressung zwischen dem kugelförmigen Wälzkörper und den Seitenwangenflächen angeht. Denn bei der konkaven Flächenform ist die Hertz´sche Pressung niedriger als bei einer schräg verlaufenden, geraden Seitenwangenfläche.
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Der Übergangsbereich vom Boden zu den Seitenwangen ist bevorzugt ausgerundet, so dass in diesem Bereich keine oder nur geringe Kerbspannungen entstehen.
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Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Seitenflächen und/oder die Bodenfläche gerade sind. Die Flächen sind also nicht sphärisch ausgeführt sondern gerade respektive eben. Diese geraden, also nicht sphärischen Seitenflächen liegen parallel zueinander, laufen also nicht gemeinsam auf den Kreismittelpunkt des ringförmigen Wälzlagerkäfigs.
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Der Wälzlagerkäfig selbst ist bevorzugt aus Kunststoff, so dass er in einem einfachen Spritzgussverfahren hergestellt werden kann. Insbesondere lassen sich hierbei auch die spezifischen Taschenflächen mit der entsprechenden Geometrie ohne weiteres herstellen, insbesondere die nicht sphärischen Flächen, gesehen in radialer Richtung.
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Neben dem Wälzlagerkäfig selbst betrifft die Erfindung ferner ein Wälzlager umfassend einen ersten und einen zweiten Ring sowie zwischen diesen angeordnete Wälzkörper, die in einem Wälzlagerkäfig der beschriebenen Art aufgenommen sind. Hierbei kann es sich um ein Radial- oder ein Axiallager handeln.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:
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1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs mit eingesetzten kugelförmigen Wälzkörpern in einer Prinzipdarstellung, und
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2 eine vergrößerte Seitenansicht als Ausschnitt des Wälzlagerkäfigs aus 1.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig 1, der vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt ist. Der ringförmige Wälzlagerkäfig weist einen Käfigrücken 2 auf sowie eine Vielzahl um den Käfigumfang verteilt angeordneten Taschen 3, in denen jeweils ein kugelförmiger Wälzkörper 4 aufgenommen ist. Die Taschen 3 sind jeweils hinterschnitten, so dass jeder Wälzkörper 4 eingeschnappt werden kann.
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Die Taschen weisen eine spezifische Geometrie auf, wie die 1 und 2 anschaulich zeigen. Jede Tasche 3 ist von zwei Seitenwangen 5 und einem Taschenboden 6 begrenzt. Die Seitenwangen 5 sind an entsprechenden, vom Käfigrücken 2 vorspringenden Vorsprüngen 7 ausgebildet.
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Wie insbesondere 2 anschaulich zeigt, laufen die beiden eine Tasche 3 begrenzenden Seitenwangen 5 vom Taschenboden 6 ausgehend in Richtung der Taschenöffnung 8 aufeinander zu, das heißt, sie konvergieren. Die Flächen 9 der beiden Seitenwangen 5 weisen eine konkave Form auf, wie auch die Bodenfläche 10 entsprechend konkav geformt ist. Die Geometrie entspricht einem Gleichdick, und hier insbesondere einem Reuleaux-Dreieck, abgesehen davon, dass dieses Dreieck nicht geschlossen ist, da die Taschenöffnung 8 auszubilden ist. Die Übergänge zwischen den Flächen 9 und der Bodenfläche 10 sind über Ausrundungen 11 gebildet, so dass in diesen Bereichen eine vernachlässigbare Kerbspannung auftritt.
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In radialer Richtung gesehen, also ausgehend von 2 in die Zeichenebene hinein, sind die Flächen 9 der Seitenwangen 5 eben, sie verlaufen also geradlinig und sind nicht sphärisch ausgeführt. Dabei ist festzuhalten, dass die Flächen 9 einer Tasche 3 parallel zueinander verlaufen, das heißt, dass sie nicht zentrisch zum Mittelpunkt des ringförmigen Wälzlagerkäfigs 1 gerichtet sind.
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Die Seitenwangen 5 sind soweit aufeinander zulaufend ausgeführt, dass ihr minimaler Abstand größer ist als der Durchmesser eines kugelförmigen Wälzkörpers 4, so dass sich eine hinterschnittene Taschengeometrie ergibt und der eingeschnappte Wälzkörper 4 über die Seitenwangen fixiert ist. Gleichwohl ist, siehe 2, jeder Wälzkörper 4 mit hinreichendem Spiel in der jeweiligen Tasche 3 aufgenommen.
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Kommt es nun betriebsbedingt zu einem Vor- oder Nachlauf, im Rahmen dessen die Wälzkörper 4 abschnittsweise in Umfangsrichtung zusammenlaufen, so läuft jeder Wälzkörper 4 gegen eine seitliche Fläche 9. Aufgrund der Geometrie der Seitenwange respektive dem Umstand, dass die Flächen 9 nach außen hin aufeinander zulaufen, wird folglich der Käfig 2 hierbei, ausgehend von 2, quasi nach links bewegt. Es entsteht also eine resultierende Kraft, die dazu führt, dass der Käfig sich in Richtung der Wälzkörper 4 bewegt, mithin also die Wälzkörper 4 noch tiefer in den Taschen 3 aufgenommen werden. Hierüber wird die Gefahr eines Ausschnappens vermieden.
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Ersichtlich ist ferner, dass die Ausrundungen 11 gleichzeitig Ausnehmungen 12 bilden, in denen ein Schmiermittel, üblicherweise ein Schmierfett, aufgenommen werden kann, die also als Schmiermittelreservoir dienen kann.
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Der gezeigte Wälzlagerkäfig dient der Bildung eines Radiallagers. Eine Ausgestaltung des Wälzlagerkäfigs mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Taschengeometrie ist aber auch zur Bildung eines Axiallagers denkbar. In diesem Fall würden die Taschen radial zum Käfiginneren offen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlagerkäfig
- 2
- Käfigrücken
- 3
- Taschen
- 4
- Wälzkörper
- 5
- Seitenwangen
- 6
- Taschenboden
- 7
- Vorsprünge
- 8
- Taschenöffnung
- 9
- Flächen
- 10
- Bodenfläche
- 11
- Ausrundungen
- 12
- Ausnehmung
