DE102016221801A1

DE102016221801A1 - Wälzlagerkäfig und Kugellager mit einem solchen Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102016221801A1
Application number: DE102016221801.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Neukirchner; Tobias Hock
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (5), insbesondere aus Kunststoff, der aus zwei Käfighälften (6, 7) zusammengesetzt ist, wobei mindestens eine Käfighälfte (6, 7) Außenhalterungen (9) für Wälzkörper (4) aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kugellager (1) mit einem solchen Wälzlagerkäfig (5).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen aus zwei Käfighälften zusammengesetzten Wälzlagerkäfig sowie ein Kugellager mit einem geteilten Wälzlagerkäfig.
Hintergrund der Erfindung
Aus der EP 1 762 734 B1 ist ein Kunststoffkäfig für ein Kugellager bekannt, welcher zwei ringförmige Elemente umfasst, die mit Hilfe von Eingriffsklauen miteinander verbunden sind. Als Werkstoffe zur Herstellung dieses Kunststoffkäfigs werden Verbundmaterialien vorgeschlagen, welche eine Matrix aus Polyamid 46 oder Polyamid 66 und zusätzlich 10 bis 40 Gew.-% eines faserförmigen Verstärkungsmaterials umfassen. Weiter sind Poyimid und Polyetheretherketon als mögliche Werkstoffe zur Herstellung der ringförmigen Elemente genannt.
Weitere geteilte Wälzlagerkäfige sind beispielsweise in den Dokumenten DE 37 38 129 A1 und AT 265762 B offenbart. Auch diese Käfige sind aus Kunststoff gefertigt und, ebenso wie der Käfig nach der genannten EP 1 762 734 B1 , für die Verwendung in Kugellagern vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlagerung mit geteiltem Käfig gegenüber dem Stand der Technik weiterzuentwickeln, wobei eine besondere Eignung für hohe Drehzahlkennwerte, auch bei Fettschmierung, gegeben ist.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen geteilten Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein einen solchen Wälzlagerkäfig umfassendes Kugellager gemäß Anspruch 9.
Der Wälzlagerkäfig ist aus zwei Teilen zusammengesetzt, welche ohne Beschränkung der Allgemeinheit als Käfighälften bezeichnet werden. Insbesondere sind Bauformen realisierbar, in welchen die Käfighälften – in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs und damit des gesamten Wälzlagers betrachtet – unterschiedlich weit ausgedehnt sind. Beispielsweise sind Bauformen möglich, in welchen lediglich an eine der Käfighälften in Axialrichtung verlaufende Stege angeformt sind, während die zweite Käfighälfte eine reine Ringform beschreibt. Mindestens eine der beiden Käfighälften bildet Außenhalterungen für Wälzkörper, insbesondere Kugeln. Die Außenhalterungen ermöglichen eine Wälzkörperführung des Wälzlagerkäfigs und sind definitionsgemäß radial außerhalb des Teilkreises des Wälzlagers angeordnet. Unter dem Teilkreis wird der durch die Mittelpunkte der Wälzkörper gelegte Kreis verstanden. Dank der durch die Außenhalterungen ermöglichten Wälzkörperführung des Wälzlagerkäfigs, kurz auch als Käfig bezeichnet, ist kein Kontakt des Käfigs am Innenring oder Außenring des Wälzlagers, insbesondere Kugellagers, erforderlich.
Der Wälzlagerkäfig ist damit insbesondere für schnell laufende Anwendungen, beispielsweise als Spindellager, geeignet. Durch die Zweiteiligkeit des Wälzlagerkäfigs ist dieser auf einfache Weise auch bei Kugellagern montierbar, deren Innenring beidseitig einen Bord aufweist. Durch den Kontakt des Wälzlagerkäfigs mit den Wälzkörpern lediglich an einigen definierten Stellen, nämlich an den Außenhalterungen, ist die beim Betrieb des Wälzlagers durch Reibung entstehende Wärme minimiert. Damit ist im Vergleich zu Wälzlagern mit herkömmlichen Käfigen die Betriebstemperatur des Lagers deutlich gesenkt. Die gesenkte Betriebstemperatur geht einher mit einer geringeren Belastung von Lagerkomponenten, insbesondere des Käfigs, sowie des Schmiermittels, insbesondere Fettes. Die verringerte thermische Belastung des Fettes führt zu einer verlängerten Fettgebrauchsdauer sowie letztlich zu einer längeren Lagerlebensdauer. Damit ist es möglich, den Wälzlagerkäfig in einem Wälzlager, insbesondere Kugellager, mit Fettschmierung einzusetzen, welches gegen eine herkömmliche Lagerung mit Öl-Luft-Schmierung und/oder äußerer Kühlung austauschbar ist.
Die Außenhalterungen des Wälzlagerkäfigs sind schon aufgrund der Tatsache, dass Schmiermittel durch Zentrifugalkräfte innerhalb des Lagers stets nach außen gefördert wird, schmierungstechnisch besonders vorteilhaft. Die Außenhalterungen können derart gestaltet sein, dass sie sich nahe an den Polen der Wälzkörper – bezogen auf deren eigene Rotationsachse – befinden, womit mit Kugeln als Wälzkörpern nur geringe Relativgeschwindigkeiten zwischen den Außenhalterungen und den Oberflächen der Wälzkörper auftreten. Diese Gestaltung ist sowohl hinsichtlich der im Lager auftretenden Reibung als auch hinsichtlich des Verschleiß- und Geräuschverhaltens vorteilhaft.
In bevorzugter, fertigungstechnisch vorteilhafter Bauform weisen beide Käfighälften des Wälzlagerkäfigs Außenhalterungen für Wälzkörper auf. Hierbei muss sich nicht an jeder Wälzkörpertasche des Käfigs eine Außenhalterung befinden. Die beiden Käfighälften sind vorzugsweise identisch geformt, wobei sie in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung formschlüssig aneinander gesetzt sein können. Zum Formschluss in beiden genannten Richtungen sind beispielsweise an eine Käfighälfte angeformte Kalotten oder sonstige erhabene, beispielsweise konische Strukturen geeignet, welche in korrespondierende Ausnehmungen der zweiten Käfighälfte greifen.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein Außenhalterungen aufweisender, hinsichtlich seiner Laufgeräusche vorteilhafter Wälzlagerkäfig bereitgestellt wird, welcher sich zugleich durch eine lange Fettgebrauchsdauer und extreme Drehzahleignung auszeichnet. Bei dem Wälzlagerkäfig handelt es sich beispielsweise um einen Käfig für ein Rillenkugellager oder um einen Käfig für ein Schrägkugellager.
Als Werkstoff zur Herstellung der Käfighälften ist besonders Kunststoff, insbesondere faserverstärkter Kunststoff, geeignet. Die beiden Käfighälften sind beispielsweise durch Klebung oder durch Ultraschallverschweißung miteinander verbindbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigen:
1 einen Wälzlagerkäfig in perspektivischer Darstellung,
2 den Wälzlagerkäfig nach 1 in Explosionsansicht,
3 ein Detail einer Käfighälfte des Wälzlagerkäfigs,
4 ein Wälzlager, nämlich Kugellager, mit dem Wälzlagerkäfig nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wälzlager, nämlich Kugellager, welches in 4 vereinfacht dargestellt ist, weist einen Innenring 2 und einen Außenring 3 als Lagerringe auf, zwischen welchen Kugeln 4 als Wälzkörper abrollen, die in einem Wälzlagerkäfig 5 aus Kunststoff geführt sind.
Bei dem in den 1 und 2 isoliert dargestellten Wälzlagerkäfig 5 handelt es sich um einen wälzkörpergeführten Käfig. Dies bedeutet, dass der Käfig 5 weder am Innenring 2 noch am Außenring 3 anläuft, sondern ausschließlich durch die Wälzkörper 4 in radialer sowie axialer Richtung des Wälzlagers 1 geführt ist.
Der Wälzlagerkäfig 5 ist aus zwei Käfighälften 6, 7 zusammengesetzt, zwischen welchen Taschen 8 für jeweils eine Kugel 4 gebildet sind. Jede Tasche 8 weist eine insgesamt ringförmige Außenhalterung 9 auf, welche durch beide Käfighälften 6, 7 gebildet ist und als Außenhalterung 9 außerhalb des Teilkreises des Wälzlagers 1 angeordnet ist.
In Umfangsrichtung benachbarte Taschen 8 sind durch Stege 10 voneinander getrennt, welche jeweils hälftig durch beide Käfighälften 6, 7 gebildet sind. Einen Steg 10 bildende Steghälften sind hierbei mit den Bezugszeichen 11 und 12 bezeichnet. Die Stege 10 können entweder mittig, wie in den 1 bis 3 skizziert, oder außermittig geteilt sein. Im Fall einer außermittigen Teilung können beispielsweise an einer Käfighälfte 6, 7 alternierend kürzere und längere Steghälften 11, 12 angeformt sein.
In Umfangsrichtung benachbarte Steghälften 11, 12 einer Käfighälfte 6, 7 weisen alternierend, wie insbesondere aus 3 hervorgeht, stirnseitig eine Kalotte 13 sowie eine zu dieser korrespondierend geformte Ausnehmung 14 auf. Damit ist es möglich, zwei identisch geformte Käfighälften 6, 7 formschlüssig, was die Umfangsrichtung sowie radiale Richtung betrifft, zusammenzusetzten. Die zusammengesetzten Käfighälften 6, 7 werden durch Klebung oder Ultraschallverschweißung miteinander verbunden, womit die Fertigung des Wälzlagerkäfigs 5 abgeschlossen ist.
Der Wälzlagerkäfig 5 wird erst montiert, nachdem die Wälzkörper 4 zwischen den Lagerringen 2, 3 positioniert wurden. Beim Innenring 2 handelt es sich um einen symmetrischen Lagerring mit beidseitigen Borden, so dass Axialkräfte in beiden Richtungen übertragbar sind. Das Wälzlager 1 wird als fettgeschmiertes Lager verwendet. Der Wälzlagerkäfig 5 kann hierbei einen herkömmlichen Kugelschnappkäfig, wie er beispielsweise bei Schrägkugellagern zum Einsatz kommt, ersetzen.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager, Kugellager
2: Innenring
3: Außenring
4: Wälzkörper, Kugel
5: Wälzlagerkäfig
6: Käfighälfte
7: Käfighälfte
8: Tasche
9: Außenhalterung
10: Steg
11: Steghälfte
12: Steghälfte
13: Kalotte
14: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1762734 B1 [0002, 0003]
DE 3738129 A1 [0003]
AT 265762 B [0003]

Claims

Wälzlagerkäfig, welcher aus zwei Käfighälften (6, 7) zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Käfighälfte (6, 7) Außenhalterungen (9) für Wälzkörper (4) aufweist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Käfighälften (6, 7) Außenhalterungen (9) für Wälzkörper (4) aufweisen.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Käfighälften (6, 7) identisch geformt sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfighälften (6, 7) formschlüssig aneinander gesetzt sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Käfighälfte (6, 7) der anderen Käfighälfte (7, 6) zugewandte Kalotten (13) sowie mit diesen korrespondierende Ausnehmungen (14) aufweist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfighälften (6, 7) aus Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, gefertigt sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfighälften (6, 7) durch Klebung miteinander verbunden sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfighälften (6, 7) durch Ultraschallverschweißung miteinander verbunden sind.
Kugellager, umfassend einen aus zwei gleichartigen Käfighälften (6, 7) zusammengesetzten Wälzlagerkäfig (5), welcher eine Anzahl Außenhalterungen (9) für Kugeln (4) als Wälzkörper aufweist, sowie zwei Lagerringe (2, 3), nämlich einen Innenring (2) und einen Außenring (3), wobei der Innenring (2) zur Übertragung von Axialkräften in beiden Richtungen ausgebildet ist.
Kugellager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als fettgeschmiertes Lager ausgebildet ist.