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Die Erfindung betrifft ein Wälzlager umfassend einen Innenring mit einer konisch angestellten Laufbahn, die an ihrem den kleineren Radius aufweisenden Ende über einen radial nach außen ragenden Ringbund begrenzt ist, sowie auf der Laufbahn wälzende, in einem Käfig geführte Wälzkörper in Form von Kegelrollen, wobei die Kegelrollen in käfigseitigen Taschen aufgenommen sind.
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Derartige Wälzlager, die üblicherweise als Kegelrollenlager bezeichnet werden, dienen der Aufnahme hoher radialer und einseitig axialer Belastungen. Üblicherweise umfassen sie auch einen Außenring, der ebenfalls eine entsprechende kegelige Laufbahn aufweist. Zumeist sind diese Lager nicht selbsthaltend, das heißt, dass der Außenring separat zum Innenring, der mit den im Käfig geführten Rollen besetzt ist, verbaut werden kann.
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Umständlich ist in der Regel das Montieren der Kegelrollen. Die Montage erfolgt auf dem Innenring selbst, wozu der Käfig auf den Innenring geschoben wird. Wird ein Kunststoffkäfig verwendet, so werden die Kegelrollen in die käfigseitigen Taschen, die allseitig geschlossen sein können oder an einer Seite axial offen sein können, entweder radial oder axial eingeschoben. Wird ein Blechkäfig verwendet, so werden die Kegelrollen maschinell in den Käfig eingezogen. Die verschiedenen Vorgehensweisen sind aufwendig und umständlich.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Wälzlager anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Wälzlager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ringbund an seiner äußeren Kante eine Gleitschräge oder Gleitrundung, auf der die Kegelrollen beim Einschieben des Innenrings in den befüllten Käfig abgleiten, aufweist, und dass der Käfig eine eine Radialbewegung der Kegelrollen beim Entlanggleiten an der Gleitschräge oder Gleitrundung erlaubende, zumindest lokale Elastizität aufweist.
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Bei der Montage des erfindungsgemäßen Wälzlagers wird zunächst der Käfig, der aus Kunststoff oder aus Blech sein kann, mit den Wälzkörpern, also den Kegelrollen befüllt. Sodann wird der Innenring von der den größeren Durchmesser aufweisenden Käfigseite her mit seinem den kleineren Durchmesser aufweisenden Innenringende in den Käfig eingeschoben. Der dieses Innenringende begrenzende Ringbord ist erfindungsgemäß mit einer radial außenliegenden, im Kantenbereich vorgesehenen Gleitschräge oder Gleitrundung versehen. Mit dieser läuft der Ringbord beim Einschieben des Innenrings gegen die Kegelrollen.
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Der Käfig selbst ist erfindungsgemäß zumindest lokal elastisch, das heißt, er ermöglicht eine gewisse Radialbewegung der Kegelrollen radial nach außen. Diese Elastizität und Bewegungsmöglichkeit führt nun dazu, dass bei weiterem Einschieben des Innenrings die Kegelrollen an der Gleitschräge oder der Gleitrundung entlanggleiten und dabei nach außen gedrückt werden. Diese Bewegung wird durch die Elastizität des Käfigs ermöglicht, das heißt, dass der Käfig respektive der Rollenkranz zumindest am kleineren Durchmesser aufweisenden Ende geweitet wird.
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Nach Durchschieben des Innenrings schnappen die Kegelrollen aufgrund der gespeicherten Rückstellkraft im Käfig aufgrund dessen radialen elastischen Verformung nach innen auf die Laufbahn, der Käfig, soweit er elastisch deformiert ist, stellt also die Kegelrollen wieder zurück. Diese befinden sich sodann automatisch in der Montagestellung, auch der Käfig nimmt seine ursprüngliche Form wieder ein. Die Montage des Innenrings im Rollenkranz ist damit abgeschlossen.
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Ersichtlich ist die Montage aufgrund der Verwendung eines zumindest lokal elastischen Käfigs, der eine radiale Weitung des Rollenkranzes ermöglicht, einfach, es ist lediglich erforderlich, den Innenring, der mit der erfindungsgemäßen Gleitschräge oder Gleitrundung versehen ist, in den Rollenkranz einzuschieben. Mit Erreichen der Endstellung ist automatisch auch die Montagestellung aufgrund des Rückschnappens des Käfigs respektive des Rollenkranzes eingenommen.
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Die zumindest lokale Elastizität kann auf unterschiedliche Weise gebildet sein. Gemäß einer ersten Alternative kann vorgesehen sein, dass an die Taschen in Umfangsrichtung begrenzenden Stegen zum Tascheninneren ragende elastische Vorsprünge, die die Kegelrollen übergreifen, vorgesehen sind, die bei einer Radialbewegung der Kegelrollen nach außen federn und bei einer Entlastung die Kegelrollen radial zurückdrücken. Diese Vorsprünge, die im Betrieb der Führung der Kegelrollen dienen können, sind also elastisch ausgeführt und federn bei radialer Belastung nach außen. Sie schnappen wieder in ihre Ursprungsform zurück, wenn die Kegelrollen wieder entlastet sind.
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Dabei können pro Tasche wenigstens zwei zueinander gerichtete Vorsprünge vorgesehen sein, wobei diese bevorzugt im Bereich der dem Ringbund mit der Gleitschräge oder Gleitrundung benachbarten Enden der Stege vorgesehen sind. Wie bereits beschrieben ist es grundsätzlich ausreichend, wenn die radiale Aufweitung respektive Beweglichkeit des Rollenkranzes bzw. des Käfigs in dem Endbereich mit dem kleineren Durchmesser gegeben ist. Das heißt, dass es ausreichend ist, im Bereich dieses Endes die elastischen, zum Tascheninneren gerichteten Vorsprünge vorzusehen. Daneben ist es aber natürlich auch denkbar, im Bereich der anderen Stegenden entsprechende Vorsprünge vorzusehen, so dass letztlich in jede Tasche vier axial voneinander beabstandete Vorsprünge, zwei an jeder Stegseite, einragen.
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Eine Alternative zur Ausbildung elastischer Vorsprünge sieht vor, dass die Stege zumindest am dem Ringbund benachbarten Ende über einen umlaufenden Ringsteg miteinander verbunden sind, wobei der Ringsteg eine um den Umfang variierende radiale Dicke aufweist. Die Stege sind über einen umlaufenden Ringsteg miteinander verbunden, der in besonderer Weise ausgestaltet ist, um die radiale Elastizität zu realisieren. Er weist gemäß dieser Erfindungsalternative eine um den Umfang variierende Dicke auf, ist also radial gesehen um den Umfang unterschiedlich dick bzw. breit ausgeführt. Hieraus ergibt sich, dass der Ringsteg lokal aufgeweitet werden kann, da aufgrund dieser Dickenvariation eine radiale Elastizität gegeben ist. Diese Variation kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Ringsteg am Innenumfang und/oder am Außenumfang mit Vertiefungen versehen ist, also kleinere, beispielsweise leicht gerundete Ausnehmungen vorgesehen sind, so dass sich eine entsprechende Dickenvariation und damit Elastizität einstellt.
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Ist der Käfig auch am gegenüberliegenden Ende der Stege mit einem diese verbindenden, umlaufenden Ringsteg versehen, so kann dieser Ringsteg eine konstante Dicke, gesehen in Radialrichtung, aufweisen. Denkbar ist es aber auch, dass auch dieser zweite umlaufende Ringsteg eine um den Umfang variierende Dicke aufweist, was auch hier über entsprechende am Außenumfang und/oder am Innenumfang vorgesehene Vertiefungen gebildet sein kann.
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Eine dritte Erfindungsalternative zur Realisierung der zumindest lokalen Elastizität sieht vor, dass die Stege am dem Ringbund benachbarten Ende über einen umlaufenden Ringsteg miteinander verbunden sind, wobei der Ringsteg bei gleichbleibender radialer Dicke wellenförmig ausgeführt ist. Auch hier wird also die Elastizität über eine entsprechende Geometrie des die Stege verbindenden Ringstegs an dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Käfigende gebildet, hier jedoch über eine wellenförmige Steggeometrie, gesehen in Umfangsrichtung. Über diese Wellenform kann eine hinreichende Elastizität ausgebildet werden.
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Kommt auch bei dieser Erfindungsausgestaltung am gegenüberliegenden Käfigende ein die Stege verbindender weiterer umlaufender Ringsteg zum Einsatz, so kann dieser ohne Wellenprofil mit gleichbleibender Stegbreite oder -dicke ausgeführt werden, gleichermaßen kann aber auch dieser zweite Ringsteg bei gleichbleibender Dicke wellenförmig ausgeführt sein.
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Zusätzlich kann des Weiteren vorgesehen sein, dass auch die Stege eine in axialer Richtung gesehen radial variierende Dicke oder bei gleicher radialer Dicke wellenförmig ausgeführt sind. Das heißt, dass nicht nur eine Elastizität über die in das Tascheninnere ragenden Vorsprünge und/oder die über Vertiefungen oder die Wellengeometrie des oder der Ringstege gebildet sein kann, sondern auch zusätzlich über eine entsprechende Geometrie der axial verlaufenden, die Taschen in Umfangsrichtung begrenzenden Stege selbst. Auch diese können, gesehen in axialer Richtung, eine variierende Dicke, wiederum gebildet über entsprechende Eintiefungen oder dergleichen, aufweisen, wie sie auch wellenförmig ausgeführt sein können.
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Die Erfindung betrifft gleichermaßen auch einen entsprechenden Käfig für ein solches Wälzlager, ausgeführt aus Kunststoff oder Blech, der die entsprechende Elastizität, gleich wie sie realisiert ist, aufweist. Sämtliche Ausführungen zum Wälzlager, die allein den Käfig betreffen, gelten auch für den erfindungsgemäßen Käfig selbst.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Perspektivansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Käfigs einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine vergrößerte Teilansicht des Käfigs aus 1,
- 3 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers bei der Montage des in dem Käfig geführten Rollenkranzes auf einem Innenring,
- 4 eine perspektivische Teilansicht des Wälzlagers aus 3,
- 5 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Ausfederbewegung bei der Montage des Rollenkranzes,
- 6 eine Perspektivansicht des Wälzlagers in der Montageendstellung,
- 7 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Einfederbewegung der Vorsprünge,
- 8 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Käfigs einer zweiten Ausführungsform, vergleichbar zur Ansicht zur 2, und
- 9 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Käfigs einer dritten Ausführungsform, vergleichbar zur Darstellung gemäß 2.
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1 zeigt einen Käfig 1 für ein erfindungsgemäßes Wälzlager 2, wie es in den nachfolgenden Figuren gezeigt ist. Der Kä1 umfasst eine Vielzahl einzelner Taschen 3, die durch in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Stege 4 voneinander abgegrenzt sind. Am einen, einen kleineren Durchmesser aufweisenden Käfigende ist ein erster umlaufender Ringsteg 5 vorgesehen, der die Stege 4 an ihren Enden verbindet, während an der gegenüberliegenden Seite ein zweiter umlaufender Ringsteg 6 ausgebildet ist, der die Stege 4 an diesem Ende verbindet, siehe hierzu auch die vergrößere Teilansicht gemäß 2.
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Zur Ausbildung einer gewissen Elastizität seitens des Kä1, der aus Kunststoff oder Blech sein kann, sind bei dieser Ausführungsform an den Stegen 4 jeweils zwei Vorsprünge 7 ausgebildet, die in das Innere der jeweiligen Tasche 3 ragen und die in der Montagestellung die aufgenommenen Wälzkörper in Form der Kegelrollen übergreifen. Die Vorsprünge 7 sind elastisch, können also bei einer Belastung vom Steginneren her radial nach außen federn. Sie bauen eine Rückstellkraft auf, die in der Lage ist, die Kegelrollen, die die Ausfederbewegung bewirken, auch wieder zurückzustellen.
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3 zeigt eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Montagevorgangs und der entsprechenden elastischen Vorgänge. Das dort gezeigte Wälzlager 2 umfasst den beschriebenen Kä1, der in jeder Tasche 3 mit einer Kegelrolle 8 versehen ist. Vorgesehen ist des Weiteren ein Innenring 9, der an dem einen Ende einen einen kleineren Durchmesser aufweisenden Ringbord 10 aufweist, während am anderen Ende ein einen größeren Durchmesser aufweisender Ringbord 11 vorgesehen ist. Der Ringbord 10 ist, wie 3 deutlich zeigt, mit einer Gleitschräge 12, die auch als Gleitrundung ausgeführt sein kann, versehen. Sie dient als Gleitfläche, auf der die Kegelrollen 8 abgleiten können, wie 3 deutlich zeigt.
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Im Rahmen der Montage wird zunächst der Kä1 mit den Kegelrollen 8 befüllt, wonach der Innenring 9, wie durch den Pfeil F dargestellt ist, in den Rollenkranz eingeschoben wird. Hierbei kommt es dazu, dass der Ringbord 10 mit der Gleitschräge 12 gegen die Kegelrollen 8, also den Rollenkranz läuft. Bei fortgesetzter Einschiebebewegung werden die Kegelrollen 8 radial nach außen gedrückt, wie durch den Pfeil P dargestellt ist. Dies führt dazu, siehe auch 4, dass die Vorsprünge 7 über die Kegelrollen 8 quasi von unten her radial belastet werden und nach außen federn. Die Kegelrollen 8 werden also etwas weiter radial in die Taschen 3 geschoben. Eine Prinzipdarstellung dieser Ausfederbewegung der Vorsprünge 7 ist in 5 gezeigt. Dabei können, je nach Grad der Aufweitung, nur die benachbart zum Ringsteg 5 liegenden Vorsprünge 7 ausfedern, gegebenenfalls aber auch die benachbart zum gegenüberliegenden Ringsteg 6 liegenden Vorsprünge 7.
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Wird die Einschiebebewegung in Richtung des Pfeils F fortgesetzt, so gleiten die Kegelrollen 8 immer weiter über die Gleitschräge 12, bis der Punkt erreicht wird, an dem die Gleitschräge 12 endet und die Kegelrollen 8 über die relaxierenden, elastisch aufgefederten Vorsprünge 7 wieder zurückgestellt werden, das heißt, dass der Rollenkranz einschnappt. Die Kegelrollen 8 liegen sodann mit ihren Stirnflächen 13 am Ringbord 10 anliegend auf der Laufbahn 14 des Innenrings 9 auf, siehe 6. Eine mit 5 vergleichbare Darstellung zeigt 7, in der ersichtlich die Vorsprünge 7 wieder eingefedert sind und ebenfalls ersichtlich die Kegelrolle 8 wieder etwas aus der Tasche 3 radial nach innen gedrückt ist.
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Mit dem Einschnappen des Kegelrollenkranzes ist der Montagevorgang beendet.
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8 zeigt eine weitere Alternative eines erfindungsgemäßen Kä1 der für ein erfindungsgemäßes Wälzlager 2 verwendet werden kann.
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Bei dieser Ausgestaltung ist der Ringbund 5, exemplarisch aber auch der Ringbund 6, mit einer um den Umfang variierenden radialen Dicke oder Breite versehen. Ersichtlich sind am Innenumfang des jeweiligen Ringbunds 5, 6 entsprechende Vertiefungen 15, 16 ausgebildet. Diese Vertiefungen 15, 16 respektive diese Dickenvariation ermöglicht ebenfalls eine für den erfindungsgemäßen Montagevorgang erforderliche Elastizität seitens des Kä1. Denn auch hier kann der Kä1 zumindest im Bereich des Ringstegs 5 radial geweitet werden, wenn die Kegelrollen 8 auf die Gleitschräge 12 auflaufen. Das heißt, dass hier primär der Ringsteg 5, im geringen Maß aber auch der Ringsteg 6 geweitet werden. Sie bauen eine Rückstellkraft auf, die wiederum dazu führt, dass der Rollenkranz mit Überschreiten der Gleitschräge 12 in die Montagestellung schnappt, mithin also die Kegelrollen 8 auf der Laufbahn 14 aufliegen.
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9 zeigt schließlich eine dritte Alternative eines erfindungsgemäßen Käfigs 1 für ein erfindungsgemäßes Wälzlager 2. Hier sind die beiden Ringstege 5, 6 bei gleichbleibender radial Dicke mit einer Wellenform versehen, wie 9 anschaulich zeigt. Auch hierüber kann die Elastizität sichergestellt werden. Denn auch diese Wellenform ermöglicht es, dass sich der Kä1 zumindest am Ringsteg 5, in geringerem Maße aber auch am Ringsteg 6 weitet, wenn der Innenring 9 gegen den Rollenkranz geschoben wird und die Kegelrollen 8 auf der Gleitschräge 12 auflaufen und hierüber bei fortgesetzter Einschiebebewegung nach außen gedrückt werden. Es kommt dann in Umfangsrichtung gesehen zu einer Längung insbesondere des Ringstegs 5 und damit zu einem Aufweiten. Wiederum findet eine Käfigdeformation statt, die elastisch ist und eine Rückstellkraft erzeugt, die dazu führt, dass der Rollenkranz über den elastisch geweiteten Kä1 in die Montageendstellung schnappt, wenn die Gleitschräge 12 unter dem Rollenkranz hindurchgeschoben ist.
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Wie beschrieben können die verschiedenen Käfige aus Kunststoff sein, gleichermaßen ist aber auch eine Ausführung aus Blech denkbar, da auch Blech eine entsprechende Elastizität aufweisen kann, wenn die erfindungsgemäßen Vorkehrungen getroffen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Käfig
- 2
- Wälzlager
- 3
- Tasche
- 4
- Steg
- 5
- Ringsteg
- 6
- Ringsteg
- 7
- Vorsprung
- 8
- Kegelrolle
- 9
- Innenring
- 10
- Ringbord
- 11
- Ringbord
- 12
- Gleitschräge
- 13
- Stirnfläche
- 14
- Laufbahn
- 15
- Vertiefung
- 16
- Vertiefung
