DE102017109529A1

DE102017109529A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102017109529A1
Application number: DE102017109529.2A
Authority: DE
Inventors: Dieter Jauernig; Tobias Mederer; Lisa Dombos; Melanie Swarat; Robert Dreßel; Mario Bruckmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2018-11-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (1) aus einem elastischen Kunststoff, welcher Taschen (5) für Zylinderrollen oder Nadeln aufweist, die durch zwei axial beabstandete Seitenringe (2, 3) und diese verbindende Stege (4) begrenzt sind, und der an seinem Umfang einen axial verlaufenden Schlitz (6) aufweist, welcher durch zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Käfigenden (7, 8) gebildet ist, wobei das eine Käfigende (7) ein schwalbenschwanzförmiges Verbindungselement (9) aufweist und das andere Käfigende (8) eine dazu komplementäre Ausnehmung (10) zur Aufnahme des Verbindungselements (9) aufweist, und bei dem benachbart zu dem Verbindungselement (9) sowie zu der komplementären Ausnehmung (10) sich überlappende Vorsprünge (11, 12) und dazu komplementäre Aussparungen (13, 13a) für eine formschlüssige Verbindung der zwei gegenüberliegenden Käfigenden (7, 8) angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist das schwalbenschwanzförmige Verbindungselement (9) einstückig und mittig an dem einen Käfigende (7) ausgebildet und greift spielfrei in die dazu komplementäre Ausnehmung (10) im gegenüberliegenden Käfigende (8) ein, wobei die sich überlappenden Vorsprünge (11, 12) sowie die dazu komplementären Aussparungen (13) jeweils radiale Abstützflächen (14, 15; 16, 16a) aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere für Zylinderrollen- oder Nadellager, welcher Taschen für die Zylinderrollen oder Nadeln aufweist, die durch zwei axial beabstandete Seitenringe und diese verbindende Stege begrenzt sind, und der wenigstens an einer Stelle seines Umfangs einen axial verlaufenden Schlitz aufweist, welcher durch zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Käfigenden gebildet ist, wobei das eine Käfigende ein schwalbenschwanzförmiges und in Umfangsrichtung vorstehendes Verbindungselement aufweist, wobei das andere Käfigende eine dazu geometrisch komplementäre Ausnehmung zur Aufnahme des schwalbenschwanzförmigen Verbindungselements aufweist, und bei dem benachbart zu dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement sowie zu der komplementären Ausnehmung sich überlappende Vorsprünge und dazu geometrisch komplementäre Aussparungen für eine formschlüssige Verbindung der zwei gegenüberliegenden Käfigenden angeordnet sind.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Wälzlagerkäfig ist aus der DE 198 56 024 A1 bekannt. Dieser Wälzlagerkäfig lässt erkennen, dass in der Draufsicht auf den erwähnten Schlitz gesehen, beidseitig die einander in axialer Richtung gegenüberliegenden Begrenzungsflächen von Vorsprung und Ausnehmung jeweils gegenüber einer Stirnfläche des Käfigs schräg gestellt sind, so dass die beiden Käfigenden mit dem so gebildeten Schwalbenschwanzprofil in Umfangsrichtung relativ derart zueinander beweglich sind, dass ein Aufweiten des Käfigs durch Aneinanderliegen der axialen Begrenzungsflächen und ein Zusammenpressen des Käfigs durch Aneinanderliegen von in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Begrenzungsflächen von Vorsprung und Ausnehmung begrenzt ist. Auf diese Weise ist ein Wälzlagerkäfig geschaffen, der nahezu keinen axialen und keinen radialen Versatz der beiden Käfigenden zueinander zulässt, der aber eine genau definierte Verschiebung dieser in beide Umfangsrichtungen erlaubt.
Dieser Wälzlagerkäfig hat sich in den Fällen bewährt, in denen die genau definierte Verschiebung in beide Umfangsrichtungen erforderlich ist. Das Formwerkzeug zum Spritzgießen dieses Wälzlagerkäfigs aus einem elastischen Kunststoff muss dementsprechend verhältnismäßig aufwendig konstruiert und hergestellt sein, wodurch der Kostenaufwand für diesen Wälzlagerkäfig erhöht ist.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig zu konzipieren, der keinen radialen, axialen und umfangsmäßigen Versatz zulässt und sich mit einem vereinfachten Spritzgießwerkzeug herstellen lässt.
Beschreibung der Erfindung
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Wälzlagerkäfig aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere für Zylinderrollen- oder Nadellager, welcher Taschen für die Zylinderrollen oder Nadeln aufweist, die durch zwei axial beabstandete Seitenringe und diese verbindende Stege begrenzt sind, und der wenigstens an einer Stelle seines Umfangs einen axial verlaufenden Schlitz aufweist, welcher durch zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Käfigenden gebildet ist, wobei das eine Käfigende ein schwalbenschwanzförmiges und in Umfangsrichtung vorstehendes Verbindungselement aufweist, wobei das andere Käfigende eine dazu geometrisch komplementäre Ausnehmung zur Aufnahme des schwalbenschwanzförmigen Verbindungselements aufweist, und bei dem benachbart zu dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement sowie zu der komplementären Ausnehmung sich überlappende Vorsprünge und dazu geometrisch komplementäre Aussparungen für eine formschlüssige Verbindung der zwei gegenüberliegenden Käfigenden angeordnet sind, der sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass das schwalbenschwanzförmige, in Umfangsrichtung vorstehende Verbindungselement einstückig und mittig an dem einen Käfigende ausgebildet ist, dass dieses Verbindungselement spielfrei in die dazu komplementäre Ausnehmung im gegenüberliegenden Käfigende eingreift, und dass die sich überlappenden Vorsprünge sowie die dazu komplementären Aussparungen jeweils Abstützflächen aufweisen, welche in eine Radialrichtung weisen.
Dieser Wälzlagerkäfig ist somit spielfrei in axialer und radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung durch eine kraft- und formschlüssige Fixierung der Verbindung der beiden Käfigenden ausgebildet. Es ergibt sich keine Verformung bei entstehenden Axialkräften, und ein axiales Verschränken bei etwaig entstehendem Spiel in der Verbindung ist reduziert. Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig weist somit die vorteilhaften Eigenschaften eines geschlossenen Wälzlagerkäfigs auf, obwohl er leichter montierbar ist.
Eine Möglichkeit, eine Öffnung der Verbindung zwischen den beiden Käfigenden im Betrieb zu vermeiden, wird dadurch erreicht, dass an den Seitenringen des Wälzlagerkäfigs, benachbart zu dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement und/oder zu der komplementären Ausnehmung, radiale Vorsprünge ausgebildet sind, welche sich im eingebauten Zustand des Wälzlagerkäfigs an einer radial äußeren und/oder radial inneren Lauffläche oder an Borden der Lagerringe des Zylinderrollen- oder Nadellagers abstützen. Hierdurch wird erreicht, dass die Verbindung zwischen den Käfigenden als im Betrieb unlösbar anzusehen ist.
Vorzugsweise können je zwei sich radial nach außen und/oder nach innen erstreckende Vorsprünge benachbart zu den axialen Enden der Taschen an den Seitenringen des Wälzlagerkäfigs angeordnet sein, deren radiale Oberflächen in Umfangsrichtung abgerundet sein können.
Zur kraftschlüssigen Sicherung der Verbindung zwischen den beiden Käfigenden ist bevorzugt vorgesehen, dass das schwalbenschwanzförmige Verbindungselement in die geometrisch dazu komplementäre Ausnehmung mit Presssitz einfügbar ist.
Zusätzlich oder an Stelle der Presssitzverbindung kann die formschlüssige Verbindung des ersten Endes der beiden Käfigenden mit dem zweiten Ende des gegenüberliegenden Käfigendes durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Verkleben, thermisches Schmelzen oder dergleichen stoffschlüssig gesichert sein. Eine formschlüssige Sicherung der Verbindung des ersten Endes mit dem zweiten Ende der gegenüberliegenden Käfigenden lässt sich durch Verschnappelemente zusätzlich oder an Stelle einer kraft- oder stoffschlüssigen Verbindung in radialer Richtung verwirklichen.
Figurenliste
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagerkäfigs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine isometrische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagerkäfigs vor dem Zusammenfügen der Käfigenden, und
2 einen mittigen Querschnitt durch den Verbindungsbereich der beiden Käfigenden des Wälzlagerkäfigs gemäß 1 im zusammengefügten Zustand.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt demnach einen Wälzlagerkäfig 1, der entlang eines axial ausgerichteten Schlitzes 6 geteilt ist, um ihn beispielsweise an Lagerstellen von Ausgleichswellen, deren Lagerflächen seitliche radial vorstehende Absätze aufweisen und ein Aufschieben eines ungeteilten Wälzlagerkäfigs nicht erlauben, durch Aufspreizen montieren zu können. Der Wälzlagerkäfig 1 weist einen ersten Seitenring 2 und einen axial dazu beabstandeten zweiten Seitenring 3, die durch axial ausgerichtete Stege 4 miteinander verbunden sind, derart, dass Taschen 5 für Zylinderrollen oder Nadeln geschaffen sind, welche jeweils zwei axiale Enden 5a, 5b aufweisen.
Gemäß 1 liegen ein erstes Käfigende 7 und ein zweites Käfigende 8 einander in Umfangsrichtung gesehen unmittelbar gegenüber. Das erste Käfigende 7 weist hierbei ein schwalbenschwanzförmiges Verbindungselement 9 und das zweite Käfigende 8 eine dazu geometrisch komplementär ausgebildete Ausnehmung 10 auf. Die Ausnehmung 10 ist dabei in axialer Richtung durch zwei axial beabstandete Schenkeln 10a, 10b begrenzt. Benachbart zum schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement 9 sind, eine Lücke 17 beiderseits des schwalbenschwanzförmigen Verbindungselements 9 frei lassend, ein erster Vorsprung 11 in Verlängerung des ersten Seitenrings 2 und ein zweiter Vorsprung 12 in Verlängerung des zweiten Seitenrings 3 ausgebildet, welche sich in Umfangsrichtung erstrecken. Diese beiden Vorsprünge 11, 12 weisen radial nach außen gerichtete Abstützflächen 14, 15 auf. Die Vorsprünge 11, 12 werden radial überlappt von Abstützflächen 16, 16a an dazu geometrisch komplementär ausgebildeten Aussparungen 13, 13a in den axial beabstandeten Schenkeln 10a, 10b, welche die Ausnehmung 10 axial begrenzen. Ein erster Fortsatz 18 am ersten Schenkel 10a greift in die Lücke 17 zwischen dem ersten Vorsprung 11 und dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement 9 ein, während ein zweiter Fortsatz 18a am zweiten Schenkel 10b in eine entsprechende Lücke zwischen dem zweiten Vorsprung 12 und dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement 9 eingreift.
Es ist ersichtlich, dass sich die beiden Käfigenden 7, 8 auf einfache Weise formschlüssig miteinander verbinden lassen, indem das zweite Käfigende 8 angehoben und die axial beabstandeten Schenkel 10a, 10b über das schwalbenschwanzförmige Verbindungselement 9 hinübergehoben sowie dann radial zusammengepresst werden, wodurch die in der 2 schnittbildlich dargestellte Stellung erreicht wird.
Der Wälzlagerkäfig 1 aus einem elastischen Kunststoff lässt sich zur Montage, beispielsweise an einer Ausgleichswelle in einer Brennkraftmaschine, soweit aufweiten, dass er sich über die Lagerstelle hinüberführen lässt, wonach die beiden Käfigenden 7, 8 in der beschriebenen Weise formschlüssig miteinander verbunden werden. Dabei entsteht zwischen dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement 9 und der dazu geometrisch komplementären Ausnehmung 10 eine als Presssitz ausgebildete Verbindung, die in den meisten Anwendungsfällen ausreichend sicher ist. Sollte ein solcher Presssitz nicht möglich sein, oder besteht die Gefahr einer Lockerung durch Erwärmung im Betrieb, können im Bereich der axialen Enden 5a, 5b derjenigen Taschen 5, welche unmittelbar benachbart zu den beiden Käfigenden 7, 8 ausgebildet sind, also am dortigen Abschnitt der beiden Seitenringe 2, 3, radial nach außen ragende Vorsprünge 19, 20; 23, 24 ausgebildet sein. Die radialen Außenflächen dieser Vorsprünge 19, 20, 23, 24 sind vorzugsweise nach radial außen gewölbt ausgebildet.
Diese radial nach außen ragenden Vorsprünge 19, 20, 23, 24 können an einer radial innen liegenden Lagerfläche für ein den erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig 1 aufweisendes Wälzlager geführt sein und verhindern zuverlässig ein radiales Öffnen der Verbindung zwischen dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement 9 und der komplementären Ausnehmung 10.
Analog dazu können an den beiden Seitenringen 2, 3 nahe zu den beiden Käfigenden 7, 8 radial nach innen gerichtete Vorsprünge 21, 22; 25, 26 ausgebildet sein, welche entsprechend an einer inneren Lagerfläche, beispielsweise einer Ausgleichswelle, geführt sein können.
Analog dazu ist es auch möglich, diese radial nach außen ragenden Vorsprünge 19, 20; 23, 24 und/oder die radial nach innen ragenden Vorsprünge 21, 22; 25, 26 an radial vorstehenden Borden seitlich von den Lagerflächen zu führen.
Zusätzlich oder anstelle der radial nach außen ragenden Vorsprünge 19, 20; 23, 24 und/oder der radial nach innen ragenden Vorsprünge 21, 22; 25, 26 kann eine stoffschlüssige Verbindung des ersten Käfigendes 7 mit dem zweiten Käfigende 8 durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Verkleben oder thermisches Verschmelzen vorgenommen werden. Ebenso kann eine zusätzliche formschlüssige Verbindung in Form einer Schnappverbindung mittels einer Auswölbung 27 am ersten Vorsprung 11 und einer Auswölbung 29 am zweiten Vorsprung 12 in Verbindung mit einer dazu geometrisch komplementären Vertiefung 28 am ersten Fortsatz 18 sowie einer entsprechenden komplementären Vertiefung 30 am zweiten Fortsatz 18a bewirkt werden. Die Auswölbungen 27, 29 und die Vertiefungen 28, 30 können kugelkalottenförmig oder als längliche Rippen und zugeordnete Nuten ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: Erster Seitenring
3: Zweiter Seitenring
4: Stege
5: Taschen
5a: Erstes axiales Ende einer Käfigtasche
5b: Zweites axiales Ende einer Käfigtasche
6: Schlitz
7: Erstes Käfigende
8: Zweites Käfigende
9: Schwalbenschwanzförmiges Verbindungselement
10: Komplementäre Ausnehmung
10a: Erster Schenkel
10b: Zweiter Schenkel
11: Erster Vorsprung
12: Zweiter Vorsprung
13: Aussparung an 10a
13a: Aussparung an 10b
14: Abstützfläche an 11
15: Abstützfläche an 12
16: Abstützfläche an 10a
16a: Abstützfläche an 10b
17: Lücken zwischen 9 und 12
18: Erster Fortsatz an 10a
18a: Zweiter Fortsatz an 10b
19: Radial nach außen ragender Vorsprung
20: Radial nach außen ragender Vorsprung
21: Radial nach innen ragender Vorsprung
22: Radial nach innen ragender Vorsprung
23: Radial nach außen ragender Vorsprung
24: Radial nach außen ragender Vorsprung
25: Radial nach innen ragender Vorsprung
26: Radial nach innen ragender Vorsprung
27: Auswölbung an 11
28: Vertiefung in 18
29: Auswölbung an 12
30: Vertiefung in 18a

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19856024 A1 [0002]

Claims

Wälzlagerkäfig (1) aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere für Zylinderrollen- oder Nadellager, welcher Taschen (5) für die Zylinderrollen oder Nadeln aufweist, die durch zwei axial beabstandete Seitenringe (2, 3) und diese verbindende Stege (4) begrenzt sind, und der wenigstens an einer Stelle seines Umfangs einen axial verlaufenden Schlitz (6) aufweist, welcher durch zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Käfigenden (7, 8) gebildet ist, wobei das eine Käfigende (7) ein schwalbenschwanzförmiges und in Umfangsrichtung vorstehendes Verbindungselement (9) aufweist, wobei das andere Käfigende (8) eine dazu geometrisch komplementäre Ausnehmung (10) zur Aufnahme des schwalbenschwanzförmigen Verbindungselements (9) aufweist, und bei dem benachbart zu dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement (9) sowie zu der komplementären Ausnehmung (10) sich überlappende Vorsprünge (11, 12) und dazu geometrisch komplementäre Aussparungen (13, 13a) für eine formschlüssige Verbindung der zwei gegenüberliegenden Käfigenden (7, 8) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das schwalbenschwanzförmige, in Umfangsrichtung vorstehende Verbindungselement (9) einstückig und mittig an dem einen Käfigende (7) ausgebildet ist, dass dieses Verbindungselement (9) spielfrei in die dazu komplementäre Ausnehmung (10) im gegenüberliegenden Käfigende (8) eingreift, und dass die sich überlappenden Vorsprünge (11, 12) sowie die dazu komplementären Aussparungen (13) jeweils Abstützflächen (14, 15; 16, 16a) aufweisen, welche in eine Radialrichtung weisen.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Seitenringen (2, 3) des Wälzlagerkäfigs (1), benachbart zu dem schwalbenschwanzförmigen Verbindungselement (9) und/oder zu der komplementären Ausnehmung (10), radiale Vorsprünge (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) ausgebildet sind, welche sich im eingebauten Zustand des Wälzlagerkäfigs (1) an einer radial äußeren und/oder radial inneren Lauffläche oder an Borden der Lagerringe des Zylinderrollen- oder Nadellagers abstützen.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch kennzeichnet, dass je zwei sich radial nach außen und/oder radial nach innen erstreckende Vorsprünge (19, 20; 21, 22; 23, 24; 25, 26) benachbart zu den axialen Enden (5a, 5b) der Taschen (5) an den Seitenringen (2, 3) des Wälzlagerkäfigs (1) ausgebildet sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Vorsprünge (19, 20; 23, 24) nach radial außen gewölbt sind.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schwalbenschwanzförmige Verbindungselement (9) in die geometrisch dazu komplementäre Ausnehmung (10) mit Presssitz einfügbar ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung des ersten Käfigendes (7) mit dem zweiten Käfigende (8) durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Verkleben, thermisches Schmelzen oder dergleichen stoffschlüssig gesichert ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung des ersten Käfigendes (7) mit dem zweiten Käfigendes (8) durch Verschnappelemente (27, 28; 29, 30) in Radialrichtung formschlüssig gesichert ist.