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Technisches Umfeld
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft vorliegende Erfindung ein Lagerkäfig zum Halten von Wälzkörpern eines Wälzlagers.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Wälzlager mit einem Lagerkäfig gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerkäfigs gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
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Hintergrund
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Es ist wohl bekannt, Käfige oder Halter in Wälzlagern zu verwenden, um die Wälzkörper in dem Lager zu halten. Es sind verschiedene Arten von Käfigdesigns erhältlich, genauso wie verschiedene Käfigmaterialien verwendet werden, wobei das Design und die Materialauswahl von verschiedenen Faktoren abhängt, wie beispielsweise der Art des Wälzlagers, den spezifischen Anforderungen der Anwendung etc. Beispielsweise können die Käfige für verschiedene Arten von Kugellagern oder Rollenlagern ausgebildet sein, und auch die verwendeten Materialien können beispielsweise aus verschiedene Arten von Polymeren (mit oder ohne Verstärkungsmaterial), Eisen, Stahl (wie beispielsweise Metallbleche), Messing, etc. sein.
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Ein Beispiel eines Käfigs, der aus einem Metallblechteil hergestellt ist, kann in der Deutschen Offenlegungsschrift Nr.
DE 102006056502 A1 gesehen werden. Die Offenbarung präsentiert einen Käfig, der aus einem Metallblech hergestellt ist, und der in eine spezifische Form gebogen ist, so dass er die Form eines Käfigs erhält, der dazu gedacht ist, Wälzkörper zu halten, wenn der Käfig in Verwendung in einem Wälzlager ist.
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Zusammenfassung
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Zumindest eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, einen Lagerkäfig für ein Wälzlager bereitzustellen, der leicht herzustellen ist, flexibel ist in dem Bereitstellen von verschiedenen Variationen der Ausgestaltung, und der auch ein zuverlässiges und stabiles Laufen bereitstellt, wenn der Lagerkäfig in Verwendung ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand, wie er in den unabhängigen Ansprüchen definiert ist. Ausführungsbeispiele der Offenbarung können in den abhängigen Ansprüchen und in der zugehörigen Beschreibung gefunden werden.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung wird die Aufgabe gelöst durch einen Lagerkäfig zum Halten von Wälzkörpern eines Wälzlagers, wobei der Käfig aus einem Metallblechelement hergestellt ist. Der Lagerkäfig weist zumindest eine Käfigtasche auf, die dazu gedacht ist, zumindest ein Wälzelement aufzunehmen, wenn der Lagerkäfig in Verwendung ist, wobei die zumindest eine Lagertasche durch zwei aneinander angrenzende Käfigstege ausgebildet ist, die sich axial zwischen einem ersten und einem zweiten, axial versetzten, Ringelement erstrecken. Zusätzlich ist der Lagerkäfig aus einem einstückigen Metallblechelement hergestellt und das erste und das zweite Ringelement sind in ihrem Umfang ungeteilt ohne irgendwelche Verbindungsstellen oder Verbindungselemente zum Verbinden eines geteilten Ringelements. In einem Ausführungsbeispiel wurde zumindest eines der ersten und der zweiten Ringelemente derart gefaltet, dass der Lagerring in axialer Querschnittsansicht des Käfigs gesehen, eine L- oder U-Form darstellt, und weiterhin derart, dass eine sich umfänglich erstreckende Faltung zwischen dem zumindest einen Ringelement und dem benachbarten Käfigstegen vorhanden ist.
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Es wurde nämlich durch den Erfinder erkannt, dass es ökonomisch günstig und bevorzugt ist, einen Lagerkäfig bereitzustellen, der aus einem Metallblech hergestellt ist und der in die spezifische Käfigform gefaltet ist, ohne vorher irgendeines der Ringelemente zu teilen oder zu spalten. In bekannten Designs muss man zumindest eines der Ringelemente aufschneiden, so dass es eine unterbrochene Ringform bereitstellt und dann nachfolgend das Metallblech in der Käfigform biegen. Danach wurden die zuvor gemachten Schnitte wieder miteinander verbunden, beispielsweise durch einen Schweißvorgang, um dadurch die Käfigtaschen auszuformen. Bei der vorliegenden Offenbarung hat der Erfinder realisiert, dass es möglich ist und auch effizienter ist, einen Käfig herzustellen, in dem ein Metallblechelement gefaltet wird ohne irgendwelche Schnittstellen an einem der Ringelemente zum Teilen des Ringelements bereitzustellen.
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Weiterhin kann durch das Falten des Materials in einem spezifischen Muster ein funktioneller Käfig ausgebildet werden. Dies ermöglicht die Verwendung von dünnen Blechen als Rohmaterial, das nicht lagergrößenspezifisch ist. Demnach ist kein größenspezifisches Presswerkzeug nötig. Deshalb ist das Käfigdesign auch vorteilhaft für kleinere Produktionsserien und eröffnet flexiblere Herstellungsvorgänge.
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Ein ununterbrochenes Ringelement bedeutet, dass das Ringelement geteilt wurde, so dass es einen Abschnitt ohne Material gibt, der zwischen benachbarten Ringsegmenten des Ringelements vorhanden ist. Man könnte also ein unterbrochenes Ringelement als ein diskontinuierliches Ringelement, oder ein gebrochenes Ringelement definieren. Das Gegenteil zu einem unterbrochenen Ringelement ist ein ununterbrochenes Ringelement, ein kontinuierliches Ringelement oder ein ungebrochenes Ringelement.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Lagerkäfig ein einstückiges und ununterbrochenes Metallblechelement.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Lagerkäfig ein einstückiges und ununterbrochenes Metallblechelement ohne irgendwelche Verbindungstellen oder Verbindungselemente zum Verbinden eines der ersten oder zweiten Ringelemente mit einem der zwei angrenzenden Käfigstege der zumindest einen Käfigtasche.
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Eine axiale und radiale Richtung ist häufig als Referenz in diesem Dokument verwendet. Wenn nicht andererseits angegeben, bezieht sich eine axiale Richtung des Lagerkäfigs oder des Wälzlagers auf eine axiale imaginäre Linie, die sich in axialer Richtung einer Welle/Achse auf die/der das Wälzlager gedacht ist, im Gebrauch befestigt zu sein, erstreckt (mit anderen Worten die Rotationsachse des Wälzlagers und des Lagerkäfigs). Eine radiale Richtung des Lagerkäfigs oder des Wälzlagers bezieht sich auf eine Richtung, die senkrecht zu der axialen Richtung ist.
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In einem Ausführungsbeispiel weist zumindest einer der Käfigstege einen ersten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt durch ein Falten eines Teils des Metallblechelements hergestellt ist, so dass sich der erste Abschnitt in eine radiale Richtung des Käfigs erstreckt und so dass eine axiale Faltung an dem Käfigsteg vorhanden ist.
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Es wurde nämlich durch den Erfinder erkannt, dass es ökonomisch günstig ist, einen Lagerkäfig bereitzustellen, der aus einem Metallblech hergestellt ist, aber es würde auch vorteilhaft für die Käfiglaufleistung und die Wälzlagerzuverlässigkeit sein, zumindest eine Seite in einer Käfigtasche zu falten, so dass der Wälzkörper in der Käfigtasche eine glatte Fläche des Metallblechelements kontaktiert und nicht einen Kantenabschnitt des Metallblechelements. In vorhergehenden Designs waren die Seiten der Käfigtaschen, die dazu gedacht sind, die Lauffläche des Wälzkörpers zu kontaktieren und zu führen, wenn der Käfig in Verwendung ist, die Kantenflächen des Metallblechelements, das heißt sie wurden geschnitten. Derartige Flächen können scharfe Kanten und Ecken aufweisen, was nicht günstig ist für die Leistung des Lagers. Zusätzlich oder alternativ kann es nötig sein, dass derartige Kantenflächen einer Art von Behandlung unterzogen werden müssen, um die Kanten und Ecken zu glätten, wie beispielsweise durch das Bereitstellen eines Abfasungsvorgangs. Dies würde zu anderen nachfolgenden Herstellungsvorgängen führen. Durch das neue vorgeschlagene Design ist ein solcher Herstellungsvorgang nicht länger nötig.
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Des Weiteren können durch das Bereitstellen eines gefalteten Abschnitts in der Käfigtasche dünnere Metallblechelemente verwendet werden. In vorherigen Designs ist die Blechdicke durch die erforderliche Käfig- und Wälzkontaktbreite festgelegt. Aufgrund des gefalteten Abschnitts ist dies nicht länger relevant und deshalb kann ein dünneres Metallblechelement verwendet werden, das zu einem geringeren Gewicht führt, was sowohl gut ist für die Leistungsfähigkeit, als auch für reduzierte Materialkosten.
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In einem Ausführungsbeispiel weist der erste Abschnitt zumindest eine Fläche auf, die derart angeordnet ist, dass sie eine Lauffläche eines Wälzkörpers in der Käfigtasche kontaktiert, wenn der Käfig in Verwendung ist.
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Aufgrund dessen, dass der Kontaktabschnitt zwischen dem Käfig und dem Wälzkörper aus einer glatten Seitenfläche des Blechmetallelements hervorgeht, ermöglicht die Tribologie, verglichen mit den geschnittenen Flächen der bekannten Käfigdesigns, zu verbessern.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das Metallblechelement eine obere und eine untere Seitenfläche und dazwischen eine Kantenfläche auf, und wobei die zumindest eine Fläche des ersten Abschnitts eine Fläche ist, die von einer oberen oder unteren Seitenfläche stammt.
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In einem Ausführungsbeispiel weist der andere der zwei aneinander angrenzenden Käfigstege der zumindest einen Käfigtasche einen entsprechenden zweiten Abschnitt auf, der an den ersten Abschnitt angrenzt, wobei der zweite Abschnitt durch das Falten eines Teils des Metallblechelements hergestellt ist, so dass sich der zweite Abschnitt in eine radiale Richtung des Käfigs erstreckt, und so dass eine sich axial erstreckende Faltung an dem Käfigsteg bereitgestellt ist. Es sollte bemerkt werden, dass irgendein spezifisches Ausführungsbeispiel, das in dieser Offenbarung des ersten Abschnitts spezifiziert ist, auch für den zweiten Abschnitt und umgekehrt anwendbar ist.
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In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung weist zumindest einer der ersten oder zweiten Abschnitte eine zusätzliche Faltung an seiner Fläche auf, die dem Wälzkörper gegenüberliegt, wenn der Lagerkäfig in Verwendung ist. Beispielsweise kann, wenn ein Wälzkörper ein gekrümmtes Außenprofil aufweist (wie beispielsweise ein tonnenförmiges Rollenelement) die Fläche des Abschnitts dazu ausgebildet sein, im Wesentlichen zu dem äußeren Profil des Wälzkörpers zu passen. In einem Ausführungsbeispiel weist einer der ersten oder zweiten Abschnitte eine Kontaktfläche auf, die dazu ausgebildet ist, den Wälzkörper in einem Ein-Punkt-Kontakt zu kontaktieren, wenn er in Verwendung ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist einer der ersten oder zweiten Abschnitte eine Kontaktfläche auf, die dazu ausgebildet ist, den Wälzkörper in einem Zwei-Punkt-Kontakt zu kontaktieren, wenn er in Verwendung ist. Die Kontaktfläche kann auch mit mehr als einem Zwei-Punkt-Kontakt ausgebildet sein. In dem Fall, wenn es einen Ein-Punkt-Kontakt gibt, wird der Käfigabschnitt hauptsächlich als Separator für die Wälzkörper in dem Lagerkäfig fungieren. In dem Fall, dass die Kontaktfläche mit einem Zwei- oder Mehr-Punkt-Kontakt ausgebildet ist, kann der Käfig auch als Führungselement für den Wälzkörper fungieren.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das erste Ringelement zumindest einen dritten Abschnitt auf, wobei mindestens ein dritter Abschnitt durch das Falten eines Teils des Metallblechelements hergestellt wurde, so dass sich der dritte Abschnitt in eine axiale Richtung des Käfigs erstreckt, und so dass eine sich umfänglich erstreckende Faltung an dem ersten Ringelement vorhanden ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der zumindest eine dritte Abschnitt eine Fläche an einer radialen inneren Seite des dritten Abschnitts auf, wobei die Fläche dazu gedacht ist, einen Lagerring des Wälzlagers zu kontaktieren, wenn der Lagerkäfig in Verwendung ist. Demnach kann der dritte Abschnitt als Führungsfläche des Lagerkäfigs ausgebildet sein. Die Fläche kann an einem inneren oder einem äußeren Ring des Wälzlagers geführt sein, das heißt der Käfig kann im Gebrauch Innenring- oder Außenringgeführt sein.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das zweite Ringelement ein gewelltes wellenartiges Profil in Umfangsrichtung des Lagerkäfigs auf. Eine derartige Form kann die Käfigstärke verbessern und führt deshalb zu einem robusteren und starreren Käfigdesign. In einem Ausführungsbeispiel stellt zumindest eine Wellenform des gewellten wellenähnlichen Profils eine Verbindungsstelle zwischen zwei benachbarten Seiten der Wellenform dar. Eine solche Verbindungsstelle kann beispielsweise durch einen Schweißvorgang, wie beispielsweise ein Punktschweißen, hergestellt sein. Dies kann die Käfigrobustheit und Starrheit weiter verbessern.
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Die Begriffe Faltung oder Falten, die in diesem Dokument verwendet werden, können auch beispielsweise durch die Begriffe Biegung oder biegen ersetzt sein. Eine Faltung kann als ein Separator einer sich erstreckenden Fläche gesehen werden, so dass sie zwei Flächen an jeder entsprechenden Seite der Faltung aufweist, wobei die zwei Flächen relativ zueinander angewinkelt sind. Mit anderen Worten kann eine Faltung durch eine Linie oder einen Bereich (gerade oder gekrümmt) bereitgestellt sein, der zwei Flächen voneinander trennt und wobei die zwei Flächen relativ zueinander angewinkelt sind. Die Faltung kann durch eine im Wesentlichen scharfe Kante, die einer Linie folgt, repräsentiert sein, aber sie kann auch ein weicher Übergang (wie beispielsweise ein gekrümmtes Profil mit einem spezifischen Radius) zwischen den zwei Flächen sein.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der Lagerkäfig zumindest einen Schlitz an einer beliebigen Position des Lagerkäfigs auf. Schlitze können beispielsweise hergestellt sein, um den Faltvorgang des Lagerkäfigs zu erleichtern. In einem Ausführungsbeispiel gibt es Schlitze, die an den Enden von dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Abschnitt bereitgestellt sind, bevor die Abschnitte gefaltet werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind Schlitze an jedem der ersten, zweiten oder dritten Abschnitte vorhanden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel gibt es zumindest einen Schlitz an entweder dem ersten oder dem zweiten Ringelement. Es sollte bemerkt werden, dass ein Schlitz hierin nicht bedeutet, dass das Ringelement geteilt oder gebrochen ist in seinem Umfang.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Aufgabe gelöst durch ein Wälzlager, das zumindest einen Lagerkäfig gemäß einem beliebigen der Ausführungsbeispiele des ersten Aspekts der Offenbarung aufweist. Es sollte hier bemerkt werden, dass jegliche Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Offenbarung kombinierbar ist mit jeglicher Ausgestaltung des ersten Aspekts der Offenbarung und umgekehrt. Das Wälzlager kann jegliche Art von Wälzlager sein, wie beispielsweise ein Kugellager oder ein Rollenlager. Das Rollenlager kann beispielsweise mit zylindrischen Rollen, kegelförmigen Rollen oder tonnenförmigen Rollen ausgestattet sein. Beispiele von Lagern, die tonnenförmige Rollen aufweisen, sind Pendelrollenlager, Toroidalrollenlager und Schrägtoroidallager, die auch als SAT-Lager bekannt sind. In einem Ausführungsbeispiel, wenn das Wälzlager tonnenförmige Rollen aufweist, ist der erste und/oder zweite Abschnitt des Lagerkäfigs derart gewinkelt, dass er zumindest teilweise der Form der tonnenförmigen Rolle folgt. In einem Ausführungsbeispiel des Lagerkäfigs ist zumindest einer der ersten und zweiten Abschnitte in zumindest zwei separate Flächen mit einer Unterbrechung (wie beispielsweise ein Schlitz) zwischen den Flächen geteilt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die geteilten Flächen relativ zueinander angewinkelt, so dass sie zumindest teilweise einem gekrümmten Profil eines tonnenförmigen Wälzkörpers folgen. Die Vorteile des zweiten Aspekts der Offenbarung sind analog zu denen, die bereits in Relation zu dem ersten Aspekt der Offenbarung präsentiert wurden und umgekehrt.
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Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerkäfigs gemäß einem der Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Offenbarung gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- 1. Bereitstellen eines scheibenförmigen Metallblechelements, wobei das scheibenförmige Metallblechelement eine Mittelbohrung und zumindest eine Öffnung, die radial nach außen von der Mittelbohrung angeordnet ist, aufweist, wobei die Öffnung zwei aneinander angrenzende Seitenflächen bereitstellt, die sich in eine radiale Richtung des scheibenförmigen Elements erstrecken,
- 2. Falten des scheibenförmigen Elements derart, dass das scheibenförmige Element eine Form eines Lagerkäfigs annimmt, der in einer axialen Querschnittsansicht des Lagerkäfigs gesehen ein L-förmiges oder U-geformtes Profil aufweist, wobei der Lagerkäfig ein erstes und ein zweites Ringelement aufweist, die axial zueinander verschoben sind und wobei das scheibenförmige Element die Lagerform erhält ohne dass das erste oder zweite Ringelement geteilt werden.
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Die Vorteile des Verfahrens sind analog zu den bereits weiter oben in Relation zu dem ersten und zweiten Aspekt der Offenbarung offenbarten Vorteilen. Es wurde nämlich von dem Erfinder realisiert, dass es vorteilhaft ist, einen Lagerkäfig aus einem Metallblechelement herzustellen, vorzugsweise einem einstückigen Element, und nachfolgend das Element in eine Käfigform zu falten, ohne irgendeines der Ringelemente des Lagerkäfigs zu teilen.
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In einem Ausführungsbeispiel erhält das scheibenförmige Element die Lagerkäfigform ohne Teilen entweder des ersten oder zweiten Ringelements, und ohne Teilen eines der Ringelemente mit einem der Käfigstege. Mit anderen Worten wird der Lagerkäfig in seine spezielle Form gefaltet, ohne irgendwelche Schnitte, Unterbrechungen oder ähnliches der Ringelemente und zwischen den Ringelementen und irgendeinem der Käfigstege einzuführen. Somit ist der Lagerkäfig aus einem durchgängigen und einstückigen Metallblechelement hergestellt.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren den zusätzlichen Schritt auf:
- 3. Falten eines ersten Abschnitts des scheibenförmigen Elements, wobei der erste Abschnitt einen der sich radial erstreckenden Flächen der zumindest einen Öffnung aufweist, so dass der erste Abschnitt aus dem scheibenförmigen Element auskragt, und so dass der sich erste Abschnitt in eine radiale Richtung des Lagerkäfigs erstreckt.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren den zusätzlichen Schritt auf:
- 4. Falten eines zweiten Abschnitts des scheibenförmigen Elements, wobei der zweite Abschnitt die andere, der sich radial erstreckenden Seitenflächen der zumindest einen Öffnung aufweist, so dass der zweite Abschnitt aus dem scheibenförmigen Element auskragt, und so dass sich der zweite Abschnitt in eine radiale Richtung des Lagerkäfigs erstreckt.
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In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt:
- 5. Falten von zumindest einem dritten Abschnitt nach außen aus dem scheibenförmigen Element, wobei zumindest ein dritter Abschnitt an einer radial inneren oder äußeren Seite des scheibenförmigen Elements und an einem der ersten und zweiten Ringelemente angeordnet ist.
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In einem Ausführungsbeispiel des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt:
- 6. Falten an einer axialen Seite der Ringform, so dass die Seite ein gewelltes wellenartiges Profil in Umfangsrichtung der Ringform erhält.
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Figurenliste
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Beispielhafte und bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun genauer beschrieben mit Referenz auf die angehängten Zeichnungen, wobei:
- 1 einen Lagerkäfig gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 2 zeigt ein scheibenförmiges Element, das aus einem Metallblechelement hergestellt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
- 3 zeigt einen Lagerkäfig gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
- 4a und 4b zeigen zwei Lagerkäfige gemäß zwei Ausführungsbeispielen der Offenbarung.
- 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Offenbarung.
- 6 zeigt ein Wälzlager gemäß einem Ausführungsbeispiel des zweiten Aspekts der Offenbarung.
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Die Zeichnungen zeigen schematische exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und sind deswegen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Es sollte verstanden werden, dass die Ausführungsbeispiele, die gezeigt und beschrieben sind, beispielhaft sind, und dass die Offenbarung nicht auf diese Ausführungsbeispiele limitiert ist. Es sollte auch bemerkt werden, dass einige Details in den Zeichnungen übertrieben sein können, um die Offenbarung besser zu beschreiben und zu illustrieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Lagerkäfig
- 2:
- Käfigtasche
- 3:
- Käfigsteg
- 30:
- Schmiermittelreservoir
- 31:
- erster Abschnitt
- 311:
- Faltung für ersten Abschnitt
- 312:
- Kontaktfläche des ersten Abschnitts
- 4:
- Käfigsteg
- 41:
- zweiter Abschnitt
- 411:
- Faltung für zweiten Abschnitt
- 412:
- Kontaktfläche des zweiten Abschnitts
- 5:
- erstes Ringelement
- 51:
- dritter Abschnitt
- 511:
- Faltung für dritten Abschnitt
- 512:
- Kontaktfläche des dritten Abschnitts
- 6:
- zweites Ringelement
- 100:
- Wälzlager
- 110:
- Innenring
- 111:
- innere Lauffläche
- 120:
- Außenring
- 121':
- äußere Lauffläche
- 130:
- Wälzkörper
- 140:
- Führungsring
- X:
- Rotationsachse
- H:
- Bohrung
- PCD:
- Teilkreisdurchmesser
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen Lagerkä1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Der Lagerkä1 ist dazu ausgebildet, Wälzkörper eines Wälzlagers (nicht in dieser Figur gezeigt) zu halten, wobei der Lagerkä1 aus einem Metallblechelement hergestellt ist. Der Lagerkä1 weist zumindest eine Käfigtasche 2 auf, die dazu gedacht ist, zumindest einen Wälzkörper zu halten, wenn der Lagerkä1 in Verwendung ist, wobei die zumindest eine Käfigtasche 2 durch zwei aneinander angrenzende Käfigstege 3 und 4 ausgebildet ist, die sich axial zwischen einem ersten und einem zweiten, axial versetzten Ringelement 5 und 6 erstrecken. Zusätzlich ist der Lagerkäfig aus einem einstückigen Metallblechelement hergestellt und das erste und das zweite Ringelement 5 und 6 sind in ihrem Umfang ungeteilt ohne irgendwelche Verbindungsstellen oder Verbindungselemente zum Verbinden eines unterbrochenen Ringelements. Zusätzlich weist in diesem speziellen Ausführungsbeispiel einer der Käfigstege 3 einen ersten Abschnitt 31 auf, wobei der erste Abschnitt 31 durch ein Falten eines Teils des Metallblechelements hergestellt ist, so dass der erste Abschnitt 31 sich in radialer Richtung des Kä1 erstreckt, und so dass eine sich axial erstreckende Faltung 311 an dem Käfigsteg vorhanden ist. Weiterhin weist der sich radial erstreckende erste Abschnitt 31 zumindest eine Fläche 312 auf, die derart angeordnet ist, dass sie eine Lauffläche eines Wälzkörpers in der Käfigtasche 2 kontaktiert, wenn der Lagerkä1 in Verwendung ist.
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Der andere 4 der zwei aneinander angrenzenden Käfigstege der zumindest einen Käfigtasche 2 weist einen korrespondierenden zweiten Abschnitt 41 auf, der an dem ersten Abschnitt 31 angrenzt, wobei der zweite Abschnitt 41 durch das Falten eines Teils des Metallblechelements hergestellt ist, so dass sich der zweite Abschnitt 41 in eine radiale Richtung des Kä1 erstreckt, und so dass eine sich axial erstreckende Faltung 411 an dem Käfigsteg 4 vorhanden ist. In diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich der erste Abschnitt 31 und der zweite Abschnitt 41 in die gleiche radiale Richtung. Zusätzlich erstrecken sich in diesem Ausführungsbeispiel der erste Abschnitt 31 und der zweite Abschnitt 41 radial nach außen. Der erste und der zweite Abschnitt 31 und 41 können sich in anderen Ausführungsbeispielen radial nach innen erstrecken, oder es kann sich sogar ein Abschnitt nach radial innen erstrecken und der andere sich nach radial außen erstrecken. Der sich radial erstreckende zweite Abschnitt 41 weist zumindest eine Fläche 412 auf, die derart angeordnet ist, dass sie eine Lauffläche eines Wälzkörpers in der Käfigtasche 2 kontaktiert, wenn der Lagerkä1 in Verwendung ist.
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Das zweite Ringelement 6 weist ein gewelltes wellenförmiges Profil in umfänglicher Richtung des Lagerkä1 auf. Eine derartige Form kann die Käfigstärke verbessern und führt deshalb zu einem robusteren und starreren Käfigdesign. In einem Ausführungsbeispiel weist die zumindest eine Wellenform des gewellten wellenähnlichen Profils eine Verbindungsstelle zwischen zwei benachbarten Seiten der Wellenform (nicht gezeigt in dieser Figur) auf. Eine derartige Verbindungsstelle kann beispielsweise durch einen Schweißvorgang, wie beispielsweise Punktschweißen, hergestellt sein. Dies kann die Käfigrobustheit und Festigkeit weiter verbessern.
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Sich nun zu 2 zuwendend kann ein scheibenförmiges Element 10 gesehen werden. Das scheibenförmige Element 10 ist dazu gedacht, in einer Form gefaltet zu werden, die einen Lagerkä1, wie beispielsweise in 1 gezeigt, darzustellen. Es ist zu sehen, dass das scheibenförmige Element 10 eine Mittelbohrung H aufweist und mehrere Käfigtaschen 2, die radial außerhalb von der Bohrung H angeordnet sind. Zusätzlich kann gesehen werden, dass die Käfigtaschen 2 einen ersten und einen zweiten Abschnitt 41 und 31 aufweisen, die gefaltet wurden, so dass die Abschnitte 31 und 41 aus dem scheibenförmigen Element 10 auskragen. Der Faltvorgang der Abschnitte 31 und 41 kann zu jeder Zeit gemacht werden, so dass, beispielsweise wenn das Element noch in der Form einer Scheibe ist, oder später, wenn der Ring eine Käfigform erhält. Der innere Rand des scheibenförmigen Elements 10, der die Bohrung H definiert, wird letztendlich zu dem ersten Ringelement 5, wie es beispielsweise in 1 zu sehen ist, und konsequenter Weise wird der äußere Rand des scheibenförmigen Elements zu dem anderen Ringelement 6, wobei keiner der Ringelement 5 und 6 vor oder nach dem Falten der Scheibe in eine Lagerkäfigform geteilt wurde. Das scheibenförmige Element kann ohne das Einführen von irgendwelchen Schnittstellen, um irgendwelche der Ringelemente 5 und 6 und der Käfigstege 3 und 4 zu separieren und zu teilen, gefaltet werden.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Lagerkä1 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Lagerkä1 ist dazu ausgelegt, Wälzkörper eines Wälzlagers (nicht gezeigt in dieser Figur) zu halten, wobei der Lagerkä1 aus einem Metallblechelement hergestellt ist. Der Lagerkä1 weist zumindest eine Käfigtasche 2 auf, die dazu gedacht ist, zumindest einen Wälzkörper aufzunehmen, wenn der Lagerkä1 in Verwendung ist, wobei die zumindest eine Käfigtasche 2 durch zwei aneinander angrenzende Käfigstege 3 und 4 gebildet ist, die sich axial zwischen einem ersten und einem zweiten, axial versetzten Ringelement 5 und 6 erstrecken. Zusätzlich weist zumindest einer der Käfigstege 3 einen ersten Abschnitt 31 auf, wobei der erste Abschnitt 31 durch ein Falten eines Teils des Metallblechelements hergestellt wurde, so dass der erste Abschnitt 31 sich in radialer Richtung des Kä1 erstreckt, und so dass eine sich axial erstreckende Faltung 311 an dem Käfigsteg vorhanden ist. Weiterhin weist der sich radial erstreckende Abschnitt 31 zumindest eine Fläche 312 auf, die derart angeordnet ist, dass sie eine Lauffläche eines Wälzkörpers in der Käfigtasche 2 kontaktiert, wenn der Lagerkä1 in Verwendung ist.
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Der andere 4 der zwei angrenzenden Käfigstege der zumindest einen Käfigtasche 2 weist einen korrespondierenden zweiten Abschnitt 41 auf, der an den ersten Abschnitt 31 angrenzt, wobei der zweite Abschnitt 41 durch ein Falten eines Teils des Metallelements hergestellt ist, so dass sich der zweite Abschnitt 41 in eine radiale Richtung des Kä1 erstreckt, und so dass eine sich axial erstreckende Faltung 411 an dem Käfigsteg 4 vorhanden ist. In diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich der erste Abschnitt 31 und der zweite Abschnitt 41 in die gleiche radiale Richtung. Zusätzlich erstrecken sich in diesem Ausführungsbeispiel der erste Abschnitt 31 und der zweite Abschnitt 41 nach radial außen. Der sich radial erstreckende zweite Abschnitt 41 weist zumindest eine Fläche 412 auf, die derart angeordnet ist, dass sie eine Lauffläche eines Wälzkörpers in der Käfigtasche 2 kontaktiert, wenn der Lagerkä1 in Verwendung ist.
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Das zweite Ringelement 6 weist ein gewelltes wellenförmiges Profil in Umfangsrichtung des Lagerkä1 auf. Das erste und das zweite Ringelement 5 und 6 sind auch in diesem Ausführungsbeispiel ungeteilt in Umfangrichtung ohne irgendwelche Verbindungsstellen oder Verbindungselemente zum Verbinden eines unterbrochenen Ringelements.
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Weiterhin weist das Ausführungsbeispiel in 3 einen dritten Abschnitt 51 an dem ersten Ringelement 5 auf. Der zumindest eine dritte Abschnitt 51 wurde durch Falten eines Teils des Metallblechelements hergestellt, so dass der dritte Abschnitt 51 sich in eine axiale Richtung des Kä1 erstreckt, und so dass eine sich umfänglich erstreckende Faltung 511 an dem ersten Ringelement 5 vorhanden ist. Weiterhin weist in diesem Ausführungsbeispiel der zumindest eine dritte Abschnitt 51 eine Fläche 512 an einer radialen inneren Seite des dritten Abschnitts 51 auf, wobei die Fläche 512 dazu gedacht ist, einen Laufring des Wälzlagers zu kontaktieren, wenn der Lagerkä1 in Verwendung ist. Demnach kann der dritte Abschnitt 51 als Führungsfläche des Lagerkä1 ausgebildet sein. Die Fläche kann an dem inneren oder dem äußeren Ring des Wälzlagers geführt sein, das heißt der Käfig kann innen- oder außenringgeführt sein, wenn er in Verwendung ist, aber der Käfig kann auch durch die Wälzkörper geführt sein, ohne irgendeinen Kontakt zu dem Innen- oder Außenring.
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Die 4a und 4b weisen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf, wobei ein Teil eines Lagerkä1 und ein Wälzkörper 130 an einer Lauffläche 111 eines Wälzlagers 100 gesehen werden kann. Die Ansicht zeigt einen Teil eines Wälzlagers 100, gesehen von einer axialen Seite des Lagers aus. In 4a kann ein Lagerkä1 gesehen werden, der einen ersten Abschnitt 31 des Käfigstegs 3 aufweist und einen anderen Abschnitt 32 an dem gleichen Käfigsteg 3. Die Abschnitte 31 und 32 erstrecken sich nach radial innen in Richtung einer Mitte des Wälzlagers 100. Die Mitte des Wälzkörpers definiert einen Teilkreisdurchmesser PCD des Wälzlagers 100. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Käfig derart ausgebildet, dass der Kontakt zwischen dem Kä1 und dem Wälzkörper 130 radial oberhalb des PCD ist.
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Sich nun 4b zuwendend kann ein Lagerkä1 gesehen werden, der einen ersten Abschnitt 31 eines Käfigstegs 3 und einen anderen Abschnitt 32 an dem gleichen Käfigsteg 3 aufweist. Die Abschnitte 31 und 32 erstrecken sich nach radial innen in Richtung einer Mitte des Wälzlagers 100. Die Mitte des Wälzkörpers definiert einen Teilkreisdurchmesser PCD des Wälzlagers 100. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Käfig dazu ausgebildet, dass der Kontakt zwischen dem Kä1 und dem Wälzkörper 130 radial unterhalb des PCD ist. In beiden Ausführungsbeispielen, die in 4a und 4b gesehen werden können, ist ein Raum 30 zwischen den Abschnitten 31 und 32 erzeugt. Dieser Raum 30 kann beispielsweise als Reservoir für Schmiermittel verwendet werden, wenn das Wälzlager verwendet wird. Dies kann die Schmierung in dem Lager verbessern, und kann somit zu einer vergrößerten Lebensdauer des Lagers 100 führen.
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5 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Offenbarung. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- A. Bereitstellen eines scheibenförmigen Metallblechelements 10, wobei das scheibenförmige Metallblechelement 10 eine Mittelbohrung H aufweist und zumindest eine Öffnung 2 die nach radial außen von der Mittelbohrung H angeordnet ist, wobei die Öffnung 2 zwei angrenzende Seitenflächen bereitstellt, die sich in radialer Richtung des scheibenförmigen Elements 10 erstrecken, und
- B. Falten des scheibenförmigen Elements 10 derart, dass das scheibenförmige Element eine Form eines Lagerkä1 erhält, die, gesehen in einem axialem Querschnitt des Lagerkä 1, ein L-förmiges oder U-förmiges Profil darstellt, wobei der Lagerkä1 ein erstes und ein zweites Ringelement 5 und 6 aufweist, die axial zueinander versetzt angeordnet sind, und wobei das scheibenförmige Element 10 die Lagerkäfigform erhält ohne, dass das erste und/oder das zweite Ringelement 5 und 6 geteilt werden.
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Es sollte in Relation zu irgendeinem der Ausführungsbeispiele, die hinsichtlich dieses Verfahrens bereitgestellt sind, bemerkt werden, dass das Verfahren nicht notwendigerweise auf die Abfolge, in der die Schritte hier präsentiert sind, begrenzt ist. Der Fachmann wird erkennen, dass das Verfahren auch in anderen Abfolgen durchgeführt werden kann, ohne von dem allgemeinen Konzept des Verfahrens abzuweichen. Beispielsweise können die Faltungen der Abschnitte 31 und 41 hergestellt werden, nachdem oder bevor das scheibenförmige Element 10 in eine Ringform gefaltet wurde.
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Weiterhin kann das Verfahren den zusätzlichen Schritt aufweisen:
- C. Falten eines ersten Abschnitts 31 des scheibenförmigen Elements 10 (oder der Ringform), wobei der erste Abschnitt 31 zumindest eine der sich radial erstreckenden Seitenflächen der zumindest einen Öffnung 2 aufweist, so dass der erste Abschnitt 31 aus dem scheibenförmigen Element 10 auskragt.
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Weiterhin kann das Verfahren den zusätzlichen Schritt aufweisen:
- D. Falten eines zweiten Abschnitts 41 des scheibenförmigen Elements 10 (oder der Ringform), wobei der zweite Abschnitt 41 die andere der sich radial erstreckenden Seitenfläche der zumindest einen Öffnung 2 aufweist, so dass der zweite Abschnitt aus dem scheibenförmigen Element auskragt.
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Weiterhin weist das Verfahren den zusätzlichen Schritt auf:
- E. Falten von zumindest einem dritten Abschnitt 51 aus dem scheibenförmigen Element 10 (oder der Ringform), wobei zumindest ein dritter Abschnitt 51 an einer radialen inneren oder äußeren Seite des scheibenförmigen Elements 10 (oder an dem ersten Ringelement 5 des Lagerkäfigs) angeordnet ist.
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Weiterhin weist das Verfahren den zusätzlichen Schritt auf:
- F. Falten an zumindest einer axialen Seite der Ringform, so dass die Seite ein gewelltes wellenähnliches Profil in Umfangsrichtung der Ringform erhält.
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In einem Ausführungsbeispiel können vor dem Falten von irgendeinem der Abschnitte Schlitze an den Enden der Abschnitte bereitgestellt werden, um den Faltvorgang zu erleichtern.
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Sich nun 6 zuwendend kann ein Querschnitt eines Wälzlagers 100 gemäß eines Ausführungsbeispiels der Offenbarung gesehen werden. Der Querschnitt zeigt eine Ebene, wobei die axiale Mittellinie X des Wälzlagers 100 in der Ebene ist. Das Wälzlager 100 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Pendelrollenlager, das zwei Reihen von Wälzkörpern 130 aufweist. Wie bereits weiter oben angegeben, ist der vorliegende Lagerkäfig nicht auf irgendeine Art von Lager beschränkt, sondern kann auch für andere Arten von Wälzlagern verwendet werden. Das Wälzlager weist einen Innenring 110 auf, der eine innere Lauffläche 111 aufweist, und einen Außenring 120, der eine äußere Lauffläche 121 aufweist. Die Wälzkörper werden von zwei Lagerkäfigen 1 und 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung gehalten. Zusätzlich sind in diesem Ausführungsbeispiel die Reihen der Wälzkörper 130 durch einen Führungsring 140 getrennt. Das Lager 100 kann mit einem dazwischenliegenden Flansch oder auch ohne Flansch oder Führungsring ausgestattet sein. Weiterhin kann das Lager 100 auch mit Dichtringen an den jeweiligen axialen Seiten des Lagers 100 ausgestattet sein. Die Dichtungen können an zumindest einem der Lagerringe 110 und 120 befestigt sein, die Dichtung kann aber auch in einem Ausführungsbeispiel mit zumindest einem der Lagerkäfige 1 verbunden sein. In einem Ausführungsbeispiel kann das Ringelement 5, das an der axialen äußeren Seite des Lagers 100 angeordnet ist, derart ausgestaltet sein, dass es eine Dichtfunktion des Lagers 100 bereitstellt. Das Ringelement 5 kann auch an einer beliebigen seiner radial äußeren oder inneren Seite beschichtet sein, beispielsweise mit Gummi oder Ähnlichem, das verwendet werden kann, um das Lagers 100 abzudichten. Das Dichtmittel an dem Ringelement 5 kann derart angeordnet sein, dass es entweder den inneren oder den äußeren Ring 110 und 120 kontaktiert, wenn das Lager in Verwendung ist.
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Weiterhin können die Wälzkörper 130 in dem Käfig, und in dem Wälzlager befestigt werden und danach kann das zumindest eine Falten des Kä1 stattfinden. In dem letzten Faltschritt kann einer der Ringe 5 oder 6 gefaltet werden, so dass sie in eine radiale Richtung zeigen, um letztendlich die Wälzkörper 130 in dem Lagerkä1 einzusperren und zu halten. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein bei Lagern, die einen spezifischen Kontaktwinkel, wie beispielsweise ein SAT-Lager, ein Kegelrollenlager (TRB) oder Ähnliches, aufweisen. Dies kann auch für andere Lagerarten, wie beispielsweise Zylinderrollenlager (RB) vorteilhaft sein.
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Die Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist offensichtlich für einen Fachmann, dass andere Ausführungsbeispiele und Modifikationen an den Ausführungsbeispielen, die oben skizziert sind, ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche möglich sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006056502 A1 [0005]
