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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig zur Führung von auf Laufbahnen eines Innenrings und eines Außenrings eines Wälzlagers abrollenden Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper in jeweils einer Wälzkörpertasche aufgenommen sind und die Wälzkörpertaschen gleichmäßig zueinander beabstandet in einem massiven und weitgehend hohlzylindrischen Grundkörper des Wälzlagerkäfigs ausgebildet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Wälzlager finden auf nahezu allen Gebieten der Technik unter anderem aufgrund ihres leichtgängigen Laufs weit verbreitete Anwendung. Zur allseitig zuverlässigen Führung der zwischen den koaxial zueinander angeordneten Laufringen abrollenden Wälzkörper kommen vielfach Wälzlagerkäfige zum Einsatz. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise Wälzlagerkäfige aus Stahl, Kunststoff, Messing und/oder Faserverbundkunststoffen bekannt.
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Unter anderem aus der
JP 2008-128404 A ist ein Wälzlagerkäfig für ein Wälzlager bekannt, in dessen die Wälzkörpertaschen voneinander abgrenzenden Querstegen jeweils ein kleines Loch zum Durchtritt eines Schmiermittels eingebracht ist, das durch einen Stanzprozess hergestellt ist. Von Nachteil ist unter anderem, dass durch den Stanzprozess die Position der Löcher und deren räumlicher Verlauf beschränkt sind, so dass der mit dem Wälzlagerkäfig angestrebte Effekt einer verbesserten Schmierung eines mit dem Wälzlagerkäfig ausgestatteten Wälzlagers begrenzt bleibt.
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Aus der
JP 1996 219 161 A ist im Unterschied dazu ein Wälzlagerkäfig für ein zweireihiges Zylinderrollenlager bekannt, bei dem zwischen zwei Käfigtaschenreihen ein taschenloser axialer Abschnitt vorhanden ist, in dem vergleichsweise große radiale Löcher für den Durchtritt eines Schmiermittels ausgebildet sind.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, einen Wälzlagerkäfig für ein Wälzlager vorzustellen, der bei minimalem Schmiermitteleinsatz eine optimale Schmierung eines mit dem Wälzlagerkäfig ausgerüsteten Wälzlagers erlaubt.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Wälzlagerkäfig erreicht, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Demnach betrifft die Erfindung einen Wälzlagerkäfig zur Führung von auf Laufbahnen eines Innenrings und eines Außenrings eines Wälzlagers abrollenden Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper in jeweils einer Wälzkörpertasche aufgenommen sind und die Wälzkörpertaschen gleichmäßig zu einander beabstandet in einem massiven und zumindest weitgehend hohlzylindrischen Grundkörper des Wälzlagerkäfigs ausgebildet sind. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Wälzlagerkäfig vorgesehen, dass in den Grundkörper mindestens ein innenliegender Schmiermittelkanal integriert ist, der zur Versorgung mindestens einer Schmierstelle des Wälzlagers ausgebildet ist
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Durch die Integration von mindestens einem Schmiermittelkanal in den Grundkörper des Wälzlagerkäfigs wird eine besonders zuverlässige, gleichmäßige und zugleich sparsame Versorgung aller bedeutsamen oder relevanten Schmierstellen innerhalb eines Wälzlagers mit dem Schmiermittel insbesondere bei sehr niedrigen Drehzahlen aber auch bei hohen Drehzahlen erreicht. Bedeutsame Schmierstellen sind in diesem Zusammenhang zum Beispiel Kontaktstellen zwischen den Wälzkörpern und der Innenringlaufbahn und/oder der Außenringlaufbahn, Anlaufflächen beziehungsweise Berührflächen zwischen den Wälzkörpern und den Wälzkörpertaschen, und etwaige Kontaktflächen zwischen dem Grundkörper des Wälzlagerkäfigs und dem Innenring und/oder dem Außenring des Wälzlagers. Darüber hinaus sind unter dem Begriff von relevanten Schmierstellen all diejenigen Zonen in einem Wälzlager zu verstehen, die ohne eine aktive, zielgerichtete Schmiermittelversorgung unter einem Schmiermittelmangel leiden könnten.
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Der Begriff des Grundkörpers des Wälzlagerkäfigs definiert im Kontext der vorliegenden Beschreibung zwei Seitenringe, die durch eine Vielzahl von umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandeten Querstegen zur Schaffung von Wälzkörpertaschen für Wälzkörper miteinander verbunden sind. Der Grundkörper kann beliebig segmentiert ausgebildet sein. Für den Fall, dass Schmiermittelspeicher zur zeitlich verzögerten Abgabe des Schmiermittels integral beziehungsweise einstückig im Grundkörper ausgebildet sind, bildet der Grundkörper einstückig den ganzen Wälzlagerkäfig aus.
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Gemäß einer Weiterbildung des die Merkmale der Erfindung aufweisenden Wälzlagerkäfigs kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Schmiermittelkanal mindestens eine durchmessergrößere Eintrittsöffnung und mindestens eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung aufweist. Zudem kann der wenigstens eine Schmiermittelkanal einen zumindest abschnittsweise hornartig gekrümmten Verlauf haben.
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Durch die bevorzugte Querschnittsverjüngung der Schmiermittelkanäle in Längsrichtung kann die Verweildauer des Schmiermittels innerhalb der Schmiermittelkanäle erhöht werden. Aufgrund der querschnittsgrößeren Eintrittsöffnung wird die Aufnahme des Schmiermittels in den Schmiermittelkanal begünstigt, insbesondere wenn die Eintrittsöffnung in Umlaufrichtung des Wälzlagerkäfigs gerichtet ist. Aufgrund des zudem bevorzugt hornartig gekrümmten Verlaufs der Schmiermittelkanäle ist eine punktgenaue Zufuhr des Schmiermittels an alle bedeutsamen und unter Umständen schwer zugänglichen Schmierstellen des Wälzlagers möglich. Die Verjüngung der Schmiermittelkanäle im Verlauf derer Längserstreckung ermöglicht die Nutzung des Kapillareffekts, so dass sich die Schmiermittelkanäle auch bei einem Stillstand des Wälzlagers mit Schmiermittel füllen.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass mindestens ein weiterer Schmiermittelkanal mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine im Wesentlichen durchmessergleiche Austrittsöffnung sowie einen zumindest weitgehend geradlinigen Verlauf aufweist. Hierdurch sind bei vereinfachter Geometrie Schmiermittelkanäle insbesondere mit einer geringen axialen Baulänge innerhalb des Grundkörpers des Wälzlagerkäfigs realisierbar.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper mindestens einen Schmiermittelspeicher aufweist, der mit dem mindestens einen Schmiermittelkanal in Verbindung steht. Hierdurch kann eine vergleichsweise größere Menge an Schmiermittel vom Wälzlagerkäfig aufgenommen und über einen längeren Zeitraum kontinuierlich sowie dosiert abgegeben werden.
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Bei einer konstruktiven Weiterbildung des mindestens einen Schmiermittelspeichers ist vorgesehen, dass dieser im Bereich einer Innenumfangsfläche des Wälzlagerkäfigs radial einwärts offen oder im Bereich einer Außenumfangsfläche des Wälzlagerkäfigs radial auswärts offen ausgebildet ist. Infolgedessen ist die Aufnahme des Schmiermittels durch den Schmiermittelspeicher weiter optimiert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Schmiermittelspeicher innerhalb des Wälzlagerkäfigs integriert. Hierdurch ist eine vor äußeren mechanischen Einwirkungen geschützte Anordnung des mindestens einen Schmiermittelspeichers in dem Grundkörper des Wälzlagerkäfigs gewährleistet.
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Vorzugsweise ist der mindestens eine Schmiermittelspeicher aus einer integral am Wälzlagerkäfig ausgebildeten räumlichen Gitterstruktur und/oder durch ein separates Bauteil gebildet.
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Hierdurch lässt sich der Wälzlagerkäfig zumindest teilweise einstückig im Wege des bekannten 3D-Druckverfahrens herstellen, während insbesondere die Schmiermittelspeicher als anderweitig hergestellte, separate Bauteile zum Beispiel in entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen des massiven Grundkörpers des Wälzlagerkäfigs befestigt werden. Alternativ dazu kann der gesamte Wälzlagerkäfig einschließlich des Schmiermittelspeichers einstückig im Wege des 3D-Druckverfahrens gefertigt sein. Die feine Gitterstruktur des Schmiermittelspeichers weist aufgrund der auftretenden Oberflächenspannung am Schmiermittel eine ausgezeichnete Speicherwirkung beziehungsweise Rückhaltevermögen für das Schmiermittel, insbesondere für ein Öl mit geeigneter Viskosität, auf.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs ist vorgesehen, dass in mindestens eine Wälzkörpertasche wenigstens eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung mindestens eines Schmiermittelkanals einmündet. Hierdurch ist eine besonders zielgerichtete und sparsam dosierte Versorgung der Anlaufflächen zwischen den Wälzkörpern und den Wälzkörpertaschen des Wälzlagerkäfigs gewährleistet. Prinzipiell kann eine Vielzahl von Schmiermittelkanälen an jede relevante Schmierstelle des Wälzlagers herangeführt sein.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die mindestens eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung des mindestens einen Schmiermittelkanals im Bereich der Außenumfangsfläche des Wälzlagerkäfigs und/oder im Bereich einer Innenumfangsfläche des Wälzlagerkäfigs ausgebildet ist. Hierdurch können etwaige Kontakt-, Berühr- und/oder Anlaufflächen zwischen dem Wälzlagerkäfig und dem Außenring und/oder dem Innenring des Wälzlagers optimal mit dem Schmiermittel versorgt werden.
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Bei einer anderen technisch vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mindestens eine durchmessergrößere Eintrittsöffnung des mindestens einen Schmiermittelkanals in einer gaubenartigen Erhöhung ausgebildet ist, dass die gaubenartige Erhöhung radial auswärts gerichtet an der Außenumfangsfläche des Grundkörpers zwischen zwei umfangsseitig benachbarten Wälzkörpertaschen ausgebildet ist, und dass die mindestens eine durchmessergrößere Eintrittsöffnung in eine Drehrichtung des Wälzlagerkäfigs weist. Hierdurch wird die Aufnahmerate des Schmiermittels durch die Schmiermittelkanäle erhöht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Wälzlagerkäfigs kann vorgesehen sein, dass die Wälzkörpertaschen zur Aufnahme von rollenförmigen Wälzkörpern in einer radialen Draufsicht weitgehend rechteckig oder trapezförmig ausgebildet sind, wobei zwischen zwei unmittelbar benachbarten Wälzkörpertaschen jeweils ein Quersteg verläuft, an dem in Umfangsrichtung beidseitig jeweils mindestens zwei Vorsprünge zur Führung eines jeweils zugeordneten rollenförmigen, nadelförmigen, tonnenförmigen oder kegelförmigen Wälzkörpers aus-gebildet sind. Hierdurch kann der erfindungsgemäß ausgebildete Wälzlagerkäfig auch in Wälzlagern mit nicht kugelförmigen Wälzkörpern Verwendung finden.
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Bevorzugt ist in mindestens einen der Vorsprünge mindestens eine Austrittsöffnung eines Schmiermittelkanals integriert. Hierdurch ist eine zielgerichtete und sparsam dosierte Zufuhr des Schmiermittels in den Bereich von Anlaufflächen zwischen den rollenförmigen Wälzkörpern und den Vorsprüngen zwischen den Wälzkörpertaschen gewährleistet.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Wälzlagerkäfigs weist jeder der Vorsprünge endseitig einen in Umfangsrichtung zeigenden Verjüngungsabschnitt auf. Infolgedessen ist die Kontaktfläche zwischen den Vorsprüngen und den anlaufenden rollenförmigen Wälzkörpern minimiert.
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Vorzugsweise ist zumindest der Grundkörper mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt, vorzugsweise mit einem 3D-Druckverfahren, welches ein metallisches Material und/oder einen Kunststoff zum Aufbau des Grundkörpers mit all seinen gegebenenfalls gewünschten Details nutzt. Infolgedessen lassen sich im Grundkörper Schmiermittelkanäle und/oder Schmiermittelspeicher mit einer nahezu beliebigen Form ausbilden. Alternativ dazu können gegebenenfalls Gussverfahren unter Verwendung von aufschmelzbaren Polymerkernen zur Anwendung kommen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Wälzlagerkäfigs ist vorgesehen, dass wenigstens einer der beiden Seitenringe des Wälzlagerkäfigs an dessen radialen Innenumfangsfläche eine ringförmige Nut aufweist, in die wenigstens ein radial ausgerichteter Schmiermittelkanal mit seiner durchmessergrößeren Eintrittsöffnung mündet, und dass eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung dieses Schmiermittelkanals an der radialen Außenumfangsfläche des Seitenrings mündet. Hierdurch ist gewährleistet, dass dann, wenn die durchmessergrößere Eintrittsöffnung des radial ausgerichteten Schmiermittelkanals unter den Flüssigkeitsspiegel eines im Wälzlager befindlichen Schmiermittels taucht, das Schmiermittel in diesen Schmiermittelkanal eindringt sowie diesen aufgrund der Erdanziehungskraft und/oder der Fliehkraft über dessen durchmesserkleinere Auslassöffnung nach radial außen, also etwa in Richtung zu der Wälzkörperlaufbahn des äußeren Lagerringes, verlässt. Durch die kegelstumpfförmige Längsschnittgeometrie des radial ausgerichteten Schmiermittelkanals erfolgt trotz vergleichsweise hoher Drehzahl des Wälzlagerkäfigs die Abhabe des Schmiermittels nach radial außen eher dosiert, so dass auch ein Teil des Schmiermittels nach radial oben zu der Laufbahn am Außenring abgegeben wird.
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Ergänzend dazu oder in Alleinstellung kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der beiden Seitenringe an seiner radialen Innenumfangsfläche eine ringförmige Nut aufweist, in die wenigstens ein zu zumindest einem zugeordneten Quersteg ausgerichteter beziehungsweise führender Schmiermittelkanal mit seiner durchmessergrößeren Eintrittsöffnung mündet, und dass wenigstens eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung dieses Schmiermittelkanals an einer in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs weisenden Fläche des Querstegs mündet.
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In Weiterbildung dieser Konstruktion ist bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung dieses zunächst radial, dann axial sowie schließlich im Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs ausgerichteten Schmiermittelkanals im Bereich eines in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs hervorragenden Vorsprungs eines Querstegs ausgebildet ist, und dass dieser wenigstens eine Vorsprung des Querstegs eine Anlauffläche für einen zugeordneten Wälzkörper bildet. Hierdurch wird Schmiermittel aus einem Schmiermittelsumpf des Wälzlagers über die durchmessergrößere Eintrittsöffnung dieses Schmiermittelkanals radial aufgenommen und dann im Wesentlichen axial zu einem zugeordneten Quersteg geführt. Dort tritt es durch eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung an einer in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs weisenden Anlauffläche eines Vorsprungs des Querstegs aus, an welchem ein in der zugeordneten Wälzkörpertasche angeordneter Wälzkörper geführt wird.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass ein die Merkmale der Erfindung aufweisender Wälzlagerkäfig derart ausgebildet ist, dass an wenigstens einem seiner Seitenringe die dort vorhandene ringförmige Nut von einer Dichtlippe unter Ausbildung einer ringförmigen Kammer und unter Freilassung einer Einströmöffnung für das Schmiermittel abgedeckt ist.
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In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass an wenigstens einem Seitenring eines erfindungsgemäßen Wälzlagers die dort ausgebildete ringförmige Nut von einem längeren Abdeckflansch und einem im Vergleich dazu kürzeren Abdeckflansch unter Ausbildung einer ringförmigen Kammer sowie unter Freilassung einer Einströmöffnung für das Schmiermittel abgedeckt ist.
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Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen dienen die die ringförmige Nut teilweise überdeckende Dichtlippe beziehungsweise die beiden Abdeckflansche dazu, einmal in der Nut beziehungsweise in der durch die Dichtlippe oder durch die beiden Abdeckflansche gebildeten Kammer aufgenommenes Schmiermittel dort bis zur weiteren Verteilung im Wälzlager weitgehend ausströmsicher aufzubewahren. Insoweit bilden die erwähnten Kammern Vorratsräume für ein eher dünnflüssiges als dickflüssiges Schmiermittel.
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Figurenliste
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Der erfindungsgemäß ausgebildete Wälzlagerkäfig wird nachfolgend in mehreren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 einen Querschnitt durch ein als Kugellager ausgebildetes Wälzlager mit einem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig,
- 2 einen perspektivischen Längsschnitt durch einen Schmiermittelkanal am Beispiel des Wälzlagerkäfigs von 1,
- 3 eine perspektivische Darstellung eines mit einer räumlichen Gitterstruktur gebildeten Schmiermittelspeichers,
- 4 einen Längsschnitt durch das Wälzlager gemäß 1 mit einer ersten Ausführungsform des Wälzlagerkäfigs,
- 5 einen Längsschnitt durch das Wälzlager gemäß 1 mit einer zweiten Ausführungsform des Wälzlagerkäfigs,
- 6 eine perspektivische Ansicht des Wälzlagerkäfigs gemäß 5,
- 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs,
- 8 einen vergrößerten Teilquerschnitt entlang der Schnittlinie VIII-VIII durch den Wälzlagerkäfig gemäß 7,
- 9 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs,
- 10 eine radiale Teildraufsicht auf einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig zur Aufnahme von zylindrischen Wälzkörpern,
- 11 eine stark vergrößerte Ansicht des Detailausschnitts XI in 10,
- 12 einen Längsschnitt entlang der Schnittlinie XII-XII des Wälzlagerkäfigs gemäß 10,
- 13 eine perspektivische und zum Teil aufgeschnittene Darstellung eine Wälzlagerkäfigs für ein Zylinderrollenlager, dessen Seitenringe radial innen jeweils eine Ringnut aufweisen, in welche Eintrittsöffnungen von Schmiermittelkanälen münden,
- 14 einen schematischen Axialschnitt durch einen Seitenring des Wälzlagerkäfigs gemäß 13 im Bereich eines radialen Schmiermittelkanals, welcher mit seiner durchmessergrößeren Eintrittsöffnung im Bereich der erwähnten Ringnut am Seitenring mündet,
- 15 einen Axialschnitt wie der gemäß 14, jedoch mit einem breiten Abdeckflansch über der durchmessergrößeren Eintrittsöffnung des Schmiermittelkanals, und
- 16 einen Axialschnitt wie der gemäß 15, jedoch mit zwei Abdeckflansche über der durchmessergrößeren Eintrittsöffnung des Schmiermittelkanals.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen sind die gleichen konstruktiven Elemente jeweils mit denselben Bezugsziffern versehen.
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1 zeigt demnach einen Querschnitt durch ein als Kugellager ausgebildetes Wälzlager 10. Dieses Wälzlager 10 weist einen Innenring 12 und einen diesen koaxial umschließenden Außenring 14 auf, zwischen denen kugelförmige Wälzkörper 16 angeordnet sind. Das Wälzlager 10 ist rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 18 ausgebildet. Die Wälzkörper 16 rollen an einer Innenringlaufbahn 20 des Innenrings 12 und an einer Außenringlaufbahn 22 des Außenrings 14 ab. Die Wälzkörper 16 sind gleichmäßig zueinander beabstandet in einem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig 30 aufgenommen, wobei jeweils ein Wälzkörper 16 in jeweils einer Wälzkörpertasche 32, 34 des Wälzlagerkäfigs 30 angeordnet ist. Abweichend von dem lediglich beispielhaft als Kugellager ausgebildeten Wälzlager 10 kann ein entsprechend modifizierter Wälzlagerkäfig 30 auch für Kugelrollenlager, Zylinderrollenlager, Nadellager, Kegelrollenlager oder Pendelrollenlager zum Einsatz kommen.
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In einer unteren Position 36 des Wälzlagerkäfigs 30 befindet sich ein flüssiges Schmiermittel 38, bei dem es sich zum Beispiel um ein Öl oder dergleichen mit einer geeigneten Viskosität handelt. Diametral zu der unteren Position 36 befindet sich eine obere Position 40 des Wälzlagerkäfigs 30, wobei die Erdanziehungskraft Fg ausgehend von der oberen Position 40 zu der unteren Position 36 gerichtet ist. Aufgrund der hier verdeckten, erfindungsgemäß innerhalb eines Grundkörpers 42 des Wälzlagerkäfigs 30 ausgebildeten und verlaufenden Schmiermittelkanäle können alle relevanten beziehungsweise bedeutsamen Schmierstellen des Wälzlagers 10 zuverlässig, langanhaltend und zugleich sparsam mit dem Schmiermittel 38 versorgt werden.
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Der Grundkörper 42 des Wälzlagerkäfigs 30 weist zwei zueinander kongruente und axial zueinander beabstandet angeordnete Seitenringe 44, 46 auf, die mittels umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandeten Querstegen zur Schaffung der einzelnen Wälzkörpertaschen 32, 34 miteinander verbunden sind. Der Grundkörper 42 des Wälzlagerkäfigs 30 kann hierbei einstückig oder segmentiert ausgebildet sein. Außerdem können in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausführungsform des Wälzlagerkäfigs 30 gegebenenfalls vorgesehene Schmiermittelspeicher (siehe 3, 5) gleichfalls integral im Grundkörper 42 ausgebildet oder als separat in diesen einzufügende Komponenten ausgestaltet sein.
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Eine relevante beziehungsweise wichtige Schmierstelle 48 des Wälzlagers 10 befindet sich zum Beispiel zwischen der erkennbaren Wälzkörpertasche 32 und einem darin aufgenommenen sowie geführten Wälzkörper 16, wobei die Schmierstelle 48 hier lediglich stellvertretend für alle weiteren gleichartigen Schmierstellen zwischen den Wälzkörpern 16 und den Wälzkörpertaschen 32, 34 bezeichnet ist. Weitere relevante Schmierstellen des Wälzlagers 10 befinden sich zwischen der Innenringlaufbahn 20, der Außenringlaufbahn 22 und sämtlichen Wälzkörpern 16. Zur besseren zeichnerischer Übersicht ist lediglich eine weitere Schmierstelle 50 zwischen einem der Wälzkörper 16 und der Außenringlaufbahn 22 repräsentativ für alle anderen bezeichnet. Weitere Schmierstellen befinden sich zwischen dem Grundkörper 42 des Wälzlagerkäfigs 30 und beispielsweise zu dessen Führung vorgesehene zylindrische Anlaufflächen 52, 54 an dem Innenring 12 und/oder dem Außenring 14, wobei lediglich zwei derartige Schmierstellen 56, 58 stellvertretend für alle weiteren bezeichnet ist.
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2 zeigt einen perspektivischen Längsschnitt durch einen Schmiermittelkanal 60 am Beispiel des Wälzlagerkäfigs 30 gemäß 1. Der Schmiermittelkanal 60 ist erfindungsgemäß integral und innenliegend in dem Grundkörper 42 des Wälzlagerkäfigs 30 ausgebildet und weist einen hornartig gekrümmten und sich verjüngenden Verlauf auf. Der Schmiermittelkanal 60 weist demnach eine durchmessergrößere Eintrittsöffnung 62 und endseitig eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung 64 auf. Die hier lediglich exemplarisch kreisrunde Querschnittsfläche des Schmiermittelkanals 60 nimmt ausgehend von der Eintrittsöffnung 62 in Längsrichtung gleichmäßig bis hin zu der düsenartigen Austrittsöffnung 64 in ab. Darüber hinaus kann der Schmiermittelkanal 60 mehr als eine Eintrittsöffnung 62 und/oder mehr als eine Austrittsöffnung 64 aufweisen.
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Durch den sich endseitig beträchtlich verjüngenden Schmiermittelkanal 60 wird die Verweildauer des darin befindlichen Schmiermittels aufgrund der hierbei wirkenden Kapillarkräfte erhöht und somit eine lang andauernde sowie kontinuierliche Abgabe des Schmiermittels sichergestellt. Aufgrund des hornartig gekrümmten Verlaufs des Schmiermittelkanals 60 wird zugleich eine aktive Förderung des Schmiermittels 38 ausgehend von der Eintrittsöffnung 62 bis hin zur Austrittsöffnung 64 des Schmiermittelkanals 60 durch die aufgrund der Rotation des Wälzlagerkäfigs auftretende Zentrifugalkraft Fz bewirkt. Durch die durchmessergrößere Eintrittsöffnung 62 wird ferner die Aufnahme des Schmiermittels 38 durch den Schmiermittelkanal 60 erleichtert.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines mit einer räumlichen Gitterstruktur gebildeten Schmiermittelspeichers 70. Die Gitterstruktur 72 weist eine erste Gitterebene 74 und wenigstens eine zweite, parallel darunter angeordnet Gitterebene 76 auf. Die erste Gitterebene 74 ist durch eine Vielzahl von parallel zueinander beabstandet verlaufenden geradlinigen Stäben gebildet, von denen lediglich zwei Stäbe 78, 80 bezeichnet sind. Dementsprechend befinden sich in der darunterliegenden zweiten Gitterebene 76 eine Vielzahl von gleichfalls parallel zueinander beabstandet angeordneten Stäben, von denen gleichfalls lediglich zwei Stäbe 82, 84 repräsentativ für alle übrigen mit einer Bezugszahl gekennzeichnet sind. Zur Schaffung der räumlichen Gitterstruktur 72 verlaufen die Stäbe in der ersten und der zweiten Gitterebene 74, 76 hier lediglich exemplarisch jeweils unter einen Winkel von 90° zueinander. Zudem sind weitere Gitterebenen, die jeweils so wie die beiden ersten Gitterebenen 74, 76 ausgebildet sind, vertikal übereinander geschichtet. Grundsätzlich können die Stäbe der ersten und der zweiten Gitterebene 74, 76 unter Winkeln zueinander verlaufen, die größer als 0° und kleiner als 90° sind.
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Aufgrund der sich durch die kreuzweise übereinander gestapelten Stäbe 78, 80; 82, 84 innerhalb der Gitterstruktur 72 einstellenden mikroskopisch kleinen Hohlräume und den dort wirkenden Kapillarkräften und Oberflächenspannungskräften weist die Gitterstruktur 72 ein ausgezeichnetes Speicher- beziehungsweise Rückhaltevermögen für das Schmiermittel 38 auf. Hierdurch ist es möglich, das Schmiermittel 38 über einen vergleichsweise langen Zeitraum hinweg gleichmäßig sowie wohldosiert an die relevanten beziehungsweise bedeutsamen Schmierstellen des Wälzlagers 10 abzugeben. Durch eine geeignete Variation der Querschnittsgeometrie der Gitterstäbe und/oder deren Abstände zueinander kann das Speichervermögen des Schmiermittelspeichers 70 in weiten Grenzen der Viskosität eines jeweils zum Einsatz kommenden Schmiermittels 38 angepasst werden. Ferner können zumindest einzelne Stäbe der räumlichen Gitterstruktur 72 einen vom geradlinigen Verlauf abweichenden und beispielsweise zumindest abschnittsweise gekrümmten Verlauf aufweisen.
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Die räumliche Gitterstruktur 72 ist bevorzugt integral in dem Wälzlagerkäfig 30 ausgebildet, beispielsweise im Wege eines additiven Fertigungsverfahrens, insbesondere durch einen 3D-Druckprozess. Alternativ dazu kann die räumliche Gitterstruktur 72 auch als ein separates Bauteil hergestellt und auf geeignete Art und Weise in den Grundkörper 42 des Wälzlagerkäfigs 30 eingesetzt sein.
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4 zeigt einen Längsschnitt durch das Wälzlager 10 der 1 mit einer weiteren Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs 90. In das rotationssymmetrisch zur Längsmittelachse 18 ausgebildete Wälzlager 10 mit seinem Innenring 12 und seinem diesen koaxial umgebenden Außenring 14 ist ein die Merkmale der Erfindung aufweisender Wälzlagerkäfig 90 eingesetzt. Die kugelförmigen Wälzkörper 16 des Wälzlagers 10 sind der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht dargestellt. In einen Grundkörper 92 des Wälzlagerkäfigs 90 sind erfindungsgemäß hornartig gekrümmte Schmiermittelkanäle integriert, von denen hier lediglich zwei Schmiermittelkanäle 94, 96 eingezeichnet sind.
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Die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen 98, 100 der beiden Schmiermittelkanäle 94, 96 sind jeweils in einer radial auswärts gerichteten und an einer Außenumfangsfläche 102 des Wälzlagerkäfigs 90 ausgebildeten gaubenartigen Erhöhung 104, 106 des Grundkörpers 92 des Wälzlagerkäfigs 90 ausgebildet. Die durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 108, 110 der Schmiermittelkanäle 94, 96 sind hierbei jeweils im Bereich nahe einer Anlauffläche 54 des Außenrings 14 des Wälzlagers 10 und am Grundkörper 92 des Wälzlagerkäfigs 90 ausgebildet, wodurch dort befindliche Schmierstellen 112, 114 optimal mit dem im unteren Teils der Außenringlaufbahn 22 des Wälzlagers 10 bevorrateten Schmiermittels 38 versorgt werden. Dementsprechend können der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht dargestellte Schmierstellen im Bereich zwischen der Anlauffläche 52 des Innenrings 12 und dem Grundkörper 92 des Wälzlagerkäfigs 90 mittels ebenfalls nicht eingezeichneter Schmiermittelkanäle mit dem Schmiermittel 38 versorgt werden.
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Die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen 98, 100 der Schmiermittelkanäle 94, 96 weisen in die bevorzugte Drehrichtung 116 des Wälzlagerkäfigs 90, sodass die Aufnahme des Schmiermittels 38 in die beiden Schmiermittelkanäle 94, 96 unterstützt wird.
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In der unteren Position 36 des Wälzlagerkäfigs 90 erfolgt die Aufnahme des Schmiermittels 38 mittels der in dieser Stellung dort befindlichen durchmessergrößeren Eintrittsöffnung 100, während in der oberen Position 40 des Wälzlagerkäfigs 90 die Abgabe des Schmiermittels 38 über die durchmesserkleinere Austrittsöffnung 108 des Schmiermittelkanals 94 an die Schmierstelle 112 geschieht.
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Die 5 zeigt einen Längsschnitt durch das Wälzlager 10 gemäß 1, in dem ein erfindungsgemäß ausgebildeter Wälzlagerkäfig 130 eingesetzt ist, der jedoch eine andere Ausführungsform aufweist. Die Wälzkörper 16 des Wälzlagers 10 sind der besseren zeichnerischen Übersicht halber auch hier nicht dargestellt. In einen Grundkörper 132 des Wälzlagerkäfigs 130 sind viele Schmiermittelkanäle mit einem hier im Wesentlichen geradlinigen Verlauf integriert, von denen in 5 lediglich zwei Schmiermittelkanäle 134, 136 eingezeichnet sind. Die Schmiermittelkanäle 134, 136 weisen wiederum jeweils eine durchmessergrößere Eintrittsöffnung 138, 140 sowie jeweils eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung 142, 144 auf. Die im Wesentlichen geradlinigen Schmiermittelkanäle 134, 136 münden jeweils in einen Schmiermittelspeicher 146, 148.
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Die Schmiermittelspeicher 146, 148 sind unmittelbar in dem Grundkörper 132 des Wälzlagerkäfigs 130 integriert und haben beispielsweise die in 3 dargestellte räumliche Gitterstruktur 72 zur Speicherung des Schmiermittels 38. Die einstückige Ausbildung der Schmiermittelspeicher 146, 148 innerhalb des Wälzlagerkäfigs 130 kann beispielsweise mittels eines 3D-Druckprozesses erfolgen.
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Die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen 138, 140 sind wiederum jeweils in einer gaubenartigen Erhöhung 150, 152 an einer Außenumfangsfläche 154 des Wälzlagerkäfigs 130 positioniert. Mithilfe der durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen 138, 140 erfolgt die Aufnahme des Schmiermittels 38 durch die Schmiermittelkanäle 134, 136 und über diese die Weiterleitung bis in die beiden Schmiermittelspeicher 146, 148 hinein. Durch die Schmiermittelspeicher 146, 148 ist es möglich, das Schmiermittel 38 über einen längeren Zeitraum innerhalb des Wälzlagerkäfigs 130 zu bevorraten.
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Von den Schmiermittelspeichern 146, 148 gelangt das Schmiermittel 38 zielgerichtet sowie wohldosiert über vier weitere Schmiermittelkanäle 156, 158, 160, 162 bis in einen Bereich zwischen die Anlaufflächen 54 des Außenrings 14 des Wälzlagers 10 und den Wälzlagerkäfig 130 als weitere, der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichnete Schmierstellen. Das Schmiermittel 38 wird hierbei wiederum in der unteren Position 36 des Wälzlagerkäfigs 130, wie mit dem Einströmpfeil 164 angedeutet, von der durchmessergrößeren Eintrittsöffnung 140 aufgenommen und in den Schmiermittelspeicher 148 hineingedrückt. Dort wird das Schmiermittel 38, wie mit den beiden Umlaufpfeilen 166, 168 veranschaulicht, zunächst zwischengespeichert und erst langsam wieder abgegeben. In der oberen Position 40 des Wälzlagerkäfigs 130 gelangt das Schmiermittel 38 ausgehend von dem Schmiermittelspeicher 146 unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft durch die beiden Schmiermittelkanäle 156, 158, wie mit den beiden Ausströmpfeilen 170, 172 symbolisiert, bis in den Bereich zwischen der Anlauffläche 54 des Außenrings 14 und dem Wälzlagerkäfig 130.
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Als ein weiterer Unterschied zur Ausführungsform gemäß 4 weisen die vier Schmiermittelkanäle 156, 158, 160, 162 einen zumindest im Wesentlichen geradlinigen Verlauf bei einem konstanten Querschnitt auf, sodass die Eintritts- und Austrittsöffnungen dieser Schmiermittelkanäle im Wesentlichen gleich große Flächen aufweisen. Die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen 138, 140 in den gaubenartigen Erhöhungen 150, 152 weisen umfangsseitig wiederum in eine bevorzugte Drehrichtung 116 des Wälzlagerkäfigs 130.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Wälzlagerkäfigs 130 gemäß 5. In den zumindest im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper 132 des Wälzlagerkäfigs 130 ist eine Vielzahl von umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandeten Wälzkörpertaschen 32, 34 zur Aufnahme jeweils eines kugelförmigen Wälzkörpers 16 ausgebildet. Zwischen den beiden bezeichneten und umfangsseitig unmittelbar benachbarten Wälzkörpertaschen 32, 34 ist an der zumindest im Wesentlichen zylindrischen Außenumfangsfläche 154 eine gaubenartige Erhöhung 150 mit der durchmessergrößeren Eintrittsöffnung 138 eines hier nicht sichtbaren Schmiermittelkanals ausgebildet. Die Eintrittsöffnung 138 an der gaubenartigen Erhöhung 150 weist hierbei wiederum in die bevorzugte Drehrichtung 116 des Wälzlagerkäfigs 130 um seine Längsmittelachse 18, um insbesondere die Aufnahme des Schmiermittels 38 durch die Schmiermittelkanäle zu erleichtern.
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An der Außenumfangsfläche 154 des Wälzlagerkäfigs 130 sind jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Wälzkörpertaschen beziehungsweise im Bereich nicht bezeichneter Querstege, weitere gaubenartige, radial nach außen weisende Erhöhungen 152 mit durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen von verdeckt innerhalb des Grundkörpers 132 des Wälzlagerkäfigs 132 verlaufenden Schmiermittelkanälen ausgebildet, die hier gleichfalls der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichnet sind.
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In den Wälzkörpertaschen 32, 34 sind hier exemplarisch jeweils zwei diametral angeordnete, durchmesserkleinere Austrittsöffnungen von ebenfalls verdeckten Schmiermittelkanälen ausgebildet. Von diesen durchmesserkleineren Austrittsöffnungen sind hier lediglich zwei Austrittsöffnungen 180, 182 in der Wälzkörpertasche 32 bezeichnet. Mittels dieser durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 180, 182 ist eine optimale, dauerhafte sowie sparsame Schmiermittelversorgung der in den Wälzkörpertaschen 32, 34 drehend aufgenommenen Wälzkörper 16 gegeben.
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Darüber hinaus ist jeweils beidseitig zu den gaubenartigen Erhöhungen 150, 152 beziehungsweise im Bereich eines ersten und zweiten ringförmigen Seitenabschnittes 188, 190 des hier einstückig ausgeführten Wälzlagerkäfigs 130 jeweils eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung eines verdeckten Schmiermittelkanals in der Außenumfangsfläche 154 ausgebildet, von denen gleichfalls der besseren zeichnerischen Übersicht halber lediglich zwei durchmesserkleinere Austrittsöffnungen 184, 186 beidseits der ersten gaubenartigen Erhöhung 150 bezeichnet sind. Analog zu diesen durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 184, 186 in der Außenumfangsfläche 154 des Grundkörpers 132 des Wälzlagerkäfigs 130 können in der zylindrischen Innenumfangsfläche 192 des Grundkörpers 132 ebenfalls der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht dargestellte durchmesserkleinere Austrittsöffnungen von Schmiermittelkanälen ausgebildet sein.
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Bevorzugt sind die durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 184, 186 für das Schmiermittel 38 an allen jeweils relevanten beziehungsweise kritischen Schmierstellen des mit dem Wälzlagerkäfig 130 auszustattenden Wälzlagers 10 positioniert (siehe 1). Eine hiervon abweichende räumliche Anordnung der durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 184, 186 der im Inneren verlaufenden Schmiermittelkanäle ist gleichfalls möglich.
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Wälzlagerkäfigs 200. Dieser Wälzlagerkäfig 200 weist ebenfalls einen zumindest im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper 202 mit zwei ringförmigen Seitenabschnitten 204, 206 auf, welche durch eine Vielzahl von Querstegen 208, 210, 212 zur Schaffung von Wälzkörpertaschen 214, 216, 218, 220 miteinander verbunden sind. In der in 7 bezeichneten vorderen Wälzkörpertasche 214 ist lediglich eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung 222 eines innenliegend verdeckt im Grundkörper 202 verlaufenden Schmiermittelkanals sichtbar. Bei den in 7 hinten dargestellten drei Wälzkörpertaschen 216, 218, 220 ist jeweils eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung 224, 226, 228 mit einem jeweils zugeordneten innenliegenden Schmiermittelkanal 230, 232, 234 dargestellt, welche jeweils mit einem Schmiermittelspeicher 236, 238, 240 zur Versorgung mit dem Schmiermittel 38 verbunden sind. Die Schmiermittelspeicher 236, 238, 240 weisen vorzugsweise die in 3 gezeigte Gitterstruktur 72 auf.
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Als wesentlicher Unterschied zu den Ausführungsformen der Wälzlagerkäfige 10, 130 gemäß den 5 und 6 sind die Schmiermittelspeicher 236, 238, 240 im Bereich der zylindrischen Innenumfangsfläche 242 des Grundkörpers 202 des Wälzlagerkäfigs 200 radial einwärts offen ausgebildet, das heißt, dass diese nicht vollständig geschlossen in den Grundkörper 202 integriert sind. Die Schmiermittelspeicher 236, 238, 240 saugen das Schmiermittel aufgrund ihrer kapillaren Gitterstruktur 72 schwammartig auf, beispielsweise aus dem Bereich der Innenringlaufbahn 20 des Innenrings 14 des Wälzlagers 10 gemäß 1. Dieser Prozess wird durch die aufgrund der Rotation des Wälzlagerkäfigs 200 entstehende Zentrifugalkraft Fz weiterbefördert.
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Darüber hinaus können die Schmiermittelspeicher 236, 238, 240 sowie alle weiteren nicht dargestellten Schmiermittelspeicher als separat herzustellende Bauteile realisiert sein und anschließend zum Beispiel in geometrisch korrespondierend ausgestalteten Ausnehmungen in der Innenumfangsfläche 242 des Grundkörpers 202 angeordnet sein, welches eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses ohne die Notwendigkeit des Einsatzes von 3D-Druckverfahren ermöglicht. Alle weiteren, nicht bezeichneten oder verdeckten Wälzkörpertaschen des Wälzlagerkäfigs 200 sind im Übrigen konstruktiv identisch zu den bezeichneten Wälzkörpertaschen 214, 216, 218, 220 ausgeführt.
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In der Außenumfangsfläche 244 des Grundkörpers 202 können gegebenenfalls in Abhängigkeit von etwaigen Schmiererfordernissen eines mit dem Wälzlagerkäfig 200 auszurüstenden Wälzlagers gleichfalls durchmesserkleinere Austrittsöffnungen von Schmiermittelkanälen vorgesehen sein, die wiederum in fluidischer Verbindung mit den Schmiermittelspeichern des Wälzlagerkäfigs stehen.
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8 zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt entlang der Schnittlinie VIII-VIII des Wälzlagerkäfigs 200 gemäß 7. Drei sichtbare Wälzkörper 16 des Wälzlagers 10 gemäß 1 sind in Wälzkörpertaschen 216, 218, 220 des Grundkörpers 202 des Wälzlagerkäfigs 200 aufgenommen und geführt. Die radial einwärts offenen Schmiermittelspeicher 236, 238 schließen bündig mit der zylindrischen Innenumfangsfläche 242 des Wälzlagerkäfigs 200 ab. Der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichnete durchmessergrößere Eintrittsöffnungen der hornartig gekrümmten Schmiermittelkanäle 230, 232 sind innenliegend mit den Schmiermittelspeichern 236, 238 verbunden. Ausgehend von den Schmiermittelspeichern 236, 238 gelangt das darin befindliche Schmiermittel 38 durch die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen der Schmiermittelkanäle 230, 232 sowie über diese bis zu den durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 222, 224 der Schmiermittelkanäle 230, 232. Hierdurch ist eine zielgerichtete und genügsame Versorgung der relevanten Schmierstellen zwischen den Wälzkörpertaschen 216, 218 und den in ihnen jeweils geführten Wälzkörpern 16 möglich.
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9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs 250. Auch dieser Wälzlagerkäfig 250 weist einen zumindest im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper 252 mit einem ersten Seitenabschnitt 254 und einem zweiten Seitenabschnitt 256 auf, die durch eine Vielzahl von Querstegen 258, 260, 262, 264 miteinander verbunden sind. Durch die Querstege 258, 260, 262, 264 sind im Zusammenwirken mit den Seitenabschnitten 254, 256 des Grundkörpers 252 die Wälzkörpertaschen 266, 268, 270 gebildet.
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Als wesentlicher Unterschied zu der Ausführungsform des Wälzlagerkäfigs 130, 200 gemäß den 7 und 8 ist im Bereich eines jeden Querstegs 258, 260, 262, 264 jeweils ein radial auswärts offener Schmiermittelspeicher 272, 274, 276 bündig abschließend mit der zylindrischen Außenumfangsfläche 278 des Grundkörpers 252 des Wälzlagerkäfigs 250 vorgesehen. Von den Schmiermittelspeichern sind der besseren zeichnerischen Übersicht halber lediglich drei Schmiermittelspeicher 272, 274, 276 dargestellt und bezeichnet.
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In jede Wälzkörpertasche 266, 268, 270 des Wälzlagerkäfigs 250 mündet eine durchmesserkleinere Austrittsöffnung 222, 224 jeweils eines Schmiermittelkanals, welche jeweils mit einem zugeordneten Schmiermittelspeicher 272, 274, 276 verbunden sind. Ausgehend von den Schmiermittelspeichern 272, 274, 276 verlaufen die Schmiermittelkanäle zu den einzelnen Wälzkörpertaschen 266, 268, 270, wobei die durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 222, 224 der Schmiermittelkanäle 230 in die Wälzkörpertaschen 266, 268, 270 einmünden und die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen der hornartig gekrümmt verlaufenden Schmiermittelkanäle innenseitig an die Schmiermittelspeicher 272, 274, 274 anschließen und von diesen mit dem darin vorgehaltenen Schmiermittel 38 versorgt werden. Die Schmiermittelkanäle gemäß 9 korrespondieren im Übrigen mit den Schmiermittelkanälen 230, 232 in 8. Hierdurch ist eine optimale Versorgung von relevanten Schmierstellen zwischen den Wälzkörpertaschen 266, 268, 270 und den darin aufgenommenen Wälzkörpern 16 mit dem in den Schmiermittelspeichern 272, 274, 274 jeweils bevorrateten Schmiermittel 38 sichergestellt.
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Im Bereich der zylindrischen Innenumfangsfläche 280 des Grundkörpers 252 des Wälzlagerkäfigs 250 und/oder im Bereich seiner zylindrischen Außenumfangsfläche 278 können erforderlichenfalls in Abhängigkeit von den jeweiligen Schmiererfordernissen weitere durchmesserkleinere Austrittsöffnungen 222, 224 von Schmiermittelkanälen 230, 232 für das Schmiermittel 38 vorgesehen sein. Im Übrigen entspricht die konstruktive Ausführungsform des Wälzlagerkäfigs 250 derjenigen des bereits im Rahmen der 7 und 8 erläuterten Wälzlagerkäfigs 200, sodass an dieser Stelle auf die dortigen Beschreibungsteile verwiesen wird.
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10 zeigt eine radiale Teildraufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs 300. 11 zeigt eine stark vergrößerte Ansicht des Detailausschnitts XI von 10, und in 12 ist ein Längsschnitt entlang der Schnittlinie XII-XII des Wälzlagerkäfigs 300 gemäß 10 dargestellt, wobei im weiteren Fortgang der Beschreibung zugleich auf die 10 bis 12 Bezug genommen wird.
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Der dort dargestellte Wälzlagerkäfig 300 weist wiederum einen Grundkörper 302 mit einem ersten und einem zweiten ringförmigen Seitenabschnitt 304, 306 auf, welche durch umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet und parallel verlaufende Querstege 308, 310, 312, 314 miteinander verbunden sind. Abweichend von sämtlichen bisher beschriebenen Ausführungsformen von erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagerkäfigen weist der Wälzlagerkäfig 300 rechteckförmige Wälzkörpertaschen 316, 318, 320 auf, so dass dieser für die Verwendung in Zylinderrollenlagern oder Nadellagern mit entsprechend zylindrischen Wälzkörper 322, 324, 326 geeignet ist.
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In jeder Wälzkörpertasche 316, 318, 320 ist demnach ein zylindrischer Wälzkörper 322, 324, 326 aufgenommen. An jedem Quersteg 310, 312, 314 sind beidseits jeweils zwei in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 300 weisende Vorsprünge ausgebildet, wobei hier lediglich vier Vorsprünge 328, 330, 332, 334 stellvertretend für alle übrigen bezeichnet sind. Durch die klein gehaltenen Vorsprünge 328, 330, 332, 334 an den Querstegen 310, 312, 314 werden unter anderem reibungsträchtige Anlaufflächen beziehungsweise Kontaktflächen an den Wälzkörpertaschen 316, 318, 320 und den ihnen jeweils zugeordneten Wälzkörpern 322, 324, 326 minimiert.
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Aus der 11 ist ersichtlich, dass in dem dort dargestellten Vorsprung 328 ein Schmiermittelkanal 336 integriert ist, dessen durchmesserkleinere Austrittsöffnung 338 in die Wälzkörpertasche 320 mündet, während über dessen durchmessergrößere Eintrittsöffnung 340 die Versorgung mit dem Schmiermittel 38 erfolgt. Das Schmiermittel 38 kann hierbei entweder direkt über die durchmessergrößere Eintrittsöffnung 340 des Schmiermittelkanals 336 aufgenommen werden oder der Schmiermittelkanal 336 ist wiederum mit einem Schmiermittelspeicher verbunden. Dementsprechend sind alle übrigen Vorsprünge 328, 330, 332, 334 des Wälzlagerkäfigs 300 mit integrierten Schmiermittelkanälen 336 zur Versorgung der relevanten Schmierstellen mit Schmiermittel 38 ausgestattet. An dem Vorsprung 328, wie im Übrigen an allen anderen Vorsprüngen auch, ist vorzugsweise ein sich in die Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfig 300 erstreckender Verjüngungsabschnitt 342 zur weiteren Reibungsminimierung zwischen den Wälzkörpern und Wälzkörpertaschen ausgebildet.
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Wie 12 zeigt, ist der Verjüngungsabschnitt 342 des Vorsprungs 328 an dem Quersteg 314 gestuft ausgebildet. Er kann aber auch eine hiervon abweichende, zum Beispiel stetige beziehungsweise gekrümmte Querschnittskontur aufweisen. Außerdem verläuft der hornartig gekrümmte Schmiermittelkanal 336 innerhalb des Querstegs 314 und dem daran ausgebildeten Vorsprung 328, wobei die durchmesserkleinere Austrittsöffnung 338 über den Verjüngungsabschnitt 342 in die Wälzkörpertasche 320 einmündet. Die durchmessergrößere Eintrittsöffnung 340 liegt hierbei im Bereich einer zylindrischen Außenumfangsfläche 344 des Grundkörpers 302 des Wälzlagerkäfigs 300. Die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen der Schmiermittelkanäle 336 können wiederum in nicht dargestellten, gaubenartigen Vorsprüngen im Bereich der zylindrischen Außenumfangsfläche 344 des Wälzlagerkäfigs 300 ausgebildet sein, um die Aufnahme des Schmiermittels 38 zu unterstützen.
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Weiterhin kann in der zylindrischen Außenumfangsfläche 344 und/oder in einer zylindrischen Innenumfangsfläche 346 des Grundkörpers 302 des Wälzlagerkäfigs 300, jeweils in Abhängigkeit von dem Wälzlagertyp, in dem der Wälzlagerkäfig 300 Verwendung finden soll, eine Vielzahl von weiteren durchmesserkleineren Austrittsöffnungen entsprechend ausgestalteter Schmiermittelkanäle vorgesehen sein.
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13 zeigt in einer perspektivischen sowie teilweise aufgeschnittenen Darstellung eine weitere Ausführungsform eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Wälzlagerkäfigs 400. Dieser Wälzlagerkäfig ist beispielhaft zur Aufnahme von nicht dargestellten zylindrischen Wälzkörpern ausgebildet. Die hier dargestellte Ausbildung, Anordnung und Führung von Schmiermittelkanälen ist für einen Fachmann aber problemlos auch bei Wälzlagerkäfigen anderer Wälzlagertypen nutzbar, beispielsweise bei Kegelrollenlagern, Tonnenlagern, Nadellagern oder Kugellagern.
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Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal des Grundkörpers 402 dieses Wälzlagerkäfigs 400 besteht darin, dass vorzugsweise beide seiner Seitenringe 404, 406 an deren radialen Innenumfangsfläche jeweils eine ringförmige Nut 412, 414 aufweisen, in die jeweils radial ausgerichtete Schmiermittelkanäle 432 mit deren durchmessergrößeren Eintrittsöffnung 416, 422 münden. Dies ist besonders gut in der schematischen Axialschnittdarstellung gemäß 14 erkennbar. Die durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 420, 426 dieser Schmiermittelkanäle 432 münden hingegen an der radialen Außenumfangsfläche der jeweiligen Seitenringe 404, 406. Hierdurch ist gewährleistet, dass dann, wenn die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen 416, 422 der jeweiligen, radial ausgerichteten Schmiermittelkanäle 432 unter den Flüssigkeitsspiegel eines im Wälzlager befindlichen Schmiermittels tauchen, durch diese Eintrittsöffnungen 416, 422 Schmiermittel vergleichsweise leicht in die radial ausgerichteten Schmiermittelkanäle 432 gelangt und der Erdanziehungskraft und/oder der Fliehkraft folgend in diesen weiter vordringt. Schließlich verlässt das Schmiermittel die vertikal ausgerichteten Schmiermittelkanäle 432 jeweils über deren durchmesserkleinere Austrittsöffnungen 420, 426 nach radial außen, nämlich etwa in Richtung zu der an der Innenmantelfläche des äußeren Lagerrings ausgebildeten Wälzkörperlaufbahn. Durch die vorzugsweise kegelstumpfförmige Längsschnittgeometrie der radial ausgerichteten Schmiermittelkanäle 432 mit deren vergleichsweise durchmesserkleinen Austrittsöffnungen 420, 426 erfolgt trotz relativ hoher Drehzahl des Wälzlagerkäfigs 400 die Abgabe des Schmiermittels nach radial außen eher dosiert, so dass ein Teil des Schmiermittels auch genau nach radial oben abgegeben wird, also an den in der Einbausituation höchsten Punkt der Innenmantelfläche des Außenrings.
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Ergänzend dazu oder in Alleinstellung kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der beiden Seitenringe 404, 406 an deren radialen Innenumfangsfläche eine ringförmige Nut 412, 414 aufweist, in die wenigstens ein zu zumindest einem zugeordneten Quersteg 408 führender Schmiermittelkanal 442, 444 mit seiner durchmessergrößeren Eintrittsöffnung 418, 424 mündet. Die in 13 gezeigten mehreren durchmesserkleineren Austrittsöffnung 434, 436, 438, 440 dieser Schmiermittelkanäle 442, 444 münden an einer in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 400 weisenden Fläche des jeweiligen Querstegs 408, die nachfolgend noch genauer beschrieben wird.
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In Weiterbildung dieser Konstruktion ist gemäß 13 vorgesehen, dass die durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 434, 436, 438, 440 dieser zunächst radial, dann axial und schließlich in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 400 ausgerichteten Schmiermittelkanäle 442, 444 im Bereich von zwei in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 400 hervorstehenden Vorsprüngen 428, 429, 430, 431 des jeweils betroffenen Querstegs 408 ausgebildet ist, und dass diese Vorsprünge 428, 429, 430, 431 des Querstegs 408 jeweils eine Anlauffläche für einen zugeordneten Wälzkörper bilden. Hierdurch wird Schmiermittel aus einem Schmiermittelsumpf des Wälzlagers über die durchmessergrößeren Eintrittsöffnungen 418, 424 dieser Schmiermittelkanäle 442, 444 radial aufgenommen und dann im Wesentlichen axial zu dem zugeordneten Quersteg 408 geführt. Dort tritt das Schmiermittel an einer in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 400 weisenden Anlauffläche an einem Vorsprung 428, 429, 430, 431 des jeweiligen Querstegs 408 aus, an welchem ein in der zugeordneten Wälzkörpertasche 410 angeordneter Wälzkörper geführt wird.
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Wie 13 zeigt, werden die an Anlaufflächen der Vorsprünge 428, 429, 430, 431 der jeweiligen Querstege 408 mündenden Schmiermittelkanäle 442, 444 über möglichst kurze Strecken mit Schmiermittel gespeist. So werden die dem ersten Seitenring 404 nahen Austrittsöffnungen 434, 438 am Quersteg 408 über die dem ersten Seitenring 404 nahen und mit gestrichelter Linie dargestellten Schmiermittelkanäle 442 versorgt, während die dem zweiten Seitenring 406 nahen Austrittsöffnungen 436, 440 über die dem zweiten Seitenring 404 nahen und ebenfalls mit gestrichelter Linie dargestellten Schmiermittelkanäle 444 versorgt werden.
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Gut erkennbar ist in 13 auch, dass die Eintrittsöffnungen 416, 422 der ausschließlich radialen Schmiermittelkanäle 432 sowie die Eintrittsöffnungen 418, 424 der radial, axial und dann in Umfangsrichtung verlaufenden Schmiermittelkanäle 442, 444, welche die Querstege 48 mit Schmiermittel versorgen, jeweils in Umfangsrichtung wechselweise in die jeweilige ringförmige Nut 412, 414 der beiden Seitenringe 404, 406 münden. Deutlich sichtbar münden bei dem in 13 rechts abgebildeten ersten Seitenring 404 nur die durchmesserkleineren Austrittsöffnungen 420 in der radial äußeren Umfangsfläche des ersten Seitenringes 404.
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Die 15 zeigt eine Weiterbildung der Konstruktion der Nuten 412, 414 an den beiden Seitenringen 404, 406 des Wälzlagerkäfigs 400 gemäß den 13 und 14. Bei dieser Ausführungsform weist der jeweilige Seitenring 406a an seiner radial inneren Umfangsfläche ebenfalls eine ringförmige Nut 414 auf, diese ist aber derart von einer Dichtlippe 450 teilweise überdeckt, dass zwischen der Unterseite der Dichtlippe 450, den Seitenwänden der Nut 414 und dem Nutboden eine Kammer 446 zur Aufnahme und Bevorratung weiteren Schmiermittels ausgebildet ist. Die Dichtlippe 450 ist hierbei einstückig aus dem Material des Seitenringes 406a umgeformt oder im 3D-Druckverfahren hergestellt und lässt aufgrund ihrer Breite eine Einströmöffnung 452 zum Einströmen von Schmiermittel in die Kammer 446 sowie in den vertikalen Schmiermittelkanal 432 frei. Auch die die Querstege 408 mit Schmiermittel versorgenden, sich zunächst vertikal und dann axial sowie schließlich in Umfangsrichtung erstreckenden Schmiermittelkanäle 442, 444 können an deren Einlassöffnungen 424 derartig überdeckt sein.
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Schließlich zeigt 16 einen Seitenring 406b des Wälzlagerkäfigs 400, welcher ebenfalls eine ringförmige Nut 414 aufweist, in welche die alle beschriebenen Schmiermittelkanäle 432, 442, 444 mit deren durchmessergrößeren Einlassöffnungen 422, 424 münden. Abweichend von dem in 15 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die ringförmige Nut 414 hier von einem langen Flansch 454 sowie einem im Vergleich dazu kurzen Flansch 456 teilweise überdeckt, so dass eine Einströmöffnung 458 freigehalten sowie eine Kammer 448 zur Aufnahme von zusätzlichem Schmiermittel ausgebildet ist. Die beiden Flansche 454 und 456 sind ebenfalls aus dem Material des ersten Seitenrings 406b einstückig umgeformt oder mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt. Auch in diese Kammer 448 kann zusätzliches Schmiermittel aufgenommen und bedarfsweise zur durchmesserkleineren Auslassöffnung über den dargestellten vertikalen Schmiermittelkanal 432 weitergeleitet werden. Auch die die Querstege 408 mit Schmiermittel versorgenden, sich zunächst vertikal, dann axial sowie schließlich im Umfangsrichtung erstreckenden Schmiermittelkanäle 442, 444 können an deren Einlassöffnungen 424 wie beschrieben überdeckt sein.
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Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen dient die die ringförmige Nut 412, 414 teilweise überdeckende Dichtlippe 450 oder die beiden Abdeckflansche 454, 456 erkennbar dazu, in der Nut 414 beziehungsweise in der durch die Dichtlippe 450 beziehungsweise durch die beiden Abdeckflansche 454, 456 gebildeten Kammer 446, 448 aufgenommenes Schmiermittel dort bis zur weiteren Verteilung im Wälzlager nach radial innen weitgehend ausströmsicher aufzubewahren. Insoweit bilden die erwähnten Kammern Vorratsräume für eher dünnflüssiges als dickflüssiges Schmiermittel.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wälzlager
- 12
- Innenring
- 14
- Außenring
- 16
- Wälzkörper, kugelförmig
- 18
- Längsmittelachse
- 20
- Innenringlaufbahn
- 22
- Außenringlaufbahn
- 30
- Wälzlagerkäfig
- 32
- Wälzkörpertasche
- 34
- Wälzkörpertasche
- 36
- Untere Position am Wälzlagerkäfig
- 38
- Schmiermittel
- 40
- Obere Position am Wälzlagerkäfig
- 42
- Grundkörper
- 44
- Erster Seitenring
- 46
- Zweiter Seitenring
- 48
- Schmierstelle
- 50
- Schmierstelle
- 52
- Anlauffläche am Innenring
- 54
- Anlauffläche am Außenring
- 56
- Schmierstelle
- 58
- Schmierstelle
- 60
- Schmiermittelkanal
- 62
- Durchmessergrößere Eintrittsöffnung
- 64
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 70
- Schmiermittelspeicher
- 72
- Räumliche Gitterstruktur
- 74
- Erste Gitterebene der Gitterstruktur
- 76
- Zweite Gitterebene der Gitterstruktur
- 78
- Erster Gitterstab in der ersten Gitterebene
- 80
- Zweiter Gitterstab in der ersten Gitterebene
- 82
- Erster Gitterstab in der zweiten Gitterebene
- 84
- Zweiter Gitterstab zweiten Gitterebene
- 90
- Wälzlagerkäfig
- 92
- Grundkörper
- 94
- Schmiermittelkanal
- 96
- Schmiermittelkanal
- 98
- Durchmessergrößere Eintrittsöffnung
- 100
- Durchmessergrößere Eintrittsöffnung
- 102
- Außenumfangsfläche
- 104
- Gaubenartige Erhöhung
- 106
- Gaubenartige Erhöhung
- 108
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 110
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 112
- Schmierstelle
- 114
- Schmierstelle
- 116
- Drehrichtung
- 130
- Wälzlagerkäfig
- 132
- Grundkörper
- 134
- Schmiermittelkanal
- 136
- Schmiermittelkanal
- 138
- Durchmessergrößere Eintrittsöffnung
- 140
- Durchmessergrößere Eintrittsöffnung
- 142
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 144
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 146
- Schmiermittelspeicher
- 148
- Schmiermittelspeicher
- 150
- Gaubenartige Erhöhung
- 152
- Gaubenartige Erhöhung
- 154
- Außenumfangsfläche
- 156
- Schmiermittelkanal
- 158
- Schmiermittelkanal
- 160
- Schmiermittelkanal
- 162
- Schmiermittelkanal
- 164
- Pfeil, Einströmrichtung
- 166
- Erster Umlaufpfeil
- 168
- Zweiter Umlaufpfeil
- 170
- Pfeil, Ausströmrichtung
- 172
- Pfeil, Ausströmrichtung
- 180
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 182
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 184
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 186
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 188
- Erster Seitenabschnitt
- 190
- Zweiter Seitenabschnitt
- 192
- Innenumfangsfläche
- 200
- Wälzlagerkäfig
- 202
- Grundkörper
- 204
- Erster Seitenabschnitt
- 206
- Zweiter Seitenabschnitt
- 208
- Quersteg
- 210
- Quersteg
- 212
- Quersteg
- 214
- Wälzkörpertasche
- 216
- Wälzkörpertasche
- 218
- Wälzkörpertasche
- 220
- Wälzkörpertasche
- 222
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 224
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 226
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 228
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 230
- Schmiermittelkanal
- 232
- Schmiermittelkanal
- 234
- Schmiermittelkanal
- 236
- Schmiermittelspeicher
- 238
- Schmiermittelspeicher
- 240
- Schmiermittelspeicher
- 242
- Innenumfangsfläche
- 244
- Außenumfangsfläche
- 250
- Wälzlagerkäfig
- 252
- Grundkörper
- 254
- Erster Seitenabschnitt
- 256
- Zweiter Seitenabschnitt
- 258
- Quersteg
- 260
- Quersteg
- 262
- Quersteg
- 264
- Quersteg
- 266
- Wälzkörpertasche
- 268
- Wälzkörpertasche
- 270
- Wälzkörpertasche
- 272
- Schmiermittelspeicher
- 274
- Schmiermittelspeicher
- 276
- Schmiermittelspeicher
- 278
- Außenumfangsfläche
- 280
- Innenumfangsfläche
- 300
- Wälzlagerkäfig
- 302
- Grundkörper
- 304
- Erster Seitenabschnitt
- 306
- Zweiter Seitenabschnitt
- 308
- Quersteg
- 310
- Quersteg
- 312
- Quersteg
- 314
- Quersteg
- 316
- Rechteckige Wälzkörpertasche
- 318
- Rechteckige Wälzkörpertasche
- 320
- Rechteckige Wälzkörpertasche
- 322
- Wälzkörper, zylindrisch
- 324
- Wälzkörper, zylindrisch
- 326
- Wälzkörper, zylindrisch
- 328
- Vorsprung
- 330
- Vorsprung
- 332
- Vorsprung
- 334
- Vorsprung
- 336
- Schmiermittelkanal
- 338
- Durchmesserkleinere Austrittsöffnung
- 340
- Durchmessergrößere Eintrittsöffnung
- 342
- Verjüngungsabschnitt
- 344
- Außenumfangsfläche
- 346
- Innenumfangsfläche
- 400
- Wälzlagerkäfig
- 402
- Grundkörper des Wälzlagerkäfigs 400
- 404
- Erster Seitenring des Wälzlagerkäfigs 400
- 406
- Zweiter Seitenring des Wälzlagerkäfigs 400
- 406a
- Seitenring gemäß 15
- 406b
- Seitenring gemäß 16
- 408
- Querstege des Wälzlagerkäfigs 400
- 410
- Wälzkörpertaschen des Wälzlagerkäfigs 400
- 412
- Ringförmige Nut im ersten Seitenring 404 des Wälzlagerkäfigs 400
- 414
- Ringförmige Nut im zweiten Seitenring 406 des Wälzlagerkäfigs 400
- 416
- Erste radial innere Eintrittsöffnungen im ersten Seitenring 404
- 418
- Zweite radial innere Eintrittsöffnungen im ersten Seitenring 404
- 420
- Radial äußere Austrittsöffnungen im ersten Seitenring 404
- 422
- Erste radial innere Eintrittsöffnungen im zweiten Seitenring 406
- 424
- Zweite radial innere Eintrittsöffnungen im zweiten Seitenring 406
- 426
- Radial äußere Austrittsöffnungen im zweiten Seitenring 406
- 428
- Erster Vorsprung am Quersteg 408 mit Anlauffläche für Wälzkörper
- 429
- Zweiter Vorsprung am Quersteg 408 mit Anlauffläche für Wälzkörper
- 430
- Dritter Vorsprung am Quersteg 408 mit Anlauffläche für Wälzkörper
- 431
- Vierter Vorsprung am Quersteg 408 mit Anlauffläche für Wälzkörper
- 432
- Radial ausgerichtete Schmiermittelkanäle in den Seitenringen 404, 406
- 434
- Erste Austrittsöffnungen in den Querstegen 408
- 436
- Zweite Austrittsöffnungen in den Querstegen 408
- 438
- Dritte Austrittsöffnungen in den Querstegen 408
- 440
- Vierte Austrittsöffnungen in den Querstegen 408
- 442
- Erste axiale Schmiermittelkanäle vom Seitenring 404 in Querstege 408
- 444
- Zweite axiale Schmiermittelkanäle vom Seitenring 406 in Querstege
- 408
-
- 446
- Ringförmige Kammer im Seitenring 406a
- 448
- Ringförmige Kammer im Seitenring 406b
- 450
- Breite Abdecklippe
- 452
- Einströmöffnung zur Kammer 446
- 454
- Breiter Abdeckflansch
- 456
- Kurzer Abdeckflansch
- 458
- Einströmöffnung zur Kammer 448
- Fg
- Erdanziehungskraft
- FZ
- Zentrifugalkraft
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008128404 A [0003]
- JP 1996219161 A [0004]
