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Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig zur Aufnahme von als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern und ein Wälzlager, welches einen solchen Käfig aufweist.
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Ein derartiger Wälzlagerkäfig findet insbesondere bei Schrägkugellagern, wie z.B. in zweireihigen Schrägkugellagern Verwendung. Der Wälzlagerkäfig bildet dabei Wälzlagertaschen aus, in denen die Wälzkörper aufgenommen sind. In den Wälzlagertaschen werden die Wälzkörper geführt und sind derart zueinander beabstandet, dass eine hohe Tragzahl aufgrund einer optimalen Befüllung möglich ist. Solche Wälzlagerkäfige können beispielsweise bei Radlagern eingesetzt werden.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2012 212 056 A1 ist ein Wälzlagerkäfig bekannt, welcher zwei Ringe aufweist, welche durch Stege, die mit den Ringen Wälzkörpertaschen ausbilden, verbunden sind.
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Der Hintergrund der Erfindung liegt darin, dass ein solcher Wälzlagerkäfig durch die Ausbildung der Wälzkörpertaschen eine komplexe Form aufweist. Dies führt dazu, dass der in der Regel im Wege des Spritzgießens hergestellte Wälzlagerkäfig eine aufwändige Spritzgussform benötigt. Dies verteuert die Herstellung eines solchen Wälzlagerkäfigs.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Wälzlagerkäfig anzugeben, welcher wirtschaftlicher herstellbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig zur Aufnahme von als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern, umfasst einen ersten und einen zweiten Ring, die koaxial in einem axialen Abstand zueinander angeordnet und durch Stege miteinander verbunden sind, wobei der erste Ring, welcher einen kleineren Durchmesser aufweist als der zweite Ring, gemeinsam mit dem zweiten Ring und den Stegen Wälzkörpertaschen ausbilden, wobei die Stege eine im Wesentlichen gleichbleibende Wandstärke aufweisen.
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Unter einer gleichbleibenden Wandstärke im Sinne der Erfindung wird dabei verstanden, dass die Wandstärke entlang des gesamten Steges gleich ist. Dies gilt vorzugsweise für wenigstens eine den Steg ausbildende Wandstärke.
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Die gleichbleibende Wandstärke hat den Vorteil, dass eine Spritzgussform zur Herstellung des Wälzlagerkäfigs im Vergleich zu einer über den Verlauf des Steges ändernden Wandstärke, wesentlich einfacher und wirtschaftlicher herstellbar ist. Dadurch ist es zudem einfacher Prototypen für einen solchen Wälzlagerkäfig während der Entwicklung anzufertigen. Die Kosten für die Herstellung solcher Wälzlagerkäfige können somit reduziert werden, so dass die Wälzlagerkäfige wirtschaftlicher herstellbar sind. Zudem werden durch die gleichbleibende Wandstärke lediglich für die Funktion wesentliche Bereich der Wälzkörpertaschen ausgebildet. Dadurch können somit unnötige Materialanhäufungen vermieden werden, so dass Material eingespart und dadurch der Stückpreis gesenkt werden kann. Zusätzlich wird das Gewicht des Wälzlagerkäfigs reduziert.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Wandstärke der Stege quer zu deren Erstreckungsrichtung gleichbleibend. Eine Wandstärke der Stege quer zu deren Erstreckungsrichtung ist dabei die Wandstärke, die in Abhängigkeit des Verlaufs der Stege radial und/oder axial gemessen ist. Dies bedeutet, dass bei einem sich z.B. rein axial erstreckenden Steg die Wandstärke die Dicke des Steges ist, welche in radialer Richtung gemessen wird. Durch die gleichbleibende Wandstärke ist eine Spritzgussform für die Herstellung des Käfigs einfacher und wirtschaftlicher herstellbar. Dadurch können die Wälzlagerkäfige wirtschaftlicher hergestellt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Wandstärke der Stege in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs gleichbleibend. Eine Wandstärke der Stege in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs ist dabei die Wandstärke, welche in Umfangsrichtung messbar ist. Durch die gleichbleibende Wandstärke ist eine Spritzgussform für die Herstellung des Käfigs einfacher und wirtschaftlicher herstellbar. Dadurch können die Wälzlagerkäfige wirtschaftlicher hergestellt werden. Durch die gleichbleibende Wandstärke der Stege in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs lassen sich zudem rechteckige Käfigtaschen bilden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Wandstärke der Stege quer zu deren Erstreckungsrichtung und die Wandstärke der Stege in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs gleich. Ein Querschnitt eines jeden Steges ist damit quadratisch. Dadurch kann eine weitere Optimierung der Herstellung der Spritzgussform erzielt werden, so dass die Wirtschaftlichkeit der Herstellung der Wälzlagerkäfige verbessert wird.
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Vorzugsweise sparen die Stege einen Bereich um einen Teilkreis aus. Der Teilkreis ist dabei der Kreis, welche alle Mittelpunkte der einzusetzenden Wälzkörper kreisförmig verbindet. In diesem Bereich sind somit keine Stege angeordnet. Die Wälzkörper sind in diesem Bereich somit nicht in Kontakt mit den Stegen. Dadurch kann Material für die Stege eingespart werden, so dass für die Stege insgesamt weniger Material benötigt wird. Dies führt wiederum zu einer weiteren Reduktion der Herstellungskosten. Zudem sind die Wälzkörper in dem Schnittbereich nicht in Kontakt mit den Stegen, so dass ein Kontakt zwischen Wälzkörperkäfig und Wälzkörpern minimiert ist. Zusätzlich werden dadurch Bereiche der Wälzkörper freigelegt, so dass eine bessere Schmierung der Wälzkörper gewährleistet werden kann. Darüber wird ein Verschleiß des Wälzlagerkäfigs in diesem Bereich vermieden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein diagonaler Ringabstand zwischen einer Außenkante des ersten Rings und einer Innenkante des zweiten Rings kleiner als ein Wälzkörperdurchmesser. Die Außenkante des ersten Ringes ist dabei die Kante, bei welcher sich eine zu den Wälzlagertaschen weisende und radial erstreckende Fläche des ersten Ringes mit einem Außenrand dieses Ringes schneiden. Dementsprechend ist eine Innenkante des zweiten Ringes die Kante, bei welcher sich eine zu den Wälzlagertaschen weisende und radial erstreckende Fläche des zweiten Ringes mit einem Innenrand dieses Ringes schneiden. Ein direkter Abstand zwischen diesen Kanten ergibt demzufolge den diagonalen Ringabstand.
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Beim außenseitigen Einsetzen von Wälzkörpern in die Wälzlagertaschen ergibt sich durch den kleineren diagonalen Ringabstand eine Schnappfunktion des Lagerkäfigs. Durch eine leichte elastische Verformung des Wälzlagerkäfigs lassen sich die Wälzkörper schließlich einsetzen. Der Vorteil dadurch ist, dass die Wälzkörper leichter einsetzbar sind und nach dem Einsetzen in der Regel nicht mehr außenseitig aus dem Wälzlagerkäfig fallen können.
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Vorteilhafterweise bilden die Wälzkörpertaschen jeweils einen von dem ersten Ring in axialer Richtung verlaufenden Stegfortsatz aus, welcher über eine Radialebene hinausragt. Die Radialebene des Wälzlagerkäfigs ist dabei die Ebene, in welcher alle Mittelpunkte der einzusetzenden Wälzkörper liegen. Eine Mittelachse, welche sich in axialer Richtung des Wälzlagerkäfigs erstreckt bildet dabei einen Normalenvektor der Radialebene. Durch diese Stegfortsätze werden Anlagepunkte für die Wälzkörper gebildet. Jeder Stegfortsatz bildet dabei zwei Anlagepunkte für zwei benachbarte Wälzkörper aus. Dadurch können die Wälzkörper innenseitig nicht aus dem Wälzlagerkäfig fallen, so dass die Herstellung eines Wälzlagers vereinfacht ist. Vorzugsweise weisen die Stegfortsätze eine gleiche Wandstärke wie die Stege auf. Dadurch wird eine zusätzliche Reduktion der Herstellungskosten erzielt.
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Bevorzugt weisen die Stegfortsätze an den zu dem zweiten Ring weisenden sich axial erstreckenden Flächen einen Radius auf. Die axial erstreckenden Flächen sind dabei die Flächen, welche direkt in Kontakt mit den Wälzkörpern sind. Dadurch werden scharfe Kanten, welche im Betrieb brechen oder sich abnutzen können, vermieden. Es werden somit langfristig gleichbleibende Abmessungen der Wälzkörpertaschen gewährleistet.
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Die Erfindung wird zusätzlich durch ein Wälzlager, welches den erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig aufweist, gelöst. Mit einem solchen Wälzlager können die zu dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig genannten Vorteile erzielt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 Perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs,
- 2 Draufsicht auf die Wälzkörpertaschen des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs,
- 3 Ausschnitt des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs mit einem geschnittenen Steg,
- 4 Ausschnitt des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs mit einer geschnittenen Wälzkörpertasche, und
- 5 Vergrößerte Ansicht der Wälzkörpertaschen nach 2.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs 10. Der Wälzlagerkäfig 10 weist einen ersten Ring 14 und einen zweiten Ring 18 auf. Der erste und der zweite Ring 14, 18 sind koaxial zu einer in axialer Richtung verlaufenden Mittelachse 22 des Wälzlagerkäfigs 10 angeordnet. Der erste Ring 14, weist dabei einen Durchmesser D1 und der zweite Ring einen Durchmesser D2 auf. Der Durchmesser D1 des ersten Ringes 14 ist dabei kleiner als der Durchmesser D2 des zweiten Ringes 18. Beide Ringe 14, 18 sind zudem, axial beabstandet zueinander angeordnet.
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Beide Ringe 14, 18 sind über eine Mehrzahl an Stegen 26 miteinander verbunden. Die Stege 26 sind dabei in einem gleichen Abstand zueinander an dem ersten Ring 14 bzw. an dem zweiten Ring 18 angeordnet. Dadurch werden durch die Stege 26, den ersten Ring 14 und den zweiten Ring 18, Wälzkörpertaschen 30 ausgebildet, in denen Wälzkörper 34 aufgenommen werden können. Die Wälzkörpertaschen 30 haben dabei eine im Wesentlichen rechteckige Form. In der 1 ist zum besseren Verständnis lediglich ein einziger Wälzkörper 34 gestrichelt dargestellt. Die Wälzkörpertaschen 30 sind zu der Mittelachse 22 durch Stegfortsätze 38, welche sich in einer axialen Richtung von dem ersten Ring 14 erstrecken, begrenzt.
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In 2 ist eine Draufsicht auf die Wälzkörpertaschen 30 des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs 10 gezeigt. In dieser Figur ist zu sehen, dass sich die Stege 26 strahlenförmig zu einem gedachten Zentrum Z des Wälzlagerkäfigs 10, zwischen den Ringen 14, 18 erstrecken. Dieses Zentrum Z wird durch die Mittelachse 22 geschnitten. In der Figur ist ein Teilkreis 40 gezeigt, welcher Mittelpunkte MP der in den Wälzkörpertaschen 30 des Wälzlagerkäfigs 10 aufzunehmenden Wälzkörpern 34 kreisförmig verbindet.
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3 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs 10 mit einem geschnittenen Steg 26. In dieser Figur ist deutlich zu erkennen, dass der Steg 26 im Wesentlichen eine gleichbleibende Wandstärke dWE quer zu einer Erstreckungsrichtung des Steges 26 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Wandstärke dWE des Steges 26 quer zu einer Erstreckungsrichtung des Steges 26 als auch eine Wandstärke dWF des Stegfortsatzes 38, quer zu der Erstreckungsrichtung, gleich. Der Steg 26 ist in diesem Ausführungsbeispiel stufenförmig ausgebildet. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ring 14, 18 bildet der Steg 26 einen sich in radialer Richtung erstreckenden Stegabsatz 42 aus. Dieser Stegabsatz 42 ist in axialer Richtung zwischen dem ersten Ring 14 und einer Radialebene 46 des Wälzkörperkäfigs 10 positioniert. Der Stegabsatz 42 ragt dabei über den Teilkreis 40 des Wälzkörperkäfigs 10 hinaus.
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Der Stegabsatz 42 ist über einen ersten Stegabschnitt 50 mit dem ersten Ring 14 verbunden. Der erste Stegabschnitt 50 ist dabei in einer radialen Richtung zwischen dem ersten Ring 14 und dem Teilkreis 40 positioniert. Zusätzlich ist der Stegabsatz 42 über einen zweiten Stegabschnitt 54 mit dem zweiten Ring 18 verbunden. Der zweite Stegabschnitt 54 ist dabei zwischen dem zweiten Ring 18 und dem Teilkreis 40 positioniert. Der Stegfortsatz 38 ragt zudem über die Radialebene 46 hinaus.
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4 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs 10 mit einer geschnittenen Wälzkörpertasche 30. In diesem Ausführungsbeispiel ist zu sehen, dass eine erste axiale Ringwandstärke dR1 des ersten Ringes 14 und eine zweite axiale Ringwandstärke dR2 des zweiten Ringes 18 gleichbleibend ist. Die erste und zweite axiale Ringwandstärke dR1 , dR2 sind in diesem Ausführungsbeispiel zudem zueinander gleich. Ein diagonaler Ringabstand A zwischen einer Außenkante 58 des ersten Ringes 14 und einer Innenkante 62 des zweiten Ringes 18 ist kleiner als ein Wälzkörperdurchmesser W. Dadurch wird beim Einsetzen der Wälzkörper 34 von außen eine Schnappfunktion für die Wälzkörper 34 gewährleistet.
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In 5 ist eine vergrößerte Ansicht der Wälzkörpertaschen 30 nach 2 gezeigt. In dieser Figur ist zu sehen, dass die Stegfortsätze 38 an den zu dem zweiten Ring 18 weisenden sich axial erstreckenden Flächen F einen Radius R aufweisen. Dadurch wird eine optimale Anlage für die Wälzkörper 34 gebildet. Die Stege 26 weisen eine Wandstärke dwu in Umfangsrichtung auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wandstärke dwu in Umfangsrichtung und die Wandstärke dWE quer zu einer Erstreckungsrichtung der Stege 26 gleich. Dadurch ergibt sich ein quadratischer Querschnitt der Stege 26.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wälzlagerkäfig
- 14
- erster Ring
- 18
- zweiter Ring
- 22
- Mittelachse
- 26
- Steg
- 30
- Wälzkörpertasche
- 34
- Wälzkörper
- 38
- Stegfortsatz
- 40
- Teilkreis
- 42
- Stegabsatz
- 46
- Radialebene
- 50
- erster Stegabschnitt
- 54
- zweiter Stegabschnitt
- 58
- Außenkante
- 62
- Innenkante
- D1
- Durchmesser
- D2
- Durchmesser
- Z
- Zentrum
- MP
- Mittelpunkt
- dWE
- Wandstärke
- dWF
- Wandstärke
- dR1
- erste axiale Ringwandstärke
- dR2
- zweite axiale Ringwandstärke
- A
- diagonaler Ringabstand
- W
- Wälzkörperdurchmesser
- R
- Radius
- F
- axial erstreckende Fläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012212056 A1 [0003]
