DE102019111942A1

DE102019111942A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102019111942A1
Application number: DE102019111942.1A
Authority: DE
Inventors: Mario Bruckmann; Melanie Swarat
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Ein Wälzlagerkäfig ist als durch ein Schwalbenschwanzschloss (4) verschlossener, zwei unter Bildung von Wälzkörpertaschen (8) durch Stege (7) miteinander verbundene Seitenleisten (5, 6) aufweisender Ring ausgebildet, wobei das Schwalbenschwanzschloss (4) an jedem Ringende (2, 3) zwei Verbindungselemente (9, 10) umfasst, die in Zusammenwirkung mit korrespondierenden Verbindungselementen (14, 15) am anderen Ringende (3, 2) zur Übertragung von Kräften in Umfangsrichtung ausgebildet sind, wobei jedes Verbindungselement (9, 10, 14, 15) einen plattenförmigen Körper (11) und einen aus diesem in Radialrichtung des Rings herausragenden, ebenfalls plattenförmigen Vorsprung (12), der in Axialrichtung des Rings weniger breit als der plattenförmige Körper (11) ist, aufweist, wobei schräg gestellte Seitenflächen (13) der Vorsprünge (12) als Tangentialkräfte übertragende Flächen vorgesehen sind, und wobei zusätzlich zu den zwei Paaren an Verbindungselementen (9, 10, 14, 15) insgesamt zwei Steckelemente (24, 25) an den Ringenden (2, 3) jeweils in Zusammenwirkung mit einer Ausnehmung (22) am anderen Ringende (3) zur Übertragung von Axialkräften vorgesehen sind.Erfindungsgemäß ist eine Wandung (21) einer jeden Ausnehmung (22) durch eines der Verbindungselemente (9, 10, 14, 15) in seinem durch den Vorsprung (12) verstärkten Bereich gebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen ein Schwalbenschwanzschloss aufweisenden Wälzlagerkäfig, insbesondere Rollen- oder Nadellagerkäfig, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Ein gattungsgemäßer Wälzlagerkäfig ist aus der DE 10 2015 211 021 A1 bekannt. Es handelt sich hierbei um einen geteilten Kunststoffkäfig, der in Umfangsrichtung eine Öffnung aufweist, die mit Hilfe eines in den Käfig integrierten Schwalbenschwanzschlosses verschließbar ist. Das Schwalbenschwanzschloss weist auf jeder Seite, das heißt an jedem Ringende, zwei Verbindungselemente auf, die dazu ausgebildet sind, Kräfte in Umfangsrichtung des Käfigs aufzunehmen. Zusätzlich sind an den Ringenden zwei Steckelemente und zughörige Ausnehmungen vorgesehen, welche an den Ringenden wirkende Axialkräfte aufnehmen können.
Weitere Wälzlagerkäfige mit Schwalbenschwanzschlössern sind in den Dokumenten DE 10 2017 109 529 A1 und DE 198 56 024 B4 offenbart. Auch diese Wälzlagerkäfige sind, ebenso wie der Käfig nach der DE 10 2015 211 021 A1 , als Kunststoffkäfige ausgebildet.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig mit Schwalbenschwanzschloss gegenüber dem genannten Stand der Technik unter dem Aspekt der mechanischen Stabilität, insbesondere was auf das Schwalbenschwanzschloss wirkende Axialkräfte betrifft, weiterzuentwickeln.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Wälzlagerkäfig ist in an sich bekannter Grundkonzeption als geteilter Käfig ausgebildet, wobei zwei geschlitzte, ringförmige Seitenleisten unter Bildung von Wälzkörpertaschen durch Stege miteinander verbunden sind. Der geteilte Käfig ist durch ein Schwalbenschwanzschloss verschlossen, wobei das Verschließen des Schwalbenschwanzschlosses unter geringfügiger Verformung des Käfigs erfolgt. Das Schwalbenschwanzschloss an jedem umfasst Ringende des Käfigs zwei Verbindungselemente, die in Zusammenwirkung mit korrespondierenden Verbindungselementen am anderen Ringende zur Übertragung von Kräften in Umfangsrichtung ausgebildet sind. Jedes Verbindungselement weist einen plattenförmigen Körper, das heißt eine Grundplatte, und einen aus diesem in Radialrichtung des Rings herausragenden, ebenfalls plattenförmigen Vorsprung, der in Axialrichtung des Rings weniger breit als der plattenförmige Körper ist, auf, wobei schräg gestellte Seitenflächen der Vorsprünge als Tangentialkräfte übertragende Flächen vorgesehen sind. Zusätzlich zu den zwei Paaren an Verbindungselementen sind insgesamt zwei Steckelemente an den Ringenden jeweils in Zusammenwirkung mit einer Ausnehmung, welche sich am anderen Ringende befindet, zur Übertragung von Axialkräften vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist eine Wandung einer jeden Ausnehmung durch eines der Verbindungselemente, und zwar in seinem durch den Vorsprung verstärkten Bereich, das heißt in Radialrichtung verdickten Bereich, gebildet.
Dank dieser Gestaltung hat jedes der beiden Verbindungselemente eine Mehrfachfunktion: Zum einen stellt das Verbindungselement eine Komponente des Schwalbenschwanzmechanismus dar und ist damit in der Lage, Kräfte in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs zu übertragen. Zum anderen ist durch das Verbindungselement eine Anschlagfläche, das heißt Wandung, gegenüber einem Steckelement gebildet, womit eine Möglichkeit geschaffen ist, Axialkräfte aufzunehmen. Dadurch, dass sich diese Wandung im in Radialrichtung verstärkten Bereich des Verbindungselements befindet, sind zwischen den Käfigenden besonders hohe Belastungen in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs aufnehmbar. Die Steckelemente werden jeweils auch als Feder bezeichnet und können in beliebiger Weise auf die beiden Ringenden verteilt sein. Beispielsweise befinden sich zwei Steckelemente an einem Ringende und die zugehörigen Ausnehmungen am anderen Ringende. Ebenso sind Ausgestaltungen möglich, bei denen sich an jedem Ringende ein Steckelement und eine Ausnehmung befindet.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung sind die beiden Ausnehmungen, in welche die Steckelemente eingesteckt sind, in beiden Radialrichtungen offen. Dies bedeutet, dass die Steckelemente zwar Kräfte in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs, jedoch keine Kräfte in Radialrichtung übertragen. Die in Radialrichtung zu messende Stärke eines jeden Steckelements entspricht in dieser Ausgestaltung der in derselben Richtung zu messenden Stärke eines jeden Verbindungselementes, bezogen auf den durch den Vorsprung verstärkten Bereich.
Während eine erste Wandung einer jeden Ausnehmung, die ein Steckelement aufnimmt, durch ein Verbindungselement der beschriebenen Art gebildet ist, ist eine gegenüberliegende Wandung der Ausnehmung beispielsweise durch einen Abschnitt einer der Seitenleisten des Wälzlagerkäfigs gebildet. Dieser Abschnitt, welcher sich an einem Ringende befindet, kann verstärkt sein, indem er im Vergleich zu einem eine Wälzkörpertasche begrenzenden Abschnitt der Seitenleiste in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs eine größere Breite aufweist.
In Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs entspricht die Ausdehnung der Steckelemente vorzugsweise der Ausdehnung der Verbindungselemente. Bei den Steckelementen handelt es sich vorzugsweise um quaderförmige Elemente, welche einstückig an dem übrigen Wälzlagerkäfig angeformt sind. In typischer Ausgestaltung ist jedes Steckelement in Axialrichtung weniger ausgedehnt als in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs. Im Gegensatz hierzu ist jedes Verbindungselement vorzugsweise in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs, also in Richtung der Stege, ausgedehnter als in Umfangsrichtung. Ein erster Typ an Verbindungselementen hat beispielsweise eine rechteckige, nicht quadratische Grundform, wogegen ein zweiter Typ an Verbindungselementen die Grundform eines nicht rechteckigen Parallelogramms hat. In Draufsicht auf den Wälzlagerkäfig in Radialrichtung stellen somit die Verbindungselemente ersten Typs ebenso wie die Steckelemente Rechtecke dar, wobei die Orientierung der Verbindungselemente gegenüber der Orientierung der Steckelemente um 90° gedreht ist.
Insgesamt handelt es sich bei dem Wälzlagerkäfig vorzugsweise um ein einstückiges Kunststoffteil, wobei eine Herstellung aus faserverstärktem Kunststoff in Betracht kommt. Der Wälzlagerkäfig ist besonders für die Verwendung in einem Nadellager oder einem Rollenlager geeignet.
Figurenliste
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagerkäfigs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 ausschnittsweise einen Wälzlagerkäfig mit einem Schwalbenschwanzschloss in Draufsicht,
2 die Anordnung nach 1 in perspektivischer Ansicht.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Wälzlagerkäfig ist als Kunststoffkäfig für ein Nadel- oder Rollenlager ausgebildet. Der Wälzlagerkäfig 1, kurz auch als Käfig bezeichnet, ist als offener Ring gestaltet, wobei die mit 2, 3 bezeichneten Ringenden durch ein Schwalbenschwanzschloss 4, welches einen integralen Bestandteil des Wälzlagerkäfigs 1 darstellt, miteinander verbunden werden können. In den Figuren nur ansatzweise erkennbare Seitenleisten 5, 6 des Käfigs 1 sind durch Stege 7 miteinander verbunden, so dass Wälzkörpertaschen 8 für Nadeln oder Rollen gebildet sind.
Das Schwalbenschwanzschloss 4 ist dazu ausgebildet, zwischen den Ringenden 2, 3 sowohl Tangentialkräfte, das heißt in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 1 wirkende Kräfte, als auch Axialkräfte, das heißt Kräfte, die die Ringenden 2, 3 tendenziell gegeneinander verschieben, aufzunehmen. Am Ringende 2 befinden sich zwei Verbindungselemente 9,10, welche in Draufsicht in Radialrichtung (1) rechteckig erscheinen, wobei die Längsseiten der Verbindungselemente 9, 10 in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs 1 ausgerichtet sind. Beide Verbindungselemente 9, 10 sind an einen Steg 7 angeformt, welcher als erster Steg des Wälzlagerkäfigs 1 bezeichnet wird.
Jedes Verbindungselement 9, 10 beschreibt eine Plattenform, wobei eine rechteckige Grundplatte 11 die gesamten Abmessungen des genannten Rechtecks bestimmt. An die Grundplatte 11, welche auch als plattenförmiger Körper bezeichnet wird, ist ein ebenfalls plattenförmiger Vorsprung 12 angeformt, der die Fläche der Grundplatte 11 nur zum Teil ausfüllt. Durch den Vorsprung 12 ist eine gegenüber den Kanten der rechtwinkligen Grundplatte 11 schräggestellte Seitenfläche 13 gebildet. Bei dem in der Anordnung nach 1 linken Verbindungselement 9 ist die Seitenfläche 13, welche schräg über die Grundplatte 11 gelegt ist, erkennbar. Dagegen ist bei dem in derselben Figur rechten Verbindungselement 10 der Vorsprung 12 samt Seitenfläche 13 durch die Grundplatte 11 abgedeckt.
Mit den Verbindungselementen 9, 10 am ersten Ringende 2 wirken Verbindungselemente 14, 15 am zweiten Ringende 3 zusammen. Auch die Verbindungselemente 14, 15 sind plättchenförmig gestaltet, wobei eine Grundplatte 16 in diesem Fall trapezförmig, nicht rechteckig. geformt ist. Die Grundplatten 16 schließen an einen Steg 7 an, welcher als letzter Steg des Wälzlagerkäfigs 1 bezeichnet ist. Jede Grundplatte 16 weist eine Schrägfläche 17 auf, die bei fertig montiertem Wälzlagerkäfig 1 an einer schräggestellten Seitenfläche 13 anliegt. Im Fall der Verbindungselemente 14, 15, welche an das zweite Ringende 3 angeformt sind, sind die Vorsprünge, welche die Grundplatte 16 in Radialrichtung erweitern, mit 18 bezeichnet. Durch jeden Vorsprung 18 ist eine Anlagefläche 19 gebildet, welche in einer Ebene liegt, deren Flächennormale parallel zur Mittelachse des Wälzlagers 1 ausgerichtet ist. Die Anlagefläche 19 des Verbindungselements 14, 15 liegt bei fertig montiertem Wälzlagerkäfig 1 an einer Anlagefläche 20 einer rechteckigen Grundplatte 11 an. In Draufsicht auf die Grundplatte 11 (1) stellt die Anlagefläche 20 eine Schmalseite der rechteckigen Grundplatte 11 dar. Die gegenüberliegende Schmalseite der Grundplatte 11 liegt in Form einer Wandung 21 vor. Jede Wandung 21 erstreckt sich über die gesamte in Radialrichtung zu messende Stärke des Verbindungselementes 9, 10. Dies ist gleichbedeutend damit, dass jede Wandung 21 durch eine Grundplatte 11 zusammen mit einem Vorsprung 12 gebildet ist.
Die Wandung 21 begrenzt eine Ausnehmung 22, welche sich in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs 1 jeweils direkt neben einem Verbindungselement 9, 10 befindet. Auf der der Wandung 21 gegenüberliegenden Seite ist jede Ausnehmung 22 durch eine weitere Wandung 23 begrenzt, wobei letztgenannte Wandung 23 einen Abschnitt einer Seitenleiste 5, 6 darstellt. Hierbei ist die Seitenleiste 5, 6 im Bereich der Wandung 23 in Axialrichtung dicker als in denjenigen Bereichen der Seitenleiste 5, 6, in denen diese eine Wälzkörpertasche 8 begrenzt.
Die Ausnehmungen 22 sind zum Einstecken von Steckelementen 24, 25 vorgesehen, welche an das zweite Ringende 3 angeformt sind. Jedes Steckelement 24, 25 hat die Grundform eines Quaders, wobei Seitenwände 26, 27 eines jeden Steckelements 24, 25 an den Wandungen 21, 23 einer Ausnehmung 22 anliegen. In Radialrichtung des Wälzlagerkäfigs 1 und damit des gesamten Wälzlagers, das heißt Nadellagers oder Rollenlagers, haben die Steckelemente 24, 25 die gleiche Ausdehnung wie die Verbindungselemente 9, 10, 14, 15. Das heißt, dass die Steckelemente 24, 25 die Ausnehmungen 22 in Radialrichtung voll ausfüllen. Jede Ausnehmung 22 ist in Radialrichtung sowohl nach innen als auch nach außen offen. Damit werden großzügig dimensionierte Flächen 21, 23, 26, 27 zur Übertragung von Axialkräften zwischen den Ring-enden 2, 3 bereitgestellt. In Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 1 ist das Schwalbenschwanzschloss 4 trotz der hohen Kapazität, Axialkräfte zu übertragen, raumsparend aufgebaut. Der gesamte Wälzlagerkäfig 1 einschließlich des Schwalbenschwanzschlosses 4 ist aus Kunststoff im Spritzgussverfahren herstellbar.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: Ringende
3: Ringende
4: Schwalbenschwanzschloss
5: Seitenleiste
6: Seitenleiste
7: Steg
8: Wälzkörpertasche
9: Verbindungselement
10: Verbindungselement
11: Grundplatte, plattenförmiger Körper
12: Vorsprung
13: Seitenfläche
14: Verbindungselement
15: Verbindungselement
16: Grundplatte
17: Schrägfläche
18: Vorsprung
19: Anlagefläche
20: Anlagefläche
21: Wandung
22: Ausnehmung
23: Wandung
24: Steckelement
25: Steckelement
26: Seitenwand
27: Seitenwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015211021 A1 [0002, 0003]
DE 102017109529 A1 [0003]
DE 19856024 B4 [0003]

Claims

Wälzlagerkäfig, welcher als durch ein Schwalbenschwanzschloss (4) verschlossener, zwei unter Bildung von Wälzkörpertaschen (8) durch Stege (7) miteinander verbundene Seitenleisten (5, 6) aufweisender Ring ausgebildet ist, wobei das Schwalbenschwanzschloss (4) an jedem Ringende (2, 3) zwei Verbindungselemente (9, 10) umfasst, die in Zusammenwirkung mit korrespondierenden Verbindungselementen (14, 15) am anderen Ringende (3, 2) zur Übertragung von Kräften in Umfangsrichtung ausgebildet sind, wobei jedes Verbindungselement (9, 10, 14, 15) einen plattenförmigen Körper (11) und einen aus diesem in Radialrichtung des Rings herausragenden, ebenfalls plattenförmigen Vorsprung (12), der in Axialrichtung des Rings weniger breit als der plattenförmige Körper (11) ist, aufweist, wobei schräg gestellte Seitenflächen (13) der Vorsprünge (12) als Tangentialkräfte übertragende Flächen vorgesehen sind, und wobei zusätzlich zu den zwei Paaren an Verbindungselementen (9, 10, 14, 15) insgesamt zwei Steckelemente (24, 25) an den Ringenden (2, 3) jeweils in Zusammenwirkung mit einer Ausnehmung (22) am anderen Ringende (3) zur Übertragung von Axialkräften vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung (21) einer jeden Ausnehmung (22) durch eines der Verbindungselemente (9, 10, 14, 15) in seinem durch den Vorsprung (12) verstärkten Bereich gebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (22), in welche die Steckelemente (24, 25) eingesteckt sind, in beiden Radialrichtungen offen sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Radialrichtung zu messende Stärke eines jeden Steckelements (24, 25) der in der entsprechenden Richtung zu messenden Stärke eines jeden Verbindungselementes (9, 10, 14, 15), bezogen auf den durch den Vorsprung (12) verstärkten Bereich, entspricht.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der durch das Verbindungselement (9, 10, 14, 15) gebildeten Wandung (21) gegenüberliegende Wandung (23) der Ausnehmung (22) durch einen Abschnitt einer der Seitenleisten (5, 6) gebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die Wandung (23) der Ausnehmung (22) bildende Abschnitt der Seitenleiste (5, 6) gegenüber einem eine Wälzkörpertasche (8) begrenzenden Abschnitt der Seitenleiste (5, 6) in Axialrichtung verstärkt ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Steckelemente (24, 25) in Umfangsrichtung der Ausdehnung der Verbindungselemente (9, 10, 14, 15) in derselben Richtung entspricht.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckelemente (24, 25) jeweils quaderförmig sind.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als einstückiger Kunststoffkäfig, insbesondere Nadellagerkäfig, ausgebildet ist.