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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern und einem Käfig, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Bei genieteten Wälzlagerkäfigen stellt die Nietverbindung eine Schwachstelle dar. Besonders in Anwendungen mit kombinierter Axial- und Radiallast kommt es zu einer am Umfang unstetigen Lagerkugeldrehzahl und entsprechendem Lagerkugel Vor- und Rücklauf mit intensiven Kontakt zwischen Lagerkugel und Käfigtasche. Bei jedem dieser Kugelanläufe wird eine Kraft auf den entsprechenden Niet ausgeübt. Hierdurch können sich die Nietverbindungen lockern, d.h. die Nietvorspannkraft geht verloren und es kann im Folgenden zu einem Abscheren des Niets kommen.
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Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, eine Wälzlageranordnung mit einem genieteten Käfig bereitzustellen, der eine verbesserte Standzeit und höhere Betriebssicherheit aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern und einem Käfig, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei der Käfig zweiteilig entlang einer radialen Schnittebene ausgeführt ist, und eine durch die radiale Schnittebene definierte erste Käfighälfte und zweite Käfighälfte aufweist, welche über Nietverbindungen gegeneinander fixiert sind, wobei die erste Käfighälfte asymmetrisch zur zweiten Käfighälfte ausgebildet ist, so dass der Wälzkörperanlauf außerhalb der radialen Schnittebene erfolgt.
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Durch die asymmetrische Käfighälften erfolgt der Lagerkugelanlauf außerhalb der Trennebene der Käfighälften. Dadurch reduziert sich die Kraft auf den Niet, denn die „breitere“ der beiden asymmetrischen Käfighäften übernimmt eine Stützwirkung in Umfangsrichtung. Je größer die Ring-Asymmetrie ist, umso geringer ist die auf den Niet wirkende Kraft.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen. Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers rollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering.
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Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wo-bei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Bei einem Axialwälzlager übertragen die Wälzkörper die auf das Axialwälzlager wirkenden Kräfte zwischen den Laufscheiben. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet.
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Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst gering gehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
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Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
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Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Käfig eine Mehrzahl von Käfigtaschen aufweist, die eine elliptische Form aufweisen. Da es grundsätzlich wünschenswert ist, die Asymmetrie der Käfighälfen möglichst groß zu wählen, ist die Verwendung von in Umfangsrichtung elliptischen Taschen vorteilhaft. Hierdurch kann selbst bei größerer Asymmetrie eine Montierbarkeit noch gewährleistet werden. Die Verwendung elliptischer Käfigtaschen bringt zusätzlich den weiteren Vorteil einer reduzierten Kontaktkraft zwischen Lagerkugel und Käfigtaschen.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Wälzkörper als Lagerkugeln ausgeführt sind.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der Käfig aus einem metallischen Werkstoff geformt ist.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die zweite Käfighälfte in Umfangsrichtung offene Käfigtaschen aufweist, deren Umfangsöffnungen größer sind als der Durchmesser der Lagerkugeln, wodurch sich eine gute Montierbarkeit des Wälzlagers sicherstellen lässt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine Wälzlageranordnung in einer perspektivischen Teilschnittansicht,
- 2 einen Käfig in einer schematischen Aufsicht,
- 3 einen Käfig in einer schematischen Aufsicht mit Lagerkugelanlauf an Käfigtaschen, und
- 4 erste Käfighälfte mit Einsetzen der Lagerkugel in einer schematischen Aufsicht.
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Die 1 zeigt eine Wälzlageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4, Wälzkörpern 5 und einem Käfig 6 . Der Innenring 3 besitzt eine Innenringlaufbahn 7 und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 8. Die Wälzkörper 5 sind zwischen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert in dem Käfig 6 voneinander beabstandet angeordnet. Die Wälzkörper 5 sind als Lagerkugeln 14 ausgeführt sind. Der Käfig 6 ist zweiteilig entlang einer radialen Schnittebene 9 ausgeführt und besitzt eine durch die radiale Schnittebene 9 definierte erste Käfighälfte 10 und zweite Käfighälfte 11. Die erste Käfighälfte 10 ist asymmetrisch zur zweiten Käfighälfte 11 ausgebildet, so dass der Wälzkörperanlauf außerhalb der radialen Schnittebene 9 erfolgt. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.
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Die 2 zeigt eine Detailansicht des Käfigs 6, bei der sich der Käfig 6 und die Lagerkugeln 14 in einer ruhenden Betriebsposition befinden. Der Käfig 6 ist zweiteilig entlang einer radialen Schnittebene 9 ausgeführt. Der Käfig 6 besitzt eine durch die radiale Schnittebene 9 definierte erste Käfighälfte 10 und zweite Käfighälfte 11 welche über Nietverbindungen 12 gegeneinander fixiert sind, wobei die erste Käfighälfte 10 asymmetrisch zur zweiten Käfighälfte 11 ausgebildet ist, so dass der Wälzkörperanlauf außerhalb der radialen Schnittebene 9 erfolgt. Dies wird anhand von 3 näher erläutert.
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Anhand von 3, das den aus 2 bekannten Käfig 6 in einer rotierenden Betriebssituation zeigt, ist zunächst gut erkennbar, dass der Käfig 6 eine Mehrzahl von Käfigtaschen 13 aufweist, die eine elliptische Form aufweisen. In den elliptischen Käfigtaschen 13 sind die Wälzkörper 5 als Lagerkugeln 14 aufgenommen. Durch die asymmetrische Käfighälften 10,11 erfolgt der Kugelanlauf außerhalb der Schnittebene 9 der Käfighälften 10,11.
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Die 4 zeigt, dass die zweite Käfighälfte 11 in Umfangsrichtung offene Käfigtaschen 13 aufweist, deren Umfangsöffnungen 15 größer sind als der Durchmesser der Lagerkugeln 14, so dass die Lagerkugeln 14 während der Montage des Wälzlagers 2 aus axialer Richtung in die Käfigtaschen 13 einführbar sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Wälzkörper
- 6
- Käfig
- 7
- Innenringlaufbahn
- 8
- Außenringlaufbahn
- 9
- radiale Schnittebene
- 10
- erste Käfighälfte
- 11
- zweite Käfighälfte
- 12
- Nietverbindungen
- 13
- Käfigtaschen
- 14
- Lagerkugeln
- 15
- Umfangsöffnungen
