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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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Käfige für Wälzlager sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis darin, derartige Käfige hinsichtlich ihrer Fertigungskosten, ihres Eigengewichts und Schwingungseigenschaften zu optimieren.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, die hinsichtlich ihres Fertigungsaufwands, Gewichts und Laufeigenschaften verbessert ist.
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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 als Taschenkäfig ausgebildet und aus einem Blech geformt ist, bei dem Taschenkäfigaxialtrennstege eine von einer ebenen Verbindung zwischen den Taschenkäfigringen abweichende Kontur aufweisen.
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Hierdurch kann eine Wälzlageranordnung realisiert werden, die insbesondere über einen fertigungstechnisch optimierten Käfig verfügt. Durch die beanspruchte Ausbildung der Taschenkäfigaxialtrennstege mit einer von der ebenen Kontur abweichenden Konfiguration, kann der Taschenkäfig besonders schwingungsgünstig ausgebildet werden. Ebenfalls besitzt der Käfig hierdurch eine höhere Stabilität, bei geringem Materialeinsatz.
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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. Bevorzugt im Zusammenhang mit der Erfindung ist das Wälzlager insbesondere als Axial-Radial-Rollenwälzlager ausgestaltet.
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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 weist erfindungsgemäß einen Käfig auf, 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 geringgehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
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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. 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 die Taschenkäfigaxialtrennstege jeweils eine Schulter aufweisen, welche insbesondere im Querschnitt Z-artig ausgeformt ist.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege einen in Radialrichtung mehrlagigen Abschnitt umfassen.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es alternativ bevorzugt sein, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege einen radial nach Außen gerichteten konvexen Abschnitt umfassen.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Taschenkäfigringe durch ein Bördeln des Blechs gebildet sind. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte fertigungstechnische Ausgestaltung des Taschenkäfigs bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege einen voneinander verschiedenen Durchmesser aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Taschenöffnung eine kreisrunde Kontur aufweist. In diesem Kontext ist es ebenfalls vorteilhaft, die Wälzkörper als Lagerkugeln auszubilden, die in entsprechend ausgestaltete Taschenöffnungen eingesetzt sind.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Taschenkäfig aus einem Blech mit im Wesentlichen gleicher Blechstärke geformt ist.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege eine von der ebenen Kontur abweichende Kontur aufweisen, welche in axialer Erstreckung des Taschenkäfigs in etwa mittig ausgeformt ist. Auch hierdurch lässt sich das Schwingungsverhalten des Taschenkäfigs weiter optimieren.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Taschenkäfigringe jeweils einen freien distalen, axial verlaufenden Käfigringabschnitt besitzen. Hierdurch kann die Führung des Wälzkörpers innerhalb der Tasche verbessert werden. Besonders bevorzugt ist es, dass die freien Enden der Taschenkäfigringe jeweils in axiale Richtung zu den Wälzkörpern hin orientiert sind.
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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. Es zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung,
- 2 eine erste Ausführungsform eines Taschenkäfigs in zwei perspektivischen Ansichten mit und ohne in den Taschen aufgenommenen Wälzkörpern,
- 3 eine Querschnittsansicht durch die erste Ausführungsform des Taschenkäfigs mit und ohne in den Taschen aufgenommenen Wälzkörpern,
- 4 eine erste Ausführungsform des Taschenkäfigs in verschiedenen Ansichten,
- 5 eine zweite Ausführungsform des Taschenkäfigs in verschiedenen Ansichten,
- 6 eine zweite Ausführungsform des Taschenkäfigs in zwei verschiedenen Querschnittsansichten,
- 7 eine dritte Ausführungsform des Taschenkäfigs in zwei verschiedenen Ansichten, und
- 8 eine dritte Ausführungsform des Taschenkäfigs in einer Querschnittsansicht.
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Die 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4, Wälzkörpern 5 und einem Käfig 6. Der Innenring 3 weist eine Innenringlaufbahn 7 und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 8 auf. Die Wälzkörper 5 sind zwischen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert in dem Käfig 6 voneinander beabstandet angeordnet. Der Käfig 6 ist als Taschenkäfig 9 ausgebildet und aus einem Blech geformt ist, bei dem die Taschenkäfigaxialtrennstege 10 eine von einer ebenen Verbindung zwischen den Taschenkäfigringen 11 abweichende Kontur aufweisen. Der Taschenkäfig 9 ist aus einem Blech mit im Wesentlichen gleicher Blechstärke geformt. Dies wird nachfolgend anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele der 2 bis 8 noch näher erläutert.
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Die 1 zeigt ferner, dass die Taschenkäfigringe 11 durch Bördeln des Blechs gebildet sind. Das Blech ist an seinen distalen Enden jeweils in axialer Richtung auf die Wälzkörper 5 hin gerichtet gebogen. Die Taschenkäfigringe 11 besitzen so jeweils einen freien distalen, axial verlaufenden Käfigringabschnitt 14.
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Die Taschenkäfigaxialtrennstege 10 weisen einen voneinander verschiedenen Durchmesser auf, so dass der Taschenkäfig 9 sich in den Raum zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 4 des Radial-Axial-Rollenwälzlagers 2 einfügen kann.
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Die 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Taschenkäfigs 9 bei der die Taschenkäfigaxialtrennstege 10 jeweils eine Schulter 12 aufweisen, welche insbesondere im Querschnitt Z-artig ausgeformt ist. Dies ist insbesondere gut in den 3 und 4 erkennbar.
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Die 3 zeigt in einer Querschnittsansicht des aus 2 bekannten Taschenkäfig 9, dass die Taschenkäfigringe 11 durch Bördeln des Blechs gebildet sind und dass ein Wälzkörper 5 in axialer Richtung an insgesamt vier Kontaktstellen innerhalb des Taschenkäfigs 9 geführt ist. Diese Kontaktstellen werden zum einen durch die distalen freien Enden der Käfigringabschnitte 14 definiert zum anderen durch die axialen Anlagestellen der Wälzkörper 5 in den Käfigtaschen. Dies ist in der oberen Abbildung der 3 durch die vier Pfeile angedeutet.
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Die 3 zeigt ferner, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege 10 eine von der ebenen Kontur abweichende Kontur aufweisen, welche in axialer Erstreckung des Taschenkäfigs 9 in etwa mittig ausgeformt ist. Eine Übersicht über die Ausbildung des Taschenkäfigs 9 in seiner ersten Ausführungsform liefert 4.
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Eine alternative Ausgestaltung der Taschenkäfigaxialtrennstege 10 ist in 5 dargestellt, bei der die Taschenkäfigaxialtrennstege 10 einen in Radialrichtung mehrlagigen Abschnitt umfassen, was insbesondere gut anhand der Querschnittsansichten der 5 erkennbar ist.
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Die 7 und 8 zeigen schließlich eine weitere alternative Ausgestaltungsmöglichkeit der Taschenkäfigaxialtrennstege 10, bei die diese einen radial nach Außen gerichteten konvexen Abschnitt umfassen.
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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
- Taschenkäfig
- 10
- Taschenkäfigaxialtrennstege
- 11
- Taschenkäfigringen
- 12
- Schulter
- 13
- Taschenöffnung
- 14
- Käfigringabschnitt
