-
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, wobei der Käfig als Kammkäfig ausgebildet ist, der in einem Außenringeinstich des Außenrings axial geführt ist.
-
Gattungsbildende Wälzlageranordnungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis, die Laufruhe und Betriebssicherheit derartiger Wälzlageranordnungen zu verbessern.
-
Somit ist es die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, eine Wälzlageranordnung mit einer verbesserten Laufruhe zur Verfügung zu stellen.
-
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 Kammkäfig ausgebildet ist, der in einem Außenringeinstich des Außenrings axial geführt ist, wobei der Kammkäfig entlang seines Umfangs axiale verlaufende Führungslaschen aufweist, die in radialer Richtung so zwischen den Wälzkörpern und dem Außenring angeordnet sind, dass eine radiale Führung des Kammkäfigs gegenüber dem Außenring ausgebildet wird.
-
Durch diese erfindungsgemäße Konfiguration wird die Führung des Kammkäfigs innerhalb des Wälzlagers verbessert und die Laufruhe des Käfigs durch die optimierte radiale Führung verbessert.
-
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
-
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.
-
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.
-
Ein Kammkäfig umfasst einen Kammerkäfigring mit sich - je nach Bauart - axial oder radial erstreckenden Axialtrennstegen bzw. Radialtrennstegen, wobei je zwei benachbarte Stege eine Aufnahmetasche für einen Wälzkörper begrenzen, deren Taschenboden vom Kammerkäfigring gebildet ist. Bevorzugt besitzt der Kammkäfig sich in Radialrichtung erstreckende Radialtrennstege.
-
Der Außenring kann einen Außenringeinstich aufweisen. In einem Außenringeinstich kann insbesondere, Käfig, eine Deckscheibe, Dichtscheibe und/oder Dichtung angeordnet sein. Bevorzugt ist der Außenringeinstich als eine umlaufende Nut in dem Außenring ausgebildet.
-
Zylinderrollen von Wälzlagern sind geometrisch als Kreiszylinder ausgebildet. Sie verfügen im Vergleich zu Lagerkugeln über eine größere Auflagefläche an den Laufbahnen von Außen- und Innenring. Hierdurch können Zylinderrollen wesentlich höhere Radiallasten aufnehmen als Lagerkugeln.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Kammkäfig ein U-förmiges Querschnittsprofil aufweist, wodurch die Führung der Wälzkörper auf zwei parallel beabstandete Radialtrennstege aufgeteilt und so verbessert werden kann.
-
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die axial verlaufenden Führungslaschen an den freien Schenkeln des U-förmigen Querschnittsprofils ausgeformt sind, wodurch eine besonders gute sowie fertigungstechnisch einfache radiale Führung des Käfigs ermöglicht wird.
-
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die axial verlaufenden Führungslaschen integral, insbesondere monolithisch, mit dem Kammkäfig ausgeformt sind und bevorzugt eine im Wesentlichen rechteckige radiale Projektionsfläche besitzen. Hierdurch kann eine vorteilhafte Führung bei gleichzeitig geringen Reibwerten realisiert werden.
-
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Kammkäfig aus einem metallischen Blech, insbesondere mit gleicher Blechstärke, geformt ist, was fertigungstechnisch eine einfache, insbesondere spanlose Bearbeitung ermöglicht.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die Wälzkörper als Zylinderrollen ausgebildet sind.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Kammkäfig Kammkäfigtaschen mit einer kreisbogenförmigen Kontur aufweist.
-
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Außenringeinstich als eine umlaufende Nut ausgebildet ist, in die der in radialer Richtung oberhalb der axial verlaufenden Führungslaschen verlaufende Teil des Kammkäfigs eingreift, so dass eine gute axiale Führung des Käfigs im Außenring realisiert werden kann.
-
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der Außenring zweiteilig ausgebildet ist.
-
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kammkäfigs zur Verwendung in einer Wälzlageranordnung , umfassend die folgenden Schritte
- - Bereitstellen eines rechteckförmigen Blechteils,
- - Ausstanzen der Kammkäfigtaschen aus dem Blechteil,
- - Ausstanzen der axial verlaufenden Führungslaschen,
- - Umbiegen der axial verlaufenden Führungslaschen orthogonal aus dem Blechteil, - Umbiegen des Blechteils in eine U-förmige Querschnittsform, und
- - Verschweißen der Enden des Blechteils
-
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 Wälzlageranordnung nach dem Stand der Technik in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 2 eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 3 einen Kammkäfig der Wälzlageranordnung in verschiedenen Ansichten,
- 4 eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung in einer teilgeöffneten Frontalansicht,
- 5 eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung in einer teil-freigestellten Perspektivansicht, und
- 6 eine schematische Darstellung der Abfolge der Fertigungsschritte zur Herstellung eines Kammkäfigs für eine Wälzlageranordnung.
-
1 zeigt eine Wälzlageranordnung (1) nach dem Stand der Technik in einer schematischen Querschnittsansicht. Die Wälzlageranordnung 1, umfasst ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4, Wälzkörpern 5 und einem Käfig 6. Der Innenring 3 weist eine Innenringlaufbahn 7 auf 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 in dem gezeigten Beispiel als Zylinderrollen 12 ausgebildet. Der Käfig 6 ist als Kammkäfig 9 ausgebildet und in einem Außenringeinstich 10 des Außenrings 4 axial geführt. Da es bei dieser Konfiguration zu einem Verkippen des Käfigs 6 kommen kann, was durch die Pfeile in der 1 angedeutet wird, weist ein derartiges Wälzlager im Betrieb eine vergleichsweise hohe Geräuschentwicklung auf. Ausgehend von diesem Stand der Technik schlägt die Erfindung eine Konstruktion vor, wie sie in den nachfolgenden Abbildungen näher erläutert wird.
-
2 zeigt eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung 1 in einer schematischen Querschnittsansicht. Der Grundaufbau entspricht dem bereits der 1 bekannten, so dass dieser zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmal beschrieben wird.
-
Der Kammkäfig 9 besitzt nun anders als der Kammkäfig 9 der 1 entlang seines Umfangs axial verlaufende Führungslaschen 11, die in radialer Richtung so zwischen den Wälzkörpern 5 und dem Außenring 4 angeordnet sind, dass eine radiale Führung des Kammkäfigs 9 gegenüber dem Außenring 4 ausgebildet wird.
-
Der Kammkäfig 9 weist ein U-förmiges Querschnittsprofil auf, wobei die axial verlaufenden Führungslaschen 11 an den freien Schenkeln des U-förmigen Querschnittsprofils ausgeformt sind. Die axial verlaufenden Führungslaschen 11 sind integral, insbesondere monolithisch, mit dem Kammkäfig 9 ausgeformt und besitzen eine im Wesentlichen rechteckige radiale Projektionsfläche. Der Kammkäfig 9 aus einem metallischen Blech, insbesondere mit gleicher Blechstärke, geformt.
-
Wie man insbesondere gut in der 3 erkennt, besitzt der Kammkäfig 9 Kammkäfigtaschen 13 mit einer kreisbogenförmigen Kontur, die so konfiguriert ist, dass sie jeweils eine Zylinderrollen 12 in korrespondierender Weise anliegend umfasst.
-
Der Außenringeinstich 10 ist als eine umlaufende Nut ausgebildet, in die der in radialer Richtung oberhalb der axial verlaufenden Führungslaschen 11 verlaufende Teil des Kammkäfigs 9 eingreift und so axial geführt wird. Der Außenring 4 ist im gezeigten Beispiel zweiteilig ausgebildet. Dies ist insbesondere auch gut aus der Zusammenschau mit 5 erkennbar in der die nicht näher bezeichneten Halteringe für die beiden Hälften des Außenrings 4 abgebildet sind. Man erkennt anhand von 5 ferner, dass die Führungslaschen 11 in Umfangsrichtung in etwa mittig zwischen zwei benachbarte Zylinderrollen 12 angeordnet sind.
-
In der 6 sind die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Kammkäfigs 9 zur Verwendung in einer Wälzlageranordnung 1 schematisch dargestellt: Es umfasst die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines rechteckförmigen Blechteils (vergl. 6 a),
- - Ausstanzen der Kammkäfigtaschen 13 aus dem Blechteil (vergl. 6 b),
- - Ausstanzen der axial verlaufenden Führungslaschen 11 (vergl. 6 c),
- - Umbiegen der axial verlaufenden Führungslaschen 11 orthogonal aus dem Blechteil (vergl. 6 d),
- - Umbiegen des Blechteils in eine U-förmige Querschnittsform,
- - Verschweißen der Enden des Blechteils
-
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.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wälzlageranordnung
- 2
- Wälzlager
- 3
- Innenring
- 4
- Außenring
- 5
- Wälzkörpern
- 6
- Käfig
- 7
- Innenringlaufbahn
- 8
- Außenringlaufbahn
- 9
- Kammkäfig
- 10
- Außenringeinstich
- 11
- Führungslaschen
- 12
- Zylinderrollen
- 13
- Kammkäfigtaschen
