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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 auf der Innenringlaufbahn und der Außenringlaufbahn wälzend in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Wälzkörper als Wälzkörperrollen ausgebildet sind, wobei der Käfig als Taschenkäfig ausgebildet ist, der zwei axial voneinander beabstandete und koaxial angeordnete Taschenkäfigringe aufweist, die mit einer Mehrzahl von Taschenkäfigaxialtrennstegen miteinander verbunden sind.
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Kurbelwellen von Verbrennungsmotoren in Motorrädern sind üblicherweise in zwei Kugellagern gelagert. In der Regel ist der Innenring des Kugellagers im Presssitz mit der Kurbelwelle verbunden, während der Außenring im Festsitz montiert ist. Bei derartigen Lageranordnungen kann es durch eine im Verbrennungsbetrieb verursachte Durchbiegung der Kurbelwelle zu Lagergeräuschen kommen, die regelmäßig unerwünscht sind.
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Es ist somit die Aufgabe der Erfindung eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, die hinsichtlich ihrer Laufruhe, insbesondere bei einer Verwendung zur Lagerung einer Kurbelwelle in einem Motorrad, 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 auf der Innenringlaufbahn und der Außenringlaufbahn wälzend in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Wälzkörper als Wälzkörperrollen ausgebildet sind, wobei der Käfig als Taschenkäfig ausgebildet ist, der zwei axial voneinander beabstandete und koaxial angeordnete Taschenkäfigringe aufweist, die mit einer Mehrzahl von Taschenkäfigaxialtrennstegen miteinander verbunden sind, wobei die Taschenkäfigaxialtrennstege einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die radial verlaufenden Schenkel jeweils eine in Umfangsrichtung der Taschenkäfigringe verlaufende Aussparung aufweisen und der axial verlaufende Abschnitt der Taschenkäfigaxialtrennstege eine H-artige Raumform aufweist, wobei sich die Öffnungen der H-artigen Raumform in Umfangsrichtung der Taschenkäfigringe erstrecken.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung können die Lagergeräusche der Wälzlageranordnung verringert werden.
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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 Au-ßenring 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. 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 der Taschenkäfig monolithisch ausgeformt ist.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Taschenkäfig aus einem metallischen Material geformt ist.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege eine durch die Aussparungen bewirkte radiale Federelastizität aufweisen.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege eine durch die H-Form des axial verlaufenden Abschnitts bewirkte axiale Federelastizität aufweisen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass der axial verlaufender Abschnitt der Taschenkäfigaxialtrennstege die Rollenwälzkörper in radialer Richtung oberhalb der Rotationsachse der Rollenwälzkörper kontaktiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Taschenkäfigringe im Wesentlichen identische Innen- und Außendurchmesser aufweisen.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die radial verlaufenden Schenkel eine radiale Erstreckung aufweisen, die in etwa dem Radius der Rollenwälzkörper entspricht.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass das Wälzlager zur Lagerung einer Kurbelwelle vorgesehen ist.
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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 und einen freigestellten Taschenkäfig in perspektivischen Ansichten,
- 2 einen Taschenkäfig mit Wälzkörperrollen in perspektivischen Ansichten,
- 3 einen Taschenkäfig in einer Aufsicht und einer Querschnittsansicht,
- 4 einen Taschenkäfig in einer perspektivischen Detailansicht,
- 5 eine Seitendetailansicht einer Wälzkörperanordnung und eine teilgeschnittene Detailansicht, und
- 6 einen Taschenkäfig in einer Aufsicht und einer perspektivischen Ansicht.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Wälzlageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4, Wälzkörpern 5 und einem Käfig 6. Wie aus der Zusammenschau mit 3 gut ersichtlich ist, weist der Innenring 3 eine Innenringlaufbahn 7 auf und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 8. Die Wälzkörper 5 sind auf der Innenringlaufbahn 7 und der Außenringlaufbahn 8 wälzend in dem Käfig 6 voneinander beabstandet angeordnet. Im gezeigten Beispiel sind die Wälzkörper 5 als Wälzkörperrollen 9 ausgebildet. Der Käfig 6 ist als Taschenkäfig 10 ausgebildet, was gut aus der unteren Abbildung der 1 ersichtlich ist. Die Taschenkäfigringe 11 weisen im Wesentlichen identische Innen- und Außendurchmesser auf.
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Der Taschenkäfig 10 besitzt zwei axial voneinander beabstandete und koaxial angeordnete Taschenkäfigringe 11, die mit einer Mehrzahl von Taschenkäfigaxialtrennstegen 12 miteinander verbunden sind. Die Taschenkäfigaxialtrennstege 12 weisen einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei die radial verlaufenden Schenkel 13 jeweils eine in Umfangsrichtung der Taschenkäfigringe 11 verlaufende Aussparung 14 aufweisen. Dies ist insbesondere auch gut in der Detailansicht der 4 zu erkennen. Der axial verlaufende Abschnitt 15 der Taschenkäfigaxialtrennstege 12 besitzt eine H-artige Raumform, wobei sich die Öffnungen 16 der H-artigen Raumform in Umfangsrichtung der Taschenkäfigringe 11 erstrecken. Der Taschenkäfig 10 ist monolithisch aus einem metallischen Material ausgeformt ist.
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2 zeigt den aus der 1 bereits bekannten Taschenkäfig 10 in einer Montagesituation für die Rollenwälzkörper 9. Diese können aufgrund der federelastischen Ausgestaltung der Kammerkäfigaxialtrennstege 12 auf einfache Weise in die Käfigtaschen eingesetzt werden. Beim Einsetzen der Rollenwälzkörper 9 federn die benachbarten Kammerkäfigaxialtrennstege 12 in Umfangsrichtung auseinander, so dass die Rollenwälzkörper 9 in die Käfigtasche eingesetzt werden kann.
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3 zeigt in der oberen Abbildung einen vollständig mit Rollenwälzkörpern 9 bestückten Taschenkäfig 10. Die Querschnittsansicht des Wälzlagers 2 in der unteren Abbildung der 3 zeigt noch einmal gut die Anordnung und Konfiguration des Taschenkäfigs 10. Man erkennt insbesondere noch einmal gut die Taschenkäfigaxialtrennstege 12 und deren U-förmigen Querschnitt, mit den radial verlaufenden Schenkeln 13, die jeweils eine in Umfangsrichtung der Taschenkäfigringe 11 verlaufende Aussparung 14 aufweisen, durch die ein Schmiermittel hindurchströmen kann, was durch die Pfeile angedeutet ist und nachfolgend noch näher erläutert wird.
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4 zeigt noch einmal die Taschenkäfigaxialtrennstege 12 in einer perspektivischen Detailansicht, in der man insbesondere gut noch einmal die H-förmige Ausbildung der axial verlaufenden Abschnitte 15 erkennt. Die Pfeile deuten die Kontaktflächen mit den Rollenwälzkörpern 9 an.
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Wie anhand der 5 ersichtlich, weisen die Taschenkäfigaxialtrennstege 12 eine durch die Aussparungen 14 bewirkte radiale Federelastizität und eine durch die H-Form des axial verlaufenden Abschnitts 15 bewirkte axiale Federelastizität auf. Ferner ist in 5 ebenfalls gut zu erkennen, dass der axial verlaufender Abschnitt 15 der Taschenkäfigaxialtrennstege 12 die Rollenwälzkörper 9 in radialer Richtung oberhalb der Rotationsachse der Rollenwälzkörper 9 kontaktiert. Die radial verlaufenden Schenkel 13 haben eine radiale Erstreckung, die in etwa dem Radius der Rollenwälzkörper 9 entspricht.
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In der oberen Abbildung der 5 ist insbesondere auch die Fließrichtung eines Schmiermittels gezeigt. Die Fließrichtung ist durch die Pfeile angedeutet. Ein Teil des Schmiermittels fließt entlang der Käfigoberfläche. Der radiale Abschnitt 13 weist eine Aussparung 14 in etwa in der Mitte der radialen Erstreckung des radialen Abschnitts 13 auf. Durch die Aussparung 14 kann das Schmiermittel durch den Taschenkäfig 10 in den Bereich der Innenlaufbahn 7 und der Außenlaufbahn 8 gelangen. Im Bereich der Aussparung 14 ist die Strömungsgeschwindigkeit des Schmiermittels schneller als in den anderen Bereichen, daher fungiert die Aussparung 14 als Schmierstoffzufuhr für die Laufbahnen 7,8 des Wälzlagers 2.
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6 zeigt insbesondere noch einmal die Federelastizitäten des Taschenkäfigs 10. Diese sind insbesondere auch für eine einfache Montage der Wälzkörperrollen 9 von Bedeutung, da diese eine elastische Verformung des Käfigs 6 erfordert. Im Allgemeinen kann das Einsetzen der Wälzkörperrollen 9 in konventionellen Käfigen mit mangelnder Federelastizität zu Rissen im Käfig oder zu einem gewissen Verschleiß führen. Durch die Aussparung 14 in dem radial verlaufenden Schenkel der Taschenkäfigaxialtrennstege 12 kann dies jedoch vermieden werden. Die Aussparungen 14 können eine entsprechende elastische Verformung des Käfigs 6 für eine einfache Rollenmontage bewirken.
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In der unteren Abbildung der 6 ist gezeigt, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege 12 eine durch die Aussparungen 14 bewirkte radiale Federelastizität aufweisen und federelastisch aus einer Radialebene ausschwenken können, wie die Pfeile andeuten.
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Die obere Abbildung der 6 gibt wieder, dass die Taschenkäfigaxialtrennstege 12 eine durch die H-Form des axial verlaufenden Abschnitts 15 bewirkte axiale Federelastizität aufweisen. Auch dies wird durch die Pfeile angedeutet.
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Das Wälzlager 2 aus den voranstehenden Ausführungsbeispielen ist insbesondere zur Lagerung einer Kurbelwelle vorgesehen.
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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
- Wälzkörpern
- 6
- Käfig
- 7
- Innenringlaufbahn
- 8
- Außenringlaufbahn
- 9
- Wälzkörperrollen
- 10
- Taschenkäfig
- 11
- Taschenkäfigringe
- 12
- Taschenkäfigaxialtrennstegen
- 13
- radial verlaufenden Schenkel
- 14
- Aussparung
- 15
- axial verlaufende Abschnitt
- 16
- Öffnungen
