DE102020126530B4 - Cage for roller bearings, roller bearings with cage and mounting method for roller bearings - Google Patents
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Abstract
Käfig (1) für ein Wälzlager (2), aufweisend:einen ringartigen Hauptkörper (3), der mehrere Taschen (4) aufweist, die in Umfangsrichtung angeordnet sind und dazu eingerichtet sind, Wälzkörper (15) des Wälzlagers (2) aufzunehmen; underste und zweite Schnapphaken (5, 6) mit radial nach außen gerichteten Schnappnasen (9, 10), die dazu eingerichtet sind, mit einem Außenring (14) des Wälzlagers (2) eine formschlüssige Verbindung auszubilden; wobei sich die ersten und zweiten Schnapphaken (5, 6) in axialer Richtung von dem Hauptkörper (3) weg erstrecken;wobei die ersten und die zweiten Schnapphaken (5, 6) in Umfangsrichtung alternierend angeordnet sind, und die Schnappnasen (9) der ersten Schnapphaken (5) in radialer Richtung weiter nach außen vorstehen als die Schnappnasen (10) der zweiten Schnapphaken (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (1) dritte Schnapphaken (11) mit radial nach innen gerichteten Schnappnasen (12) aufweist, die dazu eingerichtet sind mit einem Innenring (13) des Wälzlagers (2) eine formschlüssige Verbindung auszubilden; wobei sich die dritten Schnapphaken (11) in axialer Richtung entgegengesetzt zu den ersten und zweiten Schnapphaken (5, 6) von dem Hauptkörper (3) weg erstrecken, und wobei die dritten Schnapphaken (11) in Umfangsrichtung, gleichverteilt, angeordnet sind.A cage (1) for a rolling bearing (2), comprising: a ring-like main body (3) having a plurality of pockets (4) arranged circumferentially and adapted to receive rolling elements (15) of the rolling bearing (2); first and second snap hooks (5, 6) with radially outwardly directed snap lugs (9, 10), which are set up to form a positive connection with an outer ring (14) of the roller bearing (2); the first and second snap hooks (5, 6) extending axially away from the main body (3);wherein the first and second snap hooks (5, 6) are arranged alternately in the circumferential direction, and the snap lugs (9) of the first Snap hooks (5) protrude further outwards in the radial direction than the snap lugs (10) of the second snap hooks (6), characterized in that the cage (1) has third snap hooks (11) with snap lugs (12) directed radially inwards are set up to form a positive connection with an inner ring (13) of the roller bearing (2); the third snap hooks (11) extending away from the main body (3) in the axial direction opposite to the first and second snap hooks (5, 6), and the third snap hooks (11) being circumferentially equally distributed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager, ein Wälzlager sowie ein Montageverfahren für ein Wälzlager. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Käfig für ein Wälzlager und selbiges für eine Lenkstange eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a cage for a rolling bearing, a rolling bearing, and an assembly method for a rolling bearing. In particular, the invention relates to a cage for a rolling bearing and the same for a steering rod of a motor vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Wälzlager sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Wälzlager weisen in der Regel einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring und dazwischen aufgenommene Wälzkörper auf, die von einem Käfig so zwischen den Lagerringen gehalten werden, dass sie an entsprechenden Lagerringlaufflächen abrollen. Der Käfig ist dabei auf unterschiedliche Weise derart mit den beiden Lagerringen gekoppelt, dass ein Herausfallen des Käfigs und damit eine Demontage des Wälzlagers möglichst verhindert wird. Bei der Herstellung der Lagerringe und des Käfigs sind fertigungsbedingt Toleranzen vorhanden, die von dem jeweiligen Fertigungsverfahren abhängen. Die Wälzkörper hingegen werden im Wesentlichen toleranzfrei gefertigt.Rolling bearings are well known in the prior art. Rolling bearings generally have a bearing inner ring, a bearing outer ring and rolling elements accommodated between them, which are held by a cage between the bearing rings in such a way that they roll on corresponding bearing ring running surfaces. The cage is coupled to the two bearing rings in different ways in such a way that the cage is prevented from falling out and the roller bearing is thus prevented from being dismantled as far as possible. When manufacturing the bearing rings and the cage, there are manufacturing-related tolerances that depend on the respective manufacturing process. The rolling elements, on the other hand, are essentially manufactured without tolerances.
Diese Fertigungstoleranzen können zu entsprechend großen Gesamttoleranzen von Funktionsmaßen im zusammengebauten Wälzlager führen. Dadurch kommt es bei der Handhabung oder beim Transport zu einer ungewollten Demontage des Wälzlagers. Insbesondere durch die Handhabung der Wälzlager als Schüttgut kommt es häufig zu einem vollständigen oder teilweisen Auseinanderfallen der Wälzlager in ihre Einzelteile.These manufacturing tolerances can lead to correspondingly large overall tolerances of functional dimensions in the assembled roller bearing. As a result, the rolling bearing is unintentionally dismantled during handling or transport. In particular, when the rolling bearings are handled as bulk goods, the rolling bearings often fall apart completely or partially into their individual parts.
Aus der
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Käfig für ein Wälzlager sowie ein verbessertes Wälzlager bereitzustellen, wobei insbesondere eine ungewollte Demontage des Wälzlagers verhindert wird.It is an object of the present invention to provide an improved cage for a roller bearing as well as an improved roller bearing, wherein in particular an unintentional disassembly of the roller bearing is prevented.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die Aufgabe wird durch einen Käfig für ein Wälzlager, ein Wälzlager sowie ein Montageverfahren für ein Wälzlager nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.The object is achieved by a cage for a roller bearing, a roller bearing and an assembly method for a roller bearing according to the independent claims. Advantageous embodiments and developments can be found in the dependent claims and the following description.
Der erfindungsgemäße Käfig für ein Wälzlager weist einen ringartigen Hauptkörper und erste und zweite Schnapphaken auf. Der ringartige Hauptkörper weist mehrere Taschen auf, die in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, angeordnet sind. Die Taschen sind dazu eingerichtet, Wälzkörper des Wälzlagers aufzunehmen. Die ersten und zweiten Schnapphaken besitzen radial nach außen gerichtete Schnappnasen, die dazu eingerichtet sind, mit einem Außenring des Wälzlagers eine formschlüssige Verbindung auszubilden, wobei sich die ersten und zweiten Schnapphaken in axialer Richtung von dem Hauptkörper weg erstrecken. Ferner sind die ersten und die zweiten Schnapphaken in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, im Wesentlichen alternierend, also abwechselnd, angeordnet. Dabei stehen die Schnappnasen der ersten Schnapphaken in radialer Richtung weiter nach außen vor als die Schnappnasen der zweiten Schnapphaken.The cage for a rolling bearing according to the present invention has a ring-like main body and first and second snap hooks. The ring-like main body has a plurality of pockets which are arranged in the circumferential direction, preferably evenly distributed. The pockets are designed to accommodate rolling bodies of the rolling bearing. The first and second snap hooks have radially outwardly directed snap lugs which are designed to form a positive connection with an outer ring of the roller bearing, the first and second snap hooks extending away from the main body in the axial direction. Furthermore, the first and the second snap hooks are arranged in the circumferential direction, preferably evenly distributed, essentially alternating, ie alternately. The snap lugs of the first snap hooks protrude further outwards in the radial direction than the snap lugs of the second snap hooks.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass durch die erhöhten Schnappnasen der ersten Schnapphaken eine Demontage des Wälzlagers bei maximaler Grenztoleranzlage, d.h. bei maximal möglicher richtungsgleicher exzentrischer Lage zwischen dem Außenring, dem Käfig und dem Innenring und damit maximal möglicher Reduzierung der Schnappnasenüberdeckung an einzelnen Nasen, sowie bei unsachgemäßem Handling des zusammengesetzten Wälzlagers zuverlässig verhindert wird. Durch die alternierende Anordnung der ersten und der zweiten Schnapphaken wird dabei verhindert, dass die zulässige Käfigwerkstoffbeanspruchung bei der Montage des Käfigs in den Außenring überschritten werden, wodurch der Käfig brechen würde.The advantage of the solution according to the invention lies in particular in the fact that the increased snap-in lugs of the first snap-in hooks allow disassembly of the rolling bearing at the maximum limit tolerance position, i.e. at the maximum possible eccentric position in the same direction between the outer ring, the cage and the inner ring and thus the maximum possible reduction in the snap-in lug overlap on individual Noses, as well as improper handling of the assembled rolling bearing is reliably prevented. The alternating arrangement of the first and second snap hooks prevents the permissible stress on the cage material from being exceeded during assembly of the cage in the outer ring, which would cause the cage to break.
Ferner ist es möglich, den erfindungsgemäßen Käfig auch weiterhin in Wälzlagern mit kleinen Bauräumen einzusetzen, da das Wälzlager mit dem erfindungsgemäßen Käfig keinen zusätzlichen Bauraum benötigt.Furthermore, it is possible to continue to use the cage according to the invention in roller bearings with small installation spaces, since the roller bearing with the cage according to the invention does not require any additional installation space.
Mit anderen Worten kann man sagen, dass die alternierende Anordnung der ersten und zweiten Schnapphaken eine alternierende Erhöhung der Schnapphakenüberdeckung des Käfigs mit dem Außenring bewirkt und durch eine ausreichend hohe Schnappnasenüberdeckung an jeder zweiten Nase eine ungewollte Demontage des Wälzlagers zuverlässig verhindert, ohne die zulässige Käfigwerkstoffbeanspruchung bei der Montage des Käfigs in den Außenring zu überschreiten.In other words, one can say that the alternating arrangement of the first and second snap hooks causes an alternating increase in the snap hook overlap of the cage with the outer ring and, through a sufficiently high snap lug overlap on every second lug, reliably prevents unintentional disassembly of the rolling bearing, without the permissible stress on the cage material assembly of the cage into the outer ring.
Erfindungsgemäß weist der Käfig ferner dritte Schnapphaken mit radial nach innen gerichteten Schnappnasen auf, die dazu eingerichtet sind, mit einem Innenring des Wälzlagers eine formschlüssige Verbindung auszubilden. Dabei erstrecken sich die dritten Schnapphaken in axialer Richtung entgegengesetzt zu den ersten und zweiten Schnapphaken von dem Hauptkörper weg, und sind in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, angeordnet. Darüber hinaus sind die dritten Schnapphaken dazu eingerichtet, den Innenring in axialer Richtung zu halten und dadurch ein Herausrutschen des Innenrings zu verhindern.According to the invention, the cage also has third snap-on hooks with snap-in lugs directed radially inwards, which are set up to form a form-fitting connection with an inner ring of the roller bearing. The extend third snap hooks in the axial direction opposite to the first and second snap hooks away from the main body, and are arranged circumferentially, preferably equally spaced. In addition, the third snap hooks are designed to hold the inner ring in the axial direction and thereby prevent the inner ring from slipping out.
Bei der Montage des Wälzlagers verrasten die radial nach innen gerichteten Schnappnasen der dritten Schnapphaken mit dem Innenring, vorzugsweise hintergreifen die Schnappnasen einen Führungsbord einer Innenringlauffläche, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Käfig und dem Innenring hergestellt wird. Durch die ersten Schnapphaken mit den radial weiter nach außen vorstehenden Schnappnasen wird sichergestellt, dass sich die Schnappverbindung zwischen dem Käfig, also den dritten Schnappnasen, und dem Innenring beim Transport und Handling des Wälzlagers nicht löst. Die Anzahl der dritten Schnapphaken ist vorzugsweise geringer als die jeweilige Anzahl der ersten und zweiten Schnapphaken. Die Anzahl der dritten Schnapphaken beträgt beispielsweise fünf.During assembly of the roller bearing, the radially inwardly directed snap lugs of the third snap hooks snap into place with the inner ring; the snap lugs preferably engage behind a guide rim of an inner ring running surface, creating a positive connection between the cage and the inner ring. The first snap hooks with the radially further outwardly projecting snap lugs ensure that the snap connection between the cage, ie the third snap lugs, and the inner ring does not come loose during transport and handling of the roller bearing. The number of third snap hooks is preferably less than the respective number of first and second snap hooks. The number of third snap hooks is five, for example.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Käfig aus einem, vorzugsweise sortenreinen, Kunststoff, einem Kunststoffgemisch, einem faserverstärkten Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoffgemisch hergestellt.According to one embodiment, the cage is made of a preferably single-type plastic, a plastic mixture, a fiber-reinforced plastic or a fiber-reinforced plastic mixture.
Nachfolgend ist unter dem Begriff Kunststoff ein sortenreiner Kunststoff, ein Kunststoffgemisch, ein faserverstärkter Kunststoff sowie ein faserverstärktes Kunststoffgemisch gemeint. Der Käfig ist vorzugsweise als ein Spritzgussteil hergestellt. Das Material des Käfigs besitzt bei 23 °C, einen E-Modul in einem Bereich von 2500 MPa bis 8500 MPa, vorzugweise in einem Bereich von 5000 MPa bis 8500 MPa und/oder eine Bruchdehnung von 3 % bis 30 %, vorzugsweise von 5 % bis 15 %, um einerseits ausreichend stabil für die Aufnahme und das Halten der Wälzkörper zu sein und andererseits ausreichend elastisch, um während der Montage des Käfigs in den Außenring nicht zu brechen. Es ist zu beachten, dass ein Material bevorzugt ist, dass sowohl einen hohen E-Modul als auch eine hohe Bruchdehnung aufweist. Für viele Materialien gilt jedoch, dass mit einem zunehmenden E-Modul die Bruchdehnung abnimmt. Daher kann es erforderlich sein, ein Material auszuwählen, dass für die jeweilige Anwendung und/oder die jeweilige Dimension des Käfigs einen bestmöglichen Kompromiss zwischen E-Modul und Bruchdehnung darstellt.Below, the term plastic means a single-variety plastic, a plastic mixture, a fiber-reinforced plastic and a fiber-reinforced plastic mixture. The cage is preferably made as an injection molded part. At 23° C., the material of the cage has a modulus of elasticity in a range from 2500 MPa to 8500 MPa, preferably in a range from 5000 MPa to 8500 MPa and/or an elongation at break of 3% to 30%, preferably 5% up to 15% in order to be sufficiently stable to accommodate and hold the rolling elements on the one hand and on the other hand sufficiently elastic not to break during assembly of the cage in the outer ring. It should be noted that a material is preferred that has both a high Young's modulus and a high elongation at break. For many materials, however, the elongation at break decreases with an increasing modulus of elasticity. It may therefore be necessary to select a material that represents the best possible compromise between Young's modulus and elongation at break for the respective application and/or the respective dimensions of the cage.
Vorzugsweise wird der Käfig aus einem Polyoxymethylen bzw. Polyactal (POM) oder aus einem Polyamid, bspw. PA66 hergestellt. Abhängig vom Material des Käfigs wird dieser vor der Montage einem Konditionierungsprozess ausgesetzt, bei dem das Kunststoffmaterial Wasser aufnimmt, wodurch sich seine Bruchdehnung erhöht, und seine Festigkeit und Steifigkeit abnehmen. Die damit erhöhte Elastizität trägt dazu bei, die während der Montage des Käfigs in den Außenring auftretenden Spannungen, insbesondere an den Schnappnasen zu reduzieren.The cage is preferably made from a polyoxymethylene or polyactal (POM) or from a polyamide, for example PA66. Depending on the material of the cage, before assembly it is subjected to a conditioning process in which the plastic material absorbs water, increasing its elongation at break and reducing its strength and rigidity. The resulting increased elasticity helps to reduce the stresses that occur during assembly of the cage in the outer ring, particularly at the snap-in lugs.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Wälzlager für eine Lenkstange eines Kraftfahrzeugs. Das Wälzlager weist einen Innenring, einen Außenring, Wälzkörper und einen wie vorstehend und im Folgenden beschriebenen Käfig auf. Der Innenring weist an einer Außenumfangsfläche eine Innenringlaufbahn auf. Der Außenring ist in radialer Richtung außerhalb, beabstandet und im Wesentlichen konzentrisch zum Innenring angeordnet und besitzt an einer Innenumfangsfläche eine Außenringlaufbahn. Die Wälzköper sind zwischen dem Innenring und dem Außenring derart angeordnet, dass sie an der Innenringlaufbahn und/oder an der Außenringlaufbahn abrollen. Die Wälzkörper werden in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet, von dem Käfig zwischen dem Innenring und dem Außenring gehalten.A further aspect of the invention relates to a roller bearing for a steering rod of a motor vehicle. The roller bearing has an inner ring, an outer ring, rolling elements and a cage as described above and below. The inner ring has an inner ring raceway on an outer peripheral surface. The outer ring is located radially outside, spaced, and substantially concentric with the inner ring, and has an outer ring raceway on an inner peripheral surface. The rolling elements are arranged between the inner ring and the outer ring in such a way that they roll on the inner ring raceway and/or on the outer ring raceway. The rolling bodies are held in the circumferential direction, preferably equally spaced from one another, by the cage between the inner ring and the outer ring.
Die vorstehend für den erfindungsgemäßen Käfig angegebenen Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Wälzlager.The advantages specified above for the cage according to the invention also apply to the roller bearing according to the invention.
Erfindungsgemäß weist der Innenring eine umlaufende Führungsfläche auf, die eingerichtet ist, die ersten und zweiten Schnapphaken im zusammengebauten Zustand, insbesondere in radialer Richtung, zu stützen. Die Führungsfläche begrenzt im montierten Zustand des Wälzlagers die Bewegung der ersten und zweiten Schnapphaken in radialer Richtung nach innen, die beispielsweise aufgrund einer entsprechenden Lasteinwirkung auftreten kann. Dadurch verhindert die Führungsfläche, dass eine oder mehrere Schnapphaken aufgrund einer entsprechenden Lasteinwirkung „ausschnappen“, wodurch eine ungewollte Demontage des Wälzlagers durch ein Lösen des Käfigs von dem Außenring zuverlässig verhindert wird.According to the invention, the inner ring has a circumferential guide surface which is set up to support the first and second snap hooks in the assembled state, in particular in the radial direction. When the roller bearing is in the mounted state, the guide surface limits the movement of the first and second snap hooks in the radial direction inwards, which can occur, for example, due to a corresponding load effect. As a result, the guide surface prevents one or more snap hooks from “snapping out” due to a corresponding load effect, as a result of which an unintentional disassembly of the roller bearing due to the cage detaching from the outer ring is reliably prevented.
Gemäß einer Ausführungsform sind eine Anzahl der ersten Schnapphaken und eine Anzahl der zweiten Schnapphaken in Abhängigkeit der Anzahl der Wälzkörper definiert. Dabei ist die Anzahl der ersten Schnapphaken gleich der Anzahl der zweiten Schnapphaken, wenn die Anzahl der Wälzkörper eine gerade Zahl ist. Zusätzlich oder alternativ ist die Anzahl der ersten Schnapphaken größer, vorzugsweise um eins größer, als die Anzahl der zweiten Schnapphaken, wenn die Anzahl der Wälzkörper eine ungerade Zahl ist. Die Anzahl der ersten Schnapphaken und die Anzahl der zweiten Schnapphaken können dabei vorzugsweise wie folgt definiert sein:
Dieses Verhältnis von ersten Schnapphaken zu zweiten Schnapphaken verhindert sicher eine ungewollte Demontage des Wälzlagers, ohne die zulässige Käfigwerkstoffbeanspruchung beim Einsetzen des Käfigs in den Außenring zu überschreiten.This ratio of the first snap hook to the second snap hook reliably prevents unintentional disassembly of the roller bearing without exceeding the permissible stress on the cage material when the cage is inserted into the outer ring.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Winkel zwischen zwei zueinander benachbarten ersten und zweiten Schnapphaken in Abhängigkeit der Anzahl der Wälzkörper definiert. Der Winkel kann hierbei vorzugsweise wie folgt definiert sein:
Durch eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Schnapphaken entlang der Umfangsrichtung ist eine im Wesentlichen gleichmäßige Lastverteilung auf die Schnapphaken möglich, sodass auf jeden Schnapphaken in etwa die gleiche Last aufgebracht wird.A substantially uniform distribution of the snap hooks along the circumferential direction enables a substantially uniform load distribution to the snap hooks, so that approximately the same load is applied to each snap hook.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Mindesthöhe der zweiten Schnapphaken größer als ein maximal zulässiger Spalt zwischen einer Innenumfangsfläche, vorzugsweise eines Führungsbords, des Außenrings und einer Außenumfangsfläche des Innenrings, vorzugsweise der Führungsfläche, und wobei eine Mindesthöhe der ersten Schnapphaken größer als die Mindesthöhe der zweiten Schnapphaken ist.According to one embodiment, a minimum height of the second snap hooks is greater than a maximum permissible gap between an inner peripheral surface, preferably a guide rim, of the outer ring and an outer peripheral surface of the inner ring, preferably the guide surface, and wherein a minimum height of the first snap hooks is greater than the minimum height of the second snap hooks .
Die Höhe der Schnapphaken kann anhand des maximalen Spalts zwischen dem maximalen Durchmesser an einer Innenumfangsfläche des Führungsbords des Außenrings und der Außenumfangsfläche der Führungsfläche des Innenrings berechnet werden. Unter der Mindesthöhe des Schnapphakens ist die Summe der Dicke eines Schnapphakenkörpers und die Höhe der Schnappnase in radialer Richtung zu verstehen. Die Mindesthöhen der Schnapphaken können wie folgt definiert sein:
Dadurch werden während der Montage des mit den Wälzlagern gefüllten Käfigs in den Außenring auftretende Spannungen und die daraus resultierende Montagekraft durch die zweiten, niedrigeren Schnapphaken reduziert und unter einem für das Käfigmaterial kritischen Bruchwert gehalten.As a result, stresses occurring during assembly of the cage filled with the roller bearings in the outer ring and the resulting assembly force are reduced by the second, lower snap hook and kept below a critical breaking value for the cage material.
Gemäß einer Ausführungsform sind der Innenring und der Außenring aus einem Stahl oder einer Stahllegierung hergestellt und/oder ist der Käfig aus einem Kunststoff hergestellt. Unter einen Kunststoff ist hierbei ein sortenreiner Kunststoff, ein Kunststoffgemisch, sowie ein faserverstärkter Kunststoff bzw. ein faserverstärktes Kunststoffgemisch zu verstehen. Abhängig von dem für den Käfig gewählten Kunststoff wird der Käfig vor der Montage in den Außenring konditioniert, also der Feuchtigkeitswert des Kunststoffs wird erhöht, um die Elastizität des Käfigs zu steigern und die Spannungen zusätzlich zu reduzieren.According to one embodiment, the inner ring and the outer ring are made of steel or a steel alloy and/or the cage is made of plastic. A plastic is to be understood here as meaning a single-type plastic, a plastic mixture, and a fiber-reinforced plastic or a fiber-reinforced plastic mixture. Depending on the plastic chosen for the cage, the cage is conditioned prior to assembly into the outer ring, i.e. the moisture content of the plastic is increased to increase the elasticity of the cage and further reduce stress.
Gemäß einer Ausführungsform sind der Außenring und der Innenring aus einem Stahl oder einer Stahllegierung und/oder mittels eines Ziehverfahrens hergestellt.According to one embodiment, the outer ring and the inner ring are made of steel or a steel alloy and/or are produced by means of a drawing process.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Montageverfahren für ein Wälzlager, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Einsetzen von Wälzkörpern in einen Käfig, wobei der Käfig aufweist: einen ringartigen Hauptkörper, der mehrere Taschen aufweist, die in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, angeordnet sind und dazu eingerichtet sind, Wälzkörper des Wälzlagers aufzunehmen; und erste und zweite Schnapphaken mit radial nach außen gerichteten Schnappnasen, die dazu eingerichtet sind, mit einem Außenring des Wälzlagers eine formschlüssige Verbindung auszubilden; wobei sich die ersten und zweiten Schnapphaken in axialer Richtung von dem Hauptkörper weg erstrecken; und wobei die ersten und die zweiten Schnapphaken in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, im Wesentlichen alternierend, also abwechselnd, angeordnet sind, und die Schnappnasen der ersten Schnapphaken in radialer Richtung weiter nach außen vorstehen als die Schnappnasen der zweiten Schnapphaken;
- - Einsetzen des mit den Wälzkörpern bestückten Käfigs in einen Außenring, der in radialer Richtung außerhalb, beabstandet und im Wesentlichen konzentrisch zu einem Innenring angeordnet ist, und an einer Innenumfangsfläche eine Außenringlaufbahn aufweist;
- - Verrasten bzw. Einschnappen der nach außen gerichteten ersten und zweiten Schnapphaken an dem Außenring;
- - Einsetzen des Innenrings in den mit den Wälzkörpern bestückten Käfig; wobei der Innenring an einer Außenumfangsfläche eine Innenringlaufbahn aufweist, sodass die Wälzkörper zwischen dem Innenring und dem Außenring derart angeordnet sind, dass sie an der Innenringlaufbahn und/oder an der Außenringlaufbahn abrollen und der Käfig die Wälzkörper in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet, zwischen dem Innenring und dem Außenring hält; und
- - Verrasten bzw. Einschnappen von nach innen gerichteten dritten Schnapphaken an dem Innenring.
- - Insertion of rolling elements in a cage, wherein the cage comprises: a ring-like main body having a plurality of pockets, which are arranged in the circumferential direction, preferably evenly distributed, and are adapted to receive rolling elements of the rolling bearing; and first and second snap hooks with radially outwardly directed snap lugs, which are set up to form a positive connection with an outer ring of the roller bearing; the first and second snap hooks extending axially away from the main body; and wherein the first and the second snap hooks are arranged in a circumferential direction, preferably evenly distributed, essentially alternating, ie alternately, and the snap lugs of the first snap hooks project further outwards in the radial direction than the snap lugs of the second snap hooks;
- - Insertion of the tipped with the rolling elements cage in an outer ring in the radial Rich is disposed outside, spaced from and substantially concentric with an inner ring, and has an outer ring raceway on an inner peripheral surface;
- - Latching or snapping the outwardly directed first and second snap hooks on the outer ring;
- - Insertion of the inner ring in the cage fitted with the rolling elements; wherein the inner ring has an inner ring raceway on an outer peripheral surface, so that the rolling elements are arranged between the inner ring and the outer ring in such a way that they roll on the inner ring raceway and/or on the outer ring raceway and the cage has the rolling elements in the circumferential direction, preferably evenly spaced from one another, between the inner ring and the outer ring holds; and
- - Latching or snapping inwardly directed third snap hooks on the inner ring.
Die vorstehend für den erfindungsgemäßen Käfig beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen gelten auch für das Montageverfahren und werden zur Vermeidung von Wiederholungen hier nicht noch einmal angegeben.The advantages and embodiments described above for the cage according to the invention also apply to the assembly method and are not given again here to avoid repetition.
Figurenlistecharacter list
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine perspektivische Darstellung eines Käfigs gemäß einer Ausführungsform. -
2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Wälzlagers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. -
3 eine Draufsicht eines Wälzlagers gemäß der Ausführungsform. -
4a eine Längsschnittdarstellung des Schnittes 4a-4a in3 . -
4b eine Längsschnittdarstellung des Schnittes 4b-4b in3 . -
5 ein Flussdiagramm eines Montageverfahrens für ein Wälzlager gemäß einer Ausführungsform.
-
1 12 is a perspective view of a cage according to an embodiment. -
2 a schematic exploded view of a rolling bearing according to an exemplary embodiment. -
3 12 is a plan view of a rolling bearing according to the embodiment. -
4a a longitudinal sectional view ofsection 4a-4a in3 . -
4b a longitudinal sectional view ofsection 4b-4b in3 . -
5 12 is a flowchart of an assembly method for a rolling bearing according to an embodiment.
In axialer Richtung gesehen an einer Seite des Hauptkörpers 3 erstrecken sich erste Schnapphaken 5 und zweite Schnapphaken 6. Die ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 sind in Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 im Wesentlichen alternierend, also abwechselnd angeordnet und weisen einen im Wesentlichen gleichmäßigen Abstand zueinander auf. Die ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 sind hier beispielhaft einstückig ausgebildet und bilden einen zinnenartigen Kranz 7 aus, der sich in axialer Richtung auf einer Seite des Hauptkörpers 3 näherungsweise an einem Innendurchmesser des Hauptkörpers 3 weg erstreckt.Seen in the axial direction, first snap hooks 5 and second snap hooks 6 extend on one side of the
Die ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 besitzen jeweils eine Schnappnase 8, die in radialer Richtung nach außen gerichtet ist. Dabei stehen Schnappnasen 9 der ersten Schnapphaken 5 in radialer Richtung weiter nach außen als Schnappnasen 10 der zweiten Schnapphaken 6.The first and second snap hooks 5, 6 each have a snap nose 8 which is directed outwards in the radial direction. The snap lugs 9 of the first snap hooks 5 are further outward in the radial direction than the snap lugs 10 of the second snap hooks 6.
Ferner weist der Käfig 1 gemäß dieser Ausführungsform dritte Schnapphaken 11 auf, die jeweils eine radial nach innen gerichtete Schnappnase 12 besitzen. Die dritten Schnapphaken 11 erstrecken sich in axialer Richtung gesehen an der anderen Seite des Hauptkörpers 3 entgegengesetzt zu den ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 weg vom Hauptkörper 3, und sind in Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Anzahl der dritten Schnapphaken 11 ist geringer als die jeweilige Anzahl der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6. Zum Beispiel kann die Anzahl der dritten Schnapphaken 11 nur fünf betragen, während die jeweilige Anzahl der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 neun oder zehn beträgt.Furthermore, according to this embodiment, the
Der Käfig 1 ist aus einem Kunststoff, bspw. POM (Polyacetal) oder PA66 (Polyamid) hergestellt und ist spritzgegossen. Das Spritzgießen ist ein kostengünstiges und serienfertigungstaugliches Fertigungsverfahren, es ist aber auch denkbar, dass der Käfig 1 durch ein anderes Verfahren hergestellt wird. Darüber hinaus sind auch andere Kunststoffe, Kunststoffgemische, faserverstärkte Kunststoffe oder faserverstärkte Kunststoffgemische als Material für den Käfig 1 denkbar, solange es eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit aufweist, um die im Betrieb des Wälzlagers 2 wirkenden Kräfte aufnehmen zu können und gleichzeitig eine ausreichende Elastizität aufweist, um während der Montage des Wälzlagers 2 nicht zu brechen.The
Die Wälzkörper 15 sind im zusammengesetzten Zustand des Wälzlagers 2 in den Taschen 4 des Käfigs 1 aufgenommen und in Umfangsrichtung zueinander beabstandet gehalten. Ferner sind die Wälzkörper 15 mit zumindest einer der Innenringlaufbahn 16 und der Außenringlaufbahn 19 derart in Kontakt, dass sie daran abrollen. Der Käfig 1 ist vorzugsweise als ein Schnappkäfig ausgebildet, bei dem die Wälzkörper 15 durch ein Einschnappen in die Taschen 4 von dem Käfig 1 gehalten werden.The rolling
Der Innen- und der Außenring 13, 14 weisen fertigungsbedingt Toleranzen auf, wodurch ein Abstand zwischen dem Innenring 13 und dem Außenring 14 variieren kann. Die ersten Schnapphaken 5 besitzen eine Mindesthöhe h1 in radialer Richtung, die größer ist als eine Mindesthöhe h2 der zweiten Schnapphaken 6 in radialer Richtung. Die Mindesthöhen h1, h2 der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 werden in Abhängigkeit eines maximal zulässigen Spalts smax bestimmt, wobei der Spalt smax dem Spalt entspricht, der zwischen dem Führungsbord 20 des Außenrings 14 und der Führungsfläche 18 des Innenrings 13 für einen maximal zulässigen Innendurchmesser des Führungsbords 20 und einen minimal zulässigen Außendurchmesser der Führungsfläche 18 ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Mindesthöhen h1, h2 wie folgt definiert:
Die unterschiedlichen Höhen h1, h2 und die alternierende Anordnung der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 in Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 des Käfigs 1 verhindern eine ungewollte Demontage des Wälzlagers 2, insbesondere aufgrund eines Lösens des Käfigs 1 vom Außenring 2, durch eine ausreichend hohe Schnappnasenüberdeckung auch in den Grenztoleranzlagen an zumindest jeder Schnappnase 9, ohne die zulässige Werkstoffbeanspruchung des Käfigs 1 beim Einsetzen des Käfigs 1 in den Außenring 14, also beim Einschnappen der Schnappnase 9, 10 in den Außenring 14, zu überschreiten.The different heights h 1 , h 2 and the alternating arrangement of the first and second snap hooks 5, 6 in the circumferential direction of the
Wie vorstehend bereits ausgeführt, sind die ersten und die zweiten Schnapphaken 5, 6 im Wesentlichen abwechselnd entlang der Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 des Käfigs 1 angeordnet. Dabei bestimmt sich die genaue Anzahl n1 der ersten Schnapphaken 5 und die genaue Anzahl n2 der zweiten Schnapphaken 6 in Abhängigkeit von der Anzahl z der Wälzkörper 15. Dabei gilt vorzugsweise:
Ein Winkel α, über den zwei zueinander benachbarten Schnappnasen 5, 6 in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind, ist in Abhängigkeit von der Anzahl z der Wälzkörper 15 wie folgt bestimmt:
In einem Schritt S4 wird der Innenring 13 in den mit den Wälzkörpern 15 bestückten Käfig 1 eingesetzt, wobei die dritten Schnapphaken 11 in den Innenring 13 einschnappen (Schritt S5), indem die Schnappnasen 12 den Führungsbord 17 des Innenrings 13 hintergreifen. Dazu wird der Innenring 13 in derselben axialen Richtung in den Käfig 1 eingeschoben, in der zuvor der Käfig 1 in den Außenring 14 eingeschoben wurde. Dabei gleiten die Schnappnase 12 unter elastischer Verformung der Schnapphaken 11 nach radial außen zunächst an dem Führungsbord 17 des Innenrings 13 entlang und schnappen anschließen in den Innenring 13 ein.In a step S4, the
Die Führungsfläche 18 des Innenrings 13 ist im zusammengesetzten, also montierten, Zustand des Wälzlagers 2 in Radialrichtung unterhalb, also radial innerhalb, der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 angeordnet, und begrenzt eine Verformung der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 nach radial innen. Dadurch wird ein ungewolltes Ausschnappen der Schnapphaken 5, 6, also ein Lösen der Verbindung zwischen den Schnappnasen 9, 10 und dem Führungsbord 20 des Außenrings 14, bspw. durch eine radial nach innen gerichtete Lasteinwirkung auf die Schnappnasen verhindert. So kann beim Transport des Wälzlagers 2 als Schüttgut eine ungewollte Demontage des Wälzlagers 2 durch die dabei vielfältig, teilweise stoßartig und in ihrer Wirkrichtung willkürlich auftretenden Lasten, insbesondere auf die Schnapphaken 5, 6, verhindert werden.The
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- KäfigCage
- 22
- Wälzlagerroller bearing
- 33
- Hauptkörpermain body
- 44
- Taschepocket
- 55
- erster Schnapphakenfirst snap hook
- 66
- zweiter Schnapphakensecond snap hook
- 77
- Kranzwreath
- 88th
- Schnappnasesnap nose
- 99
- Schnappnasesnap nose
- 1010
- Schnappnasesnap nose
- 1111
- dritter Schnapphakenthird snap hook
- 1212
- Schnappnasesnap nose
- 1313
- Innenringinner ring
- 1414
- Außenringouter ring
- 1515
- Wälzkörperrolling elements
- 1616
- Innenringlaufbahninner ring raceway
- 1717
- Führungsbordguide board
- 1818
- Führungsflächeguide surface
- 1919
- Außenringlaufbahnouter ring raceway
- 2020
- Führungsbordguide board
- 2121
- Halteflächeholding surface
- 2222
- Montageverfahren assembly procedure
- h1, h2h1, h2
- Mindesthöheminimum height
- n1, n2, zn1, n2, e.g
- Anzahlnumber
- SmaxSmax
- Spaltgap
- αa
- Winkelangle
Claims (8)
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-
2020
- 2020-10-09 DE DE102020126530.1A patent/DE102020126530B4/en active Active
-
2021
- 2021-06-29 WO PCT/DE2021/100549 patent/WO2022073531A1/en active Application Filing
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Also Published As
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WO2022073531A1 (en) | 2022-04-14 |
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |