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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine außenringbefestigte Rollenhülse nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, welche insbesondere vorteilhaft für Hochdrehzahlanwendungen im Bereich von Hybrid- und Elektroantrieben von Kraftfahrzeugen, beispielsweise zur Lagerung von Getriebekomponenten, anwendbar ist.
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Hintergrund der Erfindung
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In der Wälzlagertechnik ist es allgemein bekannt, dass Rollenhülsen diejenige Bauform von Radial-Rollenwälzlagern sind, welche die kleinste radiale Bauhöhe aufweisen und besonders raumsparende und montagefreundliche Lagerungen mit hoher radialer Tragfähigkeit ermöglichen. Die bekannteste und am häufigsten verwendete Bauform stellt dabei die beispielsweise aus der
DE 10 2013 216 749 A1 bekannte gehäuse- bzw. außenringbefestigte Rollenhülse dar, die aus einem in ein Gehäuse einsetzbaren Außenring und aus einem in diesen Außenring eingesetzten Rollenkranz besteht, der durch einen aus zwei Seitenringen und mehreren die Seitenringe miteinander verbindenden Käfigstegen bestehenden Lagerkäfig sowie aus einer Vielzahl in zwischen den Käfigstegen gebildeten Käfigtaschen eingesetzter Rollenwälzkörper gebildet wird, die von dem Lagerkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen gehalten werden und auf einer durch die Innenmantelfläche des Außenrings gebildeten Außenlaufbahn abrollen. Die axiale Führung des Rollenkranzes erfolgt dabei durch zwei an den Axialseiten des Außenrings sich radial nach innen erstreckende und mit den Stirnseiten der Rollenwälzkörper in Wirkkontakt stehende Borde, denen radial gegenüber mit einem Zwischenspalt die Seitenringe des Lagerkäfigs angeordnet sind.
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Die bei außenringbefestigten Rollenhülsen am häufigsten angewendete Art der Käfigführung stellt dabei die in der Wälzlagertechnik allgemein bekannte Wälzkörperführung dar, bei welcher der Lagerkäfig über die Halterung der Rollenwälzkörper in den Käfigtaschen auf den Rollenwälzkörpern geführt wird. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass eine solche Käfigführung für Anwendungen, in denen Drehzahlen größer 1,3 Millionen nxdm auftreten, ungeeignet ist, da die hierbei auftretende Reibung zwischen den Rollenwälzkörpern und dem Lagerkäfig so groß ist, dass es zum Verschleiß der Halterungen der Rollenwälzkörper in den Käfigtaschen sowie zu thermischen Verformungen des Lagerkäfigs kam, die letztendlich zum Ausfall der Rollenhülse führten.
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Eine zur Vermeidung der beschriebenen Nachteilen geeignete alternative Art der Käfigführung wäre es, den Lagerkäfig ähnlich wie bei dem Zylinderrollenlager gemäß
DE 203 11 207 U1 über dessen Seitenringe an den axialen Endflächen der radialen Borde zu führen. Da eine solche Käfigführung jedoch durch Drehen und Schleifen endbearbeitete Borde voraussetzt, ist auch diese Art der Käfigführung für Rollenhülsen ungeeignet, da bei Rollenhülsen die Borde aus Kostengründen zumeist gestanzt bzw. durch Umbördelung hergestellt werden und aus diesem Grund scharfkantig und ungenau sind.
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Auch die in der Wälzlagertechnik allgemein bekannte dritte Art der Käfigführung, bei welcher der Lagerkäfig auf einem Innenring bzw. auf der zu lagernden Welle geführt wird, ist für Anwendungen, in denen Drehzahlen größer 1,3 Millionen nxdm auftreten, ungeeignet, da auch hier die auftretende Reibung zwischen dem Lagerkäfig und dem Innenring/der Welle und die damit verbundene Wärmeentwicklung bewirkt, dass sich der zumeist aus einem Kunststoff bestehende Lagerkäfig mehr ausdehnt als der Innenring/die Welle und dadurch das Käfigspiel zum Innenring/zur Welle so groß wird, dass die Käfigführung verloren geht.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine außenringbefestigte Rollenhülse zu konzipieren, bei welcher der Lagerkäfig eine Käfigführung aufweist, die für Drehzahlen größer 1,3 Millionen nxdm geeignet ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer außenringbefestigten Rollenhülse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass der Lagerkäfig als an der Außenlaufbahn im Außenring geführter Käfig ausgebildet ist, indem die Käfigstege des Lagerkäfigs über deren gesamte Länge und Breite eine sich über den Außendurchmesser der Seitenringe bis nahezu zur Außenlaufbahn im Außenring erstreckende radiale Höhe aufweisen und außenumfangsseitig mit Führungsflächen ausgebildet sind, die mit der Außenlaufbahn im Außenring in Gleitkontakt stehen.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten außenringbefestigten Rollenhülse werden in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.
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Danach ist es gemäß den Ansprüchen 2 und 3 bei der erfindungsgemäß ausgebildeten außenringbefestigten Rollenhülse vorgesehen, dass die Führungsflächen der Käfigstege zur Verbesserung des Schmierölflusses innerhalb der Rollenhülse mit nutförmigen Aussparungen ausgebildet sind. Dabei ist in einer bevorzugten Ausführungsform in jedem Käfigsteg jeweils axial mittig eine Aussparung angeordnet, die eine etwa der halben Axiallänge des Käfigstegs entsprechende axiale Länge sowie eine etwa einem Viertel der Höhe der Käfigstege entsprechende Tiefe aufweist. In alternativer Ausführung ist es jedoch auch möglich, jeweils zwei oder mehr Aussparungen gleichmäßig oder ungleichmäßig zueinander beabstandet in jedem Käfigsteg anzuordnen und mit einer größeren oder kleineren Tiefe auszubilden.
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Gemäß Anspruch 4 zeichnet sich die erfindungsgemäß ausgebildete außenringbefestigte Rollenhülse darüber hinaus noch dadurch aus, dass durch die Aussparungen in den Käfigstegen an den Enden jedes Käfigsteges jeweils zwei verkleinerte Führungsflächen gebildet werden, die eine reduzierte Kontaktfläche zur Außenlaufbahn im Außenring aufweisen. Neben der Verbesserung des Schmierölflusses innerhalb der Rollenhülse kann mit einer axial mittigen Aussparung in jedem Käfigsteg somit gleichzeitig erreicht werden, dass jeder Käfigsteg nur noch mit zwei punktförmigen Führungsflächen mit der Außenlaufbahn im Außenring in Gleitkontakt steht.
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Schließlich wird es als vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäß ausgebildeten außenringbefestigten Rollenhülse durch Anspruch 5 noch vorgeschlagen, dass die beiden verkleinerten Führungsflächen an jedem Käfigsteg zur weiteren Reduzierung ihrer Kontaktfläche zur Außenlaufbahn im Außenring mit jeweils zwei zu den benachbarten Käfigtaschen verlaufenden Radien ausgebildet sind. Denkbar ist es jedoch auch, an den verkleinerten Führungsflächen anstelle von Radien etwa gleichgroße Schrägen anzuordnen, die ebenso wie die Radien beim Spritzgießen des bevorzugt aus einem Kunststoff bestehenden Lagerkäfigs an die Käfigstege angeformt werden.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete außenringbefestigten Rollenhülse weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten außenringbefestigten Rollenhülsen den Vorteil auf, dass sie dadurch, dass ihr Lagerkäfig als über verlängerte Käfigstege an der Außenlaufbahn im Außenring geführter Käfig ausgebildet ist, sich auch für Anwendungen eignet, in denen Drehzahlen größer 1,3 Millionen nxdm auftreten, da es bei einer solchen Art der Käfigführung zu keinen thermischen Verformungen des Lagerkäfigs kommen kann, die zum Ausfall der Rollenhülse führen.
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Figurenliste
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Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten außenringbefestigten Rollenhülse wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten außenringbefestigten Rollenhülse;
- 2 eine perspektivische Ansicht des Lagerkäfigs der erfindungsgemäß ausgebildeten außenringbefestigten Rollenhülse;
- 3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete außenringbefestigten Rollenhülse.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Aus 1 geht eine räumliche Darstellung einer montierten außenringbefestigten Rollenhülse 1 hervor, die aus einem in ein nicht dargestelltes Gehäuse einsetzbaren Außenring 2 und aus einem in diesen Außenring 2 eingesetzten Rollenkranz 3 besteht. Der Rollenkranz 3 wird dabei, wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, durch einen aus zwei Seitenringen 5, 6 und mehreren die Seitenringe 5, 6 miteinander verbindenden Käfigstegen 7 bestehenden Lagerkäfig 4 sowie aus einer Vielzahl in zwischen den Käfigstegen 7 gebildeten Käfigtaschen 8 eingesetzter Rollenwälzkörper 9 gebildet, die von dem Lagerkäfig 4 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen gehalten werden und auf einer durch die Innenmantelfläche des Außenrings 2 gebildeten Außenlaufbahn 10 abrollen. Ebenso ist in 3 zu sehen, dass die axiale Führung des Rollenkranzes 3 durch zwei an den Axialseiten des Außenrings 2 sich radial nach innen erstreckende und mit den Stirnseiten der Rollenwälzkörper 9 in Wirkkontakt stehen Borde 11, 12 erfolgt, denen radial gegenüber mit einem Zwischenspalt die Seitenringe 5, 6 des Lagerkäfigs 4 angeordnet sind.
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Aus den 2 und 3 ist des Weiteren erkennbar, dass der Lagerkäfig 4 als an der Außenlaufbahn 10 im Außenring 2 geführter Käfig ausgebildet ist, indem die Käfigstege 7 des Lagerkäfigs 4 über deren gesamte Länge und Breite eine sich über den Außendurchmesser der Seitenringe 5, 6 bis nahezu zur Außenlaufbahn 10 im Außenring 2 erstreckende radiale Höhe aufweisen und außenumfangsseitig mit Führungsflächen 13 ausgebildet sind, die mit der Außenlaufbahn 10 im Außenring 2 in Gleitkontakt stehen. Zusätzlich sind die Führungsflächen 13 der Käfigstege 7 zur Verbesserung des Schmierölflusses innerhalb der Rollenhülse 1 mit nutförmigen Aussparungen 14 ausgebildet, wobei in jedem Käfigsteg 7 jeweils axial mittig eine Aussparung 14 angeordnet, die eine etwa der halben Axiallänge des Käfigstegs 7 entsprechende axiale Länge sowie eine etwa einem Viertel der Höhe der Käfigstege 7 entsprechende Tiefe aufweist.
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Schließlich wird durch 2 noch deutlich, dass durch die Aussparungen 14 in den Käfigstegen 7 an den Enden jedes Käfigsteges 7 jeweils zwei verkleinerte Führungsflächen 13 gebildet werden, die eine reduzierte Kontaktfläche zur Außenlaufbahn 10 im Außenring 2 aufweisen. Außerdem sind die beiden verkleinerten Führungsflächen 13 an jedem Käfigsteg 7 mit jeweils zwei zu den benachbarten Käfigtaschen 8 verlaufenden Radien 15, 16 ausgebildet, mit ihrer Kontaktfläche zur Außenlaufbahn 10 im Außenring 2 noch weiter reduziert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollenhülse
- 2
- Außenring von 1
- 3
- Rollenkranz von 1
- 4
- Lagerkäfig
- 5
- Seitenring von 4
- 6
- Seitenring von 4
- 7
- Käfigstege von 4
- 8
- Käfigtaschen in 4
- 9
- Rollenwälzkörper
- 10
- Außenlaufbahn in 2
- 11
- Bord an 2
- 12
- Bord an 2
- 13
- Führungsflächen an 7
- 14
- Aussparungen in 13
- 15
- Radien an13
- 16
- Radien an 13
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013216749 A1 [0002]
- DE 20311207 U1 [0004]
