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Die Erfindung betrifft einen Schnappkäfig für ein Kegelrollenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Kegelrollenlager mit diesem Schnappkäfig.
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Kegelrollenlager erlauben es, radiale Kräfte in beide Richtungen sowie axiale Kräfte mindestens oder genau in eine axiale Richtung zu übertragen. In Kegelrollenlagern befinden sich als Wälzkörper Kegelrollen, wobei diese üblicherweise mit ihren Rotationsachsen angestellt zu einer Hauptdrehachse des Kegelrollenlagers angeordnet sind. Dabei sind ist üblicherweise die Kegelrollen so angeordnet, dass die kleinere Rollenstirn auf einem kleineren Teilkreisdurchmesser läuft als die große Rollenstirn. Kegelrollenlager benötigen Käfige zur Führung der Kegelrollen. Der Aufbau und die Positionierung dieser Käfige ist jedoch aufgrund der geometrischen Verhältnisse in dem Kegelrollenlager schwierig.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 10 2018 127 781 A1 , die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, einen Wälzlagerkäfig, mit zwei durch Schnappverbindungen miteinander verbundenen Käfigringen aus Kunststoff, wobei zur Bildung der Schnappverbindungen gesonderte, ebenfalls aus Kunststoff gefertigte Verbindungsanordnungen vorgesehen sind. Bei einer Ausführungsform für Kegelrollenlager wird ein Käfig durch zwei Seitenteile und eine Vielzahl von Stegen gebildet, wobei die Stege als separate Bauteile ausgebildet sind.
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Die Druckschrift
DE 10 2017 116 606 A1 zeigt einen Lagerkäfig für Wälzlager, welcher zwei Käfigteile umfasst, wobei das erste Käfigteil ein ringförmiges Element mit einer Vielzahl von an einer Stirnseite integrierten Stegen und das zweite Käfigteil ein ringförmiges Element mit an der zum ersten Käfigteil ausgerichteten Stirnseite integrierten Halteelemente aufweist, wobei die zum zweiten Käfigteil ausgerichteten Enden der Stege des ersten Käfigteils derart ausgebildet sind, dass die Stege mit den Halteelementen des zweiten Käfigteils eine feste Verbindung bilden.
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Aus der
JP 2014 - 185 729 A geht ein Lagerkäfig hervor, der kammförmige Segmente mit axial vorstehenden Käfigstegen, die an einem Ringelement vorgesehen sind, aufweist, welche in Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt sind. Diese sind sowohl am linken als auch am rechten axialen Ende von konischen Wälzkörpern angeordnet und sind am Umfang mit einer in Umfangsrichtung verschobenen Phase ausgerichtet. Die Käfigstege des linken und des rechten kammförmigen Segments sind miteinander verbunden, indem sie sich radial abwechselnd überlappen, wodurch sie einen Käfig bilden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Käfig für ein Kegelrollenlager vorzuschlagen, welcher montagefreundlich ausgebildet ist. Diese Aufgabe wird durch einen Schnappkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kegelrollenlager mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Schnappkäfig, welcher für ein Kegelrollenlager geeignet und/oder ausgebildet ist. Der Schnappkäfig ist besonders bevorzugt aus Kunststoff gefertigt. Der Schnappkäfig ist als ein Fensterkäfig aufgebaut, wobei dieser eine Mehrzahl von Fenstern zur Aufnahme von Kegelrollen aufweist. Insbesondere sind die Fenster so dimensioniert, dass diese sich an der Form der Kegelrollen orientieren. Die Fenster sind zueinander durch Stege getrennt. Die Kegelrollen weisen bevorzugt eine kleine Rollenstirn und eine große Rollenstirn auf. Die kleine Rollenstirn hat einen kleineren Durchmesser als große Rollenstirn. Der Schnappkäfig ist in der Form insbesondere kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei der Durchmesser auf der einen axialen Seite kleiner als auf der anderen axialen Seite ausgebildet ist.
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Der Schnappkäfig weist einen ersten Käfigabschnitt auf, wobei der erste Käfigabschnitt eine Mehrzahl an ersten Stegabschnitten aufweist. Es ist vorgesehen, dass sich im eingebauten Zustand die ersten Stegabschnitte zwischen den Kegelrollen erstrecken und zumindest einen Teilabschnitt der Stege zu bilden. Die ersten Stegabschnitte definieren jeweils Anlaufflächen für die Kegelrollen. Unter den definierten Anlaufflächen für die Kegelrollen sollen die Anlaufflächen verstanden werden, welche bei den ersten Stegabschnitten tatsächlich vorhanden sind und ausgehend von den tatsächlich vorhandenen Anlaufflächen über die gesamte Kegelrollenlänge extrapoliert werden.
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Der Schnappkäfig weist einen zweiten Käfigabschnitt auf, wobei der zweite Käfigabschnitt eine Mehrzahl von zweiten Stegabschnitten aufweist. Insbesondere ist die Anzahl der ersten Stegabschnitte und die Anzahl der zweiten Stegabschnitte gleich. Die zweiten Stegabschnitte bilden jeweils einen Teil des Stegs und erstrecken sich im eingebauten Zustand zwischen den Kegelrollen. Die zweiten Stegabschnitte können mit den ersten Stegabschnitten über eine Schnappverbindung miteinander verbunden werden, wobei ein erster und ein zweiter Stegabschnitt gemeinsam einen der Stege bilden. Insbesondere sind alle Stege in Umlaufrichtung baugleich ausgebildet. Der erste Käfigabschnitt und/oder der zweite Käfigabschnitt ist insbesondere einteilig und/oder einmaterialig ausgebildet. Insbesondere ist der jeweilige Käfigabschnitt aus einem durchgehenden Materialabschnitt gebildet. Insbesondere ist der Schnappkäfig zweiteilig ausgebildet.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die zweiten Stegabschnitte in Umlaufrichtung beabstandet und/oder kontaktfrei zu den Anlaufflächen ausgebildet sind. Somit berühren im eingebauten Zustand die zweiten Stegabschnitte die Kegelrollen in Umlaufrichtung nicht. Die Hakenaufnahme weist einen Gabelhaken mit einer dazwischen angeordneten Hakennut auf, wobei die Hakennut in axialer Richtung verläuft und/oder der Gabelhaken in Umlaufrichtung ausgerichtet ist. Der Schnapphaken schnappt bei einer Verschiebung in axialer Richtung in den Gabelhaken ein. Der Schnapphaken weist ferner einen Führungsabschnitt auf, wobei der Führungsabschnitt in der Hakennut axial verschiebbar, jedoch in Umlaufrichtung formschlüssig gehalten ist. Durch das formschlüssige Halten in Umlaufrichtung wird die Verdrehsicherung dargestellt.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass die ersten Käfigabschnitte eine Führungsfunktion für die Kegelrollen übernehmen. Die zweiten Stegabschnitte übernehmen dagegen ausschließlich eine Verbindungsfunktion für den Schnappkäfig und sind daher in Umlaufrichtung kontaktfrei/beabstandet zu den Anlaufflächen und/oder Kegelrollen angeordnet. Dadurch, dass diese Funktionen derart verteilt sind, können die zweiten Stegabschnitte in Umlaufrichtung schmaler ausgeführt werden, so dass die zweiten Stegabschnitte montagegerecht durch den Bereich der großen Rollenstirnen zwischen den Kegelrollen durchgeführt werden können.
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Vielmehr wird nur der Bauraum ausgenutzt, der von den Kegelrollen im Bereich der großen Rollenstirn zwischen den Kegelrollen bereitgestellt wird. Dagegen ist es möglich, die ersten Stegabschnitte mit einer beliebigen Form auszubilden, weil diese von Seiten der kleinen Rollenstirn eingeschoben werden, wo mehr Bauraum vorhanden ist. Dadurch, dass der Verbindungsbereich zwischen dem ersten Käfigabschnitt und dem zweiten Käfigabschnitt in dem Wälzkörperraum selbst angeordnet ist, bekommt der Schnappkäfig, insbesondere die Stege eine hohe Stabilität. Insbesondere werden die Kegelrollen nur über einen gewissen Längenbereich, vorzugsweise weniger als 80 %, insbesondere weniger als 70 % und im Speziellen weniger als 60 % der Gesamtlänge der Kegelrollen durch die ersten Stegabschnitte geführt.
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Es ist dabei eine weiterführende Überlegung der Erfindung, dass gerade bei Käfigen für Kegelrollenlager, welche hohe Umdrehungszahlen leisten müssen, sowohl Kammkäfige nicht optimal sind, da die Stege zwischen den Kegelrollen unterschiedliche mechanische Belastungen entlang der Kegelrollen aufnehmen müssen und aufgrund der geometrischen Auslegung unterschiedlich ableiten können. So ergibt sich stets im Bereich der großen Rollenstirn in Bezug auf die Stege ein nachgiebigerer Bereich, welcher zu Instabilitäten bei höheren Drehzahlen führen kann. Andere montierbare Käfige weisen zu viele Einzelteile auf oder erzeugen ebenfalls unterschiedlich belastbare Bereiche entlang der Stege.
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Durch die Erfindung wird erreicht, dass trotz nur zweier Komponenten und damit mit einem montagefreundlichen Aufbau der Verbindungsbereich in dem Wälzkörperraum angeordnet ist, so dass zudem die mechanische Stabilität und damit die Funktionseigenschaften des Schnappkäfigs verbessert sind.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die zweiten Stegabschnitte hinterschneidungsfrei in Bezug auf die Anlaufflächen ausgebildet. Dieser Aspekt unterstreicht nochmals die Idee, dass die zweiten Stegabschnitte montagegerecht ausgebildet sein sollen und dadurch kontaktfrei und/oder beabstandet zu den Anlaufflächen ausgebildet sein müssen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die ersten und/oder die zweiten Stegabschnitte in axialer Richtung, insbesondere exakt in axialer Richtung, diese Ausgestaltung führt dazu, dass auch die Anlaufflächen auf den ersten Stegabschnitten nicht parallel zur Rollendrehachse verlaufen, sondern gewinkelt zu der Rollendrehachse verlaufen. Wenn die Rollendrehachsen der Kegelrollen gemeinsam einen Kegel definieren, so definieren die Stege und/oder die ersten Stegabschnitte und/oder die zweiten Stegabschnitte gemeinsame einen Hohlzylinder. Durch die Ausbildung als Hohlzylinder können die Stegabschnitte besonders einfach und damit montagegerecht ineinander gesteckt werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die ersten Stegabschnitte eine erste Kontaktfläche zum Anlauf in einer radialen Richtung nach innen an einen Innenring des Kegelrollenlagers und/oder die zweiten Stegabschnitte eine zweite Kontaktfläche zum Anlauf in einer radialen Richtung nach außen an einen Außenring des Kegelrollenlagers auf. Insbesondere sind die ersten Kontaktflächen auf einer gedachten ersten Kegelfläche angeordnet, wobei die erste Kegelfläche die gleiche Hauptachse und den gleichen Kegelwinkel wie die Kegelfläche der Innenlaufbahn aufweist und/oder die zweiten Kontaktflächen auf einer zweiten Kegelfläche angeordnet, wobei die zweite Kegelfläche die gleiche Hauptachse und den gleichen Kegelwinkel wie die Kegelfläche der Außenlaufbahn aufweist. Durch die Kontaktflächen wird die mögliche Auslenkung der ersten und/oder der zweiten Stegabschnitte im Bereich der Kontaktflächen reduziert, da diese bei einer zu großen Auslenkung gegen die jeweilige Laufbahn anlaufen und dadurch mechanisch begrenzt sind.
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Es ist bevorzugt, dass die ersten Stegabschnitte die zweiten Stegabschnitte in Umlaufrichtung symmetrisch aufnehmen. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass das Kegelrollenlager in beide Drehrichtungen gleich stabil ausgebildet ist.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die Schnappverbindung, welche bereits eine formschlüssige Verbindung der Käfigabschnitte in axialer Richtung bildet, zusätzlich in Umlaufrichtung eine formschlüssige Verbindung bildet, so dass der erste Käfigabschnitt und der zweite Käfigabschnitt zueinander verdrehgesichert sind. Durch diese Ausgestaltung wird die Stabilität und die Funktionsfähigkeit des Schnappkäfigs weiter verbessert.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung weist die Schnappverbindung einen Schnapphaken an dem einen Käfigabschnitt, vorzugsweise an dem zweiten Käfigabschnitt und/oder an den zweiten Stegabschnitten, und eine Hakenaufnahme an dem anderen Käfigabschnitt, insbesondere an dem ersten Käfigabschnitt und/oder an den ersten Stegabschnitten auf.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung weist der erste Käfigabschnitt einen ersten Seitenring und der zweite Käfigabschnitt einen zweiten Seitenring auf. Die Seitenringe sind über die Stege miteinander verbunden. Die Steifigkeit der Stegabschnitte ist ähnlich ausgebildet, z.B. indem die ersten und die zweiten Stegabschnitte und/oder die zwei Seitenringe jeweils eine gleichgroße Querschnittsfläche aufweisen. Durch diese Ausgestaltung wird nochmals unterstrichen, dass auch bei höheren Drehzahlen der Schnappkäfig an der kleinen Rollenstirn und an der großen Rollenstirn gleiche Funktionseigenschaften aufweisen.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die Schnappverbindung in axialer Richtung betrachtet in einem Mittelbereich zwischen den Käfigabschnitten angeordnet ist und/oder zwischen den zwei Seitenringen angeordnet ist. Beispielsweise ist die Schnappverbindung in einem Bereich zwischen 40% und 80%, insbesondere 60% der axialen Länge der Kegelrollen ausgehend von der kleinen Rollenstirn angeordnet. Dadurch, dass die Schnappverbindung in dem Mittelbereich angeordnet ist, wird zum einen die Führungsfunktion durch die ersten Stegabschnitte umgesetzt und zum anderen die Haltefunktion durch die zweiten Stegabschnitte realisiert.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung wird durch ein Kegelrollenlager mit einer Mehrzahl von Kegelrollen und dem Schnappkäfig gebildet, wie dieser zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Die Kegelrollen sind in den Fenstern zwischen einem Innenring und einem Außenring des Kegelrollenlagers angeordnet. Die Kegelrollen können an den ersten Stegabschnitten anlaufen und sind zu den zweiten Stegabschnitten in Umlaufrichtung stets beabstandet und/oder kontakfrei angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Kegelrollenlager den Innenring und den Außenring auf. Der Innenring weist einen inneren Anlaufbord zum Anlauf für die kleine Rollenstirn der Kegelrollen der Außenring einen äußeren Anlaufbord zum Anlauf für die große Rollenstirn der Kegelrollen auf. Es ist vorgesehen, dass der erste Käfigabschnitt auf der Seite des inneren Anlaufbords und der zweite Käfigabschnitt auf der Seite des äußeren Anlaufbords angeordnet ist. Vorzugsweise weist der erste Seitenring einen Innendurchmesser auf, welcher größer als der Außendurchmesser des inneren Anlaufbords ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend weist der zweite Seitenring einen Außendurchmesser auf, welcher kleiner als der Innendurchmesser des äußeren Anlaufbords realisiert ist.
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Besonders bevorzugt ist das Kegelrollenlager als eine angular roller unit (ARU) ausgebildet. Insbesondere ist das Kegelrollenlager (nach dem Einbai des Schnappkäfigs) als eine nicht (zerstörungsfrei) zerlegbare Einheit ausgebildet.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische axiale Draufsicht auf ein Kegelrollenlager als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Längsschnittdarstellung durch das Kegelrollenlager in der 1 entlang der Schnittlinie 102;
- 3 eine schematische Längsschnittdarstellung durch das Kegelrollenlager in der 1 entlang der Schnittlinie 103;
- 4 eine schematische Längsschnittdarstellung durch das Kegelrollenlager in der 1 entlang der Schnittlinie 104;
- 5 eine Abwicklung des Kegelrollenlagers der vorhergehenden Figuren in einer stark schematisierten Darstellung;
- 6 eine schematische, dreidimensionale Darstellung von einem ersten Käfigabschnitt von dem Schnappkäfig des Kegelrollenlagers in den vorhergehenden Figuren;
- 7 eine schematische, dreidimensionale Darstellung von einem zweiten Käfigabschnitt von dem Schnappkäfig des Kegelrollenlagers in den vorhergehenden Figuren;
- 8 eine schematische, dreidimensionale Draufsicht auf das Kegelrollenlager zur Illustration der unterschiedlichen Funktionen der Käfigabschnitte.
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Die 1 zeigt in einer schematischen axialen Draufsicht ein Kegelrollenlager 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kegelrollenlager 1 weist einen Innenring 2 sowie einen Außenring 3 und eine Mehrzahl zwischen Innenring 2 und Außenring 3 abwälzend angeordnete Wälzkörper auf, welche als Kegelrollen 4 ausgebildet sind. In der axialen Draufsicht sind drei Schnittebenen 102, 103, 104 eingezeichnet, die in den 2, 3 und 4 gezeigt sind.
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Die 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt des Kegelrollenlagers 1 in der Schnittebene 102, wobei wieder der Innenring 2, der Außenring 3 und die Kegelrollen 4 gezeigt sind.
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Die Kegelrollen 4 weisen jeweils eine Rotationsachse 100 auf, wobei die Rotationsachse 100 einen Kegelwinkel gegenüber einer Hauptdrehachse 101 des Kegelrollenlagers 1 einnimmt. Ferner weisen die Kegelrollen 4 jeweils eine kleine Rollenstirn 5 sowie eine große Rollenstirn 6 auf, wobei die große Rollenstirn 6 einen größeren Durchmesser hat als die kleine Rollenstirn 5. Die kleine Rollenstirn 5 ist an einem kleineren Teilkreisdurchmesser angeordnet als die große Rollenstirn 6. Der Innenring 2 weist eine Innenlaufbahn 7 auf, der Außenring 3 weist eine Außenlaufbahn 8 jeweils für die Kegelrollen 4 auf. Die Innenlaufbahn 7 definiert eine innere Kegelfläche, die Außenlaufbahn 8 definiert eine äußere Kegelfläche.
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Der Innenring 2 weist einen inneren Anlaufbord 9 auf, wobei die Kegelrollen 4 in axialer Richtung gegen den inneren Anlaufbord 9 anlaufen können. Gegenüberliegend zu dem inneren Anlaufbord 9 ist am Innenring 2 die andere axiale Seite bordfrei ausgebildet. Der Außenring 3 weist einen äußeren Anlaufbord 10 auf, wobei die Kegelrollen 4 in axialer Richtung gegen den äußeren Anlaufbord 10 anlaufen können. Gegenüberliegend zu dem äußeren Anlaufbord 10 ist der Außenring 3 auf der anderen Seite bordfrei ausgebildet. Aus der Darstellung ist zu entnehmen, dass das Kegelrollenlager 1 eine nicht zerlegbare Einheit bildet, da die Kegelrollen 4 in keine der axialen Richtungen herausgeschoben werden können.
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Die Kegelrollen 4 sind durch einen Schnappkäfig 11 geführt, wobei der Schnappkäfig 11 als ein Fensterkäfig mit einer Mehrzahl von Fenstern ausgebildet ist, wobei in jedem der Fenster einer der Kegelrollen 4 angeordnet. In der 5 sind stark schematisiert drei dieser Fenster dargestellt.
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Während in der 2 die Schnittebene der Längsschnittdarstellung mittig durch die Kegelrollen 4 verläuft, ist in der 3 das gleiche Kegelrollenlager 1 in einem Längsschnitt mit der Schnittebene 103 gezeigt. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass der Schnappkäfig 11 zweiteilig ausgebildet ist und aus einem ersten Käfigabschnitt 12 und einem zweiten Käfigabschnitt 13 besteht, wobei der erste Käfigabschnitt 12 mit dem zweiten Käfigabschnitt 13 über eine Schnappverbindung 14 miteinander verbunden sind. Der erste Käfigabschnitt 12 weist einen ersten Seitenring 15 und erste Stegabschnitte 16 auf, wobei die ersten Stegabschnitte 16 ein gemeinsames Bauteil mit dem ersten Seitenring 15 bilden.
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Der zweite Käfigabschnitt 13 weist einen zweiten Seitenring 17 sowie zweite Stegabschnitte 18 auf, wobei die zweiten Stegabschnitte 18 mit dem zweiten Seitenring 17 ein gemeinsames Bauteil bilden. Die ersten Stegabschnitte 16 und die zweiten Stegabschnitte 18 bilden gemeinsam jeweils einen Steg 19, wobei der Steg 19 die Seitenringe 15, 17 miteinander verbindet. Die Stege 19 verlaufen in einem Wälzkörperraum 20 zwischen den Kegelrollen 4.
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Die ersten Stegabschnitte 16 oder 18 liegen in ihrer Gesamtheit jeweils auf einem Hohlzylinder, wobei der Hohlzylinder einen Winkel zu der Kegelfläche einnimmt, die durch die Mehrzahl der Rotationsachsen 100 gebildet ist. Insbesondere verlaufen die ersten und/oder die zweiten Stegabschnitte parallel zu der Hauptdrehachse 101.
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Die Schnappverbindung 14 umfasst jeweils einen Schnapphaken 21 an den zweiten Stegabschnitten 16 sowie jeweils einen Gabelhaken 22 an den ersten Stegabschnitten 18. Werden der erste und der zweite Käfigabschnitt 12, 13 in axialer Richtung ineinandergeschoben, so schnappt der Schnapphaken 21 in den Gabelhaken 22 ein, so dass die Käfigabschnitte 12, 13 miteinander formschlüssig in axialer Richtung verbunden sind. Der Schnapphaken 21 ist radial nach innen geöffnet, der Gabelhaken 22 ist radial nach außen geöffnet.
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Die Schnappverbindung 14 ist in einem axialen Mittelbereich der Kegelrollen 4 angeordnet. Insbesondere befindet sich die Schnappverbindung 14 in dem Wälzkörperraum 20.
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Zur weiteren Stabilisierung der Schnappverbindung 14 weisen die ersten Stegabschnitte 16 innere Kontaktflächen 25 auf, wobei die inneren Kontaktflächen 25 so ausgebildet sind, dass diese bei einer radialen Auslenkung der ersten Stegabschnitte 16 radial nach innen die Innenlaufbahn 7 berühren und dadurch mechanisch begrenzt sind. Die ersten Kontaktflächen 25 befinden sich in ihrer Gesamtheit auf einer Kegelfläche, wobei die Kegelfläche die gleiche Hauptachse und den gleichen Kegelwinkel einnimmt, wie die Kegelfläche, welche durch die Innenlaufbahn 7 gebildet ist.
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Die zweiten Stegabschnitte 18 weisen äußere Kontaktflächen 26 auf, wobei die äußeren Kontaktflächen 26 dazu ausgebildet sind, gegen die Außenlaufbahn 8 zu fahren, wenn diese zu weit radial nach außen ausgelenkt werden. Konstruktiv betrachtet definiert die Gesamtheit der äußeren Kontaktflächen 26 eine Kegelfläche, wobei der Kegelwinkel und die Hauptachse der Kegelfläche gleich ist zu der Kegelfläche, welche durch die Außenlaufbahn 8 definiert ist. Somit kann sich die Schnappverbindung 14 in beide Richtungen in radialer Richtungen abstützen, wenn die Belastungen zu groß werden.
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In der 4 ist ein weiterer Längsschnitt gezeigt, wobei die Schnittebene 104 durch den Steg 19 mittig zwischen den Kegelrollen 4 verläuft. Die ersten Stegabschnitte 16 weisen zudem eine Hakennut 23 (6) auf, welche zwischen den Einzelhaken des Gabelhakens 22 verläuft. Die zweiten Stegabschnitte 16 weisen einen Führungsabschnitt 24 (7) auf, welcher sich mittig und in der gleichen Höhe an den Schnapphaken 21 anschließt. Der Führungsabschnitt 24 wird von der Hakennut 23 in Umlaufrichtung über die Nutwände der Hakennut 23 formschlüssig geführt, so dass eine Verdrehung der Käfigabschnitte 12, 13 zueinander um die Hauptdrehachse 101 über diese Verdrehsicherung ausgeschlossen ist.
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Die 5 zeigt eine schematische Abwicklung von dem Schnappkäfig 11 sowie den Kegelrollen 4 zur Verdeutlichung der besonderen konstruktiven Ausgestaltung der Käfigabschnitte 12, 13. In der Abwicklung in der 5 sind nochmals der erste Käfigabschnitt 12 mit dem ersten Seitenring 15 und den ersten Stegabschnitten 16 gezeigt. Zudem ist der zweite Käfigabschnitt 13 mit dem zweiten Seitenring 17 und den zweiten Stegabschnitten 18 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass in dieser schematischen Darstellung die Ausdehnung der Stegabschnitte 16, 18 in Umlaufrichtung deutlich unterschiedlich ausgebildet sind:
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Die ersten Stegabschnitte 16 definieren Anlaufflächen 27 für die Kegelrollen 4 in Umlaufrichtung, damit die Kegelrollen 4 in den Fenstern 12 in Umlaufrichtung geführt sind. Die Anlaufflächen 27 werden allerdings ausschließlich durch die ersten Stegabschnitte 16 und/oder den ersten Käfigabschnitt 12 bereitgestellt. Damit übernehmen die ersten Stegabschnitte 16 eine Führungsfunktion für die Kegelrollen 4.
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Die Anlaufflächen 27 befinden sich somit auf den ersten Stegabschnitten 16 und können jedoch gedanklich extrapoliert/verlängert werden, wie dies durch die gestrichelten Linien dargestellt sind. Die zweiten Stegabschnitte 18 sind dagegen beabstandet und/oder kontaktfrei sowohl zu den Anlaufflächen 27 als auch zu den Kegelrollen 4 angeordnet. Damit übernehmen die zweiten Stegabschnitte 18 und/oder der zweite Käfigabschnitt 13 nur eine Haltefunktion für den Schnappkäfig 11, jedoch keine Führungsfunktion für die Kegelrollen 4.
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Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Positionierung der Schnappverbindung 14 in einem Mittelbereich des Wälzkörperraums 20 und/oder der Kegelrollen 4 positiv für die Stabilität des Schnappkäfigs 11 ist. Allerdings und wie sich das aus der schematischen Darstellung in der 4 ergibt, verlaufen die Anlaufflächen 26 in Bezug auf den zweiten Käfigabschnitt 13 in einem Hinterschneidungsbereich, so dass es aus montagetechnischen Gründen nicht möglich ist, dass die zweiten Stegabschnitte 18 eine Führungsfunktion einnehmen, da diese ansonsten nicht von Seiten der großen Rollenstirn 6 eingeschoben werden könnten. Somit wird bei dem Schnappkäfig 11 aktiv auf eine Umsetzung der Anlauffläche 27 im Bereich der zweiten Stegabschnitte 18 verzichtet.
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Obwohl in der gezeigten Abwicklung die ersten und zweiten Stegabschnitte 16, 18 eine deutlich unterschiedliche Ausdehnung aufweisen, sollen diese in der Gesamtheit jedoch die gleiche Querschnittsfläche aufweisen, so dass diese gleich oder zumindest ähnlich stabil ausgebildet sind. Insbesondere bei höheren Umdrehungszahlen ist dies sehr vorteilhaft, da die ersten und zweiten Käfigabschnitte 12, 13 dann gleich belastet werden.
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Die 6 zeigt eine schematische, dreidimensionale Darstellung des ersten Käfigabschnitts 12, wobei nochmals der erste Seitenring 15 sowie die ersten Stegabschnitte 16 zu erkennen sind. An den Seitenkanten der ersten Stegabschnitte 16 sind die Anlaufflächen 27 ausgebildet. Die ersten Stegabschnitte 16 sind zulaufend ausgebildet und folgen damit mit der Form der Anlaufflächen 27 der Form der Kegelrollen 4. An dem freien Ende sind die Gabelhaken 22 mit der dazwischen angeordneten Hakennut 23 zu erkennen.
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Die 7 zeigt dagegen eine schematische, dreidimensionale Darstellung des zweiten Käfigabschnitts 13, wobei nochmals der zweite Seitenring 17 sowie die zweiten Stegabschnitte 18 zu erkennen sind. Die Seitenkanten der zweiten Stegabschnitte 18 können beliebig ausgebildet sein, da diese gegenüber den gedanklich weitergeführten Anlaufflächen 27 zurückgesetzt und/oder zu den Kegelrollen 4 kontaktfrei ausgebildet sind. Es ist zu erkennen, dass sich der Schnapphaken 21 über die vollständige Breite in Umlaufrichtung der zweiten Seitenabschnitte 18 erstreckt. Mittig schließt sich an dem Schnapphaken 21 der Führungsabschnitt 24, ausgebildet als ein Steg, an. In der weiteren Verlängerung des Führungsabschnitts 24 ist ein erhöhter Steg angeordnet, welcher einen axialen Anschlag für den ersten Käfigabschnitt 12 bildet.
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Die 8 zeigt eine schräge Draufsicht auf eine dreidimensionale Darstellung des Kegelrollenlagers 1 mit grafisch unterdrücktem Außenring 3. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass sich die ersten Stegabschnitte 16 mit den Anlaufflächen 27 an die Kegelrollen 4 anschmiegen. Die Seitenkanten der zweiten Stegabschnitte 18 sind dagegen deutlich von den Kegelrollen 4 beabstandet. Somit kann in der 8 besonders deutlich die Funktionstrennung zwischen Führungsfunktion und Haltefunktion erkannt werden.
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Die hier beschriebene Lösung des Problems besteht darin, dass der Schnappkäfig 11 aus zwei Käfighälften besteht und die Verbindung/Verschnappen der beiden Teile im Mittenbereich des Kegelrollenlagers 1 stattfindet. Die Besonderheit bei dieser Lösung besteht darin, dass eine Käfighälfte (von kleiner Rollenstirn 5 montiert) ausgebildet als der erste Käfigabschnitt 12 die Führungsfunktion der Wälzkörper übernimmt, während die andere Käfighälfte (von großer Rollenstirn 6 montiert) ausgebildet als der zweite Käfigabschnitt 13 die Haltefunktion des Schnappkäfigs 11 übernimmt.
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Ein Hinterschnitt kann somit vermieden werden. Damit erhält man eine Käfiglösung, die einerseits eine gute Rollenführung des konischen Wälzkörpers erlaubt, andererseits aber nicht mehr herausfallen kann. Der erste Käfigabschnitt 12 übernimmt dabei die Rollenführung. Der zweite Käfigabschnitt 13 agiert als Deckelteil, ohne direkten Kontakt zu der Kegelrolle 4. Alle Stege 19 pro Käfigteil sind am Umfang gleich ausgeführt, was die Montage erleichtert. Die Verdrehsicherung der Käfigteile zueinander befindet sich in der Stegmitte. Bei der Auslegung/Konstruktion ist auf möglichst ähnliche/gleiche Querschnitte der beiden Käfigteile zu achten. Dadurch ist sichergestellt, dass die beiden Teile ähnliche Steifigkeiten aufweisen, somit wird gewährleistet, dass die radiale Aufweitung (Verhalten bei Aufbiegen) bei Highspeed im ähnlichem Maße stattfindet und die radiale Überdeckung im Verbindungsbereich sich nicht zu stark ändert, da beide an den langen Enden die gleichen Bewegungen machen. Die radiale Begrenzung durch die Außenringlaufbahn ist dabei möglich und sinnvoll.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kegelrollenlager
- 2
- Innenring
- 3
- Außenring
- 4
- Kegelrollen
- 5
- kleine Rollenstirn
- 6
- große Rollenstirn
- 7
- Innenlaufbahn
- 8
- Außenlaufbahn
- 9
- innerer Anlaufbord
- 10
- äußerer Anlaufbord
- 11
- Schnappkäfig
- 12
- erster Käfigabschnitt
- 13
- zweiter Käfigabschnitt
- 14
- Schnappverbindung
- 15
- erster Seitenring
- 16
- erste Stegabschnitte
- 17
- zweiter Seitenring
- 18
- zweite Stegabschnitte
- 19
- Steg
- 20
- Wälzkörperraum
- 21
- Schnapphaken
- 22
- Gabelhaken
- 23
- Hakennut
- 24
- Führungsabschnitt
- 25
- innere Kontaktflächen
- 26
- äußere Kontaktflächen
- 27
- Anlaufflächen
- 100
- Rotationsachse
- 101
- Hauptdrehachse
- 102
- Schnittebene der 2
- 103
- Schnittebene der 3
- 104
- Schnittebene der 4
