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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern und einem Käfig, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist und die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu ermöglichen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung und/oder Lagerung 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.
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Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers abrollende 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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Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig ist in der Regel so ausgebildet, dass die Wälzkörper voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst geringgehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörper in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann.
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Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, derartige Käfige für Wälzkörper möglichst gewichtsoptimiert, schwingungsarm und fertigungstechnisch günstig auszubilden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine gewichtsoptimierten, schwingungsarme und fertigungstechnisch günstige Wälzlageranordnung bereit zu stellen.
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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 und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist und die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei der Käfig ein klauenartiges Formschlussmittel aufweist, dass in eine korrespondierende am Außenring ausgebildete Aussparung eingreift, so dass der Käfig axial gesichert in dem Wälzlager angeordnet ist.
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Das klauenartige Formschlussmittel wird also erfindungsgemäß an einem radial äußeren, dem Außenring zugewandten Teil des Käfigs angebracht und eine korrespondierende Aussparung im Außenring dient zur Aufnahme dieser Käfigklaue. Da die Verriegelung des Käfigs durch den Außenring erfolgt, ist eine Aussparung im Innenring nicht erforderlich. Eine Stufe in der Nähe der Innenringlaufbahn des Innenrings kann in bevorzugter Weise vorgesehen sein, um eine Demontage des Innenrings zu verhindern. Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Wälzlageranordnung kann ein Teil der Innenringlaufbahn des Innenrings geschmiedet bzw. kaltgewalzt bleiben, was zu einem geringeren Materialeinsatz führt. Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung bietet eine kostengünstige Lösung zur Sicherung des Käfigs gegenüber den Laufringen. Der entsprechende Bereich im Innenring kann nun geschmiedet/kaltgewalzt bleiben, ohne dass eine zusätzliche Bearbeitung notwendig wäre.
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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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Ein Wälzlager kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Wälzlager als ein Kugellager konfiguriert. Ganz besonders bevorzugt ist das Wälzlager ein zweireihiges Schrägkugellager.
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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. Insbesondere bei einem zweireihigen Schrägkugellager kann der Innenring zweiteilig ausgebildet sein.
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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 Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
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Die Wälzkörper haben 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 können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
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Die Wälzkörper sind in einem Käfig geführt und voneinander beabstandet. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein. Der Käfig ist insbesondere als Taschenkäfig oder Schnappkäfig konfiguriert. Bevorzugt ist der Käfig aus einem Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt.
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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.
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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.
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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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Ein Wälzlager kann eine Dichtung aufweisen, um ein Austreten von Schmiermittel aus dem Wälzlager oder ein Eintreten von Schmutz oder Feuchtigkeit in das Wälzlager zu verhindern. Hierzu können die eingesetzten Dichtungen mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen sein, die an einem Bauteil des Wälzlagers anliegen können. Diese sind derart ausgelegt, dass sie zum einen möglichst über die gesamte Lebensdauer das Lager abdichten, andererseits die Reibung durch die anliegende Dichtung nicht zu hoch ist. Besonders bevorzugt ist es, dass die Dichtung aus einem elastischen, insbesondere bevorzugt gummielastischen Material geformt ist. Das elastische Material kann bevorzugt ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, wobei wiederum bevorzugt die Elastomere ausgewählt sind aus der Gruppe der Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine radial nach außen weisende Stufe in der Umgebung der Innenringlaufbahn ausgeformt ist.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass sich das klauenartige Formschlussmittel radial nach Außen in Richtung des Außenrings erstreckt.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das klauenartige Formschlussmittel einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Käfig ausgeformt ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von klauenartigen Formschlussmitteln über den Umfang des Käfigs verteilt angeordnet sind. Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die klauenartigen Formschlussmittel äquidistant über den Umgang des Käfigs verteilt ausgebildet sind.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die klauenartigen Formschlussmittel im Wesentlichen identisch ausgeformt sind.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Wälzkörper als Lagerkugeln ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Käfig als Schnappkäfig oder Taschenkäfig konfiguriert ist.
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Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das Wälzlager als ein zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 ein zweireihiges Schrägkugellager in einer Axialschnittdarstellung,
- 2 eine Detailansicht auf einen Innen- und einen Außenring eines Schrägkugellagers in einer Axialschnittansicht,
- 3 eine Darstellung des axialen Einsetzens des Käfigs in den Außenring in einer Axialschnittansicht, und
- 4 einen freigestellten Käfig jeweils in einer Seiten- und einer Frontalansicht.
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Die Figur zeigt eine Wälzlageranordnung 1, umfassend ein Wälzlager 2 mit einem Innenring 3, einem Außenring 4, Wälzkörpern 5 und einem Käfig 6, wobei der Innenring 3 eine Innenringlaufbahn 7 und der Außenring 4 eine Außenringlaufbahn 8 aufweist und die Wälzkörper 5 zwischen dem zweiteiligen Innenring 3 und Außenring 4 wälzend gelagert in dem Käfig 6 voneinander beabstandet angeordnet sind. Das Wälzlager 2 ist in der gezeigten Ausführungsform als ein zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet.
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Der Käfig 6 weist ein klauenartiges Formschlussmittel 9 auf, dass in eine korrespondierende am Außenring 4 ausgebildete Aussparung 10 eingreift, so dass der Käfig 6 axial gesichert in dem Wälzlager 2 angeordnet ist. Dies lässt sich auch besonders gut anhand der Detailansicht der 2 nachvollziehen.
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Aus der 2 ist ferner ersichtlich, dass eine radial nach außen weisende Stufe 11 in der Umgebung der Innenringlaufbahn 8 ausgeformt ist. Das klauenartige Formschlussmittel 9 erstreckt sich radial nach Außen in Richtung des Außenrings 4. Es ist monolithisch mit dem aus Kunststoff hergestellten Käfig 6 ausgeformt. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen und/oder um einen unbeabsichtigten Austritt von Schmiermittel aus dem Wälzlager 2 vorzubeugen, weist das Wälzlager 2 zwischen dem Innenring 3 und Außenring 4 angeordnete Dichtungen 12 auf.
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Die 4 zeigt, dass eine Mehrzahl von klauenartigen Formschlussmitteln 9 äquidistant über den Umfang des Käfigs 6 verteilt angeordnet sind. Dabei sind die klauenartigen Formschlussmittel 9 im Wesentlichen identisch ausgeformt.
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3 zeigt, wie der aus der 4 bekannte Käfig 6 in den Außenring 4 axial eingeschoben wird. Dabei werden die klauenartigen Formschlussmittel 9 radial nach innen verbogen und schnappen bei Erreichen der Aussparung 10 radial nach Außen zurück, wodurch ein Formschluss und axiale Sicherung des Käfigs 6 gegenüber dem Außenring 4 hergestellt ist. Die Aussparung 10 ist dabei als umlaufende Nut ausgestaltet.
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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
- Formschlussmittel
- 10
- Aussparung
- 11
- Stufe
- 12
- Dichtung
