DE102022111071A1

DE102022111071A1 - Käfig für ein Wälzlager, Wälzlager mit einem Käfig sowie Planetengetriebe mit einem Wälzlager

Info

Publication number: DE102022111071A1
Application number: DE102022111071.0A
Authority: DE
Inventors: Dieter Jauernig; Niklas Kretschmer; Frederic Fischer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2023-11-09

Abstract

Käfig für ein Wälzlager, mit zwei endständigen Ringborden (202) sowie mehreren diese verbindenden Stegen (203), wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen (203) jeweils eine Tasche (204) zur Aufnahme eines zylindrischen Wälzkörpers (205) gebildet ist, wobei, an einem oder an beiden (202) in die Taschen (204) axial vorspringende, zapfenartige Abstandshalter (206), gegen die der jeweilige Wälzkörper (205) mit einer Stirnfläche (207) läuft, vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager, mit zwei endständigen Ringborden sowie mehreren diese verbindenden Stegen, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen jeweils eine Tasche zur Aufnahme eines zylindrischen Wälzkörpers gebildet ist.
Wälzlager umfassen regelmäßig einen Käfig, der der Halterung und Führung der Wälzkörper des Wälzlagers dient. Ein solcher Käfig, wie er beispielsweise aus DE 10 2012 210 689 A1 bekannt ist, weist zwei endständige Ringborde auf, zwischen denen, die Borde verbindend, sich axial erstreckende Stege vorgesehen sind, über die wiederum in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Taschen ausgebildet sind, in denen jeweils ein Wälzkörper aufgenommen ist. Die Taschen sind länglich, wenn ein zylindrischer Wälzkörper, beispielsweise eine Nadel zu haltern ist. Ein zum Beispiel aus DE 10 2012 210 689 A1 bekanntes Wälzlager kommt beispielsweise in einem Planetengetriebe, zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs, zum Einsatz. Ein solches Planetengetriebe weist üblicherweise einen Planetenträger mit wenigstens einem, zumeist mehreren außermittig und in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordneten Planetenrädern, die auf trägerseitig vorgesehenen Lagerbolzen über jeweilige Wälzlager gelagert sind, auf. Auf dem Lagerbolzen ist eine ringförmige Anlaufscheibe zwischen dem Planetenrad und dem Planetenträger, axial gesehen, angeordnet, so dass das auf dem Lagerbolzen geringfügig axial verschiebbare Planetenrad ebenso wie das Wälzlager über seinen Käfig gegen die Anlaufscheibe anlaufen kann und über diese am Planetenträger axial abgestützt ist. Als Anlaufscheiben werden regelmäßig flache Ringscheiben verwendet, wobei sich das Planetenrad und der Käfig auf unterschiedlichen Radialebenen an einer gemeinsamen, eben Anlauffläche der Anlaufscheibe abstützen. Da das Planetenrad im Betrieb rotiert, ist eine Schmierung des Lagerbereichs mit einem Schmiermittel erforderlich. Hierzu ist es bekannt, dass Schmiermittel, üblicherweise Öl, über den Lagerbolzen zuzuführen, der als Hohlbolzen ausgeführt ist und eine axiale Bohrung sowie wenigstens eine radiale Bohrung aufweist, so dass das Schmiermittel dem Bolzen axial zugeführt und radial in den Lagerbereich austreten kann. Zusätzlich ist getriebeseitig eine Schmiermittelversorgung vorzusehen, zumeist umfassend eine Schmiermittelfangschale, über die das Schmiermittel eingefangen und den hohlgebohrten Lagerbolzen axial zugeführt wird. Die Realisierung einer solchen Schmiermittelversorgung über den respektive die Lagerbolzen ist aufwendig, da spezielle, gebohrte Bolzen verwendet werden müssen in Verbindung mit einer entsprechenden Zuleitstruktur in Form der Fangschale oder Ähnlichem.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Käfig anzugeben, der, insbesondere bei Integration in ein Planetengetriebe, eine verbesserte Schmiermittelversorgung der Lagerstelle erlaubt.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Käfig der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einem oder an beiden Ringborden in die Taschen axial vorspringende, zapfenartige Abstandshalter, gegen die der jeweilige Wälzkörper mit einer Stirnfläche läuft, vorgesehen sind.
Der erfindungsgemäße Käfig weist eine spezifische Stützgeometrie an einem oder an beiden Ringborden auf, gegen die der zylindrische Wälzkörper mit seiner benachbarten Stirnfläche läuft respektive an der er abgestützt ist. Diese Stützgeometrie ist in Form eines in die Tasche axial vorspringenden, zapfenartigen Abstandshalters realisiert. Der Abstandshalter ragt von der inneren axialen Fläche des Ringbords, über welche die Tasche axial begrenzt ist, axial in die Tasche, befindet sich also unmittelbar benachbart zur Stirnfläche des Wälzkörpers. Dies führt dazu, dass der Wälzkörper nur an diesem Abstandshalter axial anläuft, nicht aber vollflächig an der axialen, die Tasche begrenzenden Wand des Ringbords. Dieser nur lokale Anlauf führt dazu, dass in diesem Bereich auch bei axialem Anlauf eine Öffnung gegeben ist, nämlich der Freiraum zwischen der Stirnfläche des Wälzkörpers und dem Ringbord, da wie beschrieben eben nur ein lokaler Wälzkörperkontakt zum Abstandshalter gegeben ist. Das heißt, dass das Wälzlager umfassend den erfindungsgemäßen Käfig über diese Öffnungen oder Freiräume im Ringbordbereich radial offen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Käfig, der auch als Kurbelzapfenkäfig bezeichnet werden kann, ist demzufolge an den Taschenenden ringbordseitig ein spezifisches, eine Schmiermittelleitstruktur ausbildendes Profil, realisiert über die Abstandshalter, vorgesehen. Diese Schmiermittelleitstruktur und damit die beim komplettierten Wälzlager gegeben, radialen Öffnungen ermöglichen es, von radial außerhalb des Käfigs anströmendes Schmiermittel einzufangen und in das Lagerinnere zu leiten. Bevorzugt ist im Rahmen dieser Anordnung innerhalb des Planetengetriebes dabei das Wälzlager, axial gesehen, etwas breiter als das Planetenrad, so dass zumindest der Käfig des Wälzlagers axial etwas übersteht und die radiale Schmiermittelzuflussmenge noch weiter vergrößert werden kann.
Diese erfindungsgemäße Käfigausgestaltung ermöglicht die Realisierung eines Wälzlagers für ein Planetengetriebe, bei welchem eine Schmiermittelversorgung des Lagerbereichs ohne Verwendung hohlgebohrter Lagerbolzen oder sonstiger zusätzlicher Zuleitstrukturen in Form von Fangschalen und Ähnlichem erfolgt. Stattdessen kann ein solches Planetengetriebe eine von der Sonnenradseite her erfolgende Schmiermittelzuführung von radial innen in den eigentlichen Planetenradsatz aufweisen. Im Rahmen einer solchen Schmiermittelzuführung wird das Schmiermittel von der Sonnenradseite her beispielsweise an einer Seite des Planetenrads fliehkraftgetrieben zugeführt. Das Planetenrad ist wie beschrieben über das Wälzlager mit dem erfindungsgemäßen Käfig auf dem Lagerbolzen gelagert. Dabei ist, wie beschrieben, das Wälzlager, axial gesehen, bevorzugt etwas länger als das Planetenrad, steht also geringfügig axial über das Planetenrad hervor. Mittels einer entsprechend profilierten Anlaufscheibe, an der eine radial weiter außen liegende erste Anlauffläche für das Planetenrad und eine radial weiter innen liegende Anlauffläche für den axial gesehen etwas längeren Käfig ausgebildet ist, kann infolge einer entsprechenden Strukturierung der Anlaufscheibe eine Schmiermittelleitstruktur zwischen der Anlaufscheibe und dem Planetenrad ausgebildet werden, so dass sich eine radial offene, kanalartige oder spaltartige Struktur ergibt. Strömt nun das Schmiermittel von radial innen in den Planetenradbereich, so gelangt das Schmiermittel von radial außen bezogen auf die Planetenradachse an diese offene Kanal- oder Spaltstruktur, über die es radial nach innen in Richtung des Lagerbereichs strömt. Dort gelangt es in den Anlaufbereich des Käfigs an der Anlaufscheibe, wo sich aufgrund der Profilierung der Ringborde über die Abstandshalter die entsprechende, radial offene Struktur ergibt. Da wie beschrieben der Käfig axial gesehen geringfügig über das Planetenrand übersteht, kann demzufolge das Schmiermittel weiter in diese Freiräume respektive offenen Taschenabschnitte einströmen und sich damit im Lager- oder Wälzbereich verteilen. Das heißt, dass einerseits ein radialer Zulauf möglich ist, der sich dann quasi in einem axialen Zulauf in das Wälzlager respektive den eigentlichen Lagerbereich fortsetzt.
Der erfindungsgemäße Käfig erlaubt folglich einerseits den Aufbau eines Planetengetriebes mit einer neuartigen, fliehkraftgetriebenen Schmiermittelzuführung von radial innen, also von der Sonnenradseite her, ohne dass spezifische, aufwendig hergestellte Hohlbolzen und eine Fangschale und dergleichen verwendet werden müssen. Andererseits wird über den Käfig respektive die spezifische Ringbordprofilierung ein gezieltes Einfangen und Weiterleiten des Schmiermittels in den eigentlichen Lagerbereich ermöglicht.
Dabei können die Abstandshalter, gesehenen Umfangsrichtung, mittig in die Tasche vorspringen, so dass der Wälzkörper mit seiner Stirnseite mittig abgestützt ist. Zweckmäßigerweise ist dabei jeder Abstandshalter gesehenen Umfangsrichtung, über seine gesamte Länge von den benachbarten Stegen beabstandet. Das heißt, dass letztlich, bezogen auf die jeweilige Tasche, die Abstandshalter mittig in die Tasche ragen und beidseits zu den Stegen beabstandet sind, so dass sich der bildende Freiraum zu beiden Seiten des Abstandshalters ergibt und demzufolge ein beidseitiger Schmiermittelzufluss möglich ist.
Bevorzugt sind dabei die Abstandshalter im Querschnitt zumindest zum Teil zylindrisch, wobei vorzugsweise der Durchmesser der Abstandhalter maximal dem halben Durchmesser der Wälzkörper entspricht. Da im Betrieb keine allzu großen Axiallasten auf dem Abstandshalter ruhen, kann die Abstützfläche relativ kleingehalten werden. Daher ist es ausreichend, wenn der Durchmesser des (teil)zylindrischen Abstandshalters maximal dem halben Durchmesser des zylindrischen Wälzkörpers respektive der Stirnfläche entspricht, gegebenenfalls auch etwas kleiner ist.
Zweckmäßigerweise sind natürlich beide Ringborde mit entsprechenden Abstandshaltern versehen, so dass in jede Tasche an beiden axialen Taschenenden jeweils ein Abstandshalter ragt und demzufolge der Wälzkörper mit beiden Stirnflächen entsprechend axial abgestützt ist. Dies hat wiederum den Vorteil, dass das Schmiermittel gezielt an einer Seite zugeleitet werden kann, also eine Zuführseite gegeben ist, wobei die sonnenradseitige Schmiermittelzuführung dementsprechend ausgelegt ist, dass das Schmiermittel primär von dieser einen, definierten Zulaufseite radial anströmt. Es tritt in das Wälzlager über die eine Schmiermittelleitstruktur des Käfigs, wie beschrieben, ein. Hierbei erfährt es eine gewisse axiale Strömungskomponente, so dass sich das Schmiermittel auch axial gesehen im Wälzlager verteilt. Um das Schmiermittel Fliehkraft getrieben auch wieder abzuführen, ist es zweckmäßig, wenn eben auch von der anderen Lagerseite, also am zweiten Ringbord, entsprechende Abstandshalter vorgesehen sind, so dass sich auch dort entsprechende radiale Öffnungen oder Freiräume am Taschenende ergeben, über die das Schmiermittel dann radial auch wieder ausgetrieben werden kann. Zweckmäßigerweise ist natürlich auch an dieser Seite, nachdem der Käfig auch dort das Planetenrad axial überragt, eine entsprechend profilierte Anlaufscheibe vorgesehen, so dass sich auch dort entsprechende radial offene Schmiermittelleitstrukturen in Form kanal- oder spaltartiger Öffnungen ergeben, über die das aus dem Lagebereich respektive die Freiräume am Taschenende austretendes Schmiermittel sodann radial abfließen kann. An dieser Seite wäre dann eine definierte Ablaufseite gegeben.
Insbesondere die beidseitige Ausbildung der Abstandshalter ermöglicht einen symmetrischen Aufbau des Käfigs, so dass dieser positionsbeliebig montiert werden kann. Wenn dann auch zweckmäßigerweise identische Anlaufscheiben an beiden Seiten vorgesehen werden, kann folglich der Anteil an verwendbaren Gleichteilen erhöht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass am Außenumfang des Ringbords, der mit Abstandshaltern versehen ist, also nur an einem Ringbord oder eben an beiden Ringborden, in Umfangsrichtung gesehen im Bereich zwischen zwei Stegen jeweils eine Vertiefung ausgebildet ist, die beidseitig axial offen ist. Der Ringbord ist demzufolge nicht nur über die Abstandshalter quasi axial mit einer Schmiermittelleitstruktur versehen und profiliert, sondern auch am Außenumfang radial. Diese Vertiefungen, die radial am Außenumfang eingebracht sind und zu beiden Seiten axial offen sind, bilden entsprechende Schmiermitteltaschen, in die das von radial außerhalb zuströmende Schmiermittel einströmt und darin aufgefangen wird. Einerseits kann das Schmiermittel hierüber eingefangen und auch nach Art eines Reservoirs gehalten werden, andererseits findet sowohl eine Schmiermittelversorgung des Anlaufbereichs des Käfigs an der Anlaufscheibe statt, wie natürlich auch das Schmiermittel sodann in die Taschen respektive die offenen Freiräume einströmt, da wie ausgeführt die Vertiefungen axial in die Taschen hin offen münden, also in dem Bereich, wo dann unmittelbar der Abstandshalter anschießt. Sind beide Ringborde mit entsprechenden Abstandshaltern versehen, so sind die Außenumfänge beider Ringborde mit entsprechenden Vertiefungen, also den radial äußeren Leitstrukturen, versehen. An der Auslaufseite ist auch dies zweckmäßig, da hierüber der Schmiermittelaustritt weiter verbessert wird.
Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Vertiefungen, axial gesehen, rampenartig schräg zur Tasche hin abfallen. Dies ermöglicht einen erleichterten fliehkraftgetriebenen Zulauf, da aufgrund der rampenartigen Struktur eine Strömungsrichtung vorgegeben wird, wie auch an der Auslaufseite mit der gegengleich ansteigenden Rampenstruktur ein erleichtertes, fliehkraftgetriebenes Auslaufen erreicht wird.
Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass zumindest ein Teil der Stege, bevorzugt alle Stege, an der Außenseite mit sich zumindest über einen Teil der Steglänge erstreckenden, nutartigen Vertiefungen versehen ist. Das heißt, dass nicht nur die Stirnflächen der Radialborde profiliert sind, sondern auch seitens der Stegaußenseiten eine entsprechende Strukturierung vorgesehen ist, die der verbesserten Schmiermittelversorgung dient. Diese Vertiefungen respektive Schmiermittelnuten begünstigen den axialen Schmiermittelfluss, nachdem in ihnen das Schmiermittel aufgenommen werden und, da das Schmiermittel von einer Wälzlagerseite her zugeführt wird, zu anderen fließen kann. Weiterhin wirken diese nutartigen Vertiefungen auch als Taschen, in denen das Schmiermittel, nach Art eines Reservoirs, für eine gewisse Zeit gehalten wird. Hierüber kann eine Reibungsreduktion des außengeführten Käfigs in Kontakt zur Bohrung des Planetenrads, in welcher das Wälzlager aufgenommen ist, erreicht werden.
In einer konkreten Ausgestaltung kann hierbei vorgesehen sein, dass die Stege mit ersten Stegabschnitten an der Außenseite bündig an dem benachbarten Ringbord anschließen, wobei die ersten Stegabschnitte in einem dem gegenüber radial vertieften, mittleren, zweiten Stegabschnitt übergehen und wobei die sich über die gesamte Steglänge erstreckende nutartige Vertiefung im Bereich der ersten Stegabschnitte breiter und/oder tiefer als im zweiten Stegabschnitt ist. Die Stege weisen demzufolge ein definiertes Höhenprofil auf. Sie schließen mit ihren ersten, äußeren Stegabschnitten bündig am jeweiligen Ringbord an und vertiefen sich im mittleren, weiten Stegabschnittsbereich. Zwar erstrecken sich die jeweiligen nutartigen Vertiefungen zweckmäßigerweise über die gesamte Steglänge, sie sind jedoch im Bereich der ersten Stegabschnitte bevorzugt sowohl breiter als auch tiefer, nachdem dort mehr Material zur Verfügung steht, so dass sich dort größere Schmiermitteltaschen ausbilden und demzufolge auch mehr Schmiermittel zurückgehalten werden kann. Da diese ersten Stegabschnitte, in Umfangsrichtung gesehen, auch mitunter etwas breiter sind als der mittlere Stegabschnitt, nachdem über sie entsprechende, in die zwischen zwei Stegen ausgebildete Tasche ragende Schnappvorsprünge zur Halterung der Wälzkörper ausgebildet werden, kann in diesen Bereichen auf einfache Weise eine entsprechende Schmiertaschenausbildung realisiert werden.
Neben dem Käfig selbst betrifft die Erfindung ferner ein Wälzlager, umfassend einen Käfig der vorstehend beschriebenen Art sowie in zwischen zwei benachbarten Stegen ausgebildeten Taschen aufgenommene zylindrische Wälzkörper. Bei diesen Wälzkörpern handelt es sich bevorzugt um längliche Nadeln.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Planetengetriebe, welches bevorzugt für ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrzeuggetriebe geeignet ist. Bevorzugt ist das Planetengetriebe Teil eines Antriebsstrangs eines elektrischen Antriebs, insbesondere einer elektrischen Achse, oder eines Hybrid-Antriebsstrangs. Es weist, neben einer Sonnenradeinheit, einen Planetenträger auf, an dem wenigstens ein Lagerbolzen angeordnet ist, sowie ein Planetenrad, das über ein Wälzlager der vorstehend beschriebenen Art, umfassend einen erfindungsgemäßen Käfig, auf dem Lagerbolzen gelagert ist. Eingefasst ist die Anordnung über ein Hohlrad, mit dem die Planetenräder ebenfalls kämen. Zur axialen Abstützung des Planetenrads sowie des Wälzlagers über seinen Käfig ist an beiden Seiten des Planetenrads jeweils eine Anlaufscheibe vorgesehen, wobei jede Anlaufscheibe Anlaufflächen für das Planetenrad und den Käfig des Wälzlagers aufweist. Der Planetenträger weist also zwei Wangen auf, zwischen denen sich die Lagerbolzen erstrecken, auf denen wiederum die Wälzlager nebst der Planetenräder und Anlaufscheiben angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist bei einer solcher Anordnung vorgesehen, dass die oder jede Anlaufscheibe eine radial äußere erste Anlauffläche für das Planetenrad und eine radial innere zweite Anlauffläche für den Käfig des Wälzlagers, der mit seiner Stirnfläche gegen die zweite Anlauffläche läuft, aufweist, wobei die erste Anlauffläche mit einer geometrischen Struktur versehen ist, über die eine nach radial außen offene Schmiermittelleitstruktur gebildet wird, die einen radialen Schmiermittelzufluss von radial außen nach radial innen zur zweiten Anlauffläche erlaubt. Es ist folglich eine vom Sonnenrad kommende Schmiermittelzufuhr vorgesehen, über die das Schmiermittel, bezogen auf das Planetengetriebe, von radial innen zum Planetenradsatz geführt wird, wobei das Schmiermittel von radial au-ßen in die zwischen der Anlaufscheibe und dem Planetenrad ausgebildete Schmiermittelleitstruktur strömt, wo es aufgenommen wird und über die es sodann von radial außen zum Ringbord strömt. Dort tritt es in die ringbordseitige Profilierung, also die dort über die Abstandshalter und die Vertiefungen gebildete Schmiermittelleitstruktur ein, über die es eingesammelt wird und über die es sodann axial nach innen in den eigentlichen Lagerbereich geleitet wird, wie natürlich auch auf der Anlaufscheibe verteilt wird.
Zur Ausbildung einer solchen Schmiermittelleitstruktur an der Anlaufscheibe kann vorgesehen sein, dass die Struktur mehrere, zumindest in einem äußeren Scheibenabschnitt vorgesehene, in Umfangsrichtung versetzte und von einer ersten Scheibenseite her eingebrachte Vertiefungen sowie mit diesen korrespondierende, an der gegenüberliegenden zweiten Scheibenseite vorstehende, flächige Erhebungen aufweist, wobei die Erhebungen die erste Anlauffläche bilden. Das heißt, dass diese kanal- oder spaltartige Schmiermittelleitstruktur allein durch die Anlaufscheibenprofilierung realisiert wird, wobei diese Schmiermittelleitstruktur, radial gesehen, mit dem Ringbord kommuniziert, so dass das Schmiermittel dementsprechend von radial außen nach radial innen direkt auf den Ringbord respektive dessen über die Vertiefungen profilierte Außenseite strömt, von wo aus es sodann nach axial innen in den eigentlichen Lagebereich fließt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine perspektive Ansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers umfassend einen erfindungsgemäßen Käfig,
2 eine Aufsicht auf das Wälzlager aus 2,
3 eine Längsschnittansicht des Wälzlagers aus 2, und
4 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes in einer geschnittenen Teilansicht mit einem erfindungsgemäßen Wälzlager.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Käfig 200 als Teil eines erfindungsgemäß Wälzlagers 201. Der bevorzugt aus Kunststoff, gegebenenfalls aber auch aus Metall gefertigte Käfig 200 weist zwei axial endständige Ringborde 202 auf, sowie mehrere sich zwischen diesen erstreckende, sie verbindende Stege 203, siehe hierzu auch die 2 und 3. In Umfangsrichtung gesehen ist zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen 203 jeweils eine Tasche 204 ausgebildet, in der jeweils ein zylindrischer Wälzkörper 205 eingesetzt ist, wie die Figuren zeigen. Bei den Wälzkörpern 205 handelt es sich um zylindrische Nadeln.
Bei dem erfindungsgemäßen Käfig 200 ist jeder Ringbord 202 an seiner Innenseite, also der Seite, an der die Stege 203 angebunden sind, jeweils mit einem Abstandshalter 206 versehen. Der Abstandshalter 206 ragt axial in die jeweilige Tasche 204. Ersichtlich liegt jeder Wälzkörper 205 mit einer axialen Stirnfläche 207 axial benachbart und mit geringem Abstand zum jeweiligen Abstandshalter 206. Im Betrieb läuft folglich der Wälzkörper 205 mit seiner Stirnfläche 207 axial gegen den Abstandshalter 206, wird also an diesem abgestützt. Der Abstandshalter selbst kann vollständig zylindrisch sein, er kann aber auch, wie in den Figuren gezeigt, nur teilzylindrisch sein, also quasi eine Halbkreisform aufweisen, wobei die Außenseite gerundet ist, wie 2 zeigt, während die Innenseite, wie 3 zeigt, quasi ebenflächig respektive nur dem Innenumfang entsprechend leicht gewölbt ist.
Ersichtlich bildet sich demzufolge am Taschenende jeweils eine radial nach außen und innen offene Öffnung 208 aus, die sich zu beiden Seiten des mittig am Ringbord 202 angeordneten Abstandshalters 206 erstreckt, nachdem der Abstandshalter 206 auch benachbart zu den beiden seitlichen Stegen 203 angeordnet ist. Das heißt, dass hierüber eine radial offene Schmiermittelleitstruktur an beiden Käfigborden 202 ausgebildet werden kann.
Des Weiteren ist jeder der Ringborde 202 am Außenumfang im Bereich zwischen zwei Stegen 203 mit jeweils einer radialen Vertiefung 209 versehen, die axial beidseits offen ist und demzufolge sowohl zur jeweiligen axialen Stirnfläche des Ringbords 202 als auch zur jeweiligen Tasche 204 hin offen ist. Wie insbesondere die Schnittansicht gemäß 3 zeigt, fällt der Boden 210 einer jeden Vertiefung rampenartig zur Tasche hin ab, das heißt, dass eine Schrägfläche gebildet wird, die den Zu- und Abfluss des Schmiermittels weiterhin erleichtert.
Wie insbesondere 2 schließlich zeigt, ist an der Außenseite jedes Steges 203 eine sich über die gesamte Steglänge erstreckende nutartige Vertiefung 211 vorgesehen. Diese nutartige Vertiefung 211 bildet eine Schmiermittelnut, in der sich Schmiermittel ansammelt, das hierüber einerseits axial längs des Käfigs 200 respektive des Wälzlagers 201 fließen kann und somit von der einen Seite des Wälzlagers 201 zur anderen Seite gelangen kann. Andererseits wird hierüber auch eine Schmiermitteltasche oder ein Schmiermittelreservoir gebildet, über das die Schmierung des außengeführten Käfigs 200 in der Planetenradbohrung, in der das Wälzlager 201 aufgenommen ist, erfolgt.
Jeder Steg weist äußere Stegabschnitte 212 auf, über die er bündig am jeweiligen Ringbord 202 anschließt. Die in Umfangsrichtung gesehen etwas breiter ausgeführten Stegabschnitte 212 bilden Schnappabschnitte 213, über die die Wälzkörper 205 in den Taschen 204 gehaltert werden. Ersichtlich sind die Abschnitte der Vertiefung 211 in den Stegabschnitten 212 breiter und tiefer als in dem mittleren Stegabschnitt 214, der gegenüber den Stegabschnitten 212 vertieft ist. Die in den Stegabschnitten 212 vorgesehenen Vertiefungsabschnitte bilden entsprechend große Schmiermitteltaschen, die die Aufnahme eines entsprechenden Volumens ermöglichen.
Ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 215 ist ausschnittsweise in 4 gezeigt. Ein solches Planetengetriebe 215 weist eine, hier nicht näher gezeigte, Sonnenradeinheit auf, deren Rotationsachse die Hauptdrehachse des Getriebes definiert. Die Sonnenradeinheit weist ein Sonnenrad und eine Sonnenwelle auf, wobei das Sonnenrad auf der Sonnenwelle angeordnet ist und entweder ein separates, aufgesetztes Bauteil oder einstöckig mit der Sonnenwelle ist. Mit dem Sonnenrad kämen üblicherweise mehrere an einem Planetenträger drehbar gelagerte Planetenräder, wobei das Sonnenrad konzentrisch innerhalb der Planetenradanordnung angeordnet ist. Die Planetenräder kämen des Weiteren mit einem sie umgebenden Hohlrad. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Planetengetriebes ist bekannt.
Der in 4 gezeigte Ausschnitt des Planetengetriebes 215 zeigt den Planetenträger 216, hier bestehend aus zwei Wangen 217, an denen entsprechende Lagerbolzen 218, von denen in 4 nur einer gezeigt ist, befestigt sind. Bei einem solchen Lagerbolzen 218 handelt es sich um einen einfachen, vollmaterialigen Bolzen. Der Lagerbolzen 218 erstreckt sich von einer Wange 217 zur anderen Wange 217.
Über das erfindungsgemäße Wälzlager 201 umfassend den erfindungsgemäßen Käfig 200 sowie die darin gehalterten beziehungsweise geführten Wälzkörper 205 ist ein Planetenrad 218 drehgelagert. Das Planetenrad 218 weist eine Außenverzahnung auf, mit der es einerseits mit dem nicht gezeigten Sonnenrad kämt, andererseits mit dem nicht gezeigten Hohlrad.
Zwischen dem Planetenrad 218 und dem Wälzlager 201 sowie jeder Wange 217 ist jeweils eine axiale Anlaufscheibe 219 angeordnet, gegen die das Planetenrad 218 mit seiner jeweiligen axialen Stirnfläche wie auch der Käfig 200 mit seinen Ringborden 202 anlaufen kann, dort also axial abgestützt wird. Das Wälzlager 201 respektive der Käfig 200 ist axial länger als das Planetenrad 218, wie 4 anschaulich zeigt. Das heißt, er ragt beidseits des Planetenrads 218 axial ein stückweit hervor, das heißt, dass der jeweilige Ringbord 202 axial übersteht.
Jede Anlaufscheibe 219 weist eine erste Anlauffläche 220 auf, die über entsprechende, axiale Erhebungen 221 gebildet wird. Die Anlaufscheibe 219 ist hierzu entsprechend umgeformt und von der Scheibenseite, die an der jeweiligen Wange 217 anliegt, her mit Vertiefungen versehen, die an der zum Planetenrad 218 weisenden Seite die entsprechenden Erhebungen 221 ausbilden. Jede Erhebung ist an ihrer zum Planetenrad 218 weisenden Seite flächig, so dass die Gesamtheit aller Flächen der Erhebungen 221 eine segmentierte erste Anlauffläche 220 für die jeweilige Stirnfläche des Planetenrads 218 bilden.
Der Scheibenkörper der Anlaufscheibe 219 weist ferner eine zweite Anlauffläche 222 auf, die radial gesehen weiter innen als die erste Anlauffläche liegt und die, da der Scheibengrundkörper in diesem Bereich unverformt ist, ringscheibenförmig ist. Gegen diese zweite Anlauffläche 222 läuft der jeweilige Ringbord 202 und ist dort axial abgestützt. Ersichtlich ist die jeweilige Anlauffläche 222 axial gesehen versetzt zur ersten Anlauffläche 220, was aus dem Umstand resultiert, dass der Käfig 200 axial gesehen breiter ist als das Planetenrad 218 und übersteht.
Durch die in Umfangsrichtung versetzten Erhebungen 221 jeder Anlaufscheibe 219 bildet sich eine entsprechende kanal- oder spaltartige Schmiermittelleitstruktur 223 zwischen der Stirnfläche des Planetenrads 218 und der Anlaufscheibe 219 aus, das heißt, dass zwischen zwei Erhebungen jeweils ein entsprechender Kanal oder Spalt gebildet ist, über den ein radial von innen, also von der Sonnenradseite her, fliehkraftbedingt zuströmendes Schmiermittel radial in den Planetenradsatz einströmen kann. Dieser Zustrom ist über den Pfeil P1 gezeigt. Das Schmiermittel strömt in diese radial nach außen offene, kanalartige Schmiermittelleitstruktur 223 ein. Es gelangt von radial außen an den Außenumfang des benachbarten Radialbords 202, wo es unter anderem in die Vertiefungen 209 eintritt, die, wie beschrieben, eine leicht schräg stehende, rampenartige Bodenfläche aufweisen. Das Schmiermittel wird hierüber umgeleitet, es strömt sodann, siehe den Pfeil P1, axial durch das Wälzlager 201, wobei es hierbei auch in die entsprechenden Öffnungen 208 einströmt und demzufolge den gesamten Lager- respektive Wälzbereich sowohl am Planetenbolzen 224 als auch am Innenumfang des Planetenrads 218 mit Schmiermittel versorgt.
Das Schmiermittel erfährt durch diese Umlenkung eine axiale Stimmungskomponente, es durchströmt das Wälzlager 201 axial und wird an der gegenüberliegenden Seite fliehkraftbedingt abgeführt, wie durch den Pfeil P2 dargestellt. Es strömt hierbei axial wiederum aus den Öffnungen 208 nach außen, wie auch in die Vertiefungen 209, wonach es in die auch an dieser Seite respektive der dortigen Anlaufscheibe 219 ausgebildete Schmiermittelleitstruktur 223 eintritt und durch die auch dort ausgebildeten Kanäle oder Spalten radial nach außen getrieben wird. Das heißt, dass letztlich eine definierte Zulaufseite gegeben ist, über die das Schmiermittel von der Sonnenradseite her an nur einer Seite gezielt zugeführt wird, während ein großer Teil des Schmiermittels an der gegenüberliegenden Auslaufseite wieder abfließt. Natürlich strömt auch ein gewisser Anteil radial an der Zulaufseite aus, da über die Schmiermittelleitstruktur am Käfig natürlich auch die Versorgung der Reib- und Kontaktflächen des Käfigs 200 wie auch des Planetenrads 218 an den jeweiligen Anlaufflächen der Anlaufscheibe 219 mit Schmiermittel versorgt werden, was auch für den Bereich der Anlaufscheibe 219 an der gegenüberliegenden Ablaufseite gilt.
Ein gewisser Anteil an Schmiermittel strömt natürlich auch in die an den Stegen 203 außenseitig ausgebildeten Vertiefungen 211 ein und sammelt sich darin an. Hierüber wird einerseits der Reibkontakt des Käfigs 200 zur Planetenradbohrung mit Schmiermittel versorgt, andererseits kann auch hierüber ein gewisser Axialfluss des Schmiermittels erfolgen.
Bezugszeichenliste

200: Käfig
201: Wälzlager
202: Ringbord
203: Steg
204: Tasche
205: Wälzkörper
206: Abstandshalter
207: Stirnfläche
208: Öffnung
209: Vertiefung
210: Boden
211: Vertiefung
212: Stegabschnitte
213: Schnappabschnitte
214: Stegabschnitt
215: Planetengetriebe
216: Planetenträger
217: Wange
218: Planetenrad
219: Anlaufscheibe
220: Anlauffläche
221: Erhebung
222: Anlauffläche
223: Schmiermittelleitstruktur
224: Lagerbolzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012210689 A1 [0002]

Claims

Käfig für ein Wälzlager, mit zwei endständigen Ringborden (202) sowie mehreren diese verbindenden Stegen (203), wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Stegen (203) jeweils eine Tasche (204) zur Aufnahme eines zylindrischen Wälzkörpers (205) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder an beiden Ringborden (202) in die Taschen (204) axial vorspringende, zapfenartige Abstandshalter (206), gegen die der jeweilige Wälzkörper (205) mit einer Stirnfläche (207) läuft, vorgesehen sind.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Abstandshalter (206) gesehen in Umfangsrichtung mittig in die Tasche (204) vorspringen.
Käfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abstandshalter (206) gesehen in Umfangsrichtung über seine gesamte Länge von den benachbarten Stegen (203) beabstandet ist.
Käfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (206) im Querschnitt zumindest zum Teil zylindrisch sind, wobei vorzugsweise der Durchmesser der Abstandshalter (206) maximal dem halben Durchmesser der Wälzkörper (205) entspricht.
Käfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Ringbords (202), der mit Abstandshaltern (206) versehen ist, in Umfangsrichtung gesehen im Bereich zwischen zwei Stegen (203) jeweils eine Vertiefung (209) ausgebildet ist, die beidseits axial offen ist.
Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (209), axial gesehen, rampenartig schräg zur Tasche (204) hin abfallen.
Käfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Stege (203) an der Außenseite mit sich über zumindest einen Teil der Steglänge erstreckenden, nutartigen Vertiefungen (211) versehen ist.
Wälzlager, umfassend einen Käfig (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie in den zwischen den Stegen (203) ausgebildeten Taschen (204) aufgenommene zylindrische Wälzkörper (205).
Planetengetriebe mit einem Planetenträger (216), wenigstens einem daran angeordneten Lagerbolzen (224), einem am Lagerbolzen (224) angeordneten Wälzlager (201) nach Anspruch 8, einem über das Wälzlager (201) gelagerten Planetenrad (218) sowie zwei Anlaufscheiben (219), die beidseits des Planetenrads (218) zwischen dem Planetenrad (218) und dem Planetenträger (216) angeordnet sind und jeweils Anlaufflächen (220, 222) für das Planetenrad (218) und den Käfig (200) des Wälzlager (201) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Anlaufscheibe (219) eine radial äußere erste Anlauffläche (220) für das Planetenrad (218) und eine radial innere zweite Anlauffläche (222) für den Käfig (200) des Wälzlagers (201), der mit seiner Stirnfläche gegen die zweite Anlauffläche (222) läuft, aufweist, wobei die erste Anlauffläche (220) mit einer geometrischen Struktur versehen ist, über die eine nach radial außen offenen Schmiermittelleitstruktur (223) gebildet wird, die einen radialen Schmiermittelzufluss von radial außen nach radial innen zur zweite Anlauffläche (222) erlaubt.
Planetengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur mehrere, zumindest in einem äußeren Scheibenabschnitt vorgesehene, in Umfangsrichtung versetzte und von einer ersten Scheibenseite her eingebrachte Vertiefungen sowie mit diesen korrespondierende, an der gegenüberliegenden zweiten Scheibenseite vorstehende, flächige Erhebungen (221) aufweist.