-
Die Erfindung betrifft einen Wälzkörperkäfig für ein Axiallager, umfassend einen Außenbord und einen Innenbord mit an den Außen- und den Innenbord anschließenden Käfigabschnitten, die in der Montagestellung auf einer Laufbahn eine Axialscheibe laufen.
-
Ein Axiallager kommt überall dort zum Einsatz, wo zwei relativ zueinander drehbare Bauteile axial gegeneinander drehgelagert und abgestützt werden sollen. Ein Axiallager weist regelmäßig zumindest einen Wälzkörperkäfig auf, der zumeist aus einem Metallblech gestanzt und geformt ist, und an dem eine Vielzahl von Taschen ausgebildet sind, in denen jeweils ein Wälzkörper, beispielsweise eine Rolle oder Nadel, aufgenommen ist. Die Wälzkörper wälzen in der Montagestellung auf einer Laufbahn einer benachbarten Axialscheibe, oder auf den Laufbahnen zweier benachbarter Axialscheiben, die Teil des Axiallagers sind. Aus Stabilitätsgründen weist der Käfig am Innen- und am Außenumfang einen als zylindrischer Flasch ausgebildeten Innenbord und Außenbord auf. An den Innen- und Außenbord schließt sich jeweils ein Käfigabschnitt an, der quasi eine axiale Stirnfläche bildet, über welche der Wälzkörperkäfig an der Laufbahn anliegt, also auf dieser entlang gleitet. Man spricht von einem laufbahngeführten Käfig. Ein Axiallager mit einem solchen Käfig ist beispielsweise aus
JP 2011 190 921 A2 bekannt. Solche planseitig anlaufenden Wälzkörperkäfige werden regelmäßig dann eingesetzt, wenn keine wälzkörpergeführten Käfige verwendet werden können, was erst bei Nadel- oder Rollendurchmessern von mehr als 2 mm möglich ist.
-
Diese Kontaktzonen sind mit Schmiermittel zu versorgen, um dort die Reibung so gering wie möglich zu halten und einem Verschleiß entgegenzuwirken. Ist die Schmierung nicht ausreichend, so kann es aufgrund einer Unterversorgung zu Lagerausfällen kommen.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen verbesserten Wälzkörperkäfig anzugeben.
-
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Wälzkörperkäfig der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest einer der Käfigabschnitte mit einer Oberflächenstrukturierung versehen ist.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, zumindest einen der Käfigabschnitte, gegebenenfalls auch beide Käfigabschnitte, mit einer definierten Oberflächenstrukturierung zu versehen. Das heißt, dass die Oberfläche des Käfigabschnitts, die in Kontakt zur Laufbahn der Axialscheibe kommt, gezielt strukturiert ist. Diese Oberflächenstrukturierung bildet definierte Kavitäten aus, die letztlich Schmierkavitäten oder eine Art Schmierspalt bilden, so dass zwischen der Fläche des Käfigabschnitts und der Laufbahn keine plane, flächige Anlage gegeben ist, sondern entsprechende Schmierräume ausgebildet sind, die zugeführtes Schmiermittel aufnehmen können und dem Kontaktbereich zuführen können. Es hat sich gezeigt, dass eine plane Flächenanlage mitunter, insbesondere bei ungünstigen Betriebsbedingungen respektive auch geringem Schmiermittelzustrom, den Schmiermitteldurchtritt behindert, stark einschränkt oder sogar auch komplett absperrt. Durch die Ausbildung der Oberflächenstrukturierung wird nun diese plane, flächige Anlage gezielt unterbrochen und eine dreidimensionale Struktur im Kontaktbereich erzeugt, die eine verbesserte Schmiermittelversorgung erlaubt.
-
Wie beschrieben ist zumindest einer der Käfigabschnitte mit einer Oberflächenstrukturierung versehen. Denkbar ist es, beide Käfigabschnitte, also sowohl den am Innenals auch den am Außenbord entsprechend zu strukturieren. In jedem Fall ist es zweckmäßig, zumindest den am Innenbord anschließenden Käfigabschnitt entsprechend zu strukturieren. Denn bei derartigen Axiallagern erfolgt die Schmiermittelzufuhr häufig von radial innen, so dass es wichtig ist, im Bereich des Innenbords einen guten Schmiermitteldurchsatz zu haben, da hierüber auch die anderen Teile des Axiallagers mit Schmiermittel versorgt werden.
-
Die Oberflächenstrukturierung kann in unterschiedlicher Weise realisiert werden. Gemäß einer ersten, besonders bevorzugten Erfindungsausgestaltung kann die Oberflächenstrukturierung mittels nutartiger, bevorzugt geprägter Vertiefungen realisiert sein. Das heißt, dass der Käfigabschnitt, der relativ schmal ist, gezielt mit einer Vertiefungsrespektive Nutstruktur versehen ist. Diese nutartigen Vertiefungen verlaufen bevorzugt radial, was den Umstand, dass das Schmiermittel oft Fliehkraft getrieben verteilt wird, nutzt, da das Schmiermittel durch die radiale Vertiefungsausrichtung entsprechend gut weitergeleitet werden kann.
-
Dabei sind die nutartigen Vertiefungen bevorzugt sowohl benachbart zum Außen- oder Innenumfang hin als auch zu einer benachbarten Tasche hin offen. Wie beschrieben, weist der Wälzkörperkäfig eine Vielzahl separater Taschen, zumeist im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts, auf, die sich bis nahe an den Außen- und Innenbord erstrecken. In jeder Tasche ist mindestens ein Wälzkörper aufgenommen. Erfindungsgemäß kann nun jede nutartige Vertiefung einerseits zum benachbarten Außen- oder Innenumfang, je nachdem ob sie am Außen- oder Innenbord vorgesehen ist, hin offen sein, aber auch zu der benachbarten Tasche. Das heißt, dass beispielsweise bei Ausbildung am innenbordseitigen Käfigabschnitt das Schmiermittel von radial innen in die offene nutartige Vertiefung eintreten und durch diese hindurch in den Taschenbereich austreten kann. Dabei wird das Schmiermittel einerseits den Wälzkörpern in den Taschen zugeführt. Andererseits wird auch aufgrund der Rotation respektive Bewegung des Wälzkörperkäfigs relativ zur Laufbahn das Schmiermittel auf der Laufbahn verteilt, so dass der gesamte Kontaktbereich zwischen Wälzkörperkäfig und Laufbahn mit Schmiermittel versorgt wird.
-
Die nutartigen Vertiefungen werden bevorzugt geprägt, was ohne weiteres im Stanz- und Umformprozess, in dem der Wälzkörperkäfig aus einem Metallblech geformt wird, erfolgen kann, so dass kein separater Arbeitsschritt hierfür nötig ist.
-
Alternativ zur Ausbildung nutartiger Vertiefungen ist es auch denkbar, dass die Oberflächenstruktur durch eine Art Mikrostruktur gebildet ist. Diese Mikrostruktur ist eine Struktur, die sich, anders als die lokal vorgesehenen nutartigen Vertiefungen, quasi über die gesamte plane Fläche des Wälzkörperabschnitts erstreckt. Diese Mikrostruktur umfasst eine Vielzahl kleiner bis kleinster Vertiefungen, also Oberflächenunebenheiten oder Rauigkeiten, die geeignet sind, die plane Käfigabschnittsfläche aufzulösen und entsprechend dreidimensional zu strukturieren. Auch über diese Mikrostruktur werden eine Vielzahl kleiner und kleinster Kavitäten gebildet, die Schmiermittel aufnehmen können und über die das Schmiermittel auch entsprechend verteilt werden kann.
-
Eine solche Makrostruktur kann beispielsweise über eine geprägte Rändelstruktur realisiert werden, das heißt, dass auch hier eine mechanische Umformung erfolgt. Alternativ ist es auch denkbar, diese Makrostruktur beispielsweise als durch Ätzen erzeugte Oberflächenrauigkeit auszubilden. Hier wird die Oberfläche chemisch behandelt, um sie gezielt aufzurauen und die ebenflächige, plane Kontaktzone aufzulösen.
-
Neben dem Wälzkörperkäfig selbst betrifft die Erfindung ferner ein Axiallager, umfassend einen mit Wälzkörpern belegten Wälzkörperkäfig der vorbeschriebenen Art sowie wenigsten eine Axialscheibe mit einer Laufbahn, auf der die Wälzkörper laufen und auf der der Wälzkörperkäfig mit an den Außen- und den Innenbord anschließenden Käfigabschnitten läuft.
-
Das erfindungsgemäße Axiallager umfasst also einen erfindungsgemäßen Wälzkörperkäfig, der mit entsprechenden Taschen versehen ist, die mit Wälzkörpern belegt sind. Bei den Wälzkörpern handelt es sich bevorzugt um Nadeln, das heißt, dass das Axiallager bevorzugt ein Nadellager ist, wobei der Nadeldurchmesser relativ klein ist, derart, dass der Wälzkörperkäfig laufbahngeführt ist, also in Kontakt zur Laufbahn der Axialscheibe steht. Diese Axialscheibe selbst ist Teil des Axiallagers, an ihr ist eine definierte Laufbahn vorgesehen, auf der einerseits die Wälzkörper abwälzen, andererseits aber auch der Käfig mit den Käfigabschnitten in Kontakt läuft. Zumindest einer, bevorzugt der dem Innenbord benachbarte Käfigabschnitt, gegebenenfalls aber auch beide Käfigabschnitte, sind in erfindungsgemäßer Weise mit der Oberflächenstrukturierung, die die kleinen oder größeren Schmierkavitäten und damit Schmierspalte ausbildet, versehen.
-
Dabei kann es sich bei der Axialscheibe zweckmäßigerweise um eine Winkelscheibe handeln, die vorzugsweise am Käfig verschnappt ist. Eine solche Winkelscheibe weist neben dem eigentlichen ringscheibenförmigen Scheibenabschnitt, der die Laufbahn aufweist, einen daran anschließenden zylindrischen Scheibenabschnitt auf, an dem mehrere Schnappnasen vorgesehen sind, die hinter dem Käfig verschnappen, so dass eine Baueinheit gebildet wird, die einfach handzuhaben und zu montieren ist. Grundsätzlich denkbar ist es, dass auch eine zweite Axialscheibe in Form einer Winkelscheibe vorgesehen ist, die an dem anderen Umfang des Wälzkörperkäfigs verschnappt ist, so dass das Axiallager beidseits geschlossen ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung als geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Axiallagers mit einem erfindungsgemäßen Käfig,
- 2 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Käfigs in einer Teilansicht als Aufsicht, und
- 3 eine Prinzipdarstellung entsprechend 2 eines Käfigs einer weiteren Ausführungsform.
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Axiallager 1, umfassend einen Käfig 2 der, siehe die 2 und 3, eine Vielzahl einzelner Taschen 3 aufweist, in die jeweils ein hier zylindrischer rollen- oder nadelförmiger Wälzkörper 4 eingesetzt ist. Der Käfig 2 ist aus einem Metallblech durch Stanzen und Umformen hergestellt. Erweist neben dem eigentlichen, zentralen mittigen Käfigabschnitt 5 einen Innenbord 6 sowie einen Außenbord 7 auf, die als zylindrische Flansche ausgebildet sind, wobei im gezeigten Beispiel der Innenbord 6 doppellagig gefaltet ist, während der Außenbord 7 einlagig ist. Sowohl der Innenbord 6 als auch der Außenbord 7 gehen über entsprechende Käfigabschnitte 8, 9 in den eigentlichen mittigen Käfigabschnitt 5 über.
-
Des Weiteren vorgesehen ist eine Axialscheibe 10 hier in Form einer Winkelscheibe 11 mit einem ringförmigen Scheibenabschnitt 12, an dem eine Laufbahn 13 vorgesehen ist, auf der die Wälzkörper 4 wälzen. Vorgesehen ist des Weiteren ein zylindrischer, am Außenumfang vorgesehener Scheibenabschnitt 14, der mit mehreren Schnappnasen 15 versehen ist, die in der Montagestellung hinter dem Außenbord 7 des Wälzkörperkäfigs 2 verschnappen, so dass der mit Wälzkörpern 4 belegte Wälzkörperkäfig 2 an der Winkelscheibe 11 fixiert ist und sich eine einfach handhabbare Baueinheit ergibt.
-
Bei dem Wälzkörperkäfig 2 handelt es sich um einen an der Laufbahn 13 geführten Wälzkörperkäfig, das heißt, dass der Wälzkörperkäfig 2 über die Käfigabschnitte 8, 9 im Kontakt zur Laufbahn 13 steht. Er wird auf dieser geführt, das heißt, dass es zu einer Bewegung des Wälzkörperkäfigs 2 relativ zur Laufbahn 13 kommt. Die Käfigabschnitte 8, 9 sind regelmäßig ebenflächig respektive plan, das heißt, es zu einer ringförmigen, etwas breiteren Plananlage zwischen den Käfigabschnitten 8, 9 und der Laufbahn 13 kommt. Die Plananlage kann sich mitunter bei geringem Schmiermittelzustrom als nachteilig erweisen. Daher ist bei dem erfindungsgemäßen Wälzkörperkäfig 2 im gezeigten Beispiel der Käfigabschnitt 8, der an den Innenbord 6 anschließt, mit einer Oberflächenstrukturierung 16 versehen, die hier in Form von um den Umfang verteilt angeordneten, nutartigen Vertiefungen 17 realisiert ist. Diese nutartigen Vertiefungen 17, siehe die Teilaufsicht gemäß 2, erstrecken sich einerseits zum Innenumfang des Käfigabschnitts 8, sind also radial nach innen offen. Zum anderen erstrecken sie sich zu den benachbarten Taschen 3 und sind zu den Taschen 3 hin offen. Das heißt, dass von radial innen zuströmendes Schmiermittel einerseits problemlos in die radial nach innen offenen nutartigen Vertiefungen 17 einströmen und andererseits durch sie hindurch in die jeweiligen Taschen 3 und damit in den Wälzkörperbereich strömen können.
-
Mittels der Oberflächenstrukturierung 16 respektive der nutartigen Vertiefungen 17 werden demzufolge eine Vielzahl von Schmierkavitäten ausgebildet, die in der Lage sind, einerseits Schmiermittel aufzunehmen und bei einer Relativbewegung des Wälzkörperkäfigs 2 zur Laufbahn 13 die benachbarten Kontaktbereiche oder Kontaktzonen des Käfigabschnitts 8 zur Laufbahn 13 mit Schmiermittel zu versorgen, so dass dort die Reibung reduziert und der Verschleiß vermieden wird. Andererseits ermöglichen die nutartigen Vertiefungen 17 auch eine Schmiermittelzufuhr in den Taschenbereich und damit zu den Wälzkörpern 4 hin, so dass auch diese gut versorgt werden. Das heißt, dass über die Oberflächenstrukturierung 17 die plane Kontaktfläche respektive Seite des innenliegenden Käfigabschnitts 8 gezielt unterbrochen wird und dreidimensional strukturiert wird, um eine Schmiermittelstruktur auszubilden, so dass eine entsprechende Anzahl von Schmierspalten oder Schmierkanälen in der Kontaktzone gebildet werden.
-
Denkbar ist es, nicht nur, wie gezeigt, den innenliegenden Käfigabschnitt 8 mit der Oberflächenstrukturierung 16 zu versehen, sondern auch am außenliegenden Käfigabschnitt 9 eine entsprechende Oberflächenstrukturierung vorzusehen. Diese kann in gleicher Weise ausgeführt werden.
-
3 zeigt schließlich ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Wälzkörperkäfigs 2, der, was seine Form und Geometrie angeht, identisch zum Wälzkörperkäfig 2 aus den 1 und 2 ist. Bei dieser Ausgestaltung ist als Oberflächenstrukturierung 16, die hier wiederum am dem Innenbord 6 benachbarten Käfigabschnitt 8 ausgebildet ist, eine geprägte Rändelstruktur 18 vorgesehen, die ebenfalls bereits während des Stanz- und Umformschritts zur Herstellung des Wälzkörperkäfigs 2 aufgebracht respektive eingeprägt werden kann. Auch diese Rändelstruktur 18 löst die ebenflächige Kontaktfläche des Käfigabschnitts 8 auf, strukturiert sie also dreidimensional, so dass sich eine Vielzahl von durch die Rändelung erzeugter, kleiner Schmierkavitäten ausbilden, die die Aufnahme eines Schmiermittels ermöglichen und so eine Art ringförmigen, umlaufenden Schmierspalt erzeugen, über den der gesamte Kontaktbereich mit Schmiermittel versorgt wird. Eine solche Oberflächenstrukturierung kann gegebenenfalls auch mit den nutartigen Vertiefungen wie vorstehend beschrieben kombinier werden.
-
Denkbar wäre es auch, eine solche Oberflächenstrukturierung 16 durch richtungsselektives oder lokales Ätzen der Oberfläche auszubilden, also die Oberfläche chemisch dreidimensional zu strukturieren, was zu einer entsprechend groben Oberflächenrauigkeit führt, die wiederum eine verbesserte Schmiermittelaufnahme und Schmiermittelrückhaltung ermöglicht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Axiallager
- 2
- Wälzkörperkäfig
- 3
- Tasche
- 4
- Wälzkörper
- 5
- Käfigabschnitt
- 6
- Innenbord
- 7
- Innenbord
- 8
- Käfigabschnitt
- 9
- Käfigabschnitt
- 10
- Axialscheibe
- 11
- Winkelscheibe
- 12
- Scheibenabschnitt
- 13
- Laufbahn
- 14
- Scheibenabschnitt
- 15
- Schnappnasen
- 16
- Oberflächenstrukturierung
- 17
- Vertiefungen
- 18
- Rändelstruktur
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
