Beschre bung
Wälzlager
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, aufweisend einen Außenring mit einer Außenring- laufbahn und wenigstens einen axial seitlich dazu angeordneten Bord, einen innenring mit einer Innenringlaufbäh und wenigstens einen axial seitlich dazu angeordneten Bord, Sowie mit radial zwischen der Äußenringlaufbahn und der innenringlaufbahn angeordneten, in einem bordgeführten Käfig aufgenommenen Wälzkörpern. Ein derartiges Wälzlage ist n der DE 195 30 903 Ä1 offenbart. Es handelt sich um ein Wälzlager, dessen Wälzkörper in einem am Lageraußenring geführten, einteiligen Käfig geführt sind. Zur Schmäerstoffversorgung ist vorgesehen, die Berührzone zwischen Käfig und Lageraußenring auf einen Durchmesserbereich zu legen, der größer als der kleinste Innendurchmesser der Wälzkörperlauf ahn im Lageraußenring ist.
In der DE 10 2008 025788 A1 ist ein Wälziagerkäfig für Außen- und innenbordwälzlager offenbart, mit die Wäizköf er auf Abstan haltenden, an Stirntrigem befestigien Käfg- Stegen, wobei der Wälzlagerkäfig Bordbereiche mit einem maximalen Äußendurchmes- ser oder einem minimalen Innendurchmesser des Wälzlagerkäfigs zur Äbstützung an jeweils einem Lagerring und zwischen den Bordbereichen Ausnehmungen zur Aufnahme von Schmierstoff aufweist.
Wälzlager, die stark durch Beschleunigung und Vibration beansprucht werden, sind meistens mit einem bordgeführten Käfig ausgestattet, Ma erreicht damit, dass sich de Wälzkörpersatz mit Käfig am Lagerring abstützen kann. Dabei ist eine AbStützung am Außenring (Äußenbordführung/Außenringführung) als auch am Innenring (Innenbordfüh- rung/innenringfüh ng) möglich. Die AbStützung ist im Allgemeinen umso wirkungsvolle je größer die Köntäktfläche zwischen Käfig und Lagerring ist, Wenn der Außenring, der Innenring und die Wälzkörper aus Materialien gefertigt sind, die einen im sentlichen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizient aufweisen, bleibt
das für e ne Führung des Käfigs erforderliche geringe radiale Spiel zwischen dem Käfig und dem Außenring oder dem Innenring auch bei Erwärmung im Wesentlicher» erhalten, jedoch können insbesondere bei fettgeschmierten Wälzlagern Probleme mit der Schmierung des Käfigs gegenüber dem Außenring oder dem innenring auftreten. Dies ist beispielsweise der Fall, wen al le Element des Wälzlagers aus Stahl bestehe .
Häufig werde jedoch die Käfige für derartige Wälzlager aus einem Material gefertigt, das einen merklich größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der der Lagerringe und der Wälzkörper, so dass entweder die Führung bei Erwärmung des Wälzlagers durch eine Vergrößerung des radialen Spiels zwischen dem Käfig und dem Außenring oder dem Innenring verschlechtert wird oder sich der Käfig sogar soweit ausdehnt, dass er bei Betriebstemperatur zum Klemmen am Außenring neigt, insbesondere wenn keine ausreichende Schmierung gegeben ist.
Vor diesem Hintergrund liegt de Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der eingangs erwähnten Art mit einem bordgeführten Käfig so zu gestalten, dass sowohl im kalten Zustand des Wälzlagers als auch im betriebswarmen Zustand eine einwandfrei Führung des Käfigs gewährleistet ist.
<3elöst wird diese Aufgäbe durch ein Wälzlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , welches einen Außenring mit einer Au&enringiaufbahn und wenigstens einen axial seitlich dazu angeordneten Bord, einen Innenring mit einer Innenringlaufbahn und wenigstens einen axial seitlich dazu angeordneten Bord, sowie radial zwischen der Außenring-- laufbahn und der InnenringSaufbahn angeordnete, in einem bördgeführten Käfig aufgenommene Walzkörper aufweist. Bei diesem Wälzlager ist gemäß der Erfindung vorgese- hen, dass der Käfig aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des Au Sen ings, de Innenrings und der Wälzkörper, dass der Käfig so gestaltet Ist, dass eine einer Außenum- fangsfläche wenigstens eines Bordes des Innenrings radial gegenüberliegende, komplementäre Innenumfangsfläche des Käfigs im kalten Zustand des Wälzlagers nur an dieser Außenumfangsfläche mit geringem ersten radialen Spiel geführt ist, und dass eine einer Innenumfangsfläche wenigstens eines Bordes des Außenrings gegenüberliegen-
de, komplementäre ÄuSenumfangsfläche des Käfigs im betriebswarmen Zustand des Wälzlagers an dieser Innenumfangsfläche des Bordes des Außenrings mit geringem zweiten radialen Spiel geführt ist.
Die innenbordföhrung wirkt somit bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen, also bel- spielsweise Im Bereich von ~3ÖÖC bis +30 , Bei einer Erwä rmu ng des Wälzlagers dehnt sich, aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten, der Käfig stärker aus als die übrigen Wilizlagerbestandteile. Der Käfig ist dafür so ausgelegt, dass sich dadurch eine Äußenbordführung ergibt, die entweder zusammen mit der Innenbordführung die Führung des Käfigs übernimmt, oder diese Führung auch nur allein übernimmt. Da- durch ist der Käfig unter allen Betriebsbedingungen genauer gefuhrt als bei bekannte gattungsgemäßen Wälzlagern, Die Freiheitsgrade des Käfigs werden dadurch einge- schrä nkt un Käfigschwingungen werden vermiede oder min imiert.
An dieser Stelle sei erwähnt dass unier dem Begriff Außenbordführung eine Führung des Käfigs an einem im Wälzlager radial nach innen ragenden Bord des Außenrings, und unter einer Innenbordfübrung eine Führung des Käfigs an einem im Wälzlager radial nach außen ragenden Bord des Innenrings verstanden wird.
Gemäß einer vorteilhaften
ist bei diesem vorgesehen, dass das radiale Spie! zwischen der Außenumfängsfläche des Bordes des Innen rings und der gegenüberliegenden, komplementären Innenümfangsfläche des Käfigs sowie das radiale Spiel zwische der innenumfangsfläche des Bordes des Außenring und der gegenüberliegenden, komplementären Äußeriumfangsfläche des Käfig so bemessen sind, dass der Käfig im kalten Zustand des Walzlagers nur ah der Äußenumfangsfläch des Bordes des Innenrings geführt ist, und dass der Käfig im betriebswarmen Zustand des Wälzlagers sowohl an der Außen umfangsfläche des Bordes des innenri gs als auch an der Innenumfangsfläche des Bordes des Außenrings geführt ist.
Da der für ft/tassivkäfige für Wälzlager üblicherweise verwendete Kunststoff eine größe- re thermische Ausdehnungskoeffszienien aufweist als der Außenring, der innenring und die Wälzköroer aus Wälzlagerstahl, lässt sich durch entsprechende Bemessung des
Käfigs und des radialen Spiels zwischen dem Käfig und den Borden de Außenrings sowie des Innenrihgs erreichen, dass eine Käfigfübrung am Innenring im kalten Zustand des Wälzlagers gegeben ist, und dass sich im befriebswarmen Zustand des Wälzlagers das radiale Spiel zwischen dem Käfig und dem Außenring so weit verringert; dass die F hrung des Kifigs auch am Außenring erfolgt
Sowohl die Abmessungen des Käfigs als auch die Wahl des radialen Spiels zwischen dem Jnnenring und dem Käfig sowie des radialen Spiels zwischen dem Außenring und dem Käfig als auch die IVIasse de Käfigs im Bereich der Führungen sind entscheidend für die einwandfreie Führung des Käfigs bei allen Betriebstemperaturen.
Um eine einwandfreie Schmierung der Führungsflichen des Käfigs zu erreichen, können die Innenumfangsf liehe und/oder die Äußenumiahgsfläche des Käfigs Bereiche mit einem maximalen Außendurchmesser und einem minimalen Innendurchmesser zur Führung an einem Bord des Innenrings oder des Außenrings aufweisen, sowie umfangsbe- zoge dazwischen Ausnehmungen zur Aufnahme von Schmierstoff aufweisen. Eine derartige Ausführung des Käfigs äst in der DE 0 2008 025 768 AI beschrieben, deren diesbezüglicher Inhalt hier vollständig zum Gegenstand der Offenbarung der Erfindung gemacht äst. Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Wälzlagers welter erläutert. in der Zeichnung Est ein axialer eilschnltt durch ein erftndurtgsgemäßes Wälzlager 1 dargestellt. Es handelt sich um ein Schrägkugellager, wie es beispielsweise als Ausrück- Iager in einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges verwendet wird. Das Wälzlager 1 verfügt über einen Außenring 2 mit einer Außenringlaufbahn 3 sowie einen rechten Bord 4 mit einer Inne umfangsfSäche 4a und einen linken Bord 6. Die beiden Borde 4S 6 des Außenrings 2 ragen nach radial inne und begrenzen die Außenringlaufbahn 3 axial. Axia! außen weisen die beiden Außenringborde 4, 6 jeweils ringförmige Ausnehmungen zur Aufnahme und Halterung jeweils eines Dichtringes 5, 7 auf.
Konzentrisch zum Außenring s ist ein Innenring 8 ang o dnet* welcher eine fnnenring- laufbahn 9, einen rechten Bord 10, der eine Äu enumfangsfläche 1öa aufweist, und einem linken Bord 13 hat. Die beiden Innenringborde 10, 3 ragen nach radial außen und begrenzen die innennrsg!aufbahn 9 axial. Radial zwischen dem Außenring 2 und dem innenring 8 sind kugelförmige aizkörpef 12 angeordnet, welche auf der Außenring- laufbahn S und der Innenringiaufbahn 9 abrollen sowie durch einen massiven Kunst- stoffkälig; 11 geführt sind.
Der Käfig 1 weist eine radiale Innenumfangsfläche 1a auf, die zu der Äußenumfangsfläche Ida des rechten Bordes 10 des Innenrängs S geometrisch komplementär ausge- bildet ist und dieser radtai gegenüber liegt Im kalten Zustand des Wälzlagers 1 ist ein erstes radiales Spie! S1 zwischen der Äußenumfangsfläche 10a des Bordes 10 des innen rings 8 und der innenumfangsfläche 11a des Käfigs 11 vorhanden. Dieses erste radiale Spiel S1 ist so bemessen, dass der Käfig 11 mit den Wälzkorpern 12 an der Äußenumfangsfläch 10a des Bordes 10 am Innenring 8 ohne zu klemmen geführt ist, so~ wie weiterhin so bemessen ist, dass ein ausreichende Sdhmiefung im kalten Zustand des Wälzlagers 1 gewährleistet ist.
Die Zeichnung zeigt das Wälzlager 1 jrn kalten Zustand, also beispielsweis bei -SO^C. Dementsprechend ist ein zw ites radiales Spiel S2 zwischen der Innenumfangsfläche 4a des rechten Bordes 4 am Außenring 2 und der Äußenumfangsfläche 11b am Käfig 1 größer als das erste! radiale Spiel S1 zwische der Äußenumfängsfläche 10a des rechten Bordes 10 des Innenrings 8 und der Innenumfangsfläch 11a des Käfigs 1 dargestellt. Wenn sich das Wälzlager 1 erwärmt, dehnt sich der Käfig 11, der als Massivkäfig aus Kunststoff gefertigt ist, stärker aus als der Außenring 2, der innenring 8 und die Wäizkörper 12, Dadurch verkleinert sich das zweit radiale Spiel S2 zwischen der innenumfangsfläche 4a des rechten Bordes 4 am Außenring 2 und der Äußenumfangsfläche 11b am Käfig 11 bei Betriebstemperatur auf einen Wert, der dem Wert des ersten radialen Spiels S1 zwischen der Äußenumfängsfläche 10a des rechten Bordes 10 des Innen^
rings 8 und de innenumfahgsfläche 11a des Käfigs 11 bei kaitem Wälzlager 1 ent- spricht.
Da sich der Käfig bei einer Erwärmung dreidimensional ausdehnt, lässt sich durch entsprechende Bemessung des ersien radialen Spiels S1, des zweiten radiale Spiels S2 und der Masse des Käfigs 11 erreichen, dass sieh das erste radiale Spiel S1 bei Erwärmung nur unwesentlich verändert oder vergrößert, während das zweite radiale Spiel S2 bei Betriebstemperatur einen für die Führung des Käfigs 11 geeigneten, geringen Wert erreicht, der nicht zu einem Klemmen des Käfigs 11 an der Innenumf ängstliche 4a des ersten Bordes 4 am Außenring 2 führt, sondern so groß bleibt dass eine ausreichende Schmierung gewährleistet ist.
Zusätzlich kann das Kunststöffmatenal für den Käfig 11 selbst oder durch geeignete Zusätze schrhierfähige Eigenschaften aufweisen, die eine genaue Führung de Käfigs 11 mit sehr geringem zweitem radialem Spiel S2 ermöglichen,
Um eine einwandfreie Schmierung der radialen Führungsfiächen 1a, I b des Käfigs 11 zu erreichen, können die fnnenumfangsfläch 11a und/oder die ÄuSenumfängsfiäche 1 b des Käfigs 11 Bereiche mit einem maximalen Au&endurchmesser und einem minimalen Innendurchmesser zur Führung an einem Bord 4, 10 des Außenrings 2 oder des !nnenrings 8 aufweisen, und dazwische Äusnehmungen zur Aufnähme von Schmierstoff aufweisen. Eine derartige Ausführung des Käfigs ist in der DE 10 2008 025 786 AI beschrieben, deren diesbezüglicher Inhalt hier vollständig zum Gegenstand der Offenbarung gemacht ist; Das in der Zeich ung dargestellte Wälzlager 1 ist, wie bereits erwähnt, als Schrägkugellager ausgebildet, jedoch ist das beschriebene Konstruktionsprinzip auch bei Rienku- geilagern, ZyJnderroHeniagem oder Kegeiroilenlagem anwendbar, um die Führung des Käfigs 11 entsprechend der Erfi dung zu gestalten. Alle in der vorstehenden Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombi-
r foh miteinander einseföbar. Die Erfindung Ist somit nicht auf die beschriebenen und beanspruchten Merkmafskambinationen beschränkt, vielmehr sind alle e kmaisköm i- hationeh als offenbart zu betrachten.
ÖezugzeschenUste
I Wälzlager
Außenring
3 Außen ringlaufbah.fi
4 Rechter Bord
4a Innenumfangsfliche am Bord 4
5 Dichtring
6 LiekerBörd
7 Dichtring
8 I neßring
9 Innenringlaufbahn
10 Rechter Bord am Innenring
10a . Außehumfangs che des Bordes 1 Ö
I I Käfig
11a Innenumfahgsfläche des Käfigs
11 Au ßenuni angsf lache des Käfigs
12 VVäfekörper
13 Linker Bord am In enring
Erstes radiales Spiel zwischen AuRenumfangsiläche 1Öa und innenu fangsfläche 11ä
52 Zweites radiales Spiel zwischen Innenurnfangsf lache 4a und Äußenumfangsfiäche 1 b