WO2017182035A1 - Käfig für ein wälzkörperlager zur drehbaren lagerung einer hochdrehenden welle - Google Patents

Käfig für ein wälzkörperlager zur drehbaren lagerung einer hochdrehenden welle Download PDF

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rolling element
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Jerico ZIEGELHÖFER
Horst Huppmann
Benedikt Schreiber
Steffen Säbsch
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    • F16C2360/23—Gas turbine engines
    • F16C2360/24—Turbochargers

Definitions

  • the invention relates to a cage for a roller bearing for rotatably supporting a high-speed shaft. Furthermore, the invention also relates to a roller bearing with the aforementioned cage. In particular, the use of the cage is provided in a roller bearing of a turbocharger.
  • a high-speed shaft is meant a shaft having at least a speed of 30,000 revolutions per minute.
  • a high-speed shaft means a spindle shaft or a rotor shaft of a turbocharger.
  • WälzSystemlager include rolling elements and an outer ring and possibly an inner ring, on each of which a rolling track is formed.
  • the rolling elements roll between the outer ring and the inner ring on the rolling tracks and are spaced apart by means of a cage with rolling-element pockets distributed over its circumference.
  • the cage may be guided on the rolling elements or on one of the rings, wherein in turbochargers, the leadership of the cage usually takes place on the outer ring, wherein the guide on the inner ring is possible.
  • the special operating conditions of a turbocharger present the design of the bearing with special challenges.
  • the rotor shaft rotates at a speed which, due to their absolute height and their variations, conducts high loads into the bearing.
  • Turbochargers are operated at a constantly changing speed, which can peak at up to 300,000 revolutions per minute. In addition, especially in the vicinity of the turbine wheel high operating temperatures prevail up to 400 ° C, which act on the lubricant and the materials used.
  • DE 10 2014 213 256 B3 discloses a double-row angular contact ball bearing of a turbocharger comprising an angular contact ball bearing with an outer ring and a cage. Rolling body pockets are arranged along the circumference of the cage. Furthermore, only one end of a cage guide surface extends along one end, which forms a sliding surface pair with a surface on the inner circumference of the outer ring.
  • the contour of the cage is determined by means of a cutting process, for example by turning. manufactures. In this way, a wide range of different, to avoid unnecessary wear adapted contours can be realized.
  • the object of the present invention is to further develop a cage for a WälzArchitect- bearing for rotatably supporting a high-speed shaft, in particular, the manufacturing cost of the cage can be lowered and the production time of the cage is shortened.
  • An inventive cage for a roller bearing for rotatably supporting a high-speed shaft, in particular a shaft for a turbocharger comprises two cage rings and a plurality of webs and pockets for rolling elements, wherein the webs extend axially between the cage rings, and wherein the pockets tangentially between the Bars are arranged, further wherein the cage consists of a metallic material and is formed substantially Umformtechnisch, wherein two tangentially adjacent ends of the cage are materially interconnected.
  • the cage is designed as a welded-bending cage.
  • the cage is made of profile material by forming, in particular rolling, wherein the pockets are produced by punching. In particular, different profiles of a cage cross-section are conceivable.
  • the pockets can be punched out as needed, whereby the contact surface between the rolling element and the cage can be impressed whereby it comes to work hardening.
  • the webs are preferably asymmetric auslagbar.
  • Weld seam can be compensated by a targeted adaptation of the formation of the pockets.
  • the respective web has at least one contact surface for guiding the respective rolling body of the rolling element bearing.
  • the respective web has a plurality of contact surfaces for guiding the respective rolling element.
  • the respective contact surface is formed as a tangential expression.
  • an outer peripheral surface of the cage comes at least partially on an outer ring of the rolling element bearing to the plant. The outer peripheral surface of the cage forms, together with the outer ring of the roller bearing from a sliding surface, which serves to guide the cage.
  • an inner peripheral surface of the cage comes at least partially against an inner ring of the rolling element bearing to the plant. If in addition to the outer peripheral surface of the cage and the inner peripheral surface of the cage at least partially comes to rest on a respective ring of the rolling element bearing, the stability of the cage is increased, however, thereby increasing the frictional forces. Furthermore, it is also conceivable that the cage comes to rest neither on the inner ring, nor on the outer ring of the cage but only by the Wälzköper.
  • a friction-minimizing and / or corrosion-resistant coating is formed at least partially on the surface of the cage.
  • the coating is preferably formed as a silver coating, CVD or PVD coating.
  • the silver coating is intended in particular for emergency running properties when starting the cage on the respective ring.
  • the friction-minimizing coating is formed only at the contact surfaces of the cage to the respective ring of the rolling element bearing.
  • the invention includes the technical teaching that a heat treatment for structural and / or hardness adjustment of the cage is provided.
  • the cage is nitrocarburized or case hardened.
  • the cage is made of a weldable metallic material, for example C15 or DC 03.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic sectional representation to illustrate the structure of a roller bearing according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view for illustrating the construction of a cage according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the cage according to the invention according to a second embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of the cage according to the invention in accordance with a third exemplary embodiment
  • Figure 5 is a schematic sectional view of the cage according to the invention according to a fourth embodiment.
  • Figure 6 is a schematic sectional view of the cage according to the invention according to a fifth embodiment.
  • a roller bearing 2 for the rotatable mounting of a high-speed shaft (not shown here) has an outer ring 6 and an inner ring 7 and a row of rolling elements 10 arranged radially between the outer ring 6 and the inner ring 7.
  • the rolling element bearing 2 is provided for rotatably supporting the shaft of a turbocharger.
  • the rolling bearing 2 comprises a cage 1, which is provided to guide the rolling elements 10.
  • An outer peripheral surface of the cage 1 comes partly to the outer ring 6 of the rolling element bearing 2 to the plant.
  • the outer peripheral surface of the cage 1 is partially crowned to minimize a contact surface between the outer ring 6 and the cage 1.
  • FIG. 2 shows the cage 1 according to FIG.
  • the cage 1 comprises two cage rings 3 and a plurality of webs 4 and 5 pockets for - shown in Figure 1 - rolling elements 10.
  • the webs 4 extend axially between the cage rings 3, wherein the pockets 5 tangentially between the webs 4th are arranged and receive a respective rolling elements 10.
  • the cage 1 consists of a weldable, metallic material and is formed substantially in terms of forming technology, wherein two tangentially adjacent ends of the cage 1 are integrally connected to one another. In other words, the cage 1 is annular and integrally formed.
  • the pockets 5 are made by punching.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the cage 1 according to the invention.
  • the cage 3 is substantially M-shaped and comprises two limbs 11 which extend essentially radially and come to rest on the inner ring 7 shown in FIG. 1 in order to also support the cage 1 on the inner ring 7. Further, the cage 1 comes with two substantially axially extending portions 12 on - shown in Figure 1 - outer ring 6 to the plant. In contrast to the embodiment of the cage 1 according to Figures 1 and 2, the outer peripheral surface of the cage 1 is not crowned special cylindrical. An axially formed between the two axially extending portions 12 and connected to the respective axially extending portion 12 contact surface 9 is used to guide the respective rolling element 10. The contact surface 9 can be moved radially in the forming production of the cage 1, to the respective rolling elements 10th to be adapted.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the cage 1 according to the invention.
  • the cage 1 according to FIG. 4 is substantially V-shaped and comprises two contact surfaces 9 which are provided for guiding the respective rolling element 10. Further, the outer peripheral surface of the cage 1 is provided to come to rest on the outer ring 6 of the rolling element bearing 2.
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of the cage 1 according to the invention.
  • the cage 1 according to FIG. 5 is substantially A-shaped and provided to come into abutment with the outer peripheral surface on the outer ring 6 of the roller bearing 2 and to come into contact with the inner circumferential surface partly on the inner ring 7 of the rolling element bearing 2.
  • FIG. 6 shows a fifth embodiment of the cage 1 according to the invention.
  • the cage 1 according to FIG. 5 is substantially U-shaped and intended to be guided by the rolling bodies 10, the U-shaped cage 1 coming into contact neither with the outer ring 6 nor with the inner ring 7.
  • the U-shaped cage 1 has two radially outwardly bent limbs 1 1 and an axially extending portion 12 formed therebetween. All five embodiments of the cage 1 according to the invention were subjected to a structural and hardness adjustment of the cage 1 to a heat treatment. Furthermore, all five exemplary embodiments of the cage 1 according to the invention also have a rubbing-minimizing and corrosion-resistant coating 8 on the entire surface.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Käfig (1) für ein Wälzkörperlager (2) zur drehbaren Lagerung einer hochdrehenden Welle, insbesondere einer Welle für einen Turbolader, umfassend zwei Käfigringe (3) sowie eine Vielzahl von Stegen (4) und Taschen (5) für Wälzkörper, wobei sich die Stege (4) axial zwischen den Käfigringen (3) erstrecken, und wobei die Taschen (5) tangential zwischen den Stegen (4) angeordnet sind. Erfindungsgemäß besteht der Käfig (1) aus einem metallischen Werkstoff und ist im Wesentlichen umformtechnisch ausgebildet, wobei zwei tangential benachbarte En^den des Käfigs (1) stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Wälzkörperlager (2) mit dem zuvor genannten Käfig.

Description

Käfig für ein Wälzkörperlager zur drehbaren Lagerung einer hochdrehenden Welle
Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzkörperlager zur drehbaren Lagerung ei- ner hochdrehenden Welle. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Wälzkörperlager mit dem zuvor genannten Käfig. Insbesondere ist die Verwendung des Käfigs in einem Wälzkörperlager eines Turboladers vorgesehen. Unter einer hochdrehenden Welle ist eine Welle zu verstehen, die mindestens eine Drehzahl von 30.000 Umdrehungen pro Minute aufweist. Insbesondere ist unter einer hochdrehenden Welle eine Spindelwelle oder eine Läuferwelle eines Turboladers zu verstehen.
Wälzkörperlager beinhalten Wälzkörper sowie einen Außenring und ggf. einen Innenring, an denen jeweils eine Wälzbahn gebildet ist. Die Wälzkörper wälzen zwischen dem Außen- und dem Innenring auf den Wälzbahnen ab und werden mittels eines Kä- figs mit über seinen Umfang verteilten Wälzkörpertaschen voneinander beabstandet. Der Käfig kann an den Wälzkörpern geführt sein oder an einem der Ringe, wobei in Turboladern die Führung des Käfigs für gewöhnlich am Außenring erfolgt, wobei auch die Führung am Innenring möglich ist. Die besonderen Betriebsbedingungen eines Turboladers stellen die Auslegung der Lagerung vor besondere Herausforderungen. Die Läuferwelle rotiert mit einer Drehzahl, die infolge ihrer absoluten Höhe und ihrer Schwankungen hohe Lasten in das Lager leiten. Turbolader werden mit sich ständig ändernder Drehzahl betrieben, die in der Spitze bis zu 300.000 Umdrehungen pro Minute betragen kann. Darüber hinaus herrschen insbesondere in der Nähe des Turbinenrades hohe Betriebstemperaturen bis zu 400°C, die auf das Schmiermittel und die verwendeten Werkstoffe wirken.
Aus der DE 10 2014 213 256 B3 geht ein zweireihiges Schrägkugellager eines Turboladers beinhaltend ein Schrägkugellager mit einem Außenring und einem Käfig hervor. Entlang des Umfangs des Käfigs sind Wälzkörpertaschen angeordnet. Ferner verläuft entlang ausschließlich dessen einem Ende eine Käfigführungsfläche, die mit einer Fläche am Innenumfang des Außenrings ein Gleitflächenpaar bildet. Die Kontur des Käfigs wird mittels eines spangebenden Verfahrens, beispielsweise durch Drehen, ge- fertigt. Auf diese Weise kann eine große Bandbreite unterschiedlicher, zur Vermeidung unnötigen Verschleißes angepasster Konturen verwirklicht werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Käfig für ein Wälzkörper- lager zur drehbaren Lagerung einer hochdrehenden Welle weiterzuentwickeln, wobei insbesondere die Herstellungskosten des Käfigs gesenkt werden und die Herstellungszeit des Käfigs verkürzt wird.
Ein erfindungsgemäßer Käfig für ein Wälzkörperlager zur drehbaren Lagerung einer hochdrehenden Welle, insbesondere einer Welle für einen Turbolader, umfasst zwei Käfigringe sowie eine Vielzahl von Stegen und Taschen für Wälzkörper, wobei sich die Stege axial zwischen den Käfigringen erstrecken, und wobei die Taschen tangential zwischen den Stegen angeordnet sind, wobei ferner der Käfig aus einem metallischen Werkstoff besteht und im Wesentlichen umformtechnisch ausgebildet ist, wobei zwei tangential benachbarte Enden des Käfigs stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Mithin ist der Käfig als Schweiß-Biege-Käfig ausgebildet. Der Käfig wird aus Profilmaterial durch umformen, insbesondere Walzen hergestellt, wobei die Taschen durch Ausstanzen hergestellt werden. Insbesondere sind unterschiedliche Profilierungen eines Käfigquerschnitts denkbar. Der Einsatz unterschiedlicher Wälzkörper, ins- besondere von Kugeln, Nadeln oder Rollen ist denkbar. Ferner können die Taschen bedarfsgerecht ausgestanzt werden, Wobei die die Kontaktfläche zwischen Wälzkörper und Käfig angeprägt werden kann wodurch es zur Kaltverfestigung kommt. Die Stege sind vorzugsweise asymmetrisch ausbildbar. Abschließend werden zwei tangential benachbarte Enden des Käfigs durch Schweißen miteinander verbunden und dadurch der ringfömige Käfig ausgebildet. Eine mögliche Unwucht durch die
Schweißnaht kann durch eine gezielt Anpassung der Ausbildung der Taschen kompensiert werden.
Bevorzugt weist der jeweilige Steg mindestens eine Kontaktfläche zur Führung des jeweiligen Wälzkörpers des Wälzkörperlagers auf. Insbesondere weist der jeweilige Steg mehrere Kontaktflächen zur Führung des jeweiligen Wälzkörpers auf. Insbesondere ist die jeweilige Kontaktfläche als tangentiale Ausprägung ausgebildet. Vorzugsweise kommt eine Außenumfangsfläche des Käfigs zumindest teilweise an einem Außenring des Wälzkörperlagers zur Anlage. Die Außenumfangsfläche des Käfigs bildet zusammen mit dem Außenring des Wälzkörperlagers eine Gleitfläche aus, die zur Führung des Käfigs dient.
Alternativ oder ergänzend kommt eine Innenumfangsfläche des Käfigs zumindest teilweise an einem Innenring des Wälzkörperlagers zur Anlage. Sofern neben der Außenumfangsfläche des Käfigs auch die Innenumfangsfläche des Käfigs zumindest teilweise an einem jeweiligen Ring des Wälzkörperlagers zur Anlage kommt, wird die Stabilität des Käfigs erhöht, jedoch erhöhen sich dadurch auch die Reibkräfte. Ferner ist es aber auch denkbar, dass der Käfig weder an am Innenring, noch am Außenring des Käfigs zur Anlage kommt sondern lediglich durch die Wälzköper geführt wird.
Bevorzugt ist eine reibungsminimierende und/oder korrosionsbeständige Beschich- tung zumindest teilweise an der Oberfläche des Käfigs ausgebildet. Die Beschichtung ist vorzugsweise als Silberbeschichtung, CVD- oder PVD-Beschichtung ausgebildet. Die Silberbeschichtung ist insbesondere für Notlaufeigenschaften beim Anlaufen des Käfigs am jeweiligen Ring vorgesehen. Insbesondere ist die reibungsminimierende Beschichtung lediglich an den Kontaktflächen des Käfigs zum jeweiligen Ring des Wälzkörperlagers ausgebildet.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine Wärmebehandlung zur Gefüge- und/oder Härteeinstellung des Käfigs vorgesehen ist. Vorteilhafterweise wird der Käfig nitrocarburiert oder einsatzgehärtet. Insbesondere ist der Käfig aus einem schweißbaren metallischen Werkstoff, beispielsweise C15 oder DC 03.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren, in welcher gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher dargestellt. Dabei zeigt
Figur 1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Wälzkörperlagers, Figur 2 eine schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Käfigs gemäß Figur 1 ,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Käfigs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Käfigs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figur 5 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Käfigs gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, und
Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Käfigs gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
Gemäß Figur 1 weist ein erfindungsgemäßes Wälzkörperlager 2 zur drehbaren Lagerung einer - hier nicht dargestellten - hochdrehenden Welle einen Außenring 6 und einen Innenring 7 sowie eine radial zwischen dem Außenring 6 und dem Innenring 7 angeordnete Reihe von Wälzkörpern 10 auf. Das Wälzkörperlager 2 ist dazu vorgesehen die Welle eines Turboladers drehbar zu lagern. Ferner umfasst das Wälzlager 2 einen Käfig 1 , der dazu vorgesehen ist, die Wälzkörper 10 zu führen. Eine Außenum- fangsfläche des Käfigs 1 kommt teilweise an dem Außenring 6 des Wälzkörperlagers 2 zur Anlage. Die Außenumfangsfläche des Käfigs 1 ist teilweise ballig ausgebildet, um eine Kontaktfläche zwischen dem Außenring 6 und dem Käfig 1 zu minimieren.
In Figur 2 ist der Käfig 1 gemäß Figur 1 dargestellt. Gemäß Figur 2 umfasst der Käfig 1 zwei Käfigringe 3 sowie eine Vielzahl von Stegen 4 und Taschen 5 für die - in Figur 1 dargestellten - Wälzkörper 10. Die Stege 4 erstrecken sich axial zwischen den Käfigringen 3, wobei die Taschen 5 tangential zwischen den Stegen 4 angeordnet sind und einen jeweiligen Wälzkörper 10 aufnehmen. Ferner besteht der Käfig 1 aus einem schweißbaren, metallischen Werkstoff und ist im Wesentlichen umformtechnisch ausgebildet, wobei zwei tangential benachbarte Enden des Käfigs 1 stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist der Käfig 1 ringförmig und einteilig ausgebildet. Die Taschen 5 sind durch Ausstanzen hergestellt. Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Käfigs 1 . Der Käfig 1 gemäß Figur 3 ist im Wesentlichen M-förmig ausgebildet und umfasst zwei Schenkel 1 1 , die im Wesentlichen radial verlaufen und am - in Figur 1 dargestellten - Innenring 7 zur Anlage kommen, um den Käfig 1 auch am Innenring 7 abzustützen. Ferner kommt der Käfig 1 mit zwei im Wesentlichen axial verlaufenden Abschnitten 12 am - in Figur 1 dargestellten - Außenring 6 zur Anlage. Im Gegensatz zur Ausführungsform des Käfigs 1 gemäß den Figuren 1 und 2 ist die Außenumfangsfläche des Käfigs 1 nicht ballig sonder zylindrisch ausgebildet. Eine axial zwischen den beiden axial verlaufenden Abschnitten 12 ausgebildete und mit dem jeweiligen axial verlaufenden Abschnitt 12 verbundene Kontaktfläche 9 dient zur Führung des jeweiligen Wälzkörpers 10. Die Kontaktfläche 9 kann bei der umformtechnischen Herstellung des Käfigs 1 radial verschoben werden, um an die jeweiligen Wälzkörper 10 angepasst zu werden.
Figur 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Käfigs 1 . Der Käfig 1 gemäß Figur 4 ist im Wesentlichen V-förmig ausgebildet und umfasst zwei Kontaktflächen 9, die zur Führung des jeweiligen Wälzkörpers 10 vorgesehen sind. Ferner ist die Außenumfangsfläche des Käfigs 1 dazu vorgesehen, an dem Außenring 6 des Wälzkörperlagers 2 zur Anlage zu kommen.
Figur 5 zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Käfigs 1 . Der Käfig 1 gemäß Figur 5 ist im Wesentlichen A-förmig ausgebildet und dazu vorgesehen, mit der Außenumfangsfläche an dem Außenring 6 des Wälzkörperlagers 2 zur Anlage kommen und mit der Innenumfangsfläche teilweise am Innenring 7 des Wälzkörperlagers 2 zur Anlage zu kommen.
Figur 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Käfigs 1 . Der Käfig 1 gemäß Figur 5 ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und dazu vorgesehen, durch die Wälzkörper 10 geführt zu werden, wobei der U-förmige Käfig 1 weder am Außenring 6 noch am Innenring 7 zur Anlage kommt. Der U-förmige Käfig 1 weist zwei radial nach außen gebogene Schenkel 1 1 sowie einen dazwischen ausgebildeten, axial verlaufenden Abschnitt 12 auf. Alle fünf Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Käfigs 1 wurden zur Gefüge- und Härteeinstellung des Käfigs 1 einer Wärmebehandlung unterzogen. Ferner weisen auch alle fünf Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Käfigs 1 eine rei- bungsminimierende und korrosionsbeständige Beschichtung 8 an der gesamten Ober- fläche auf.
Bezugszeichenliste
Käfig
Wälzkörperlager
Käfigringe
Steg
Tasche
Außenring
Innenring
Beschichtung
Kontaktfläche
Wälzkörper
Schenkel
axial verlaufender Abschnitt

Claims

Patentansprüche
1 . Käfig (1 ) für ein Wälzkörperlager (2) zur drehbaren Lagerung einer hochdrehenden Welle, insbesondere einer Welle für einen Turbolader, umfassend zwei Käfig- ringe (3) sowie eine Vielzahl von Stegen (4) und Taschen (5) für Wälzkörper (10), wobei sich die Stege (4) axial zwischen den Käfigringen (3) erstrecken, und wobei die Taschen (5) tangential zwischen den Stegen (4) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (1 ) aus einem schweißbaren, metallischen Werkstoff besteht und im Wesentlichen umformtechnisch ausgebildet ist, wobei zwei tangential benachbarte Enden des Käfigs (1 ) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
2. Käfig (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (5) durch Ausstanzen und Prägen her- gestellt sind.
3. Käfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenumfangsfläche des Käfigs (1 ) zumindest teilweise an einem Außenring (6) des Wälzkörperlagers (2) zur Anlage kommt.
4. Käfig (1 ) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangsfläche des Käfigs (1 ) zumindest teilweise ballig ausgebildet ist, um eine Kontaktfläche zwischen dem Außenring (6) und dem Käfig (1 ) zu minimieren.
5. Käfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenumfangsfläche des Käfigs (1 ) zumindest teilweise an einem Innenring (7) des Wälzkörperlagers (2) zur Anlage kommt.
6. Käfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine reibungsminimierende und/oder korrosionsbeständige Beschichtung (8) zumindest teilweise an der Oberfläche des Käfigs (1 ) ausgebildet ist.
7. Käfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmebehandlung zur Gefüge- und/oder Härteeinstellung des Käfigs (1 ) vorgesehen ist.
8. Käfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Steg (4) mindestens eine Kontaktfläche (9) zur Führung des jeweiligen Wälzkörpers (10) des Wälzkörperlagers (2) aufweist.
9. Verwendung eines Käfigs (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Wälzkörperlager (2) eines Turboladers.
10. Wälzkörperlager (2) zur drehbaren Lagerung einer hochdrehenden Welle, insbesondere einer Welle für einen Turbolader, umfassend einen Außenring (6) und einen Innenring (7) sowie mindestens eine radial zwischen dem Außenring (6) und dem Innenring (7) angeordnete Reihe von Wälzkörpern (10), die von einem Käfig (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 geführt ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109488691B (zh) * 2017-09-13 2022-02-01 舍弗勒技术股份两合公司 集成涂层传感器的保持架和轴承单元
US11536159B1 (en) 2021-12-17 2022-12-27 Borgwarner Inc. Bearing assembly for supporting rotation of a shaft in a turbocharger

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1079901B (de) * 1957-10-22 1960-04-14 Schaeffler Ohg Industriewerk Kaefig fuer Nadellager, bei dem ein metallischer Grundkoerper mit einem Kunststoffmantel umgeben ist
EP0692648A2 (de) * 1994-07-13 1996-01-17 ABB Management AG Lagerung eines Abgasturboladers
DE19529379A1 (de) * 1994-11-10 1996-05-15 Schaeffler Waelzlager Kg Wälzlagerkäfig und Verfahren zu seiner Herstellung
JP2000213545A (ja) * 1999-01-25 2000-08-02 Nsk Ltd ころ軸受の保持器
JP2004346980A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Nsk Ltd ラジアルニードル軸受と遊星歯車の回転支持装置と変速装置
EP1760340A2 (de) * 2005-08-30 2007-03-07 NTN Corporation Außenring, tiefgezogenes Nadellager, Stützanordnungen des Kolbenbolzens und der Kurbelwelle eines Zweitaktmotores mit solchem Lager
DE102006057512A1 (de) * 2006-12-06 2008-06-12 Schaeffler Kg Wälzlagerkäfig
WO2011067173A1 (de) * 2009-12-01 2011-06-09 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Kugellagerkäfig
DE202015003359U1 (de) * 2014-07-01 2015-06-24 Borgwarner Inc. Abgastrubolader
DE102014213256B3 (de) 2014-07-08 2015-11-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kugellager für einen Turbolader

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013191238A1 (ja) * 2012-06-21 2013-12-27 日本精工株式会社 転がり軸受及び工作機械用主軸装置
JP2014149076A (ja) * 2013-01-10 2014-08-21 Nsk Ltd ラジアルニードル軸受用保持器及びその製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1079901B (de) * 1957-10-22 1960-04-14 Schaeffler Ohg Industriewerk Kaefig fuer Nadellager, bei dem ein metallischer Grundkoerper mit einem Kunststoffmantel umgeben ist
EP0692648A2 (de) * 1994-07-13 1996-01-17 ABB Management AG Lagerung eines Abgasturboladers
DE19529379A1 (de) * 1994-11-10 1996-05-15 Schaeffler Waelzlager Kg Wälzlagerkäfig und Verfahren zu seiner Herstellung
JP2000213545A (ja) * 1999-01-25 2000-08-02 Nsk Ltd ころ軸受の保持器
JP2004346980A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Nsk Ltd ラジアルニードル軸受と遊星歯車の回転支持装置と変速装置
EP1760340A2 (de) * 2005-08-30 2007-03-07 NTN Corporation Außenring, tiefgezogenes Nadellager, Stützanordnungen des Kolbenbolzens und der Kurbelwelle eines Zweitaktmotores mit solchem Lager
DE102006057512A1 (de) * 2006-12-06 2008-06-12 Schaeffler Kg Wälzlagerkäfig
WO2011067173A1 (de) * 2009-12-01 2011-06-09 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Kugellagerkäfig
DE202015003359U1 (de) * 2014-07-01 2015-06-24 Borgwarner Inc. Abgastrubolader
DE102014213256B3 (de) 2014-07-08 2015-11-19 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kugellager für einen Turbolader

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