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Dokumentenidentifikation DE19860688B4 27.01.2005
Titel Wälzlagerkäfig
Anmelder Timken GmbH, 33790 Halle, DE
Erfinder Knoll, Wolfgang, 73614 Schorndorf, DE;
Ortmann, Wolfgang, 33790 Halle, DE
Vertreter Schroeter Lehmann Fischer & Neugebauer, 81479 München
DE-Anmeldedatum 29.12.1998
DE-Aktenzeichen 19860688
Offenlegungstag 06.07.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.01.2005
IPC-Hauptklasse F16C 33/46
IPC-Nebenklasse F16C 33/48   F16C 19/48   F16C 43/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig entsprechend dem Patentanspruch 1. Ein solcher Käfig dient zur Aufnahme von Lagerrollen, insbesondere Nadelrollen, so daß damit ein Lagerkranz oder Nadelkranz gebildet werden kann. Solche Lagerkränze werden z. B. für Getriebe von Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Hierbei ist es bekannt, die Wälzlagerkäfige zweireihig oder mehrreihig auszubilden, also in einem einzigen Käfig axial hintereinander zwei oder mehr Reihen von Wälzkörpern anzuordnen. Bei einem solchen einteiligen Käfig sind im Betrieb dann keine unterschiedlichen Relativdrehzahlen der einzelnen Wälzkörperreihen zueinander möglich. Unter ungünstigen Betriebsbedingungen entstehen hierdurch Zwangskräfte auf den Käfig, die zu einem schnellen Verschleiß des Wälzlagers und seiner Umgebung oder gar zu einem Blockieren führen können.

Um dies zu vermeiden, wurden bisher zwei oder mehrere separate einreihige Wälzlagerkäfige axial nebeneinander eingebaut. Je nach Anwendungsfall wurden diese einreihigen Käfige paarweise, also jeweils zu zweit, oder entsprechend der Anzahl der einzelnen Wälzlager pro Lagerstelle zu mehreren verpackt. Die prozeßsichere Montage von zwei oder mehreren einreihigen Lagerkränzen axial nebeneinander, z. B. im Losrad eines Getriebes, erfordert einen hohen zusätzlichen Prüfaufwand. Wenn z. B. versehentlich nur ein Lager statt mehrerer montiert wird, führt dieser Fehler im Betrieb zum Ausfall des Lagers und des entsprechenden Mechanismus.

Die US 33 88 952 beschreibt zwei Wälzlagerkäfige, bei denen Vorsprünge an einem axialen Ende eines Käfigs in Schlitze am anderen axialen Ende eines weiteren Käfigs eingreifen sollen, um eine feste Verbindung zu schaffen. Wegen der hierdurch gebildeten festen Verbindung ist es nicht möglich, unterschiedliche Drehzahlen der einzelnen Wälzkörperreihen zu ermöglichen.

Durch die Erfindung soll einerseits erreicht werden, bei einer mehrreihigen Anordnung von Wälzlagerkäfigen unterschiedliche relative Drehzahlen der einzelnen Wälzkörperreihen zu ermöglichen, und andererseits sicherzusteilen, daß immer die nötige Anzahl von einzelnen Wälzlagerkäfigen eingebaut wird, um die an der entsprechenden Lagerstelle notwendigen mehreren Reihen von Wälzkörperkränzen zu bilden.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen Wälzlagerkäfig gemäß Patentanspruch 1 erreicht.

Hiernach sind also die beiden axialen Enden oder Ränder jedes Wälzlagerkäfigs unterschiedlich derart ausgebildet, daß die Haltenasen an einem axialen Käfigende in eine Umfangsnut am anderen Käfigende eines zweiten Wälzlagerkäfigs einschnappbar sind. Zwei oder mehrere Wälzlagerkäfige werden also durch das gegenseitige Zusammenschnappen in axialer Richtung formschlüssig miteinander verbunden.

Durch Zusammenfügen von zwei oder mehreren solcher Wälzlagerkäfige können somit Baueinheiten mit zwei oder mehreren entsprechenden Wälzkörperkränzen gebildet werden, die wegen ihrer gegenseitigen Verdrehbarkeit im Betrieb unterschiedliche Relativdrehzahlen der einzelnen, miteinander verbundenen Wälzkörperkränze ermöglichen. Unter bestimmten, insbesondere extremen Betriebsbedingungen ist dies aus kinematischen Gründen für eine einwandfreie Funktion der Lagerung vorteilhaft bzw. erforderlich.

Das aufwendige Verpacken von einzelnen Wälzlagerkäfigen kann hierbei entfallen, da die Lagerkäfige bzw. Wälzkörperkränze zu Sätzen von jeweils mehreren, z. B. paarweise, vormontiert und gemeinsam verpackt werden können. Gleichzeitig wird durch diese Ausführung eine prozeßsichere Montage von zweireihigen oder mehrreihigen Wälzkörperkränzen ermöglicht, da diese entsprechend den Einbaubedingungen vormontiert angeliefert werden können. Die Gefahr, daß statt zwei oder mehrerer einzelner Lager nur ein einziges Lager eingebaut wird, besteht somit nicht mehr, wodurch der bisher notwendige Prüfaufwand entfallen kann. Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Wälzlagerkäfigs ergibt sich somit eine Kosteneinsparung bei der Verpackung und bei der Montage.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

1 zeigt einen Teil-Axialschnitt durch einen Wälzlagerkäfig, wobei ein zweiter, damit zusammenschnappbarer Wälzlagerkäfig in strichpunktierten Linien angedeutet ist.

2 zeigt einen Teil-Radialschnitt der beiden Wälzlagerkäfige nach der Linie 2-2 von 1.

Jeder Wälzlagerkäfig hat einen ersten axialen Käfigendrand 1 und einen zweiten axialen Käfigendrand 3. Der Käfigrand 1 hat einen Innendurchmesser, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Käfigrandes 3, so daß mehrere Wälzlagerkäfige axial hintereinander angeordnet werden können, wobei der Käfigrand 1 in radialer Richtung außerhalb und über dem Käfigrand 3 liegt. Diese Anordnung kann grundsätzlich auch umgekehrt getroffen werden, so daß dann der Käfigrand 1 radial innerhalb des Käfigrandes 3 liegen würde.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Käfigrand 1 an dem ersten axialen Ende des Wälzlagerkäfigs mit einer radial umlaufenden inneren Nut 5 versehen. Der andere Käfigrand 3 am zweiten axialen Ende des Wälzlagerkäfigs ist mit radial nach außen vorragenden Haltenasen 7 versehen. Diese sind in die innere Nut 5 eines Käfigrandes 1 am ersten axialen Ende eines zweiten Käfigs einschnappbar, wie in 1 gezeigt ist. In diesem eingeschnappten Zustand sind die beiden Wälzlagerkäfige relativ zueinander verdrehbar. Damit können dann auch die in die einzelnen Wälzlagerkäfige eingesetzten Wälzkörper 9, die als Nadelrollen ausgebildet sein können, mit gegenüber dem benachbarten Wälzlagerkäfig unterschiedlichen Relativdrehzahlen umlaufen.

Um das Zusammenschnappen benachbarter Wälzlagerkäfige zu ermöglichen und damit eine formschlüssige axiale Verbindung zwischen den benachbarten Wälzlagerkränzen herzustellen, ist der Außendurchmesser der Haltenasen 7 etwas größer als der Innendurchmesser 1' des ersten Käfigendes bzw. des ersten Käfigrandes 1. In entsprechender Weise ist der die Haltenasen 7 tragende Außendurchmesser 3' des zweiten Käfigendes bzw. des zweiten Käfigrandes 3 etwas kleiner als der Innendurchmesser 1' des ersten Käfigrandes 1.

Um die gegenseitige relative Verdrehbarkeit benachbarter Wälzlagerkäfige zu ermöglichen, besteht im zusammengeschnappten Zustand zweier Käfige ein geringes radiales Spiel zwischen der inneren Nut 5 des ersten Käfigrandes 1 und den Haltenasen 7 des zweiten Käfigrandes 3. Wie 1 ferner zeigt, kann die axiale Breite der Haltenasen 7 etwas kleiner sein als die axiale Breite der Nut 5, wodurch das Zusammenschnappen benachbarter Wälzlagerkäfige ebenfalls erleichtert wird und insbesondere ein gewisses axiales Spiel ermöglicht ist, das auch zur Verbesserung der relativen Verdrehbarkeit zwischen benachbarten Käfigen beiträgt.

1 zeigt schließlich, daß die Haltenasen 7 und/oder die innere Nut 5 in radialer Richtung von innen nach außen konvergieren können. Hierdurch wird das Zusammenschnappen und, falls nötig, auch das Trennen benachbarter Wälzlagerkäfige erleichtert, da die hierbei gebildeten Schrägflächen als Führungsflächen oder Gleitflächen für die jeweils benachbarten Teile der Käfigränder 1, 3 dienen.

Bei der oben erwähnten, radial umgekehrten Anordnung der Käfigränder 1 und 3 sind auch die vorstehend für das gezeigte Ausführungsbeispiel geschilderten Ausbildungen entsprechend umzukehren bzw. anzupassen.

Vorteilhafterweise sind über den Umfang des Käfigrandes 3 mindestens drei, insbesondere aber vier Haltenasen 7 gleichmäßig verteilt, so daß einerseits ein leichtes Zusammenschnappen benachbarter Käfige möglich ist, andererseits aber auch ein sicherer Zusammenhalt benachbarter Käfige in axialer Richtung gegeben ist.

Obwohl der Wälzlagerkäfig aus Metall bestehen kann, ist es vorteilhaft, den Käfig aus Kunststoff herzustellen, insbesondere aus einem Polyamid. Solche Werkstoffe haben die zum Zusammenschnappen der Käfige erforderliche Elastizität. Die Wälzkörper oder Nadelrollen 9 bestehen aus Wälzlagerstahl. Wie bei Wälzlagerkäfigen üblich, sind die einzelnen Wälzkörper 9 durch axiale Stege 11 voneinander getrennt und geführt, die sich in axialer Richtung zwischen den Käfigrändern 1 und 3 erstrecken.


Anspruch[de]
  1. Wälzlagerkäfig mit an seinen beiden axialen Enden angeordneten Käfigrändern (1, 3), wobei der Käfigrand (1) an einem ersten axialen Ende mit einer radial gerichteten umlaufenden Nut (5) und der Käfigrand (3) am zweiten axialen Ende mit Vorsprüngen (7) versehen ist, die in die Nut (5) am ersten axialen Ende eines weiteren Käfigs eingreifen können, wobei die Vorsprünge als Haltenasen (7) in die Nut (5) des weiteren Käfigs einschnappbar sind, im eingeschnappten Zustand die beiden Käfige relativ zueinander verdrehbar sind und ein geringes radiales und/oder axiales Spiel zwischen der Nut (5) des ersten Käfigrandes (1) und den Haltenasen (7) des zweiten Käfigrandes (3) vorliegt.
  2. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Käfigrand (1) radial außerhalb des zweiten Käfigrandes (3) liegt und daß die Nut (5) im ersten Käfigrand (1) und die Haltevorsprünge (7) am zweiten Käfigrand (3) nach radial außen gerichtet sind.
  3. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Haltenasen (7) etwas größer ist als der Innendurchmesser (1') des ersten Käfigrandes (1).
  4. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Haltenasen (7) tragende Außendurchmesser (3') des zweiten Käfigrandes (3) etwas kleiner ist als der Innendurchmesser (1') des ersten Käfigrandes (1).
  5. Wälzlagerkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite der Haltenasen (7) etwas kleiner ist als die axiale Breite der Nut (5).
  6. Wälzlagerkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltenasen (7) und/oder die Nut (5) in radialer Richtung zum Nutboden hin konvergieren.
  7. Wälzlagerkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei, insbesondere vier Haltenasen (7) gleichmäßig über den Umfang verteilt vorgesehen sind.
  8. Wälzlagerkäfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig aus Kunststoff, insbesondere einem Polyamid, besteht.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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