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Dokumentenidentifikation DE102005059033A1 28.06.2007
Titel Radialwälzlager, insbesondere einreihiges Rillenwälzlager
Anmelder Schaeffler KG, 91074 Herzogenaurach, DE
Erfinder Hofmann, Heinrich, 97422 Schweinfurt, DE;
Döppling, Horst, 91074 Herzogenaurach, DE;
Bohr, Andreas, 91074 Herzogenaurach, DE;
Eidloth, Rainer, 91074 Herzogenaurach, DE
DE-Anmeldedatum 10.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005059033
Offenlegungstag 28.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.06.2007
IPC-Hauptklasse F16C 33/46(2006.01)A, F, I, 20051210, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager (1), insbesondere einreihiges Rillenwälzlager, welches im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring (2) und einem inneren Lagerring (3) sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerringen (2, 3) angeordneter Wälzkörper (4) besteht, die durch einen aus zwei Ringhälften (6, 7) zusammengefügten Lagerkäfig (5) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueiannder gehalten werden. Die Wälzkörper (4) des Radialwälzlagers (1) werden durch Kugelscheiben gebildet, die jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte, parallel zueinander angeordnete Seitenflächen (8, 9) aufweisen und mit ihren Laufflächen (10) in zwei rillenförmigen Laufbahnen (11, 12) abrollen, welche in die Innenseite (13) des äußeren Lagerrings (2) und in die Außenseite (14) des inneren Lagerrings (3) eingearbeitet sind.
Erfindungsgemäß weist der Lagerkäfig (5) für jeden Wälzkörper (4) einzelne, dieselben an einer Teilkreislinie umschließende Käfigtaschen (15) auf, in denen die Wälzkörper (4) über zwei reibungsarme Punktkontakte zwischen den Zentrumsbereichen (16, 17) ihrer Seitenflächen (8, 9) und den Längsstegen (18, 19) der Käfigtaschen (15) einerseits eine axiale Führung zwischen den Lagerringen (2, 3) aufweisen und andererseits sowohl mit einem definierten Freiheitsgrad für quer zur Laufrichtung auftretende Kippbewegungen als auch mit einem definierten Freiheitsgrad zum selbsttätigen Ausrichten an den Druckwinkel des Radialwälzlagers (1) ...

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie ist insbesondere vorteilhaft an einreihigen Rillenwälzlagern in Kraftfahrzeug-Getrieben, innerhalb des Sekundärtriebs von Verbrennungsmotoren oder in elektrischen Bremsen realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

Dem Fachmann in der Wälzlagertechnik ist es allgemein bekannt, dass einreihige Rillenkugellager starre, nicht zerlegbare Radialwälzlager sind, die sich vor allem dadurch auszeichnen, dass deren radiale und axiale Tragfähigkeit gleichermaßen hoch ist und dass diese wegen ihrer geringen Reibung die höchsten Drehzahlgrenzen aller Lagerarten aufweisen. Diese Rülenkugellager sind seit langem bekannt und bestehen im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring und einem inneren Lagerring sowie aus einer Anzahl zwischen den Lagerringen angeordneter Kugeln als Wälzkörpern, die in jeweils rillenförmigen Kugellaufbahnen in der Innenseite des äußeren Lagerrings und in der Außenseite des inneren Lagerrings durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander geführt werden. Das Befüllen von Radialkugellagern mit den Kugeln erfolgt dabei durch das mit der DE 168 499 bekannt gewordene Exzentermontageverfahren, bei dem die beiden Lagerringe exzentrisch zueinander angeordnet werden und der dadurch entstehende freie Raum zwischen den Lagerringen mit den Kugeln befüllt wird, die abschließend auf dem Teilkreis der beiden Kugellaufbahnen mit gleichmäßigem Abstand zueinander verteilt werden.

In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass derartigen Rillenkugellagern aufgrund der geringen maximal einbaubaren Anzahl von Kugeln, die von den Abmessungen des inneren und des äußeren Lagerrings sowie dem Kugeldurchmesser abhängig ist, in Bezug auf die Tragfähigkeit des Lagers dennoch Grenzen gesetzt sind. In der Vergangenheit wurden daher eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen, mit denen durch eine Erhöhung der Anzahl der Kugeln eine Erhöhung der Tragfähigkeit von Rillenkugellagern erreicht werden sollte.

Eine solche Möglichkeit, die Anzahl der Wälzkörper an einem Radialwälzlager zu erhöhen, ist beispielsweise durch die DE 43 34 195 A1 bekannt geworden. Bei diesem, an sich als einreihiges Rillenkugellager ausgebildeten Radialwälzlager werden die Wälzkörper jedoch nicht durch Kugeln sondern durch so genannte Kugelscheiben gebildet, die mit zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet sind. Die Breite dieser Kugelscheiben zwischen deren Seitenflächen ist dabei kleiner als der Abstand zwischen der Innenseite des äußeren Lagerrings und Außenseite des inneren Lagerrings ausgebildet, so dass beim Befüllen des Lagers die Kugelscheiben axial zum Lager durch den Abstand zwischen Innenring und Außenring in das Lager eingeführt und dann um 90° in die Laufbahnen der Lagerringe gedreht werden können. Da durch dieses Montageverfahren kleinere Abstände zwischen den einzelnen Wälzkörpern erzielbar sind, kann somit insgesamt eine höhere Anzahl an Wälzkörpern in das Radialwälzlager eingebracht werden. Um jedoch ein gegenseitiges Berühren sowie ein selbsttätiges Verdrehen der Wälzkörper quer zur Laufrichtung im Lagerbetrieb zu vermeiden, werden auch diese Wälzkörper in einem Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten sowie axial geführt. Eine der vorgeschlagenen Käfigausführungen ist dabei ein aus zwei Ringhälften zusammengefügter Lagerkäfig, bei dem in jede der Ringhälften jeweils der Anzahl der Kugelscheiben entsprechende Vertiefungen eingearbeitet sind, die in komplementäre zentrische Vertiefungen in den Seitenflächen der Kugelscheiben eingreifen. Die Vertiefungen in den Seitenflächen der Kugelscheiben sind dabei durch eine zentrische Durchgangsbohrung miteinander verbunden, durch welche hindurch die beiden Ringhälften durch Niete miteinander verbunden werden, so dass die Kugelscheiben in Umfangsrichtung fest zueinander fixiert sind. Zwischen den Vertiefungen weisen beide Ringhälften des Lagerkäfigs jeweils gerade entlang der Seitenflächen der Kugelscheiben verlaufende Abschnitte auf, durch die im Zusammenwirken mit den als Rollachsen der Kugelscheiben dienenden Nieten auch ein selbsttätiges Verdrehen der Wälzkörper quer zu deren Laufrichtung vermieden wird.

Als nachteilig hat es sich jedoch erwiesen, dass mit einem derart ausgebildeten Lagerkäfig nicht das gesamte, bei unterschiedliche Lagerbelastungen auftretende kinematische Verhalten der als Kugelscheiben ausgebildeten Wälzkörper berücksichtigt worden ist, so dass dieser Lagerkäfig für solche speziellen Wälzkörper als ungeeignet erscheint. So wurde beispielsweise festgestellt, dass Kugelscheiben als Wälzkörper in Radialwälzlagern bei höheren Drehzahlen und gleichmäßiger Last aufgrund des eintretenden Kreiselffektes ohne Schränkbewegungen stabil in ihren Wälzkörperlaufbahnen laufen und keine axiale Führung durch den Lagerkäfig benötigen. Fällt jedoch die Lagerdrehzahl unter eine zulässige Mindestdrehzahl, tritt ein so genannter Taumeleffekt ein, bei dem die Kugelscheiben dazu neigen, in ihren Laufbahnen quer zur Laufrichtung wellenförmig abzurollen. Dabei kommt es zum Kontakt der Laufbahnkanten der Kugelscheiben mit den geraden Abschnitten der beiden Ringhälften des Lagerkäfigs, durch den Reibungswärme erzeugt wird und der für einen Anstieg der Betriebstemperatur im Radialwälzlager ursächlich ist. Die Reibung zwischen den Kugelscheiben und dem Lagerkäfig kann dabei so stark werden, dass durch die entstehende Reibungswärme die zulässige Betriebstemperatur des Lagers überschritten wird und der erforderliche Schmierfilm zwischen den Kugelscheiben, dem Lagerkäfig und den Lagerringen örtlich abreißt oder der Schmierstoff teilweise verbrennt, so dass es zur Zerstörung des Lagerkäfigs sowie zum vorzeitigen Ausfall des Lagers kommt. Ebenso konnte festgestellt werden, dass bei einem solchen Lagerkäfig ein ähnlicher ebenfalls zur Zerstörung des Lagerkäfigs und zum Ausfall des Lagers führender Effekt dadurch eintritt, dass die Kugelscheiben durch ihre zwischen den beiden Ringhälften eingespannte Lagerung auf den Nieten des Lagerkäfigs keine Möglichkeit haben, sich bei gemischter radialer und axialer Belastung des Radialwälzlagers nicht auf den jeweiligen Druckwinkel des Radialwälzlagers ausrichten zu können. Bei dem Bestreben der Kugelscheiben, sich unter solchen Belastungen des Radialwälzlagers selbsttätig auf den Druckwinkel des Radialwälzlagers auszurichten kommt es ebenfalls zum Kontakt der Seitenflächen der Kugelscheiben mit den geraden Abschnitten der Ringhälften des Lagerkäfigs sowie zum Kontakt der zentrischen Durchgangsbohrung in den Kugelscheiben mit den Nieten des Lagerkäfigs, so dass es auch unter solchen Bedingungen zum Entstehen von übermäßiger Reibungswärme im Radialwälzlager kam. Schließlich hat sich ein derartiger Lagerkäfig für Kugelscheiben auch im Hinblick auf die Herstellungskosten von mit solchen Lagerkäfigen ausgerüsteten Radialwälzlagern als nachteilig erwiesen, da dessen Fertigung und insbesondere dessen im bestückten Lager zu erfolgende Montage durch Nieten relativ aufwändig ist.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Radialwälzlager, insbesondere Rillenwälzlager, zu konzipieren, das mit einem einfach und kostengünstig herstellbaren Lagerkäfig ausgebildet ist, mit dem einerseits eine axiale Führung der als Kugelscheiben ausgebildeten Wälzkörper gewährleistet ist und mit dem andererseits auch bei niedrigen Lagerdrehzahlen und/oder bei gemischter axialer und radialer Lagerbelastung ein Reibungswärme erzeugenden Kontakt zwischen den Kugelscheiben und dem Lagerkäfig vermeidbar ist.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Radialwälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass der Lagerkäfig für jeden Wälzkörper einzelne, dieselben an einer Teilkreislinie umschließende Käfigtaschen aufweist, in denen die Wälzkörper über zwei reibungsarme Punktkontakte zwischen dem Zentrumsbereich ihrer Seitenflächen und den Längsstegen der Käfigtaschen einerseits eine axiale Führung zwischen den Lagerringen aufweisen und andererseits sowohl mit einem definierten Freiheitsgrad für quer zur Laufrichtung auftretende Kippbewegungen als auch mit einem definierten Freiheitsgrad zum selbsttätigen Ausrichten an den Druckwinkel des Radialwälzlagers ausgebildet sind.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlager vorgesehen, dass der Zentrumsbereich der Seitenflächen der Wälzkörper entweder durch in diese Seitenflächen eingearbeitete zentrische Vertiefungen oder durch in diese Seitenflächen eingearbeitete konzentrische Ausnehmungen gebildet wird. Bei Ausbildung der Wälzkörper mit zentrischen Vertiefungen sind diese bevorzugt in Form kreisrunder flacher Mulden ausgebildet, während bei Ausbildung der Wälzkörper mit die konzentrischen Ausnehmungen diese bevorzugt durch flache Ringnuten gebildet werden, die um die Wälzkörperachse herum verlaufen. Diese Vertiefungen oder Ausnehmungen haben dabei vor allem den Vorteil, dass dadurch der Massenschwerpunkt der Wälzkörper radial nach außen zu deren Laufflächen hin verlagert wird und sich somit die Laufeigenschaften der Wälzkörper wesentlich verbessern.

Sind die Wälzkörper mit als Kreismulden ausgebildeten zentrischen Vertiefungen in ihren Seitenflächen ausgebildet, ist es nach Anspruch 3 ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers, dass die zur axialen Führung der Wälzkörper vorgesehenen Punktkontakte zwischen dem Zentrumsbereich der Seitenflächen und den Längsstegen der Käfigtaschen über zwei längsmittig in die Längsstege eingeformte Kegelspitzen herstellbar sind. Diese in die zentrischen Vertiefungen in den Seitenflächen der Wälzkörper axial hineinragenden Kegelspitzen stehen im Führungsfall mit dem ebenen Grund der Vertiefungen in Wirkverbindung, weisen jedoch im Lagerbetrieb keinen dauerhaften Kontakt zum Grund der Vertiefungen auf. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Kegelspitzen an ihren Enden verrundet auszubilden, um einem vorzeitigen Verschleiß dieser Kegelspitzen vorzubeugen.

Sind die Wälzkörper dagegen mit als Ringnuten ausgebildeten konzentrischen Ausnehmungen in ihren Seitenflächen ausgebildet, ist es bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlager nach Anspruch 4 alternativ auch möglich, die zur axialen Führung der Wälzkörper vorgesehenen Punktkontakte zwischen dem Zentrumsbereich der Seitenflächen und den Längsstegen der Käfigtaschen über zwei an die Wälzkörper angeformte Kegelspitzen herzustellen. Diese jeweils aus den konzentrischen Ausnehmungen in den Seitenflächen der Wälzkörper axial herausragenden Kegelspitzen stehen im Führungsfall mit einem ebenen längsmittigen Bereich der Längsstege der Käfigtaschen in Wirkverbindung, weisen jedoch ebenfalls keinen dauerhaften Kontakt zu den Längsstegen auf und sind an ihren Enden ebenfalls zur Vermeidung von Verschleiß verrundet ausgebildet.

Gemäß den Ansprüchen 5 bis 7 zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Radialwälzlager desweiteren noch dadurch aus, dass die entsprechend den Längs- und Querradien der Laufflächen der Wälzkörper gewölbt ausgebildeten Querstege der Käfigtaschen sich beidseitig derart über diese Laufflächen hinaus erstrecken, dass die zwischen den Querstegen über verrundete Übergangsbereiche mit diesen verbundenen Längsstege der Käfigtaschen in einem Abstand zu den Seitenflächen der Wälzkörper angeordnet sind. Die sich über die Laufflächen der Wälzkörper hinaus erstreckende Ausbildung der Querstege der Käfigtaschen bewirkt dabei, dass die Wälzkörper in Laufrichtung beidseitig einen durch die Übergangsbereiche zu den Längsstegen der Käfigtaschen begrenzten Freiheitsgrad eines Winkels von etwa 3° bis 7° aufweisen, durch den bei quer zur Laufrichtung auftretenden Kippbewegungen der Wälzkörper unterhalb einer zulässigen Mindestdrehzahl ein Reibungswärme erzeugender Kontakt zwischen den Kugelscheiben und dem Lagerkäfig vermieden wird. Die von den Seitenflächen beabstandete Anordnung der Längsstege der Käfigtaschen hat dagegen den Vorteil, dass die Wälzkörper gleichzeitig einen durch die Ober- und Unterkanten der Längsstege begrenzten beidseitigen axialen Freiheitsgrad eines Winkels von etwa 12° bis 18° aufweisen, durch den die Wälzkörper bei radialer und axialer Lagerbelastung sich selbsttätig an den Druckwinkel des Radiallagers ausrichten können.

Als weitere Voraussetzungen zur Realisierung die beiden vorgenannten Freiheitsgrade für die Wälzkörper wird es in zweckmäßiger Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers durch Anspruch 8 darüber hinaus noch vorgeschlagen, dass der Teilkreis des Lagerkäfigs kleiner als der Teilkreis des Radialwälzlagers ist und dass die Längsstege der Käfigtaschen eine maximale Höhe von 35 % des Durchmessers der Wälzkörper aufweisen. Durch den gegenüber den Lagerteilkreis kleineren Teilkreis des Lagerkäfigs werden die Wälzkörper somit unterhalb ihrer Längsachsen durch die Käfigtaschen umschlossen, so dass den Wälzkörpern im Zusammenhang mit der geringen Höhe der Längsstege der Käfigtaschen und der vorbeschriebenen Ausbildung der Käfigtaschen ausreichend Bewegungsspielraum zur Verfügung steht, um sich ohne Kontakt zum Lagerkäfig an die jeweils vorliegende Lagerbelastung anpassen können. Die durch die Seitenflächen der Wälzkörper begrenzte Wälzkörperbreite beträgt dabei mindestens 70 % des Durchmessers der Kugelgrundform der Wälzkörper, da eine solche Breite sich in der Praxis hinsichtlich der radialen und axialen Tragfähigkeit des Lagers bewährt hat und in etwa der Kontaktfläche entspricht, die auch die Kugeln herkömmlicher Rillenkugellager zu ihren Laufbahnen in den Lagerringen aufweisen.

Zur Lösung der Aufgabenstellung tragen schließlich auch noch die Merkmale des erfindungsgemäß ausgebildeten Radiallagers nach den Ansprüchen 9 und 10 bei, nach denen der Lagerkäfig entweder als spanlos herstellbares Stanzzieh-Prägeteil aus einem Metallwerkstoff oder als Spritzgussteil aus einem technischen oder hochtemperaturbeständigen Kunststoff ausgebildet ist oder alternativ aus einem Faserverbundkunststoff aus Gewebeverstärkung und Harzmatrix hergestellt wird. Bei den Metallwerkstoffen haben sich dabei vor allem Stahl, Messing oder Aluminium als geeignet erwiesen, mit denen der Lagerkäfig zusätzlich vollständig oder begrenzt auf dessen Kontaktstellen mit den Wälzkörpern mit Funktionsschichten aus Hartstoff, Chrom-Eisen, Oxid-Keramiken oder Molybdän beschichtet oder mit einem technischen Kunststoff umspritzt werden kann. Als technische Kunststoffe für den Lagerkäfig bieten sich dagegen PA 66 oder PA 46 mit oder ohne Einlagerungen aus Glasfaser an, während als hochtemperaturbeständige Kunststoffe beispielsweise PAEK, PEEK, TPI oder PAI mit geeigneten Additiven oder Einlagerungen aus Glasfaser verwendbar sind. Die genannten Werkstoffe haben sich dabei als besonders kostengünstig in ihrer Anschaffung erwiesen und ermöglichen darüber hinaus den Einsatz kostengünstiger Fertigungsverfahren für den Lagerkäfig, so dass mit derartigen Lagerkäfigen ausgebildete Radiallager insgesamt mit niedrigen Herstellungskosten herstellbar sind.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Radialwälzlager weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Radialwälzlagern den Vorteil auf, dass es durch die Ausbildung des Lagerkäfigs mit Käfigtaschen, in denen die Wälzkörper lediglich durch zwei Punktkontakte axial geführt werden, die kinematischen Verhältnisse in einem solchen Radiallager insoweit berücksichtigt, dass es einen ersten Freiheitsgrad aufweist, durch den die unterhalb einer zulässigen Mindestdrehzahl auftretenden Taumelbewegungen bzw. quer zur Laufrichtung auftretenden Kippbewegungen der Wälzkörper nicht mehr zu einem Kontakt der Wälzkörper zum Lagerkäfig und somit nicht mehr zu Reibungswärme und zu unzulässiger Erhöhung der Betriebstemperatur des Radialwälzlagers führen. Gleichzeitig weisen die Wälzkörper durch ihre Punktkontaktführung in den Käfigtaschen einen ausreichenden zweiten Freiheitsgrad in axialer Richtung auf, durch den diese sich selbsttätig bei radialer und axialer Lagerbelastung an den jeweils vorliegenden Druckwinkel des Radialwälzlagers ausrichten können ohne ebenfalls mit dem Lagerkäfig in Kontakt zu kommen. Darüber hinaus hat sich ein solcher Lagerkäfig auch hinsichtlich niedriger Herstellungskosten als vorteilhaft erwiesen, da dieser konstruktiv einfach aufgebaut ist und aus kostengünstigen Werkstoffen sowie mit kostengünstigen Fertigungsverfahren herstellbar ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine räumliche Sprengdarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers;

2 eine vergrößerte räumliche Darstellung eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Radialwälzlager;

3 eine räumliche Einzelteildarstellung des Lagerkäfigs eines erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers;

4 eine Einzelteildarstellung einer Käfigtasche des Lagerkäfigs eines erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus der Sprengdarstellung gemäß 1 geht deutlich ein als einreihiges Rillenwälzlager ausgebildetes Radialwälzlager 1 hervor, welches ähnlich wie bekannte Rillenkugellager im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring 2 und einem inneren Lagerring 3 sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerringen 2, 3 angeordneter Wälzkörper 4 besteht. Die Wälzkörper 4 werden dabei deutlich sichtbar durch so genannte Kugelscheiben gebildet, die jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte, parallel zueinander angeordnete Seitenflächen 8, 9 aufweisen und mit ihren Laufflächen 10 in zwei rillenförmigen Laufbahnen 11, 12 abrollen, die jeweils in die Innenseite 13 des äußeren Lagerrings 2 und in die Außenseite 14 des inneren Lagerrings 3 eingearbeitet sind. Darüber hinaus werden die Wälzkörper 4 durch einen aus zwei Ringhälften 6, 7 zusammengefügten Lagerkäfig 5 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten, dessen Ausbildung Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung ist.

Durch eine Zusammenschau der 2 und 3 wird deutlicht, dass der Lagerkäfig 5 erfindungsgemäß für jeden Wälzkörper 4 einzelne, dieselben an einer Teilkreislinie umschließende Käfigtaschen 15 aufweist, in denen die Wälzkörper 4 über zwei reibungsarme Punktkontakte zwischen den Zentrumsbereichen 16, 17 ihrer Seitenflächen 8, 9 und den Längsstegen 18, 19 der Käfigtaschen 15 zwischen den Lagerringen 2, 3 axial geführt werden. Die Zentrumsbereiche 16, 17 der Seitenflächen 8, 9 der Wälzkörper 4 werden dabei, wie auch aus 4 ersichtlich ist, durch in diese Seitenflächen 8, 9 eingearbeitete zentrische Vertiefungen 20, 21 gebildet, die einen Teil der axialen Führung der Wälzkörper bilden und durch die zugleich der Massenschwerpunkt der Wälzkörper 4 radial nach außen zu deren Laufflächen 10 hin verlagert wird.

Desweiteren ist in 4 erkennbar, dass die Punktkontakte zwischen den Zentrumsbereichen 16, 17 der Seitenflächen 8, 9 und den Längsstegen 18, 19 der Käfigtaschen 15 über zwei längsmittig in die Längsstege 18, 19 eingeformte und in jeweils zentrische Vertiefungen 20, 21 in den Seitenflächen 8, 9 der Wälzkörper 4 hineinragende axiale Kegelspitzen 22, 23 hergestellt werden, die mit dem ebenen Grund 24, 25 der Vertiefungen 20, 21 in Wirkverbindung stehen. Die entsprechend den Längs- und Querradien der Laufflächen 10 der Wälzkörper 4 gewölbt ausgebildeten Querstege 26, 27 der Käfigtaschen 15 erstrecken sich dabei deutlich sichtbar beidseitig derart über diese Laufflächen 10 hinaus, dass die zwischen den Querstegen 26, 27 über verrundete Übergangsbereiche 28, 29', 29, 29' mit diesen verbundenen Längsstege 18, 19 der Käfigtaschen 15 in einem Abstand zu den Seitenflächen 8, 9 der Wälzkörper 4 angeordnet sind.

Die sich über die Laufflächen 10 der Wälzkörper 4 hinaus erstreckende Ausbildung der Querstege 26, 27 der Käfigtaschen 15 bewirkt dabei zum einen, dass die Wälzkörper 4 beidseitig einen durch die Übergangsbereiche 28, 28', 29, 29' zu den Längsstegen 18, 19 der Käfigtaschen 15 begrenzten und in 4 durch gestrichelte Linien angedeuteten Freiheitsgrad von etwa 3° bis 7° für quer zur Laufrichtung auftretende Kippbewegungen aufweisen. Zum anderen wird durch die von den Seitenflächen 8, 9 der Wälzkörper 4 beabstandete Anordnung der Längsstege 18, 19 der Käfigtaschen 15 erreicht, dass die Wälzkörper 4 gleichzeitig beidseitig einen durch die Ober- und Unterkanten der Längsstege 18, 19 begrenzten und in 2 durch gestrichelte Linien angedeuteten Freiheitsgrad von etwa 12° bis 18° zum selbsttätigen Ausrichten an den Druckwinkel des Radiallagers 1 bei radialer und axialer Lagerbelastung aufweisen.

Darüber hinaus ist in 2 noch dargestellt, dass als weitere Voraussetzungen für die beiden genannten Freiheitsgrade der Teilkreis TkKäfig des Lagerkäfigs 5 kleiner als der Teilkreis TkLager des Radialwälzlagers 1 ist, so dass die Wälzkörper 4 unterhalb ihrer Längsachsen durch die Käfigtaschen 15 umschlossen werden. Die Längsstege 17, 18 der Käfigtaschen 15 weisen dabei eine maximale Höhe h von 35 % des Durchmessers dW der Wälzkörper 4 auf und die durch die Seitenflächen 8, 9 der Wälzkörper 4 begrenzte Wälzkörperbreite bW beträgt mindestens 70 % des Durchmessers dW der Wälzkörper 4.

Lediglich andeutungsweise geht aus den Zeichnungen noch hervor, dass der Lagerkäfig 5 als spanlos hergestelltes Stanzzieh-Prägeteil aus einem Stahlblech ausgebildet ist, der begrenzt auf dessen Kontaktstellen mit den Wälzkörpern 4 mit einer verschleißmindernden Funktionsschichten aus Chrom-Eisen beschichtet ist.

1
Radialwälzlager
2
äußerer Lagerring
3
innerer Lagerring
4
Wälzkörper
5
Lagerkäfig
6
Ringhälfte von 5
7
Ringhälfte von 5
8
Seitenfläche von 4
9
Seitenfläche von 4
10
Laufflächen von 4
11
Laufbahn von 2
12
Laufbahn von 3
13
Innenseite von 2
14
Außenseite von 3
15
Käfigtaschen
16
Zentrumsbereich von 8
17
Zentrumsbereich von 9
18
Längssteg von 15
19
Längssteg von 15
20
Vertiefung in 8
21
Vertiefung in 8
22
Kegelspitze an 18
23
Kegelspitze an 19
24
Grund von 20
25
Grund von 21
26
Quersteg von 15
27
Quersteg von 15
28
Übergangsbereich
28'
Übergangsbereich
29
Übergangsbereich
29'
Übergangsbereich
TkKätig
Teilkreis von 5
TkLager
Teilkreis von 1
h
Höhe von 18, 19
dW
Durchmesser von 4
bW
Breite von 4


Anspruch[de]
Radialwälzlager, insbesondere einreihiges Rillenwälzlager, welches im Wesentlichen aus einem äußeren Lagerring (2) und einem inneren Lagerring (3) sowie aus einer Vielzahl zwischen diesen Lagerringen (2, 3) angeordneter Wälzkörper (4) besteht, die durch einen aus zwei Ringhälften (6, 7) zusammengefügten Lagerkäfig (5) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden, wobei die Wälzkörper (4) durch Kugelscheiben gebildet werden, die jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte, parallel zueinander angeordnete Seitenflächen (8, 9) aufweisen und mit ihren Laufflächen (10) in zwei rillenförmigen Laufbahnen (11, 12) abrollen, welche in die Innenseite (13) des äußeren Lagerrings (2) und in die Außenseite (14) des inneren Lagerrings (3) eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (5) für jeden Wälzkörper (4) einzelne, dieselben an einer Teilkreislinie umschließende Käfigtaschen (15) aufweist, in denen die Wälzkörper (4) über zwei reibungsarme Punktkontakte zwischen den Zentrumsbereichen (16, 17) ihrer Seitenflächen (8, 9) und den Längsstegen (18, 19) der Käfigtaschen (15) einerseits eine axiale Führung zwischen den Lagerringen (2, 3) aufweisen und andererseits sowohl mit einem definierten Freiheitsgrad für quer zur Laufrichtung auftretende Kippbewegungen als auch mit einem definierten Freiheitsgrad zum selbsttätigen Ausrichten an den Druckwinkel des Radialwälzlagers (1) ausgebildet sind. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrumsbereiche (16, 17) der Seitenflächen (8, 9) der Wälzkörper (4) bevorzugt durch in diese Seitenflächen (8, 9) eingearbeitete zentrische Vertiefungen (20, 21) oder konzentrische Ausnehmungen gebildet werden, durch die der Massenschwerpunkt der Wälzkörper (4) radial nach außen zu deren Laufflächen (10) hin verlagerbar ist. Radialwälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktkontakte zwischen den Zentrumsbereichen (16, 17) der Seitenflächen (8, 9) und den Längsstegen (18, 19) der Käfigtaschen (15) bevorzugt über zwei längsmittig in die Längsstege (18, 19) eingeformte und in jeweils zentrische Vertiefungen (20, 21) in den Seitenflächen (8, 9) der Wälzkörper (4) hineinragende axiale Kegelspitzen (22, 23) herstellbar sind, die mit dem ebenen Grund (24, 25) der Vertiefungen (20, 21) in Wirkverbindung stehen. Radialwälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktkontakte zwischen den Zentrumsbereichen (16, 17) der Seitenflächen (8, 9) und den Längsstegen (18, 19) der Käfigtaschen (15) bevorzugt über zwei aus jeweils konzentrischen Ausnehmungen in den Seitenflächen (8, 9) der Wälzkörper (4) axial herausragende Kegelspitzen an den Wälzkörpern (4) herstellbar sind, die mit einem ebenen längsmittigen Bereich der Längsstege (18, 19) der Käfigtaschen (15) in Wirkverbindung stehen. Radialwälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechend den Radien der Laufflächen (10) der Wälzkörper (4) gewölbt ausgebildeten Querstege (26, 27) der Käfigtaschen (15) sich beidseitig derart über diese Laufflächen (10) hinaus erstrecken, dass die zwischen den Querstegen (26, 27) über verrundete Übergangsbereiche (28, 29', 29, 29') mit diesen verbundenen Längsstege (18, 19) der Käfigtaschen (15) in einem Abstand zu den Seitenflächen (8, 9) der Wälzkörper (4) angeordnet sind. Radialwälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (4) durch die sich über deren Laufflächen (10) hinaus erstreckende Ausbildung der Querstege (26, 27) der Käfigtaschen (15) beidseitig einen durch die Übergangsbereiche (28, 28', 29, 29') zu den Längsstegen (18, 19) der Käfigtaschen (15) begrenzten Freiheitsgrad von etwa 3° bis 7° für quer zur Laufrichtung auftretende Kippbewegungen aufweisen. Radialwälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (4) durch die von deren Seitenflächen (8, 9) beabstandete Anordnung der Längsstege (18, 19) der Käfigtaschen (15) beidseitig einen durch die Ober- und Unterkanten der Längsstege (18, 19) begrenzten Freiheitsgrad von etwa 12° bis 18° zum selbsttätigen Ausrichten an den Druckwinkel des Radiallagers (1) bei radialer und axialer Lagerbelastung aufweisen. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkreis (TkKäfig) des Lagerkäfigs (5) kleiner als der Teilkreis (TkLager) des Radialwälzlagers (1) ist, wobei die Längsstege (17, 18) der Käfigtaschen (15) eine maximale Höhe (h) von 35 % des Durchmessers (dW) der Wälzkörper (4) aufweisen und die durch die Seitenflächen (8, 9) der Wälzkörper (4) begrenzte Wälzkörperbreite (bW) mindestens 70 % des Durchmessers (dW) der Wälzkörper (4) beträgt. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (5) als spanlos herstellbares Stanzzieh-Prägeteil aus einem Metallwerkstoff, beispielsweise Stahl, Messing oder Aluminium, ausgebildet ist, welcher vollständig oder begrenzt auf dessen Kontaktstellen mit den Wälzkörpern (4) mit Funktionsschichten aus Hartstoff, Chrom-Eisen, Oxid-Keramiken oder Molybdän beschichtet oder mit einem technischen Kunststoff umspritzt ist. Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (5) als Spritzgussteil aus einem technischen Kunststoff, wie PA 66 oder PA 46 mit oder ohne Einlagerungen aus Glasfaser, oder aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, beispielsweise aus PAEK, PEEK, TPI oder PAI mit geeigneten Additiven oder Einlagerungen aus Glasfaser, oder aus einem Faserverbundkunststoff aus Gewebeverstärkung und Harzmatrix besteht.






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