DE102005008668A1

DE102005008668A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102005008668A1
Application number: DE102005008668A
Authority: DE
Inventors: Rupert Wagner
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2025-02-26
Also published as: EP1696144A3; EP1696144A2; EP1696144B1; DE102005008668B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig, bestehend aus axial beabstandeten Käfigringen (2') mit Seitenflächen (14'). Die Käfigringe (2') sind zur Ausbildung von Wälzkörpertaschen (5') mit Querstegen (8', 9') verbunden. Die radial äußeren Käfigränder und/oder die radial äußeren Querstegflächen bilden Mantelflächen am Käfigumfang. In einer Seitenfläche (14') ist wenigstens eine Schmiertasche (15') eingeformt. Erfindungsgemäß ist zudem in die Mantelfläche eine der Schmiertasche (15') lagezugeordnete, kanalförmige Schmiernut (16') eingeformt und die Schmiertasche (15') und die Schmiernut (16') sind miteinander strömungsmäßig verbunden. Damit ergibt sich für das Schmiermittel eine Schaufel- und Pumpwirkung von der Schmiertasche (15) in die Schmiernut (16) mit einer entsprechenden Schmiermittelströmung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei bestimmten Einsatzfällen von Wälzlagern übernimmt der Wälzlagerkäfig die axiale Führung. Dabei gleiten die Käfigseitenflächen auf den Seiten von der seitlichen Begrenzung dienenden Anlaufflächen. Aus Gründen der Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit ist es erforderlich, eine möglichst gute Schmierung zwischen den Anlaufflächen und den daran gleitenden Käfigseitenflächen herzustellen.

Dazu besteht ein gattungsgemäßer bekannter Wälzlagerkäfig (DE-GM 1 715 089) aus beabstandeten Käfigringen mit Seitenflächen, wobei die Käfigringe zur Ausbildung von Wälzkörpertaschen mit Querstegen verbunden sind. Die radial äußeren Käfigränder und/oder die radial äußeren Querstegflächen bilden Mantelflächen am Käfigumfang. Zur Verbesserung der Schmierung zwischen den Käfigseitenflächen und Anlaufflächen sind in den Käfigseitenflächen mehrere am Umfang verteilte Schmiertaschen eingeformt. Diese Schmiertaschen sind nutenförmig ausgeführt und am Übergang in die Seitenflächen flach auslaufend zu beiden Nutenseiten gleich verrundet. Dadurch soll die Bildung von Schmierkeilen begünstigt werden.

Diese Schmiertaschen sind somit nur für eine Verbesserung der seitlichen Anlaufschmierung vorgesehen. Ein Zusammenwirken mit der ebenfalls erforderlichen Schmierung der Wälzkörper ist nicht erkennbar.

Weiter ist es bekannt, für eine verbesserte Schmierung der Wälzkörper in die Mantelfläche eines Wälzlagerkäfigs, insbesondere in die Außenflächen der Querstege Schmiernuten einzuformen ( DE 197 38 331 A1 ).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Wälzlagerkäfig so weiterzubilden, dass die Schmierung des Wälzlagers insgesamt, insbesondere die Schmierung der Wälzkörper verbessert wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist in die Mantelfläche eine der wenigstens einen Schmiertasche lagezugeordnete, kanalförmige Schmiernut eingeformt und die Schmiertasche und die Schmiernut sind zur Schmiermittelförderung miteinander verbunden.

Die Schmiertasche kann hier in der Art einer sich drehenden Schaufel Schmiermittel beim Durchgang durch ein Schmiermittelreservoir aufnehmen, wobei das Schmiermittel insbesondere durch Zentrifugalkräfte radial nach außen geführt und an einem umgebenden Außenring in die Schmiernut und von dort zu den Wälzkörpern gelenkt wird. Es kann damit vorteilhaft eine Zwangsschmierung über die Schmiertasche in der Käfigseitenfläche, die zugeordnete Schmiernut in der Mantelfläche zu den angrenzenden Wälzkörpern durchgeführt werden, was insgesamt zu einer verbesserten Lagerschmierung führt. Zudem kann gegebenenfalls, wie anhand des Standes der Technik eingangs erläutert, mittels einer oder mehrerer Schmiertaschen eine Schmierung in Axialrichtung gegenüber einer Anlauffläche durchgeführt werden.

Gemäß Anspruch 2 verläuft in einer ersten Ausführungsform die Schmiernut in Käfigquerrichtung und ist als Schmiermittelkanal in die radial äußere Querstegfläche eines der Schmiertasche zugeordneten Querstegs eingeformt. Damit ergibt sich eine einfache konstruktive Ausführung mit guter Schmierfunktion.

Dazu kann nach Anspruch 3 der Schmiermittelkanal muldenförmig ausgebildet sein und von einem Seitenbereich an der Verbindungsstelle mit der Schmiertasche bis zu einer radial zurückversetzten Stegaussparung verlaufen, wobei dann Schmiermittel vom Schmiermittelkanal über die Stegaussparung unmittelbar auf die Umfangsflächen zu beiden Seiten angeordneter Wälzkörper gelangt.

In einer besonders bevorzugten alternativen zweiten Ausführungsform nach Anspruch 4 ist die Schmiernut in einen radial äußeren Käfigrand eingeformt dergestalt, dass die Schmiernut ausgehend von der axial äußeren Seitenfläche gegenüber der Käfigquerrichtung, entgegen der Lagerdrehrichtung gesehen, schräg nach hinten in eine Wälzkörpertasche zwischen zwei benachbarte Querstege verläuft. Durch diese Schrägstellung der Schmiernut wird ein schneller, umfangreicher Schmiermitteltransport begünstigt. Zudem gelangt Schmiermittel direkt auf einen zugeordneten Wälzkörper, von wo es sich dann im Lager verteilen kann.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 5 weist die Schmiertasche entgegen der Lagerdrehrichtung gesehen eine Schmiertaschen-Einlaufschräge und auf der anderen gegenüberliegenden Seite eine Schmiertaschen-Begrenzungsstufe auf. Damit wird die Schaufel- und Pumpwirkung der Schmiertasche zur Ölförderung in die Schmiernut verbessert, da mit der Schmiertaschen-Begrenzungsstufe eine Schwelle geschaffen ist, an der das Schmiermittel in Folge der Lagerdrehung nach radial außen und an einem Außenring in die Schmiernut gedrängt wird. Die Schmiertaschen-Einlaufschräge begünstigt dabei den Schmiermitteleintritt in die Schmiertasche.

Für eine gute Schaufel- und Pumpfunktion der Anordnung ist es nach Anspruch 6 zweckmäßig, die Schmiertasche breiter als die Schmiernut auszuführen. Für eine besonders vorteilhafte Wirkung kann nach Anspruch 7 die Verbindungsstelle der Schmiertasche mit der Schmiernut entgegen der Drehrichtung nach der Schmiertaschen-Einlaufschräge und vor der Schmiertaschen-Begrenzungsstufe angeordnet werden, wobei zudem nach Anspruch 8 die Schmiertasche radial durchgehend in der Seitenfläche des Käfigrings eingeformtist.

Nach Anspruch 9 soll die Schmiertaschen-Begrenzungsstufe radial verlaufen. Je nach den Gegebenheiten kann es für eine weitere Verstärkung der Schaufel- und Pumpwirkung zweckmäßig sein, gemäß Anspruch 9 die Schmiertaschen-Begrenzungsstufe gegenüber der Radialrichtung zur Verbindungsstelle der Schmiertasche mit der Schmiernut hin schräg anzustellen.

Je nach Einsatz und den Schmiererfordernissen können nach Anspruch 11 mehrere Schmiertaschen an beiden axial gegenüberliegenden Seitenflächen mit zugeordneten Schmiernuten am Umfang versetzt angebracht werden. Zudem können je nach Einsatzfall zusätzlich nicht miteinander gekoppelte Schmiernuten und/oder Schmiertaschen vorgesehen werden.

Die vorstehend beanspruchten Ausführungen mit schräg gestellten Scharniernuten und/oder mit Schmiertaschen, die Einlaufschrägen und Schmiertaschen-Begrenzungsstufen aufweisen, haben die gute Schaufel- und Pumpfunktion nur beim Einbau mit der angegebenen Drehrichtung. Bei einer Verwendung mit entgegengesetzter Drehrichtung wäre somit ein Wälzlagerkäfig in spiegelbildlicher Ausführung erforderlich. Mit Anspruch 12 wird daher ein Wälzlagerkäfig beansprucht, der für den Einbau in beiden Drehrichtungen geeignet ist. Dazu werden jeweils aufeinander folgende Schmiertaschen/Schmiernuten spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Damit hat zumindest jede zweite Schmiertasche/Schmiernut die angegebene gute Schaufel- und Pumpfunktion, so dass vorteilhaft nur eine Wälzlagerkäfigausführung für den Einsatz mit beiden Drehrichtungen erforderlich ist.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Teilansicht eines Wälzlagerkäfigs mit Wälzkörpern einer ersten Ausführungsform,
2 eine Teilseitenansicht des Wälzlagerkäfigs nach 1 in Blickrichtung A,
3 eine Teildraufsicht im Bereich einer Schmiertasche auf den Wälzlagerkäfig von 1 in Blickrichtung B,
4 eine perspektivische Teilansicht eines Wälzlagerkäfigs im Bereich einer Schmiertasche und Schmiernut einer zweiten Ausführungsform, und
5 eine Teilansicht des Wälzlagerkäfigs nach 4 in Blickrichtung C.
In 1 ist ein Teilbereich eines Wälzlagerkäfigs 1 einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht gezeigt. Dieser besteht aus axial beabstandeten Käfigringen 2, 3, welche zur Ausbildung von Wälzkörpertaschen 4, 5, 6 mit Querstegen 7, 8, 9 verbunden sind. In den Wälzkörpertaschen 4, 5, 6 sind Wälzkörper 10, 11, 12 achsparallel gehalten und drehbar angeordnet. Eine Schaufel- und Pumpeinrichtung 13 für Schmiermittel ist hier schematisch und beispielhaft an einer Seitenfläche 14 des Käfigrings 2 dargestellt. Je nach Anwendung und Erfordernissen können mehrere solche Schaufel- und Pumpeinrichtungen 13 am Ringumfang versetzt und/oder auch an der axialen Außenseite des anderen Käfigrings 3 vorgesehen werden.
Die Schaufel- und Pumpeinrichtung 13 besteht einerseits aus einer in die Seitenfläche 14 des Käfigrings 2 eingeformten Schmiertasche 15 und einer Schmiernut 16, die in Käfigquerrichtung verläuft und als rinnenförmig ausgebildeter Schmiermittelkanal in die radial äußere Querstegfläche des der Schmiertasche 15 zugeordneten Querstegs 8 eingeformt ist. Die Schmiertasche 15 und die Schmiernut 16 liegen mit einer 90°-Umlenkung hintereinander und sind zur Schmiermittelförderung strömungsmäßig verbunden.
Die Schmiernut 16 verläuft in Käfigquerrichtung bis zu einer radial zurückversetzten Stegaussparung 17.
Die Schmiertasche 15 weist entgegen der Lagerdrehrichtung 18 gesehen eine Schmiertaschen-Einlaufschräge 19, einen etwa geraden Bodenbereich 20 und eine Schmiertaschen-Begrenzungsstufe 21 auf. Dies ist deutlich aus den 2 und 3 zu erkennen.
Die Schmiertasche 15 ist insgesamt breiter als die Schmiernut 16, wobei diese mit einer 90°-Umlenkung von der Radialrichtung in die Axialrichtung am geraden Bodenbereich 20 vor der Schmiertaschen-Begrenzungsstufe 21 anschließt. Die Schmiertasche 15 ist ersichtlich radial durchgehend in der Seitenfläche des Käfigrings 2 eingeformt.
Die Schmiermittelströmung 22, die durch die Schaufel- und Pumpeinrichtung 13 erzeugt wird, ist strichliert eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet: Schmiermittel strömt entlang der Schmiertaschen-Einlaufschräge 19 in die Schmiertasche 15 ein und staut sich an der durch die Lagerdrehung in Lagerdrehrichtung 18 nachdrängenden Schmiertaschen-Begrenzungsstufe 21, wodurch eine Zwangsbewegung des Schmiermittels in Radialrichtung zur Schmiernut 16 hin und in diese hinein erfolgt. Dort wird das Schmiermittel in Querrichtung bis zur Stegaussparung 17 geführt, wo es sich zu beiden Seiten zur Schmierung der Wälzkörper 10, 11, 12 verteilt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach 1 verläuft die Schmiertaschen-Begrenzungsstufe 21 radial. Gegebenenfalls kann für eine Unterstützung der Schaufel- und Pumpwirkung die Schmiertaschen-Begrenzungsstufe 21 gegenüber der Radialrichtung zur Verbindungsstelle der Schmiertasche 15 mit der Schmiernut 16 hin schräg gestellt sein (strichliert mit Bezugszeichen 23 in 2 eingezeichnet).
In 4 ist ein Teilbereich eines Wälzlagerkäfigs 1' einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht gezeigt. Der Aufbau ist ähnlich dem Wälzlagerkäfig von 1, wobei jedoch hier nur ein Käfigring 2', Teile von Querstegen 8', 9' und eine dazwischen liegende Wälzkörpertasche 5' ohne Wälzkörper dargestellt sind. Auch hier ist eine Schaufel- und Pumpeinrichtung 13' für Schmiermittel schematisch und beispielhaft an einer Seitenfläche 14' des Käfigrings 2' gezeigt.
Die Schaufel- und Pumpeinrichtung 13' weist auch hier eine in die Seitenfläche 14' des Käfigrings 2 eingeformte Schmiertasche 15' auf mit, entgegen der Lagerdrehrichtung 18 gesehen einer Schmiertaschen-Einlaufschräge 19' und einer Schmiertaschen-Begrenzungsstufe 21. Dies ist insbesondere aus der Ansicht in Blickrichtung C nach 5 zu erkennen. Die Schmiertasche 15' ist breiter als die Schmiernut 16', wobei diese unmittelbar vor der Schmiertaschen-Begrenzungsstufe 21' anschließt. Zudem ist die Schmiernut 16' hier im Gegensatz zur ersten Ausführungsform in einen radial äußeren Käfigrand eingeformt und verläuft ausgehend von der axial äußeren Seitenfläche 14' gegenüber der Käfigquerachse, entgegen der Lagerdrehrichtung 18 gesehen, schräg nach hinten und führt in die Wälzkörpertasche 5' zwischen die zwei benachbarten Querstege 8', 9'. Damit mündet die Schmiernut 16' unmittelbar in den Bereich eines (hier nicht dargestellten) Wälzkörpers.
Die Funktion der Schaufel- und Pumpeinrichtung 13' ist hier ähnlich der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Funktion, wobei die Schrägstellung der Schmiernut 16' die Förderung des Schmiermittels zusätzlich begünstigt und dieses unmittelbar auf einen zugeordneten Wälzkörper gelangt.

Claims

Wälzlagerkäfig, – bestehend aus axial beabstandeten Käfigringen (2, 3; 2', 3') mit Seitenflächen (14), wobei die Käfigringe (2, 3; 2') zur Ausbildung von Wälzkörpertaschen (4, 5, 6; 4', 5', 6') mit Querstegen (7, 8, 9; 8', 9') verbunden sind und die radial äußeren Käfigringränder und/oder die radial äußeren Querstegflächen Mantelflächen am Käfigumfang bilden, – mit wenigstens einer in eine Seitenfläche (14; 14') eingeformten Schmiertasche (15; 15'), dadurch gekennzeichnet, dass in die Mantelfläche eine der Schmiertasche (15; 15') lagezugeordnete kanalförmige Schmiernut (16; 16') eingeformt ist, und dass die Schmiertasche (15; 15') und die Schmiernut (16; 16') zur Schmiermittelförderung miteinander verbunden sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (16) in Käfigquerrichtung verläuft und als Schmiermittelkanal in die radial äußere Querstegfläche eines der Schmiertasche (15) zugeordneten Querstegs (8) eingeformt ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (16) rinnenförmig ausgebildet ist und von einem Seitenbereich an der Verbindungsstelle mit der Schmiertasche (15) bis zu einer radial zurückversetzten Stegaussparung (17) verläuft.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiernut (16') in einen radial äußeren Käfigrand eingeformt ist, und dass die Schmiernut (16') ausgehend von der axial äußeren Seitenfläche (14') gegenüber der Käfigquerrichtung, entgegen der Lagerdrehrichtung (18) gesehen, schräg nach hinten in eine Wälzkörpertasche (5') zwischen zwei benachbarte Querstege (8', 9') verläuft.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertasche (15; 15') entgegen der Lagerdrehrichtung (18) gesehen eine Schmiertaschen-Einlaufschräge (19; 19') und auf der anderen gegenüberliegenden Seite eine Schmiertaschen-Begrenzungsstufe (21; 21') aufweist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertasche (15; 15') breiter als die Schmiernut (16; 16') ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle der Schmiertasche (15; 15') mit der Schmiernut (16; 16') entgegen der Lagerdrehrichtung gesehen nach der Schmiertaschen-Einlaufschräge (19; 19') vor der Schmiertaschen-Begrenzungsstufe (21; 21) liegt.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schmiertasche (15; 15') radial durchgehend in der Seitenfläche (14; 14') des Käfigrings (2; 2') eingeformt ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertaschen-Begrenzungsstufe (21; 21') radial verläuft.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertaschen-Begrenzungsstufe (21) gegenüber der Radialrichtung zur Verbindungsstelle der Schmiertasche (15) mit der Schmiernut (16) hin schräg (23) gestellt ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schmiertaschen (15; 15') an beiden axial gegenüberliegenden Seitenflächen mit zugeordneten Schmiernuten (16; 16') in Umfangsrichtung versetzt angebracht sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei schräg gestellten Schmiernuten (16') die Schrägstellung sowie die zugeordnete Ausbildung der Schmiertaschen (15') bei aufeinanderfolgenden Schmiernuten (16') wechselweise links und rechts bezüglich der Käfigquerrichtung ausgeführt sind.