DE102016222683A1 - Schrägkugellagerkäfig - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Schrägkugellagerkäfig mit mehreren Taschen.Es wird vorgeschlagen, dass es wenigstens einen Schnitt durch eine erste Tasche (10) der Taschen gibt, welcher derart ist, dass in der Schnittebene des Schnitts eine Drehachse (12) des Schrägkugellagerkäfigs, um welche der Schrägkugellagerkäfig sich bei einem Betrieb dreht, liegt und dass ein geometrischer Mittelpunkt (28) der ersten Tasche in der Schnittebene liegt, wobei die Schnittebene frei ist von Taschenoberflächenbereichen (14, 16), welche durch gerade Strecken gebildet sind und welche schräg zueinander verlaufen.

Description

• Die Erfindung geht aus von einem Schrägkugellagerkäfig nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Es ist ein kugelgeführter Schrägkugellagerkäfig mit mehreren Taschen bekannt.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, einen gattungsgemäßen Käfig für hohe Drehzahlen bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
• Die Erfindung geht aus von einem Schrägkugellagerkäfig mit mehreren Taschen.
• Es wird vorgeschlagen, dass es wenigstens einen Schnitt durch eine erste Tasche der Taschen gibt, welcher derart ist, dass in der Schnittebene des Schnitts eine Drehachse des Schrägkugellagerkäfigs, um welche der Schrägkugellagerkäfig sich bei einem Betrieb dreht, liegt und dass ein geometrischer Mittelpunkt der ersten Tasche in der Schnittebene liegt, wobei die Schnittebene frei ist von Taschenoberflächenbereichen, welche durch gerade Strecken gebildet sind und welche schräg zueinander verlaufen. Unter einem „geometrischer Mittelpunkt“ einer Tasche soll insbesondere derjenige Punkt verstanden werden, der durch den Vektor gegeben ist, den man erhält, wenn man die vektorielle Funktion f(x)=x, wobei x hier ein Vektor sein soll, über die Oberfläche der Tasche integriert und durch den Flächeninhalt der Oberfläche der Tasche teilt. Die vorstehende Definition des geometrischen Mittelpunkt ist damit insbesondere analog zur Definition eines Massenmittelpunkts. Erfindungsgemäß ist der Schrägkugellagerkäfig für hohe Drehzahlen geeignet.
• Insbesondere kann erreicht werden, dass sich die Oberfläche der Tasche an die Kugel anschmiegt und insbesondere dadurch eine gute Schmierung gegeben ist. Insbesondere wird die Schmiegung zwischen Kugel und Käfig reduziert, sodass die Kontaktfläche zwischen Kugel und Käfig größer ist. Insbesondere führt ein Betrieb eines Schrägkugellagers mit dem erfindungsgemäßen Käfig dazu, dass nur eine geringe Temperaturerhöhung erfolgt, was im Falle einer Fettschmierung zu einer langen Lebensdauer des Fettes führt.
• Vorzugsweise liegen in der Schnittebene nur Taschenoberflächenbereiche, die durch knickfreie Kurven gegeben sind. In mathematischer Sprache ausgedrückt heißt dies nichts anderes, als dass die Kurven stetig differenzierbar sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass sich die Oberfläche der Tasche besonders eng an die Kugel anschmiegt, wodurch eine besonders gute Schmierung erreicht wird.
• Mit Vorteil liegt der Käfigtaschenwinkel der ersten Tasche zwischen 10° und 15°. Dadurch kann ein geringes Gewicht des Schrägkugellagerkäfigs erreicht werden. Insbesondere kann aufgrund des geringen Gewichts erreicht werden, dass bei einem Betrieb auf den Schrägkugellagerkäfig geringe Fliehkräfte wirken, sodass mit dem Käfig sehr hohe Drehzahlen erreichbar sind. Insbesondere kann ferner eine geringe radiale Querschnittsbreite des Schrägkugellagerkäfigs erzielt werden. Ferner kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass ein Rohmaterial-Teil, aus welchem der Schrägkugellagerkäfig hergestellt wird und welches die Form eines Hohlzylinders hat, eine geringe Wandstärke aufweist, sodass ein geringer Abfall bei der Herstellung des Schrägkugellagerkäfigs entsteht. Insbesondere kann eine kostengünstige Bauweise erreicht werden.
• Vorzugsweise hat eine Mündung, in der die erste Tasche in einen radialen Außenbereich des Schrägkugellagerkäfigs mündet, eine Form eines Langlochs. Dies bewirkt, dass die Kugel, welche bei einem Betrieb in der Tasche sitzt, in axialer Richtung und in Umfangsrichtung verschiedenes Spiel hat, was zu einem stabilen, geräuscharmen und ruhigen Lauf des Schrägkugellagerkäfigs, insbesondere im Vergleich zu dem Fall, in welchem das axiale Spiel und das Spiel in Umfangsrichtung gleich ist, führt. Insbesondere ist das Spiel in axialer Richtung gering, was eine Reduktion der Käfigbelastung bei Stößen und Vibrationen zur Folge hat. Letztgenanntes führt insbesondere zu einem vibrationsärmeren, leiseren Lauf mit geringerem Verschleiß.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
• 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schrägkugellagerkäfigs,
• 2 zeigt eine Ansicht eines Viertels des Schrägkugellagerkäfigs in einer axialer Richtung,
• 3 zeigt einen III-III-Schnitt aus Figur zwei,
• 4 zeigt einen vergrößerten Bereich aus Figur drei, und
• 5 zeigt einen V-V-Schnitt aus Figur zwei.
• Die 1-5 zeigen verschiedene Ansichten bzw. Schnitte eines erfindungsgemäßen Schrägkugellagerkäfigs. Der Schrägkugellagerkäfig weist eine erste Tasche 10 und weitere Taschen auf, welche genauso ausgebildet sind wie die Tasche 10.
• 3 zeigt einen Schnitt durch die Tasche 10, welcher derart ist, dass in der Schnittebene des Schnitts eine Drehachse 12 des Schrägkugellagerkäfigs, um welche der Schrägkugellagerkäfig sich bei einem Betrieb dreht, liegt. In der Schnittebene liegt ferner ein geometrischer Mittelpunkt 28 der Tasche 10. Die Schnittebene in Figur drei ist frei von Taschenoberflächenbereichen 14,16 der Tasche 10, welche durch gerade Strecken gebildet sind und welche schräg zueinander verlaufen. Die Taschenoberflächenbereiche 14,16 sind vielmehr Kurvenstücke, welche auf der Oberfläche eines Torus auftreten. Ferner sind die Taschenoberflächenbereiche 14,16 durch knickfreie Kurven, also durch stetig differenzierbare Kurven gegeben.
• Des Weiteren weist die Tasche 10 einen ersten Oberflächenbereich 18 auf, welcher an einer radialen Außenseite der Tasche 10 angeordnet ist. Der Oberflächenbereich 18 ist ein innerer Oberflächenbereich eines Hohlzylinders mit kreisförmiger Grundfläche. Ein zweiter Oberflächenbereich 20 der Tasche 10 ist an einer radialen Innenseite der Tasche 10 angeordnet. Der Oberflächenbereich 20 hat die Geometrie eines äußeren Oberflächenbereichs eines Torus.
• Eine Mündung 24, in der die erste Tasche 10 in einen radialen Außenbereich des Schrägkugellagerkäfigs mündet, hat eine Form eines Langlochs. Eine maximale Ausdehnung des Langlochs erstreckt sich dabei in Umfangsrichtung des Schrägkugellagerkäfigs. Die Geometrie des Langlochs ist diejenige, die man erhält, wenn ein Kreis in zwei gleiche Teile geteilt wird, die dabei entstehenden Hälften senkrecht zur Trennungsrichtung des Kreises voneinander entfernt werden und die offenen Enden der Halbkreise durch gleich lange Strecken ohne Überkreuzung miteinander verbunden werden. Aufgrund der spiegel- und punktsymmetrischen Ausbildung des Langlochs lässt sich ein Mittelpunkt des Langlochs definieren. Eine Zentralachse 30 der Tasche 10 ist dann dadurch definiert, dass die Zentralachse durch den Mittelpunkt des Langlochs verläuft. Ein Käfigtaschenwinkel 22 der Tasche 10 ist derjenige spitze Winkel, der zwischen der Zentralachse und einer diese schneidenden Geraden, die wiederum die Drehachse 12 senkrecht schneidet, ist. Der Käfigtaschenwinkel 22 beträgt 11°.
• Die Tasche 10 weist einen radial oberen Teil auf, welcher die Geometrie einer Oberfläche eines Zylinders hat. Der betreffende Zylinder ist kein Kreiszylinder, also kein Zylinder mit einem Kreis als Basiskontur. Stattdessen weist der betreffende Zylinder als Basiskontur die Mündung 24 auf.
• In sich geschlossene Kontaktlinien 32,34 der Oberfläche der Tasche 10 stellen die möglichen, am weitesten radial innen oder radial außen liegenden Berührpunkte des Käfigs mit der Kugel, die sich in einem Betriebszustand in der Tasche befindet, dar. Die Kontaktlinien haben jeweils einen Abstand größer Null zur radialen Außenfläche und zur radialen Innenfläche des Käfigs, wodurch verhindert wird, dass die Kugel - auch bei einem Verschleiß des Käfigs - bei einem Betrieb an eine Endkante der Tasche 10 anläuft und Schmiermittel von der Kugel durch Kontakt mit der Endkante entfernt wird. Die radial außen liegende Kontaktlinie hat an jedem ihrer Punkte den minimal notwendigen Abstand zu der radialen Außenfläche des Käfigs, was dadurch erreicht wird, dass die radiale Außenfläche des Käfigs eine erste Bombierung 36 aufweist. Ebenso hat die radial innen liegende Kontaktlinie an jedem ihrer Punkte den minimal notwendigen Abstand zu der radialen Innenfläche des Käfigs, was ebenfalls dadurch erreicht wird, dass die radiale Innenfläche des Käfigs eine weitere Bombierung 38 aufweist (5).
• Der Schrägkugellagerkäfig ist aus Messing oder Aluminium. Im eingebauten Zustand ist der Schrägkugellagerkäfig Teil eines Schrägkugellagers.
• Bezugszeichenliste

10

Tasche

12

Drehachse

14

Taschenoberflächenbereich

16

Taschenoberflächenbereich

18

Oberflächenbereich

20

Oberflächenbereich

22

Käfigtaschenwinkel

24

Mündung

26

Senkrechte

28

Mittelpunkt

30

Zentralachse

32

Kontaktlinie

34

Kontaktlinie

36

Bombierung

38

Bombierung

Claims (10)

1. Schrägkugellagerkäfig, aufweisend mehrere Taschen, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens einen Schnitt durch eine erste Tasche (10) der Taschen gibt, welcher derart ist, dass in der Schnittebene des Schnitts eine Drehachse (12) des Schrägkugellagerkäfigs, um welche der Schrägkugellagerkäfig sich bei einem Betrieb dreht, liegt und dass ein geometrischer Mittelpunkt (28) der ersten Tasche in der Schnittebene liegt, wobei die Schnittebene frei ist von Taschenoberflächenbereichen (14, 16), welche durch gerade Strecken gebildet sind und welche schräg zueinander verlaufen.
2. Schrägkugellagerkäfig nach Anspruch 1, wobei in der Schnittebene nur Taschenoberflächenbereiche liegen, die durch knickfreie Kurven gegeben sind.
3. Schrägkugellagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Oberfläche der ersten Tasche wenigstens einen Oberflächenbereich (18) aufweist, der ein Oberflächenbereich eines Hohlzylinders mit kreisringförmiger Grundfläche ist.
4. Schrägkugellagerkäfig nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberfläche der ersten Tasche wenigstens einen Oberflächenbereich (20) aufweist, welcher die Geometrie eines Oberflächenbereichs eines Torus hat.
5. Schrägkugellagerkäfig nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Käfigtaschenwinkel (22) der ersten Tasche zwischen 10° und 15° liegt.
6. Schrägkugellagerkäfig nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Mündung (24), in der die erste Tasche in einen radialen Außenbereich des Schrägkugellagerkäfigs mündet, eine Form eines Langlochs hat.
7. Schrägkugellagerkäfig nach Anspruch 6, wobei das Langloch seine maximale Ausdehnung in Umfangsrichtung hat.
8. Schrägkugellagerkäfig nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schrägkugellagerkäfig aus Messing und/oder Aluminium ist.
9. Schrägkugellagerkäfig nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil einer radialen Außenfläche des Schrägkugellagerkäfig und/oder ein Teil einer radialen Innenfläche des Schrägkugellagerkäfig zumindest eine Bombierung (36, 38) aufweist.
10. Schrägkugellager mit einem Schrägkugellagerkäfig nach einem der vorherigen Ansprüche.

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