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Die Erfindung betrifft ein Pendelrollenlager mit einem Innenring sowie einem diesen umgebenden Außenring, welche koaxial zu einer Längsmittelachse des Pendelrollenlagers angeordnet sind, und mit in einem Käfig aufgenommen tonnenförmigen Wälzkörpern, welche in wenigstens einer Wälzkörperreihe radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind sowie an deren Laufbahnen abrollen, wobei der Käfig wenigstens zwei Käfigringe aufweist, welche mittels gleichmäßig zueinander beabstandeter Käfigstege miteinander verbunden sind, so dass zwischen den Käfigringen und den Käfigstegen Käfigtaschen zur Aufnahme von jeweils einem Wälzkörper je Käfigtasche ausgebildet sind.
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Wälzlager sind in vielen Ausführungsformen zur reibungsarmen und mechanisch hochbelastbaren Lagerung von Maschinen aller Art bekannt. Um ein zuverlässige Führung der Wälzkörper innerhalb des Lagers zu ermöglichen, kommen bis auf die sogenannten vollrolligen Wälzlager in der Regel Wälzkörperkäfige zum Einsatz. Pendelrollenlager gestatten darüber hinaus den Ausgleich eines zumindest geringfügigen Fluchtungsfehlers zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring. Derartige Pendelrollenlager sind üblicherweise zweireihig aufgebaut.
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Aus der
CN 103 115 070 A ist ein Wälzkörperkäfig für ein zweireihiges Pendelrollenlager bekannt. Dieser Wälzkörperkäfig weist einen einstückigen Grundkörper aus massivem Messing oder einem anderen Buntmetall sowie zwei Reihen mit Käfigtaschen auf, wobei die Käfigtaschen umfangsbezogen zueinander versetzt angeordnet sind. Der Wälzkörperkäfig verfügt über zwei außen verlaufende Seitenringe und einen dazwischen ausgeformten Mittelring. Der Wälzkörperkäfig ist durch die in den Käfigtaschen aufnehmbaren tonnenförmigen Wälzkörper zuverlässig zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring des Pendelrollenlagers geführt. Zwischen den beiden Seitenringen und dem Mittelring verlaufende Wälzkörperstege weisen jeweils leicht konkave Anlaufflächen auf. Die Innenflächen der Seitenringe und die Außenflächen des Mittelrings dienen als axiale Anlaufflächen für die Wälzkörper und sind jeweils plan ausgebildet. Nachteilig an diesem Wälzkörperkäfig sind unter anderem der hohe spanende Fertigungsaufwand sowie der hierdurch bedingte hohe Materialverlust bei der Herstellung des massiven Wälzkörperkäfigs. Ferner bedingt die Geometrie der Anlaufflächen des Wälzkörperkäfigs selbst im Fall von Wälzkörpern mit balligen Stirnseiten verhältnismäßig große und damit reibungserhöhende Kontaktzonen zwischen den Wälzkörpern und dem Wälzkörperkäfig.
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Außerdem ist aus der
DE 500 510 A und der
DE 501 457 A jeweils ein Käfig für ein Rollenlager bekannt, bei dem durch Stege miteinander verbundene Käfigringe Haltezapfen aufweisen, welche in Käfigtaschen hineinragen. Diese Haltezapfen greifen mit Spiel in stirnseitige Bohrungen von zugeordneten zylindrischen Wälzkörpern ein.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein reibungsarm laufendes Pendelrollenlager mit einer hohen Tragzahl vorzustellen, welches einen vergleichsweise konstruktiv einfach aufgebauten, leichtgewichtigen und zugleich fertigungstechnisch kostengünstig herstellbaren Käfig aufweist.
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Diese Aufgabe ist durch ein Pendelrollenlager mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Pendelrollenlagers sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem Pendelrollenlager mit einem Innenring sowie einem diesen umgebenden Außenring, welche koaxial zu einer Längsmittelachse des Pendelrollenlagers angeordnet sind, und mit in einem Käfig aufgenommen tonnenförmigen Wälzkörpern, welche in wenigstens einer Wälzkörperreihe radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind sowie an deren Laufbahnen abrollen, wobei der Käfig wenigstens zwei Käfigringe aufweist, welche mittels gleichmäßig zueinander beabstandeter Käfigstege miteinander verbunden sind, so dass zwischen den Käfigringen und den Käfigstegen Käfigtaschen zur Aufnahme von jeweils einem Wälzkörper je Käfigtasche ausgebildet sind.
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Gemäß der Erfindung ist bei diesem Pendelrollenlager vorgesehen, dass die Käfigringe im Bereich der jeweiligen Käfigtaschen jeweils eine konvex gekrümmte, die Käfigtasche einengende Taschenwand aufweisen, dass im Bereich der höchsten Erhebung einer jeden dieser Taschenwände ein in den Raum der jeweiligen Käfigtasche hineinragender Haltezapfen angeordnet oder ausgebildet ist, dass die Wälzkörper an deren beiden Stirnseiten jeweils eine zentrische Vertiefung aufweisen, und dass die Wälzkörper in den ihnen zugeordneten Käfigtaschen dadurch gehalten sind und der Käfig durch diese geführt ist, dass jeweils ein Haltezapfen in jeweils eine Vertiefung der zugeordneten Wälzkörper spielbehaftet eingreift.
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Hierdurch ist ein konstruktiv vergleichsweise einfacher, kostengünstiger sowie leichtgewichtiger Aufbau des Käfigs gegeben. Der Käfig erlaubt dabei eine hohe mechanische Lasttragfähigkeit des Pendelrollenlagers bei einer zugleich minimalen Reibung der Wälzkörper am Käfig. Darüber hinaus ist eine ausgezeichnete Führung der Wälzkörper durch den Käfig beziehungsweise umgekehrt eine hervorragende Führung des Käfigs mittels der Wälzkörper durch die in die Vertiefungen eingreifenden Haltezapfen realisiert. Die Haltezapfen des Käfigs sowie die Vertiefungen in den Stirnseiten der Wälzkörper sind bevorzugt fluchtend zu den Drehachsen der Wälzkörper ausgebildet. Außerdem wird ein Verschränken der tonnenförmigen Wälzkörper, das heißt ein geringfügiges Verdrehen der Wälzkörper um ihre senkrecht zur Wälzkörperdrehachse verlaufende mittige Hochachse, auf einen Winkel von 2° bis maximal 5° durch die mittels der in die stirnseitigen Vertiefungen eingreifenden Haltezapfen begrenzt. Eine fertigungstechnisch aufwendige ballige Ausführung der Stirnseiten der Wälzkörper kann aufgrund des erfindungsgemäßen Käfigs gleichfalls entfallen, so dass die Vertiefungen und die Stirnseiten der Wälzkörper fertigungstechnisch in einem Prozessschritt erzeugt werden können. Außerdem sind Bordscheiben zur Führung des Wälzkörperkäfigs entbehrlich. Durch die konvex gekrümmten Taschenwände der Käfigringe können die Haltezapfen des Käfigs eine geringere Höhe aufweisen, woraus beträchtliche fertigungstechnische Vorteile, insbesondere für den Umformprozess, resultieren.
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Soweit definiert ist, dass im Bereich der höchsten Erhebung einer jeden dieser Taschenwände ein in den Raum der jeweiligen Käfigtasche hineinragender Haltezapfen ausgebildet oder angeordnet ist, so kann vorgesehen sein, dass die Haltezapfen beziehungsweise die höchste Erhebung der in Rede stehenden Taschenwände um bis zu ±10% neben der geometrischen Mitte der Länge der jeweiligen Taschenwand 30 ausgebildet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Käfigs des Pendelrollenlagers ist vorgesehen, dass einander zugewandte Stegwände einer jeden Käfigtasche konkav und beabstandet zur Umfangsfläche des dort angeordneten Wälzkörpers ausgebildet sind. Hierdurch weisen die Käfigstege in Umfangsrichtung des Käfigs einen verminderten Querschnitt auf und das Gewicht des Käfigs ist dadurch verringert. Darüber hinaus wird die Reibung zwischen den Wälzkörpern und dem Käfig minimiert.
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Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten zweireihigen Pendelrollenlager kann vorgesehen sein, dass die erste Käfigtaschenreihe und die zweite Käfigtaschenreihe in Umfangsrichtung des Käfigs zueinander versetzt ausgebildet. Hierdurch ist die mechanische Belastbarkeit des Käfigs erhöht.
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Vorzugsweise sind die Vertiefungen in den Stirnseiten der Wälzkörper durch Umformen, insbesondere durch Prägen, ausgeformt. Infolgedessen ist eine besonders einfache, kostengünstige, spanfreie und damit großserientaugliche Herstellbarkeit der stirnseitigen Vertiefungen der Wälzkörper gegeben. Weiterhin ergibt sich ein minimaler Verschnitt und dadurch bedingt ein verringerter Gesamtmaterialeinsatz bei der Fertigung des Käfigs.
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Bei einer technisch günstigen Weiterbildung sind die Vertiefungen in den Stirnseiten der Wälzkörper halbkugelförmig oder zumindest abschnittweise zylindrisch mit einem halbkugelförmigen Vertiefungsgrund ausgebildet. Hierdurch wird die Herstellung der Vertiefungen durch Prägeverfahren erleichtert.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die Vertiefungen zylindrisch mit einem planen und kreisförmigen Vertiefungsgrund ausgebildet. Hierdruch ergibt sich eine mechanisch besonders zuverlässige Führung des Käfigs an den Wälzkörpern beziehungsweise der Wälzkörper mittels des Käfigs. Außerdem ist gegebenenfalls auch eine Herstellung der Vertiefungen mittels bekannter Bohr- oder Fräsverfahren möglich.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Vertiefungen außen, also im Bereich der Stirnseiten der Wälzkörper, eine gerundete Fase aufweisen. Infolge der beispielsweise viertelkreisförmig gerundeten Fasen können etwaig auftretende mechanische Spannungen im Bereich der Vertiefungen innerhalb der Stirnseiten der Wälzkörper reduziert werden. Verletzungsträchtige scharfe Kanten werden zudem vermieden. Die gerundeten Fasen erleichtern darüber hinaus das Einsetzen beziehungsweise Einrasten oder Einschnappen der Wälzkörper in den Käfig.
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Alternativ dazu können die stirnseitigen Vertiefungen in den Wälzkörpern beispielsweise auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Darüber hinaus können die stirnseitigen Vertiefungen koaxial von einer halbtorusförmigen Ringwulst umgeben sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Haltezapfen zumindest abschnittweise eine kreisförmige, eine halbkreisförmige, eine elliptische, eine ovale, eine halbkreisringförmige, eine viereckige oder eine mindestens fünfeckige Querschnittsgeometrie auf. Infolgedessen können reibungsrelevante Berührflächen zwischen den Haltezapfen und den Vertiefungen unterschiedlich ausgestaltet sein. Im Fall von kegelstumpfförmigen Vertiefungen sind die Haltezapfen bevorzugt laschenartig, radial einwärts gekrümmt und mit einer rechteckigen Querschnittsgeometrie ausgebildet, deren freie Stirnflächen beziehungsweise freie Enden sich jeweils an einer geneigten Mantelfläche der kegelstumpfartigen Vertiefung abstützen. Vorteilhaft ist auch eine gleichmäßige kreuzförmige Querschnittsgeometrie der Haltezapfen, da diese Formgebung eine vergleichsweise hohe Biegesteifigkeit ermöglicht und zugleich mit einem geringen Radialspiel reibungsarm in den stirnseitigen Vertiefungen der Wälzkörper aufnehmbar ist.
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Bevorzugt sind die Haltezapfen an den Taschenwänden durch Umformen und/oder mit Hilfe von separaten Komponenten, insbesondere Klipsen, Nieten, Lötpunkten, Schweißpunkten oder dergleichen gebildet. Hierdurch kann die Herstellung des Käfigs durch Umformprozesse beträchtlich vereinfacht werden, da eine integrale Ausbildung der Haltezapfen an den Käfigseitenringen entfällt. Die separaten Komponenten zur Bildung der Haltezapfen können zum Beispiel aus Messing, Bronze, Aluminium oder dergleichen gebildet sein.
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Bevorzugt ist der Käfig aus einem Metallblech und/oder aus einem metallisierten Kunststoff gebildet. Infolgedessen ist eine besonders kostengünstige, hochgradig maßhaltige sowie großserientaugliche Fertigung des Käfigs möglich.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. In der Zeichnung sind die gleichen konstruktiven Elemente jeweils mit denselben Bezugsziffern versehen. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine perspektivische Ansicht eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Käfigs für ein zweireihiges Pendelrollenlager,
- 2 einen Längsschnitt durch ein Pendelrollenlager mit dem Käfig gemäß 1,
- 3 eine Draufsicht auf eine Stirnseite eines Wälzkörpers gemäß 2 mit in dortige Vertiefungen aufgenommene Haltezapfen unterschiedlicher Ausführungsformen, und
- 4 einen schematischen Teillängsschnitt durch einen Wälzkörper gemäß 2 mit verschiedenen Ausführungsformen von stirnseitigen Vertiefungen.
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Der Käfig 10 gemäß 1 weist einen ersten äußeren Käfigring 12 und einen zweiten äußeren Käfigring 14 sowie einen dazwischen mittig angeordneten dritten Käfigring 16 auf. Die beiden äußeren Käfigringe 12, 14 sowie der mittlere Käfigring 16 sind jeweils rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 18 des Käfigs 10 angeordnet.
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Jeweils zwei axial unmittelbar benachbarte Käfigringe 12, 16 sowie 14, 16 des bevorzugt einstückigen Käfigs 10 sind mittels in Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander beabstandet angeordneten und näherungsweise parallel zur Längsmittelachse 18 verlaufenden Käfigstegen 20 verbunden. Hierdurch sind zwei in einer ersten Käfigtaschenreihe 22 und in einer zweiten Käfigtaschenreihe 24 gruppierte Käfigtaschen 28 zur Aufnahme jeweils eines in 2 dargestellten tonnenförmigen Wälzkörpers 64 miteinander verbunden. Bevorzugt sind die erste und die zweite Käfigtaschenreihe 22, 24 zur Festigkeitserhöhung in Umfangsrichtung des Käfigs 10 um etwa einen halben Käfigstegabstand SA zu einander versetzt ausgebildet. Alternativ dazu können die beiden Käfigtaschenreihen 22, 24 umfangsseitig so angeordnet sein, dass die Käfigtaschen 28 jeder Käfigtaschenreihe 22, 24 sich einander jeweils im Wesentlichen paarweise gegenüberliegen.
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Die drei Käfigringe 12, 14, 16 weisen im Bereich der Käfigtaschen 28 jeweils eine konvex gekrümmte, die jeweilige Käfigtasche 28 einengende Taschenwand 30 auf, wobei im Bereich einer höchsten Erhebung 32 dieser Taschenwände 30 jeweils ein beispielsweise durch Umformen ausgebildeter Haltezapfen 34 angeordnet ist. Die höchste Erhebung 32 einer Taschenwand 30 wird vorzugsweise in der geometrischen Mitte der Länge der jeweiligen Taschenwand 30 ausgebildet sein. Es kann hierbei aber auch vorgesehen sein, dass die höchste Erhebung 32 einer Taschenwand 30 um bis zu ±10% neben der geometrischen Mitte der Länge der jeweiligen Taschenwand 30 ausgebildet ist.
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Die jeweils zwei in jeder Käfigtasche 28 hineinragenden Haltezapfen 34 sind einander fluchtend zugewandt und verlaufen näherungsweise parallel zur Längsmittelachse 18 des Käfigs 10. Durch die im Bereich der Erhebungen 32 gebildeten Haltezapfen 34 kann ein Umformgrad des streifenförmigen Blechmaterials des Käfigs 10 begrenzt und dennoch eine hinreichende axiale Länge der Haltezapfen 34 zur zuverlässigen Führung des Käfigs 10 in stirnseitigen Vertiefungen 72 der Wälzkörper 64 erzielt werden.
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Die einander zugewandten Stegwände 40 der Käfigstege 20 einer jeden Käfigtasche 28 sind im Wesentlichen konkav und zumindest geringfügig beabstandet zu Umfangsflächen 66 der in 1 nicht dargestellten Wälzkörper 64 ausgebildet. Infolgedessen besteht allein zwischen den Haltezapfen 34 und den beidseitigen stirnseitigen Vertiefungen 72 in den Wälzkörpern 64 ein nur in geringem Maße reibungsbehafteter mechanischer Kontakt, woraus ein besonders reibungsarmer Lauf des Käfigs 10 in einem Pendelrollenlager 50 als Zielapplikation gegeben ist. Demzufolge können auch nur verhältnismäßig kleine Bremsmomente um die jeweiligen Drehachsen 74 der Wälzkörper 64 entstehen. Aufgrund der fehlenden Führungsfunktion der Käfigstege 20 für die Wälzkörper 64 wird zudem ein Abstreifen von Schmierstoff vermieden. Zudem weisen die Käfigstege 20 einen reduzierten Querschnitt auf, da sie allein der mechanischen Verbindung der drei Käfigringe 12, 14, 16 dienen. Hieraus resultiert eine beträchtliche Gewichtsminderung des Käfigs 10 und damit eine Reduzierung der rotierenden Masse innerhalb des Pendellagers 50, in dem der Käfig 10 Verwendung findet.
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Der Käfig 10 kann aus einem bandförmigen, streifenförmigen Metallblech beziehungsweise einem metallisch beschichteten Kunststoff gebildet sein. Bei dem Käfigmaterial kann es sich beispielsweise um Stahl, Federstahl, Messing, Bronze, Aluminium oder dergleichen handeln. Alternativ dazu kann auch ein unbeschichteter Kunststoff Verwendung finden, wenn dieser über eine ausreichende mechanische Belastbarkeit verfügt. Bei dem Kunststoff kann es sich um ein thermoplastisches oder duroplastisches Kunststoffmaterial handeln, das gegebenenfalls mit einer Faserarmierung zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Käfigs 10 versehen sein kann. Ein mit einem Kunststoffmaterial gebildeter Käfig 10 kann auf einfache Weise kostengünstig sowie mit hoher Maßhaltigkeit in hohen Stückzahlen im Wege bekannter Spritzgießverfahren gefertigt werden. Die Beschichtung des fertig gespritzten Käfigs 10 mit einem metallischen Material, insbesondere zur Erhöhung von dessen mechanischer Festigkeit, Abriebfestigkeit und Temperaturbeständigkeit, erfolgt vorzugsweise im Anschluss an den eigentlichen Spritzgießprozess.
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Zur Herstellung des Käfigs 10 aus einem planen Blechstreifen können die Käfigtaschen 28 beispielsweise durch einen Stanzvorgang erzeugt werden, während die Haltezapfen durch einen geeigneten Umformprozess hergestellt werden. Alternativ dazu können auch Laserstrahl- oder Wasserstrahlschneidverfahren zum Einsatz kommen. Abschließend werden die freien Enden des Blechstreifens zu einem ringförmigen Käfig 10 umgebogen und auf Stoß mittels eines geeigneten, möglichst verzugsfreien thermischen Fügeverfahrens, wie beispielsweise Laserschweißen, dauerhaft miteinander verbunden.
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Die Haltezapfen 34 können integral beziehungsweise einstückig mittels geeigneter Umformprozesse an dem Käfig 10 ausgebildet sein. Alternativ dazu oder zusätzlich können die Haltezapfen 34 der Taschenwände 30 mithilfe von in der Zeichnung nicht dargestellten separaten Komponenten oder Bauteilen, wie zum Beispiel Klipsen, Nieten, Schrauben mit einer geeigneten Kopfform, Löt- oder Schweißpunkten oder hochfesten Klebepunkten aus einem duroplastischen Kunststoff realisiert sein. In diesem Fall kann für die Haltezapfen 34 gegebenenfalls auch ein vom übrigen Käfigmaterial abweichender Werkstoff eingesetzt werden. Zur weiteren Optimierung der mechanischen Stabilität des Käfigs 10 können insbesondere die Käfigstege 20 des Käfigs 10 gegebenenfalls zumindest abschnittweise verformt werden, was zum Beispiel durch das zumindest bereichsweise Einbringen von Sicken, Kanten, Falzen oder Faltungen erfolgen kann.
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Die 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein Pendelrollenlager 50 mit dem Käfig 10 gemäß 1. Das Pendelrollenlager 50 weist einen Innenring 52 sowie einen diesen sowie die Längsmittelachse 18 koaxial umgebenden Außenring 54 auf. Der Innenring 52 verfügt über eine erste und eine zweite jeweils sphärisch gekrümmte Innenringlaufbahn 56, 58. Entsprechend weist der Außenring 54 eine erste Außenringlaufbahn 60 sowie eine zweite Außenringlaufbahn 62 auf, die ebenfalls jeweils sphärisch gekrümmt ausgebildet sind. Radial zwischen der ersten Innenringlaufbahn 56 und der zweiten Innenringlaufbahn 58 des Innenrings 52 sowie zwischen der ersten Außenringlaufbahn 60 und der zweiten Außenringlaufbahn 62 des Außenrings 54 sind jeweils tonnenförmige Wälzkörper 64 angeordnet. Die Umfangsflächen 66 der in dem Käfig 10 gemäß 1 aufgenommenen Wälzkörper 64 sind jeweils korrespondierend zu der sphärischen Oberflächengeometrie der beiden Innenringlaufbahnen 56, 58 des Innenrings 52 und der beiden Außenringlaufbahnen 60, 62 des Außenrings 54 ausgebildet. Die Wälzkörper 64 rollen demnach an einer ersten Innenringlaufbahn 56 und einer ersten Außenringlaufbahn 60 ab und bilden hierdurch eine erste Wälzkörperreihe 68. Die an der zweiten Innenringlaufbahn 58 und an der zweiten Außenringlaufbahn 62 abrollenden Wälzkörper 64 sind hingegen in einer zweiten Wälzkörperreihe 70 angeordnet.
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Die Wälzkörper 64 weisen jeder Stirnseite 78, 80 eine zentrische Vertiefung 72 auf. Diese Vertiefungen 72 sind bevorzugt zentrisch, das heißt näherungsweise konzentrisch zu jeweiligen Drehachsen 74 der Wälzkörper 64 ausgebildet. Erfindungsgemäß sind die Haltezapfen 34 des Käfigs 10 zumindest geringfügig spielbehaftet in zugeordnete Vertiefungen 72 der Wälzkörper 64 aufgenommen, wodurch der Käfig 10 mittels der Wälzkörper 64 innerhalb des Pendelrollenlagers 50 zuverlässig und zugleich leichtgängig geführt ist.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Haltezapfen 34 des Käfigs 10 sowie die stirnseitigen Vertiefungen 72 der Wälzkörper 64 jeweils näherungsweise halbkugelförmig ausgebildet. Dabei verbleibt zwischen den Vertiefungen 72 und den Haltezapfen 34 ein zumindest geringfügiger kalottenförmiger Spalt 76, um eine spielbehaftete Führung des Käfigs 10 an den Wälzkörpern 64 innerhalb des Pendelrollenlagers 10 zu ermöglichen. Sowohl die Haltezapfen 34 des Käfigs 10 als auch die zentrischen stirnseitigen Vertiefungen 72 in den Wälzkörpern 64 können jedoch eine von der halbkugelförmigen Gestalt abweichende Geometrie aufweisen (siehe 3 und 4).
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Aufgrund des mittels der Wälzkörper 64 geführten Käfigs 10 kann das Pendelrollenlager 50 ohne die Notwendigkeit aufwendiger konstruktiver Änderungen erforderlichenfalls einfach abgedichtet werden. Gegebenenfalls kann eine in den Figuren nicht dargestellte kreisringförmige Scheibe zum Beispiel stirnseitig an dem Käfig 10 und dem Außenring 54 vorgesehen sein, um das Pendelrollenlager 50 für den Einsatz in besonders stark vibrierenden beziehungsweise erschütterungsintensiven Umgebungen, wie zum Beispiel Schwingsieben oder dergleichen, zu ertüchtigen. Derselbe Effekt kann durch einen in den Figuren gleichfalls nicht dargestellten, mittig an dem mittleren Käfigring 16 des Käfigs 10 und bevorzugt radial auswärts gerichteten ausgeführten Knick beziehungsweise Falz zur mechanischen Verstärkung des Käfigs 10 erreicht werden.
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Zur Montage des Pendelrollenlagers 50 können die Wälzkörper 64 zum Beispiel in den Käfig 10 eingerastet werden, was auf leichte Weise durch das Einschnappen der Haltevorsprünge 34 des Käfigs 10 in die stirnseitigen Vertiefungen 72 der Wälzkörper 64 erfolgen kann. Um ein hinreichend leichtes Einschnappen der Wälzkörper 64 zu ermöglichen, sollten die Vorsprünge 34 eine von den größten Abmessungen des Käfigs 10 abhängige axiale Länge im Bereich von ca. 0,01 mm bis zu 5,0 mm aufweisen.
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Das Einschnappen der Wälzkörper 64 auf die Haltezapfen 34 des Käfigs 10 ist insbesondere bei einem metallischen Käfig 10 mit einer nicht zu hohen Materialstärke des eingesetzten Blechstreifens oder im Fall eines mit einem Kunststoff gebildeten Käfigs 10 aufgrund der dann gegebenen Elastizität problemlos möglich.
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Alternativ dazu kann das Einsetzen der Wälzkörper 64 in die Taschen 28 des Käfigs 10 auch im Zuge von dessen Umformprozess zum fertigen Käfig 10 gemäß 1 erfolgen, da geeignete Umformschritte zur Herstellung des Käfigs 10 im Zuge des Fertigungsprozess definierten Einfluss auf einen insbesondere axialen Abstand zwischen den Vorsprüngen 34 des Käfigs 10 und den Vertiefungen 72 der Wälzkörper 64 haben. Zum Beispiel können die Käfigstege 20 des Käfigs 10 nach dem Einsetzen beziehungsweise Positionieren der Wälzkörper 64 radial auswärts gerichtet geringfügig geknickt und/oder in axialer Richtung gestaucht oder eingezogen werden, um einen axialen Abstand von jeweils zwei paarig gegenüberliegenden Haltezapfen 34 einer Käfigtasche 28 nach dem Einsetzen der Wälzkörper 64 in den Käfig 10 zu verringern und einen zuverlässigen Sitz der Wälzkörper 64 mit ihren stirnseitigen Vertiefungen 72 auf den zugeordneten Haltezapfen 34 des Käfigs 10 zu erreichen. Außerdem ist es möglich, an den Käfigringen 12, 14, 16 laschenartig ausgebildete Vorsprünge 34 nachträglich durch Aufbiegen in die stirnseitigen Vertiefungen 72 der Wälzkörper einzubringen.
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Von Bedeutung ist ferner, dass die stirnseitigen Vertiefungen 72 der Wälzkörper 64 durch einen geeigneten Umformprozess, beispielsweise durch Prägen oder dergleichen, ausgebildet sind. Infolgedessen können die Vertiefungen 72 der Wälzkörper 64 und deren Stirnseiten 78, 80 in einem einzigen Präge- beziehungsweise Pressschritt ausgehend von einem zylindrischen Abschnitt eines metallischen Halbzeugs fertiggestellt werden.
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3 zeigt eine Draufsicht auf eine Stirnseite eines Wälzkörpers 64 gemäß 2 mit in dessen Vertiefung 72 aufgenommenen, unterschiedlichen Ausführungsformen von Haltezapfen. Die Vertiefung 72 in der Stirnseite 78 des tonnenförmigen Wälzkörpers 64 ist hier lediglich exemplarisch zylindrisch ausgebildet. Die Drehachse der jeweiligen Wälzkörper 64 trägt das Bezugszeichen 74. In der Vertiefung 72 ist als erstes Ausführungsbeispiel ein Haltezapfen 34 mit einer nur zylindrischen Querschnittsgeometrie spielbehaftet aufgenommen. Außerdem ist ein anderer Haltezapfen 90 mit einer halbkreisförmigen Querschnittsgeometrie, ein weiterer Haltezapfen 92 mit einer halbkreisringförmigen Querschnittsgeometrie, ein wieder anderer Haltezapfen 94 mit einer elliptischen Querschnittsgeometrie und schließlich ein letzter Haltezapfen 96 mit einer zwölfeckigen Querschnittsgeometrie als ein Beispiel für eine mindestens viereckige oder fünfeckige Querschnittsgeometrie dargestellt.
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Darüber hinaus kann der Käfig 10 zumindest teilweise oder vollständig mit Haltezapfen mit einer hier nicht dargestellten ovalen, symmetrisch-kreuzförmigen, kegelstumpfförmigen oder spitzkegeligen Querschnittsgeometrie ausgestattet sein. Zwischen den Haltezapfen 34, 90, 92, 94, 96 des Käfigs 10 und der Vertiefung 72 besteht zusätzlich zum kalottenförmigen Spalt (siehe 2, Bezugsziffer 76) jeweils ein Axialspalt 112, wodurch eine zumindest geringfügig exzentrische Aufnahme der Haltezapfen 34, 90, 92, 94, 96 an den Wälzkörpern 64 möglich ist.
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Aufgrund des Axialspalts 112 ist eine zumindest geringfügig außermittige Lagerung der Wälzkörper 64 an den Haltezapfen 90, 92, 94, 96 des Käfigs 10 möglich. Der Axialspalt 112 erlaubt ferner im Zusammenwirken mit dem kalottenförmigen Spalt 76 eine leichtgängige, reibungsarme Führung des Käfigs 10 an den Wälzkörpern 64 innerhalb des Pendelrollenlagers 50 und verhindert das Entstehen von mechanischen Spannungen im Fall von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und bei Temperaturschwankungen.
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4 zeigt eine schematische Teilseitenansicht eines Wälzkörpers 64 gemäß 2 mit verschiedenen Ausführungsformen von Vertiefungen. Die Vertiefung 72 im Bereich der ersten Stirnseite 78 des Wälzkörpers 64 ist hier lediglich beispielhaft näherungsweise halbkugelförmig durch Prägen sowie zentrisch zu der Drehachse 74 des Wälzkörpers 64 ausgebildet. Eine andere Vertiefung 100 ist im Wesentlichen zylindrisch mit einem planen kreisförmigen Vertiefungsgrund 102 ausgeführt. Eine weitere Vertiefung 104 ist im Wesentlichen ebenfalls zylindrisch durch Prägen ausgeformt, sie weist jedoch einen halbkugelförmigen Vertiefungsgrund 106 auf. Vorzugsweise sind die erwähnten Vertiefungen 72, 100, 104 jeweils zentrisch zur Drehachse 74 des Wälzkörpers 64 ausgeführt, sie können aber erforderlichenfalls hiervon abweichend auch leicht exzentrisch in Bezug zur Drehachse 74 in die erste Stirnseite 78 des Wälzkörpers 64 eingebracht sein.
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Darüber hinaus können die hier lediglich exemplarisch und ohne Anspruch auf Vollständigkeit der möglichen geometrischen Gestaltungen eingezeichneten Vertiefungen 72, 100, 104 mit einer im Bereich der ersten Stirnseite 78 des Wälzkörpers 64 umlaufend ausgebildeten Fase 110 versehen sein. Durch die zum Beispiel viertelkreisförmig gerundete Fase 110 kann eine wirksame Reduktion von mechanischen Kerbspannungen zur Minderung der Rissbildungsneigung insbesondere im Bereich der Vertiefungen 72, 100, 104 erreicht werden.
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Erfindungsgemäß sind sowohl die dreidimensionale Struktur des Käfigs 10 insgesamt unter Einbeziehung der Haltezapfen 34, 90, 92, 94, 96 als auch die stirnseitigen Vertiefungen 72, 100, 104 in den beiden Stirnseiten 78, 80 Wälzkörper 64 im Wesentlichen allein mittels geeigneter Umformprozesse kostenoptimiert herstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Käfig
- 12
- Erster äußerer Käfigring
- 14
- Zweiter äußerer Käfigring
- 16
- Dritter mittlerer Käfigring
- 18
- Längsmittelachse des Käfig
- 20
- Käfigsteg
- 22
- Erste Käfigtaschenreihe
- 24
- Zweite Käfigtaschenreihe
- 28
- Käfigtasche
- 30
- Konvex gekrümmte Taschenwand
- 32
- Erhebung an der Taschenwand 30
- 34
- Haltezapfen
- 40
- Stegwand
- 50
- Pendelrollenlager
- 52
- Innenring des Pendelrollenlagers
- 54
- Außenring des Pendelrollenlagers
- 56
- Erste Innenringlaufbahn
- 58
- Zweite Innenringlaufbahn
- 60
- Erste Außenringlaufbahn
- 62
- Zweite Außenringlaufbahn
- 64
- Wälzkörper
- 66
- Umfangsfläche eines Wälzkörpers
- 68
- Erste Wälzkörperreihe
- 70
- Zweite Wälzkörperreihe
- 72
- Halbkugelförmige Vertiefung
- 74
- Drehachse eines Wälzkörpers
- 76
- Kalottenförmiger Spalt
- 78
- Erste Stirnseite eines Wälzkörpers
- 80
- Zweite Stirnseite eines Wälzkörpers
- 90
- Haltezapfen mit halbkreisförmiger Querschnittsgeometrie
- 92
- Haltezapfen mit halbkreisringförmiger Querschnittsgeometrie
- 94
- Haltezapfen mit elliptischer Querschnittsgeometrie
- 96
- Haltezapfen mit zwölfeckiger Querschnittsgeometrie
- 100
- Erste zylindrische Vertiefung
- 102
- Planer kreisförmiger Vertiefungsgrund
- 104
- Zweite zylindrische Vertiefung
- 106
- Halbkugelförmiger Vertiefungsgrund
- 110
- Fase
- 112
- Axialspalt
- SA
- Käfigstegabstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 103115070 A [0003]
- DE 500510 A [0004]
- DE 501457 A [0004]
