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Die
Erfindung betrifft einen Käfig
eines Radialwälzlagers.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Radialwälzlager mit einem derartigen
Käfig.
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Radialwälzlager
sind in vielfältigen
Ausführungsvarianten
bekannt und werden in vielen verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt.
Die jeweils verwendeten Ausführungsvarianten
sind in der Regel auf das vorgesehene Einsatzgebiet abgestimmt und
können
sich hinsichtlich der Lagerringe, der Wälzkörper, des Käfigs bzw. der Käfige und
des Schmiermittels unterscheiden. Ein wichtiger Aspekt ist in diesem
Zusammenhang die Art der Käfigführung, d.
h. die Art und Weise wie der Käfig
im Lager angestützt
wird. Bekannte Formen der Käfigführung sind
die Wälzkörperführung und
die Laufbahn- bzw. Schulterführung
sowie Mischformen daraus. Bei einer reinen Wälzkörperführung stützt sich der Käfig auf
die Wälzkörper ab
und berührt
die Lagerringe nicht. Bei einer Laufbahn- bzw. Schulterführung stützt sich
der Käfig
auf wenigstens einen Lagerring ab. Für die Abstützung des Käfigs ist in diesem Fall zwar
kein berührender
Kontakt zwischen dem Käfig und
den Wälzkörpern erforderlich.
Gleichwohl kommt es aber durch die Funktion des Käfigs, die
Wälzkörper auf
Abstand zueinander zu halten, auch in diesem Fall zu einem berührenden
Kontakt zwischen dem Käfig
und den Wälzkörpern.
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Insbesondere
unter extremen Anwendungsbedingungen ist eine zuverlässige Schmierung
der für
die Käfigführung verwendeten
Kontaktstellen besonders wichtig. Gleichzeitig ist es unter extremen Anwendungsbedingungen
besonders schwierig, eine zuverlässige
Schmierung der Kontaktstellen zu gewährleisten. Extreme Anwendungsbedingungen
treten beispielsweise bei Lager von Abgasturboladern auf. Die dort
eingesetzten Lager sind hohen Drehzahlen, starken Beschleunigungen,
hohen Temperaturen usw. ausgesetzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Käfig eines Radialwälzlagers
so auszubilden, dass das Radialwälzlager
auch unter extremen Anwendungsbedingungen eingesetzt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Käfig
mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 sowie durch ein Radialwälzlager
gemäß Anspruch
12 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Käfig nimmt
Wälzkörper eines
Radialwälzlagers
auf und ist in Umfangsrichtung geschlossen und einteilig ausgebildet. Der
erfindungsgemäße Käfig weist über seinen
Umfang verteilt mehrere innere Vorsprünge und/oder mehrere äußere Vorsprünge zur
radialen Führung des
Käfigs
im Radialwälzlager
auf. Die inneren Vorsprünge
stehen jeweils radial nach innen über in Umfangrichtung angrenzende
Käfigbereiche über und die äußeren Vorsprünge stehen
jeweils radial nach außen über in Umfangrichtung
angrenzende Käfigbereiche über.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Schmierverhältnisse
im Radialwälzlager ermöglicht werden,
da die inneren bzw. die äußeren Vorsprünge des
Käfigs
die Ausbildung eines Schmierfilms weniger stark beeinträchtigen
als eine in Umfangsrichtung durchgehende Fläche. Außerdem wird das Schmiermittel
vergleichsweise wenig beansprucht, so dass eine lange Schmiermittelgebrauchsdauer
möglich
ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass im eingebauten Zustand
des Käfigs
durch die inneren bzw. die äußeren Vorsprünge ein
Durchhängen
des Käfigs
verhindert. Außerdem
hat der erfindungsgemäße Käfig den
Vorteil, dass er statisch und dynamisch stabil ausgewuchtet ist
und nur eine geringe Schwingungsbelastung auftritt.
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Im
Bereich der freien Enden der innerer Vorsprünge kann der lichte Abstand
zwischen zwei aufeinander folgenden innerer Vorsprünge in Umfangsrichtung
wenigstens doppelt so groß sein
wie die Umfangserstreckung jeder der zwei aufeinander folgenden
inneren Vorsprünge.
Alternativ oder zusätzlich kann
im Bereich der freien Enden der äußeren Vorsprünge der
lichte Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden äußeren Vorsprünge in Umfangsrichtung
wenigstens doppelt so groß sein
wie die Umfangserstreckung jeder der zwei aufeinander folgenden äußeren Vorsprünge. Diese
Geometrie begünstigt
eine ausreichende Schmiermittelversorgung auch im Bereich der inneren
bzw. äußeren Vorsprünge.
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Vorzugsweise
ist der erfindungsgemäße Käfig so ausgebildet,
dass die Umfangserstreckung der inneren Vorsprünge radial nach innen abnimmt und/oder
die Umfangserstreckung der äußeren Vorsprünge radial
nach außen
abnimmt. Dadurch ist eine gute mechanische Stabilität der inneren
bzw. äußeren Vorsprünge sichergestellt.
Die inneren Vorsprünge
und/oder die äußeren Vorsprünge können im
Bereich ihrer radialen Enden abgerundet sein. Dies ermöglicht einen
schonenden Anlauf am Innen- bzw. Außenring des Radialwälzlagers.
Weiterhin können
die inneren Vorsprünge
und/oder die äußeren Vorsprünge im Bereich
ihrer radialen Enden abgeplattet sein. Auf diese Weise kann eine
definierte Kontaktfläche
mit dem Innen- bzw.
Außenring
des Radialwälzlagers
vorgegeben werden. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination der
Rundung und der Abplattung. Dabei können die inneren Vorsprünge und/oder
die äußeren Vorsprünge insbesondere
in Umfangsrichtung beidseits der Abplattung abgerundet sein.
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Die
inneren Vorsprünge
und/oder die äußeren Vorsprünge können einteilig
mit dem Käfig
ausgebildet sein. Dies ermöglicht
eine einfache Fertigung und zudem eine mechanische Stabilität des Käfigs. Weiterhin
können
die inneren Vorsprünge
in Radialrichtung kleinere Abmessungen als die äußeren Vorsprünge aufweisen.
Au ßerdem
können
die inneren Vorsprünge
in Axialrichtung kleinere Abmessungen als die äußeren Vorsprünge aufweisen.
Diese Maßnahmen
haben zur Folge, dass die inneren Vorsprünge besonders stabil sind und
hohen Belastungen Stand halten.
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Der
erfindungsgemäße Käfig kann
einen ersten Seitenring aufweisen und die inneren Vorsprünge können im
Bereich des ersten Seitenrings ausgebildet sein. Alternativ oder
zusätzlich
kann der erfindungsgemäße Käfig einen
zweiten Seitenring aufweisen und die äußeren Vorsprünge können im
Bereich des zweiten Seitenrings ausgebildet sein. Die Seitenringe
bieten eine stabile Basis für
die Vorsprünge.
Insbesondere kann der zweite Seitenring einen größeren Innendurchmesser und/oder
einen größeren Außendurchmesser
als der erste Seitenring aufweisen. Der erfindungsgemäße Käfig kann aus
Kunststoff gefertigt sein. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung
des Käfigs.
Ein besonders geeigneter Kunststoff ist Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK). PEEK ermöglicht einen
Einsatz des Käfigs
unter extremen Bedingungen und ist auch bei hohen Temperaturen noch
mechanisch sehr stabil. Ebenso kann der Käfig auch aus Polyimid- oder
Polyamidimid-Hochleistungskunststoffen,
aus Messing, aus Titan oder aus kaltverfestigten Aluminiumknetverbindungen
gefertigt sein.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Radialwälzlager mit einem Innenring
und/oder einem Außenring,
mit Wälzkörpern, die
auf dem Innenring und/oder dem Außenring abrollen und mit dem
erfindungsgemäß ausgebildeten
Käfig zur
Aufnahme der Wälzkörper.
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Das
erfindungsgemäße Radialwälzlager zeichnet
sich durch eine lange wartungsfreie Betriebszeit auch unter extremen
Betriebsbedingungen aus, die insbesondere durch die Käfiggeometrie
und die daraus resultierende gute Schmierwirkung und geringe Schmiermittelbeanspruchung
sowie geringe mechanische Belastung ermöglicht wird.
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Vorzugsweise
verfügt
das erfindungsgemäße Radialwälzlager über einen
Innenring und einen Außenring,
die konzentrisch zueinander angeordnet sind und miteinander einen
radialen Spalt ausbilden, in dem die Wälzkörper abrollen. Prinzipiell
ist es aber auch möglich,
dass nur ein Lagerring, d. h. entweder der Innenring oder der Außenring,
vorhanden ist und der radiale Spalt zwischen diesem Lagerring und
einem dazu konzentrischen Maschinenteil, beispielsweise ein Gehäuse oder
eine Welle, ausgebildet ist.
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Der
Käfig kann
sich mit den inneren Vorsprüngen
radial auf den Innenring und/oder mit den äußeren Vorsprüngen radial
auf den Außenring
abstützen.
Dadurch kann ein Durchhängen
des Käfigs insbesondere
bei Stillstand des Radialwälzlagers verhindert
und dauerhaft eine gute Zentrierung des Käfigs in allen Betriebssituationen
erreicht werden. Durch eine Dezentrierung des Käfigs entstehende Unwuchten
werden gering gehalten. Dadurch werden eine mit einer Unwucht einhergehende
Schwingungsneigung sowie mechanische Belastungen begrenzt.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn sich der Käfig mit den inneren Vorsprüngen radial
auf eine innere Schulter des Innenrings und/oder mit den äußeren Vorsprüngen radial
auf eine äußere Schulter
des Außenrings
abstützt,
d. h. wenn eine Schulterführung des
Käfigs
vorliegt. Da die Schultern in der Regel radial über die Wälzkörperlaufbahnen der Lagerringe überstehen,
ermöglicht
die Schulterführung
eine in Radialrichtung kompakte Bauweise und somit eine hohe Stabilität des Käfigs.
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Weiterhin
kann sich der Käfig
auf die Wälzkörper abstützen, so
dass eine Wälzkörperführung ausgebildet
wird. Auf diese Weise kann insbesondere eine kombinierte Schulter-
und Wälzkörperführung des
Käfigs
realisiert werden, die auch als Mischführung oder als Hybridführung bezeichnet
wird. Eine Mischführung
ermöglicht
die Vorteile beider Führungsarten
zu nutzen und gleichzeitig die jeweiligen Nachteile gering zu halten.
Die ist insbesondere bei extremen Betriebsbedingungen des Radialwälzlagers
wichtig. Beispielsweise kann die Zentrierwirkung der Schulterführung im
Stillstand des Radialwälzlagers
genutzt werden und es können
gleichzeitig die insbesondere bei hohen Drehzahlen nachteiligen
Effekte, die durch den berührenden
Kontakt zwischen dem Käfig
und den Lagerringen hervorgerufen werden, gering gehalten werden.
Dies gelingt besonders gut, wenn bei der Schulterführung der
Hüllkreisdurchmesser
der inneren Vorsprünge
etwas größer bzw.
der Hüllkreisdurchmesser
der äußeren Vorsprünge etwas
kleiner als der Durchmesser der jeweils zugehörigen Anlauffläche des
Lagerrings ist. Dann wird bei hohen Drehzahlen der berührende Kontakt
zwischen dem Käfig
und den Lagerringen durch die Zentrierwirkung der Wälzkörperführung aufgehoben
oder zumindest die Belastung der Kontaktflächen reduziert.
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Das
erfindungsgemäße Radialwälzlager kann
mehrere axial nebeneinander angeordnete Reihen von Wälzkörpern aufweisen.
Demgemäß können auch
mehrere axial nebeneinander angeordnete Innenringe und/oder Außenringe
sowie mehrere axial nebeneinander angeordnete Käfige vorhanden sein.
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Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Radialwälzlager
ein Schmiermittel, insbesondere ein Schmierfett aufweisen. Besonders
geeignet für
extreme Betriebsbedingungen ist beispielsweise ein Polyureatfett.
Außerdem
kommen als Schmiermittel beispielsweise Polyharnstoff, ein Gemisch
aus synthetischen Kohlenwasserstoffen und Esteröl, perfluorierte Polyether
(PFPE), Polytetrafluorethylen (PTFE), Etheröle usw. in Frage.
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Das
er erfindungsgemäße Radialwälzlager kann
für Drehzahlen
von wenigstens 1000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise wenigstens
5000 Umdrehungen pro Minute und besonders bevorzugt wenigstens 50000
Umdrehungen pro Minute ausgelegt sein.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Verwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers
in einem Turbolader oder einem Turboantrieb, insbesondere einem
Turbocompound-Antrieb. Bei derartigen Anwendungen wird eine Turbine
durch einen heißen
Abgasstrom angetrieben, der beispielsweise von einer Verbrennungskraftmaschine
erzeugt wird. Demgemäß sind die
Lagerung der Abgasturbine und teilweise auch die Lagerungen weiterer
Aggregate hohen Temperaturen ausgesetzt. Durch die extreme Dynamik
des Abgasstroms, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug, sind außerdem hohe
Anforderungen an das dynamische Verhalten der Lagerung der Turbine
und evtl. auch an die Lagerungen weiterer Aggregate gestellt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Radialwälzlagers
in Schnittdarstellung,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
des Käfigs
in Aufsicht,
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3 das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiels des Käfigs in
Schnittdarstellung,
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4 das
in 2 dargestellte Ausführungsbeispiels des Käfigs in
einer weitern Schnittdarstellung und
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5 eine
ausschnittsweise Vergrößerung der 1 im
Bereich eines inneren Vorsprungs und eines äußeren Vorsprungs.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Radialwälzlagers 1 in
Schnittdarstellung. Das dargestellte Radialwälzlager 1 kann beispielsweise
der Lagerung einer Abgasturbine eines Turboladers oder Turboantriebs,
insbesondere eines Turbocompound-Antriebs dienen. Derartige Aggregate
können
bei Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommen, um die Leistung und/oder den Wirkungsgrad
zu erhöhen.
Die Abgasturbine kann mit Drehzahlen von mehr als 1000 Umdrehungen
pro Minute, insbesondere von mehr als 5000 Umdrehungen pro Minute,
rotieren. Mitunter werden auch Drehzahlen von mehr als 50000 Umdrehungen pro
Minute erreicht. Die maximalen Drehzahlen liegen bei ca. 200000
Umdrehungen pro Minute, teilweise sogar bei bis zu 500000 Umdrehungen
pro Minute.
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Das
in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des Radialwälzlagers 1 ist
als ein zweireihiges Schrägkugellager
ausgebildet und weist einen Außenring 2 und
zwei axial nebeneinander angeordnete Innenringe 3 auf.
Zwischen dem Außenring 2 und den
Innenringen 3 rollen als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 4 in
zwei axial in einem Abstand zueinander angeordneten Reihen ab. Hierzu
weisen der Außenring 2 äußere Laufbahnen 5 und
die Innenringe 3 innere Laufbahnen 6 auf. Axial
zwischen den äußeren Laufbahnen 5 weist
der Außenring 2 eine
umlaufende äußere Schulter 7 auf,
die radial einwärts
gerichtet ist. Axial zwischen den inneren Laufbahnen 6 weist
jeder Innenring 3 eine umlaufende kleine innere Schulter 8 auf,
die radial auswärts
gerichtet ist. Weiterhin weist jeder Innenring 3 auf der
zur kleinen inneren Schulter 8 entgegengesetzten Axialseite
der inneren Laufbahn 6 eine große innere Schulter 9 auf, die
radial auswärts
gerichtet ist. Gegen die großen
inneren Schultern 9 der Innenringe 3 läuft je ein
Dichtring 10 radial an, der in den Außenring 2 eingepresst ist.
Die Dichtringe 10 können
beispielweise als Radialwellendichtringe ausgebildet sein.
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Der
durch die Dichtringe 10 abgedichtete Innenraum des Radialwälzlagers 1 ist
teilweise mit einem nicht figürlich
dargestellten Schmiermittel gefüllt.
Bei dem Schmiermittel kann es sich insbesondere um ein Fett handeln,
beispielsweise um ein Polyureatfett, das auch unter extremen Bedingungen,
insbesondere bei hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen einsetzbar
ist. Außerdem
kommen als Schmiermittel beispielsweise Polyharnstoff, ein Gemisch
aus synthetischen Kohlenwasserstoffen und Esteröl, Perfluorierte Polyether
(PFPE), Polytetrafluorethylen (PTFE), Etheröle usw. in Frage.
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Das
Radialwälzlager 1 weist
weiterhin zwei Käfige 11 auf,
die in einem axialen Abstand zueinander angeordnet sind und die
Wälzkörper 4 aufnehmen.
Die Käfige 11 können aus
Kunststoff gefertigt sein, beispielsweise aus Poly-Ether-Ether-Keton (PEEK).
PEEK zeichnet sich durch eine hohe mechanische Stabilität auch bei
hohen Temperaturen aus. Ebenso können
die Käfige 11 auch
aus Polyimid- oder Polyamidimid-Hochleistungskunststoffen, aus Messing,
aus Titan oder aus kaltverfestigten Aluminiumknetverbindungen gefertigt
sein.
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Der
Aufbau der Käfige 11 wird
im Folgenden anhand der 2 bis 5 näher erläutert.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
des Käfigs 11 in
Aufsicht. Zugehörige
Schnittdarstellungen für
zwei verschiedene Schnittebenen sind in den 3 und 4 dargestellt.
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Der
Käfig 11 ist
in Umfangsrichtung geschlossen und einteilig ausgebildet und besitzt
insgesamt eine konische Form. Soweit im Folgenden von einer Axialrichtung
des Käfigs 11 die
Rede ist, bezieht sich dies jeweils auf die Achse des durch den Käfig 11 definierten
Konus.
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In
einem ersten axialen Endbereich des Käfigs 11 ist ein kleiner
Seitenring 12 als eine flanschartig radial nach innen weisende
Struktur ausgebildet. Mit zunehmender axialer Entfernung vom kleinen Seitenring 12 nimmt
der Durchmesser des Käfigs 11 zu,
d. h. der Käfig 11 weitet
sich radial bis zu einem zweiten axialen Endbereich. Im zweiten
axialen Endbereich des Käfigs 11 ist
ein großer
Seitenring 13 ausgebildet. Der große Seitenring 13 weist
einen größeren Außendurchmesser
und auch einen größeren Innendurchmesser
auf als der kleine Seitenring 12. Im Gegensatz zum kleinen
Seitenring 12 ist der große Seitenring 13 nicht
als ein Flansch ausgebildet, sondern stellt bezüglich seiner radialen Erstreckung eine
kontinuierliche Fortsetzung des axial angrenzenden Bereichs des
Käfigs 11 dar.
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Im
Axialbereich zwischen dem kleinen Seitenring 12 und dem
großen
Seitenring 13 sind Taschen 14 zur Aufnahme der
Wälzkörper 4 ausgebildet,
die in Umfangsrichtung durch axial verlaufende Stege 15 getrennt
sind, so dass die Stege 15 den kleinen Seitenring 12 und
den großen
Seitenring 13 miteinander verbinden. Die Taschen 14 weisen
eine an die Wälzkörper 4 angepasste
Kontur auf.
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In
regelmäßigen Abständen über den
Umfang verteilt sind am kleinen Seitenring 12 innere Vorsprünge 16 ausgebildet,
die sich radial einwärts
erstrecken. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt
sechs innere Vorsprünge 16 vorhanden.
In analoger Weise sind am großen
Seitenring 13 äußere Vorsprünge 17 ausgebildet,
die in regelmäßigen Abständen über den
Umfang verteilt sind und sich radial auswärts erstrecken. Die Anzahl
der äußeren Vorsprünge 17 kann
insbesondere der Anzahl der inneren Vorsprünge 16 entsprechen.
Details zur Ausgestaltung der inneren Vorsprünge 16 und der äußeren Vorsprünge 17 werden
anhand von 5 erläutert.
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5 zeigt
eine ausschnittsweise Vergrößerung eines
Bereichs der 2, in dem je ein innerer Vorsprung 16 und
ein äußerer Vorsprung 17 abgebildet
sind. Bei axialer Blickrichtung weisen die inneren Vorsprünge 16 und
die äußeren Vorsprünge 17 jeweils
eine gekrümmte
Außenkontur
auf, die im radial inneren Endbereich der inneren Vorsprünge 16 und im
radial äußeren Endbereich
der äußeren Vorsprünge 17 abgeplattet
ist. Dabei schließt
die Außenkontur der
inneren Vorsprünge 16 jeweils
eine kleinere Fläche
ein als die Außenkontur
der äußeren Vorsprünge 17,
d. h. die inneren Vorsprünge 16 sind
kleiner als die äußeren Vorsprünge 17.
Dies gilt im besonderen Maß für die jeweiligen
Abmessungen in Radialrichtung. Bezüglich ihrer axialen Abmessungen
sind die inneren Vorsprünge 16 stärker ausgeprägt als die äußeren Vorsprünge 17,
d. h. die inneren Vorsprünge 16 weisen
eine größere Materialstärke auf
als die äußeren Vorsprünge 17.
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Die
Geometrie der inneren Vorsprünge 16 und
der äußeren Vorsprünge 17 des
Käfigs 11 ist
so gewählt,
dass die inneren Vorsprünge 16 radial
berührend
am In nenring 3 anliegen und die äußeren Vorsprünge 17 radial
berührend
am Außenring 2 anliegen,
wenn der Käfig 11 in
das Radialwälzlager 1 eingebaut
ist. Dabei können
die inneren Vorsprünge 16 des
Käfigs 11 insbesondere
an der kleinen Schulter 8 des Innenrings 3 anliegen.
Die äußeren Vorsprünge 17 des
Käfigs 11 können axial
neben der äußeren Laufbahn 5 am
Außenring 2 anliegen.
Statt einer unmittelbaren Berührung
zwischen den inneren Vorsprüngen 16 und
dem Innenring 3 bzw. den äußeren Vorsprüngen 17 und
dem Außenring 2 kann
jeweils auch ein sehr schmaler radialer Spalt vorgesehen sein.
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Die
vorstehend beschriebene Geometrie der inneren Vorsprünge 16 und
der äußeren Vorsprünge 17 hat
zur Folge, dass der Käfig 11 sehr
präzise
im Radialwälzlager 1 zentriert
ist. Diese Zentrierung ist unabhängig
davon vorhanden, ob sich das Radialwälzlager 1 dreht oder
nicht und hat zur Folge, dass eine Unwucht und somit eine starke
mechanische Belastung des Käfigs 11 weitgehend
vermieden werden kann. Außerdem
wird ein Durchhängen
des Käfigs 11,
das insbesondere beim Stillstand des Radialwälzlagers 1 auftreten
könnte,
verhindert. Die Unterstützung
des Käfigs 11 durch
die inneren Vorsprünge 16 und
die äußeren Vorsprünge 17 begrenzt
außerdem
die bei einer Schwingungsbelastung auf den Käfig 11 einwirkenden
Kräfte.
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Zur
Erreichung der Zentrierung ist eine vergleichsweise kleine Gesamtkontaktfläche zwischen dem
Käfig 11 und
dem Außenring 2 bzw.
dem Innenring 3 erforderlich. Dadurch kann der Verschleiß, der durch
die Gleitbewegung im Bereich der einzelnen Kontaktflächen hervorgerufen
wird, gering gehalten werden. Verschleißreduzierend wirkt sich zudem aus,
dass infolge der sehr geringen Ausdehnung der einzelnen Kontaktflächen und
der abgerundeten Form der Vorsprünge 16, 17 in
der Umgebung der Kontaktflächen
eine gute Schmiermittelversorgung der Kontaktflächen gewährleistet ist. Ein weiterer
Effekt der geringen Ausdehnung der einzelnen Kontaktflächen besteht
darin, dass der auf dem Außenring 2 und
auf dem Innenring 3 ausgebildete Schmierfilm nur wenig
beeinträchtigt
wird und dass auch jeweils nur ein sehr geringer Anteil des Schmiermittels
einer Beanspruchung ausgesetzt ist. Dies hat letztendlich eine lange
Gebrauchsdauer des Schmiermittels zur Folge.
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Insbesondere
kann eine Schmiermittelgebrauchdauer von mehr als 15000 Betriebsstunden erreicht
werden.
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Neben
der vorstehend beschriebenen Führung
des Käfigs 11 auf
dem Außenring 2 und
auf dem Innenring 3 des Radialwälzlagers 1 wird der
Käfig 11 auch
auf den Wälzkörpern 4 geführt, d.
h. es liegt zusätzlich
zur Schulterführung
eine Wälzkörperführung und
damit insgesamt eine Mischführung
oder Hybridführung
vor. Durch die Wälzkörperführung kommt
es zwischen dem Käfig 11 und
den Wälzkörpern 4 zu
einem berührenden
Kontakt. Infolge der Vorzentrierung des Käfigs 11, die auch
im Stillstand des Radialwälzlagers 1 durch
die inneren Vorsprünge 16 und die äußeren Vorsprünge 17 des
Käfigs 11 zuverlässig bewirkt
wird, treten im Kontaktbereich zwischen den Wälzkörpern 4 und dem Käfig 11 keine
allzu hohen Kräfte
auf. Somit sind die Verschleißwirkung
und die Beanspruchung des Schmiermittels auch in diesem Bereich
relativ gering. Bei einer Rotation des Radialwälzlagers 1 kommt es
durch die Wälzkörperführung zu
einer Zentrierwirkung des Käfigs 11.
Demgemäß werden
die Kontaktflächen
zwischen den inneren Vorsprüngen 16 und
dem Innenring 3 sowie die Kontaktflächen zwischen den äußeren Vorsprüngen 17 und
dem Außenring 2 entlastet.
Auf diese Weise wird einem insbesondere bei hohen Drehzahlen im
Bereich dieser Kontaktflächen
auftretenden Verschleiß entgegen
gewirkt wird. Falls der Hüllkreisdurchmesser
der inneren Vorsprünge 16 kleiner
bzw. der Hüllkreisdurchmesser
der äußeren Vorsprünge 17 größer als
der Durchmesser der jeweiligen Anlauffläche des Innenrings 3 bzw.
des Außenrings 2 ist,
kann bei hohen Drehzahlen ein berührender Kontakt zwischen dem
Käfig 11 und
dem Innenring 3 bzw. dem Außenring 2 sogar weitgehend
oder ganz vermieden werden. Somit wird die Zentrierung des Käfigs 11 im
Stillstand des Radialwälzlagers 1 primär durch
die Schulter- bzw. Laufbahnführung
und im Rotationszustand des Radialwälzlagers 1 primär durch
die Wälzkörperführung gewährleistet.
Die Mischführung
des Käfigs 11 ermöglicht folglich
eine Vereinigung der Vorzüge der
Schulter- bzw. Laufbahnführung
und der Vorzüge der
Wälzkörperführung.
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Abweichend
vom beschriebenen Ausführungsbeispiel
kann der Käfig 11 auch
so abgewandelt werden, dass die inneren Vorsprünge 16 oder die äußeren Vorsprünge 17 entfallen.
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- 1
- Radialwälzlager
- 2
- Außenring
- 3
- Innenring
- 4
- Wälzkörper
- 5
- Äußere Laufbahn
- 6
- Innere
Laufbahn
- 7
- Äußere Schulter
- 8
- Kleine
innere Schulter
- 9
- Große innere
Schulter
- 10
- Dichtring
- 11
- Käfig
- 12
- Kleiner
Seitenring
- 13
- Großer Seitenring
- 14
- Tasche
- 15
- Steg
- 16
- Innerer
Vorsprung
- 17
- Äußerer Vorsprung