DE102022111072A1

DE102022111072A1 - Käfig für ein Wälzlager, Wälzlager mit einem Käfig sowie Planetengetriebe mit einem Wälzlager

Info

Publication number: DE102022111072A1
Application number: DE102022111072.9A
Authority: DE
Inventors: Frederic Fischer; Dieter Jauernig; Niklas Kretschmer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2023-11-09

Abstract

Käfig für ein Wälzlager, mit zwei axial endständigen Ringborden (302, 303) sowie mehreren diese verbindenden Stegen (304), wobei an einem Ringbord (302) ein radial nach außen abstehender, eine Anlaufscheibe bildender Flanschabschnitt (307) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager, mit zwei axial endständigen Ringborden sowie mehreren diese verbindenden Stegen.
Wälzlager umfassen regelmäßig einen Käfig, der der Halterung und Führung der Wälzkörper des Wälzlagers dient. Ein solcher Käfig, wie er beispielsweise aus DE 10 2014 212 270 A1 bekannt ist, weist zwei endständige Rindborde auf, zwischen denen, die Borde verbindend, sich axial erstreckende Stege vorgesehen sind, über die wiederum in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Taschen ausgebildet sind, in denen jeweils ein Wälzkörper aufgenommen ist. Die Taschen sind länglich, wenn ein zylindrischer Wälzkörper, beispielsweise eine Nadel, zu haltern ist. Die Ringborde sind ringscheibenförmig, weisen also eine Radialerstreckung bzw. eine radiale Breite und folglich eine ringscheibenförmige Stirnfläche auf.
Ein beispielsweise aus DE 10 2014 212 270 A1 bekanntes Wälzlager kommt z. B. in einem Planetengetriebe, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, zum Einsatz. Ein solches Planetengetriebe weist üblicherweise einen Planetenträger mit wenigstens einem, zumeist mehreren außermittig und in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordneten Planetenrädern, die auf trägerseitig vorgesehenen Lagerbolzen über jeweilige Wälzlager gelagert sind, auf. Auf dem Lagerbolzen ist eine ringförmige Anlaufscheibe zwischen dem Planetenrad und dem Planetenträger, axial gesehen, angeordnet, so dass das auf dem Lagerbolzen geringfügig axial verschiebbare Planetenrad ebenso wie das Wälzlager über seinen Käfig gegen die Anlaufscheibe anlaufen kann und über diese am Planetenträger axial abgestützt ist. Als Anlaufscheiben werden regelmäßig flache Ringscheiben verwendet, wobei sich das Planetenrand und der Käfig auf unterschiedlichen Radialebenen an einer gemeinsamen, ebenen Anlauffläche der Anlaufscheibe abstützen. Da das Planetenrad im Betrieb rotiert, ist eine Schmierung des Lagerbereichs mit einem Schmiermittel erforderlich. Hierzu ist es bekannt, das Schmiermittel, üblicherweise Öl, über den Lagerbolzen zuzuführen, der als Hohlbolzen ausgeführt ist und eine axiale Bohrung sowie wenigstens eine radiale Bohrung aufweist, so dass das Schmiermittel dem Bolzen axial zugeführt und radial in den Lagerbereich austreten kann. Zusätzlich ist getriebeseitig eine Schmiermittelversorgung vorzusehen, zumeist eine Schmiermittelfangschale, über die das Schmiermittel eingefangen und seitlich am Planetenträger vorbei zu den hohl gebohrten Lagerbolzen geführt und diesen axial zugeführt wird. Die Realisierung einer solchen Schmiermittelversorgung über den respektive die Lagerbolzen ist aufwändig, da spezielle, gebohrte Bolzen verwendet werden müssen in Verbindung mit einer entsprechenden Zuleitstruktur in Form der Fangschale oder Ähnlichem. Ebenso sind zur axialen Abstützung des Planetenrads bzw. des Wälzlagers die beschriebenen Anlaufscheiben zu verwenden, so dass die Lagerung eine beachtliche Teileanzahl umfasst.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Käfig anzugeben, der, insbesondere bei Integration in ein Planetengetriebe, einen verbesserten Aufbau des Lagerbereichs ermöglicht.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Käfig der eingangs Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einem Ringbord ein radial nach außen abstehender, eine Anlaufscheibe bildender Flanschabschnitt vorgesehen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Käfig, der auch als Kurbelzapfenkäfig bezeichnet werden kann, und dessen primäre Funktion die der Halterung und Führung der Wälzkörper ist, ist zusätzlich an einem Ringbord ein radial nach außen abstehender Flanschabschnitt vorgesehen, der also ringscheibenförmig radial zur Seite absteht, und dem die Funktion einer Anlaufscheibe zukommt. Das heißt, dass dieser Flanschabschnitt in der Montagestellung, wenn das Wälzlager und das Planetenrad auf dem Lagerzapfen angeordnet ist, sich in den Bereich zwischen das Planetenrad und den Planetenträger erstreckt, der üblicherweise zwei separate Trägerwannen aufweist, die beidseits des Planetenrads vorgesehen sind und zwischen denen sich der Lagerbolzen erstreckt. Dieser Flanschabschnitt dient als Anlauffläche oder Anlaufscheibe für das Planetenrad, das im Betrieb mit seiner axialen Stirnfläche gegen diesen Flanschabschnitt läuft. Dem Käfig kommt folglich eine Doppelfunktion zu, nämlich einerseits die Halterung und Führung der Wälzkörper, andererseits aber auch die Bereitstellung einer axialen Abstützfläche, also einer Anlaufscheibe für das Planetenrad. Dies hat zur Folge, dass an dieser Seite des Planetenrads auf eine separate Anlaufscheibe für das Planetenrad verzichtet werden kann.
Der Käfig steht an dieser Seite des Planetenrads folglich zwangsläufig aus der Bohrung des Planetenrads hervor, das heißt, dass die axiale Länge des Käfigs größer als die axiale Länge des Planetenrads ist. Der Außendurchmesser des Flanschabschnitts ist größer als der Durchmesser der Planetenradbohrung, so dass sich ein radialer Überlapp ergibt, der das Anlaufen des Planetenrads gegen die wiederum am Planetenträger abgestützte käfigseitige Anlaufscheibe ermöglicht und so der Käfig mit seinem Flanschabschnitt an dieser Seite des Planetenrads die axiale Lagerung respektive Abstützung des Planetenrads vornimmt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Flanschabschnitt axial bezüglich des Ringbords versetzt ist. Das heißt, dass der Flanschabschnitt, axial gesehen, relativ zum Ringbord vorspringt, natürlich aber an diesem angeformt ist. Dies ermöglicht es, dass sich der Ringbord, über den letztlich die radiale Führung des Käfigs in der Planetenradbohrung erfolgt, vollständig innerhalb der Bohrung aufgenommen ist, während sich der Flanschabschnitt ein stückweit axial aus der Bohrung erstreckt und sich sodann radial fortsetzt.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an einer oder an beiden Seiten des Flanschabschnitts eine Schmiermittelleitstruktur in Form einer Profilierung vorgesehen ist. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung ist folglich der Flanschabschnitt ein- oder beidseitig mit einer Profilierung oder Strukturierung versehen, die es ermöglicht, Schmiermittel gezielt zu führen. Die jeweilige Stirnfläche ist demzufolge nicht eben, sondern über die Profilierung gezielt strukturiert. Diese Schmiermittelleitstruktur ermöglicht es, von radial außerhalb des Käfigs anströmendes Schmiermittel einzufangen und in das Lagerinnere zu leiten, wie auch den Anlauf- und Kontaktbereich einerseits des Käfigs an dem Planetenträger respektive der Trägerwange und andererseits des Planetenrads an dem Flanschabschnitt mit Schmiermittel zu versorgen. Dabei ist die Profilierung bevorzugt in Form von einander abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen vorgesehen, die sich radial über die gesamte Breite des Flanschabschnitts erstrecken. Über diese Vertiefungen und Erhebungen ist demzufolge eine entsprechende Höhenstruktur realisiert, die zur Ausbildung von Leit- oder Kanalstrukturen führt, die wiederum das Schmiermittel einfangen und leiten können.
Diese erfindungsgemäße Käfigausgestaltung mit der flanschabschnittseitig vorgesehenen Schmiermittelleitstruktur ermöglicht die Realisierung eines Wälzlagers für ein Planetengetriebe, bei welchem eine Schmiermittelversorgung des Lagerbereichs ohne Verwendung hohl gebohrter Lagerbolzen oder sonstiger Zuleitstrukturen in Form von Fangschalen und Ähnlichem zum Zuleiten des Schmiermittels seitlich des Planetenträgers erfolgt. Stattdessen kann ein solches Planetengetriebe eine von der Sonnenradseite her erfolgende Schmiermittelzuführung von radial innen in den eigentlichen Planetenradsatz aufweisen. Im Rahmen einer solchen Schmiermittelzuführung wird das Schmiermittel von der Sonnenradseite her beispielsweise an einer Seite des Planetenrads gezielt zugeführt. Das Planetenrad ist wie beschrieben über das Wälzlager mit dem erfindungsgemäßen Käfig auf dem Lagerbolzen gelagert. Das Wälzlager steht wie beschrieben mit seinem Käfig axial über die Stirnfläche des Planetenrads, so dass der mit der Schmiermittelleitstruktur versehene Flanschabschnitt zwischen dem Planetenrad und der Trägerwanne angeordnet ist. Über die Schmiermittelleitstruktur an dem Flanschabschnitt bildet sich nun, je nachdem, an welcher Seite diese vorgesehen ist, zwischen dem Planetenrad und dem Flanschabschnitt und/oder zwischen dem Flanschabschnitt und der Trägerwange eine radial offene, kanalartige oder spaltartige Struktur aus, die sowohl nach radial außen als auch nach radial innen offen ist. Ist der Flanschabschnitt beidseits mit entsprechenden Profilierungen, also Erhebungen und Vertiefungen versehen, so bilden sich an beiden Seiten diese entsprechenden kanalartigen oder spaltartigen Strukturen aus. Strömt nun das Schmiermittel von radial innen, also von der Sonnenradseite her, fliehkraftgetrieben in den Planetenradbereich, so gelangt das Schmiermittel von radial außen bezogen auf die Planetenradachse an diese radial offene Kanal- oder Spaltstruktur, über die es radial nach innen in Richtung des Lagerbereichs strömt. Hierbei wird einerseits der entsprechende axiale Anlaufbereich mit Schmiermittel versorgt. Ist die Profilierung an der Flanschabschnittsseite zum Planetenrad vorgesehen, so wird über die Profilierung und den Umstand, dass sich das Planetenrad relativ zum Käfig dreht, ausreichend Schmiermittel in den Anlauf- und Reibbereich gebracht. Befindet sich die Profilierung an der gegenüberliegenden Seite zur Trägerwange hin, so wird der Anlauf- respektive Reibbereich zwischen dem Käfig, also seines Flanschabschnitts, und der Trägerwange mit Schmiermittel versorgt. Bevorzugt sind wie beschrieben beide Flanschabschnittsseiten entsprechend profiliert, so dass eine optimale Schmiermittelversorgung aller Reib- und Anlaufbereiche gegeben ist.
Das von radial innen anströmende Schmiermittel, üblicherweise ein Öl, gelangt natürlich auch in den eigentlichen Lagerbereich, nachdem die radial nach außen offene Kanal- oder Spaltstruktur auch einen Zulauf in den Wälzbereich ermöglicht, so dass das Wälzlager insgesamt mit Schmiermittel versorgt wird. Denn durch das Ausbilden der Profilierung des Flanschabschnitts kommt es nicht zu einer vollflächigen Anlage der beteiligten Partner aneinander, was einen Schmiermitteldurchtritt in den Wälzlagerbereich zumindest behindern würde. Vielmehr wird der Anlaufbereich über diese Profilierung und damit diese Kanal- oder Spaltstruktur geöffnet, so dass ein Schmiermitteldurchtritt auch in den Wälzbereich möglich ist.
Der erfindungsgemäße Käfig erlaubt folglich einerseits den Aufbau eines Planetengetriebes, bei dem auf eine zusätzlich Anlaufscheibe an der einen Planetenradseite bei Bedarf verzichtet werden kann. Zum anderen erlaubt er den Aufbau eines Planetengetriebes mit einer neuartigen, fliehkraftgetriebenen Schmiermittelzuführung von radial innen, also von der Sonnenradseite her, ohne dass spezifische, aufwändig hergestellte Hohlbolzen und eine Fangschale und dergleichen verwendet werden müssen. Andererseits wird über den Käfig respektive die spezifische Ausbildung des Flanschabschnitts mit seiner Schmiermittelleitstruktur ein gezieltes Einfangen und Weiterleiten des Schmiermittels in den eigentlichen Lagerbereich ermöglicht.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann diese Schmiermittelleitstruktur noch dadurch erweitert werden, dass am Außenumfang des Radialbords, an dem der Flanschabschnitt vorgesehen ist, im Bereich zwischen zwei Stegen Vertiefungen vorgesehen sind, die einerseits axial in zwischen den Stegen ausgebildeten Taschen und andererseits in den am Flanschabschnitt an der benachbarten Seitenfläche vorgesehenen Vertiefungen münden. Über diese am Ringbord außenumfangseitig vorgesehenen Vertiefungen kann der Schmiermittelzulauf in den Wälzbereich, also direkt zu den Wälzkörpern noch weiter verbessert werden. Denn erfindungsgemäß mündet eine solche Vertiefung sowohl einerseits in der benachbarten Tasche, als auch andererseits an der flanschabschnittsseitigen, sich radial erstreckenden Vertiefung. Dies führt dazu, dass das über diese flanschabschnittsseitige Vertiefung radial anströmende Schmiermittel in die die Vertiefung quasi axial fortsetzende, weitere Vertiefung am Ringbord strömen und von dieser direkt in den Taschenbereich fließen kann. Diese zusätzliche radiale Vertiefung vergrößert folglich den Strömungsquerschnitt und erlaubt einen noch besseren Zulauf in dem eigentlichen Lagerbereich.
Eine weitere Erfindungsausgestaltung in diesem Zusammenhang sieht vor, dass am Innenumfang des Ringbords, an dem der Flanschabschnitt vorgesehen ist, im Bereich zwischen den Stegen Vertiefungen vorgesehen sind, die einerseits axial in zwischen den Stegen ausgebildeten Taschen und andererseits an der axialen Stirnfläche des Ringbords münden. Über diese innenumfangsseitig vorgesehenen Vertiefungen, die wiederum in den Taschen münden, jedoch an der Innenumfangsseite, kann ein zusätzliches Schmiermittelvolumen zugeführt werden. Dieses Schmiermittel strömt über die Kanal- oder Spaltstruktur, die zwischen dem Flanschabschnitt und der Trägerwange des Planetenträgers ausgebildet ist, zu, gelangt also quasi von radial innen in den Bereich des Innenumfangs des Ringbords, also von der Seite des Lagerbolzens her. Ein verbesserter Schmiermittelzufluss in den Taschenbereich kann dann über die am Ringbordinnenumfang vorgesehenen Vertiefungen, die wiederum den Strömungsquerschnitt vergrößern, erreicht werden.
Das heißt, dass durch eine gezielte Profilierung auch des Ringbords über entsprechende Vertiefungen am Außen- und/oder Innenumfang eine weitere Verbesserung der Schmiermittelzuführung in den eigentlichen Lagerbereich erreicht werden kann.
Sind an beiden Seitenflächen des Flanschabschnitts entsprechende Vertiefungen vorgesehen, die quasi als radial verlaufende, sich über die gesamte Breite des Flanschabschnitts erstreckende Kanäle oder Ähnliches ausgeführt sind, so können diese in Umfangsrichtung versetzt zueinander vorgesehen sein. Es ergibt sich demzufolge eine Art Mäanderstruktur um den Umfang des Flanschabschnitts. Das heißt, die Vertiefungen beider Seitenflächen stehen auf Lücke. Grundsätzliche wäre es aber auch denkbar, dass die Vertiefungen axial deckungsgleich sind. Dies würde dann jedoch zu einer größeren Dicke des Flanschabschnitts führen.
Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, dass zumindest ein Teil der Stege, bevorzugt alle Stege, an der Außenseite mit sich zumindest über einen Teil der Steglänge erstreckenden, nutartigen Vertiefungen versehen sind. Das heißt, dass nicht nur der Flanschabschnitt und gegebenenfalls die Ringborde profiliert sind, sondern auch an den Stegaußenseiten eine entsprechende Strukturierung vorgesehen ist, die der verbesserten Schmiermittelversorgung dient. Diese Vertiefungen respektive Schmiermittelnuten begünstigen den axialen Schmiermittelfluss, nachdem in ihnen das Schmiermittel aufgenommen werden und, da das Schmiermittel von einer Wälzlagerseite her zugeführt wird, zur anderen fließen kann. Weiterhin wirken diese nutartigen Vertiefungen auch als Taschen, in denen das Schmiermittel, nach Art eines Reservoirs, für eine gewisse Zeit gehalten wird. Hierüber kann eine Reibungsreduktion des außengeführten Käfigs in Kontakt zur Bohrung des Planetenrads, in welcher das Wälzlager aufgenommen ist, erreicht werden.
In einer konkreten Erfindungsausgestaltung kann hierbei vorgesehen sein, dass die Stege mit ersten Stegabschnitten an der Außenseite bündig an dem benachbarten Ringbord anschließen, wobei die ersten Stegabschnitte in einen demgegenüber radial vertieften mittleren zweiten Stegabschnitt übergehen und wobei die sich über die gesamte Steglänge erstreckende nutartige Vertiefung im Bereich der ersten Stegabschnitte breiter und/oder tiefer als im zweiten Stegabschnitt ist. Die Stege weisen demzufolge ein definiertes Höhenprofil auf. Sie schließen mit ihren ersten, äußeren Stegabschnitten bündig am jeweiligen Ringbord an und vertiefen sich im mittleren, zweiten Stegabschnittsbereich. Zwar erstrecken sich die jeweiligen nutartigen Vertiefungen zweckmäßigerweise über die gesamte Steglänge, sie sind jedoch im Bereich der ersten Stegabschnitte bevorzugt sowohl breiter als auch tiefer, nachdem dort mehr Material zur Verfügung steht, so dass sich dort größere Schmiermitteltaschen ausbilden und demzufolge auch mehr Schmiermittel zurückgehalten werden kann. Da diese ersten Stegabschnitte, in Umfangsrichtung gesehen, auch mitunter etwas breiter sind als der mittlere Stegabschnitt, nachdem über sie entsprechende, in die zwischen zwei Stegen ausgebildete Taschen ragende Schnappvorsprünge zur Halterung der Wälzkörper ausgebildet werden, kann in diesen Bereichen auf einfache Weise eine entsprechende Schmiertaschenausbildung realisiert werden.
Neben dem Käfig selbst betrifft die Erfindung ferner ein Wälzlager, umfassend einen Käfig der vorstehend beschriebenen Art sowie in zwischen zwei benachbarten Stegen ausgebildeten Taschen aufgenommene zylindrische Wälzkörper. Bei diesen Wälzkörpern handelt es sich bevorzugt um längliche Nadeln.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ferner ein Planetengetriebe, welches bevorzugt für ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrzeuggetriebe geeignet ist. Bevorzugt ist das Planetengetriebe Teil eines Antriebsstrangs eines elektrischen Antriebs, insbesondere einer elektrischen Achse, oder eines Hybrid-Antriebsstrangs. Es weist, neben einer Sonnenradeinheit, einen Planetenträger auf, an dem wenigstens ein Lagerbolzen angeordnet ist, sowie ein Planetenrad, das über ein Wälzlager der vorstehend beschriebenen Art, umfassend einen erfindungsgemäßen Käfig, auf dem Lagerbolzen gelagert ist. Eingefasst ist die Anordnung über ein Hohlrad, mit dem die Planetenräder ebenfalls kämmen. Zur axialen Abstützung des Planetenrads sowie des Wälzlagers über seinen Käfig ist an mindestens einer Seite eine Anlaufscheibe vorgesehen, die eine Anlauffläche für das Planetenrad und den Käfig des Wälzlagers aufweist. Der Planetenträger weist zwei Wangen auf, zwischen denen sich die Lagerbolzen erstrecken, auf denen wiederum die Wälzlager nebst der Planetenräder angeordnet sind. An einer Seite des Planetenrads ist nun eine solche Anlaufscheibe vorgesehen. Das Planetengetriebe weist ein erfindungsgemäßes Wälzlager mit einem erfindungsgemäßen Käfig auf, der wie beschrieben einen sich radial erstreckenden Flanschabschnitt, der eine Anlaufscheibe bildet, aufweist. Über diesen Flanschabschnitt ist nun erfindungsgemäß an der anderen Seite des Planetenrads eine Anlaufscheibe für das Planetenrad bereitgestellt. Das heißt, dass nur an einer Seite eine separate Anlaufscheibe vorzusehen ist, während an der anderen Seite über den Flanschabschnitt des Käfigs die Anlaufscheibe bereitgestellt wird.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass über den Flanschabschnitt auch eine erste Schmiermittelleitstruktur gebildet wird, die einen radialen Schmiermittelzufluss von radial außen nach radial innen erlaubt, während die an der anderen Seite des Planetenrads angeordnete Anlaufscheibe eine radial äußere erste Anlauffläche für das Planetenrad und eine radial innere zweite Anlauffläche für den Käfig des Wälzlagers aufweist, der mit seiner Stirnfläche gegen die zweite Anlauffläche läuft, aufweist, wobei die erste Anlauffläche mit einer geometrischen Struktur versehen ist, über die eine nach radial außen offene Schmiermittelleitstruktur gebildet wird, die einen radialen Schmiermittelabfluss von radial innen nach radial außen erlaubt. Der Flanschabschnitt des erfindungsgemäß vorgesehenen Käfigs ist in diesem Fall mit einer entsprechenden Profilierung versehen, über die eine erste Schmiermittelleitstruktur ausgebildet wird, die den radial innen, also von der Sonnenradseite her fliehkraftgetriebenen Schmiermittelzulauf in die radial offene Spalt- oder Kanalstruktur erlaubt. Hierüber wird der Anlauf- und Reibbereich des Planetenrads an dem Flanschabschnitt geschmiert, wie auch der unmittelbare Anlauf des Flanschabschnitts an der Trägerwange des Planetenträgers selbst. An der anderen Seite ist eine spezifisch profilierte Anlaufscheibe vorgesehen, die zwei Anlaufflächen bereitstellt, nämlich eine radial äu-ßere, erste Anlauffläche für das Planetenrad, und eine radial innere, zweite Anlauffläche für den Ringbord des Käfigs. Zumindest die erste Anlauffläche ist dabei mit einer geometrischen Struktur versehen, über die eine auch an dieser Seite radial nach au-ßen offene Schmiermittelleitstruktur gebildet wird, die einen radialen Schmiermitteldurchfluss aus dem Wälzlagerbereich heraus, der auch fliehkraftgetrieben erfolgt, erlaubt. Diese Struktur kann über mehrere, zumindest in einem äußeren Scheibenabschnitt vorgesehene, in Umfangsrichtung versetzte und von einer ersten Scheibenseite her eingebrachte Vertiefungen sowie mit diesen korrespondierende, an der gegenüberliegenden zweiten Scheibenseite vorstehende, flächige Erhebungen gebildet sein. Die flächigen Erhebungen liegen beispielsweise an der Wange des Planetenträgers an, stützen also die Anlaufscheibe dagegen ab. Die Vertiefungen bilden nun entsprechende, radial offene Kanal- oder Spaltstrukturen aus, über die der Schmiermittellaustritt erfolgt. Der beispielsweise unverformte Abschnitt des Scheibengrundkörpers im Bereich des Innenumfangs bildet eine ringscheibenförmige zweite Anlauffläche aus, an der der Käfig abgestützt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers umfassend einen erfindungsgemäßen Käfig,
2 eine vergrößerte Teilansicht des Wälzlagers aus 1 unter Darstellung des Ringbords nebst radialem Flanschabschnitt,
3 eine Schnittansicht durch den Bereich des Ringbords nebst Flanschabschnitt im Bereich eines Steges,
4 eine Schnittansicht durch den Ringbord nebst Flanschabschnitt im Bereich einer Tasche, und
5 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes in einer geschnitten Teilansicht mit einem erfindungsgemäßen Wälzlager.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Käfig 300 als Teil eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 301. Der Käfig umfasst einen ersten Ringbord 302 an einer Axialseite und einem zweiten Ringbord 303 an der gegenüberliegenden Seite. Zwischen den Ringborden 302, 303, diese verbindend, erstrecken sich mehrere Stege 304, wobei zwischen zwei benachbarten Stegen 304 jeweils eine Tasche 305 ausgebildet ist, in der jeweils ein zylindrischer, hier nadelförmiger Wälzkörper 306 aufgenommen ist.
Am Ende des ersten Ringbords 302 ist ein sich vom Ringbord 302 radial nach außen erstreckender, ringscheibenförmiger Flanschabschnitt 307 einstückig an dem aus Kunststoff, gegebenenfalls auch aus Metall bestehenden Käfig 300, der auch als Kurbelzapfenkäfig bezeichnet werden kann, angeordnet. Der Flanschabschnitt 307 ist axial etwas bezüglich des Ringbords 302 versetzt, wie die 3 und 4 zeigen. Das heißt, er steht axial etwas vom Ringbord 302 ab. Dies ermöglicht es, in der Montagestellung den Flanschabschnitt 307, axial gesehen, zwischen einem Planetenrad eines Planetengetriebes und dessen Planetenträger respektive der Trägerwange anzuordnen, so dass über diesem Flanschabschnitt 307 gleichzeitig eine Anlaufscheibe für das Planetenrad bereitgestellt wird. Denn der Außendurchmesser des Flanschabschnitts 307 ist größer als der Innendurchmesser der Planetenradbohrung, in der das Wälzlager 301 und damit auch der Käfig 300 aufgenommen ist, so dass sich, axial gesehen, eine Überlappung zwischen der Stirnfläche des Planetenrads und dem Flanschabschnitt 307 ergibt. Der Flanschabschnitt liegt in der Montagestellung mit einer ersten, den Wälzkörpern 306 abgewandten Seitenfläche 308 benachbart zum Planetenträger respektive der Wange, so dass der Käfig mit dieser Scheibenseite 308 gegen die Wange abgestützt ist und an dieser anläuft. Die zweite Scheibenseite 309, die den Wälzkörpern 306 zugewandt ist, bildet die Anlauffläche für das Planetenrad.
Wie die 1, insbesondere aber auch die 2 zeigt, ist der Flanschabschnitt 307 mit einer Schmiermittelleitstruktur 310 versehen. Hierzu sind an der ersten Scheibenseite 308, in Umfangsrichtung äquidistant versetzt, mehrere Vertiefungen 311 vorgesehen, die sich über die gesamte Breite des Flanschabschnitts 307 respektive der Scheibenseite 308 erstrecken, also radial nach außen und innen offen sind. Wie 2 anschaulich zeigt, sind die Vertiefungen 311, die kanalartig sind, in axialer Verlängerung der Stege 304 angeordnet.
An der gegenüberliegenden, zweiten Scheibenseite 309 sind ebenfalls Vertiefungen 312 vorgesehen, die ebenfalls kanalartig, also länglich sind, und ebenfalls nach radial außen offen sind, radial innen aber zum Ringbord 302 münden. Diese Vertiefungen 312 sind in axialer Verlängerung der Taschen 305 angeordnet, also in axialer Verlängerung der Wälzkörper 306, wie in 2 anschaulich gezeigt.
Es bildet sich demzufolge, wie die Seitenansicht gemäß 2, aber auch 1 zeigen, eine Mäanderstruktur seitens des Flanschabschnitts 307 aus, die an beiden Scheibenseiten 308, 309 durch die dort eingebrachten Vertiefungen und resultierenden Erhebungen gebildet wird. Da die Vertiefungen 311, 312 wie beschrieben radial nach außen offen sind, kann demzufolge von radial außen ein Schmiermittel zugeführt werden, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
Wie bereits 2, aber auch 4 zeigt, ist auch der Ringbord 302 am Außenumfang profiliert. Es sind, ebenfalls in axialer Verlängerung der Taschen 305, Vertiefungen 313 eingeformt, die, siehe 4, schräg, also rampenartig zur Tasche 305 abfallen. Jede Vertiefung 313 mündet einerseits in der Tasche 305, und andererseits in der jeweiligen anschließenden Vertiefung 312, so dass sich letztlich eine gewinkelte Kanalstruktur, gebildet über jeweils eine Vertiefung 312 und 313 ergibt. Das von radial außen anströmende Fluid gelangt demzufolge in die Vertiefung 312 und über diese in die Vertiefung 313 und von dieser, da in ihr das Schmiermittel axial umgelenkt wird, axial in die Taschen 305 und an die Wälzkörper 306.
Auch der Innenumfang des Radialflansch 302 ist mit einer Profilierung versehen, die über am Innenumfang, den Vertiefungen 313 gegenüberliegende, Vertiefungen 314 gebildet ist, wie die 4 im Vergleich zur 3 anschaulich zeigt. Hierüber wird ein Öffnungsquerschnitt gebildet, der einen Schmiermittelzufluss in den Taschen- und Wälzkörperbereich auch für Schmiermittel, das über die nach radial außen offenen Vertiefungen 311 des Flanschabschnitts 307 von radial außen zuströmt, erlaubt. Denn, wie 4 zeigt, bildet sich im Innenumfangsbereich des Flanschabschnitts 307 ein Ringraum, der mit den innenumfangsseitigen Vertiefungen 314 kommuniziert, so dass das von dieser Seite her anströmende Fluid ebenfalls in den Wälzbereich strömen kann.
Wie 1 ferner zeigt, sind auch die Stege 304 außenseitig profiliert. Jeder Steg weist an seiner Außenseite eine längslaufende, nutartige Vertiefung 315 auf, die der axialen Schmiermittelleitung dient, aber auch der Bildung eines Schmiermittelreservoirs. Jeder Steg 304 besteht aus ersten Stegabschnitten 316, die bündig an dem jeweiligen Ringbord 302, 303 anschließen. Zwischen ihnen befindet sich ein vertiefter, mittlerer Stegabschnitt 317. Die nutartige Vertiefung 315 erstreckt sich über alle Stegabschnitte, ist aber in den endseitigen Stegabschnitten 316 breiter und tiefer als im mittleren Stegabschnitt 317. Da der Käfig 300 in der Planetenradbohrung außenseitig geführt ist, es dort also zum Reibkontakt kommt, bilden folglich die größeren Vertiefungsabschnitte der Vertiefung 315 entsprechend größervolumige Schmiermittelreservoirs, die diesen Reibkontakt bestmöglich schmieren.
Ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 318 ist ausschnittsweise in 53 gezeigt. Ein solches Planetengetriebe 318 weist eine, hier nicht näher gezeigte, Sonnenradeinheit auf, deren Rotationsachse die Hauptdrehachse des Getriebes definiert. Die Sonnenradeinheit weist ein Sonnenrad und eine Sonnenwelle auf, wobei das Sonnenrad auf der Sonnenwelle angeordnet ist und entweder ein separates, aufgesetztes Bauteil oder einstückig mit der Sonnenwelle ist. Mit dem Sonnenrad kämmen üblicherweise mehrere an einem Planetenträger drehbar gelagerte Planetenräder, wobei das Sonnenrad konzentrisch innerhalb der Planetenradanordnung angeordnet ist. Die Planetenräder kämmen des Weiteren mit einem sie umgebenden Hohlrad. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Planetengetriebes ist bekannt.
Der in 3 gezeigte Ausschnitt des Planetengetriebes 318 zeigt den Planetenträger 319, hier bestehend aus zwei Wangen 320, an denen entsprechende Lagerbolzen 321, von denen in 3 nur einer gezeigt ist, befestigt sind. Bei einem solchen Lagerbolzen 321 handelt es sich um einen einfachen, vollmaterialigen Bolzen. Der Lagerbolzen 321 erstreckt sich von der einen zur anderen Wange 320.
Über das erfindungsgemäße Wälzlager 301 umfassend den erfindungsgemäßen Käfig 300 sowie die darin gehalterten bzw. geführten Wälzkörper 306 ist ein Planetenrad 322 drehgelagert. Das Planetenrad 322 weist eine Außenverzahnung auf, mit der es einerseits mit dem Sonnenrad kämmt, andererseits mit dem Hohlrad, die beide nicht gezeigt sind.
Zwischen dem Planetenrad 322 und dem zweiten Ringbord 303 des Käfigs 300 sowie der benachbarten Wange 320 ist eine Anlaufscheibe 323 angeordnet, gegen die das Planetenrad 322 mit seiner axialen Stirnfläche wie auch der Käfig 300 mit seinem Ringbord 303 anlaufen kann, dort also axial abgestützt wird. Die Anlaufscheibe 323 ihrerseits ist an der Wange 320 abgestützt. An der gegenüberliegenden Seite, also der des Ringbords 302, erstreckt sich der radial abstehende Flanschabschnitt 307 in den Bereich zwischen dem Planetenrad 322 und der benachbarten, rechts gezeigten Wange 320. Einerseits ist der Käfig 300 über den Flanschabschnitt 307 respektive die Scheibenseite 308 an der Wange 320 abgestützt. Andererseits läuft das Planetenrad 322 gegen den eine Anlaufscheibe bildenden Flanschabschnitt 307 respektive dessen Scheibenseite 309.
Wie beschrieben, ist am Flanschabschnitt 307 die Schmiermittelleitstruktur ausgebildet. In der Montagestellung gemäß 5 ergeben sich demzufolge im Bereich zwischen der Scheibenseite 308 und der Wange 320 radial nach außen offene Kanal- oder Spaltabschnitte, gebildet über die Vertiefungen 311. Über diese kann von radial außen, wie durch den Pfeil P1 dargestellt, zugeführtes Schmiermittel, üblicherweise Öl, radial in Richtung des Lagerbolzens 321 strömen und von dort aus über die Vertiefungen 314, aber natürlich auch über sonst gegebenen Freiraum, in die einzelnen Taschen 305 sowie zu den Wälzkörpern 306.
Gleichzeitig bilden sich auch entsprechende Kanal- oder Spaltabschnitte in dem Bereich zwischen dem Planetenrad 322 und der Scheibenseite 309 aus. Denn auch hier sind über die radial nach außen offenen Vertiefungen 312 entsprechende, radial nach außen offene Kanal- oder Spaltabschnitte gebildet, in die das von radial außen gemäß Pfeil P1 fliehkraftbedingt anströmende Schmiermittel einströmt. Dieses Schmiermittel strömt sodann in die kommunizierenden Vertiefungen 313 und wird axial umgelenkt, so dass es unmittelbar in die Taschen 305 und zu den Wälzkörpern 306 gelangt. Über den Pfeil P1 ist einerseits der radiale Zufluss, andererseits der axiale Weiterfluss dargestellt. Das Schmiermittel erfährt folglich eine axiale Strömungskomponente, so dass es sich axial strömend im Wälzbereich verteilen kann. Fliehkraftbedingt tritt es auch wieder aus dem Wälzlager aus, wie durch den Pfeil P2 dargestellt. Um auch an dieser Seite den Austritt zu erleichtern, ist die Anlaufscheibe 323 ebenfalls mit einer Schmiermittelleitstruktur 324 versehen, gebildet über an der zum Planetenrad 322 weisenden Scheibenseite eingebrachte Vertiefungen 325, die zu entsprechenden Erhebungen 326 an der zur Wange 320 weisenden Scheibenseite führen. Diese Vertiefungen 325 sind nur im äußeren Scheibenbereich ausgebildet, so dass im Bereich des Innenumfangs der Anlaufscheibe 323 ein ringscheibenförmiger, unverformter Grundkörperabschnitt verbleibt. Da der Scheibengrundkörper nur lokal über die Vertiefungen 325 verformt ist, bleiben entsprechende Grundkörperabschnitte im Außenumfangsbereich bestehen, über die eine erste Anlauffläche 327 gebildet wird, gegen die, siehe 5, das Planetenrad 322 anläuft. Im Bereich des Innenumfangs bildet der ringscheibenförmige Grundkörperabschnitt, der unverformt ist, eine zweite Anlauffläche 328, an der der Ringbord 303 des Käfigs 300 anläuft, wie 5 anschaulich zeigt.
Die Vertiefungen 325 bilden an der Anlaufscheibe 323 eine entsprechende Schmiermittelleitstruktur 324 aus, nachdem über sie ebenfalls nach radial außen offene Kanal- oder Spaltabschnitte definiert werden, die sich zwischen dieser Scheibenseite und dem Planetenrad 322 ausbilden. Wie durch den Pfeil P2 gezeigt, strömt das Schmiermittel axial in den Bereich dieser Vertiefungen 325, also die Schmiermittelleitstruktur 324, und wird fliehkraftbedingt aus den Vertiefungen 325 radial nach außen getrieben.
Damit ist es bei dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe möglich, das Schmiermittel zu einem großen Teil nur an einer Seite von radial innen zuzuführen, wonach das Schmiermittel zu einem gewissen Teil axial durch das Wälzlager 301 strömt, während es an der anderen Lagerseite radial auch wieder austreten kann, nachdem es dort fliehkraftgetrieben abgeschleudert wird. Natürlich kann auch ein gewisser Schmiermittelanteil an der Zulaufseite radial austreten, wie auch an der Ablaufseite von radial innen etwas Schmiermittel zufließen kann.
Dabei wird über die entsprechende Ausgestaltung der Schmiermittelleit-struktur 310 am Flanschabschnitt 307 wie auch die Schmiermittelleitstruktur 324 an der Anlaufscheibe 323 nicht nur der Zu- und Abfluss wie auch die Versorgung im Lagerbereich optimiert, sondern auch die Versorgung der axialen Reib- und Kontaktbereiche, wo die Partner gegeneinander anlaufen. An der Zulaufseite (Pfeil P1) befindet sich wie beschrieben das Schmiermittel in den entsprechenden Vertiefungen 311, 312, also den eigentlichen axialen Anlaufbereichen. Da der Käfig 300 relativ zu der Wange 320 sowie zum Planetenrad 322 rotiert, wird demzufolge der eigentliche Reibbereich kontinuierlich mit Schmiermittel versorgt. Entsprechendes gilt auch für die andere Seite, nachdem auch dort das axial austretende Schmiermittel in den Vertiefungen 325 aufgenommen ist, wo es durch die Rotation ebenfalls in den eigentlichen Reibbereichen verteilt wird. Da natürlich auch an der Seite zur Wange 320 hin entsprechende radial nach außen offene Kanäle, resultierend aus der Erhebungsstruktur, vorgesehen sind, ist auch eine Versorgung des Reibbereichs zwischen der Anlaufscheibe 323 und der Wange 320 sichergestellt.
Das Schmiermittel gelangt natürlich auch in den Bereich der nutartigen Vertiefungen 315 der Stege 304, wo es axial entlangströmt, gleichzeitig aber auch die entsprechenden, ringbordseitigen Schmiermittelreservoire füllt, so dass auch eine bestmögliche Versorgung des Reibbereichs des außengeführten Käfigs in der Planetenbohrung gegeben ist.
Bezugszeichenliste

300: Käfig
301: Wälzlager
302: erstes Ringbord
303: zweites Ringbord
304: Steg
305: Tasche
306: Wälzkörper
307: Flanschabschnitt
308: Scheibenseite
309: Scheibenseite
310: Schmiermittelleitstruktur
311: Vertiefung
312: Vertiefung
313: Vertiefung
314: Vertiefung
315: Vertiefung
316: Stegabschnitt
317: Stegabschnitt
318: Planetengetriebe
319: Planetenträger
320: Wange
321: Lagerbolzen
322: Planetenrad
323: Anlaufscheibe
324: Schmiermittelleitstruktur
325: Vertiefung
326: Erhebung
327: Anlauffläche
328: Anlauffläche
P1, P2: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014212270 A1 [0002, 0003]

Claims

Käfig für ein Wälzlager, mit zwei axial endständigen Ringborden (302, 303) sowie mehreren diese verbindenden Stegen (304), dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ringbord (302) ein radial nach außen abstehender, eine Anlaufscheibe bildender Flanschabschnitt (307) vorgesehen ist.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (307) axial bezüglich des Ringbords (302) versetzt ist.
Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer oder an beiden axialen Seitenflächen (308, 309) des Flanschabschnitts (307) eine Schmiermittelleitstruktur (310) in Form einer Profilierung vorgesehen ist.
Käfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung in Form von einander abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen (311, 312) vorgesehen ist, die sich radial über die gesamte Breite des Flanschabschnitts (307) erstrecken.
Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Radialbords (302), an dem der Flanschabschnitt (307) vorgesehen ist, im Bereich zwischen zwei Stegen (304) Vertiefungen (313) vorgesehen sind, die einerseits axial in zwischen den Stegen (304) ausgebildeten Taschen (305) und andererseits in den am Flanschabschnitt (307) an der benachbarten Seitenfläche (309) vorgesehenen Vertiefungen (312) münden.
Käfig nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Innenumfang des Ringbords (302), an dem der Flanschabschnitt (307) vorgesehen ist, im Bereich zwischen den Stegen (304) Vertiefungen (314) vorgesehen sind, die einerseits axial in zwischen den Stegen (304) ausgebildeten Taschen (305) und andererseits an der axialen Stirnfläche des Ringbords (302) münden.
Käfig nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (311, 312) an beiden Seitenflächen (308, 309) in Umfangsrichtung versetzt zueinander vorgesehen sind oder axial deckungsgleich positioniert sind.
Wälzlager, umfassend einen Käfig (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche sowie in zwischen benachbarten Stegen (304) ausgebildeten Taschen (305) aufgenommene zylindrische Wälzkörper (306).
Planetengetriebe mit einem Planetenträger (319), wenigstens einem daran angeordneten Lagerbolzen (321), einem am Lagerbolzen (321) angeordneten Wälzlager (301) nach Anspruch 8, einem über das Wälzlager (301) gelagerten Planetenrad (322) sowie wenigstens einer Anlaufscheiben (323), die an einer Seite des Planetenrads (322) zwischen dem Planetenrad (322) und dem Planetenträger (319) angeordnet ist und Anlaufflächen (327, 328) für das Planetenrad (322) und den Käfig (300) des Wälzlager (301) aufweisen, wobei über den Flanschabschnitt (307) an einer Seite des Planetenrads (322) eine Anlaufscheibe für das Planetenrad (322) bereitgestellt ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über den Flanschabschnitt (307) eine erste Schmiermittelleitstruktur (310) gebildet wird, die einen radialen Schmiermittelzufluss von radial außen nach radial innen erlaubt, während die an der anderen Seite des Planetenrads (322) angeordnete Anlaufscheibe (323) eine radial äußere erste Anlauffläche (327) für das Planetenrad (322) und eine radial innere zweite Anlauffläche (328) für den Käfig (300) des Wälzlagers (301), der mit seiner Stirnfläche gegen die zweite Anlauffläche (328) läuft, aufweist, wobei die erste Anlauffläche (327) mit einer geometrischen Struktur versehen ist, über die eine nach radial außen offenen Schmiermittelleitstruktur gebildet wird, die einen radialen Schmiermittelabfluss von radial innen nach radial außen erlaubt.