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Patent Searching and Data


Title:
CAGE FOR A ROLLING BEARING, ROLLING BEARING WITH CAGE, AND ASSEMBLY METHOD FOR ROLLING BEARINGS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/073531
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cage (1) for a rolling bearing (2), having an annular main body (3) which has multiple pockets (4) that are arranged in the circumferential direction and are designed to receive rolling bodies (15) of the rolling bearing (2); and first and second snap-on hooks (5, 6) with snap-on noses (9, 10) which are oriented radially outwards and which are designed to form a positive connection with an outer ring (14) of the rolling bearing (2); wherein the first and second snap-on hooks (5, 6) extend away from the main body (3) in the axial direction; the first and second snap-on hooks (5, 6) are arranged in a substantially alternating manner in the circumferential direction; and the snap-on noses (9) of the first snap-on hooks (5) protrude farther outward in the radial direction than the snap-on noses (10) of the second snap-on hooks (6). The invention additionally also relates to a rolling bearing (2) with a cage (1) according to the invention and to a method (22) for assembling such a rolling bearing (2).

Inventors:
LUTZ RAINER (DE)
HILBINGER JÜRGEN (DE)
BRODBECK DOMINIK (DE)
Application Number:
PCT/DE2021/100549
Publication Date:
April 14, 2022
Filing Date:
June 29, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16C43/04; B62D1/00; F16C19/10; F16C33/38; F16C33/46; F16C43/08
Domestic Patent References:
WO2011023485A12011-03-03
Foreign References:
DE102014200479A12015-07-16
DE102019113232A12020-09-24
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Claims:
Ansprüche

1. Käfig (1) für ein Wälzlager (2), aufweisend: einen ringartigen Hauptkörper (3), der mehrere Taschen (4) aufweist, die in Umfangsrichtung angeordnet sind und dazu eingerichtet sind, Wälzkörper (15) des Wälzlagers (2) aufzunehmen; und erste und zweite Schnapphaken (5, 6) mit radial nach außen gerichteten Schnappnasen (9, 10), die dazu eingerichtet sind, mit einem Außenring (14) des Wälzlagers (2) eine formschlüssige Verbindung auszubilden; wobei sich die ersten und zweiten Schnapphaken (5, 6) in axialer Richtung von dem Hauptkörper (3) weg erstrecken; dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Schnapphaken (5, 6) in Umfangsrichtung im Wesentlichen alternierend angeordnet sind, und die Schnappnasen (9) der ersten Schnapphaken (5) in radialer Richtung weiter nach außen vorstehen als die Schnappnasen (10) der zweiten Schnapphaken (6).

2. Käfig (1) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: dritte Schnapphaken (11) mit radial nach innen gerichteten Schnappnasen (12), die dazu eingerichtet sind mit einem Innenring (13) des Wälzlagers (2) eine formschlüssige Verbindung auszubilden; wobei sich die dritten Schnapphaken (11) in axialer Richtung entgegengesetzt zu den ersten und zweiten Schnapphaken (5, 6) von dem Hauptkörper (3) weg erstrecken, und wobei die dritten Schnapphaken (11) in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, angeordnet sind.

3. Käfig (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Käfig (1) aus einem Kunststoff, einem Kunststoffgemisch, einem faserverstärkten Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoffgemisch hergestellt ist.

4. Wälzlager (2) für eine Lenkstange eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: einen Innenring (13), der an einer Außenumfangsfläche eine Innenringlaufbahn (16) aufweist, einen Außenring (14), der in radialer Richtung außerhalb und beabstandet und im Wesentlichen konzentrisch zum Innenring (13) angeordnet ist, und an einer Innenumfangsfläche eine Außenringlaufbahn (19) aufweist,

Wälzkörper (15), die zwischen dem Innenring (13) und dem Außenring (14) derart angeordnet sind, dass sie an der Innenringlaufbahn (16) und/oder an der Außenringlaufbahn (19) abrollen, und einen Käfig (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der die Wälzkörper (15) in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet, zwischen dem Innenring (13) und dem Außenring (14) hält.

5. Wälzlager (2) nach Anspruch 4, wobei der Innenring (13) eine umlaufende Führungsfläche (18) aufweist, die eingerichtet ist, die ersten und zweiten Schnapphaken (5, 6) im zusammengebauten Zustand zu stützen.

6. Wälzlager (2) Anspruch 4 oder 5, wobei eine Anzahl (ni) der ersten Schnapphaken (5) und eine Anzahl (n2) der zweiten Schnapphaken (6) in Abhängigkeit von einer Anzahl (z) der Wälzkörper (15) definiert sind, wobei die Anzahl (ni) der ersten Schnapphaken (5) gleich der Anzahl (n2) der zweiten Schnapphaken (6) ist, wenn die Anzahl (z) der Wälzkörper (15) eine gerade Zahl ist, und/oder wobei die Anzahl (ni) der ersten Schnapphaken (5) größer als die Anzahl (n2) der zweiten Schnapphaken (6) ist, wenn die Anzahl (z) der Wälzkörper (15) eine ungerade Zahl ist.

7. Wälzlager (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Winkel (a) zwischen zwei zueinander benachbarten ersten und zweiten Schnapphaken (5, 6) in Abhängigkeit der Anzahl (z) der Wälzkörper (15) definiert ist.

8. Wälzlager (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei eine Mindesthöhe (h2) der zweiten Schnapphaken (6) gleich oder größer als ein maximal zulässiger Spalt (smax) zwischen einer Innenumfangsfläche des Außenrings (14) und einer Außenumfangsfläche des Innenrings (13) ist und wobei eine Mindesthöhe (hi) der ersten Schnapphaken (5) größer als die Mindesthöhe (h2) der zweiten Schnapphaken (6) ist.

9. Wälzlager (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Innenring (13) und der Außenring (14) aus einem Stahl oder einer Stahllegierung und/oder mittels eines Ziehverfahrens hergestellt sind.

10. Montageverfahren (22) für ein Wälzlager (2) für eine Lenkstange eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren (22) die folgenden Schritte aufweist:

Einsetzen von Wälzkörpern (15) in einen Käfig (1), wobei der Käfig (1) aufweist: einen ringartigen Hauptkörper (3), der mehrere Taschen (4) aufweist, die in Umfangsrichtung angeordnet sind und dazu eingerichtet sind, Wälzkörper (15) des Wälzlagers (2) aufzunehmen; und erste und zweite Schnapphaken (5, 6) mit radial nach außen gerichteten Schnappnasen (9, 10), die dazu eingerichtet sind, mit einem Außenring (14) des Wälzlagers (2) eine formschlüssige Verbindung auszubilden; wobei sich die ersten und zweiten Schnapphaken (5, 6) in axialer Richtung von dem Hauptkörper (3) weg erstrecken; und wobei die ersten und die zweiten Schnapphaken (5, 6) in Umfangsrichtung im Wesentlichen alternierend angeordnet sind, und die Schnappnasen (9) der ersten Schnapphaken (5) in radialer Richtung weiter nach außen vorstehen als die Schnappnasen (10) der zweiten Schnapphaken (6);

Einsetzen des mit den Wälzkörpern (15) bestückten Käfigs (1) in den Außenring (14), der in radialer Richtung außerhalb und beabstandet und im Wesentlichen konzentrisch zu einem Innenring (13) angeordnet ist, und an einer Innenumfangsfläche eine Außenringlaufbahn (19) aufweist;

Verrasten der nach außen gerichteten ersten und zweiten Schnapphaken (5, 6) an dem Außenring (14);

Einsetzen des Innenrings (13) in den mit den Wälzkörpern (15) bestückten Käfig (1), wobei der Innenring (13) an einer Außenumfangsfläche eine Innenringlaufbahn (16) aufweist, sodass die Wälzkörper (15) zwischen dem Innenring (13) und dem Außenring (14) derart angeordnet sind, dass sie an der Innenringlaufbahn (16) und/oder an der Außenringlaufbahn (19) abrollen und der Käfig (1) die Wälzkörper (15) in Umfangsrichtung zwischen dem Innenring (13) und dem Außenring (14) hält; und

Verrasten von nach innen gerichteten dritten Schnapphaken (11) an dem Innenring

Description:
Käfig für Wälzlager, Wälzlager mit Käfig und Montageverfahren für Wälzlager

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager, ein Wälzlager sowie ein Montageverfahren für ein Wälzlager. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Käfig für ein Wälzlager und selbiges für eine Lenkstange eines Kraftfahrzeugs.

Stand der Technik

Wälzlager sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Wälzlager weisen in der Regel einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring und dazwischen aufgenommene Wälzkörper auf, die von einem Käfig so zwischen den Lagerringen gehalten werden, dass sie an entsprechenden Lagerringlaufflächen abrollen. Der Käfig ist dabei auf unterschiedliche Weise derart mit den beiden Lagerringen gekoppelt, dass ein Herausfallen des Käfigs und damit eine Demontage des Wälzlagers möglichst verhindert wird. Bei der Herstellung der Lagerringe und des Käfigs sind fertigungsbedingt Toleranzen vorhanden, die von dem jeweiligen Fertigungsverfahren abhängen. Die Wälzkörper hingegen werden im Wesentlichen toleranzfrei gefertigt.

Diese Fertigungstoleranzen können zu entsprechend großen Gesamttoleranzen von Funktionsmaßen im zusammengebauten Wälzlager führen. Dadurch kommt es bei der Handhabung oder beim Transport zu einer ungewollten Demontage des Wälzlagers. Insbesondere durch die Handhabung der Wälzlager als Schüttgut kommt es häufig zu einem vollständigen oder teilweisen Auseinanderfallen der Wälzlager in ihre Einzelteile.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Käfig für ein Wälzlager sowie ein verbessertes Wälzlager bereitzustellen, wobei insbesondere eine ungewollte Demontage des Wälzlagers verhindert wird.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch einen Käfig für ein Wälzlager, ein Wälzlager sowie ein Montageverfahren für ein Wälzlager nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen. Der erfindungsgemäße Käfig für ein Wälzlager weist einen ringartigen Hauptkörper und erste und zweit Schnapphaken auf. Der ringartige Hauptkörper weist mehrere Taschen auf, die in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, angeordnet sind. Die Taschen sind dazu eingerichtet, Wälzkörper des Wälzlagers aufzunehmen. Die ersten und zweiten Schnapphaken besitzen radial nach außen gerichtete Schnappnasen, die dazu eingerichtet sind, mit einem Außenring des Wälzlagers eine formschlüssige Verbindung auszubilden, wobei sich die ersten und zweiten Schnapphaken in axialer Richtung von dem Hauptkörper weg erstrecken. Ferner sind die ersten und die zweiten Schnapphaken in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, im Wesentlichen alternierend, also abwechselnd, angeordnet. Dabei stehen die Schnappnasen der ersten Schnapphaken in radialer Richtung weiter nach außen vor als die Schnappnasen der zweiten Schnapphaken.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass durch die erhöhten Schnappnasen der ersten Schnapphaken eine Demontage des Wälzlagers bei maximaler Grenztoleranzlage, d.h. bei maximal möglicher richtungsgleicher exzentrischer Lage zwischen dem Außenring, dem Käfig und dem Innenring und damit maximal möglicher Reduzierung der Schnappnasenüberdeckung an einzelnen Nasen, sowie bei unsachgemäßem Handling des zusammengesetzten Wälzlagers zuverlässig verhindert wird. Durch die alternierende Anordnung der ersten und der zweiten Schnapphaken wird dabei verhindert, dass die zulässige Käfigwerkstoffbeanspruchung bei der Montage des Käfigs in den Außenring überschritten werden, wodurch der Käfig brechen würde.

Ferner ist es möglich, den erfindungsgemäßen Käfig auch weiterhin in Wälzlagern mit kleinen Bauräumen einzusetzen, da das Wälzlager mit dem erfindungsgemäßen Käfig keinen zusätzlichen Bauraum benötigt.

Mit anderen Worten kann man sagen, dass die alternierende Anordnung der ersten und zweiten Schnapphaken eine alternierende Erhöhung der Schnapphakenüberdeckung des Käfigs mit dem Außenring bewirkt und durch eine ausreichend hohe Schnappnasenüberdeckung an jeder zweiten Nase eine ungewollte Demontage des Wälzlagers zuverlässig verhindert, ohne die zulässige Käfigwerkstoffbeanspruchung bei der Montage des Käfigs in den Außenring zu überschreiten.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Käfig ferner dritte Schnapphaken mit radial nach innen gerichteten Schnappnasen auf, die dazu eingerichtet sind, mit einem Innenring des Wälzlagers eine formschlüssige Verbindung auszubilden. Dabei erstrecken sich die dritten Schnapphaken in axialer Richtung entgegengesetzt zu den ersten und zweiten Schnapphaken von dem Hauptkörper weg, und sind in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, angeordnet. Darüber hinaus sind die dritten Schnapphaken dazu eingerichtet, den Innenring in axialer Richtung zu halten und dadurch ein Herausrutschen des Innenrings zu verhindern.

Bei der Montage des Wälzlagers verrasten die radial nach innen gerichteten Schnappnasen der dritten Schnapphaken mit dem Innenring, vorzugsweise hintergreifen die Schnappnasen einen Führungsbord einer Innenringlauffläche, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Käfig und dem Innenring hergestellt wird. Durch die ersten Schnapphaken mit den radial weiter nach außen vorstehenden Schnappnasen wird sichergestellt, dass sich die Schnappverbindung zwischen dem Käfig, also den dritten Schnappnasen, und dem Innenring beim Transport und Handling des Wälzlagers nicht löst. Die Anzahl der dritten Schnapphaken ist vorzugsweise geringer als die jeweilige Anzahl der ersten und zweiten Schnapphaken. Die Anzahl der dritten Schnapphaken beträgt beispielsweise fünf.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Käfig aus einem, vorzugsweise sortenreinen, Kunststoff, einem Kunststoffgemisch, einem faserverstärkten Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoffgemisch hergestellt.

Nachfolgend ist unter dem Begriff Kunststoff ein sortenreiner Kunststoff, ein Kunststoffgemisch, ein faserverstärkter Kunststoff sowie ein faserverstärktes Kunststoffgemisch gemeint. Der Käfig ist vorzugsweise als ein Spritzgussteil hergestellt. Das Material des Käfigs besitzt bei 23 °C, einen E-Modul in einem Bereich von 2500 MPa bis 8500 MPa, vorzugweise in einem Bereich von 5000 MPa bis 8500 MPa und/oder eine Bruchdehnung von 3 % bis 30 %, vorzugsweise von 5 % bis 15 %, um einerseits ausreichend stabil für die Aufnahme und das Halten der Wälzkörper zu sein und andererseits ausreichend elastisch, um während der Montage des Käfigs in den Außenring nicht zu brechen. Es ist zu beachten, dass ein Material bevorzugt ist, dass sowohl einen hohen E- Modul als auch eine hohe Bruchdehnung aufweist. Für viele Materialien gilt jedoch, dass mit einem zunehmenden E-Modul die Bruchdehnung abnimmt. Daher kann es erforderlich sein, ein Material auszuwählen, dass für die jeweilige Anwendung und/oder die jeweilige Dimension des Käfigs einen bestmöglichen Kompromiss zwischen E-Modul und Bruchdehnung darstellt.

Vorzugsweise wird der Käfig aus einem Polyoxymethylen bzw. Polyactal (POM) oder aus einem Polyamid, bspw. PA66 hergestellt. Abhängig vom Material des Käfigs wird dieser vor der Montage einem Konditionierungsprozess ausgesetzt, bei dem das Kunststoff mate rial Wasser aufnimmt, wodurch sich seine Bruchdehnung erhöht, und seine Festigkeit und Steifigkeit abnehmen. Die damit erhöhte Elastizität trägt dazu bei, die während der Montage des Käfigs in den Außenring auftretenden Spannungen, insbesondere an den Schnappnasen zu reduzieren.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Wälzlager für eine Lenkstange eines Kraftfahrzeugs. Das Wälzlager weist einen Innenring, einen Außenring, Wälzkörper und einen wie vorstehend und im Folgenden beschriebenen Käfig auf. Der Innenring weist an einer Außenumfangsfläche eine Innenringlaufbahn auf. Der Außenring ist in radialer Richtung außerhalb, beabstandet und im Wesentlichen konzentrisch zum Innenring angeordnet und besitzt an einer Innenumfangsfläche eine Außenringlaufbahn. Die Wälzköper sind zwischen dem Innenring und dem Außenring derart angeordnet, dass sie an der Innenringlaufbahn und/oder an der Außenringlaufbahn abrollen. Die Wälzkörper werden in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet, von dem Käfig zwischen dem Innenring und dem Außenring gehalten.

Die vorstehend für den erfindungsgemäßen Käfig angegebenen Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße Wälzlager.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Innenring eine umlaufende Führungsfläche auf, die eingerichtet ist, die ersten und zweiten Schnapphaken im zusammengebauten Zustand, insbesondere in radialer Richtung, zu stützen. Die Führungsfläche begrenzt im montierten Zustand des Wälzlagers die Bewegung der ersten und zweiten Schnapphaken in radialer Richtung nach innen, die beispielsweise aufgrund einer entsprechenden Lasteinwirkung auftreten kann. Dadurch verhindert die Führungsfläche, dass eine oder mehrere Schnapphaken aufgrund einer entsprechenden Lasteinwirkung „ausschnappen“, wodurch eine ungewollte Demontage des Wälzlagers durch ein Lösen des Käfigs von dem Außenring zuverlässig verhindert wird.

Gemäß einer Ausführungsform sind eine Anzahl der ersten Schnapphaken und eine Anzahl der zweiten Schnapphaken in Abhängigkeit der Anzahl der Wälzkörper definiert. Dabei ist die Anzahl der ersten Schnapphaken gleich der Anzahl der zweiten Schnapphaken, wenn die Anzahl der Wälzkörper eine gerade Zahl ist. Zusätzlich oder alternativ ist die Anzahl der ersten Schnapphaken größer, vorzugsweise um eins größer, als die Anzahl der zweiten Schnapphaken, wenn die Anzahl der Wälzkörper eine ungerade Zahl ist. Die Anzahl der ersten Schnapphaken und die Anzahl der zweiten Schnapphaken können dabei vorzugsweise wie folgt definiert sein: rii = z/2 und n2 = z/2, für z = gerade; ni = (z+1)/2 und n2 = (z-1)/2, für z = ungerade; wobei ni die Anzahl der ersten Schnapphaken ist, n2 die Anzahl der zweiten Schnapphaken ist, und z die Anzahl der Wälzkörper ist.

Dieses Verhältnis von ersten Schnapphaken zu zweiten Schnapphaken verhindert sicher eine ungewollte Demontage des Wälzlagers, ohne die zulässige

Käfigwerkstoffbeanspruchung beim Einsetzen des Käfigs in den Außenring zu überschreiten.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein Winkel zwischen zwei zueinander benachbarten ersten und zweiten Schnapphaken in Abhängigkeit der Anzahl der Wälzkörper definiert. Der Winkel kann hierbei vorzugsweise wie folgt definiert sein: a = 3607z, wobei a der Winkel zwischen zwei zueinander benachbarten ersten und zweiten Schnapphaken ist und z die Anzahl der Wälzkörper ist.

Durch eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Schnapphaken entlang der Umfangsrichtung ist eine im Wesentlichen gleichmäßige Lastverteilung auf die Schnapphaken möglich, sodass auf jeden Schnapphaken in etwa die gleiche Last aufgebracht wird.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Mindesthöhe der zweiten Schnapphaken größer als ein maximal zulässiger Spalt zwischen einer Innenumfangsfläche, vorzugsweise eines Führungsbords, des Außenrings und einer Außenumfangsfläche des Innenrings, vorzugsweise der Führungsfläche, und wobei eine Mindesthöhe der ersten Schnapphaken größer als die Mindesthöhe der zweiten Schnapphaken ist.

Die Höhe der Schnapphaken kann anhand des maximalen Spalts zwischen dem maximalen Durchmesser an einer Innenumfangsfläche des Führungsbords des Außenrings und der Außenumfangsfläche der Führungsfläche des Innenrings berechnet werden. Unter der Mindesthöhe des Schnapphakens ist die Summe der Dicke eines Schnapphakenkörpers und die Höhe der Schnappnase in radialer Richtung zu verstehen. Die Mindesthöhen der Schnapphaken können wie folgt definiert sein: h2 — Smax und hi > h2, wobei hi die Mindesthöhe des ersten Schnapphakens ist, h2 die Mindesthöhe des zweiten Schnapphakens ist und s m ax der maximale zulässige Spalt zwischen dem maximalen Durchmesser des Außenrings im Bereich des Führungsbords und dem minimalen Durchmesser des Innenrings im Bereich der Führungsfläche.

Dadurch werden während der Montage des mit den Wälzlagern gefüllten Käfigs in den Außenring auftretende Spannungen und die daraus resultierende Montagekraft durch die zweiten, niedrigeren Schnapphaken reduziert und unter einem für das Käfigmaterial kritischen Bruchwert gehalten.

Gemäß einer Ausführungsform sind der Innenring und der Außenring aus einem Stahl oder einer Stahllegierung hergestellt und/oder ist der Käfig aus einem Kunststoff hergestellt. Unter einen Kunststoff ist hierbei ein sortenreiner Kunststoff, ein Kunststoffgemisch, sowie ein faserverstärkter Kunststoff bzw. ein faserverstärktes Kunststoffgemisch zu verstehen.

Abhängig von dem für den Käfig gewählten Kunststoff wird der Käfig vor der Montage in den Außenring konditioniert, also der Feuchtigkeitswert des Kunststoffs wird erhöht, um die Elastizität des Käfigs zu steigern und die Spannungen zusätzlich zu reduzieren.

Gemäß einer Ausführungsform sind der Außenring und der Innenring aus einem Stahl oder einer Stahllegierung und/oder mittels eines Ziehverfahrens hergestellt.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Montageverfahren für ein Wälzlager, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Einsetzen von Wälzkörpern in einen Käfig, wobei der Käfig aufweist: einen ringartigen Hauptkörper, der mehrere Taschen aufweist, die in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, angeordnet sind und dazu eingerichtet sind, Wälzkörper des

Wälzlagers aufzunehmen; und erste und zweite Schnapphaken mit radial nach außen gerichteten Schnappnasen, die dazu eingerichtet sind, mit einem Außenring des Wälzlagers eine formschlüssige Verbindung auszubilden; wobei sich die ersten und zweiten Schnapphaken in axialer Richtung von dem Hauptkörper weg erstrecken; und wobei die ersten und die zweiten Schnapphaken in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichverteilt, im Wesentlichen alternierend, also abwechselnd, angeordnet sind, und die Schnappnasen der ersten Schnapphaken in radialer Richtung weiter nach außen vorstehen als die Schnappnasen der zweiten Schnapphaken;

Einsetzen des mit den Wälzkörpern bestückten Käfigs in einen Außenring, der in radialer Richtung außerhalb, beabstandet und im Wesentlichen konzentrisch zu einem Innenring angeordnet ist, und an einer Innenumfangsfläche eine Außenringlaufbahn aufweist;

Verrasten bzw. Einschnappen der nach außen gerichteten ersten und zweiten Schnapphaken an dem Außenring;

Einsetzen des Innenrings in den mit den Wälzkörpern bestückten Käfig; wobei der Innenring an einer Außenumfangsfläche eine Innenringlaufbahn aufweist, sodass die Wälzkörper zwischen dem Innenring und dem Außenring derart angeordnet sind, dass sie an der Innenringlaufbahn und/oder an der Außenringlaufbahn abrollen und der Käfig die Wälzkörper in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet, zwischen dem Innenring und dem Außenring hält; und

Verrasten bzw. Einschnappen von nach innen gerichteten dritten Schnapphaken an dem Innenring.

Die vorstehend für den erfindungsgemäßen Käfig beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen gelten auch für das Montageverfahren und werden zur Vermeidung von Wiederholungen hier nicht noch einmal angegeben.

Detailbeschreibung anhand Zeichnung

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Käfigs gemäß einer Ausführungsform. Fig. 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Wälzlagers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Fig. 3 eine Draufsicht eines Wälzlagers gemäß der Ausführungsform.

Fig. 4a eine Längsschnittdarstellung des Schnittes 4a-4a in Fig. 3.

Fig. 4b eine Längsschnittdarstellung des Schnittes 4b-4b in Fig. 3.

Fig. 5 ein Flussdiagramm eines Montageverfahrens für ein Wälzlager gemäß einer

Ausführungsform. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Käfigs 1 für ein Wälzlager 2 (siehe Fig. 2) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Käfig 1 besitzt einen ringartigen Hauptkörper 3, der mehrere Taschen 4 aufweist. Die Taschen 4 sind in Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 im Wesentlichen gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet.

In axialer Richtung gesehen an einer Seite des Hauptkörpers 3 erstrecken sich erste Schnapphaken 5 und zweite Schnapphaken 6. Die ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 sind in Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 im Wesentlichen alternierend, also abwechselnd angeordnet und weisen einen im Wesentlichen gleichmäßigen Abstand zueinander auf. Die ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 sind hier beispielhaft einstückig ausgebildet und bilden einen zinnenartigen Kranz 7 aus, der sich in axialer Richtung auf einer Seite des Hauptkörpers 3 näherungsweise an einem Innendurchmesser des Hauptkörpers 3 weg erstreckt.

Die ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 besitzen jeweils eine Schnappnase 8, die in radialer Richtung nach außen gerichtet ist. Dabei stehen Schnappnasen 9 der ersten Schnapphaken 5 in radialer Richtung weiter nach außen als Schnappnasen 10 der zweiten Schnapphaken 6.

Ferner weist der Käfig 1 gemäß dieser Ausführungsform dritte Schnapphaken 11 auf, die jeweils eine radial nach innen gerichtete Schnappnase 12 besitzen. Die dritten Schnapphaken 11 erstrecken sich in axialer Richtung gesehen an der anderen Seite des Hauptkörpers 3 entgegengesetzt zu den ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 weg vom Hauptkörper 3, und sind in Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 im Wesentlichen gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Anzahl der dritten Schnapphaken 11 ist geringer als die jeweilige Anzahl der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6. Zum Beispiel kann die Anzahl der dritten Schnapphaken 11 nur fünf betragen, während die jeweilige Anzahl der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 neun oder zehn beträgt.

Der Käfig 1 ist aus einem Kunststoff, bspw. POM (Polyacetal) oder PA66 (Polyamid) hergestellt und ist spritzgegossen. Das Spritzgießen ist ein kostengünstiges und serienfertigungstaugliches Fertigungsverfahren, es ist aber auch denkbar, dass der Käfig 1 durch ein anderes Verfahren hergestellt wird. Darüber hinaus sind auch andere Kunststoffe, Kunststoffgemische, faserverstärkte Kunststoffe oder faserverstärkte Kunststoffgemische als Material für den Käfig 1 denkbar, solange es eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit aufweist, um die im Betrieb des Wälzlagers 2 wirkenden Kräfte aufnehmen zu können und gleichzeitig eine ausreichende Elastizität aufweist, um während der Montage des Wälzlagers 2 nicht zu brechen.

Fig. 2 zeigt das Wälzlager 2 in einer Explosionsdarstellung und Fig. 3 zeigt das Wälzlager in einer Draufsicht. Das Wälzlager 2 besitzt einen Innenring 13, einen Außenring 14, Wälzkörper 15 und den Käfig 1. Der Innenring 13 weist an einer Außenumfangsfläche eine Innenringlaufbahn 16 auf, die in axialer Richtung auf einer Seite durch einen Führungsbord 17 begrenzt ist und auf der in axialer Richtung anderen Seite in eine Führungsfläche 18 übergeht. Der Außenring 14 weist an einer Innenumfangsfläche eine Außenringlaufbahn 19 auf, die in axialer Richtung auf der einen Seite in eine Haltefläche 21 übergeht und auf der in axialer Richtung anderen Seite durch einen Führungsbord 20 begrenzt ist. Der Führungsbord 17 des Innenrings 13 und der Führungsbord 20 des Außenrings 14 liegen sich im zusammengesetzten Zustand des Wälzlagers 2 somit in axialer Richtung gegenüber. Der Innenring 13 und der Außenring 14 sind vorzugsweise aus einem Stahl oder einer Stahllegierung ausgebildet und vorzugsweise über ein Ziehverfahren hergestellt.

Die Wälzkörper 15 sind im zusammengesetzten Zustand des Wälzlagers 2 in den Taschen 4 des Käfigs 1 aufgenommen und in Umfangsrichtung zueinander beabstandet gehalten. Ferner sind die Wälzkörper 15 mit zumindest einer der Innenringlaufbahn 16 und der Außenringlaufbahn 19 derart in Kontakt, dass sie daran abrollen. Der Käfig 1 ist vorzugsweise als ein Schnappkäfig ausgebildet, bei dem die Wälzkörper 15 durch ein Einschnappen in die Taschen 4 von dem Käfig 1 gehalten werden.

Fig. 4a zeigt eine Längsschnittdarstellung des Schnittes 4a-4a in Fig. 3 und Fig. 4b zeigt eine Längsschnittdarstellung des Schnittes 4b-4b in Fig. 3. In Fig. 4a und 4b ist zu erkennen, dass die ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 den Führungsbord 20 des Außenrings 14 mit den Schnappnase 9, 10 hintergreifen und so einen Formschluss zwischen dem Käfig 1 und dem Außenring 14 ausbilden, der verhindert, dass sich der Käfig 1 einfach von dem Außenring lösen kann. Der dritte Schnapphaken 11 hintergreift mit der Schnappnase 12 den Führungsbord 17 des Innenrings 13 und verhindern dadurch, dass sich der Innenring 13 einfach von dem Käfig 1 lösen kann.

Der Innen- und der Außenring 13, 14 weisen fertigungsbedingt Toleranzen auf, wodurch ein Abstand zwischen dem Innenring 13 und dem Außenring 14 variieren kann. Die ersten Schnapphaken 5 besitzen eine Mindesthöhe hi in radialer Richtung, die größer ist als eine Mindesthöhe h2 der zweiten Schnapphaken 6 in radialer Richtung. Die Mindesthöhen hi, h2 der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 werden in Abhängigkeit eines maximal zulässigen Spalts s m ax bestimmt, wobei der Spalt s m ax dem Spalt entspricht, der zwischen dem Führungsbord 20 des Außenrings 14 und der Führungsfläche 18 des Innenrings 13 für einen maximal zulässigen Innendurchmesser des Führungsbords 20 und einen minimal zulässigen Außendurchmesser der Führungsfläche 18 ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Mindesthöhen hi , h2 wie folgt definiert: hi > h 2 > Smax wobei hi vorzugsweise etwa um 10 % größer als s m ax ist und h 2 vorzugsweise zumindest um 2% größer als Smax ist.

Die unterschiedlichen Höhen hi, h 2 und die alternierende Anordnung der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 in Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 des Käfigs 1 verhindern eine ungewollte Demontage des Wälzlagers 2, insbesondere aufgrund eines Lösens des Käfigs 1 vom Außenring 2, durch eine ausreichend hohe Schnappnasenüberdeckung auch in den Grenztoleranzlagen an zumindest jeder Schnappnase 9, ohne die zulässige Werkstoffbeanspruchung des Käfigs 1 beim Einsetzen des Käfigs 1 in den Außenring 14, also beim Einschnappen der Schnappnase 9, 10 in den Außenring 14, zu überschreiten.

Wie vorstehend bereits ausgeführt, sind die ersten und die zweiten Schnapphaken 5, 6 im Wesentlichen abwechselnd entlang der Umfangsrichtung des Hauptkörpers 3 des Käfigs 1 angeordnet. Dabei bestimmt sich die genaue Anzahl ni der ersten Schnapphaken 5 und die genaue Anzahl n 2 der zweiten Schnapphaken 6 in Abhängigkeit von der Anzahl z der Wälzkörper 15. Dabei gilt vorzugsweise: ni = n 2 = z/2, wenn z = gerade; und ni = (z+1)/2 und n 2 = (z-1)/2, wenn z = ungerade.

Ein Winkel a, über den zwei zueinander benachbarten Schnappnasen 5, 6 in Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind, ist in Abhängigkeit von der Anzahl z der Wälzkörper 15 wie folgt bestimmt: a = 360° / z

Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm, welches schematisch den Ablauf eines Montageverfahrens

22 für das Wälzlager 2 gemäß einer Ausführungsform darstellt. Zunächst werden die Wälzkörper 15 in einem Schritt S1 in die Taschen 4 des Käfigs 1 eingesetzt, vorzugweise eingeschnappt. Anschließend wird der mit den Wälzkörpern 15 bestückte Käfig 1 in den Außenring 14 eingesetzt (Schritt S2), wobei die ersten und die zweiten Schnapphaken 5, 6 in den Außenring 14 einschnappen (Schritt S3), indem die Schnappnasen 9, 10 den Führungsbord 20 des Außenrings 14 hintergreifen. Dazu wird der mit den Wälzkörpern 15 bestückte Käfig 1 vorzugsweise von der Seite der Haltefläche 21 des Außenrings 14 in axialer Richtung in den Außenring 14 eingeschoben. Dabei gleiten die Schnappnasen 9, 10 unter elastischer Verformung der Schnapphaken 5, 6 nach radial innen zunächst an dem Führungsbord 20 des Außenrings entlang und hintergreifen diesen anschließend, wobei die Schnapphaken 5, 6 in ihre Ausgangsposition zurückkehren, was als „Einschnappen“ bezeichnet wird.

In einem Schritt S4 wird der Innenring 13 in den mit den Wälzkörpern 15 bestückten Käfig 1 eingesetzt, wobei die dritten Schnapphaken 11 in den Innenring 13 einschnappen (Schritt S5), indem die Schnappnasen 12 den Führungsbord 17 des Innenrings 13 hintergreifen. Dazu wird der Innenring 13 in derselben axialen Richtung in den Käfig 1 eingeschoben, in der zuvor der Käfig 1 in den Außenring 14 eingeschoben wurde. Dabei gleiten die Schnappnase 12 unter elastischer Verformung der Schnapphaken 11 nach radial außen zunächst an dem Führungsbord 17 des Innenrings 13 entlang und schnappen anschließen in den Innenring 13 ein.

Die Führungsfläche 18 des Innenrings 13 ist im zusammengesetzten, also montierten, Zustand des Wälzlagers 2 in Radialrichtung unterhalb, also radial innerhalb, der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 angeordnet, und begrenzt eine Verformung der ersten und zweiten Schnapphaken 5, 6 nach radial innen. Dadurch wird ein ungewolltes Ausschnappen der Schnapphaken 5, 6, also ein Lösen der Verbindung zwischen den Schnappnasen 9, 10 und dem Führungsbord 20 des Außenrings 14, bspw. durch eine radial nach innen gerichtete Lasteinwirkung auf die Schnappnasen verhindert. So kann beim Transport des Wälzlagers 2 als Schüttgut eine ungewollte Demontage des Wälzlagers 2 durch die dabei vielfältig, teilweise stoßartig und in ihrer Wirkrichtung willkürlich auftretenden Lasten, insbesondere auf die Schnapphaken 5, 6, verhindert werden. Bezuqszeichenliste

1 Käfig

2 Wälzlager

3 Hauptkörper

4 Tasche

5 erster Schnapphaken

6 zweiter Schnapphaken

7 Kranz

8 Schnappnase

9 Schnappnase

10 Schnappnase

11 dritter Schnapphaken

12 Schnappnase

13 Innenring

14 Außenring

15 Wälzkörper

16 Innenringlaufbahn

17 Führungsbord

18 Führungsfläche

19 Außenringlaufbahn

20 Führungsbord

21 Haltefläche

22 Montageverfahren hi, h 2 Mindesthöhe ni, n 2 , z Anzahl

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