Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 Herzogenaurach

Bezeichnung der Erfindung

Käfig für ein Wälzlager

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Käfig nach Anspruch 1 für ein Wälzlager sowie ein Wälzlager nach Anspruch 11.

Aus der Praxis ist bekannt, zwischen einem Innenring und einem Außenring eines Wälzlagers eine elektrisch leitende Verbindung vorzusehen. Die elektrisch leitende Verbindung ermöglicht, Strom zwischen den beiden Lagerrin- gen zu leiten, sowie weiter, Signale von dem ersten Lagerring zu dem zweiten Lagerring zu übermitteln.

DE 697 12 543 T2 beschreibt ein Wälzlager mit einem ersten Lagerring und einem zweiten Lagerring sowie mit einem Käfig. Ein elektrisch leitender Kon- takt ist durch das Korpus des Käfigs vermittelt, das sowohl den ersten Lagerring wie auch den zweiten Lagerring berührt und einen Schleifkontakt mit den beiden Lagerringen ausbildet. Hierbei ist nachteilig, dass das Korpus

des Käfigs elektrisch leitend ausgebildet sein muss. Ungünstig ist weiter, dass das Korpus des Käfigs ständig und gleichzeitig in Kontakt mit beiden Lagerringen stehen muss, da andernfalls der elektrische Kontakt abreißt. Nachteilig ist ferner, dass der Schleifkontakt an beiden Lagerringen sowie an dem Korpus des Käfigs eine hohe Materialbeanspruchung hervorruft, wobei der Schleifkontakt ein gegenseitiges Verdrehen der beiden Lagerringe behindert. Ungünstig ist ferner, dass die Stelle, an der Strom in das Innere des Lagers ein- bzw. austritt, flächig ausgebildet ist und dass der Stromfluss im Innern des Lagers, also zwischen den beiden Lagerringen, speziell also auch der Strompfad, schwer kontrollierbar ist.

DE 299 16 854 U1 schlägt vor, den ersten Lagerring und den zweiten Lagerring mittels einer elektrisch leitfähigen Lasche zu verbinden. Die Lasche ist zwischen den beiden Stirnflächen der beiden Lagerringe angeordnet. Hierbei ist nachteilig, dass die jeweiligen Stirnflächen zugänglich sein müssen und die Lasche zusätzlichen Platz beansprucht. Außerdem ist die Lasche nicht gegen Umwelteinflüsse geschützt, da die Lasche außerhalb der das Wälzlager abschließenden Dichtung angeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Käfig für ein Wälzlager sowie ein Wälzlager anzugeben, wobei eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Lagerringen des Wälzlagers verbessert ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Käfig nach Anspruch 1 sowie durch ein Wälzlager nach Anspruch 11 gelöst.

Das mit dem Korpus des Käfigs führbare Kontaktelement ermöglicht einen elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Lagerringen auch für den Fall, dass das Korpus des Käfigs aus einem elektrisch nicht-leitenden Material besteht. Es ist weiter nicht mehr erforderlich, dass das Korpus des Käfigs beide Lagerringe gleichzeitig kontaktiert; vielmehr reicht es aus, wenn das Kontaktelement beide Lagerringe kontaktiert und der Käfig nur den einen der beiden Lagerringe, der den Käfig führt, kontaktiert. Es ist weiter vorteilhaft, dass die Stellen, an denen das Kontaktelement die beiden Lagerringe kontaktiert, einstellbar sind, so dass erkennbar und steuerbar ist, welchen Strompfad der Strom in dem Bereich zwischen den beiden Lagerringen einnimmt. Dabei lassen sich Verschleißerscheinungen wie eine Alterung des Schmiermittels aufgrund des Stromflusses oder eine Veränderung von Wälzkörpern vermeiden oder zumindest steuern. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Kontaktelementes besteht ein konstruktiver Freiheitsgrad, der aus- genutzt werden kann, um eine ständige elektrisch leitende Verbindung bei möglichst geringer Beeinflussung anderer Komponenten des Wälzlagers für möglichst viele Typen von Käfigen auszunutzen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kontaktelement ein erstes Teil und ein zweites Teil umfasst, wobei das erste Teil den ersten Lagerring und das zweite Teil den zweiten Lagerring mit dem Korpus des Käfigs elektrisch leitend verbindet. Das Korpus des Käfigs dient dabei als elektrisch leitende Verbindung der beiden Teile des Kontaktelementes.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kontaktelement einteilig ausgebildet ist und mit einem ersten Kontaktabschnitt den ersten Lagerring und mit einem zweiten Kontaktabschnitt den zweiten Lagerring berührt. Hierbei ist es nicht mehr erforderlich, dass das Korpus des Käfigs elektrisch leitend ist. Weiter kann das Kontaktelement gegenüber dem Korpus des Käfigs elekt- risch isoliert ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kontaktelement einen U-förmig ge-

bogenen Abschnitt aufweist, und dass der U-förmig gebogene Abschnitt einen der Lagerringe kontaktiert. Die Krümmung im Bereich des Bodens des ,U' bewirkt dabei, dass das Kontaktelement einer änderung der relativen Drehrichtung der beiden Lagerringe zueinander keinen mechanischen Wi- derstand entgegensetzt. Alternativ hierzu kann das Kontaktelement als Zunge ausgebildet sein, die mit einem Endabschnitt an dem jeweils zugeordneten Lagerring anliegt.

Hinsichtlich des U-förmig gebogenen Abschnittes ist vorzugsweise vorgese- hen, dass der U-förmig gebogene Abschnitt in axialer Richtung abgestellt ist. Dabei wird die Stelle, an der der Abschnitt den Lagerring kontaktiert, in axialer Richtung gegenüber der Lauffläche der Wälzkörper verschoben, so dass der Kontakt des Abschnittes keinen zusätzlichen Verschleiß im Bereich der Laufflächen der Wälzkörper hervorruft.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Kontaktelement gegen den zugeordneten Lagerring mechanisch beaufschlagt ist. Aufgrund der mechanischen Beaufschlagung ist sichergestellt, dass ein mechanischer Kontakt ständig vorhanden ist und ein Schleifkontakt ausgebildet wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Korpus des Kontaktelementes aus einem federnd-elastischen Material besteht, beispielsweise aus einem Federstahl. Auf diese Weise lässt sich ein zusätzliches Federelement, das das Kontaktelement mechanisch beaufschlagt, vermeiden, und der Aufbau ver- einfacht sich. Eine Beaufschlagung des Kontaktelementes lässt sich auf einfache Weise durch Verbiegen des Korpus des in Kontakt mit dem Lagerring befindlichen Kontaktelementes erzielen.

Das Kontaktelement kann an dem Korpus des Käfigs befestigt sein, bei- spielsweise durch eine Schweiß- oder Klebeverbindung.

Alternativ hierzu kann das Kontaktelement an dem Korpus des Käfigs verschieblich bzw. drehbar gelagert aufgenommen sein. Das Kontaktelement kann beispielsweise als Stab ausgebildet sein, dessen beide Enden die Lagerringe kontaktieren, und der Stab kann an dem Korpus des Käfigs drehbar gelagert sein, wobei ein Federelement den Stab gegen das Korpus des Käfigs abstützt und gegen die beiden Lagerringe beaufschlagt. Der Stab bzw. allgemeiner das Kontaktelement kann anstelle oder ergänzend zu der drehbaren Lagerung auch verschieblich an dem Korpus des Käfigs ausgenommen sein, um beispielsweise Unterschiede der Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Lagerringe ausgleichen zu können. Hierzu können die Enden des Stabes nach Art eines Ankers ausgebildet sein, wobei der jeweilige Anker in einen Hinterschnitt eingreift, der in dem jeweiligen Lagerring angeordnet ist. Anstelle eines Hinterschnitts keine eine andere geeignete Führungsvorrichtung vorgesehen sein, die in eine an dem Stab zugeordnete Führungsvor- richtung eingreift. Anstelle des Hinterschnitts bzw. der Nut kann auch eine umlaufende Erhebung vorgesehen sein, mit der der Stab oder allgemeiner das Kontaktelement mit dessen Enden oder anderen Abschnitten zusammenwirkt. Die umlaufende Erhebung weist gegenüber Nuten oder Hinterschnitten den Vorteil auf, dass sich Schmiermittel, Fett oder andere Bestand- teile wie Partikel nicht festsetzen können.

Alternativ zu einer Lagerung des Kontaktelementes an dem Korpus des Käfigs kann das Kontaktelement von dem Käfig baulich getrennt sein, beispielsweise an dem Korpus des Käfigs lose an- oder aufliegend, und dabei durch das Korpus des Käfigs geführt werden. Auf diese Weise lassen sich bereits bestehende, in Einbaustellung befindliche Käfige mit einem Kontaktelement ausrüsten bzw. das Kontaktelement lässt sich einfach austauschen.

Besonders bevorzugt ist das Kontaktelement als Wellfeder ausgebildet, die - ausgehend von einer gedachten Kreisform - mindestens einen radial vorspringenden und einen radial rückspringenden Abschnitt aufweist, wobei die Abschnitte meistens bogenförmig ausgebildet sind, um ein U-förmige Kon-

taktabschnitte mit dem jeweiligen Lagerring auszubilden. Derartige Wellfe- dem lassen sich dem Käfig einfach hinzufügen und werden durch das Korpus des Käfigs mitgeführt, ohne unbedingt an dem Korpus des Käfigs befestigt zu sein. Wellfedern sind preiswert zu erhalten und weisen den Vorteil auf, Schwingungen zwischen den beiden Lagerringen zumindest dämpfen zu können.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiels.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Käfigs sowie durch ein Aus- führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers, und

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsbeispiele aus Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein Wälzlager 1 mit einem ersten Lagerring 2 und einem zweiten Lagerring 3 sowie einen von mehreren zylindrischen Wälzkörpern 4, die mittels eines Käfigs 5 geführt werden. Das Korpus des Käfigs 5 weist eine erste Stirnfläche 6 und in einer axialen Richtung beabstandet eine zweite Stirnfläche 7 auf.

An dem Korpus des Käfigs 5 ist an der ersten Stirnfläche 6 ein erstes Kontaktelement 8 und an der zweiten Stirnfläche 7 ein zweites Kontaktelement 9 befestigt. Die beiden Kontaktelemente 8, 9 sind gleichartig gebaut, so dass im folgenden nur das Kontaktelement 8 näher beschrieben wird.

Fig. 2 zeigt das Wälzlager 1 mit dem Käfig 5, den Wälzkörpern 4 und dem Kontaktelement 8. Es ist erkennbar, dass das Kontaktelement 8 zweiteilig ausgebildet ist und einen ersten Teil 10 umfasst, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Lagerring 2 und dem Korpus des Käfigs 5 herstellt, sowie einen zweiten Teil 11 , der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten Lagerring 3 und dem Korpus des Käfigs 5. Das Korpus des Käfigs 5 ist elektrisch leitend, so dass über den ersten Teil 10, das Korpus des Käfigs 5 und den zweiten Teil 11 des ersten Kontaktelementes 8 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Lagerring 2 und dem zweiten Lagerring 3 hergestellt ist.

Wie in Fig. 2 erkennbar ist, ist nicht nur ein einziger erster Teil 10 bzw. nur ein einziger zweiter Teil 11 des Kontaktelementes 8 vorgesehen, sondern das erste Kontaktelement 8 umfasst mehrere erste Teile 10, von denen nur zwei dargestellt sind, sowie mehrere zweite Teile 11 , von denen nur drei erkennbar sind. Jedes der ersten Teile 10 und der zweiten Teile 11 des Kontaktelementes 8 ist gleichartig aufgebaut und umfasst ein Kabel mit einem elektrischen Leiter und einer Kabelummantelung, wobei die Kabelummantelung im Bereich des Kontaktes zu dem ersten Lagerring 2 bzw. zu dem zweiten Lagerring 3 ausgespart ist, um einen Schleifkontakt zwischen dem Leiter und dem zugeordneten Abschnitt des Lagerrings 2, 3 auszubilden. Dabei weist jedes der Kontaktelemente 8, 9, hier speziell jeder der Teile 10, 11 des ersten Kontaktelementes 8 einen U-förmig gebogenen Abschnitt 12 auf, der den jeweiligen Lagerring 2, 3 kontaktiert. Der Abschnitt 12 ist in Fig. 2 nur für einen der Teile 10, 11 des ersten Kontaktelementes 8 mit einem Bezugszeichen ausgewiesen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel waren jeweils mehrere erste Teile 10 bzw. mehrere zweite Teile 11 des ersten Kontaktelementes 8 vorgesehen. Es versteht sich, dass die ersten Teile 10 bzw. die zweiten Teile 11 jeweils zu einem einzigen Element zusammengefasst sein können, das als Wellfeder ausgebildet ist und umlaufend ausgestaltet ist, also keine Enden aufweist. Die jeweilige Wellfeder verbindet den ersten Lagerring 2 mit dem Korpus des Käfigs 5 bzw. den zweiten Lagerring 3 mit dem Korpus des Käfigs, so dass das erste Kontaktelement in diesem Fall zwei Wellfedern umfasst. Die genannten Wellfedern können an dem Korpus des Käfigs 5 befestigt sein oder lose dem Käfig 5 aufliegen und mit dem Käfig 5 mitgeführt werden. Es versteht sich ferner, dass anstelle zweier Wellfedern, die die beiden Lagerringe 2, 3 unter Zwischenschaltung des Korpus des Käfigs 5 elektrisch leitend verbinden, eine einzige Wellfeder als Kontaktelement vorgesehen sein kann, deren erster Abschnitt den ersten Lagerring 2 und deren zweiter Abschnitt den zweiten Lagerring 3 elektrisch leitend kontaktiert, wobei der zwischen den beiden Abschnitten angeordnete Bereich der einzigen Wellfeder an dem Korpus des Käfigs 5 befestigt oder von dem Käfig 5 an diesem lose auf- oder anliegend bei der Bewegung des Käfigs 5 mitgeführt wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kontaktierten die Kontaktelemente 8, 9 jeweils einen Abschnitt des Lagerrings 2, 3. der in einer zu der Lagerachse senkrecht angeordneten Ebene dem Kontaktelement 8, 9, wobei das Kontaktelement 8, 9 in dieser Ebene im wesent- liehen flach ausgebildet war. Es versteht sich, dass das Kontaktelement 8, 9 senkrecht zu dieser Ebene, in axialer Richtung abgestellt, insbesondere mit seinem den Kontakt zu dem Lagerring 8, 9 ausbildenden Abschnitt aufgebogen sein kann, wobei durch das Aufbiegen eine mechanische Beaufschlagung des Kontaktelementes 8, 9 erzielt wird, sobald die Kontakt- elemente 8, 9 aus einem elastischen, insbesondere einem federndelastischen Material bestehen, und sichergestellt wird, dass der Bereich des

Kontaktes des Kontaktelementes 8, 9 mit dem jeweiligen Lagerring 2, 3 von der Laufbahn der Wälzkörper 4 beabstandet ist.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Kontaktelemente 8, 9 mit jeweils annähernd U-förmig ausgebildeten ersten Teilen 10 bzw. zweiten Teilen 11 kann ein Kontaktelement durch einen im wesentlichen starren, geraden oder gekrümmten, Stab ausgebildet sein, der mit einem ersten Abschnitt den ersten Lagerring 2 und mit einem zweiten Abschnitt den zweiten Lagerring 3 kontaktiert. Der erste bzw. zweite Abschnitt des Stabes kann als End- abschnitt des Korpus des Stabes ausgebildet sein, wobei der Endabschnitt kalottenförmig ausgestaltet ist. Alternativ hierzu kann der Endabschnitt des Stabes gekrümmt unter Ausbildung eines U-förmigen Abschnittes ausgestaltet sein, wobei im Bereich der U-förmigen Abschnitte der Schleifkontakt zwischen dem Kontaktelement und den beiden Lagerringen 2, 3 stattfindet. Der starre Stab kann an dem Korpus des Käfigs 5 drehbar angeordnet sein und beispielsweise durch ein Federelement beaufschlagt werden, um den Schleifkontakt zu den beiden Lagerringen 2, 3 ständig herzustellen. Der Stab bzw. allgemeiner das Kontaktelement kann unter einem Winkel an dem Korpus des Käfigs 5 befestigt oder gelagert sein, so dass der Kontaktbereich mit dem ersten Lagerring 2 in axialer Richtung einen Abstand zu dem Kontaktbereich mit dem zweiten Lagerring 3 aufweist, wobei beispielsweise der Kontaktbereich mit dem ersten Lagerring 2 näher an die erste Stirnfläche 6 und der Kontaktbereich mit dem zweiten Lagerring 3 näher an die zweite Stirnfläche 7 gerückt wird.

Es versteht sich weiter, dass anstelle eines starren Stabes auch eine Zunge aus einem elastischen Material vorgesehen sein kann, um das Kontaktelement auszubilden.

Bezugszeichenliste

1 Wälzlager

2 erster Lagerring 3 zweiter Lagerring

4 Käfig

5 Wälzkörper

6 erste Stirnfläche des Käfigs 4

7 zweite Stirnfläche des Käfigs 4 8 erstes Kontaktelement

9 zweites Kontaktelement

10 erster Teil des ersten Kontaktelementes 8

11 zweiter Teil des ersten Kontaktelementes 8

12 U-förmiger Abschnitt