Kunststoffkäfig, insbesondere für eine innenringbefestigte Rollenhülse

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffkäfig nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 , welcher insbesondere vorteilhaft für innenringbefestigte Rollenhülsen zur Lagerung von Hohlwellen, Zahnrädern oder Planetenträgern in Kraftfahrzeug-Schaltgetrieben anwendbar ist.

Hintergrund der Erfindung

In der Wälzlagertechnik ist es allgemein bekannt, dass Rollenhülsen diejenige Bauform von Radial-Rollenwälzlagern sind, welche die kleinste radiale Bauhöhe aufweisen und besonders raumsparende und montagefreundliche Lagerungen mit hoher radialer Tragfähigkeit ermöglichen. Die bekannteste und am häufigsten verwendete Bauform stellt dabei die beispielsweise aus der DE 195 13 668 A1 bekannte gehäuse- bzw. außenringbefestigte Rollenhülse dar, die aus einem in ein Gehäuse einsetzbaren Außenring und einem in diesen Außenring eingesetzten Rollenkranz besteht, der durch einen axial geschlitzten Lagerkäfig aus Kunststoff ohne Käfigschloss sowie aus einer Vielzahl in diesen Lagerkäfig eingesetzter Rollenwälzkörper gebildet wird, die auf einer durch die Innenmantelfläche des Außenrings gebildeten Außenlaufbahn abrollen, wobei die axiale Führung des Rollenkranzes durch zwei an den Axialseiten des Außenrings angeordnete und sich radial nach innen erstreckende Borde erfolgt.

Eine zu dieser außenringbefestigten Rollenhülse inverse Bauform stellt die beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2011 007 458 A1 und DE 10 2012 021 687 A1 bekannte wellen- bzw. innenringbefestigte Rollenhülse dar, welche ähnlich wie eine außenringbefestigte Rollenhülse aus einem auf einer Welle oder Achse befestigten Innenring und einem auf diesem Innenring angeordneten Rollenkranz besteht, der durch einen aus zwei Seitenringen und mehreren Verbindungsstegen bestehenden Lagerkäfig sowie aus einer Vielzahl in diesen Lagerkäfig eingesetzter Rollenwälzkörper gebildet wird, die von dem Lagerkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen gehalten werden und auf einer durch die Außenmantelfläche des Innenrings gebildeten Innenlaufbahn abrollen. Auch bei dieser Bauform erfolgt die axiale Führung des Rollenkranzes durch zwei an den Axialseiten des Innenrings angeordnete gleichlange Borde, die sich hierbei jedoch radial nach außen erstrecken.

Als nachteilig bei dieser Bauform von Rollenhülsen hat es sich jedoch erwiesen, dass hierbei nicht wie bei außenringbefestigten Rollenhülsen die Verwendung eines kostengünstigen axial geschlitzten Lagerkäfigs aus Kunststoff ohne Käfigschloss möglich ist, da die Enden des Lagerkäfigs nicht wie bei außenringbefestigten Rollenhülsen vom Außenring abgestützt werden. Bei der Montage von auf innenringbefestigten Rollenhülsen gelagerten Getriebeteilen ist es somit möglich, dass die lose aneinander anliegenden Enden eines Kunststoff-Lagerkäfigs schwerkraftbedingt aus dem Innenring herausfallen und es zu Problemen bei der Getriebemontage wegen der den Bauraum der Getriebeteile blockierenden Käfigenden kommt.

Eine mögliche Lösung dieses Problems wäre es, einen geschlossenen Lagerkäfig aus einem Stahlblech zu verwenden, der dann vor dem Umbördeln des zweiten Bordes in den Innenring eingesetzt wird und nach dem Umbördeln des zweiten Bordes zusammen mit dem Innenring der notwendigen Wärmebehandlung unterzogen wird. Hierzu müsste jedoch der erhöhte Fertigungs- und Materialaufwand für die Herstellung der innenringbefestigten Rollenhülse in Kauf genommen werden.

Eine andere Möglichkeit zur Lösung des geschilderten Problems wäre es, den offenen Kunststoffkäfig mit einem Käfigschloss, wie es beispielsweise aus der DE 10 2014 222 096 A1 oder aus der DE10 2017 212 688 A1 bekannt ist, verschließbar auszubilden. Die offenbarten Kunststoffkäfige bestehen dabei jeweils aus zwei eine gemeinsame Rotationsachse aufweisenden und axial zueinander beabstandeten Seitenringen sowie aus einer Vielzahl die Seitenringe miteinan- der verbindender Käfigstege, zwischen denen jeweils Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern gebildet werden. An wenigstens einer Umfangsstelle ist der Kunststoffkäfig durch eine Trennfuge axial geschlitzt ausgebildet, die ein erstes und ein zweites Käfigende definiert und an deren Begrenzungsflächen miteinander korrespondierende Verschlusselemente angeordnet sind, mit denen die Käfigenden sowohl in Axial- und Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung zueinander fixierbar sind.

In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass die bekannten Formen von Käfigschlössern für Anwendungen an Kunststoffkäfigen bei innen ring befestigten Rollenhülsen mit großen Durchmessern und schmaler Breite aufgrund der geringen Käfigbreite ungeeignet sind bzw. dass sich keines dieser Käfigschlösser als haltbar genug für die Anforderungen in einem Getriebe erwiesen hat.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, einen durch eine Trennfuge axial geschlitzt ausgebildet Kunststoffkäfig zu konzipieren, dessen Käfigschloss für den Einsatz an innenringbefestigten Rollenhülsen mit großen Durchmessern und schmaler Breite geeignet ist.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Kunststoffkäfig nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Trennfuge radial mittig durch einen tangential verbreitert ausgebildeten Käfigsteg verläuft und die Verschlusselemente durch jeweils eine an jede Begrenzungsfläche der Trennfuge in Verlängerung der Außenmantelfläche des Käfigstegs angeformte und von den Seitenringen axial beabstandete Auskragung mit einer an deren freien Ende radial käfigeinwärts gerichteten Rastnase gebildet wird, welcher in Umfangsrichtung gegenüberliegend jeweils eine an jede Begrenzungsfläche der Trennfuge in Verlängerung der Innenmantelfläche des Käfigstegs angeformte und von den Seitenringen ebenfalls axial beabstandete Auskragung mit einer an deren freien Ende radial käfigauswärts gerichteten Rastnase zugeordnet ist, wobei eine der käfigauswärts gerichteten Rastnasen zur Axialfixierung der Käfigenden zusätzlich eine axiale Verlängerung aufweist, die mit einer tangentialen Verlängerung des benachbarten Seitenrings verbunden ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffkäfigs werden in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Danach ist es gemäß Anspruch 2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffkäfig vorgesehen, dass die Auskragungen an beiden Begrenzungsflächen der Trennfuge eine mindestens der doppelten Profilbreite ihrer Rastnasen entsprechende tangentiale Länge aufweisen. Die Ausbildung der Auskragungen mit einer solchen Länge hat dabei den Hintergrund, dass dadurch die Verbindung der Käfigenden durch Einrasten der Rastnasen des einen Käfigendes hinter die Rastnasen des anderen Käfigendes kein oder nur ein geringes Tangentialspiel aufweist. Die Endflächen der Rastnasen liegen dabei beidseitig an den Begrenzungsflächen der Trennfuge des Kunststoffkäfigs an und bilden somit die Fixierung der Käfigenden in Umfangsrichtung. Gleichzeitig wird dadurch, dass die Auskragungen radial übereinander angeordnet sind, eine Fixierung der Käfigenden in Radialrichtung realisiert.

Gemäß den Ansprüchen 3 und 4 zeichnet sich der erfindungsgemäß ausgebildete Kunststoffkäfig des Weiteren dadurch aus, dass die axiale Breite der Auskragungen und der die gleiche axiale Breite aufweisenden Rastnasen etwa einem Drittel der Länge der Käfigstege entspricht und dass der Abstand zwischen den Auskragungen an jeder Begrenzungsfläche der Trennfuge kleiner als die axiale Breite der Auskragungen ist. Während die Fixierung der Käfigenden in eine Axialrichtung durch die axiale Verlängerung der einen, mit einer tangentialen Verlängerung des benachbarten Seitenrings verbundenen Rastnase realisiert wird, sorgt der kleiner als die axiale Breite der Auskragungen ausgebildete Abstand zwischen den Auskragungen somit dafür, dass ein unbeabsichtigtes Öffnen des Käfigschlosses auch in die andere Axialrichtung ausgeschlossen ist.

Nach Anspruch 5 ist es ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffkäfigs, dass die radiale Höhe der Rastnasen und die radiale Höhe der Auskragungen jeweils etwa einem Drittel der radialen Höhe der Käfigstege entsprechen. Durch diese Ausbildung wird erreicht, dass das Käfigschloss im montierten Zustand insgesamt die gleiche Höhe wie die benachbarten Käfigstege aufweist und keine Absätze entstehen, die fliehkraftbedingte Unwuchtheiten am Kunststoffkäfig verursachen.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffkäfigs ist es nach Anspruch 6 schließlich noch, dass die freien Enden der Rastnasen und das freie Ende der axiale Verlängerung der einen Rastnase mit einander zugerichteten Einführschrägen ausgebildet sind. Die Einführschrägen dienen dabei dem erleichterten Schließen des Käfigschlosses, bei dem die Käfigenden gegeneinandergedrückt werden. Dabei gleiten die Einführschrägen der Rastnasen an einem Käfigende über die Einführschrägen der Rastnasen am anderen Käfigende derart, dass die Rastnasen unter Ausnutzung der Elastizität des Käfig materials solange eine Schwenkbewegung nach oben bzw. nach unten ausführen, bis diese letztlich hintereinander einrasten.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Kunststoffkäfig weist somit gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kunststoffkäfigen den Vorteil auf, dass dessen Käfigschloss durch die Verwendung von Auskragungen mit Rastnasen als Verschlusselemente für den Einsatz an innenringbefestigten Rollenhülsen mit großen Durchmessern und schmaler Breite geeignet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffkäfigs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine vergrößerte räumliche Darstellung der beiden Käfigenden eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffkäfigs;

Figur 2 eine vergrößerte Draufsicht auf die beiden Käfigenden des erfindungsgemäß ausgebildeten Kunststoffkäfigs;

Figur 3 eine Seitenansicht der beiden Käfigenden des erfindungsgemäßen Kunststoffkäfigs gemäß dem Schnitt B - B nach Figur 2.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Aus Figur 1 geht deutlich ein für eine innenringbefestigte Rollenhülse geeigneter Kunststoffkäfig 1 hervor, der in bekannter Weise aus zwei eine gemeinsame Rotationsachse aufweisenden und axial zueinander beabstandeten Seitenringen 2, 3 sowie aus einer Vielzahl die Seitenringe 2, 3 miteinander verbindender Käfigstege 4 besteht, zwischen denen jeweils Taschen 5 zur Aufnahme von nicht dargestellten Wälzkörpern gebildet werden. Der Kunststoffkäfig 1 ist dabei an einer Umfangsstelle durch eine Trennfuge 6 axial geschlitzt ausgebildet, durch die ein erstes und ein zweites Käfigende 7, 8 definiert wird und an deren Begrenzungsflächen 9, 10 miteinander korrespondierende Verschlusselemente 11 , 12, 13, 14 angeordnet sind, mit denen die Käfigenden 7, 8 sowohl in Axial- und Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung zueinander fixiert werden.

Des Weiteren ist in den Figuren 1 und 2 zu sehen, dass die Trennfuge 6 radial mittig durch einen tangential verbreitert ausgebildeten Käfigsteg 4.1 verläuft und dass die Verschlusselemente 11 , 12, 13, 14 durch jeweils eine an jede Begrenzungsfläche 9, 10 der Trennfuge 6 in Verlängerung der Außenmantelfläche 15 des Käfigstegs 4.1 angeformte und von den Seitenringen 2, 3 axial beabstandete Auskragung 16, 19 mit einer an deren freien Ende radial käfigeinwärts gerichteten Rastnase 20, 23 gebildet wird, welcher in Umfangsrichtung gegenüberliegend jeweils eine an jede Begrenzungsfläche 9, 10 der Trennfuge 6 in Verlängerung der Innenmantelfläche 24 des Käfigstegs 4.1 angeformte und von den Seitenringen 2, 3 ebenfalls axial beabstandete Auskragung 17, 18 mit einer an deren freien Ende radial käfigauswärts gerichteten Rastnase 21 , 22 zugeordnet ist. Die käfigauswärts gerichtete Rastnase 21 weist darüber hinaus zur Axialfixierung der Käfigenden 7, 8 in eine Axialrichtung zusätzlich eine axiale Verlängerung 25 auf, die mit einer tangentialen Verlängerung 26 des benachbarten Seitenrings 3 verbunden ist.

In Zusammenschau der Figuren 1 , 2 und 3 wird deutlich, dass die Auskragungen 16, 17, 18, 19 an beiden Begrenzungsflächen 9, 10 der Trennfuge 6 eine mindestens der doppelten Profilbreite BR ihrer Rastnasen 20, 21 , 22, 23 entsprechende tangentiale Länge LA aufweisen, um somit eine Fixierung der Käfigenden 7, 8 in Umfangsrichtung zu realisieren. Gleichzeitig wird dadurch, dass die Auskragungen 16, 17, 18, 19 radial übereinander angeordnet sind, eine Fixierung der Käfigenden 7, 8 in Radialrichtung realisiert.

Ebenso ist aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, dass die axiale Breite BA der Auskragungen 16, 17, 18, 19 und der die gleiche axiale Breite aufweisenden Rastnasen 20, 21 , 22, 23 etwa einem Drittel der Länge LK der Käfigstege 4 entspricht und dass der Abstand AA zwischen den Auskragungen 16, 17, 18, 19 an jeder Begrenzungsfläche 9, 10 der Trennfuge 6 kleiner als die axiale Breite (BA) der Auskragungen 16, 17, 18, 19 ist, um somit ein Axialfixierung der Käfigenden 7, 8 in die andere Axialrichtung zu bilden.

Schließlich ist in Figur 3 noch dargestellt, dass die radiale Höhe HR der Rastnasen 20, 21 , 22, 23 und die radiale Höhe HA der Auskragungen 16, 17, 18, 19 jeweils etwa einem Drittel der radialen Höhe HK der Käfigstege 4, 4.1 entsprechen, damit das Käfigschloss im montierten Zustand insgesamt die gleiche Höhe wie die benachbarten Käfigstege 4.1 aufweist. Die in Figur 1 sichtbaren, an die freien Enden der Rastnasen 20, 21 , 22, 23 und an das freie Ende der axialen Verlängerung 26 der Rastnase 21 angeformten, einander zugerichteten Einführschrägen 27, 28, 29, 30 dienen dabei dem erleichterten Schließen des Käfigschlosses. Bezugszeichenliste

Kunststoffkäfig 20 Rastnase an 16 Seitenring von 1 21 Rastnase an 17 Seitenring von 1 22 Rastnase an 18 Käfigstege 23 Rastnase an 19 Käfigsteg mit 6 24 Innenmantelfläche von 4.1 Taschen 25 axiale Verlängerung an 21 Trennfuge 26 tangentiale Verlängerung von 3 erstes Käfigende 27 Einführschräge an 20 zweites Käfigende 28 Einführschräge an 21 Begrenzungsfläche von 6 29 Einführschräge an 22 Begrenzungsfläche von 6 30 Einführschräge an 23 Verschlusselement an 9 Verschlusselement an 9 BR Profilbreite von 20, 21 , 22, 23 Verschlusselement an 10 LA tang. Länge von 16, 17, 18, 19 Verschlusselement an 10 HA radiale Höhe von 16, 17, 18, 19 Außenmantelfläche von 4.1 Hs radiale Höhe von 2, 3 Auskragung an 9 BA axiale Breite von 16, 17, 18, 19 Auskragung an 9 LK Länge von 4 Auskragung an 10 AA Abstand zw. 16, 17 und 18, 19 Auskragung an 10 HR radiale Höhe von 20, 21 , 22, 23