Bezeichnung der Erfindung

Kranz für eine Lageranordnung

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kranz für eine Lageranordnung und eine Lageranordnung.

Hintergrund der Erfindung

Lageranordnungen, die für Schalt- und/oder Getriebeanordnungen vorgesehen sind, weisen üblicherweise einen zur Aufnahme von Rollkörpern ausgebildeten Kranz auf, wobei ein derartiger Kranz zwischen zwei koaxial zu diesem Kranz angeordneten Laufringen angeordnet ist. Der Kranz weist zudem Aufnahmekä- fige für Rollkörper, die als Kugeln und/oder Rollzylinder ausgebildet sind, auf. Bei Betrieb der Lageranordnung werden die Rollkörper innerhalb der Aufnahmekäfige des Kranzes drehbar gehalten. Weiterhin können die Rollkörper an Laufflächen entlang der Lagerringe abrollen.

Ein Beispiel für eine Lageranordnung ist aus der Druckschrift JP 2001/140870 bekannt. Diese Lageranordnung umfasst einen Innenring und einen Außenring, zwischen denen eine Halteanordnung zum Halten von Kugeln angeordnet ist. Entlang einer Oberfläche weist diese Halteanordnung V-förmige Schlitze mit halbkreisförmigem Profil auf.

Ein fettgeschmiertes Axiallager ist aus der Druckschrift DE 1 575 500 bekannt. Dieses Axiallager besteht aus einem scheibenförmigen Käfig und einer Anzahl in Taschen des Käfigs aufgenommener Wälzkörper, wobei mindestens eine

Stirnfläche des Käfigs mit nutenförmigen Vertiefungen versehen ist, die sich über eine ganze oder annähernd die ganze radiale Bauhöhe des Käfigs bis zu dessen Außendurchmesser erstrecken und in einer auf eine angrenzende Laufscheibe bezogenen Drehrichtung des Käfigs geneigt sind. Hierbei ist wei- terhin vorgesehen, dass die geneigten nutenförmigen Vertiefungen als Bögen ausgebildet sind und ein rechteckiges Profil aufweisen.

In der Druckschrift DE 1 001 062 ist ein Käfig für ein Nadellager beschrieben, bei dem Nadeln einzeln in Käfigsternen an Stegen geführt und gehalten wer- den, wobei die Nadeln nach außen durch Verformen von in Umfangshchtung auf den Stegen verlaufenden Rippen gehalten sind. Hierbei sind diese Rippen in ihrem mittleren Teil auf den Käfigstegen unterbrochen.

Ein Rollenlager mit durch Verformen gebildeten Rollenhalterungsvorsprüngen ist aus der Druckschrift DE 41 25 730 C2 bekannt. Zur Halterung von Rollen weist dieses Rollenlager einen zylindrischen Käfig mit zwei Umfangsteilen sowie mehrere axiale Längsteile auf. Diese Umfangsteile besitzen innere und äußere Umfangsflächen, die durch Verformen oder Verstemmen derart gebildet sind, dass ein Paar sich entlang des Umfangs erstreckende Innen- und Außen- nuten gebildet ist und jeweils innere und äußere Rollenhalterungsvorsprünge bereitgestellt sind, wobei die Innen- und Außennuten öltaschen bilden, die entlang des Käfigs koaxial umlaufend angeordnet sind.

Ein ähnlich ausgebildeter Nadellagerkäfig mit Fenstern zum Einzelführen von Nadeln ist aus der Druckschrift DE 951 686 bekannt. Auch hier sind entlang von Oberflächen des Nadellagerkäfigs durch die Fenster unterbrochene, umlaufende Schlitze vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von dem voranstehend genannten Stand der Technik besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, einen Kranz für eine Lageranordnung derart auszubilden, dass dieser auch bei erhöhten Drehzahlen betrieben werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche, die einen Kranz für eine Lageranordnung sowie eine Lageranordnung betreffen, gelöst.

Der erfindungsgemäße Kranz für eine Lageranordnung ist derart ausgebildet, dass mindestens eine Oberfläche dieses Kranzes Taschen aufweist, wobei wenigstens eine der Taschen zumindest eine zu einer Tangente der mindestens einen Oberfläche schräg orientierte Begrenzungswand aufweist.

Die Tangente entspricht in der Regel einer Geraden, die den üblicherweise ringförmigen Kranz an der mindestens einen Oberfläche in einem Berührungs- punkt berührt, so dass die Tangente in dem Berührungspunkt eine lineare Annäherung der mindestens einen Oberfläche des Kranzes bildet. Unter einer geometrischen Betrachtungsweise weist der Kranz entlang der mindestens einen Oberfläche unendlich viele Berührungspunkte auf, wobei für jeden derartigen Berührungspunkt eine Tangente existiert. Da eine kreisrunde Wölbung der mindestens einen Oberfläche im Bereich einer vorgesehenen Tasche üblicherweise unterbrochen ist, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die mindestens eine Begrenzungswand einer der Taschen im Bereich der Tasche zu einer Tangente, die an einer Fortsetzung der kreisrunden Wölbung der mindestens einen Oberfläche anliegt, schräg orientiert ist.

In einer Variante der Erfindung ist die mindestens eine Begrenzungswand als plane bzw. ebene Fläche ausgebildet. Somit ist eine über eine derartige ebene Fläche definierte Begrenzungswand bzw. ein Normalenvektor an dieser Begrenzungswand zu besagter Tangente schräg orientiert.

Die mindestens eine Begrenzungswand ist demnach unter einem Winkel mit einem Betrag größer 0 ° und kleiner 90 ° zu der Tangente an der mindestens einen Oberfläche orientiert. In Ausgestaltung ist auch möglich, dass die min-

destens eine Begrenzungswand relativ zu der Tangente konisch ausgebildet ist. Diesbezüglich kann ein Profil oder ein Querschnitt einer jeweiligen Tasche parallel zu der Tangente zickzack-förmig und somit u. a. V-förmig oder W-förmig ausgebildet sein.

Der Kranz für die Lageranordnung ist typischerweise zur Aufnahme von Rollkörpern ausgebildet. Hierzu weist der Kranz Aufnahmekäfige zur Aufnahme von Rollkörpern, die als Rollzylinder und/oder Kugeln ausgebildet sein können, auf. Falls der Kranz zur Aufnahme von Rollzylindern ausgebildet ist, wird er in der Regel als Nadelkranz bezeichnet. Falls der Kranz zur Aufnahme von Kugeln ausgebildet ist, bezeichnet man ihn als Kugelkranz.

üblicherweise ist der Kranz als ringförmiger Körper ausgebildet, dessen Durchmesser in der Regel um ein Vielfaches größer als dessen Höhe ist. Zu- dem weist der Kranz eine außenseitige bzw. nach außen orientierte Oberfläche und eine innenseitige bzw. nach innen orientierte Oberfläche auf, wobei die besagten Taschen an mindestens einer dieser beiden Oberflächen, d. h. an der außenseitigen und/oder der innenseitigen Oberfläche, angeordnet sind.

Die Aufnahmekäfige für die Rollkörper bilden typischerweise öffnungen des Kranzes, die an dem Kranz umlaufend angeordnet sind. Die in diesen Aufnahmekäfigen aufgenommenen Rollkörper sind derart angeordnet, dass sie mit einer Einrichtung, die sich entlang der außenseitigen und/oder innenseitigen Oberfläche bewegt, rollend zusammenwirken. Demnach ist ein rollend aktiver Bereich jeweils eines Rollkörpers von der mindestens einen Oberfläche beabstandet, außerhalb dieser Oberfläche angeordnet.

Die Lageranordnung, für die der Kranz üblicherweise vorgesehen ist, weist neben dem Kranz in der Regel noch mindestens einen Laufring auf, wobei die- ser mindestens eine Laufring als innerer und/oder äußerer Laufring ausgebildet sein kann. Dieser mindestens eine Laufring ist innerhalb der Lageranordnung koaxial zu dem Kranz angeordnet, wobei ein äußerer Laufring außerhalb des Kranzes und ein innerer Laufring innerhalb des Kranzes angeordnet ist. Bei

einem Betrieb der Lageranordnung wirkt der mindestens eine Laufring mit dem Kranz derart zusammen, dass die in dem Kranz aufgenommenen Rollkörper mit einer Lauffläche des mindestens einen Laufrings zusammenwirken, wobei die Rollkörper an einer Lauffläche abrollen. Demnach ist bei Betrieb der Lageran- Ordnung eine Drehbewegung des Kranzes relativ zu dem mindestens einen Laufring durchführbar.

Somit bewegt sich der mindestens eine Laufring bei Betrieb der Lageranordnung in Richtung der Tangente relativ zu der mindestens einen Oberfläche des Kranzes.

Die Taschen können an der außenseitigen und/oder innenseitigen Oberfläche des Kranzes angeordnet sein. Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Taschen zum Sammeln eines Schmiermittels, bspw. öl, ausgebildet sind. Eine bestimm- te Menge des Schmiermittels kann sich innerhalb der Taschen, insbesondere in einem Grund der bspw. geschlossenen Tasche, sammeln. Somit wird bei Betrieb der Lageranordnung durch das in den Taschen befindliche Schmiermittel eine Versorgung der Lageranordnung mit Schmiermittel erreicht. Demnach kann bspw. im Anfahrtsbetrieb der Lageranordnung eine Grundversorgung mit dem Schmiermittel ermöglicht werden. Dies bedeutet u. a., dass in dem Kranz eine Anlaufölung integriert ist.

Die Lageranordnung, die den beschriebenen Kranz aufweist, kann bei erhöhten Drehzahlen betrieben werden und ist bspw. als Lageranordnung bzw. La- gerung für eine Welle eines Hybridantriebs geeignet, wobei derartige Hybridantriebe teilweise bei hohen Drehzahlen laufen.

Mit dem Kranz werden einige Nachteile des Stands der Technik behoben. Lageranordnungen, bei denen keine über den Kranz bereitgestellte Schmierung möglich ist, können Tests zufolge nur mit einer maximalen Drehzahl von 2.000 bis 2.600 Umdrehungen pro Minute betrieben werden, wobei es bei derartig hohen Drehzahlen zu Anschmierungen oder einer sog. Graufleckigkeit der Lageranordnung kommen kann.

Lageranordnungen die hingegen eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kranzes aufweisen, können auch unter höheren Drehzahlen betrieben werden, ohne dass es dabei zu Anschmierungen oder Graufleckigkeit kommt. Somit wird mit der Erfindung u. a. eine Verbesserung der Versorgung mit Schmiermittel für eine Lageranordnung realisiert.

Im Rahmen der Erfindung ist u. a. vorgesehen, dass die äußere Oberfläche bzw. ein Außenring des Kranzes derart gestaltet ist, dass eine gute Führung über einen Borddurchmesser bei Betrieb der Lageranordnung realisiert ist, wobei bei entsprechender Anordnung der Taschen an der inneren Oberfläche bzw. einem Innenring des Kranzes derselbe Effekt erzielbar ist. Durch die konische Ausgestaltung der Borde kann innerhalb der Lageranordnung eine gute Beölung an Kontaktstellen zwischen einzelnen Komponenten der Lageranord- nung, d. h. dem Kranz, den darin aufgenommenen Rollkörper und mindestens einem mit dem Kranz und/oder den Rollkörpern zusammenwirkenden Lagerring der Lageranordnung erreicht werden.

Ein Kranz für eine Lageranordnung, der insbesondere Taschen wie der erfin- dungsgemäß beschriebene Kranz aufweisen kann, weist an mindestens einer Oberfläche federnde Elemente auf.

Demnach ist es auch denkbar, einen Kranz bereitzustellen, der an der mindestens einen Oberfläche federnde bzw. elastische Elemente aufweist, der jedoch an der mindestens einen Oberfläche keine Taschen mit zu der Tangente schräg orientierten Begrenzungswänden aufweist.

Hierbei können derartige federnde Elemente jeweils mindestens eine Wölbung oder Krümmung aufweisen, was u. a. bedeutet, dass mindestens ein federndes Element kreisbogenförmig ausgebildet ist und/oder einen nierenförmigen Querschnitt aufweist. Weiterhin kann das mindestens eine federnde Element an der mindestens einen Oberfläche des Kranzes einen Hohlraum umschlie-

ßen und an einer außenseitigen und/oder innenseitigen Oberfläche des Kranzes angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung weist einen erfindungsgemäßen Kranz auf, wobei mindestens eine Oberfläche eines derartigen Kranzes Taschen hat, wobei wenigstens eine Tasche zumindest eine zu einer Tangente der mindestens einen Oberfläche schräg orientierte Begrenzungswand aufweist.

Diese Lageranordnung weist in einer Ausführungsform mindestens einen zu dem Kranz koaxial angeordneten Laufring auf, wobei dieser mindestens eine Laufring eine Lauffläche für Rollkörper der Lageranordnung hat.

Durch Vorsehen federnder Elemente an der mindestens einen Oberfläche kann ein Toleranzausgleich bei Betrieb der Lageranordnung erreicht werden, wo- durch weiterhin Führungseigenschaften des bspw. als ein sog. Wälzkörperkranz ausgebildeten Kranzes verbessert werden. Der Kranz bzw. Rollkörperkä- fig ist bspw. aus einem Metall oder einer metallischen Verbindung bzw. Legierung wie TN, Stahl, Messing oder Bronze gebildet. Ein Außenring oder Innenring kann auch als ein nicht- bzw. a-magnetischer Stahl ausgebildet sein. Für die Rollkörper bzw. Wälzkörper sind als Materialien Stahl und/oder Keramik geeignet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt einer ersten

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kranzes.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung den in Figur 1 vorgestellten

Ausschnitt des Kranzes in einer zweiten Perspektive.

Figur 3 zeigt eine Vergrößerung des in Figur 2 gezeigten Ausschnitts des Kranzes in schematischer Darstellung.

Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt des in einer der Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten Kranzes.

Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kranzes.

Figur 6 zeigt ein Detail aus Figur 5.

Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch den in den Figuren 5 oder 6 vorgestellten Kranz in schematischer Darstellung.

Figur 8 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Kranzes in schematischer Darstellung.

Figur 9 zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch den in

Figur 8 gezeigten Kranz.

Figur 10 zeigt ein Beispiel eines aus dem Stand der Technik bekannten Kranzes in schematischer Darstellung.

Figur 11 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt des in Figur 10 vorgestellten Kranzes.

Figur 12 zeigt ein Detail aus Figur 11.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile.

Die in Figur 1 ausschnittsweise in schematischer Darstellung gezeigte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kranzes 2 umfasst eine außenseitige Oberfläche 4, eine Seitenfläche 6 und eine Anzahl Aufnahmekäfige 8, wobei in jeweils einem derartigen Aufnahmekäfig 8 ein als Zylinder ausgebildeter Rollkörper 10 relativ zu dem Kranz 2 drehbar aufgenommen ist. Demnach ist der hier gezeigte Kranz 2 als ein sog. Nadelkranz ausgebildet.

Weiterhin weist der Kranz 2 eine Anzahl Taschen 12 auf, wobei jeweils eine Tasche 12 in vorliegender Ausführungsform vier Begrenzungswände 16 und zwei Seitenwände18 aufweist, wobei jeweils eine derartige Begrenzungswand 16 zu einer an der Oberfläche 4 angelegten Tangente 16 schräg orientiert ist.

In Figur 1 ist weiterhin dargestellt, dass axial orientierte Seitenwände 18 der Taschen 12 ein zickzack-förmiges Profil mit hier vier schrägen Außenkanten aufweist.

Figur 2 zeigt den bereits in Figur 1 vorgestellten Ausschnitt des Kranzes 2 in einer zweiten, teilweise geschnittenen Ansicht.

Die hier vorgestellte Ausführungsform des Kranzes 2 ist als eine Komponente einer Lageranordnung vorgesehen. Dabei weist diese Lageranordnung einen hier nicht dargestellten äußeren Laufring auf, der koaxial, außerhalb der außenseitigen Oberfläche 4 anzuordnen ist. Bei Betrieb der Lageranordnung bewegt sich der Kranz 2 relativ zu dem Laufring in einer Drehrichtung, die einer Orientierung der eingezeichneten Tangente 16 entspricht. Dabei rollen die Rollkörper 10 an einer Lauffläche des Laufrings ab. Die Taschen 12 sind zur Aufnahme eines Schmiermittels vorgesehen, so dass eine Schmierung der

Lageranordnung zwischen dem Laufring und dem Kranz 2 begünstigt wird und die Lageranordnung auch unter hohen Drehzahlen betrieben werden kann.

Ein Detail aus Figur 2 ist in Figur 3 vergrößert dargestellt.

Besonders gut sind die Verhältnisse in Figur 4, die eine schematische Schnittdarstellung durch den in den Figuren 1 bis 3 vorgestellten Kranz 2 zeigt, dargestellt. Hierbei ist zu erkennen, dass die Taschen 12 ein zickzack-förmiges und somit W-förmiges Profil aufweisen. Außerdem zeigt Figur 4, wie die vier schrägen Begrenzungswände 14 relativ zu der Oberfläche 4 des Kranzes 2 orientiert sind. Demnach sind die Begrenzungswände 14 ebenfalls unter einem Winkel größer 0 ° und kleiner 90 ° relativ zu der Oberfläche 4 bzw. einer hier wegen der übersicht nicht eingezeichneten Tangente orientiert. Eine derartige Tangente wäre im Bereich einer öffnung jeweils einer Tasche 12 an einer Fort- Setzung der Oberfläche 4 anzulegen.

Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform eines Kranzes 30 mit einer Oberfläche 32, einer Seitenfläche 34 sowie Aufnahmekäfigen 8, in denen Rollkörper 10 angeordnet sind. Diese zweite Ausführungs- form des Kranzes 32 weist ebenfalls Taschen 12 auf, die Begrenzungswände 14 umfassen, die relativ zu einer an der Oberfläche 32 anliegenden Tangente 16 schräg orientiert und demnach konisch ausgebildet sind. Außerdem sind auch hier die Seitenwände 18 Zickzack- und somit W-förmig ausgebildet.

Ergänzend zu der in den Figuren 1 bis 4 vorgestellten ersten Ausführungsform des Kranzes 2 weist der in Figur 5 sowie in weiteren Darstellungen in den Figuren 6 und 7 in zweiter Ausführungsform vorgestellte Kranz 30 federnde Elemente 36 auf. Diese federnden Elemente 36 sind an der außenseitigen Oberfläche 32 des Kranzes 30 angeordnet und weisen eine kreisförmige Wölbung auf und umschließen zudem jeweils einen Hohlraum 38.

Bei Betrieb des hier gezeigten Kranzes 30 innerhalb einer Lageranordnung sind die federnden und somit elastischen Elemente dazu geeignet, einen ToIe-

ranzausgleich mit einem hier nicht dargestellten Laufring der Lageranordnung bereitzustellen. Bei Betrieb der Lageranordnung dreht sich der Lagerring relativ zu dem Kranz 30 in einer zu der Tangente 16 parallelen Drehrichtung, wobei die als Zylinder ausgebildeten Rollkörper 10 an einer Lauffläche dieses Lauf- rings abrollen.

Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kranzes 50 ist in Figur 8 in einer schematischen Darstellung sowie in Figur 9 in einer detaillierten Schnittdarstellung gezeigt. Diese Ausführungsform des Kranzes 50 weist eine Oberfläche 52, eine Seitenfläche 54, eine Anzahl Aufnahmekäfige 8 zur Aufnahme von Rollkörpern 10, die hier als Zylinder ausgebildet sind, sowie eine Anzahl zur Aufnahme von einem Schmiermittel ausgebildeter Taschen 12 auf.

Auch in diesem Fall weisen diese Taschen 12 jeweils vier Begrenzungswände 14 auf, die schräg zu einer in einem jeweiligen Punkt der Oberfläche 52 des Kranzes 50 anliegenden Tangente 16 orientiert sind. Demnach sind die Taschen 12 in Richtung dieser jeweiligen Tangente 16 konisch ausgebildet und weisen Zickzack- und somit W-förmige Seitenwände 18 auf.

ähnlich wie die anhand der Figuren 5 bis 7 gezeigte zweite Ausführungsform des Kranzes 30 weist die in den Figuren 8 und 9 vorgestellte dritte Ausführungsform des Kranzes an der Oberfläche 52 federnde Elemente 56 auf, die im Vergleich zu den Elementen 36 der zweiten Ausführungsform des Kranzes 30 statt einer Wölbung nunmehr zwei Wölbungen aufweisen und demnach im Querschnitt und somit im Profil nierenförmig ausgebildet sind.

Ein Beispiel für einen aus dem Stand der Technik bekannten Kranz 70 ist in Figur 10 sowie in einem ersten vergrößerten Ausschnitt in Figur 11 und einem weiteren vergrößerten Ausschnitt in Figur 12 schematisch dargestellt. Dabei umfasst dieser Kranz 70 eine Anzahl Aufnahmekäfige 72, die zur Aufnahme hier nicht dargestellter Rollkörper ausgebildet sind. An einer Oberfläche 76 dieses Kranzes 70 sind ölaufnahmemodule 74 angeordnet, die im Unterschied zu den Taschen 12 aus den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen

der erfindungsgemäßen Kränze 2, 30, 50 zu Tangenten, die an der Oberfläche 76 des Kranzes 70 anzulegen sind, senkrecht orientierte Außenwände 78 sowie parallel orientierte Böden 80 aufweisen.

Bezugszeichenliste

2 Kranz

4 Oberfläche

6 Seitenfläche

8 Aufnahmekäfig

10 Rollkörper

12 Tasche

14 Begrenzungswand

16 Tangente

18 Seitenwand

30 Kranz

32 Oberfläche

34 Seitenfläche

36 Element

38 Hohlraum

50 Kranz

52 Oberfläche

54 Seitenfläche

56 Element

70 Kranz

72 Aufnahmekäfig

74 ölaufnahmemodul

76 Oberfläche

78 Außenwand

80 Boden