DE10031427A1 - Käfig für ein Wälzlager - Google Patents
Käfig für ein WälzlagerInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Käfig (1) für ein Wälzlager, mit einer ersten Käfigscheibe (2), einer zweiten Käfigscheibe (3) und einer Vielzahl von Bolzen (4), wobei jeder Bolzen (4) mit beiden Käfigscheiben (2, 3) verbunden ist und wobei jeder Bolzen (4) mindestens einen Wälzkörper (5) mit einer zentrischen Axialbohrung (6) führt. Eine Erhöhung der Gebrauchsdauer des Käfigs wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Verbindung des Bolzens (4) mit mindestens einer Käfigscheibe (3) über eine Hülse (7) erfolgt, die mit dem Bolzen (4) über eine Preßpassung (8) verbunden ist und selber mit der Käfigscheibe (3) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager mit einer ersten Käfigscheibe,
einer zweiten Käfigscheibe und einer Vielzahl von Bolzen, wobei jeder Bolzen mit
beiden Käfigscheiben verbunden ist und wobei jeder Bolzen mindestens einen
Wälzkörper mit einer zentrischen Aalbohrung führt.
Bei großen Wälzlagern, die beispielsweise in Walzwerken oder deren Antrieben
eingesetzt werden, kommen gelegentlich sogenannte Bolzenkäfige zum Einsatz, wie
sie der obengenannten Gattung entsprechen. Der Käfig besteht dabei aus zwei
parallel angeordneten Käfigscheiben, die durch eine Vielzahl von Bolzen verbunden
sind. Jeder Bolzen trägt bzw. führt dabei einen Wälzkörper, beispielsweise eine
Zylinderrolle, die eine zentrische Bohrung aufweist. Der Bolzen wird üblicherweise
an einem Ende mit einem Gewinde versehen, das in die eine Käfigscheibe
eingeschraubt wird. Das andere Ende des Bolzens wird nach Montage des Käfigs
samt Rollen an der anderen Käfigscheibe festgeschweißt. Es ergibt sich hierbei ein
relativ einfacher und stabiler Verbund, der im Betrieb zwischen einem Außen- und
Innenring angeordnet ist und so das Lager bildet.
Bei hohen Belastungen des Lagers ist jedoch beobachtet worden, daß diese nach
einer unbefriedigend kurzen Gebrauchsdauer bereits ausfallen. Schadensursache ist,
daß die Schweißnähte, die den Bolzen mit der einen Käfigscheibe fixieren, infolge
ständiger Biegewechselbeanspruchung reißen und so zum Lösen des Bolzens
führen. Das Lager fällt dann in kürzester Zeit aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bolzenkäfig der
eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß auch unter hoher
Lagerbelastung eine gute Fixierung der Bolzen in den Käfigscheiben gewährleistet
ist, damit auch bei ständiger Biegewechselbeanspruchung kein Lagerausfall zu
befürchten ist. Des weiteren soll ein Bolzenkäfig geschaffen werden, der sich auch
durch einfache Montierbarkeit auszeichnet.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindung des Bolzens mit mindestens einer Käfigscheibe über eine Hülse
erfolgt, die mit dem Bolzen über eine Preßpassung verbunden ist und selber mit der
Käfigscheibe form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß nicht - wie bislang im Stand der Technik
- der Bolzen mit zumindest einer Käfigscheibe direkt verschweißt wird, sondern daß
eine Zwischenhülse zum Einsatz kommt, die den Bolzen einerseits über eine
Preßpassung fixiert und andererseits selber mit der Käfigscheibe dauerhaft
verbunden ist.
Bevorzugt wird der Bolzen an einer Käfigscheibe über die Hülse und an der
anderen Käfigscheibe über eine Schraubverbindung verbunden, wie sie im Stand
der Technik bekannt ist. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, daß der Bolzen an
einem Ende ein Gewinde aufweist, daß mit einem Gewinde in der Käfigscheibe
zusammenwirkt.
Eine hohe Gebrauchsdauer und große Widerstandskraft gegen
Biegewechselbelastung wird dadurch erzielt, daß die Hülse einen ersten Bereich mit
einem ersten Durchmesser aufweist sowie einen zweiten Bereich mit einem zweiten
Außendurchmesser, wobei der zweite Außendurchmesser größer ist als der erste
Außendurchmesser, vorzugsweise mindestens 1,25mal so groß; in einer besonders
bevorzugten Ausgestaltung ist der zweite Außendurchmesser mindestens 1,5mal,
vorzugsweise mindestens 2mal, so groß wie der erste Außendurchmesser.
Mit Vorteil kann vorgesehen werden, daß die Aufnahme für die Hülse in der oder
den Käfigscheiben der Geometrie der Hülse angepaßt ist, wobei Käfigscheibe und
Hülse an der dem Wälzkörper abgewandten Seite bündig abschließen. Namentlich
kann die Käfigscheibe eine seitliche Anschlagsfläche für die Hülse aufweisen.
Die Montage wird dadurch wesentlich erleichtert, daß die Hülse an der dem
Wälzkörper zugewandten Seite eine oder zwei Abschrägungen aufweist.
Eine Erhöhung der Stabilität ergibt sich, wenn der Bolzen mit der Hülse an der dem
Wälzkörper abgewandten Seite miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise
verschweißt, ist. Weiterhin wird die eingangs genannte Verbindung der Hülse mit
der Käfigscheibe dadurch bewerkstelligt, daß die Hülse mit der Scheibe
verschweißt ist. Die Verschweißung ist dabei bevorzugt am Außendurchmesser des
zweiten Hülsenbereichs angeordnet.
Zur Erhöhung der Stabilität des Verbundes kann vorgesehen werden, daß die Hülse
mit der Käfigscheibe, insbesondere nur im ersten Bereich der Hülse, mit
Preßpassung, vorzugsweise mit leichter Preßpassung, verbunden ist. Alternativ dazu
kann vorgesehen werden, daß die Hülse mit der Käfigscheibe, insbesondere nur im
ersten Bereich der Hülse, mit einer Schraubverbindung verbunden ist.
Das vorgeschlagene Käfigkonzept wird bevorzugt bei Zylinderrollenlagern,
Kegelrollenlagern oder Tonnenrollenlagern eingesetzt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bolzenkäfigs
dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Ausschnitt eines Schnitts durch den Käfig;
Fig. 2 den rechten Bereich der Fig. 1 gemäß einer alternativen Ausgestaltung.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Käfigs 1 in Form eines Bolzenkäfigs zu
erkennen, der eine erste Käfigscheibe 2 sowie eine zu dieser parallel angeordnete
zweite Käfigscheibe 3 aufweist. Die beiden Käfigscheiben 2, 3 werden durch
Bolzen 4 verbunden. Jeder Bolzen 4 führt bzw. trägt einen Wälzkörper 5 in Form
einer Zylinderrolle; der Wälzkörper 5 weist eine zentrische Bohrung auf, mittels der
der Bolzen 4 den Wälzkörper 5 aufnimmt. Die zentrische Axialbohrung im
Wälzkörper 5 ist mit 6 bezeichnet. Die Anzahl der zum Einsatz kommenden Bolzen
4 korrespondiert mit der Zahl der Wälzkörper 5. Vorliegend ist der Einsatz des
erfindungsgemäßen Bolzenkäfigs bei einem Zylinderrollenlager beschrieben. Er
kann aber auch genauso an anderen Lagertypen, beispielsweise bei
Kegelrollenlagern, zum Einsatz kommen.
Jeder Bolzen 4 ist auf einer Seite (links) mit einem Gewinde versehen. Dieses wird
in die eine Käfigscheibe 2 eingeschraubt, so daß eine Schraubverbindung 9 für
einen stabilen Verbund von Bolzen 4 und Käfigscheibe 2 sorgt.
Zur Fixierung der Bolzen 4 in der anderen Käfigscheibe 3 dienen Hülsen 7, wobei
für jeden Bolzen 4 eine Hülse 7 vorgesehen ist.
Die Hülse 7 weist einen ersten, sich axial erstreckenden Bereich 10 sowie einen
sich daran anschließenden zweiten, sich axial erstreckenden Bereich 11 auf. Der
erste Bereich 10 ist dabei mit einem Außendurchmesser d ausgeführt, während der
zweite Bereich 11 einen demgegenüber größeren Außendurchmesser D aufweist.
Vorliegend ist der größere Durchmesser D etwa zweimal so groß wie der kleinere
Durchmesser d.
Weiterhin ist zu erkennen, daß die zweite Käfigscheibe 3 zur Aufnahme der Hülse 7
eine rotationssymmetrische Aussparung aufweist, die der Form der Hülse 7 (erster
Bereich 10 bzw. zweiter Bereich 11) entspricht. Namentlich weist die Käfigscheibe
3 eine seitliche Anschlagsfläche 12 für die Hülse 7 auf. Im montierten Zustand
fluchtet die (rechte) Außenfläche von Hülse 7 und Käfigscheibe 3.
Zur sicheren Verbindung des Bolzens 4 mit der Hülse 7 ist zwischen Bolzen und
Hülse eine Preßpassung 8 vorgesehen. Preßpassungen sind im Maschinenbau
bestens bekannt, so daß diesbezüglich auf den Stand der Technik verwiesen wird.
Entscheidend ist, daß im montierten Zustand infolge der Preßpassung 8 eine
Widerstandskraft erzeugt wird, wenn versucht wird, die zweite Käfigscheibe 3 in
Achsrichtung von der ersten Käfigscheibe 2 abzuziehen.
Die Hülse 7 ist im Ausführungsbeispiel mit der zweiten Käfigscheibe 3 durch eine
Schweißverbindung 16 stoffschlüssig verbunden. Durch die Anordnung der
Schweißnaht 16 am vergrößerten Durchmesser D ist sichergestellt, daß
Biegeumlaufkräfte nicht zu einem Versagen bzw. Reißen der Schweißnaht 16
führen können.
Zur Erhöhung der Stabilität kann weiterhin vorgesehen werden, daß zwischen dem
Außendurchmesser d des ersten Hülsenbereichs 10 und der entsprechenden
Aufnahmebohrung in der zweiten Käfigscheibe 3 eine leichte Preßpassung
vorgesehen wird. Diese darf jedoch aus Montagegründen nicht zu stark sein, da die
Montage ansonsten dadurch wesentlich erschwert würde. Um die Montage jedoch
grundsätzlich einfach zu gestalten, weist die Hülse 7 an der den Wälzkörpern 5
zugewandten Seite Abschrägungen 13 und 14 auf, die ein problemloses Einführen
der Hülse 7 auf die vormontierten Bolzen 4 bzw. die zweite Käfigscheibe 3
ermöglicht.
Weiterhin kann zur Erhöhung der Stabilität vorgesehen sein, daß nach erfolgter
Montage des Käfigs auch eine weitere umlaufende Schweißnaht 15 zwischen
Bolzen 4 und Hülse 7 angebracht wird.
Eine modifizierte Ausgestaltung der Verbindung zwischen Bolzen und zweiter
Käfigscheibe ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist zu sehen, daß die Hülse am
Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs ein Gewinde aufweist, daß mit einem
entsprechenden Gewinde in der zweiten Käfigscheibe zusammenwirkt und die
Schraubverbindung 18 darstellt. Ansonsten liegt ein analoger Aufbau wie in Fig. 1
vor.
Durch die Schraubverbindung 18 ist es möglich, eine weiter vereinfachte Montage
zu bewerkstelligen: Während bei der Variante gemäß Fig. 1 ein Einpressen -
infolge der Preßpassung - der Hülsen 7 auf die Bolzen 4 notwendig ist, kann dies
bei der Variante gemäß Fig. 2 umgangen werden; hier kann die Preßpassung
zwischen Bolzen und Innendurchmesser der Hülse durch Anziehen der
Schraubverbindung 18 überwunden werden.
Die vorgeschlagene Ausgestaltung eines Bolzenkäfigs gewährleistet eine hohe
Stabilität des Käfigs auch bei größter Lagerbelastung und umlaufender Biegung.
Der Käfig weist daher eine erheblich höhere Gebrauchsdauer auf als vorbekannte
Bolzenkäfige.
1
Käfig
2
erste Käfigscheibe
3
zweite Käfigscheibe
4
Bolzen
5
Wälzkörper
6
zentrische Axialbohrung im Wälzkörper
7
Hülse
8
Preßpassung
9
Schraubverbindung
10
erster Bereich der Hülse
11
zweiter Bereich der Hülse
12
seitliche Anschlagsfläche
13
,
14
Abschrägungen
15
Verschweißung des Bolzens mit der Hülse
16
Verschweißung der Hülse mit der Käfigscheibe
17
leichte Preßpassung
18
Schraubverbindung
d Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs
D Außendurchmesser des zweiten Hülsenbereichs
d Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs
D Außendurchmesser des zweiten Hülsenbereichs
Claims (14)
1. Käfig (1) für ein Wälzlager, mit
einer ersten Käfigscheibe (2),
einer zweiten Käfigscheibe (3) und
einer Vielzahl von Bolzen (4),
wobei jeder Bolzen (4) mit beiden Käfigscheiben (2, 3) verbunden ist und
wobei jeder Bolzen (4) mindestens einen Wälzkörper (5) mit einer zentrischen Axialbohrung (6) führt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Bolzens (4) mit mindestens einer Käfigscheibe (3) über eine Hülse (7) erfolgt, die mit dem Bolzen (4) über eine Preßpassung (8) verbunden ist und selber mit der Käfigscheibe (3) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.
einer ersten Käfigscheibe (2),
einer zweiten Käfigscheibe (3) und
einer Vielzahl von Bolzen (4),
wobei jeder Bolzen (4) mit beiden Käfigscheiben (2, 3) verbunden ist und
wobei jeder Bolzen (4) mindestens einen Wälzkörper (5) mit einer zentrischen Axialbohrung (6) führt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Bolzens (4) mit mindestens einer Käfigscheibe (3) über eine Hülse (7) erfolgt, die mit dem Bolzen (4) über eine Preßpassung (8) verbunden ist und selber mit der Käfigscheibe (3) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.
2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4) an einer
Käfigscheibe (3) über die Hülse (7) und an der anderen Käfigscheibe (2) über
eine Schraubverbindung (9) verbunden ist.
3. Käfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4) an einem
Ende ein Gewinde (9) aufweist, das mit einem Gewinde (9) in der
Käfigscheibe (2) zusammenwirkt.
4. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (7) einen ersten Bereich (10) mit einem ersten Außendurchmesser (d)
aufweist sowie einen zweiten Bereich (11) mit einem zweiten
Außendurchmesser (D), wobei der zweite Außendurchmesser (D) größer ist
als der erste Außendurchmesser (d), vorzugsweise mindestens 1, 25mal so
groß.
5. Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Außendurchmesser (D) mindestens 1,5mal, vorzugsweise mindestens 2mal, so
groß wie der erste Außendurchmesser (d).
6. Käfig nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme
für die Hülse (7) in der oder den Käfigscheiben (3) der Geometrie der Hülse
(7) angepaßt ist, wobei Käfigscheibe (3) und Hülse (7) an der dem Wälzkörper
(5) abgewandten Seite bündig abschließen.
7. Käfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigscheibe (3)
eine seitliche Anschlagsfläche (12) für die Hülse (7) aufweist.
8. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (7) an der dem Wälzkörper (5) zugewandten Seite eine oder zwei
Abschrägungen (13, 14) aufweisen.
9. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bolzen (4) mit der Hülse (7) an der dem Wälzkörper (5) abgewandten Seite
miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt (15), ist.
10. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (7) mit der Käfigscheibe (3) verschweißt (16) ist.
11. Käfig nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung
(16) am Außendurchmesser (D) des zweiten Hülsenbereichs (11) angeordnet
ist.
12. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (7) mit der Käfigscheibe (3), insbesondere nur im ersten Bereich (1 0)
der Hülse (7), mit Preßpassung (17), vorzugsweise mit leichter Preßpassung,
verbunden ist.
13. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (7) mit der Käfigscheibe (3), insbesondere nur im ersten Bereich (10)
der Hülse (7), mit einer Schraubverbindung (18) verbunden ist.
14. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wälzkörper (5) Zylinderrollen, Kegelrollen oder Tonnenrollen sind.
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