DE10031427C2 - Käfig für ein Wälzlager - Google Patents
Käfig für ein WälzlagerInfo
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- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
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- F16C33/52—Cages for rollers or needles with no part entering between, or touching, the bearing surfaces of the rollers
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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, wobei jeder Bolzen mindestens einen
Wälzkörper mit einer zentrischen Axialbohrung führt und wobei 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.
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.
Ein Bolzenkäfig der eingangs genannten Art ist aus der JP 11201170 A sowie aus
der US 6 022 147 A bekannt. In der letztgenannten Schrift hat der Bolzen an seinem
einen Ende einen vergrößerten Durchmesser; er wird durch die erste Käfigscheibe
und den Wälzkörper gesteckt und an der zweiten Käfigscheibe angeschraubt (siehe
Fig. 11 dieser Schrift).
Verschiedene andere Ausgestaltungen von Bolzenkäfigen sind durch die DE 19 17 141 U,
die DE 17 22 510 U, die US 2 013 123, die US 2 267 708, die US 5 281 036 A
und die DE 196 17 247 A1 bekannt.
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 der Bolzen an einem Ende ein Gewinde aufweist, das mit einem Gewinde in
der ersten Käfigscheibe zusammenwirkt und an der zweiten Käfigscheibe über die
Hülse, die mit der zweiten Käfigscheibe mittels einer Schraubverbindung
verbunden ist, festgelegt ist.
Eine hohe Gebrauchsdauer und große Widerstandskraft gegen Biegewechsel
belastung 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 1,25 mal so groß; in einer besonders
bevorzugten Ausgestaltung ist der zweite Außendurchmesser mindestens 1,5 mal,
vorzugsweise mindestens 2 mal, so groß wie der erste Außendurchmesser.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Schraubverbindung nur im ersten Bereich
der Hülse angeordnet ist.
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.
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 Aalbohrung 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 Käflgscheibe 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 Käflgscheibe 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.
Um die Montage 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.
Das erfindungsgemäße Konzept ist detailliert 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.
Durch die Schraubverbindung 18 ist es möglich, eine vereinfachte Montage zu
bewerkstelligen: Während üblicherweise ein Einpressen - infolge der Preßpassung -
der Hülsen 7 auf die Bolzen 4 notwendig ist, kann dies bei der erfindungsgemäßen
Lösung 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 Aalbohrung 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
18
Schraubverbindung
d Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs
D Außendurchmesser des zweiten Hülsenbereichs
d Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs
D Außendurchmesser des zweiten Hülsenbereichs
Claims (11)
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,
wobei jeder Bolzen (4) mindestens einen Wälzkörper (5) mit einer zentrischen Axialbohrung (6) führt und
wobei 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,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bolzen (4) an einem Ende ein Gewinde (9) aufweist, das mit einem Gewinde (9) in der ersten Käfigscheibe (2) zusammenwirkt und an der zweiten Käfigscheibe (3) über die Hülse (7), die mit der zweiten Käfigscheibe (3) mittels einer Schraubverbindung (18) verbunden ist, festgelegt 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,
wobei jeder Bolzen (4) mindestens einen Wälzkörper (5) mit einer zentrischen Axialbohrung (6) führt und
wobei 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,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bolzen (4) an einem Ende ein Gewinde (9) aufweist, das mit einem Gewinde (9) in der ersten Käfigscheibe (2) zusammenwirkt und an der zweiten Käfigscheibe (3) über die Hülse (7), die mit der zweiten Käfigscheibe (3) mittels einer Schraubverbindung (18) verbunden ist, festgelegt ist.
2. Käfig nach Anspruch 1, 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 1,25 mal so groß.
3. Käfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite
Außendurchmesser (D) mindestens 1,5 mal, vorzugsweise mindestens 2 mal,
so groß wie der erste Außendurchmesser (d).
4. Käfig nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schraubverbindung (18) nur im ersten Bereich (10) der Hülse (7)
angeordnet ist.
5. Käfig nach Anspruch 2, 3 oder 4, 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.
6. Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigscheibe (3)
eine seitliche Anschlagsfläche (12) für die Hülse (7) aufweist.
7. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hülse (7) an der dem Wälzkörper (5) zugewandten Seite eine oder zwei
Abschrägungen (13, 14) aufweisen.
8. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Bolzen (4) mit der Hülse (7) an der dem Wälzkörper (5) abgewandten Seite
miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt (15), ist.
9. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hülse (7) mit der Käfigscheibe (3) verschweißt (16) ist.
10. Käfig nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung
(16) am Außendurchmesser (D) des zweiten Hülsenbereichs (11)
angeordnet ist.
11. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wälzkörper (5) Zylinderrollen, Kegelrollen oder Tonnenrollen sind.
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