DE102006030950A1

DE102006030950A1 - Kammdeckelkäfig für ein Wälzlager

Info

Publication number: DE102006030950A1
Application number: DE102006030950A
Authority: DE
Inventors: Alfred Weidinger; Thomas Müller; Markus Bischof
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: DE102006030950B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kammdeckelkäfig (1) für ein Wälzlager (2), mit dem Wälzkörper (3) des Wälzlagers (2) zwischen einem Innenring (4) und einem Außenring (5) gehalten und/oder geführt werden, wobei der Kammdeckelkäfig (1) einen ersten Seitenring (6) aufweist, an dem eine der Anzahl der Wälzkörper (3) entsprechende Anzahl sich in Achsrichtung (A) erstreckende Stege (7) angeformt oder angeordnet sind, wobei der Kammdeckelkäfig (1) weiterhin einen zweiten Seitenring (8) aufweist, der mittels Befestigungselementen (9) zumindest mit einem Teil der Stege (7) in deren axialen Endbereich verbunden ist. Um den Kammdeckelkäfig für höhere Biegemomente tauglich zu machen, sieht die Erfindung vor, dass der den Befestigungsabschnitt (10) für das Befestigungselement (9) im axialen Endbereich des Steges (7) tragende Bereich mindestens eines Steges (7) über die axiale Erstreckung der Wälzkörper (3) hinaus in Achsrichtung (A) auf den zweiten Seitenring (8) hin verlängert ist und im montierten Zustand des Kammdeckelkäfigs (1) in eine Ausnehmung (11) im zweiten Seitenring (8) hineinragt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kammdeckelkäfig für ein Wälzlager, mit dem Wälzkörper des Wälzlagers zwischen einem Innenring und einem Außenring gehalten und/oder geführt werden, wobei der Kammdeckelkäfig einen ersten Seitenring aufweist, an dem eine der Anzahl der Wälzkörper entsprechende Anzahl sich in Achsrichtung erstreckende Stege angeformt oder angeordnet sind, wobei der Kammdeckelkäfig weiterhin einen zweiten Seitenring aufweist, der mittels Befestigungselementen zumindest mit einem Teil der Stege in deren axialen Endbereich verbunden ist.
Ein Kammdeckelkäfig dieser Art ist aus der DE 197 26 825 A1 bekannt. Der erste Seitenring weist einstückig angeformt die sich über die axiale Breite der Wälzkörper erstreckenden Stege auf. Der zweite Seitenring ist am freien Ende der Stege mittels Schrauben befestigt. Der zweite Seitenring liegt dabei mit einer Planfläche an den ebenfalls plan ausgebildeten axialen Enden der Stege an. Die Schrauben sind in eine Gewindebohrung eingeschraubt, die in die axialen Endbereiche der freien Enden der Stege eingebracht ist.
Es hat sich bei derartigen vorbekannten Kammdeckelkäfigen als nachteilig herausgestellt, dass die Festigkeit des Käfigs insbesondere dann nicht ausreichend ist, wenn versucht wird, den Käfig möglichst leicht auszubilden. Bei der Beaufschlagung mit höheren Biegemomenten kann es – wird ein niedriges Gesamtgewicht des Käfigs angestrebt – zu einem Bauteilversagen an der Verbindungsstelle des zweiten Seitenrings mit den Stegen kommen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Kammdeckelkäfig der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass sichergestellt ist, dass der Käfig hinreichende Belastungen, insbesondere Biegemomente, aufnehmen kann, ohne ein hohes Käfiggewicht hinnehmen zu müssen. Der Käfig soll also so ausgebildet werden, dass bei leichtbauender Konstruktion dennoch eine hohe spezifische Festigkeit gegeben ist.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der den Befestigungsabschnitt für das Befestigungselement im axialen Endbereich des Steges tragende Bereich mindestens eines Steges, vorzugsweise aller Stege, über die axiale Erstreckung der Wälzkörper hinaus in Achsrichtung auf den zweiten Seitenring hin verlängert ist und im montierten Zustand des Kammdeckelkäfigs in eine Ausnehmung im zweiten Seitenring hineinragt.
Mit dieser Maßnahme wird der axiale Abstand zwischen dem Ende des Gewindeabschnitts und dem Kopf des Befestigungselements vermindert.
Die radial äußere Fläche des Stegs und die radial äußere Fläche der Ausnehmung bilden dabei bevorzugt miteinander eine Passfläche. Alternativ dazu kann aber auch vorgesehen sein, dass die radial innere Fläche des Stegs und die radial innere Fläche der Ausnehmung miteinander eine Passfläche bilden.
Um den Käfig leichter zu gestalten, sieht eine Weiterbildung vor, dass der erste Seitenring eine in die Stirnseite eingearbeitete Ringnut aufweist. Die Stege können – um ihn leicht zu halten – im Bereich der axialen Erstreckung der Wälzkörper zumindest teilweise eine gegenüber der radial äußeren Endfläche zumindest einer der Seitenringe geringere radiale äußere Erstreckung aufweisen. Möglich ist es zu diesem Zweck auch, dass die Stege im Bereich der axialen Erstreckung der Wälzkörper zumindest teilweise eine gegenüber der radial inneren Endfläche zumindest einer der Seitenringe größere radiale innere Erstreckung aufweisen. In diesem Falle kann der Übergang von mindestens einem Seitenring zu dem Steg im Radialschnitt unter einem Winkel zur radialen Richtung verlaufen, was den Aufbau eines Schmierfilms unterstützt. Der Winkel liegt dabei bevorzugt zwischen 1° und 15°.
Der Kammdeckelkäfig kann an Borden des Außenrings oder des Innenrings geführt sein; möglich ist auch eine Führung an den Wälzkörpern.
Als Befestigungselement kommt bevorzugt eine Schraube zum Einsatz.
Das Wälzlager ist bevorzugt als Zylinderrollenlager ausgeführt, wobei aber genauso ein Einsatz des vorgeschlagenen Käfigs insbesondere in einem Toroidallager, einem Kegelrollenlager oder einem Pendelrollenlager möglich ist.
Die Distanz zwischen dem Befestigungsabschnitt im Steg, d. h. insbesondere der Gewindebohrung im axialen Endbereich der Stege, und dem Kopf des Befestigungselements, d. h. insbesondere dem Schraubenkopf, wird erfindungsgemäß reduziert, was höhere Biegemomente ermöglicht und insgesamt eine höhere (Dauer-)Festigkeit des Käfigs garantiert. Dabei können kürzere Schrauben eingesetzt werden, was die Kosten des Käfigs reduziert. Der De ckel (zweiter Seitenring) ist ferner in seinem Mittelbereich relativ dünn ausgebildet.
Durch die geschilderten Maßnahmen wird ferner erreicht, dass sich der vorgeschlagene Kammdeckelkäfig durch ein relativ geringes Gewicht auszeichnet.
Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Käfigs erfolgt schließlich eine Unterstützung des Aufbaus eines tragfähigen Schmierfilms.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch ein Zylinderrollenlager mit einem Kammdeckelkäfig gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung,
2 den rechten Endbereich des Zylinderrollenlagers nach 1 in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung und
3 nochmals den rechten Endbereich des Zylinderrollenlagers in einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung.
In 1 ist ein Wälzlager 2 in Form eines Zylinderrollenlagers zu sehen, das einen Innenring 4, einen Außenring 5 und zwischen beiden Ringen 4, 5 angeordnete Wälzkörper 3 in Form von Zylinderrollen aufweist. Die Zylinderrollen 3 werden mittels eines Kammdeckelkäfigs 1 geführt bzw. von diesem gehalten.
Der Kammdeckelkäfig 1 hat einen ersten Seitenring 6, an dem Stege 7 angeformt sind, die sich über die gesamte axiale Breite der Zylinderrollen 3 erstre cken. Am sich ergebenden freien (rechten) Ende der Stege 7 ist ein zweiter Seitenring 8 angeordnet. Dieser ist mit Befestigungselementen 9 in Form von Schrauben an den Stegen 7 befestigt, so dass sich ein stabiler Verbund ergibt, der die Zylinderrollen 3 hält. Die axialen Endbereiche der Stege 7 bilden dabei Befestigungsabschnitte 10, in die eine sich in Achsrichtung A erstreckende Gewindebohrung eingearbeitet ist, in die bei der Montage des Käfigs 1 die Schrauben 9 eingeschraubt werden.
Die Stege 7 – im Ausführungsbeispiel: sämtliche Stege 7 – sind über die axiale Erstreckung der Zylinderrollen 3 hinaus verlängert und ragen in eine Ausnehmung 11 hinein, die in die eine Stirnseite des zweiten Seitenrings 8 eingearbeitet ist. Hierbei kann es sich um eine Ringnut handeln, die in den Seitenring 8 eingedreht ist. Die axiale Erstreckung der Ausnehmung beträgt bevorzugt zwischen 25 % und 75 % der axialen Breite des zweiten Seitenrings 8. Hierdurch wird das axiale Ende der Stege 7 näher an die vom ersten Seitenring 6 abgewandet Stirnseite 18 des zweiten Seitenrings 8 verlagert. Das Ergebnis ist, dass sich eine verkürzte Distanz zwischen dem Schraubenkopf 19 und dem Gewinde 20 ergibt. Dies ermöglicht die Aufnahme höherer Biegemomente und damit eine höhere Gestaltfestigkeit des Käfigs 1.
Wie in 1 gesehen werden kann, bilden die radial äußere Fläche des Steges 7 und die radial äußere Fläche der Ausnehmung 11 im zweiten Seitenring 8 eine Passfläche 12. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 bilden indes die radial innere Fläche des Steges 7 und die radial innere Fläche der Ausnehmung 11 eine Passfläche 13; dies gilt auch für das Ausführungsbeispiel nach 3.
Um den Käfig 1 möglichst leicht zu machen können folgende Maßnahmen vorgesehen werden: In die Stirnseite 14 des ersten Seitenrings 6 ist eine Ringnut 15 mit der in 1 mit gestrichelten Linien dargestellten Form eingedreht. Der Seitenring 6 wird damit wesentlich leichter. Ferner ist vorgesehen, dass die Stege 7 sowohl radial außen als auch radial innen zurückgenommen sind, um den Käfig 1 leichter zu machen. Wie in 1 gesehen werden kann, liegt die radial äußere Endfläche des ersten Seitenrings 6 auf einem Radius r_A6, der größer ist als der Radius r_SA der radial äußeren Endfläche des Steges 7. Entsprechendes gilt auch für den zweiten Seitenring 8, d. h. die radial äußere Endfläche des zweiten Seitenrings 8 liegt auf einem größeren Radius r_A8 als die radial äußere Endfläche des Steges 7 mit dem Radius r_SA. Analoges gilt für die radial innenliegende Endfläche des Steges 7: Die Radien r_I6 und r_I8 der Radien für die radial innere Endfläche der Seitenringe 6, 8 sind kleiner als der Radius r_SI der radial inneren Endfläche des Steges 7.
Der Übergang von den radial äußeren bzw. radial inneren Flächen der Seitenringe 6, 8 zum Steg 7 weisen einen durch Drehen hergestellten kegelabschnittsförmigen Bereich auf, der in 1 durch den Winkel α markiert ist. Der Winkel α liegt dabei vorzugsweise zwischen 1° und 15°. Die aufgrund des Winkels α entstehende Schräge dient der Unterstützung des Aufbaus eines hydrodynamischen Schmierfilms am Kammteil und an den Seitenringen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Kammdeckelkäfig 1 im übrigen außenringgeführt, d. h. der Käfig 1 läuft an Borden 16 des Außenrings 5 an.
Bei der in 2 dargestellten Lösung ist der Käfig 1 indes innenringgeführt, d. h. der Käfig 1 läuft an einem Bord 17 des Innenrings 4 an.
Gemäß 3 ist schließlich vorgesehen, dass der Käfig 1 rollengeführt ist; er läuft weder am Außenring noch am Innenring an.

1: Kammdeckelkäfig
2: Wälzlager (Zylinderrollenlager)
3: Wälzkörper
4: Innenring
5: Außenring
6: erster Seitenring
7: Steg
8: zweiter Seitenring
9: Befestigungselement (Schraube)
10: Befestigungsabschnitt
11: Ausnehmung
12: Passfläche
13: Passfläche
14: Stirnseite
15: Ringnut
16: Bord
17: Bord
18: Stirnseite des zweiten Seitenrings
19: Schraubenkopf
20: Gewinde
A: Achsrichtung
r_A6: radial äußere Endfläche des ersten Seitenrings
r_A8: radial äußere Endfläche des zweiten Seitenrings
r_SA: radial äußere Endfläche des Steges
r_I6: radial innere Endfläche des ersten Seitenrings
r_I8: radial innere Endfläche des zweiten Seitenrings
r_SI: radial innere Endfläche des Steges
α: Winkel

Claims

Kammdeckelkäfig (1) für ein Wälzlager (2), mit dem Wälzkörper (3) des Wälzlagers (2) zwischen einem Innenring (4) und einem Außenring (5) gehalten und/oder geführt werden, wobei der Kammdeckelkäfig (1) einen ersten Seitenring (6) aufweist, an dem eine der Anzahl der Wälzkörper (3) entsprechende Anzahl sich in Achsrichtung (A) erstreckende Stege (7) angeformt oder angeordnet sind, wobei der Kammdeckelkäfig (1) weiterhin einen zweiten Seitenring (8) aufweist, der mittels Befestigungselementen (9) zumindest mit einem Teil der Stege (7) in deren axialen Endbereich verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der den Befestigungsabschnitt (10) für das Befestigungselement (9) im axialen Endbereich des Steges (7) tragende Bereich mindestens eines Steges (7) über die axiale Erstreckung der Wälzkörper (3) hinaus in Achsrichtung (A) auf den zweiten Seitenring (8) hin verlängert ist und im montierten Zustand des Kammdeckelkäfigs (1) in eine Ausnehmung (11) im zweiten Seitenring (8) hineinragt.
Kammdeckelkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Fläche des Stegs (7) und die radial äußere Fläche der Ausnehmung (11) miteinander eine Passfläche (12) bilden.
Kammdeckelkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Fläche des Stegs (7) und die radial innere Fläche der Ausnehmung (11) miteinander eine Passfläche (13) bilden.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Seitenring (6) eine in die Stirnseite (14) eingearbeitete Ringnut (15) aufweist.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (7) im Bereich der axialen Erstreckung der Wälzkörper (3) zumindest teilweise eine gegenüber der radial äußeren Endfläche (r_A6, r_A8) zumindest einer der Seitenringe (6, 8) geringere radiale äußere Erstreckung (r_SA) aufweist.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (7) im Bereich der axialen Erstreckung der Wälzkörper (3) zumindest teilweise eine gegenüber der radial inneren Endfläche (r_I6, r_I8) zumindest einer der Seitenringe (6, 8) größere radiale innere Erstreckung (r_SI) aufweist.
Kammdeckelkäfig nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von mindestens einem Seitenring (6, 8) zu dem Steg (7) im Radialschnitt unter einem Winkel (α) zur radialen Richtung verläuft.
Kammdeckelkäfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen 1° und 15° liegt.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er an einem Bord (16) des Außenrings (5) geführt ist.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er an einem Bord (17) des Innenrings (4) geführt ist.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er an den Wälzkörpern (3) geführt ist.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (9) eine Schraube ist.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager ein Zylinderrollenlager ist.
Kammdeckelkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager ein Toroidallager, ein Kegelrollenlager oder ein Pendelrollenlager ist.