DE102009014779A1

DE102009014779A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102009014779A1
Application number: DE102009014779A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Zeidlhack
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig mit mehreren in Umfangsrichtung (U) angeordneten Segmenten (2, 2'), wobei mindestens zwei benachbarte Segmente (2, 2') über eine Kopplungseinrichtung (3) mit in Umfangsrichtung (U) bestehendem Spiel (28) miteinander verbunden sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Wälzlagerkäfigs, der einen Betrieb des Lagers unter Vermeidung stoßartiger Belastungen der Segmente gegeneinander ermöglicht, wobei die Segmente ohne besondere Formgebung zwischen den Laufbahnen bzw. über die Wälzkörper zuverlässig geführt sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Spiel (28) zwischen den benachbarten Segmenten (2, 2') federkraftbeaufschlagt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten, wobei mindestens zwei benachbarte Segmente über eine Kopplungseinrichtung mit in Umfangsrichtung bestehendem Spiel miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Wälzlager, umfassend einen derartigen Wälzlagerkäfig.
Lagerkäfige für Wälzlager sind an sich seit langer Zeit bekannt und stellen sogenannte Käfigtaschen oder Aufnahmen bereit, in denen die Wälzkörper des Lagers gehalten und geführt werden.
Derartige Käfige können als einteiliges Bauteil gefertigt sein. Neuere Entwicklungen sind jedoch insbesondere auf aus Kunststoff gefertigte Käfige gerichtet, die aus mehreren Käfigsegmenten zusammengesetzt sind. Dabei weist üblicherweise jedes Käfigsegment mindestens eine, bevorzugt aber auch mehrere Käfigtaschen auf.
Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 102 46 825 A1 geht ein Käfig für ein Wälzlager hervor, der aus mehreren nicht miteinander verbundenen, also lose eingebauten Käfigsegmenten besteht und der insbesondere bei spielfreien oder vorgespannten Wälzlagerungen einsetzbar ist. Um eine quell und/oder temperaturbedingte Ausdehnung der Käfigsegmente zuzulassen, ohne dass unzulässige mechanische Spannungen entstehen, verbleibt bei einer Aneinanderreihung der Käfigsegmente zwischen den benachbarten Stirnseiten des ersten und letzten Käfigsegments ein Zwischenraum. Bevorzugtes Anwendungsgebiet für derartige Käfige sind insbesondere Wälzlager für Windkraftanlagen.
Da die Käfigsegmente vergleichsweise eng zwischen den Laufbahnen geführt werden, muss die Ausdehnung der Segmente insgesamt beachtet werden. Je nach Temperatur- und Lagerbetriebssituationen kann dies zu einem vergleichsweise großen Spiel an einer der Stoßstellen führen, und es kann damit nicht zu einem zwanglosen Ausdehnen der Segmente in einem diesem Spalt gegenüberliegenden Bereich des Käfigs, in dem die Segmente ohne Spiel aneinandergereiht liegen, kommen. Die Wälzkörper und die Segmente werden durch die dabei entstehenden Zwangskräfte ungünstig belastet. Dies kann dazu führen, dass im Betrieb Kräfte auftreten, die zu einer plastischen Verformung oder Rissbildung an den Kunststoff-Käfigsegmenten führen. Dadurch kann auch die Lagerreibung erheblich ansteigen, was wiederum weiter erhöhte Temperaturen und/oder erhöhten Verschleiß verursachen kann.
Die Deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 022 951 A1 beschreibt vor diesem Hintergrund ein Käfigsegment für einen Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art mit mindestens zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Umfangsstegen, wobei das Käfigsegment eine Kopplungseinrichtung aufweist, über die das Käfigsegment stirnseitig mit einem weiteren benachbarten Käfigsegment verbunden ist. Diese Verbindung weist bevorzugt eine Spielpassung auf.
Durch diese Kopplung der Käfigsegmente untereinander kann bei einem kostengünstig hergestellten Käfig das Gegeneinanderschlagen der Käfigsegmente beim Betrieb des Wälzlagers zumindest dadurch in seinen Auswirkungen verringert werden, dass das gesamte Spiel der Käfigsegmente in Umfangsrichtung annähernd gleichmäßig über den Umfang auf die individuellen Stoßstellen zwischen den einzelnen Käfigsegmenten verteilt ist.
Die von den Kopplungseinrichtungen realisierten Verbindungen können je nach Einbaulage des Wälzlagers erheblich belastet werden. Insbesondere bei einer horizontalen Ausrichtung der Lagerachse können bei Großwälzlagern, z. B. Rollenlagern mit sehr großen Teilkreisdurchmessern von mehr als 500 mm, vorzugsweise mehr als 1500 mm und weiter vorzugsweise mehr als 2500 mm, hohe Gewichtskräfte der unbelasteten Wälzkörper zu hohen Vertikalbelastungen der Kopplungseinrichtung führen.
Auch diese Ausgestaltung der Segmente – insbesondere wenn diese aus Kunststoff hergestellt sind – hat sich hinsichtlich der Bewegung und des Gleitens auf den Laufbahnen der Lagerringe jedoch als noch nicht völlig optimal erwiesen. Zwar sind die Kopplungseinrichtungen aus der DE 10 2006 022 951 A1 geeignet den hohen (Gewichts)kräften der Wälzkörper standzuhalten, d. h. sich im Stillstand der Windkraftanlage sowie während deren Betriebs nicht zu öffnen. Jedoch können während des Betriebs die Käfigsegmente unter bestimmten Voraussetzungen (lokales Spiel von Wälzkörpern, z. B. im nicht betriebswarmen Zustand des Lagers) durch Beschleunigungen stirnseitig weiterhin gegeneinander stoßen. Das dabei entstehende Geräusch des Aufeinanderstoßens der Käfigsegmente ist akustisch störend und kann zu Fehlinterpretationen bezüglich des Lagerzustandes führen. Darüber hinaus sind auch Beschädigungen des Käfigsegmente nicht auszuschließen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Wälzlagerkäfigs, der die vorgenannten Unzulänglichkeiten vermeidet und insbesondere für große Rollenlager mit schweren Wälzkörpern und horizontal ausgerichteter Lagerachse einen Betrieb des Lagers ohne stoßartige Belastungen ermöglicht, wobei die Segmente ohne besondere Formgebung zwischen den Laufbahnen bzw. über die Wälzkörper zuverlässig geführt sind und insbesondere ein Aufeinanderstoßen der Segmente verhindert bzw. spürbar reduziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist bei einem Wälzlagerkäfig mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten, wobei mindestens zwei benachbarte Segmente über eine Kopplungseinrichtung mit Spiel in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind, das Spiel zwischen den benachbarten Segmenten federkraftbeaufschlagt.
Damit können die Käfigsegmente weiterhin in ihrer Einbau- bzw. Ausgangsposition so miteinander verbunden sein, dass zwischen ihnen das an ihren Stoßstellen erforderliche bzw. gewünschte und gleichmäßig über den Umfang verteilte Spiel verbleibt. Dieses Spiel ist in seiner Größe auf das jeweilige Segment abgestimmt bzw. derart bemessen, dass es Ausdehnungseffekten aufgrund von Materialquellen und/oder aufgrund von Temperaturerhöhungen kompensierend entgegenwirkt. Dieser Aspekt hat besondere Bedeutung, wenn für den Wälzlagerkäfig ein Material verwendet wird, dessen Temperaturkoeffizient (Wärmeausdehnungsverhalten) erheblich von dem Temperaturkoeffizienten der übrigen Lagerkomponenten, insbesondere der Lagerringe, abweicht.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erfolgt eine Verbindung der Segmente konstruktiv also vorteilhafterweise derart, dass sich die Verbindung unter vorbestimmten Rückstellkräften in Umfangsrichtung gesehen sowohl (begrenzt) erweitern als auch (begrenzt) vermindern (d. h. also stauchen) lässt.
Damit ergibt sich eine wesentlich kontrolliertere und von der Einbaulage des Lagers weitgehend unabhängige Verhaltensweise der Käfigsegmente. Dies führt zu erheblich reduziertem Verschleiß, zu einem verbesserten Verhalten einer gegebenenfalls vorzusehenden Schmierung und insbesondere zu einer deutlichen Reduzierung stoßartiger Belastungen. All dies trägt zu einer vorteilhafterweise verminderten Wartungsintensität und einer besseren Langzeitstabilität von mit dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig ausgerüsteten Lagern bei.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel und dessen Erläuterung.
Auch wenn die Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme eines Großwälzlagers, insbesondere unter Bezugnahme auf ein Rollenlager mit einem Teilkreisdurchmesser von mehr als 500 mm, vorzugsweise mehr als 1500 mm und weiter vorzugsweise mehr als 2500 mm, beschrieben, und besonders bevorzugt bei horizontaler Orientierung des Lagers und bei Betriebstemperaturen bis ca. 150°C mit einer oder mehreren Wälzkörperreihen eingesetzt wird, ist die Erfindung keineswegs auf derartige Rollenlager beschränkt. Sie kann vielmehr auch für viele andere Lagerbauarten Verwendung finden.
Nach einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eine auf die benachbarten Segmente wirkende Federeinrichtung vorgesehen, die das Spiel mit ihrer Federkraft beaufschlagt.
Die Federeinrichtung kann bevorzugt eine Tellerfeder umfassen. Hinsichtlich der elastischen Eigenschaften des Wälzlagerkäfigs und der Realisierung sowie Dosierung der Federbeaufschlagung ist es bevorzugt, wenn die Federeinrichtung mehrere Tellerfedern umfasst, die gleichsinnig oder – besonders bevorzugt – gegensinnig geschichtet sind.
Eine besonders zuverlässig hohe Kräfte aufnehmende konstruktive Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs sieht vor, dass die Federeinrichtung von einer Schraube oder einem Bolzen durchdrungen ist, so dass die Schraube bzw. der Bolzen zumindest einen Teil der Kopplungseinrichtung bildet und die benachbarten Segmente miteinander verbindet.
In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Federeinrichtung zumindest eine Blattfeder, die an den Stirnseiten der benachbarten Segmente – vorzugsweise an deren Enden ihrer umlaufenden Umfangsstege bzw. an deren Stirnbereichen – angreift.
Fertigungs- und montagetechnisch bevorzugt und durch ein relativ geringes Eigengewicht vorteilhaft ist die Blattfeder als Klammer mit einer im Wesentlichen V-förmigen Gestalt ausgebildet, wobei der senkrechte Langschenkel der Y-Form von den annähernd parallel beabstandeten Blattfederenden gebildet ist.
Für die Montage und den erforderlichen Bauraum ist eine Fortbildung der Erfindung bevorzugt, bei der die Segmente Materialfortsätze zur Aufnahme der Federeinrichtung aufweisen. Selbstverständlich können in diesen Materialfortsätzen auch unmittelbare Angriffsflächen für die Federeinrichtung vorgesehen sein und/oder Ausnehmungen oder Aufnahmeräume für Schrauben oder Bolzen zur Verbindung benachbarter Segmente.
Gemäß einer Ausführungsform weist zumindest ein Führungselement eines Segments eine Bohrung zum Aufnehmen eines Bolzens zur Aufnahme der Federeinrichtung auf. Der Bolzen kann mit Muttern an dem Führungselement fixiert werden und entweder durch nur ein Führungselement oder durch zwei Führungselemente eines Segments hindurchragen.
Vorzugsweise wird der Käfig in einem Großwälzlager eingesetzt, d. h. der Käfig ist ein Großwälzlagerkäfig. Der Käfig soll insbesondere in einem Wälzlager mit einem Teilkreisdurchmesser von mehr als 500 mm, vorzugsweise mehr als 1500 mm und weiter vorzugsweise mehr als 2500 mm eingesetzt werden.
Ein erfindungsgemäßes Wälzlager ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig umfasst. Vorzugsweise ist das Wälzlager in einer Windkraftanlage eingesetzt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 in Aufsicht ein Käfigsegment mit einem (ausschnittsweise) angedeuteten benachbarten Käfigsegment,
2 teilweise eine Schnittdarstellung entlang der Linie I-I in 1 modifizierter Form,
3 und 4 alternative Ausgestaltungen einer Federeinrichtung,
5 ein Ausführungsbeispiel, umfassend eine Blattfeder,
6 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels gemäß 5 in radialer Richtung und
7 und 8 weitere Ausführungsbeispiele von Federeinheiten.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Wälzlagerkäfig 1, der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung U angeordneten individuellen Käfigsegmenten 2 umfasst. In 1 sind aus Darstellungsgründen nur ein vollständiges Seg ment 2 und teilweise ein benachbartes, anschließendes Segment 2' dargestellt. Die beiden benachbarten Segmente 2, 2' sind über eine Kopplungseinrichtung 3 im Bereich ihrer einander zugewandten Stirnseiten 4, 4' verbunden. Die Kopplungseinrichtung ist in 1 zur besseren Darstellung nur an dem Umfangssteg 5 mit dem kleineren Radius (innerer Umfangssteg) an dessen rechtem Ende bzw. am inneren Umfangssteg 5' an dessen linkem Ende dargestellt. Grundsätzlich kann das Segment 2 (und entsprechend das Segment 2') an allen seinen Segmentecken – also nicht nur an der Segmentecke 6, sondern auch an den Segmentecken 7, 8 und 9 gleichermaßen mit einer Kopplungseinrichtung 3 und einer Federeinrichtung 10 versehen sein.
Zur Aufnahme der Federeinrichtung 10 sind die Umfangsstege 5, 5' bzw. entsprechend (hier aber nicht dargestellt) der äußere Umfangssteg 11 mit Materialanformungen 12, 13 versehen. Diese können als integrale Materialfortsätze realisiert sein, beispielsweise indem bei einem aus Kunststoff hergestellten Käfigsegment die Umfangsstege 5, 11 entsprechende Anspritzungen aufweisen. In den Materialfortsätzen sind Ausnehmungen 16, 17; 18, 19 vorgesehen.
In diese sind die in 1 der besseren Darstellung halber unterhalb der Segmente 2, 2' dargestellten Komponenten im montierten Zustand eingepasst.
Im Einzelnen ist eine Schraube 20, bevorzugt mit einem Innensechskant 21, vorgesehen. Diese fixiert mehrere jeweils gegensinnig geschichtete Tellerfedern 22, indem die zentralen Bohrungen 23 der Tellerfedern 22 von dem Gewindebolzen 24 der Schraube 20 durchdrungen sind. Am freien Ende der Schraube 20 ist eine Gegenmutter 25 aufgeschraubt und z. B. mit einer Kontermutter gesichert; dadurch sind die Tellerfedern 22 unter eine vorgegebene Vorspannung gesetzt.
Die Tellerfedern wirken als Federeinrichtung und üben damit eine Gegenkraft aus, wenn sich die Käfigsegmente 2, 2' in Umfangsrichtung U gemäß dem vorgesehenen und durch einen Spalt 26 zwischen den Stirnseiten 4, 4' realisierten und durch die Koppeleinrichtung 3 zugelassenen Spiel 28 relativ zueinander bewegen. Diese Bewegung kann z. B. gewünscht und erforderlich sein bei einem Einsatz des Käfigs als Bestandteil eines Großwälzlagers/Rollenlagers, insbesondere mit einem Teilkreisdurchmesser von mehr als 500 mm. Ein derartiges Rollenlager kann üblicherweise bis 150°C eingesetzt werden und eine oder mehrere Wälzkörperreihen aufweisen. Ein bevorzugter Einsatz ist als Rotor-Hauptlager in einer Windkraftanlage gegeben.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ist gewährleistet, dass sich die Lagerkäfigsegmente gemäß dem zur Verfügung stehenden Spiel 28 beispielsweise infolge von Lagertemperaturerhöhungen und der damit einhergehenden, temperaturkoeffizientabhängigen relativen Ausdehnung in Bezug auf die Lagerringe ausdehnen können. Gleichermaßen ist auch eine relative Beweglichkeit der Lagerkäfigsegmente zueinander in Umfangsrichtung U unter Änderung des Spiels 28 bei temperatur- und/oder schwerkraftbedingten Änderungen ihrer Geometrie gegeben.
Jede dieser Bewegungen, also sowohl die Bewegung der Lagersegmente aufeinander zu als auch eine Entfernung in Umfangsrichtung U steht dabei unter dem Einfluss der Federkraft F der Tellerfedern 22.
Anstelle oder zusätzlich zu den Tellerfedern können auch Schraubenfedern verwendet werden, die sowohl Zugkräfte als auch Druckkräfte federelastisch aufnehmen können. Grundsätzlich sind erfindungsgemäß alle Arten von Federelementen denkbar, die für Zugkräfte und Druckkräfte konzipiert sind.
Zwischen den sich in Umfangsrichtung U erstreckenden Umfangsstegen 5, 11 erstrecken sich in an sich bekannter Weise Querstege 30, die zwischen sich Taschen 31 zur Aufnahme nicht dargestellter Wälzkörper – im Ausfüh rungsbeispiel in Form von Kegelrollen – bilden. Diese Ausgestaltung ist beispielsweise aus der genannten DE 10 2006 022 951 A1 an sich bekannt, auf die hiermit ausdrücklich im Rahmen der Offenbarung Bezug genommen wird. Die Querstege 30 sind mit an sich bekannten Führungselementen 32, 33 zur Führung der nicht dargestellten Wälzkörper versehen.
2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie I-I in 1, allerdings mit einem Käfigsegment 40, das bei prinzipiell gleichem Aufbau im Bereich seiner stirnseitigen Enden 41, 42 gegenüber der Ausführung nach 1 modifiziert ist. An dem in der Schnittdarstellung erkennbaren (äußeren) Umfangssteg 45 sind Ausnehmungen oder Schlitze 48, 49 vorgesehen. In diese ist jeweils ein Ende 50, 51 einer Blattfeder 52 eingesteckt. Das Ende 51 der Blattfeder 52 greift in eine korrespondierende Ausnehmung des anschließenden – hier in 2 aber nicht dargestellten – benachbarten Käfigsegments ein, die so wie die Ausnehmung 48 ausgebildet sein kann.
Damit sind benachbarte Segmente ebenfalls federelastisch miteinander verbunden, wobei hier die Blattfeder 52 das zwischen den Lagerkäfigsegmenten 40 eingestellte Spiel in Umfangsrichtung U in beiden Orientierungen der Umfangsrichtung U mit einer Federkraft beaufschlagt. Bei dieser Ausgestaltung bewirkt also eine von der Blattfeder 52 gebildete Federeinrichtung 54, dass die benachbarten Segmente federkraftbeaufschlagt sind, so dass insbesondere ein sehr kontrolliertes relatives Bewegen der Segmente im Betrieb beispielsweise infolge von Quelleffekten des Materials, Temperatureffekten und/oder Schwerkrafteinflüssen gewährleistet ist.
3 zeigt in perspektivischer Darstellung das Federelement (Blattfeder) 52 gemäß 2. Man erkennt dabei eine im Wesentlichen einem „Y” entsprechende Gestalt, wobei der Fuß oder senkrechte Langschenkel 55 der Y-Form beidseitig von den Enden 50, 51 des Federelements 52 gebildet ist. Insoweit handelt es sich quasi um ein „offenes Y”, dessen beide oberen spitzwinklig zueinander stehenden Schenkel 60, 61 eine besonders vorteil hafte, federelastische Auslenkbarkeit der Enden 50, 51 gestattet.
4 zeigt eine mögliche Alternative in der Ausgestaltung eines Federelementes 62, das in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Runddraht 63 geformt ist.
Die Federeigenschaften bzw. Federkennlinien der Federelemente 52 bzw. 62 nach den 3 und 4 können je nach Bedarf über die Dimensionierung und Wahl des Blattfedermaterials bzw. des Runddrahtmaterials 63 eingestellt werden.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in dem zwei benachbarte Segmente federelastisch miteinander verbunden sind, wobei hier eine Blattfeder 64 das zwischen den Lagerkäfigsegmenten eingestellte Spiel in Umfangsrichtung U in beiden Orientierungen der Umfangsrichtung U mit einer Federkraft beaufschlagt. Solche Blattfedern bzw. Bügelfedern können zwischen allen Käfigsegmenten angeordnet werden. Insbesondere können zwischen zwei benachbarten Käfigsegmenten jeweils zwei Blattfedern im Bereich der Umfangsstege der Käfigsegmente angeordnet werden. Zur Montage der Blattfeder 64 wurden in die Führungselemente 33 Bohrungen 65 eingebracht, durch die ein Bolzen 66, z. B. ein Stahlbolzen, geführt wird an dem die Blattfeder 64 befestigt wird bzw. ist. Die Blattfeder 64 ist mindestens 1,5-mal um den Bolzen 66 gewickelt, um eine ausreichende Befestigung sicherzustellen.
6 zeigt eine Draufsicht auf die Verbindungsstelle der beiden Segmente gemäß 5. Jeder Bolzen 66 erstreckt sich dabei über nahezu die gesamte Breite der Segmente, insbesondere verläuft jeder Bolzen 66 durch zwei Führungselemente 32, 33. Jeder Bolzen 66 wird durch zwei Muttern 67, zwei Sicherungsringe 68 sowie zwei Beilagscheiben 69 gesichert. Die Montage kann dabei derart erfolgen, dass zunächst der Bolzen 66 durch die Bohrungen 65 der Führungselemente 32, 33 geschoben wird und anschließend auf jedem Bolzenende Beilagscheibe 69, Blattfeder 64, Mutter 67 und Siche rungsring 68 angebracht wird. Grundsätzlich denkbar wäre auch eine Anordnung mit einem kürzeren Bolzen, der lediglich durch ein Führungselement hindurchragt und auf beiden Seiten dieses Führungselements entsprechend befestigt wird. Derartige Anordnungen erlauben somit eine einfache Montage der Federeinrichtung und können auch nachträglich an Segmenten angebracht werden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass auch Standardelemente zur Befestigung einsetzbar sind.
Weitere Ausgestaltungen von Federelementen zur Verwendung beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind in 7 gezeigt. Dabei kann es sich um Blattfedern oder Federn aus Runddraht handeln. Diese Federelemente weisen mehrere Windungen auf, die schlingenartig verlaufen, sind also mäanderförmig gebogen. Gemäß dem Beispiel nach 7a sind die Enden des Federelements 70 mit einer Öse 71, die eine Bohrung 72 aufweist, verbunden. Diese Verbindung kann eine Schweißverbindung sein. Die Öse 71 kann auf einen Bolzen 66 aufgeschoben werden. Gemäß dem Beispiel nach 7b weist der verwendete Bolzen 66 ein z. B. senkrecht zu seiner Längsachse angeordnetes Loch bzw. angeordneten Schlitz auf, durch das bzw. den das Federelement 70 durchgeführt ist. Das Federelement 70 wurde nach dem Durchführen an seinen beiden Enden verformt, z. B. umgebogen, um ein Herausrutschen aus dem Loch bzw. Schlitz des Bolzens 66 zu verhindern.
Eine weitere Ausgestaltung einer Federeinheit ist in 8 dargestellt. Es handelt sich hierbei wiederum um ein mäanderförmig gebogenes Federelement 70, das mit den benachbarten Segmenten verbunden ist. Das Federelement 70 ist derart angeordnet, dass eine die mäanderförmige Struktur umfassende Ebene im Wesentlichen parallel zu einer Ebene, umfassend die Querstege 30, liegt. Die mäanderförmige Struktur ist also bei einer radialen Draufsicht auf die zwei benachbarten Segmente in Richtung der Lagerachse zu sehen.
Mit der vorliegenden Erfindung ist mit fertigungstechnisch vergleichsweise geringem Aufwand die zur Kompensation von Quelleffekten und Ausdehnungen bzw. Kontraktionen des Käfigmaterials – insbesondere bei Verwendung eines Kunststoffkäfigs beispielsweise aus PEEK – spielbehaftete Relatiwerschieblichkeit der Käfigsegmente in Umfangsrichtung so realisiert, dass auch bei extremen Belastungen insbesondere bei Großwälzlagern ein zwangloses Ausdehnen der Segmente möglich ist und dabei unterschiedliche Spielverhältnisse zwischen verschiedenen Segmenten und stoßartige Belastungen weitestgehend verhindert sind. Dies ist von besonderem Vorteil bei einer horizontalen Orientierung der Lagerachse und bei sich stark ändernden Betriebssituationen und Betriebsbedingungen.
Die Veränderung des Spiels zwischen den einzelnen Käfigsegmenten erfolgt aufgrund der Federkraftbeaufschlagung langsamer bzw. gedämpft. Stoßartige Belastungen und schlagende Geräusche, die auftreten könnten, wenn die Segmente mit den Wälzkörpern bei horizontaler Lagerung aufgrund der Schwerkraft auf die nächsten Segmente aufstoßen, sind verhindert. Dennoch ist mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Wälzlagerkäfigs eine hohe Belastbarkeit in Umfangsrichtung gewährleistet.

1: Wälzlagerkäfig
2, 2': Käfigsegmente
3: Kopplungseinrichtung
4, 4': Stirnseiten
5, 5': Umfangsstege
6, 7: Segmentecken
8, 9: Segmentecken
10: Federeinrichtung
11: Umfangssteg
12, 13: Materialausformungen
16, 17: Ausnehmungen
18, 19: Ausnehmungen
20: Schraube
21: Innensechskant
22: Tellerfedern
23: Bohrung
24: Gewindebolzen
25: Gegenmutter
26: Spalt
28: Spiel
30: Querstege
31: Taschen
32, 33: Führungselemente
40: Käfigsegment
41, 42: stirnseitige Enden
45: Umfangssteg
48, 49: Schlitze
50, 51: Enden
52, 64: Blattfeder
54: Federeinrichtung
55: Langschenkel
60, 61: Schenkel
62: Federelement
63: Runddraht
65: Bohrung
66: Bolzen
67: Mutter
68: Sicherungsring
69: Beilagscheiben
70: Federelement
71: Öse
72: Bohrung
U: Umfangsrichtung
F: Federkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10246825 A1 [0004]
- DE 102006022951 A1 [0006, 0009, 0042]

Claims

Wälzlagerkäfig mit mehreren in Umfangsrichtung (U) angeordneten Segmenten (2, 2'), wobei mindestens zwei benachbarte Segmente (2, 2') über eine Kopplungseinrichtung (3) mit in Umfangsrichtung (U) bestehendem Spiel (28) miteinander verbundenen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel (28) zwischen den benachbarten Segmenten (2, 2') federkraftbeaufschlagt ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine auf die benachbarten Segmente (2, 2') einwirkende Federeinrichtung (10) vorgesehen ist, die die Federkraftbeaufschlagung bewirkt.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) zumindest eine Tellerfeder (22) umfasst.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) mehrere Tellerfedern (22) umfasst, die gegensinnig geschichtet sind.
Wälzlagerkäfig nach wenigstens einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) von einer Schraube (20) oder einem Bolzen durchdrungen ist, die/der die benachbarten Segmente (2, 2') miteinander verbindet.
Wälzlagerkäfig nach wenigstens einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (54) eine an den Stirnseiten benachbarter Segmente (40) angreifende Blattfeder (52) umfasst.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (52) als Klammer mit im Wesentlichen Y-förmiger Gestalt ausgebildet ist, wobei der senkrechte Langschenkel (55) der Y-Form von den annähernd parallel beabstandet verlaufenden Blattfederenden (50, 51) gebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente Materialfortsätze (12, 13) zur Aufnahme der Federeinrichtung (10) aufweisen.
Wälzlagerkäfig nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Führungselement (33) eines Segments eine Bohrung (65) zum Aufnehmen eines Bolzens (66) zur Aufnahme der Federeinrichtung (10) aufweist.
Wälzlagerkäfig nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig ein Großwälzlagerkäfig ist.
Wälzlager, umfassend einen Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Wälzlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager in einer Windkraftanlage eingesetzt ist.