DE102010009331B4

DE102010009331B4 - Käfig eines Wälzlagers

Info

Publication number: DE102010009331B4
Application number: DE102010009331.9A
Authority: DE
Inventors: Horst Masuch; Otmar Hartling; Wolfgang May; Norbert Kretzer; Christoph Haizmann; Volker Kestler; Manuel Lommel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: JP5933458B2; CN102782347A; JP2013520625A; CN102782347B; WO2011104150A1; DE102010009331A1

Abstract

Käfig (1) eines Wälzlagers (2) mit zwischen Außenring (4) und Innenring (5) gelagerten Wälzkörpern (6), mit zwei Seitenringen (16, 17), die durch Taschen (19) bildende Stege (18) miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Seitenring (16; 17) ein sich radial nach außen in Richtung einer radial inneren Mantelfläche (15) des Außenrings (4) erstreckendes Bord (24) aufweist, dessen axial innere Seitenfläche (25) unter Bildung eines Absatzes (26) im axialen Abstand zu einer axial inneren Seitenfläche (20) des Seitenringes (16; 17) angeordnet ist, wobei der Absatz (26) und die Seitenfläche (25) des Bords (24) eine nach radial oben offene, mit Schmiermittel befüllbare Tasche (27) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass in die Seitenfläche (25) des Bordes (24) wenigstens eines Seitenrings (16; 17) in axialer Verlängerung des Absatzes (26) eine im Nutgrund im Querschnitt konkav gekrümmte und mit Schmiermittel befüllbare Ringnut (28) eingefügt ist, welche radial innen durch den Absatz (26) und radial außen durch einen Rand (29) des Bordes (24) begrenzt ist und eine nach axial außen, radial außen und radial innen begrenzte ringförmige Kaverne bildet, welche nur nach axial innen offen ist, so dass das Schmiermittel die Ringnut (28) auch bei einwirkenden Fliehkräften ausschließlich nach axial innen und somit in Richtung der Kontaktflächen des Käfigs (1) mit den Wälzkörpern (6) verlassen kann.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Käfig eines Wälzlagers mit zwischen Außenring und Innenring gelagerten Wälzkörpern, mit zwei Seitenringen, die durch Taschen bildende Stege miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Seitenring ein sich radial nach außen in Richtung einer radial inneren Mantelfläche des Außenrings erstreckendes Bord aufweist, dessen axial innere Seitenfläche unter Bildung eines Absatzes im axialen Abstand zu einer axial inneren Seitenfläche des Seitenringes angeordnet ist, wobei der Absatz und die Seitenfläche des Bords eine nach radial oben offene, mit Schmiermittel befüllbare Tasche bilden.
Hintergrund der Erfindung
Bei Verwendung von Wälzlagern, beispielsweise für schnell drehende Spindeln von Werkzeugmaschinen, besteht ein Bedarf, die Fettgebrauchsdauer zu verlängern. Darunter ist zu verstehen, dass das im Wälzlager einmalig eingebrachte Schmiermittel in Form von Lagerfett oder anderen geeigneten Schmierstoffen möglichst lange seine schmierende Wirkung beibehält und möglichst konstant den besonders hoch belasteten Stellen des Wälzlagers zugeführt wird. Zu diesen neuralgischen Stellen gehören die Taschen des Käfigs des Wälzlagers und die Seitenflächen von Seitenringen des Käfigs, welche zumindest bei axialer Belastung in Gleitkontakt mit den Wälzkörpern des Wälzkörpers gelangen können.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Käfige von Wälzlagern herzustellen, bei denen besondere Depots zur Bevorratung von Schmiermitteln am Käfig vorgesehen sind. Aus der DE 10 2006 027 692 A1 ist beispielsweise ein Käfig eines Zylinderrollenlagers bekannt, bei dem kleine Fettdepots im Bereich der Stege des Käfigs ausgebildet sind. Bei dieser Ausgestaltung ist eine zusätzliche Versorgung der Käfigführungsfläche nicht vorgesehen. Diese Fläche ist gerade und weist keine Depots oder Taschen für Schmiermittel auf.
Aus der DE 79 33 184 U1 ist ein Zylinderrollenlager mit einem Käfig mit einem Bord bekannt, in welches sägezahnartige Ausnehmungen eingebracht sind. Diese sägezahnartigen Ausnehmungen dienen in Verbindung mit einer Ringnut im Außenring der Abdichtung und dem Zurückhalten des Schmiermittels. Eine gezielte Förderung von Schmiermittel in Richtung zu den Käfigtaschen bzw. zu den Käfigführungsflächen ist hiermit nicht möglich.
Schließlich ist aus der gattungsbildenden JP 2007 - 147 056 A ein Käfig für ein Zylinderrollenlager mit zwei in Achsrichtung voneinander beabstandeten Seitenringen jeweils mit Borden bekannt, bei dem die Borde und wenigstens ein Absatz eine Tasche für Schmiermittel bilden. Um die Versorgung eines derartigen Käfigs mit Schmiermittel zu verbessern ist nach der dortigen 10 vorgesehen, dass die Tasche mehrere Stufen aufweist.
Der aus der JP 2007 - 147 056 A bekannte Käfig ist jedoch hinsichtlich des Schmierstoffdepots noch nicht optimal. Denn die gestufte Tasche vermag zwar etwas mehr Schmiermittel aufzunehmen, jedoch kann auch diese Konstruktion ein bei schnell laufenden Wälzlagern zu beobachtendes Problem nicht lösen, nämlich auftretende Fliehkräfte, welche das Schmiermittel nach radial außen in Richtung Außenring schleudern. Hierdurch wird die Wirksamkeit des Schmiermittels herabgesetzt, da es nicht in Richtung zu den Käfigtaschen und nicht in Richtung zu den Kontaktflächen der Seitenringe gefördert wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die deshalb Aufgabe zugrunde, einen Käfig für ein Wälzlager zu schaffen, der die geschilderten Nachteile beseitigt. Insbesondere soll ein einfach herzustellender Käfig vorgeschlagen werden, welcher Schmiermittel aufnimmt sowie zwischenspeichert und dieses im Betrieb gezielt an die Kontaktflächen des Käfigs mit den Wälzkörpern abgibt.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, wenn in wenigstens einen Bord eines Seitenrings eine axiale Ringnut eingebracht ist.
Die Erfindung geht daher aus von einem Käfig eines Wälzlagers mit zwischen Außenring und Innenring gelagerten Wälzkörpern, mit zwei Seitenringen, die durch Taschen bildende Stege miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Seitenring ein sich radial nach außen in Richtung einer radial inneren Mantelfläche des Außenrings erstreckendes Bord aufweist, dessen axial innere Seitenfläche unter Bildung eines Absatzes im axialen Abstand zu einer axial inneren Seitenfläche des Seitenringes angeordnet ist, wobei der Absatz und die Seitenfläche des Bords eine nach radial oben offene, mit Schmiermittel befüllbare Tasche bilden. Zudem ist vorgesehen, dass in die Seitenfläche des Bordes eine im Nutgrund im Querschnitt konkav gekrümmte und mit Schmiermittel befüllbare Ringnut eingefügt ist, welche radial innen durch den Absatz und radial außen durch einen Rand des Bordes begrenzt ist und eine nach axial au-ßen, radial außen und radial innen begrenzte ringförmige Kaverne bildet, welche nur nach axial innen offen ist, so dass das Schmiermittel die Ringnut auch bei einwirkenden Fliehkräften ausschließlich nach axial innen und somit in Richtung der Kontaktflächen des Käfigs mit den Wälzkörpern verlassen kann.
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass einwirkenden Fliehkräften somit wirksam begegnet werden kann, da das Schmiermittel die Ringnut nicht zuerst nach radial außen in Richtung des Lageraußenrings verlassen kann.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass eine radial äußere Umfangsfläche des Bordes des einen Seitenrings in einem geringen radialen Abstand zur radial inneren Mantelfläche des Außenrings angeordnet ist.
In anderen praktischen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass beide Seitenringe Borde aufweisen, in welche jeweils eine mit Schmiermittel befüllbare Ringnut eingefügt ist, welche jeweils radial innen durch den Absatz des Bordes und radial außen durch einen Rand des Bordes begrenzt ist.
Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Seitenring einen geringeren Durchmesser als der mit dem Bord versehene Seitenring aufweist. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass der Seitenring mit geringerem Durchmesser eine nach axial außen abgeschrägte radial äußere Umfangsfläche aufweist.
In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wälzlager als Spindellager ausgebildet ist, und dass die Wälzkörper als Zylinderrollen ausgebildet sind.
Diese Ausgestaltung lässt sich auch noch dadurch ergänzen, dass in eine radial äußere Mantelfläche des Innenrings eine als Laufbahn für die Zylinderrollen dienende Ringnut eingearbeitet ist, die seitliche Bordwände aufweist, welche die Zylinderrollen axial begrenzen.
Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Ringnut im Innenring seitliche Taschen aufweist, welche mit Schmiermittel zur Schmierung der Zylinderrollen befüllbar sind.
Figurenliste
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Käfigs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine Schnittansicht durch den Käfig eines Wälzlagers gemäß der Erfindung in hälftiger Ansicht, und
2 eine Teilansicht des Käfigs gemäß 1 in vergrößerter Darstellung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Käfigs 1 eines Wälzlagers 2 dargestellt. In 1 ist der Käfig 1 im Längsschnitt in einer hälftigen Ansicht des als Zylinderrollenlager 3 ausgebildeten Wälzlagers 2 dargestellt. Dieses Zylinderrollenlager 3 besteht in an sich bekannter Weise aus einem Außenring 4 und einem Innenring 5, zwischen denen Wälzkörper 6 angeordnet sind, welche als Zylinderrollen 7 ausgebildet sind. In eine radial äußere Mantelfläche 8 des Innenrings 5 ist eine als Laufbahn 9 für die Zylinderrollen 7 dienende Ringnut 10 eingearbeitet, wodurch seitliche Bordwände 11, 12 gebildet sind, welche die Zylinderrollen 7 axial stützen. Die Ringnut 10 weist an ihrem radial inneren Ende seitliche Taschen 13, 14 auf, welche mit Schmiermittel zur Schmierung der Zylinderrollen 7 befüllbar sind. Eine radial innere Mantelfläche 15 des Außenrings 4 bildet eine Laufbahn für die Zylinderrollen 7.
Der Käfig 1, welcher in 2 teilweise in vergrößerter Ansicht dargestellt ist, besteht aus zwei axial äußeren Seitenringen 16, 17, welche durch eine Vielzahl von Stegen 18 miteinander verbunden sind. Jeweils zwischen benachbarten Stegen 18 und den Seitenringen 16, 17 verbleiben Freiräume, welche als Taschen 19 zur Aufnahme von jeweils einer Zylinderrolle 7 dienen.
Die axial inneren Seitenflächen 20, 21 der Seitenringe 16, 17 dienen der axialen Führung von axial äußeren Stirnflächen 22, 23 der Zylinderrollen 7. Da bei axialer Belastung die Stirnflächen 22, 23 der Zylinderrollen 7 an den Seitenflächen 20, 21 der Seitenringe 16, 17 anlaufen und gleiten, müssen diese Seitenflächen 20, 21 der Seitenringe 16, 17 mit Schmiermittel versorgt sein.
Der Seitenring 16 weist ein sich radial nach außen in Richtung der Mantelfläche 15 des Außenrings 4 erstreckendes Bord 24 auf, dessen axial innere Seitenfläche 25 im axialen Abstand zur Seitenfläche 20 des Seitenringes 16 angeordnet ist, so dass ein Absatz 26 gebildet ist. Der Absatz 26 und die Seitenfläche 25 des Bordes 24 bilden eine nach radial oben offene Tasche 27, welche mit Schmiermittel befüllbar ist.
Damit das Schmiermittel möglichst lange in der Tasche 27 verbleibt und nicht durch Fliehkräfte den Bereich der Tasche 27 verlassen kann, ist in die Seitenfläche 25 in axialer Verlängerung des Absatzes 26 eine im Nutgrund im Querschnitt konkav gekrümmte Ringnut 28 eingefügt, welche radial innen durch den Absatz 26 und radial außen durch einen Rand 29 des Bordes 24 begrenzt ist. Der Rand 29 sorgt dafür, dass in die Ringnut 28 eingefülltes Schmiermittel weitgehend nicht nach radial außen herausgeschleudert werden kann. Ein möglichst geringer Abstand zwischen einer radial äußeren Umfangsfläche 30 des Bordes 24 und der inneren Mantelfläche 15 des Außenrings 4 sorgt zusätzlich dafür, dass das Schmiermittel nicht oder zumindest nur in geringem Maße die Tasche 27 verlassen kann.
Die Herstellung der Ringnut 28 erfolgt durch einen axial geführten Freistich in die axial innere Seitenfläche 25 des Bordes 24 von axial innen mittels eines geeigneten Fräswerkzeuges. Um dies zu erleichtern, weist der Seitenring 17 einen geringeren Durchmesser und eine abgeschrägte radial äußere Umfangsfläche 31 auf. Damit ist der Käfig 1 ein einseitig geführter Käfig 1.
In Abweichung vom dargestellten Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, beide Seitenringe 17, 18 spiegelbildlich gleich auszubilden, so dass dann auch der Seitenring 17 entsprechend dem gegenüber liegenden Seitenring 16 ausgebildet ist und ebenfalls ein Bord mit einem Absatz und einer Ringnut als Tasche für Schmiermittel aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Käfig
2: Wälzlager
3: Zylinderrollenlager
4: Außenring
5: Innenring
6: Wälzkörper
7: Zylinderrollen
8: Mantelfläche
9: Laufbahn
10: Ringnut
11: Bordwand
12: Bordwand
13: Tasche
14: Tasche
15: Mantelfläche
16: Seitenring
17: Seitenring
18: Steg
19: Tasche
20: Seitenfläche
21: Seitenkante
22: Stirnfläche des Wälzkörpers
23: Stirnfläche des Wälzkörpers
24: Bord
25: Seitenfläche
26: Absatz
27: Tasche
28: Ringnut
29: Rand
30: Radial äußere Umfangsfläche des Bordes 24 des Seitenrings 16
31: Radial äußere Umfangsfläche des Seitenrings 17

Claims

Käfig (1) eines Wälzlagers (2) mit zwischen Außenring (4) und Innenring (5) gelagerten Wälzkörpern (6), mit zwei Seitenringen (16, 17), die durch Taschen (19) bildende Stege (18) miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Seitenring (16; 17) ein sich radial nach außen in Richtung einer radial inneren Mantelfläche (15) des Außenrings (4) erstreckendes Bord (24) aufweist, dessen axial innere Seitenfläche (25) unter Bildung eines Absatzes (26) im axialen Abstand zu einer axial inneren Seitenfläche (20) des Seitenringes (16; 17) angeordnet ist, wobei der Absatz (26) und die Seitenfläche (25) des Bords (24) eine nach radial oben offene, mit Schmiermittel befüllbare Tasche (27) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass in die Seitenfläche (25) des Bordes (24) wenigstens eines Seitenrings (16; 17) in axialer Verlängerung des Absatzes (26) eine im Nutgrund im Querschnitt konkav gekrümmte und mit Schmiermittel befüllbare Ringnut (28) eingefügt ist, welche radial innen durch den Absatz (26) und radial außen durch einen Rand (29) des Bordes (24) begrenzt ist und eine nach axial außen, radial außen und radial innen begrenzte ringförmige Kaverne bildet, welche nur nach axial innen offen ist, so dass das Schmiermittel die Ringnut (28) auch bei einwirkenden Fliehkräften ausschließlich nach axial innen und somit in Richtung der Kontaktflächen des Käfigs (1) mit den Wälzkörpern (6) verlassen kann.
Käfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial äußere Umfangsfläche (30) des Bordes (24) in einem geringen radialen Abstand zur Mantelfläche (15) des Außenrings (4) angeordnet ist.
Käfig (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Seitenringe (16, 17) Borde (24) aufweisen, in welche jeweils eine mit Schmiermittel befüllbare Ringnut (28) eingefügt ist, welche jeweils radial innen durch den Absatz (26) des Bordes (24) und radial außen durch einen Rand (29) des Bordes (24) begrenzt ist.
Käfig (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seitenring (17) einen geringeren Durchmesser als der mit dem Bord (24) versehene Seitenring (16) aufweist.
Käfig (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenring (17) mit geringerem Durchmesser eine nach axial außen abgeschrägte radial äußere Umfangsfläche (31) aufweist.
Wälzlager (2) mit zwischen einem Außenring (4) und einem Innenring (5) gelagerten Wälzkörpern (6), dadurch gekennzeichnet, dass es einen Käfig (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist und als Spindellager (3) mit als Zylinderrollen (7) ausgebildeten Wälzkörpern (6) vorgesehen ist.
Wälzlager (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in eine radial äußere Mantelfläche (8) des Innenrings (5) eine als Laufbahn (9) für die Zylinderrollen (7) dienende Ringnut (10) eingearbeitet ist, welche die Zylinderrollen (7) axial begrenzende seitliche Bordwände (11, 12) aufweist.
Wälzlager (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (10) seitliche Taschen (13, 14) aufweist, welche mit Schmiermittel zur Schmierung der Zylinderrollen (7) befüllbar sind.