DE102010009901A1

DE102010009901A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102010009901A1
Application number: DE102010009901A
Authority: DE
Inventors: Peter Horling; Tristan Kaiser
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2030-03-03
Also published as: DE102010009901B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (1), der zwei Seitenringe (2, 3) aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege (4) angeordnet sind, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen (4) eine Aufnahmetasche (5) für ein Wälzelement gebildet wird, wobei zumindest einer der Seitenringe (3) als separates Bauteil gefertigt und mit Befestigungselementen (6) an der Stirnseite (7) der Stege (4) befestigt ist. Um einen einfach zu montierenden und stabilen Käfig zu erhalten, sieht die Erfindung vor, dass zumindest ein Befestigungselement (6) als Bolzen ausgebildet ist, der mit einem sich längserstreckenden Abschnitt (8) in einer Bohrung im Steg (4) angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des Außenumfangs des Abschnitts (8) mit einer reibungserhöhenden Beschichtung (9) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig, der zwei Seitenringe aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege angeordnet sind, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen eine Aufnahmetasche für ein Wälzelement gebildet wird, wobei zumindest einer der Seitenringe als separates Bauteil gefertigt und mit Befestigungselementen an der Stirnseite der Stege befestigt ist.
Ein Wälzlagerkäfig der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der JP 2004 076802 A bekannt. Der Käfig wird hier durch zwei Seitenringe gebildet, die über eine Anzahl Stege miteinander verbunden sind. Die Verbindung zwischen Seitenring und Steg erfolgt hier über eine Schraubverbindung. Es wird das Problem erkannt, dass diese Verbindung in ungünstigen Fällen nicht stabil genug ist.
Daher wird bei dieser Lösung vorgesehen, dass der Schraubenkopf, der einen der Seitenringe kontaktiert, mittels einer Schweißverbindung fixiert wird. Damit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass eine dauerhaft stabile Verbindung zwischen Steg und Seitenring besteht. Nachteilig ist indes, dass die Herstellung der Schweißverbindung einen zusätzlichen Arbeitsschritt bei der Montage darstellt, der entsprechende Kosten verursacht. Weiterhin ist es nachteilig, dass der Schweißvorgang einen Wärmeeintrag in den Käfig darstellt, der nicht immer problemlos ist.
In der DE 26 08 308 C2 wird eine ähnliche Lösung offenbart, bei der die Seitenringe mit Bolzen verbunden sind. Diese werden in entsprechende Bohrungen in den Seitenringen eingeschoben und dann festgeschweißt. Die oben genannten Vor- und Nachteile sind daher auch hier gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass eine stabile Käfigstruktur erzielt werden kann, ohne aufwändige Maßnahmen bei der Montage des Käfigs ergreifen zu müssen. Der Käfig soll also einfach und preiswert herstellbar sein und dennoch eine hohe Stabilität aufweisen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Befestigungselement zur Befestigung des Seitenrings am Steg als Bolzen ausgebildet ist, der mit einem sich längserstreckenden Abschnitt in einer Bohrung im Steg angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des Außenumfangs des Abschnitts mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehen ist.
Die Bohrung erstreckt sich dabei bevorzugt in Steglängsrichtung.
Der Bolzen kann einen zylindrischen Außenumfang aufweisen.
Es kann auch vorgesehen werden, dass der Bolzen einen Außenumfang aufweist, in den umlaufende Nuten eingearbeitet sind. Der Außenumfang des Bolzens kann dabei im Radialschnitt eine zahnförmige Kontur, insbesondere eine dreieckförmige Kontur, aufweisen. Die zahnförmige Kontur, insbesondere die dreieckförmige Kontur, kann als Mikrokontur ausgebildet sein, die eine Nuttiefe von maximal 2 mm, vorzugsweise von maximal 1 mm, aufweist.
Die reibungserhöhende Beschichtung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine Molybdänbeschichtung. In Frage kommen kann auch eine Nickelbeschichtung.
Eine Alternative sieht vor, dass die reibungserhöhende Beschichtung durch Hartstoffpartikel gebildet wird, die am Außenumfang des Bolzens befestigt sind. Die Hartstoffpartikel bestehen dabei bevorzugt aus Diamant oder Bornitrid. Vorgesehen kann dabei werden, dass die Hartstoffpartikeln mit einer metallischen Schicht am Bolzenaußenumfang fixiert werden. Dabei kommt insbesondere eine galvanisch aufgebrachte Nickelschicht in Betracht.
Einer der Seitenringe samt Stegen kann als einteiliges Bauteil ausgebildet sein, also als kammartige Struktur.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung eines Wälzlagerkäfigs wird ein einfacher, dennoch aber ein stabiler Aufbau erreicht, der sich durch eine einfache Montagemöglichkeit auszeichnet, d. h. der Käfig kann in einfacher Weise montiert werden und weist auch ohne Durchführung aufwändiger Maßnahmen (Verschweißen der einzelnen Teile, etc.) eine hohe Stabilität auf.
Die mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehenen Bolzen können schnell in die Bohrung im Steg eingeschlagen bzw. eingepresst werden. Durch die Beschichtung ergibt sich ein Festkrallen des Bolzens in der Stegbohrung, so dass eine stabile Festlegung des Seitenrings am Steg sichergestellt ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung durch einen Teil eines Käfigs eines Zylinderrollenlagers, wobei die Ansicht in radiale Richtung dargestellt ist,
2 einen Bolzen in der Vorderansicht, mit dem ein Seitenring des Käfigs mit einem Steg verbunden wird,
3 die Einzelheit „X” gemäß 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
4 die Einzelheit „X” gemäß 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist ein Abschnitt eines Wälzlagerkäfigs 1 zu sehen. Der Käfig 1 weist eine Anzahl Stege 4 auf, die mit ihren beiden axialen Enden mit Seitenringen 2 und 3 verbunden sind.
Vorliegend ist der eine Seitenring 3 samt Stegen 4 einstückig ausgeführt; dies ist allerdings nicht zwingend. Zwischen den Stegen 4 liegen – von den Seitenringen 2, 3 axial begrenzt – Käfigtaschen 5 zur Aufnahme von Wälzkörpern vor, wobei die Wälzkörper nicht dargestellt sind.
Für eine einwandfreie Funktion des Wälzlagerkäfigs 1 ist es erforderlich, dass der Seitenring 3 fest an der Stirnseite 7 der Stege 4 festgelegt wird. Dies wird wie folgt bewerkstelligt:
In jeden der Stege 4 ist eine Bohrung 12 eingebracht, die sich in Steglängsrichtung L erstreckt. Diese Richtung entspricht der Axialrichtung des Käfigs 1. Der Seitenring 3 weist eine Anzahl von Bohrungen 13 auf, die in einen kegelförmigen Abschnitt 14 übergehen. Nach der Platzierung des Seitenrings 3 an der Stirnseite 7 der Stege 4 werden in die Bohrungen 13 Befestigungselemente 6 in Form von Bolzen eingeschlagen bzw. eingepresst.
Nach dem Einschlagen bzw. Einpressen der Bolzen 6 nehmen diese die in 1 skizzierte Position ein. Der Bolzenkopf 15 ist dabei mit einer zum kegelförmigen Abschnitt 14 korrespondierenden Kegelfläche 16 versehen. Ist der Bolzen 6 vollständig eingeschlagen, liegt demgemäß – wie in 1 zu sehen – der Bolzenkopf 15 mit seiner Kegelfläche 16 an dem kegelförmigen Abschnitt 14 an, so dass der Seitenring 3 fest gegen die Stirnseite 7 des Stegs 4 gezogen wird.
Damit die so hergestellte Verbindung dauerhaft stabil bleibt, ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Außenumfangs eines Abschnitts des Bolzens 6 mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehen ist. Dies ist in 2 illustriert. Der Abschnitt, der hier mit einer reibungserhöhenden Beschichtung 9 versehen ist, ist mit der Bezugsziffer 8 gekennzeichnet.
Demgemäß erstreckt sich die reibungserhöhende Beschichtung 9 über den weitgehenden Teil der axialen Erstreckung des Bolzenschafts. Bevorzugt ist der Bolzenschaft über mindestens ein Drittel seiner axialen Erstreckung mit der Beschichtung 9 versehen, besonders bevorzugt über mindestens zwei Drittel.
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung ist schematisch in 3 illustriert. Hier sind Hartstoffpartikel 11 an der zylindrischen Außenumfangsfläche des Bolzens 6 bzw. genauer gesagt des Bolzenschafts fixiert. Die Festlegung der Hartstoffpartikel kann beispielsweise auf galvanischem Wege erfolgen, indem eine metallische Bindeschicht verwendet wird, z. B. aus Nickel. Demgemäß lagern sich die Hartstoffpartikel in der skizzierten Weise am Außenumfang des Bolzens 6 an, so dass nach dem Einschlagen bzw. Einpressen des Bolzens 6 in die Bohrung 12 ein Verhaken bzw. Verzahnen des Bolzens 6 im Material des Stegs 4 vorliegt. Somit ist eine dauerhaft feste Verbindung zwischen Bolzen 6 und Steg 4 hergestellt.
Die Hartstoffpartikel bestehen beispielsweise aus (Industrie)Diamant oder Bornitrid. Die Korngröße wird fachmännisch ausgewählt und liegt zumeist in einem Bandbereich zwischen 25 μm und 250 μm (mittlere Korngröße).
In 4 ist eine alternative Lösung skizziert. Hier sind in die Außenumfangsfläche des Bolzens 6 bzw. des Bolzenschafts Mikronuten eingearbeitet. Es handelt sich dabei um umlaufende Nuten 10 mit einer Nuttiefe t, die zumeist maximal 1 mm beträgt. Der Abstand der einzelnen Nuten liegt im selben Bereich, d. h. in axialer Richtung des Bolzens 6 sind die Nuten ca. 0,5 mm bis 2 mm voneinander entfernt. Wiederum ist der Bolzen an der Außenumfangsfläche mit einer reibungserhöhenden Beschichtung versehen, die im Falle der Lösung gemäß 4 wieder aus Hartstoffpartikeln besteht.
Der über die Hartstoffpartikel gegebene Mikro-Formschluss zwischen dem Bolzen 6 und dem Steg 4 stellt somit eine feste Verbindung zwischen Seitenring und Steg her.
Alternativ zu den Hartstoffpartikeln in Form von z. B. Diamant hat sich auch eine Molybdänbeschichtung bewährt.
Denkbar ist es auch, dass die vorgeschlagene Befestigung des Seitenrings 3 an den Stegen 4 durch zusätzliche Maßnahmen verbessert wird. So kann es vorteilhaft sein, wenn zusätzlich der Bolzen bzw. die Bohrung vor dem Einbringen des Bolzens 6 in die Bohrung 12 mit Klebstoff versehen wird. Zumeist wird dies jedoch nicht nötig sein.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: Seitenring
3: Seitenring
4: Steg
5: Aufnahmetasche
6: Befestigungselement (Bolzen)
7: Stirnseite
8: Abschnitt des Bolzens
9: reibungserhöhende Beschichtung
10: Nut
11: Hartstoffpartikel
12: Bohrung
13: Bohrung
14: kegelförmiger Abschnitt
15: Bolzenkopf
16: Kegelfläche
L: Steglängsrichtung
t: Nuttiefe

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

JP 2004076802 A [0002]
DE 2608308 C2 [0004]

Claims

Wälzlagerkäfig (1), der zwei Seitenringe (2, 3) aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege (4) angeordnet sind, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen (4) eine Aufnahmetasche (5) für ein Wälzelement gebildet wird, wobei zumindest einer der Seitenringe (3) als separates Bauteil gefertigt und mit Befestigungselementen (6) an der Stirnseite (7) der Stege (4) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Befestigungselement (6) als Bolzen ausgebildet ist, der mit einem sich längserstreckenden Abschnitt (8) in einer Bohrung im Steg (4) angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil des Außenumfangs des Abschnitts (8) mit einer reibungserhöhenden Beschichtung (9) versehen ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bohrung in Steglängsrichtung (L) erstreckt.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (6) einen zylindrischen Außenumfang aufweist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (6) einen Außenumfang aufweist, in den umlaufende Nuten (10) eingearbeitet sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Bolzens (6) im Radialschnitt eine zahnförmige Kontur, insbesondere eine dreieckförmige Kontur, aufweisen.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zahnförmige Kontur, insbesondere die dreieckförmige Kontur, als Mikrokontur ausgebildet ist, die eine Nuttiefe (t) von maximal 2 mm, vorzugsweise von maximal 1 mm, aufweist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungserhöhende Beschichtung (9) eine Molybdänbeschichtung oder eine Nickelbeschichtung ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungserhöhende Beschichtung (9) durch Hartstoffpartikel (11) gebildet wird, die am Außenumfang des Bolzens (8) befestigt sind, wobei die Hartstoffpartikel (11) insbesondere durch eine Nickelschicht an der Bolzenoberfläche fixiert sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffpartikel (11) aus Diamant oder Bornitrid bestehen.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Seitenringe (2) samt Stegen (4) als einteiliges Bauteil ausgebildet sind.