DE102010038592B3

DE102010038592B3 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102010038592B3
Application number: DE102010038592A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Schweitzer
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: US8348514B2; US20120027335A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (1), umfassend einen ersten Seitenring (2), einen zweiten Seitenring (3) und eine Anzahl in eine axiale Richtung (a) verlaufende Stege (4), die mit ihren axialen Enden an die Seitenringe (2, 3) angrenzen, wobei zwischen zwei benachbarten Stegen (4) und den Seitenringen (2, 3) eine Aufnahmetasche (5) für einen Wälzkörper (6) ausgebildet wird und wobei die beiden Seitenringe (2, 3) und die Stege (4) einteilig ausgebildet sind. Um die Notlaufeigenschaften im Falle eines Käfigbruchs zu verbessern, sieht die Erfindung vor, dass zumindest ein Teil der Stege (4) von einem Verbindungselement (7) in Achsrichtung durchsetzt wird, wobei das Verbindungselement (7) mit seinen axialen Enden (8, 9) direkt oder indirekt mit den Seitenringen (2, 3) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig, umfassend einen ersten Seitenring, einen zweiten Seitenring und eine Anzahl in eine axiale Richtung verlaufende Stege, die mit ihren axialen Enden an die Seitenringe angrenzen, wobei zwischen zwei benachbarten Stegen und den Seitenringen eine Aufnahmetasche für einen Wälzkörper ausgebildet wird, wobei die beiden Seitenringe und die Stege einteilig ausgebildet sind, wobei zumindest ein Teil der Stege von einem Verbindungselement in Achsrichtung durchsetzt wird und wobei das Verbindungselement mit seinen axialen Enden direkt oder indirekt mit den Seitenringen verbunden ist.
Wälzlagerkäfige dieser Art sind im Stand der Technik bekannt. Sie werden als Massivkäfige ausgebildet und einteilig gefertigt. Verbreitet ist eine Bauart, gemäß der aus einem ringförmigen Rohteil die Aufnahmetaschen für die Wälzkörper ausgefräst werden; häufig wird hierfür Messing oder Bronze als Werkstoff eingesetzt. Der Vorteil eines solchen Käfigs ist seine stabile Bauweise. Möglich ist es auch, derartige Massivkäfige aus Kunststoffmaterial zu fertigen, was im Spritzgießverfahren erfolgt.
Einen gattungsgemäßen Wälzlagerkäfig zeigen die DE 858 912 B und die US 2006/0120652 A1 . Andere Lösungen sind aus der DE 42 18 609 A1 , aus der JP 2007 263 279 A , aus der DE 764 314 A und aus der DE 10 17 422 B bekannt.
Die Anwendungsfälle für Wälzlager mit solchen Käfigen sind vielfältig. Beispielsweise sei auf den Eisenbahnbau und auf die hier benötigten Fahrmotoren hingewiesen, bei denen häufig Zylinderrollenlager mit gattungsgemäßen Käfigen für die Ritzellagerung zum Einsatz kommen.
Da der Wälzlagerkäfig im Betrieb hohen Belastungen ausgesetzt sein kann, kommt es vor, dass in einem Fahrmotor der Käfig unter Belastung brechen kann. Der Bruch des Käfigs kann in nachteiliger Weise ein Blockieren des Lagers und somit ein Blockieren des Fahrmotors nach sich ziehen.
Ein solches Ereignis bedeutet bei einer Lokomotive im eingleisigen Fahrbetrieb ein Blockieren der Gleisstrecke von mehreren Stunden, unter Umständen sogar von mehreren Tagen. Es ist daher insbesondere für Lager von Fahrmotoren in Lokomotiven bekannt geworden, genietete Käfige einzusetzen, die mit einer sog. Huckbolt-Vernietung versehen sind. Es wird also in diesem Falle nicht auf einteilige Käfige gesetzt, sondern auf solche, die aus vernieteten Teilen bestehen; die Seitenringe und die Stege sind hier als miteinander vernietet.
Im Falle eines Käfigbruchs kann dieser am Lokführerstand erkannt werden; es kann dann versucht werden, noch zur nächsten Ausweichstelle oder bis zum nächsten Bahnhof zu fahren. Die Huckbolt-Vernietung verhindert in vorteilhafter Weise, dass Käfigbruchteile das Lager zum Blockieren bringen.
Nachteilig ist allerdings bei dieser Anwendung, d. h. beim Einsatz eines Huckbolt-genieteten Käfigs, dass die Festigkeit des Käfigs geringer ist als es im Falle eines einteiligen Käfigs der Fall ist. Demgemäß besitzt der Käfig eine geringere Widerstandkraft gegen mechanische Beanspruchung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass einerseits der Käfig eine hohe mechanische Stabilität hat, dass andererseits aber auch im Falle eines Käfigbruchs gewährleistet ist, dass die Wahrscheinlichkeit eines Blockieren des Lagers gering bleibt. Dabei wird insbesondere angestrebt, im Fall eines Käfigbruchs das Blockieren des Fahrmotors einer Lokomotive möglichst zu verhindern.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig zumindest an einem der Seitenringe ein Verstärkungsring angeordnet ist, wobei das Verbindungselement den Verstärkungsring mit durchsetzt und am Seitenring fixiert.
Bevorzugt sind alle Stege von einem Verbindungselement durchsetzt.
Das Verbindungselement ist bevorzugt mit seinen axialen Enden formschlüssig direkt oder indirekt mit den Seitenringen verbunden.
Der Wälzlagerkäfig kommt besonders für Zylinderrollenlager zum Einsatz.
Das Verbindungselement kann als Niet, insbesondere als Halbrundniet, ausgebildet sein. Es kann nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform auch als Schließringbolzen ausgebildet sein. Beim Schließringbolzen handelt es sich um eine Weiterentwicklung des Nietes. Hier besteht der Schließkopf aus einem metallischen Ring, der plastisch in umlaufende Nuten des eigentlichen Bolzenkörpers gepresst wird. Gleichzeitig werden die Bauteile durch das Montagewerkzeug verspannt. Nach dem Erreichen der gewünschten Vorspannkraft wird der überstehende Teil des Schließringbolzens abgerissen. Die Festigkeit der Verbindung ist mit hochfesten Schraubenverbindungen vergleichbar.
Der Wälzlagerkäfig ist bevorzugt als Messing-, Stahl- oder Bronze-Massivkäfig ausgebildet.
Eine weitere sehr vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Käfigs sieht vor, dass stirnseitig an beiden Seitenringen ein Verstärkungsring angeordnet ist, wobei das Verbindungselement den Verstärkungsring mit durchsetzt und am Seitenring fixiert.
Der Verstärkungsring weist dabei bevorzugt dieselben radialen Abmessungen auf wie der Seitenring, an dem er angeordnet ist. Auch der Verstärkungsring ist bevorzugt als Messing-, Stahl- oder Bronze-Teil ausgebildet.
Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung eines Wälzlagerkäfigs wird erreicht, dass die Wahrscheinlichkeit des Blockierens des Lagers im Falle eines Käfigbruchs reduziert ist. Gleichzeitig liegt eine relativ hohe Käfigfestigkeit vor, so dass der Käfig mechanischer Belastung besser widerstehen kann.
Demgemäß liegt eine geringere Gefahr von Käfigbrüchen auf der Fahrstrecke einer Lokomotive vor, wobei gleichzeitig die Gebrauchsdauer des Lagers erhöht ist, d. h. das Lager kann mit einem erfindungsgemäßen Käfig länger im Einsatz bleiben.
Die vorgeschlagene Ausgestaltung eines Wälzlagerkäfigs kombiniert die Verbesserungen, die mit einem einteiligen Käfig zu erreichen sind, mit der Käfigkonzeption mit Huckbolt-Vernietung. Ein einteilig ausgeführter Käfig ist also zusätzlich mit einer Vernietung versehen, wie sie der Huckbolt-Vernietung entspricht.
Im Falle eines Käfigbruchs steigt die Leistungsaufnahme des Fahrmotors der Lokomotive. Dies kann im Lokführerstand erkannt werden, der Lokführer realisiert, dass eine Störung vorliegt und kann im nächsten Bahnhof anhalten und die Ursache der Störung suchen. Ein Blockieren des Lagers auf der Strecke kann so im gegebenen Falle verhindert werden.
Eine weitere wesentliche Verbesserung zur Verhinderung des Blockieren ist gegeben, wenn zusätzliche, mit angenietete Seitenringe verwendet werden. Im Falle eines Käfigbruchs behält der Käfig insgesamt wesentlich mehr Festigkeit, so dass die Gefahr des Blockierens geringer ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung einen Wälzlagerkäfig eines Zylinderrollenlagers,
2 einen Radialschnitt durch den Käfig gemäß 1 und
3 einen Radialschnitt durch ein Zylinderrollenlager mit einem alternativ ausgeführten Käfig, der nicht erfindungsgemäß ausgebildet ist.
In den 1 und 2 ist ein Wälzlagerkäfig 1 dargestellt, der als Massivkäfig ausgebildet ist. Demgemäß ist ein erster Seitenring 2 und ein zweiter Seitenring 3 vorhanden, wobei die beiden Seitenringe 2, 3 durch eine Anzahl Stege 4 miteinander verbunden sind.
Zwischen den beiden Seitenringen 2, 3 und zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden, benachbarten Stegen 4 wird eine Aufnahmetasche 5 für einen Wälzkörper (s. Zylinderrolle 6 in 3) definiert.
Vorgesehen kann dabei werden, dass der Käfig 1 aus einem ringförmigen Rohteil durch Fräsen gefertigt wird. Demgemäß werden in einen hohlzylindrischen Grundkörper des Käfigs mittels eines Fräswerkzeugs die Aufnahmetaschen für die Wälzkörper eingearbeitet.
Wie in der Zusammenschau der 1 und 2 gesehen werden kann, wird jeder Steg 4 in axiale Richtung a von einem Verbindungselement 7 in Form eines Niets durchsetzt.
An den beiden axialen Stirnseiten des Wälzlagerkäfigs 1 ist je ein Verstärkungsring 10 angeordnet, der gleichermaßen vom Niet 7 durchsetzt wird. Der Niet 7 weist in an seinen beiden axialen Enden 8 bzw. 9 Nietköpfe auf, die den Verstärkungsring 10 und somit auch die Seitenringe 2, 3 formschlüssig einfassen und halten.
Im Falle eines Käfigbruchs ergibt sich somit ein relativ stabiler Verbund, so dass Bruchteile des Käfigs nicht so leicht weggeschleudert werden können. Demgemäß ist die Gefahr eines Blockierens des Lagers geringer.
In 3 ist ein Zylinderrollenlager 11 im Radialschnitt zu sehen, bei dem zwischen einem Außenring 12 und einem Innenring 13 Zylinderrollen 6 angeordnet sind.
Im Unterschied zur Lösung gemäß der 1 bzw. 2 ist hier allerdings nicht vorgesehen, dass der Käfig 1 seitlich von Verstärkungsringen eingefasst ist. Vielmehr durchsetzen auch hier die Verbindungselemente 7 in Form von Nieten die Stege 4 des Käfigs 1. Die axialen Enden der Verbindungselemente 7 liegen formschlüssig an den Seitenringen 2, 3 des Käfigs an.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: erster Seitenring
3: zweiter Seitenring
4: Steg
5: Aufnahmetasche
6: Wälzkörper (Zylinderrolle)
7: Verbindungselement
8: axiales Ende
9: axiales Ende
10: Verstärkungsring
11: Zylinderrollenlager
12: Außenring
13: Innenring
a: axiale Richtung

Claims

Wälzlagerkäfig (1), umfassend einen ersten Seitenring (2), einen zweiten Seitenring (3) und eine Anzahl in eine axiale Richtung (a) verlaufende Stege (4), die mit ihren axialen Enden an die Seitenringe (2, 3) angrenzen, wobei zwischen zwei benachbarten Stegen (4) und den Seitenringen (2, 3) eine Aufnahmetasche (5) für einen Wälzkörper (6) ausgebildet wird, wobei die beiden Seitenringe (2, 3) und die Stege (4) einteilig ausgebildet sind, wobei zumindest ein Teil der Stege (4) von einem Verbindungselement (7) in Achsrichtung durchsetzt wird und wobei das Verbindungselement (7) mit seinen axialen Enden (8, 9) direkt oder indirekt mit den Seitenringen (2, 3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig zumindest an einem der Seitenringe (2, 3) ein Verstärkungsring (10) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (7) den Verstärkungsring (10) mit durchsetzt und am Seitenring (2, 3) fixiert.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stege (4) von einem Verbindungselement (7) durchsetzt werden.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) mit seinen axialen Enden (8, 9) formschlüssig direkt oder indirekt mit den Seitenringen (2, 3) verbunden ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er als Zylinderrollenlagerkäfig ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) als Niet, insbesondere als Halbrundniet, ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) als Schließringbolzen ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er als Messing-, Stahl- oder Bronze-Massivkäfig ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig an beiden Seitenringen (2, 3) ein Verstärkungsring (10) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (7) den Verstärkungsring (10) mit durchsetzt und am Seitenring (2, 3) fixiert.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring (10) dieselben radialen Abmessungen aufweist wie der Seitenring (2, 3), an dem er angeordnet ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring (10) als Messing-, Stahl- oder Bronze-Teil ausgebildet ist.