DE102011084845A1

DE102011084845A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102011084845A1
Application number: DE102011084845A
Authority: DE
Inventors: Rainer Messerschmidt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2013-04-25

Abstract

Wälzlagerkäfig (1) mit durch Querstegen (4) miteinander verbundenen ringförmigen Käfigseitenscheiben (2, 3), wobei die Querstege (4) als Strangpressprofile ausgebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig mit durch Querstegen miteinander verbundenen ringförmigen Käfigseitenscheiben.
Hintergrund der Erfindung
Bei Großlagerkäfigen für Kegelrollenlager wird häufig ein so genannter Bolzenkäfig eingesetzt. Ein Bolzenkäfig besteht aus zwei parallel angeordneten Käfigscheiben, die durch eine Vielzahl von Bolzen miteinander verbunden sind. Jeder Bolzen trägt dabei einen Wälzkörper, beispielsweise eine Zylinderrolle. Zur Aufnahme des Bolzens weist ein Wälzkörper eine zentrische Bohrung auf. An einem Ende weist ein Bolzen ein Gewinde auf, das in eine der Käfigscheiben eingeschraubt wird. Nach der Montage des Käfigs und nach dem Einsetzen der Wälzkörper wird das andere Ende des Bolzens an der anderen Käfigscheibe verschweißt. Obwohl Bolzenkäfige sich insbesondere bei Großlagerkäfigen, die zur Aufnahme großer Lasten geeignet sind, bewährt haben, wird der hohe Herstellungsaufwand als nachteilig angesehen. Es sind daher bereits unterschiedliche Alternativen vorgeschlagen worden, um auf das Durchbohren der Wälzkörper verzichten zu können.
In der DE 10 2007 002 360 A1 wird ein Kammseitenscheibenkäfig vorgeschlagen, bei dem die Wälzkörper in Stegansätzen, die aus Käfigseitenscheiben hervorragen, gelagert ist. Querbolzen dienen lediglich der Verbindung der beiden Käfigseitenscheiben, nicht jedoch der Lagerung. Nachteilig ist bei einem derartigen Kammseitenscheibenkäfig jedoch die aufwändige Herstellung der Stegansätze aufgrund der Integration in die Kammseitenscheiben, was unter anderem ein hohes Zerspanvolumen zur Folge hat.
Eine weitere Alternative zur Verwendung eines Bolzenkäfigs ist aus der DE 10 2007 020 113 A1 bekannt. Dort wird ein Wälzlagerkäfig vorgeschlagen, der aus zwei ringförmigen Umfangselementen besteht, zwischen denen axiale Stegelemente vorgesehen sind, die stoffschlüssig mit den ringförmigen Umfangselementen verbunden werden. Eine stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Verschweißen erzielt werden. Nachteilig ist dabei, dass das montierte Wälzlager durch Schlacke oder Schweißspritzer verschmutzt sein kann. Wenn der Wälzlagerkäfig andererseits zunächst komplett geschweißt und erst anschließend eingebaut wird, darf dessen Innenring keinen kleinen Bord aufweisen.
Bei dem in der WO 2009/056310 A2 vorgeschlagenen Wälzlagerkäfig wird eine Vielzahl von kleinen Einzelteilen zusammengesetzt, um einen Wälzlagerkäfig zu bilden, durch den Wälzkörper geführt werden. Da eine Vielzahl von Segmenten verbunden, insbesondere verschweißt werden muss, ist die Herstellung aufwändig, zudem ist es fraglich, ob ein derartiger Wälzlagerkäfig die an Großlagerkäfige gestellten Festigkeitsanforderungen erfüllt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig anzugeben, der die Nachteile von Bolzenkäfigen vermeidet und einfach herzustellen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Querstege als Strangpressprofile ausgebildet sind.
Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig zeichnet sich dadurch aus, dass die Variantenanzahl durch die Verwendung eines Strangpressprofils verringert werden kann. Während bei herkömmlichen Wälzlagerkäfigen für jede Größe unterschiedliche Querstege benötigt werden, werden erfindungsgemäß hingegen Strangpressprofile verwendet, die lediglich passend abgelängt werden müssen, um gemeinsam mit den Käfigseitenscheiben einen Wälzlagerkäfig zu bilden.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass ein eine bestimmte Größe aufweisendes Strangpressprofil für mehrere unterschiedlich große Käfigseitenscheiben geeignet ist. Beispielsweise könnte ein bestimmtes Strangpressprofil für drei unterschiedlich große Käfigseitenscheiben verwendet werden. Für unterschiedlich große Wälzlagerkäfige werden dann lediglich noch unterschiedlich große ringförmige Käfigseitenscheiben benötigt, die mit Strangpressprofilen einer bestimmten Größe verbunden werden. Da die Strangpressprofile auf die benötigte Länge zugeschnitten werden, können auch unterschiedlich breite Wälzlagerkäfige hergestellt werden, ohne dass sich die Teileanzahl erhöht.
Beispielsweise kann bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig ein erstes Strangspressprofil für Wälzlagerkäfige mit einem Durchmesser zwischen 500 mm und 800 mm und ein zweites Strangpressprofil für Wälzlagerkäfige mit einem Durchmesser zwischen 800 mm und 1200 mm vorgesehen sein. Auf diese Weise kann ein großer Durchmesserbereich mit wenigen Strangpressprofilen als Halbzeuge abgedeckt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Käfigseitenscheiben Durchgangslöcher für Befestigungsmittel aufweisen. Diese Durchgangslöcher dienen zur Befestigung der Querstege an den Käfigseitenscheiben. Die Querstege können formschlüssig mit den Käfigseitenscheiben verbunden sein, vorzugsweise sind die Käfigseitenscheiben mit Absätzen versehen, in denen die Querstege aufgenommen sind.
Zweckmäßig werden bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig Schrauben, Spannstifte oder Kerbstifte als Befestigungsmittel verwendet. Befestigungsmittel verbinden die Käfigseitenscheiben mit den Querstegen form- oder kraftschlüssig. Bei als Schrauben ausgebildeten Befestigungsmitteln weisen die Querstege ein Innengewinde auf, das nach dem Ablängen der Strangpressprofile hergestellt wird.
Um eine lange Lebensdauer des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, dass die Querstege aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen, vorzugsweise bestehen die Querstege aus Stahl oder Aluminium.
Um die Reibung bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig zu verringern und die vorzugsweise zylinderförmigen Wälzkörper zu führen, kann es vorgesehen sein, dass an den Querstegen Anlaufelemente mit einer Kontaktfläche für Wälzkörper angebracht sind. Diese Anlaufelemente bilden eine Kontaktfläche für die Wälzkörper und reduzieren so die Reibung.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens können die Anlaufelemente in die Querstege eingeschoben oder aufgeclipst oder mit den Querstegen verklebt sein. Alle erwähnten Verbindungs- bzw. Befestigungsarten können einfach und mit geringem Aufwand realisiert werden, so dass der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig mit vergleichsweise geringem Aufwand hergestellt werden kann.
Die Anlaufelemente können bei dem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig aus Kunststoff oder einer Messinglegierung bestehen. Sowohl Anlaufelemente aus einem Kunststoffmaterial als auch solche aus Messing oder einer ähnlichen Legierung bewirken eine Verminderung der Reibung, so dass ein Wälzlager, das den erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig umfasst, sich durch eine geringe Reibung auszeichnet.
Daneben betrifft die Erfindung ein Wälzlager, umfassend einen Innenring und einen Außenring mit dazwischen aufgenommenen Wälzkörpern, die in einem Wälzlagerkäfig der beschriebenen Art gehalten sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Detail eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs in einer perspektivischen Ansicht;
2 eine geschnittene Ansicht des Wälzlagerkäfigs von 1; und
3 ein Detail des Wälzlagerkäfigs von 1 im Bereich eines Querstegs.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wälzlagerkäfigs 1, der im Wesentlichen aus zwei miteinander verbundenen ringförmigen Käfigseitenscheiben 2, 3 besteht, die durch Querstege 4 miteinander verbunden sind. Die Käfigseitenscheiben 2, 3 weisen einander gegenüberliegende Absätze 5, 6 auf, in denen die Querstege 4 formschlüssig aufgenommen sind.
Zwischen benachbarten Querstegen 4 ist jeweils ein Wälzkörper 7 aufgenommen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper 7 als Kegelrollen ausgebildet, der Wälzlagerkäfig 1 kann jedoch ebenso für Zylinderrollenlager oder Pendelrollenlager eingesetzt werden. Der Wälzlagerkäfig 1 und die Wälzkörper 7 bilden gemeinsam mit einem nur teilweise dargestellten Innenring 8 und einem nicht dargestellten Außenring ein Wälzlager.
Der Aufbau des Wälzlagerkäfigs 1 wird anhand der geschnittenen Darstellung von 2 erläutert. In der Darstellung von 2 ist ein Schnitt durch den Quersteg 4 gezeigt. Der Quersteg 4 ist als Strangpressprofil ausgebildet, von dem jeweils Querstege 4 in der benötigten Länge abgetrennt werden. Ein bestimmtes Strangpressprofil kann für mehrere Wälzlagerkäfige mit unterschiedlichem Durchmesser verwendet werden. Das in 2 gezeigte Strangpressprofil, aus dem der Quersteg 4 hergestellt wurde, ist z. B. für Wälzlagerkäfige mit einem Durchmesser von 500 mm bis 800 mm geeignet. Dadurch entfällt die Herstellung und Bevorratung einer Vielzahl unterschiedlicher Querstege, die sich lediglich geringfügig unterscheiden.
Der in 2 gezeigte Quersteg 4 weist eine Durchgangsöffnung 9 auf, die an den Endabschnitten des Querstegs 4 mit einem Innengewinde versehen ist, so dass der Quersteg 4 mit den Käfigseitenscheiben 2, 3 verschraubt werden kann. In 1 erkennt man, dass die Käfigseitenscheiben 2, 3 entsprechende Durchgangsöffnungen 10 besitzen, durch die jeweils eine Schraube gesteckt werden kann.
Der Quersteg 4 weist an der Außenseite des Wälzlagerkäfigs 1 einen geraden Abschnitt 11 auf, daneben weist er gewölbte Flächen 12, 13 auf, die zu den Wälzkörpern 7 gerichtet sind. Auf den gewölbten Flächen 12, 13 sind Anlaufelemente 16, 17 angebracht, deren Außenflächen jeweils eine Kontaktfläche für den Rollenanlauf bilden, wodurch die Reibung zwischen Wälzkörpern 7 und Anlaufelementen 16, 17 verringert wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Strangpressprofile, aus denen die Querstege 4 hergestellt sind, aus Stahl. Die Anlaufelemente 16, 17 sind aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. In 2 erkennt man, dass die Anlaufelemente 16, 17 an ihrer Rückseite halbkreisförmige Vorsprünge aufweisen, die in die Längsrillen 14, 15 der Querstege 4 eingeclipst sind. Dadurch sind die Anlaufelemente 16, 17 und die Querstege 4 formschlüssig miteinander verbunden. Optional können die Anlaufelemente 16, 17 auch mit den Querstegen 4 verklebt sein. Die Anlaufelemente 16, 17 können in Abhängigkeit der Wälzkörper 7 unterschiedlich ausgebildet sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Wälzkörperdurchmesser zu ermöglichen. Dementsprechend kann für unterschiedlich große Wälzlagerkäfige ein standardisierter Quersteg verwendet werden, eine individuelle Anpassung an unterschiedlich große Wälzkörper kann mittels der Anlaufelemente 16, 17 erfolgen. Die von den Wälzkörpern 7 übertragenen Kräfte werden durch Formschluss über die Anlaufelemente 16, 17, die Querstege 4 an die Käfigseitenscheiben 2, 3 übertragen.
3 zeigt ein Detail des Wälzlagerkäfigs 1 im Bereich des Querstegs 4. Besonders gut erkennt man die Längsrillen 14, 15 sowie die darin eingeclipsten Anlaufelemente 17. Die Anlaufelemente 16, 17 besitzen eine rechteckige Grundform, sie sind also nicht vollflächig auf dem Quersteg 4 ausgebildet.
Die Montage eines Wälzlagers erfolgt derart, dass zunächst nur jeder zweite Quersteg 4 mit den Käfigseitenscheiben 2, 3 verbunden wird. Dadurch wird ein vormontierter Wälzlagerkäfig erhalten, der über einen kleinen Haltebord auf den Innenring 8 geschoben werden kann. Anschließend werden die Wälzkörper 7 (Rollen) eingelegt und die restlichen Querstege 4 eingesetzt und mittels Befestigungsschrauben verschraubt.
Schließlich wird der Außenring montiert, wodurch die Herstellung des Wälzlagers abgeschlossen wird.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: Käfigseitenscheibe
3: Käfigseitenscheibe
4: Quersteg
5: Absatz
6: Absatz
7: Wälzkörper
8: Innenring
9: Durchgangsöffnung
10: Durchgangsöffnung
11: Abschnitt
12: gewölbte Fläche
13: gewölbte Fläche
14: Längsrille
15: Längsrille
16: Anlaufelement
17: Anlaufelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007002360 A1 [0003]
DE 102007020113 A1 [0004]
WO 2009/056310 A2 [0005]

Claims

Wälzlagerkäfig (1) mit durch Querstegen (4) miteinander verbundenen ringförmigen Käfigseitenscheiben (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass die Querstege (4) als Strangpressprofile ausgebildet sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine bestimmte Größe aufweisendes Strangpressprofil für mehrere unterschiedlich große Käfigseitenscheiben (2, 3) geeignet ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Strangpressprofil für Wälzlagerkäfige (1) mit einem Durchmesser zwischen 500 mm und 800 mm und ein zweites Strangpressprofil für Wälzlagerkäfige (1) mit einem Durchmesser zwischen 800 mm und 1.200 mm geeignet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigseitenscheiben (2, 3) Durchgangsöffnungen (10) für Befestigungsmittel aufweisen.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel als Schrauben, Spannstifte oder Kerbstifte ausgebildet sind.
Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstege (4) aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen, vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium.
Wälzlagerkäfig nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Querstegen (4) Anlaufelemente (16, 17) mit einer Kontaktfläche für Wälzkörper (7) angebracht sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufelemente (16, 17) in die Querstege (4) eingeschoben oder aufge-clipst oder mit den Querstegen (4) verklebt sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufelemente (16, 17) aus Kunststoff oder einer Messinglegierung bestehen.
Wälzlager, umfassend einen Innenring (8), einen Außenring mit dazwischen aufgenommenen Wälzkörpern (7), die in einem Wälzlagerkäfig (1) nach einem der Patentansprüche 1 bis 9 gehalten sind.