DE102011088690A1

DE102011088690A1 - Wälzlagerkäfig und Wälzlager

Info

Publication number: DE102011088690A1
Application number: DE102011088690A
Authority: DE
Inventors: Vasyl Kramar
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen außenbordgeführten Wälzlagerkäfig (2) mit zumindest einer Seitenscheibe (9, 10) sowie einer Vielzahl von mit der Seitenscheibe (9, 10) verbundener Trennstege (11). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Seitenscheibe (9, 10) auf einer Innenmantelfläche (28, 29) eine zumindest abschnittsweise umfänglich verlaufende Schmierstoffsammelnut (20, 21) aufweist und dass eine Schmierbohrung (22, 23) die Schmierstoffsammelnut (20, 21) mit einer Außenmantelfläche (30, 31) der Seitenscheibe (9, 10) verbindet. Die Erfindung betrifft ferner ein Wälzlager (19) mit einer Vielzahl von Wälzkörpern (7), die zwischen einer Außenlaufbahn (4) und einer Innenlaufbahn (6) um eine Lagerachse (8) abwälzen und durch einen außenbordgeführten Wälzlagerkäfig (2) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufgenommen werden, wobei axial neben der Außenlaufbahn (4) zumindest ein Bord (17, 18) mit einer Käfigführungsfläche (15, 16) vorgesehen ist und die Käfigführungsfläche (15, 16) der Außenmantelfläche (30, 31) der Seitenscheibe (9, 10) gegenüberliegt, so dass der Wälzlagerkäfig (2) durch den zumindest einen Bord (17, 18) geführt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen außenbordgeführten Wälzlagerkäfig mit zumindest einer Seitenscheibe sowie mit einer Vielzahl von mit der Seitenscheibe verbundener Trennstege.
Außenbordgeführte Wälzlagerkäfige werden beispielsweise bei schnell drehenden Zylinderrollenlagern oder Kugellagern verwendet und zeichnen sich dadurch aus, dass der Wälzlagerkäfig durch einen axial neben einer Außenlaufbahn positionierten Bord bzw. eine Schulter geführt werden. 1 zeigt exemplarisch eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Zylinderrollenlagers 1 mit einem außenbordgeführten Wälzlagerkäfig 2. Das Zylinderrollenlager 1 umfasst einen Außenring 3 mit einer Außenlaufbahn 4 sowie einem Innenring 5 mit einer Innenlaufbahn 6. Eine Vielzahl von Wälzkörpern 7 wälzt um eine Lagerachse 8 zwischen der Außenlaufbahn 4 und der Innenlaufbahn 6 ab und werden dabei durch den außenbordgeführten Wälzlagerkäfig 2 aufgenommen.
Der außenbordgeführte Wälzlagerkäfig 2 weist zwei Seitenscheiben 9, 10 sowie eine Vielzahl von die Seitenscheiben 9, 10 verbindende Trennstege 11 auf, wobei zwischen den Trennstegen 11 Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper 7 gebildet werden.
Auf beiden Seitenscheiben 9, 10 wird jeweils eine Anlauffläche 13, 14 ausgebildet, nämlich in Form einer Außenmantelfläche 30, 31. Die Anlaufflächen 13, 14 liegen radial Führungsflächen 15, 16 gegenüber, die an Borden 17, 18 des Außenringes 3 in Form von Innenmantelflächen gebildet werden.
Bei starken Beschleunigungen oder Stößen kann sich der außenbordgeführte Wälzlagerkäfig 2 an den Borden 17, 18 abstützen. In Hinblick auf den Verschleiß des Wälzlagerkäfig 2 bzw. teilweise auch der Borde 17, 18 muss jedoch zu jeder Zeit eine ausreichende Versorgung dieses Kontaktes mit Schmiermittel (z.B. Schmieröl) sichergestellt werden. Es zeigte sich, dass die bislang hierfür bekannten Maßnahmen zur Schmierung, insbesondere bei Anwendungen mit hohen Drehzahlen, unzureichend sein können.
Aus der DE576513C ist ein Massivkäfig eines Wälzlagers bekannt, der zur Verbesserung der Schmierung des Kontaktes von Wälzkörper und Laufbahn axial verlaufende Schmiernuten auf einer Innenmantelfläche des Käfigs aufweist, um Schmierstoff in eine Wälzkörpermittelebene zu bringen, und der radial verlaufende Schmierbohrungen aufweist, um den in die Wälzkörpermittelebene geförderten Schmierstoff direkt zu dem Kontakt zwischen Wälzkörper und Laufbahn zu fördern. Eine Verbesserung der Schmierung zwischen dem Käfig und einem etwaigen Bord wird nicht vorgeschlagen.
Aus der DE1905462A1 ist ein Wälzlager bekannt, dessen Innenring mehrere axial verlaufende Nuten aufweist, von denen bestimmte Nuten mit radial verlaufenden Schmierbohrungen verbunden sind, um über eine Schmierstoffleitung zugeführten Schmierstoff in Richtung von Seitenscheiben eines Wälzlagerkäfigs zu fördern. Nachteilig bei der Ausgestaltung der DE1905462A1 ist, dass der Aufbau sehr komplex ist, insbesondere viele Bauteile benötigt, und aufgrund des hohen Bauraumbedarfs nicht als Ersatz von standardisierten Wälzlagern verwendet werden kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen außenbordgeführten Wälzlagerkäfig bereitzustellen, der eingesetzt in einem Wälzlager eine bessere Schmierung des Kontaktes zwischen der Seitenscheibe und einem Bord ermöglicht und der einen geringeren Verschleiß und somit eine höhere Lebensdauer als herkömmliche außenbordgeführte Wälzlagerkäfige aufweist und dennoch einfach und kostengünstig herzustellen ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ebenfalls, ein Wälzlager mit einem außenbordgeführten Wälzlagerkäfig bereitzustellen, welches einen geringeren Verschleiß und somit eine höhere Lebensdauer als herkömmliche derartige Wälzlager aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Demzufolge ist ein gattungsgemäßer außenbordgeführter Wälzlagerkäfig, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenscheibe auf einer Innenmantelfläche eine zumindest abschnittsweise umfänglich verlaufende Schmierstoffsammelnut aufweist und dass eine Schmierbohrung die Schmierstoffsammelnut mit einer Außenmantelfläche der Seitenscheibe verbindet.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis den Schmierstoff, z.B. das Schmieröl, von einer radial inneren Seite des Wälzlagerkäfigs, wo der Schmierstoff zur Verfügung steht, direkt durch den Wälzlagerkäfig hindurch zu einer radial äußeren Seite des Wälzlagerkäfigs zu fördern, wo der Schmierstoff benötigt wird. Der an die radial äußere Seite des Wälzlagerkäfigs, nämlich an die Außenmantelfläche der Seitenscheibe, geförderte Schmierstoff steht zur Schmierung des Kontaktes zwischen dem Wälzlagerkäfig und einem Bord zu Verfügung.
Indem die Schmierstoffsammelnut auf einer Innenmantelfläche der Seitenscheibe angeordnet ist, sammelt sich der Schmierstoff durch Zentrifugalkräfte bedingt in der Schmierstoffsammelnut des sich mitdrehenden Wälzlagerkäfigs. Die Schmierstoffsammelnut stellt dabei eine sich radial zur Lagerachse hin öffnende Ausnehmung, Einkerbung, Eindrehung bzw. Vertiefung dar und kann entlang ihrer umfänglichen Erstreckung ein konstantes oder veränderliches Querschnittsprofil aufweisen.
Die Schmierbohrung stellt die Verbindung der Schmierstoffsammelnut, insbesondere eines Nutgrundes der Schmierstoffsammelnut, und der Außenmantelfläche der Seitenscheibe dar. Je nach Orientierung und Form der Schmierbohrung kann auch hier der Effekt der Zentrifugalkraft zur Schmierstoffförderung ausgenutzt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schmierstoffsammelnut umfänglich über die komplette Innenmantelfläche verläuft. Die Seitenscheibe weist vorzugsweise eine einzige Schmierstoffsammelnut mit konstantem Querschnittsprofil auf. Selbstverständlich kann die Schmierstoffsammelnut auch ein sich entlang ihrer umfänglichen Erstreckung veränderliches Querschnittsprofil aufweisen; z.B. kann sich der Querschnitt im Bereich einer Schmierbohrung erweitern, indem eine Nuttiefe der Schmierstoffsammelnut in diesem Bereich größer ist. Denkbar ist auch, mehrere umfänglich beabstandete, also nicht miteinander verbundene, Schmierstoffsammelnuten mit jeweils einer Schmierbohrung vorzusehen.
In jedem Fall kann vorgesehen werden, dass mehrere Schmierbohrungen die Schmierstoffsammelnut mit der Außenmantelfläche verbinden. Vorzugsweise werden die Schmierbohrungen umfänglich gleichmäßig verteilt angeordnet.
Die Schmierbohrungen verlaufen vorzugsweise radial, wobei jedoch auch geneigt angeordnete Schmierbohrungen möglich sind, um z.B. die axiale Position des Schmierstoffaustritts an der Außenmantelfläche gegenüber der Schmierstoffzuführung in die Schmierbohrung an der Innenmantelfläche zu steuern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schmierbohrung einen Abschnitt mit konstanter Querschnittfläche und einen Abschnitt mit sich kontinuierlich vergrößernder Querschnittsfläche aufweist und dass der Abschnitt mit sich kontinuierlich vergrößernder Querschnittsfläche mit einem größten Durchmesser an der Außenmantelfläche mündet. Der Abschnitt mit konstanter Querschnittsfläche wird z.B. durch einen kreiszylindrischen Abschnitt gebildet, an den sich ein radial nach außen weitender trichterförmiger Abschnitt anschließt, der wiederum die Öffnung der Schmierbohrung zur Außenmantelfläche bildet. Durch diese Form der Schmierbohrung bildet sich ein Diffusoreffekt, der die Schmierstoffförderung zur Außenmantelfläche verstärkt.
Auch wenn die Erfindung bislang anhand eines außenbordgeführten Wälzlagerkäfigs mit einer Seitenscheibe beschrieben wurde, liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, dass der Wälzlagerkäfig eine zweite Seitenscheibe aufweist, die ebenfalls die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Verbesserung der Schmierung aufweist. Demzufolge ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Wälzlagerkäfig eine weitere Seitenscheibe aufweist und dass die Seitenscheibe auf einer Innenmantelfläche eine zumindest abschnittsweise umfänglich verlaufende Schmierstoffsammelnut aufweist und dass eine Schmierbohrung die Schmierstoffsammelnut mit einer Außenmantelfläche der Seitenscheibe verbindet. Die bislang beschriebenen Ausführungsformen können entsprechend auf diese weitere Seitenscheibe angewandt werden.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Wälzlager mit einer Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen einer Außenlaufbahn und einer Innenlaufbahn um eine Lagerachse abwälzen und durch einen Wälzlagerkäfig gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufgenommen werden, wobei axial neben der Außenlaufbahn zumindest ein Bord mit einer Käfigführungsfläche vorgesehen ist und die Käfigführungsfläche der Außenmantelfläche der Seitenscheibe gegenüberliegt, so dass der Wälzlagerkäfig durch den zumindest einen Bord geführt wird.
In einer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass beidseitig axial neben der Außenlaufbahn zwei Borde vorgesehen sind, und dass der außenbordgeführte Wälzlagerkäfig zwei Seitenscheiben aufweist, die jeweils durch einen der zwei Borde geführt werden. Die Käfigführungsflächen und die Anlaufflächen werden typischerweise durch kreiszylindrische Mantelflächen gebildet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
1 ein Wälzlager mit einem außenbordgeführten Wälzlagerkäfig,
2 einen erfindungsgemäßen, außenbordgeführten Wälzlagerkäfig,
3 einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen, außenbordgeführten Wälzlagerkäfigs aus 2 und
4 eine Darstellung des Querschnittsprofils des erfindungsgemäßen, außenbordgeführten Wälzlagerkäfigs aus 2.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Wälzlager 19 mit einem außenbordgeführten Wälzlagerkäfig 2, der beispielsweise dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 entsprechen kann.
2 zeigt einen erfindungsgemäßen, außenbordgeführten Wälzlagerkäfig 2 mit zwei Seitenscheiben 9, 10 sowie einer Vielzahl von die Seitenscheiben verbindende Trennstege 11, wodurch eine Anzahl der – nicht dargestellten – Wälzkörper entsprechender Taschen 12 gebildet werden.
Beide Seitenscheiben 9, 10 weisen auf einer Innenmantelfläche eine um die Lagerachse 8 komplett umlaufende Schmierstoffsammelnut 20, 21 auf. Die Schmierstoffsammelnuten 20, 21 sind axial mittig auf den Seitenscheiben 9, 10 angeordnet und öffnen sich nach radial innen, d.h. zur Lagerachse 8 hin.
Jede Seitenscheibe 9, 10 weist ferner drei umfänglich äquidistant beabstandete und radial verlaufende Schmierbohrungen 22, 23 auf, wobei jeweils nur zwei Schmierbohrungen 22, 23 in 2 zu erkennen sind. Jede Schmierbohrung 22, 23 verbindet die jeweilige Schmierstoffsammelnut 20, 21 mit einer Außenmantelfläche 30, 31 der Seitenscheibe 9, 10, in Form der Führungsflächen 13, 14.
3 zeigt einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen, außenbordgeführten Wälzlagerkäfigs aus 2 und 4 zeigt eine Darstellung des Querschnittsprofils des erfindungsgemäßen, außenbordgeführten Wälzlagerkäfigs aus 2.
Wie insbesondere in 4 zu erkennen ist, umfasst jede Schmierbohrung 22, 23 an ihrem der Außenmantelfläche bzw. Führungsfläche 15, 16 zugewandten Ende einen trichterförmigen Abschnitt 24 mit sich zur Außenmantelfläche bzw. Führungsfläche 15, 16 hin vergrößerndem Querschnitt. Diesem trichterförmigen Abschnitt 24 radial nach innen angeschlossen ist ein zylindrischer Bereich 25. Der durch die Schmierbohrung 22, 23 radial nach außen strömende Schmierstoff wird somit durch einen Diffusoreffekt verstärkt nach außen gezogen bzw. gefördert.
In diesem Ausführungsbeispiel schließt sich an den zylindrischen Abschnitt 25 radial nach innen ein weiterer trichterförmiger Abschnitt 26 gefolgt von einem weiteren zylindrischen Abschnitt 27 an.
Die Schmierbohrungen 22, 23 an beiden Seitenscheiben 9, 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel identisch bezüglich ihrer Form und Größe.
Bezugszeichenliste

1: Zylinderrollenlage
2: außenbordgeführter Wälzlagerkäfig
3: Außenring
4: Außenlaufbahn
5: Innenring
6: Innenlaufbahn
7: Wälzkörper
8: Lagerachse
9: Seitenscheibe
10: Seitenscheibe
11: Trennsteg
12: Tasche
13: Anlauffläche
14: Anlauffläche
15: Führungsfläche
16: Führungsfläche
17: Bord
18: Bord
19: Wälzlager
20: Schmierstoffsammelnut
21: Schmierstoffsammelnut
22: Schmierbohrung
23: Schmierbohrung
24: trichterförmiger Abschnitt
25: zylindrischer Abschnitt
26: weiterer trichterförmiger Abschnitt
27: weiterer zylindrischer Abschnitt
28: Innenmantelfläche
29: Innenmantelfläche
30: Außenmantelfläche
31: Außenmantelfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 576513 C [0006]
DE 1905462 A1 [0007, 0007]

Claims

Außenbordgeführter Wälzlagerkäfig (2) mit zumindest einer Seitenscheibe (9, 10) sowie einer Vielzahl von mit der Seitenscheibe (9, 10) verbundener Trennstege (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenscheibe (9, 10) auf einer Innenmantelfläche (28, 29) eine zumindest abschnittsweise umfänglich verlaufende Schmierstoffsammelnut (20, 21) aufweist und dass eine Schmierbohrung (22, 23) die Schmierstoffsammelnut (20, 21) mit einer Außenmantelfläche (30, 31) der Seitenscheibe (9, 10) verbindet.
Außenbordgeführter Wälzlagerkäfig (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffsammelnut (20, 21) umfänglich über die komplette Innenmantelfläche (28, 29) verläuft.
Außenbordgeführter Wälzlagerkäfig (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schmierbohrungen (22, 23) die Schmierstoffsammelnut (20, 21) mit der Außenmantelfläche verbinden.
Außenbordgeführter Wälzlagerkäfig (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierbohrung (22, 23) radial verläuft.
Außenbordgeführter Wälzlagerkäfig (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierbohrung (22, 23) einen Abschnitt mit konstanter Querschnittfläche und einen Abschnitt mit sich kontinuierlich vergrößernder Querschnittsfläche aufweist und dass der Abschnitt mit sich kontinuierlich vergrößernder Querschnittsfläche mit einem größten Durchmesser an der Außenmantelfläche mündet.
Außenbordgeführter Wälzlagerkäfig (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerkäfig (2) eine weitere Seitenscheibe (9, 10) aufweist und dass die weitere Seitenscheibe (9, 10) auf einer Innenmantelfläche (28, 29) eine zumindest abschnittsweise umfänglich verlaufende Schmierstoffsammelnut (20, 21) aufweist und dass eine Schmierbohrung (22, 23) die Schmierstoffsammelnut (20, 21) mit einer Außenmantelfläche der Seitenscheibe (9, 10) verbindet.
Wälzlager (19) mit einer Vielzahl von Wälzkörpern (7), die zwischen einer Außenlaufbahn (4) und einer Innenlaufbahn (6) um eine Lagerachse (8) abwälzen und durch einen außenbordgeführten Wälzlagerkäfig (2) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufgenommen werden, wobei axial neben der Außenlaufbahn (4) zumindest ein Bord (17, 18) mit einer Käfigführungsfläche (15, 16) vorgesehen ist und die Käfigführungsfläche (15, 16) der Außenmantelfläche (30, 31) der Seitenscheibe (9, 10) gegenüberliegt, so dass der Wälzlagerkäfig (2) durch den zumindest einen Bord (17, 18) geführt wird.