-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen für ein Zylinderrollenlager geeigneten Wälzlagerkäfig nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Ein gattungsgemäßer Wälzlagerkäfig ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 025 766 A1 bekannt. Dieser Wälzkörperkäfig kann für die Verwendung in einem Außen- oder Innenbordwälzlager ausgebildet sein und weist zwei zueinander parallele, als Stirnträger bezeichnete Seitenringe auf, die unter Bildung von Käfigtaschen durch Stege miteinander verbunden sind. Im Fall einer Außenbordführung weist der Wälzlagerkäfig an seinem Außenumfang Bordbereiche auf, welche einen maximalen Außendurchmesser aufweisen und der Führung des Wälzlagerkäfigs in einem Lagerring dienen. Im Fall einer Innenbordführung sind in analoger Weise am Innenumfang des Wälzlagerkäfigs Bordbereiche mit minimalem Innendurchmesser vorgesehen, an welchen der Wälzlagerkäfig auf einem Innenring oder einer Welle des Wälzlagers, nämlich Zylinderrollenlagers, geführt ist. Zwischen den Bordbereichen am Außen- beziehungsweise Innenumfang des Wälzlagerkäfigs sind Ausnehmungen zur Aufnahme von Schmierstoff ausgebildet. Diese Ausnehmungen können entgegengesetzt zum Umfang des Wälzlagerkäfigs gewölbt sein und dienen bei der Fettschmierung des Wälzlagers als Fettdepots, die ein Abreißen des Schmierfilms verhindern sollen.
-
Ein weiterer Wälzlagerkäfig, welcher besonders hinsichtlich schmierungstechnischer Eigenschaften konzipiert ist, ist beispielsweise aus der
DE 199 59 498 A1 bekannt. Dieser Wälzlagerkäfig weist in Axialrichtung des Lagers verlaufende Schmiernuten auf, wobei sich in einem Teilbereich der Schmiernuten gegenüber diesen in radialer Richtung nach innen und/oder in radialer Richtung nach außen zurückgesetzte Durchflusskanäle erstrecken. Durch den hierdurch geschaffenen zusätzlichen Schmiermittelraum soll eine Befettung des Lagers auf Lebensdauer möglich sein.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelten Wälzlagerkäfig anzugeben, welcher sich besonders für die Verwendung in mit höheren Drehzahlen betriebenen Zylinderrollenlagern eignet.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Wälzlagerkäfig weist in an sich bekannter Grundform zwei eine gemeinsame Symmetrieachse aufweisende Seitenringe auf, welche durch in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs verlaufende Stege miteinander verbunden sind. Zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen und den Seitenringen ist jeweils eine Käfigtasche gebildet, welche zur Führung eines Wälzkörpers, nämlich einer Zylinderrolle, vorgesehen ist. Zwischen benachbarten Stegen befinden sich an den Seitenringen Ausnehmungen, die ein Volumen für ein Schmiermittel bereitstellen. Oberflächenbereiche der Seitenringe des Wälzlagerkäfigs, welche diese Ausnehmungen begrenzen, werden als Grenzflächen bezeichnet. Erfindungsgemäß sind Grenzflächen der Ausnehmungen zur Symmetrieachse der Seitenringe und damit des gesamtes Wälzlagerkäfigs schräg gestellt.
-
Die Schrägstellung der Grenzflächen ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die in radialer Richtung gemessene Stärke eine Seitenrings im Bereich einer Ausnehmung in axialer Richtung von der Stirnseite des Seitenrings zur Käfigtasche hin abnimmt. Die Stege des Wälzlagerkäfigs sowie Umfangsbereiche der Seitenringe, an welche die Stege anschließen, sind dagegen in bevorzugter Ausgestaltung nicht durch Ausnehmungen geschwächt. Der Wälzlagerkäfig weist damit eine hohe Stabilität bei gleichzeitiger guter Durchströmbarkeit in axialer Richtung auf. Die Schmierung des den erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig aufweisenden Wälzlagers erfolgt vorzugsweise mit Öl, insbesondere in Form einer Öl-Einspritz- oder Öl-Luftschmierung. Damit ist das Wälzlager mit äußerst geringen Ölmengen zuverlässig schmierbar, wobei durch die Durchströmung des Wälzlagers mit Schmiermittel eine effiziente Kühlung gegeben ist, die hohe Drehzahlen zulässt. Die widerstandsarme Strömung des Schmiermittels durch den Wälzlagerkäfig trägt zudem zu einer Minimierung von Ölemissionen an die Umgebung bei.
-
In bevorzugter Ausgestaltung weist die Grenzfläche der Ausnehmung einen Schrägstellungswinkel zwischen 10° und 30° auf. Dies bedeutet, dass zwischen eine an die Grenzfläche angelegte Tangentialebene und der Symmetrieachse des Wälzlagerkäfigs ein Winkel zwischen 10° und 30° eingeschlossen ist.
-
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung beschreibt die Grenzfläche mit konkaver Wölbung einen Abschnitt einer zylindrischen Oberfläche, wobei die Mittelachse des entsprechenden Zylinders die Symmetrieachse des Wälzlagerkäfigs und damit des Wälzlagers insgesamt schneidet. Der zwischen der genannten Mittelachse und der Symmetrieachse des Lagers eingeschlossene Winkel liegt hierbei vorzugsweise in dem genannten Bereich von 10° bis 30°.
-
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Grenzfläche eben, wobei in diesem Fall zwischen der Ebene, in welcher die Grenzfläche liegt, und der Symmetrieachse des Wälzlagers ein Winkel in dem genannten Bereich von 10° bis 30° eingeschlossen ist.
-
Die an der Oberfläche der Seitenringe ausgebildeten Ausnehmungen befinden sich im Fall einer Außenbordführung des Wälzlagerkäfigs am Außenumfang der Seitenringe und im Falle einer Innenbordführung des Wälzlagerkäfigs am Innenumfang der Seitenringe. Hierbei können Ausnehmungen zwischen allen Stegen oder nur zwischen einzelnen Stegen vorgesehen sein. In beiden Fällen ist eine einzelne Ausnehmung vorzugsweise symmetrisch zwischen zwei Stegen angeordnet, sodass die in axialer Richtung des Wälzlagerkäfigs gemessene maximale Breite der Ausnehmung mittig zwischen zwei benachbarten Stegen liegt.
-
Gemäß einer möglichen Ausführungsform entspricht die maximale Breite der Ausnehmung der Seitenringbreite. Die in Axialrichtung des Lagers breiteste, in Umfangsrichtung mittig zwischen benachbarten Stegen liegende Stelle der Ausnehmung reicht somit von der Käfigtasche bis zur äußeren Stirnseite eines Seitenrings. In Umfangsrichtung betrachtet, variiert somit am Außenumfang des Seitenrings dessen Breite zwischen Null und der Maximalbreite, welche in Umfangsabschnitten außerhalb der Ausnehmungen, insbesondere in den Bereichen, in welchen sich Stege an den Seitenring anschließen, gegeben ist.
-
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist jede Ausnehmung in Axialrichtung schmaler als der Seitenring. Beispielsweise entspricht die maximale Breite der Ausnehmung höchstens 80% der Breite des Seitenrings. Der Seitenring weist somit an jeder Stelle eines Umfangs mindestens 20% seiner maximalen Breite auf.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung weist zumindest ein Seitenring des Wälzlagerkäfigs, vorzugsweise jeder Seitenring, stirnseitig, das heißt auf der Außenseite des Wälzlagerkäfigs, eine umlaufende Nut auf, welche zum Einen die Masse des Wälzlagerkäfigs verringert und zum Anderen einen zusätzlichen Schmiermittelraum bereitstellt. Eine besonders vorteilhafte Bauform weist Verbindungskanäle zwischen jeder Ausnehmung und der umlaufenden Nut auf, welche im Wesentlichen radial ausgerichtet sind und einen Durchfluss von Schmiermittel ermöglichen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
-
1 einen Wälzlagerkäfig in perspektivischer Darstellung,
-
2 den Wälzlagerkäfig nach 1 in einer Schnittdarstellung,
-
3 eine alternative Ausführungsform eines Wälzlagerkäfigs in einer Schnittdarstellung analog 2,
-
4 eine weitere Bauform eines Wälzlagerkäfigs in einer Schnittdarstellung,
-
5 den Wälzlagerkäfig nach 4 in perspektivischer Darstellung.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
-
Einander prinzipiell entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
In 1 ist ein Wälzlagerkäfig 1 eines nicht weiter dargestellten Zylinderrollenlagers gezeigt, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird.
-
Der Wälzlagerkäfig 1 ist beispielsweise aus Kunststoff oder aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einer Buntmetalllegierung, gefertigt. Das den Wälzlagerkäfig 1 aufweisende Lager, nämlich Zylinderrollenlager, ist beispielsweise in einer Windkraftanlage oder in einer Werkzeugmaschine einsetzbar.
-
Zwischen Seitenringen 2, 3 und in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs 1 verlaufenden Stegen 4, welche die Seitenringe 2, 3 verbinden, sind Käfigtaschen 5 gebildet, die zur Aufnahme jeweils eines Wälzkörpers, nämlich einer Zylinderrolle, vorgesehen sind. An jeder zweiten Käfigtasche 5 weisen beide Seitenringe 2, 3 im Übergangsbereich zwischen ihrem Außenumfang und ihrer innenseitigen, der Käfigtasche 5 zugewandten Stirnseite eine Ausnehmung 6 auf. Die die Ausnehmung 6 begrenzende Oberfläche des Seitenrings 2, 3 wird als Grenzfläche 7 bezeichnet und weist näherungsweise die Form eines Halbmondes auf, welcher sich von einem Steg 4 zum in Umfangsrichtung nächsten Steg 4 erstreckt.
-
Der in 2 gezeigte Querschnitt des Wälzlagerkäfigs 1 nach 1 liegt in einer Ebene, in welcher die Ausnehmung 6 die maximale Ausdehnung sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung des Wälzlagerkäfigs 1 aufweist. Während eine mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnete Umfangsfläche der Seitenringe 2, 3 zylindrisch ist, sind die Grenzflächen 7 gegenüber einer an die gedachte Zylinderfläche, auf welcher die Umfangsflächen 8 liegen, angelegten Tangentialebene schräg gestellt. Der entsprechende Schrägstellungswinkel ist in 2 mit α bezeichnet und beträgt 15°. Die Seitenringe 2, 3 verjüngen sich somit in Umfangsabschnitten, welche Käfigtaschen 5 mit Ausnehmungen 6 begrenzen, in axialer Richtung von außen nach innen.
-
Zwischen den schräg angeordneten Grenzflächen 7 und den Borden eines nicht dargestellten Lagerrings, im vorliegenden Fall Außenrings, an welchem der Wälzlagerkäfig 1 geführt ist, sind durch die Ausnehmungen 6 somit keilförmige Räume gebildet, die sich zur Käfigtasche 5 hin aufweiten und einen nennenswerten Schmiermitteldurchfluss in axialer Richtung ermöglichen. Die sich zur Käfigtasche 5 hin aufweitende Form der Ausnehmungen 6 bewirkt eine besonders gute Benetzung des Wälzkörpers mit Schmiermittel, auch im Fall einer Öl-Luftschmierung mit geringen Schmiermittelmengen.
-
Das Ausführungsbeispiel nach 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 dadurch, dass sich die Grenzflächen 7 der Ausnehmungen 6 über die gesamte Breite der Seitenringe 2, 3 erstrecken. Damit ist im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 ein nochmals verbesserter Öldurchfluss möglich, ohne die Stabilität des Wälzlagerkäfigs 1 gravierend zu verringern.
-
Der Wälzlagerkäfig 1 nach den 4 und 5 weist Ausnehmungen 6 auf, deren Form dem Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 entspricht. Alternativ ist der Wälzlagerkäfig 1 gemäß 4 und 5 auch mit Ausnehmungen 6 entsprechend 3 realisierbar.
-
Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Wälzlagerkäfig 1 nach den 4 bis 5 und den Wälzlagerkäfigen 1 nach den 1 bis 3 liegt darin, dass von jeder Grenzfläche 7 im Bereich ihrer maximalen Ausdehnung ein Verbindungskanal 9 ausgeht, der in einer stirnseitigen umlaufenden Nut 10 des Seitenrings 2, 3 endet. Der Verbindungskanal 9 verläuft in Normalrichtung zu einer an die Grenzfläche 7 gelegten Tangentialebene und schließt somit mit der Rotationsachse des Wälzlagerkäfigs 1 einen Winkel von 75° ein. Durch diese Schrägstellung der Verbindungskanäle 9 wird Schmiermittel innerhalb des den Wälzlagerkäfig 1 aufweisenden Zylinderrollenlagers in allen Richtungen verteilt, wobei auch Zentrifugalkräfte zur Verteilung des Schmiermittels beitragen.
-
Sowohl die Wälzlagerkäfige 1 nach den 1 bis 3 als auch der Wälzlagerkäfig 1 nach den 4 und 5 können beim Betrieb des Wälzlagers zumindest bei höheren Drehzahlen unter Bildung eines hydrodynamischen Schmierfilms auf den Borden des Außenrings aufschwimmen, womit eine hohe Laufgüte mit effizienter Schmierung und Kühlung, hoher Dynamik, sowie günstigem Geräuschverhalten erzielt wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wälzlagerkäfig
- 2
- Seitenring
- 3
- Seitenring
- 4
- Steg
- 5
- Käfigtasche
- 5
- Ausnehmung
- 7
- Grenzfläche
- 8
- Umfangsfläche
- 9
- Verbindungskanal
- 10
- umlaufende Nut
- α
- Schrägstellungswinkel
-
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
-
- DE 102008025766 A1 [0002]
- DE 19959498 A1 [0003]
