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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager, mit Seitenringen und die Seitenringe verbindenden Stegen, wobei zwischen zwei benachbarten Stegen jeweils eine Tasche zum Aufnehmen eines Wälzkörpers gebildet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Es sind Käfige für Wälzlager bekannt, die zur Führung der Wälzkörper des Wälzlagers dienen und die in Umfangsrichtung benachbarten Wälzkörper voneinander beabstandet halten. Dadurch wird ein Berührkontakt benachbarter Wälzkörper vermieden, der ansonsten Reibungsverluste verursachen würde. Außerdem dient der Käfig dazu, Wälzkörper durch lastfreie Bereiche zu führen.
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Ein derartiger Käfig kann z. B. als Bolzenkäfig ausgebildet sein, der zwei Seitenringe und Stege aufweist, die die Seitenringe verbinden, wobei auf jeden Steg ein durchbohrter Wälzkörper aufgeschoben ist. Derartige Bolzenkäfige sind lediglich für hohle Wälzkörper vorgesehen und beispielsweise aus der
JP 2004286066 A bekannt. Die Herstellung derartiger, eine Bohrung aufweisender Wälzkörper ist allerdings verhältnismäßig aufwendig und teuer.
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Daneben ist ein Käfig für ein Wälzlager bekannt, der Seitenringe und die Seitenringe verbindende Stege aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten Stegen jeweils eine Tasche zum Aufnehmen eines Wälzkörpers gebildet ist. Die Stege sind fest mit den Seitenringen verbunden. Im Betrieb des Wälzlagers tritt Reibung unter anderem zwischen den sich drehenden Wälzkörpern und den feststehenden Stegen auf, was jedoch unerwünscht ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Käfig für ein Wälzlager anzugeben, der einen Betrieb des Wälzlagers mit verringerter Reibung ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Käfig der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Steg wenigstens eine drehbar gelagerte Hülse aufweist.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Schlupf zwischen Stegen und Wälzkörpern verringert oder sogar verhindert werden kann, wenn ein Steg, vorzugsweise alle Stege, des Käfigs wenigstens eine drehbar gelagerte Hülse aufweist beziehungsweise aufweisen. Auf diese Weise wird eine Lagerung für die Hülse geschaffen, so dass Hülsen und Wälzkörper aufeinander abwälzen können. Die Lagerung der Hülsen auf den Stegen verursacht weniger Reibung als Wälzkörper, die zwischen ortsfesten Stegen eines Käfigs in einer Tasche aufgenommen sind. Somit wird durch die Erfindung ein Käfig bereit gestellt, bei dem lediglich geringere Reibungskräfte auftreten.
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Bei dem erfindungsgemäßen Käfig wird es bevorzugt, dass mehrere oder alle Stege wenigstens eine drehbar gelagerte Hülse aufweisen. Somit kann jeder Wälzkörper in einer Tasche zwischen zwei benachbarten Stegen aufgenommen sein, wobei jeder Steg wenigstens eine drehbar gelagerte Hülse aufweist. Dementsprechend wälzen die Wälzkörper im Betrieb auf den drehbar gelagerten Hülsen ab, die ihrerseits auf den Stegen drehbar gelagert sind. Im Vergleich zu herkömmlichen Käfigen kann Wälzkörperschlupf nahezu vollständig vermieden werden, da die Wälzkörper im lastfreien Bereich nicht durch Gleitreibung an den starren Stegen des Käfigs abgebremst werden.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass ein Steg zwei oder mehr drehbar gelagerte Hülsen aufweist. Die beiden Hülsen können beispielsweise im Bereich der beiden gegenüberliegenden seitlichen Enden des Stegs angeordnet sein, so dass ein Wälzkörper an diesen Stellen die Hülsen berührt. Ein mittlerer Abschnitt des Wälzkörpers hat hingegen keinen Kontakt mit den Hülsen.
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Alternativ können selbstverständlich auch mehr als zwei Hülsen auf einem Steg angeordnet sein, z. B. drei oder vier Hülsen, z. B. um in diesem Bereich den Wälzkörper optimal mit Schmierstoff zu versorgen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Käfig wird besonders bevorzugt, dass die wenigstens eine Hülse einen größeren Durchmesser als der Steg aufweist. Sofern diese Bedingung erfüllt ist, berührt ein Wälzkörper lediglich die wenigstens eine Hülse, gegebenenfalls auch mehrere Hülsen, die vorzugsweise den gleichen Durchmesser aufweisen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Wälzkörper während des Betriebs des Wälzlagers nicht nur auf Lagerringen des Wälzlagers sondern auch auf den Hülsen abwälzen, wodurch Schlupf zwischen Wälzkörpern und Stegen vermieden wird. Schlupf zwischen Wälzkörpern und Stegen ist unerwünscht, da er mit erhöhter Reibung verbunden ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Käfig kann es auch vorgesehen sein, dass ein Steg wenigstens einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser aufweist, in dem die oder eine Hülse angeordnet ist. Der Steg kann wenigstens einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser aufweisen, auf den die Hülse von einem Ende des Stegs aufgeschoben werden kann. Dadurch wird automatisch eine axiale Positionierung der Hülse bewirkt. Vorzugsweise weist ein Steg zwei Abschnitte mit verringertem Durchmesser auf, in denen die Hülsen angeordnet sind. Dementsprechend kann ein Steg an beiden Enden einen verringerten Durchmesser im Vergleich zum übrigen, mittleren Abschnitt des Stegs aufweisen. Von jedem seitlichen Ende des Stegs kann eine Hülse auf den Steg geschoben werden, anschließend werden die Stege mit den Seitenringen verbunden, wodurch der Käfig gebildet wird. Die auf den Stegen drehbar gelagerten Hülsen sind durch die Abschnitte mit verringertem Durchmesser automatisch axial positioniert.
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Der erfindungsgemäße Käfig ist kostengünstig herstellbar, da er einen modularen Aufbau aufweist und weitgehend aus Standardkomponenten besteht.
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Erfindungsgemäß können die Stege drehfest mit den Seitenringen verbunden sein, insbesondere durch Verstemmen, Verschweißen oder mittels Sicherungsringen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Käfig kann eine Hülse als Gleitbuchse ausgebildet sein, so dass zwischen Hülse und Steg Gleitreibung auftritt. Alternativ kann eine Hülse auch ein Nadellager aufweisen, alternativ auch ein Rillenkugellager oder ein Zylinderrollenlager. Bei diesen zuletzt genannten Bauformen führt die Hülse eine Wälzbewegung auf dem Steg durch.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Wälzlager, umfassend einen Innenring, einen Außenring und dazwischen angeordnete Wälzkörper. Das erfindungsgemäße Wälzlager ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Käfig der beschriebenen Art aufweist.
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Die Wälzkörper des erfindungsgemäßen Wälzlagers sind in Taschen zwischen zwei benachbarten Stegen angeordnet, wobei jeder Steg wenigstens eine drehbar gelagerte Hülse aufweist. Die Wälzkörper sind aus Vollmaterial hergestellt und damit massiv ausgebildet und weisen keine Bohrung oder Ausnehmung auf, die bei herkömmlichen Wälzlagern erforderlich ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Käfigs eines erfindungsgemäßen Wälzlagers;
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2 einen Schnitt durch das in 1 gezeigte Wälzlager entlang der Linie II-II;
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Käfigs in einer geschnittenen Ansicht; und
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4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels von 3 eines erfindungsgemäßen Käfigs eines erfindungsgemäßen Wälzlagers.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt in einer Seitenansicht ein Wälzlager 1 mit einem Außenring 2, einem Innenring 3 und dazwischen aufgenommenen Wälzkörpern 4. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper 4 als Zylinderrollen ausgebildet.
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Das Wälzlager 1 umfasst einen Käfig 5, von dem in 1 ein Seitenring 6 sichtbar ist. Der Käfig 5 wird durch zwei voneinander beabstandete Seitenringe und Stege 8 gebildet, die die beiden gegenüberliegenden Seitenringe 6, 7 miteinander verbinden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stege 8, von denen in 1 lediglich ein axiales Ende 9 sichtbar ist, mit den Seitenringen 6, 7 verstemmt. Zwischen zwei benachbarten Stegen 8 ist jeweils eine Tasche gebildet, in der ein Wälzkörper 4 aufgenommen ist.
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In 1 erkennt man, dass der Durchmesser eines Seitenrings 6, 7 etwas größer als der Außendurchmesser des Innenrings 3 ist. Dementsprechend sind die Seitenringe 6, 7 näher an den Innenring 3 als an dem Außenring 2 angeordnet.
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2 ist eine geschnittene Ansicht entlang der Linie II-II von 1. Der Schnitt verläuft durch den Steg 8, der an beiden Seiten drehfest mit den Seitenringen 6, 7 verbunden ist. Der Steg 8 weist eine drehbar gelagerte Hülse 10 auf, die vor der Montage des Käfigs 5 auf den Steg 8 geschoben wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hülse 10 als Gleitbuchse ausgebildet und somit drehbar auf dem Steg 8 gelagert. In der Schnittansicht von 2 erkennt man, dass sich hinter dem Steg 8 ein Wälzkörper 4 befindet, der zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 3 aufgenommen ist. Beim Betrieb des Wälzlagers 1 wälzen sich die Wälzkörper 4 auf Laufbahnen des Außenrings 2 und des Innenrings 3 ab. Durch den Käfig 5, insbesondere durch die auf den Stegen 8 drehbar gelagerten Hülsen 10, wälzen sich die Wälzkörper 4 auch auf den Hülsen 10 ab. Es liegt eine reine Wälzbewegung vor, bei der praktisch kein Schlupf zwischen Wälzkörpern 4 und den Hülsen 10 beziehungsweise den Stegen 8 auftritt. Die Hülsen 10 sind ihrerseits drehbar auf den Stegen 8 gelagert, so dass auch an diesen Kontaktflächen eine schlupffreie Wälzbewegung stattfindet.
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Der in den 1 und 2 gezeigte Käfig 5 ist aus vergleichsweise einfach aufgebauten Standardbauteilen zusammengesetzt. Gegebenenfalls erforderliche Anpassungen an unterschiedliche Lagergrößen können einfach umgesetzt werden. Dementsprechend kann der Käfig 5 kostengünstig hergestellt werden. Der Käfig 5 ist mit umlaufenden, äquidistanten Axiallöchern versehen, die als Sacklochbohrungen oder Durchgangsbohrungen ausgebildet sind und die spanend oder durch Scherschneiden (Stanzen) eingebracht sind. Die Anzahl der Löcher in dem Käfig 5 entspricht der Anzahl der Wälzkörper 4. Ein Seitenring 6, 7 (Bordscheibe) kann als Stanzteil oder als Feinschneidteil, als gebogener und gegebenenfalls verschweißter Ring, als Frästeil oder als abgesägter oder abgedrehter Rohrabschnitt hergestellt sein. Bei einer alternativen Ausführung kann anstelle der in die Seitenringe 6, 7 eingebrachten Stege 8 ein einteiliger Kammkäfig eingesetzt werden, dessen Kammzinken runde Abschnitte aufweisen.
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Die 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Käfigs eines Wälzlagers, wobei 3 eine ähnliche geschnittene Ansicht wie 2 ist und 4 ist eine Seitenansicht des Wälzlagers.
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In Übereinstimmung mit dem vorangehenden Ausführungsbeispiel umfasst ein Käfig die beiden Seitenringe 6, 7 in deren axiale Bohrungen ein Steg 11 eingesetzt ist. Anders als in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel weist der Steg 11 keinen konstanten Durchmesser auf, stattdessen weisen die Endabschnitte 12, 13 des Stegs 11 einen verringerten Durchmesser auf. Auf dem Steg 11 sind zwei Hülsen 14, 15 angeordnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Nadellager ausgebildet sind. In 3 sind die Hülsen 14, 15 zur Vereinfachung der Darstellung lediglich schematisch dargestellt. Die Hülsen 14, 15 sind somit drehbar auf dem Steg 11 gelagert, in axialer Richtung sind sie durch die Absätze des Stegs 11 positioniert, die sich aus dem geänderten Durchmesser ergeben. Der größere Durchmesser des Stegs 11 in seinem mittleren Bereich verhindert eine axiale Bewegung der Hülsen 14, 15. In 3 ist auch erkennbar, dass der Außendurchmesser der Hülsen 14, 15 größer als der (größte) Außendurchmesser des Stegs 11 in seinem mittleren Bereich ist. Dementsprechend berühren die Wälzkörper 4 jeweils die beiden drehbar auf den Stegen 11 gelagerten Hülsen 14, 15, die Wälzkörper 4 berühren jedoch nicht die Stege 11. Beim Betrieb des Wälzlagers wälzen sich die Wälzkörper 4 auf den Hülsen 14, 15 ab, das Auftreten von Schlupf wird vermieden.
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4 ist eine Seitenansicht und zeigt, dass ein Wälzkörper 4 jeweils in einer Tasche aufgenommen ist, die zwischen zwei Stegen 11 gebildet ist. Da jeder Steg die beiden voneinander beabstandeten drehbar gelagerten Hülsen 14, 15 aufweist, verursacht das Abrollen der Wälzkörper 4 beim Betrieb des Wälzlagers eine Drehung der Hülsen 14, 15, die drehbar auf den Stegen 11 gelagert sind. Durch das Vorsehen der drehbar auf den Stegen gelagerten Hülsen kann auf den Einsatz von hohlen beziehungsweise mit Durchgangsbohrungen versehenen Wälzkörper verzichtet werden.
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Anstelle der in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Nadellager, mit denen die Hülsen 14, 15 versehen sind, können bei anderen Ausführungen alternativ Rillenkugellager oder Zylinderrollenlager vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlager
- 2
- Außenring
- 3
- Innenring
- 4
- Wälzkörper
- 5
- Käfig
- 6
- Seitenring
- 7
- Seitenring
- 8
- Steg
- 9
- axiales Ende
- 10
- Hülse
- 11
- Steg
- 12
- Endabschnitt
- 13
- Endabschnitt
- 14
- Hülse
- 15
- Hülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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