DE102013221388A1

DE102013221388A1 - Stahlkäfig mit hohem Wälzkörperfüllgrad

Info

Publication number: DE102013221388A1
Application number: DE201310221388
Authority: DE
Inventors: Jan Georgi; Hermann Geyer; Steffen Säbsch; Michael Stadtmüller; Alexander Tietz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-23
Also published as: WO2015058751A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig (1) für Zylinderrollenlager mit einer Vielzahl von Käfigtaschen (2), wobei die Käfigtaschen (2) ausgelegt sind, Wälzkörper (11) aufzunehmen und die Käfigtaschen (2) durch zwei parallele Außenringe (3, 3') und zwischen den Außenringen (3, 3') verlaufende Stege (4) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegbreite (13) der Stege (4) zumindest bereichsweise kleiner als die Blechdicke (14) des Wälzlagerkäfigs (1) ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Stahlkäfig für Zylinderrollenlager, wobei der Stahlkäfig ausgelegt ist, eine Vielzahl von Wälzkörpern aufzunehmen.
Hintergrund der Erfindung
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Stahlkäfigen bekannt.
In der DE 10 2004 028 376 A1 ist ein nichtprofilierter Rollenlagerkäfig beschrieben, wobei der Käfig frei von Mitteln für ein verliersicheres Halten der Rollen im Käfig ist, wobei der Käfig sich zwischen zwei benachbarten Rollen ausschließlich in einem vom Rollenteilkreis nach außen oder innen hin gerichteten Bereich mit einem im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt erstreckt und wobei der Käfig einstückig ausgebildet ist. Der Rollenkäfig weist eine Geometrie auf, die einen Wälzlagerfüllgrad ermöglicht, der noch verbessert werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es besteht somit die technische Aufgabe, einen kostengünstigen Wälzlagerkäfig für Zylinderrollenlager zu entwickeln, der einfach herzustellen ist und der vorzugsweise einen hohen Wälzlagerfüllgrad aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch einen Wälzlagerkäfig für Zylinderrollenlager mit einer Vielzahl von Käfigtaschen, wobei die Käfigtaschen ausgelegt sind, Wälzkörper aufzunehmen und die Käfigtaschen durch zwei parallele Außenringe und zwischen den Außenringen verlaufende Stege gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegbreite der Stege zumindest bereichsweise kleiner als die Blechdicke des Wälzlagerkäfigs ist.
Auf diese Weise ist es möglich, einen hohen Wälzlagerfüllgrad des Wälzlagerkäfigs zu bewerkstelligen und gleichzeitig eine verbesserte Schmierstoffversorgung zu gewährleisten. Je geringer die Stegbreite dimensioniert, desto höher ist der Wälzlagerfüllgrad bei großen Lagern.
Besonders bevorzugt ist die Stegbreite der Stege durchgehend kleiner als die Blechdicke des Wälzlagerkäfigs. Vorzugsweise ist die Stegbreite konstant über die Länge des Stegs, was eine vereinfachte Herstellung des Wälzlagerkäfigs ermöglicht.
Bevorzugt ist die Stegbreite der Stege kleiner als die Blechdicke des Wälzlagerkäfigs und größer gleich der halben Blechdicke des Wälzlagerkäfigs. Damit ist eine ausreichende Steifigkeit der Stege gewährleistbar.
Bevorzugt weisen die Stege einen quadratischen, einen rechteckigen oder einen trapezförmigen Querschnitt aus. Vorzugsweise weist der Steg einen Querschnitt auf, der beidseitig Ausnehmungen zur Führung der Wälzkörper aufweist. Auf diese Weise lassen sich die Wälzkörper im Käfig führen.
Besonders bevorzugt weist jeder Steg an seinen beiden Enden, d. h. im Anschlussbereich an die Außenringe, eine gegenüber dem verbleibenden Stegteil vergrößerte Stegbreite auf.
Besonders bevorzugt ist der Wälzlagerkäfig einstückig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Wälzlagerkäfig aus Metall, bevorzugt aus Stahl, gefertigt.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen die Stege ein durchgehend geradlinig verlaufendes Profil auf, wobei das Profil oberhalb oder unterhalb der Rotationsachsen der Wälzkörper verläuft.
Damit verläuft der Wälzlagerkäfig entweder oberhalb oder unterhalb des Teilkreises der Wälzkörper, je nachdem, von welcher Seite die Wälzkörper in den Wälzlagerkäfig eingebracht werden.
Bevorzugt ist die Stegbreite der einzelnen Stege über die gesamte Länge des Stegs kleiner als die Blechdicke des Wälzlagerkäfigs. Vorzugsweise ist die Stegbreite konstant über die Länge des Stegs. Dies erlaubt eine vereinfachte Herstellung des Wälzlagerkäfigs.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen die Stege mindestens zwei axialparallele Stegteile auf, die durch zwei schräg verlaufende Abschnitte miteinander verbunden sind und ein Profil ausbilden, wobei das Profil oberhalb und/oder unterhalb der Rotationsachsen der Wälzkörper verläuft.
Abhängig von der Dimensionierung der Stegprofile und der Seite von der die Wälzkörper in den Wälzlagerkäfig eingebracht werden, verläuft der Wälzlagerkäfig entweder oberhalb und/oder unterhalb des Teilkreises der Wälzkörper.
Vorzugsweise sind zwei der Stegteile als äußere Stegteile ausgebildet. Bevorzugt ist ein drittes Stegteil als inneres Stegteil ausgebildet, wobei das innere Stegteil von den schräg verlaufenden Abschnitten beidseitig begrenzt wird und mittels den zwei schräg verlaufende Abschnitten mit den äußeren Stegteilen verbunden ist.
Auf diese Weise ist es möglich einen Steg mit kleineren Steganlaufflächen auszubilden, wobei vorzugsweise die äußeren Stegteile als Steganlaufflächen ausgebildet sind. Infolge der kleinen Steganlaufflächen lässt sich die Reibung zwischen den Wälzkörpern und den Stegen deutlich reduzieren. Ein Abstreifen von Schmiermitteln, wie bspw. von Ölen, die in Kontakt mit den Wälzkörpern und den Stegen des Wälzlagerkäfigs sind, kann über die gesamte Länge des Wälzkörpers vermieden werden.
Bevorzugt tragen ausschließlich die äußeren axialparallelen Stegteile, die an die Außenringe des Wälzlagerkäfigs anschließen, zur Führung der Wälzkörper bei. Besonders bevorzugt tragen die schräg verlaufenden Abschnitte zur Erhöhung der Steifigkeit des Wälzlagerkäfigs bei.
Besonders bevorzugt weisen die schräg verlaufenden Abschnitte und das axialparallele innere Stegteil, das von den schräg verlaufenden Abschnitten beidseitig begrenzt wird, eine Stegbreite auf, die kleiner als die Blechdicke des Wälzlagerkäfigs ist. Besonders bevorzugt weisen dabei die beiden äußeren axialparallelen Stegteile eine größere Stegbreite auf, als die schräg verlaufenden Abschnitte und das axialparallele innere Stegteil. Auf diese Weise ist eine verbesserte Führung der Wälzkörper entlang der Steganlaufflächen im Wälzlagerkäfig gewährleistbar, da die Wälzkörper nicht mehr mit den schräg verlaufenden Abschnitten und dem axialparallelen inneren Stegteil in Kontakt stehen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen die Stege ein im wesentlichen U-förmiges, V-förmiges oder W-förmiges Profil auf, wobei die schräg verlaufenden Abschnitte einen Öffnungswinkel einschließen, der im Bereich zwischen 30° und 90° liegt.
Bevorzugt liegt der Öffnungswinkel bei 45°. Damit ist es möglich auf einfache Weise einen stabilen Steg zu formen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt eine von den axialparallelen Stegteilen und den schräg verlaufenden Abschnitten ausgebildete Steghöhe des Stegs im Bereich zwischen 20% und 70% eines Durchmessers des Wälzkörpers.
Auf diese Weise ist es möglich eine stabile Stegstruktur auszubilden. Ferner sind Schmierstoffe auch entlang den schräg verlaufenden Abschnitten besser einbringbar.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weisen die schräg verlaufenden Abschnitte zu den axialparallelen Stegteilen Biegeradien auf, die im Bereich zwischen dem ¾-fachen der Blechdicke und dem 1-fachen der Blechdicke liegen.
Damit ist es auf eine einfache Weise möglich einen Stegquerschnitt zu generieren, der einfach herzustellen ist und eine hohe Steifigkeit aufweist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform liegen die Taschenlängen der Käfigtaschen im Bereich zwischen dem 1-fachen und dem 5-fachen eines Durchmessers des Wälzkörpers.
Auf diese Weise lassen sich Wälzkörper aufnehmen, die eine Länge aufweisen, die einem Vielfachen ihres Durchmessers entsprechen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Käfigtaschen ausgelegt, mehr als einen Wälzkörper aufzunehmen.
Damit ist es möglich, den Wälzlagerfüllgrad des Wälzlagerkäfigs zusätzlich zu erhöhen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Wälzlagerkäfig eine Rollenhalterung auf, die ausgelegt ist, die Wälzkörper während ihrer Montage und Demontage im Wälzlagerkäfig am Herausfallen zu hindern. Auf diese Weise lässt die Montage der Wälzkörper vereinfachen, da kein zusätzliches Hilfswerkzeug für die Montage mehr erforderlich ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Wälzlagerkäfig eine Prägung im Bereich mindestens eines Rollenanlaufs auf.
Bevorzugt wird die Prägung maschinell im Bereich des Rollenanlaufs entlang der axialparallelen Stegteile oder entlang eines geradlinig verlaufenden Profils eingebracht, die an den Außenringen des Wälzlagerkäfigs anschließen. Durch die Prägung lässt sich der Reibwiderstand zwischen den Wälzlagern und dem Wälzlagerkäfig verringern und eine Schmierstoffversorgung im Bereich des Rollenanlaufs verbessern.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Wälzlagerkäfig eingerichtet, bord- oder wälzkörpergeführt zu werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nun beispielhaft durch Figuren veranschaulicht, dabei zeigt
1 eine perspektivische schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs,
2 eine perspektivische schematische Ansicht durch einen Schnitt A-A aus 1,
3 eine perspektivische schematische Ansicht durch einen Schnitt B-B aus 1 und
4 eine Detailansicht A aus 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs.
Der Wälzlagerkäfig 1 weist eine Vielzahl von Käfigtaschen 2 auf. Die Käfigtaschen 2 sind ausgelegt, Wälzkörper 11 aufzunehmen. Der Wälzlagerkäfig 1 ist rotationssymmetrisch aufgebaut.
Die Käfigtaschen 2 sind durch zwei parallele Außenringe 3, 3' und zwischen den Außenringen 3, 3' verlaufende Stege 4 gebildet. Die Stege 4 weisen jeweils drei axialparallele Stegteile auf, die durch zwei schräg verlaufende Abschnitte miteinander verbunden sind. Das Profil des Wälzlagerkäfigs 1 verläuft vorliegend unterhalb des Wälzkörperteilkreises.
Die Taschenlängen der Käfigtaschen 2 entsprechen in etwa dem zweifachen eines Wälzkörperdurchmessers 16 des Wälzkörpers 11 (siehe 3).
Der Wälzlagerkäfig 1 besteht aus Stahl. Die Stegbreite der Stege 4 ist dabei so ausgebildet, dass die Stegbreite entlang des Steges 4 entlang den schräg verlaufenden Abschnitte und einem inneren axialparallelen Stegteil, das von den schräg verlaufenden Abschnitten beidseitig begrenzt wird, kleiner als die Blechdicke des Wälzlagerkäfigs 1 ist.
Auf diese Weise ist es möglich, einen hohen Wälzlagerfüllgrad des Wälzlagerkäfigs zu bewerkstelligen.
In 2 ist eine perspektivische schematische Ansicht durch einen Schnitt A-A aus 1 dargestellt.
Dabei wird ein Steg 4 des Wälzlagerkäfigs gezeigt. Der Steg 4 weist zwei axialparallele äußere Stegteile 5, 6 und ein axialparalleles inneres Stegteil 7 auf, wobei das innere Stegteil 7 mittels den zwei schräg verlaufende Abschnitten 8, 9 mit den äußeren Stegteilen 5, 6 verbunden ist.
Der Steg 4 weist ein nach oben gewölbtes U-förmiges Profil auf. Die schräg verlaufenden Abschnitte 8, 9 schließen einen Öffnungswinkel 10 ein, der ca. 50° beträgt.
Eine von den axialparallelen Stegteilen 5, 6, 7 und den schräg verlaufenden Abschnitten 8, 9 ausgebildete Steghöhe 15 des Stegs 4 liegt bei ca. 50% des Wälzkörperdurchmessers 16 (vgl. 3).
Die schräg verlaufenden Abschnitte 8, 9 weisen vier Biegeradien 17 auf, die in etwa der Blechdicke 14 entsprechen. Die Biegeradien 17 definieren den Verlauf des Profils des Stegs 4.
Dabei weisen die schräg verlaufenden Abschnitte 8, 9 und das axialparallele Stegteil 7, das von den schräg verlaufenden Abschnitten 8, 9 beidseitig begrenzt wird, eine Stegbreite 13 (vgl. 3) auf, die kleiner als die Blechdicke 14 des Wälzlagerkäfigs 1 ist.
3 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht durch einen Schnitt B-B aus 1.
Im Schnitt B-B ist das Profil des Wälzlagerkäfigs 1 unterhalb der Rotationsachsen 12 der Wälzkörper 11. Der Wälzkörper weist einen Durchmesser 16 auf. Der Wälzkörper 11 liegt dabei ausschließlich auf Steganlaufflächen 18, die entlang den äußeren Stegteilen 6 ausgebildet werden, auf.
Dabei weisen, wie oben bereits erwähnt, die schräg verlaufenden Abschnitte 8, 9 und das axialparallele innere Stegteil 7 (hier angeschnitten), das von den schräg verlaufenden Abschnitten 8, 9 beidseitig begrenzt wird, eine Stegbreite 13 auf, die kleiner als die Blechdicke 14 des Wälzlagerkäfigs 1 ist. Die Stegbreite 13 entspricht in etwa der Hälfte der Blechdicke 14.
4 zeigt eine Detailansicht A aus 1. Die dargestellten Käfigtaschen 2 des Wälzlagerkäfigs sind durch die zwei parallelen Außenringe 3, 3' und zwischen den Außenringen 3, 3' verlaufende Stege 4 gebildet. Die Stege 4 weisen jeweils die drei axialparallelen Stegteile auf, die durch die zwei schräg verlaufenden Abschnitte miteinander verbunden sind.
Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich ein Wälzlagerkäfig mit einem hohen Wälzlagerfüllgrad schaffen, wobei gleichzeitig eine verbesserte Schmierstoffversorgung gewährleistet ist.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: Käfigtasche
3: Außenring
3': Außenring
4: Steg
5: axialparalleles äußeres Stegteil
6: axialparalleles äußeres Stegteil
7: axialparalleles inneres Stegteil
8: schräg verlaufender Abschnitt
9: schräg verlaufender Abschnitt
10: Öffnungswinkel
11: Wälzkörper
12: Rotationsachse
13: Stegbreite
14: Blechdicke
15: Steghöhe
16: Wälzkörperdurchmesser
17: Biegeradius
18: Steganlauffläche

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 102004028376 A1 [0003]

Claims

Wälzlagerkäfig (1) für Zylinderrollenlager mit einer Vielzahl von Käfigtaschen (2), wobei die Käfigtaschen (2) ausgelegt sind, Wälzkörper (11) aufzunehmen und die Käfigtaschen (2) durch zwei parallele Außenringe (3, 3') und zwischen den Außenringen (3, 3') verlaufende Stege (4) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegbreite (13) der Stege (4) zumindest bereichsweise kleiner als die Blechdicke (14) des Wälzlagerkäfigs (1) ist.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Stege (4) ein durchgehend geradlinig verlaufendes Profil aufweisen, wobei das Profil oberhalb oder unterhalb der Rotationsachsen (12) der Wälzkörper (11) verläuft.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Stege (4) mindestens zwei axialparallele Stegteile (5, 6, 7) aufweisen, die durch zwei schräg verlaufende Abschnitte (8, 9) miteinander verbunden sind und ein Profil ausbilden, wobei das Profil oberhalb und/oder unterhalb der Rotationsachsen (12) der Wälzkörper (11) verläuft.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß Anspruch 3, wobei die Stege (4) ein im wesentlichen U-förmiges, V-förmiges oder W-förmiges Profil aufweisen und die schräg verlaufenden Abschnitte (8, 9) einen Öffnungswinkel (10) einschließen, der im Bereich zwischen 30° und 90° liegt.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei eine von den axialparallelen Stegteilen (5, 6, 7) und den schräg verlaufenden Abschnitten (8, 9) ausgebildete Steghöhe (15) des Stegs (4) im Bereich zwischen 20% und 70% eines Durchmessers (16) des Wälzkörpers (11) liegt.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß Anspruch 5, wobei die schräg verlaufenden Abschnitte (8, 9) zu den axialparallelen Stegteilen (5, 6, 7) Biegeradien (17) aufweisen, die im Bereich zwischen dem ¾-fachen der Blechdicke und dem 1-fachen der Blechdicke (14) liegen.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Taschenlängen der Käfigtaschen (2) im Bereich zwischen dem 1-fachen und dem 5-fachen eines Durchmessers (16) des Wälzkörpers (11) liegen.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Käfigtaschen (2) ausgelegt sind, mehr als einen Wälzkörper (11) aufzunehmen.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Wälzlagerkäfig (1) eine Rollenhalterung aufweist, die ausgelegt ist, die Wälzkörper (11) während ihrer Montage und Demontage im Wälzlagerkäfig (1) am Herausfallen zu hindern.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Wälzlagerkäfig (1) eine Prägung im Bereich mindestens eines Rollenanlaufs aufweist.
Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Wälzlagerkäfig (1) eingerichtet ist, bord- oder wälzkörpergeführt zu werden.