DE102014203148A1

DE102014203148A1 - Käfigsegment

Info

Publication number: DE102014203148A1
Application number: DE102014203148.6A
Authority: DE
Inventors: Jörg Neukirchner; Hermann Geyer; Christoph Meder
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-27

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Käfigsegmente 1, wie sie zur Führung von Wälzkörpern in Wälzlagern bekannt sind. Werden solche Käfigsegmente 1 in einem Wälzlager zur Führung von Wälzkörpern eingesetzt, kann ein Spiel S zwischen den einzelnen Käfigsegmenten 1 eines auf diesen aufgebauten Käfigs nicht vermieden werden. Dieses Spiel S führt dann dazu, dass die während des Betriebs eines derart aufgebauten Wälzlagers die einander zugewandten Prallflächen aneinanderstoßen und einen erhöhten Verschleiß des Wälzlagers bewirken. Zur Verschleißminderung wird angegeben, die jeweiligen Prallflächen 7 von zwei benachbart angeordneten Käfigsegmenten 1 mit zueinander komplementären Führungen 5 zu versehen, die einen Formschluss zwischen den jeweiligen Käfigsegmenten 1 herbeiführen.

Description

Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung befasst sich der mit Ausgestaltung von Käfigsegmenten, wie sie zur Führung von Wälzkörpern in Wälzlagern bekannt sind.
Wie allgemein bekannt, werden Käfige im mannigfaltiger Gestaltung und Ausführung zur Führung und gegenseitigen Beabstandung von zwischen den Lagerringen abrollenden Wälzkörpern eingesetzt. So ist es beispielsweise üblich, einen Käfig eines Wälzlagers als geschlossenen Ring auszubilden und in der Umfangsfläche dieses Rings Taschen vorzusehen, in welche dann die Wälzkörper eingesetzt werden. Hierneben ist es aber auch bekannt, Käfige von Wälzlagern mittels von untereinander unverbundenen Käfigsegmenten auszubilden, die, wenn sie zwischen den Lagerringen bzw. den Wälzkörpern eines Wälzlagers angebracht sind, die Funktion eines Käfigs realisieren. Dabei können alle diese Käfigsegmente entweder, wie in DE 1400317 gezeigt, als untereinander unverbundene, jeweils zwischen zwei Wälzkörpern angeordnete Zwischenstücke realisiert sein, oder aber wie in DE 10246825 als Kreisabschnitt ausgebildet sein, wobei der jeweilige Kreisabschnitt eine Mehrzahl von Wälzkörpern aufnimmt.
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass immer dann, wenn im Zusammenhang mit dieser Anmeldung von Käfigsegmenten die Rede ist, darunter untereinander unverbundene Abschnitte verstanden werden, die in Umfangsrichtung aneinandergereiht eine Ringform ergeben, wobei jeder dieser Abschnitte im zwischen den Lagerringen eines Wälzlagers angeordneten Zustand mit wenigstem einem der Wälzkörper des Wälzlagers in körperlichem Kontakt steht.
Sind die Käfigsegmente der in DE 1400317 oder DE 10246825 gezeigten Art untereinander in Umfangsrichtung unverbunden, schlagen oder prallen die Käfigsegmente wegen des unvermeidlichen Spiels während des Betriebs des Wälzlagers aneinander. Dies führt an den jeweiligen Prallflächen, an denen während des Betriebs des Wälzlagers zwei benachbarte Käfigsegmente aneinanderschlagen, zu einem Materialabtrag. Die Partikel dieses Materialabtrags werden dann vom Lagerfett aufgenommen und können dann zu einem vorzeitigen Verschleiß des Wälzlagers führen.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Käfigsegmente für Wälzlager anzugeben, dessen Verschleißfestigkeit erhöht ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 8 entnehmbar.
Wird zumindest eine Prallfläche eines jeden Käfigsegments mit einer Führung versehen und sind die Führungen von zwei benachbarten Käfigsegmenten zueinander komplementär ausgebildet, wird durch diese, durch komplementären Führungen zwischen zwei Käfigsegmenten hergestellte formschlüssige Verbindung bewirkt, dass beim Aneinanderprallen von zwei benachbarten Käfigsegmenten während des Betriebs des Wälzlagers axiale Relativbewegungen zwischen zwei Prallflächen von verschiedenen Käfigsegmenten ausgeschlossen werden. Mit dem Ausschluss von axialen Relativbewegungen der jeweiligen Prallflächen wird dann auch ein Materialabtrag ausgeschlossen und die Einsatzdauer des Wälzlagers erhöht.
Die Führung ist verbessert, wenn bei fertigmontiertem Wälzlager alle Führungen zwischen den Käfigsegmenten in ständigem Eingriff stehen.
Vorteilhaft ist es, wenn alle Prallflächen eines jeden Käfigsegments eines Käfigs mit Führungen versehen sind.
Sehr vorteilhafte Wirkungen zeigt die Ausführung bei filigranen Käfigsegmenten, die H förmig ausgebildet sind, wobei ausgehend von einem länglichen Steg sich quer zu seiner Erstreckungsrichtung an jeder Seite des Stegs zwei, einen axialem Abstand einhaltende Schenkel ausdehnen. Dies insbesondere deshalb, weil die Schenkel dieser H-förmigen Käfigsegmente wegen ihrer schlanken Gestaltung beim Aneinanderprallen während des Betriebs des Wälzlagers zu axialen Relativbewegungen neigen. Trotz dieser schlanken Gestaltung der Schenkel von H förmigen Käfigsegmenten sind solche axialen Relativbewegungen ausgeschlossen, wenn die Prallflächen, die von dem Steg abgewandten, freien Enden sind.
Der Montageaufwand ist reduziert, wenn eine Mehrzahl dieser H-förmigen Käfigsegmente an ihren freien Enden einstückig miteinander verbunden sind, und eine Mehrzahl dieser so verbundenen Käfigsegmente den Käfig des Wälzlagers bilden.
Kein zusätzlicher Platzbedarf ist erforderlich, wenn eine komplementäre Führung zwischen zwei Käfigsegmenten von einem, innerhalb der Prallfläche des ersten Käfigsegments liegenden und aus dieser heraustretenden männlichen Teil und einem innerhalb der Prallfläche des zweiten Käfigteils vorgesehenen weiblichen Teil gebildet ist.
Besonders einfach lassen sich die Führungen an den Käfigsegmenten realisieren, wenn die Käfigsegmente aus Kunststoff gebildet sind.
Kurze Darstellung der Figuren
Es zeigen:
1 zwei Käfigsegmente entsprechend dem Stand der Technik;
2 eine weitere Darstellung gemäß 1;
3 zwei Käfigsegmente entsprechend der Erfindung, und
4 eine weitere Darstellung gemäß 3.
Wege zum Ausführen der Erfindung
In 1 sind zwei Käfigsegmente 1 gezeigt, wobei jedes der beiden Käfigsegmente 1 ein H-förmiges Profil ausweist. Diese H-förmige Profil umfasst einen länglichen Steg 2 und vier Schenkel 3, wobei sich zu jeder Seite des Stegs 2 zwei Schenkel 3 erstecken, die einen axialen Abstand A zueinander einhalten. Zwischen den beiden jeweils axial zueinander beabstandeten Schenkeln 3 eines jeden Käfigsegments 1 werden, bei montiertem Wälzlager die Wälzkörper angeordnet (alles nicht gezeigt).
Ist das Wälzlager später unter Verwendung der Käfigsegmente 1 vollständig montiert, stellt sich ein Spiel S zwischen den freien Enden 4 der einander zugewandten Schenkel 3 der Käfigsegmente 1 ein, was in 1 für nur zwei Käfigsegmente 1 angedeutet ist.
Wird mittels eines so aufgebauten Wälzlagers beispielsweise eine Welle gelagert, führt eine Rotation der Welle zwangsläufig auch zu einer Rotation des Käfigsegmente 1. Bedingt durch das Spiel S, was zwischen den Käfigsegmenten 1 vorherrschend ist, führt diese Rotation dazu, dass die freien Enden 4 von zwei benachbart angeordneten Käfigsegmenten 1 aufeinanderprallen und es dabei zu einer leichten axialen Auslenkung der Schenkel 3 kommt. Letztes ist in 2, welche zwei Käfigsegmente 1 während des Aneinanderprallens zeigt, durch axial nach außen gebogene Schenkel 3 dargestellt.
In 3, welche in ihrer Darstellung der 1 entspricht, sind die freien Enden 4 der Schenkel 3 mit zueinander komplementären Führungen 5 verstehen, wobei die zueinander komplementären Führungen 5 nur zur besseren Darstellung nicht ineinander eingreifen. Dabei werden die Führungen 5 am Käfigsegment 1‘ von männlichen Teilen 6 gebildet, welche aus der Prallfläche 7 der jeweiligen freien Enden 4 der jeweiligen Schenkel 3 heraustreten.
Die Führungen 5 am Käfigsegment 1‘‘ werden von weiblichen Teilen 8 gebildet, welche nutförmig ausgebildet sind und welche in die Prallfläche 7 des jeweiligen freien Endes 4 Schenkels 3 diese Käfigsegments 1‘‘ eingelassen ist.
Die jeweiligen männlichen und weiblichen Teile 6, 8 sind so zueinander komplementär, so dass sie formschlüssig ineinandergreifen, wenn sich das Käfigsegment 1‘ auf das Käfigsegment 1‘‘ in Pfeilrichtung P bewegt.
Kommt es während des Betriebs eines Wälzlagers dazu, dass die das Käfigsegmente 1‘ und 1‘‘ gemäß 3 aufeinanderprallen, stellen sich Verhältnisse ein, die in 4 gezeigt sind. Dieser Darstellung ist entnehmbar, dass die männlichen Teile 6 in die weiblichen Teile 8 eingedrungen sind und einen Formschluss zwischen den beiden Käfigsegmenten 1‘, 1‘‘ herbeiführen, wenn die die Prallflächen 7 von beiden Käfigsegmenten 1‘, 1‘‘ abstandslos aneinanderliegen. Dieser Formschluss stellt sicher, dass eine axiale Relativbewegung zwischen den jeweiligen Prallflächen 7 von beiden Käfigsegmenten 1‘, 1‘‘ nicht mehr möglich ist.
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass entgegen der Darstellung gemäß 3 die Führungen 5 der jeweiligen Käfigsegmente 1‘, 1‘‘ innerhalb eines montierten Wälzlagers immer in gegenseitigem Eingriff stehen, um ein jederzeit sicheres gegenseitiges Einfädeln zu gewährleisten.
Auch wenn die Käfigsegmente 1; 1‘, 1‘‘ wegen der guten und einfachen Herstellbarkeit gemäß den 3 und 4 aus Kunststoff gebildet sind, können die entsprechenden Führungen 5 auch bei Käfigsegmenten 1 vorgesehen sein, die aus Stahlblech oder Buntmetallen gebildet sind, da es auch bei solchen Käfigsegmentwerkstoffen zu, der Lebensdauer abträglichen axialen Relativbewegungen kommen kann.
Bezugszeichenliste

1: Käfigsegment
2: Steg
3: Schenkel
4: Enden
5: Führungen
6: männliches Teil
7: Prallfläche
8: weibliches Teil

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 1400317 [0002, 0004]
DE 10246825 [0002, 0004]

Claims

Käfigsegment mit Prallflächen 7, an denen ein Käfigsegment 1; 1‘ mit Prallflächen 7 von anderen, benachbart angeordneten Käfigsegmenten 1; 1‘‘ eines Käfigs eines Wälzlagers in körperlichen Kontakt tritt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Prallfläche 7 eines jeden Käfigsegments 1; 1‘, 1‘‘ mit einer Führung 5 versehen ist und dass die Führungen 5 von zwei benachbarten Käfigsegmenten 1; 1‘, 1‘‘ zueinander komplementär ausgebildet sind.
Käfigsegment nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen 5 von zwei benachbarten Käfigsegmenten 1; 1‘, 1‘‘ in ständigem Eingriff zueinander stehen, wenn das Wälzlager montiert ist.
Käfigsegment nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass alle Prallflächen 7 eines jeden Käfigsegments 1; 1‘, 1‘‘ eines Käfigs mit Führungen 5 versehen sind.
Käfigsegment nach Anspruch 1 oder Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass jedes Käfigsegment 1; 1‘, 1‘ H förmig ausgebildet ist, wobei ausgehend von einem länglichen Steg 2 sich quer zu seiner Erstreckungsrichtung an jeder Seite des Stegs 2 zwei, einen axialem Abstand A einhaltenden Schenkel 3 ausdehnen, und dass die Prallflächen 7, die von dem Steg 2 abgewandten, freien Enden 4 sind.
Käfigsegment nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl dieser H-förmigen Käfigsegmente an ihren freien Enden einstückig miteinander verbunden sind, und dass eine Mehrzahl dieser verbundenen Käfigsegmente den Käfig des Wälzlagers bilden.
Käfigsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 5 das eine komplementäre Führung 5 zwischen zwei Käfigsegmenten 1; 1‘, 1‘‘ von einem, innerhalb Prallfläche 7 des ersten Käfigsegments 1‘ liegenden und aus dieser heraustretenden männlichen Teil 6 und einem innerhalb der Prallfläche 7 des zweiten Käfigsegments 1‘‘ vorgesehenen weiblichen Teil 8 gebildet ist.
Käfigsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass Käfigsegmente 1; 1‘, 1‘‘ die Wälzkörpern eines Wälzlagers führen.
Käfigsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigsegmente 1; 1‘, 1‘‘ aus Kunststoff gebildet sind.