DE102014207931B4

DE102014207931B4 - Wälzlager mit Käfigsegmenten mit Dämpfern

Info

Publication number: DE102014207931B4
Application number: DE102014207931.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Weiglein
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2034-04-29
Also published as: DE102014207931A1

Abstract

Wälzlager zur drehbaren Lagerung eines ersten Maschinenteils relativ zu einem zweiten Maschinenteil, mit
- Käfigsegmenten (6), die je wenigstens einen Wälzkörper (5) aufnehmen, wobei die Käfigsegmente (6) jeweils ein erstes Umfangsende (10) und ein zweites Umfangsende (11) aufweisen, im Bereich der ersten Umfangsenden (10) und der zweiten Umfangsenden (11) der Käfigsegmente (6) je eine Stirnfläche (15) ausgebildet ist und die Käfigsegmente (6) im Bereich ihrer Stirnflächen (15) in Umfangsrichtung des Wälzlagers aneinander gereiht sind und
- wenigstens einem ersten und einem zweiten Dämpfer (7), die jeweils zwischen den Stirnflächen (14) zweier benachbarter Käfigsegmente (6) angeordnet und jeweils an einem der Käfigsegmente (6) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die Dämpfer (7) aus einem Sortiment unterschiedlicher Dämpfer (7) ausgewählt sind, und der erste Dämpfer (7) unterschiedlich ist zu dem zweiten Dämpfer (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager zur drehbaren Lagerung eines ersten Maschinenteils relativ zu einem zweiten Maschinenteil mit Käfigsegmenten mit Dämpfern und ein Verfahren zum Zusammenbau eines Wälzlagers.
Aus der DE 102 46 825 A1 ist es bereits bekannt, Käfigsegmente an ihren Stirnflächen aneinander gereiht anzuordnen, so dass mit einem vergleichsweise geringen Aufwand ein Käfig ausgebildet werden kann, der sich insbesondere für einen Einsatz bei sehr großen Wälzlagern mit verhältnismäßig kleinen Rollen eignet.
Die segmentierte Ausbildung von Käfigen bei großen Wälzlagern erleichtert die Herstellung und die Montage der Käfige erheblich. Außerdem sind Käfigsegmente verglichen mit einem einteilig ausgebildeten Käfig beim Betrieb des Wälzlagers erheblich geringeren Belastungen ausgesetzt, da zwischen den Käfigsegmenten eine gewisse Beweglichkeit vorhanden ist, durch welche die Ausbildung von mechanischen Spannungen vermieden oder zumindest stark reduziert werden kann.
Allerdings besteht bei großen Wälzlagern mit segmentierten Käfigen das Risiko, dass es beim Betrieb zu Klappergeräuschen kommt, die durch das Aneinanderschlagen der Stirnflächen benachbarter Käfigsegmente in der lastfreien Zone des Wälzlagers entstehen können. Neben der Geräuschentwicklung kann das Aneinanderschlagen auch einen erhöhten Verschleiß zur Folge haben.
Bei der DE 102 46 825 A1 wird diesen Nachteilen dadurch entgegengewirkt, dass der Spalt, der bei der Montage der Käfigsegmente zwischen dem ersten Käfigsegment und dem letzten Käfigsegment verbleibt, so auf die vorgesehene Betriebstemperatur des Wälzlagers abgestimmt wird, dass es beim Betrieb des Wälzlagers allenfalls zu einer geringen Spaltausbildung zwischen benachbarten Käfigsegment kommt und dadurch Klappergeräusche weitgehend vermieden werden. Diese Vorgehensweise liefert sehr gute Ergebnisse, erfordert aber eine präzise Auslegung der Käfigsegmente für den jeweils vorgesehenen Anwendungsfall, wobei insbesondere die erwartete Betriebstemperatur zu berücksichtigen ist. Falls die tatsächliche Betriebstemperatur erheblich von der bei der Auslegung zugrunde gelegten Betriebstemperatur abweicht, kann sich dies negativ auf die Wirksamkeit dieser Maßnahme auswirken.
Alternativ ist beispielsweise aus der DE 10 2009 014 779 A1 , der DE 31 15 780 A1 oder der DE 10 2010 056 059 A1 bekannt, zwischen den Käfigsegmenten Dämpfer einzubauen, die ein Aneinanderschlagen der Käfigsegmente verhindern sollen.
Nachteilig an diesen Lösungen ist jedoch, dass die Dämpfungselemente nicht für jedes Wälzlager passen oder alternativ für jedes Wälzlager individuell angepasst werden müssen, damit ein Aufeinanderschlagen oder ein Verklemmen der Käfigsegmente zueinander verhindert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise im Betrieb von großen Wälzlagern mit segmentierten Käfigen auftretende Klappergeräusche zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst.
Das erfindungsgemäße Wälzlager dient zur drehbaren Lagerung eines ersten Maschinenteils relativ zu einem zweiten Maschinenteil, und weist Käfigsegmente auf, die je wenigstens einen Wälzkörper aufnehmen. Die Käfigsegmente weisen jeweils ein erstes Umfangsende und ein zweites Umfangsende auf, wobei im Bereich der ersten Umfangsenden und der zweiten Umfangsenden der Käfigsegmente je eine Stirnfläche ausgebildet ist. Die Käfigsegmente sind im Bereich ihrer Stirnflächen in Umfangsrichtung des Wälzlagers aneinander gereiht. Weiterhin weist das Wälzlager wenigstens einen ersten und einen zweiten Dämpfer auf, die jeweils zwischen den Stirnflächen zweier benachbarter Käfigsegmente angeordnet und an einem der Käfigsegmente befestigt sind.
Um eine individuelle und einfache Anpassung an den zwischen den Käfigsegmenten entstehenden Spalt zu erreichen, sind die Dämpfer aus einem Sortiment unterschiedlicher Dämpfer ausgewählt, wobei sich der erste Dämpfer von dem zweiten Dämpfer unterscheidet.
Auf diese Weise ist eine Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten möglich. Die Dämpfer des Sortiments bzw. die unterschiedlichen Dämpfer können sich insbesondere bzgl. der Ausbildung der Dämpfungselemente unterscheiden.
Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass bei dem Wälzlager keine Klappergeräusche auftreten oder der Geräuschpegel gegenüber einem Wälzlager ohne Dämpfer erheblich reduziert ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein derart ausgerüstetes Wälzlager einen verringerten Verschleiß aufweist. Außerdem ist es von Vorteil, dass die erfindungsgemäßen Dämpfer kostengünstig und mit wenig Aufwand hergestellt werden können.
Die Dämpfer weisen wenigstens ein Dämpfungselement auf, das elastisch nachgebend ausgebildet ist und ein Befestigungselement zum Anbringen des Dämpfers am Käfigsegment im Bereich einer an einem Umfangsende des Käfigsegments ausgebildeten Stirnfläche. Dabei können die unterschiedlichen Dämpfer sich beispielsweise in den Abmessungen der Dämpfungselemente unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, Dämpfer einzusetzen, die sich voneinander durch die Härte ihrer Dämpfungselemente unterscheiden.
Die Dämpfer können an jedem Käfigsegment angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn beim Betrieb des Wälzlagers, beispielsweise infolge der Wärmedehnung, relativ große Schwankungen der von den Käfigsegmenten insgesamt belegten Umfangsstrecke zu erwarten ist, die durch den Federweg eines einzigen Dämpfers nicht ausgeglichen werden könnte. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Wälzlagers ist nicht an jedem Käfigsegment ein Dämpfer angebracht.
Weiterhin kann ermittelt werden, welche Umfangsstrecke idealer Weise insgesamt mit den Dämpfern überbrückt werden soll und dann für eine vorgegebene Zahl von Käfigsegmenten ein Sortiment an Dämpfern zusammengestellt werden, das insgesamt die ermittelte Umfangsstrecke ausfüllt. Die idealer Weise zu überbrückende Umfangsstrecke kann beispielsweise als Differenz aus der insgesamt vorhandenen Umfangsstrecke und der durch die Käfigsegmente ausgefüllte Umfangsstrecke ermittelt werden. Dabei sind die Dämpfer idealer Weise so ausgewählt, dass sie unter allen erwarteten Betriebsbedingungen geringfügig vorgespannt sind oder dass sich allenfalls ein minimaler Umfangsspalt zwischen benachbarten Käfigsegmenten ergibt, der im Hinblick auf die Erzeugung von Klappergeräuschen und die mechanische Stoßbelastung noch vertretbar ist. Die Begrenzung der Spaltbreite ist besonders dann wichtig, wenn nicht an jedem Käfigsegment ein Dämpfer angeordnet ist, insbesondere wenn bei dieser Ausführungsvariante zwischen der weit überwiegenden Anzahl von Käfigsegmenten kein Dämpfer angeordnet ist.
Ebenso besteht auch die Möglichkeit bis zum Einbau des letzten Käfigsegments jeweils identische Dämpfer zu verwenden und den letzten Dämpfer abhängig von der verbleibenden Umfangsstrecke aus dem Sortiment verschiedener Dämpfer auszuwählen, so dass ein Wälzlager bereitgestellt ist mit nur einem unterschiedlichen Dämpfer.
Bei allen Varianten kann vorgesehen sein, die Dämpfer so auszubilden, dass sämtliche in das Wälzlager eingebaute Dämpfer zusammengenommen an einer vorgegeben Radialposition bei Raumtemperatur in Umfangsrichtung um wenigstens 0,15 % des Umfangs an dieser Radialposition nachgeben können. Als Raumtemperatur wird ein Wert von 25° C zugrunde gelegt. Weiterhin können die Dämpfer so ausgebildet sein, dass sämtliche in das Wälzlager eingebaute Dämpfer zusammengenommen an der vorgegebenen Radialposition bei Raumtemperatur in Umfangsrichtung, um maximal 1 % des Umfangs an dieser Radialposition nachgeben können.
Vorteilhafterweise können die Dämpfer so ausgebildet werden, dass die Summe der durch die Wölbung der Dämpfungselemente ausgebildeten Erhöhungen bei Raumtemperatur wenigstens 0,15 % des vorgenannten Umfangs beträgt. Dabei wird pro Dämpfer jeweils nur ein Dämpfungselement berücksichtigt. Als Maximalwert für die Summe kann 1 % des genannten Umfangs vorgesehen sein. Bei den vorstehenden Bedingungen kann zur Summe der Einfederwege der Dämpfer bzw. der durch die Wölbung der Dämpfungselemente ausgebildeten Erhöhungen jeweils noch die Summe der lichten Abstände aller nach Einbau sämtlicher Käfigsegmente in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Käfigsegmenten und/oder Dämpfern bei Raumtemperatur verbleibende Spalte addiert werden.
Der Dämpfer selbst kann aus einem Polymer- oder einem Elastomermaterial hergestellt sein. Das jeweilige Befestigungselement kann zur Herstellung einer lösbaren Befestigung des Dämpfers am Käfigsegment ausgebildet sein. Dies ermöglicht es, ein Käfigsegment nachträglich, d. h. nach dessen Herstellung, mit dem Dämpfer auszurüsten. Der Dämpfer kann eine langgestreckte Form mit zwei Enden aufweisen. Im Bereich der beiden Enden des Dämpfers kann je ein Dämpfungselement ausgebildet sein.
Das Dämpfungselement kann als ein Vorsprung ausgebildet sein. Auf diese Weise wird ein ungehindertes Einfedern lediglich im Bereich des Dämpfungselements ermöglicht.
Das Dämpfungselement kann einen Hohlraum aufweisen. Dadurch wird ein Federungsmechanismus realisiert, der nicht oder nicht ausschließlich auf einer Kompression des Materials des Dämpfungselements sondern auf einer Verformung in den Hohlraum hinein beruht.
Das jeweilige Käfigsegment kann zwei einander gegenüber liegende Umfangsstege aufweisen, die sich jeweils zwischen dem ersten Umfangsende und dem zweiten Umfangsende des Käfigsegments erstrecken und wenigstens zwei einander gegenüberliegende Verbindungsstege, welche die beiden Umfangsstege miteinander verbinden und gemeinsam mit den Umfangsstegen wenigstens eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers ausbilden.
Der Dämpfer kann lösbar mit dem Käfigsegment verbunden sein. Insbesondere kann der Dämpfer formschlüssig mit dem Käfigsegment verbunden sein. Eine formschlüssige Verbindung lässt sich schnell und mit wenig Aufwand ausbilden und bietet einen zuverlässigen Halt des Dämpfers am Käfigsegment. Insbesondere kann der Dämpfer das Umfangsende des Käfigsegments bereichsweise umschließen.
Der Dämpfer kann lösbar am Käfigsegment befestigt sein. Das Wälzlager weist mehrere Dämpfer auf. Insbesondere kann das Wälzlager pro Käfigsegment je einen Dämpfer aufweisen.
Das erfindungsgemäße Wälzlager kann so ausgebildet sein, dass bei Raumtemperatur die Summe der lichten Abstände aller in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Käfigsegmenten und/oder Dämpfern verbleibenden Spalte und aller durch einen oder mehrere Dämpfer bereitgestellten Einfederungswege an einer vorgegeben Radialposition einen vorgegebenen Mindestwert von 0,15 % des dortigen Umfangs überschreitet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es bei der Betriebstemperatur des Wälzlagers, die über der Raumtemperatur liegt, trotz der Wärmedehnung der Käfigsegmente nicht zu einer unzulässig starken mechanischen Verspannung der Käfigsegmente kommt.
Das Wälzlager kann insbesondere der drehbaren Lagerung einer Rotorwelle einer Windkraftanlage dienen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Zusammenbau des Wälzlagers werden mehrere Käfigsegmente im Bereich ihrer Stirnflächen in Umfangsrichtung des Wälzlagers aneinander gereiht und an wenigstens zwei der Käfigsegmente wird im Bereich der Stirnfläche des Käfigsegments jeweils ein Dämpfer angebracht, wobei die Dämpfer unterschiedlich zueinander sind.
Dies hat den Vorteil, dass der Zusammenbau des Wälzlagers wenig Aufwand erfordert und das Wälzlager sehr universell einsetzbar ist. Insbesondere besteht die Möglichkeit, herkömmliche Käfigsegmente zu verwenden, da der Dämpfer erst nach Herstellung des jeweiligen Käfigsegments am Käfigsegment angebracht wird.
Der Dämpfer kann an das Käfigsegment angebracht werden, bevor das Käfigsegment an seinem Einbauplatz im Wälzlager angeordnet wird. Das erleichtert aufgrund der besseren Zugänglichkeit das Anbringen des Dämpfers am Käfigsegment. Die Käfigsegmente können vor der Positionierung im Wälzlager jeweils mit wenigstens einem Wälzkörper bestückt werden.
Ein letzter Dämpfer kann insbesondere an das letzte einzubauende Käfigsegment angebracht werden.
Ebenso ist es möglich, dass an mehreren, insbesondere an allen, Käfigsegmenten Dämpfer angebracht sind.
Wie oben erwähnt, werden die Dämpfer aus einem Sortiment unterschiedlicher Dämpfer ausgewählt. Auf diese Weise ist eine Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten möglich. Die Dämpfer des Sortiments können sich insbesondere bzgl. der Ausbildung der Dämpfungselemente unterscheiden. Beispielsweise können sich die Abmessungen der Dämpfungselemente unterscheiden.
Weiterhin kann ermittelt werden, welche Umfangsstrecke mit den Dämpfern überbrückt werden soll und abhängig von der ermittelten Umfangsstrecke die Dämpfer ausgewählt werden. Insbesondere kann wenigstens ein Dämpfer abhängig von der Größe einer in Umfangsrichtung des Wälzlagers für ein Käfigsegment oder für mehrere Käfigsegmente verfügbaren Umfangsstrecke ausgewählt werden.
Nach Einbau aller Käfigsegmente kann die Summe der lichten Abstände aller in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Käfigsegmenten und/oder Dämpfern verbleibenden Spalte und aller durch einen oder mehrere Dämpfer bereitgestellten Einfederungswege an einer vorgegeben Radialposition einen vorgegebenen Mindestwert von 0,15 % des Gesamtumfangs an der vorgegebenen Radialposition überschreiten. Dabei kann wenigstens ein Dämpfer so ausgewählt werden, dass diese Bedingung erfüllt ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in Schnittdarstellung,
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfers in perspektivischer Darstellung und
3 das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dämpfers im montierten Zustand in Aufsicht.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in Schnittdarstellung. Das Wälzlager ist als ein Kegelrollenlager ausgebildet und weist einen Innenring 1 mit einer konischen inneren Wälzkörperlaufbahn 2 auf. Weiterhin weist das Wälzlager einen Außenring 3 mit einer konischen äußeren Wälzkörperlaufbahn 4 auf. Außerdem weist das Wälzlager einen Satz von konischen Wälzkörpern 5 auf, die auf der inneren Wälzkörperlaufbahn 2 und auf der äußeren Wälzkörperlaufbahn 4 abrollen. Dabei rotieren die Wälzkörper 5 um ihre nicht figürlich dargestellten Rotationsachsen, bzgl. denen die Wälzkörper 5 rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Das Wälzlager weist zudem mehrere Käfigsegmente 6 auf, die jeweils einen oder mehrere Wälzkörper 5 enthalten und in Umfangsrichtung des Wälzlagers benachbart zueinander angeordnet sind.
Das Wälzlager kann beispielsweise in einer Windkraftanlage zum Einsatz kommen und eine nicht figürlich dargestellte Rotorwelle drehbar lagern. In diesem Fall ist der Innenring 1 drehfest mit der Rotorwelle verbunden und der Außenring 3 ist an einem Gehäuse befestigt.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Dämpfers 7 in perspektivischer Darstellung. Zusätzlich ist in 1 eines der Käfigsegmente 6 dargestellt, an dem der Dämpfer 7 angebracht wird.
Das Käfigsegment 6 ist im Spritzgussverfahren aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und weist einen ersten Umfangssteg 8 und einen zweiten Umfangssteg 9 auf, die sich jeweils zwischen einem ersten Umfangsende 10 und einem zweiten Umfangsende 11 des Käfigsegments 6 erstrecken. Die Umfangsstege 8, 9 sind in einem Abstand zueinander angeordnet und parallel zueinander orientiert. Im eingebauten Zustand des Käfigsegments 6 verlaufen die Umfangsstege 8, 9 in Umfangsrichtung des Wälzlagers. Die Umfangsstege 8, 9 sind leicht gebogen oder besitzen eine Polygonform, die einer leichten Biegung folgt. Dabei weist die Biegung des ersten Umfangsstegs 8 einen kleineren Krümmungsradius als die Biegung des zweiten Umfangsstegs 9 auf.
Zwischen den Umfangsstegen 8, 9 erstrecken sich Verbindungsstege 12, die ungefähr senkrecht zu den Umfangsstegen 8, 9 orientiert sind. Durch die Umfangsstege 8, 9 und die Verbindungsstege 12 werden mehrere Taschen 13 ausgebildet, die der Aufnahme der Wälzkörper 5 dienen. Zur Führung des Käfigsegments 6 auf den Wälzkörpern 5 weisen die Verbindungsstege 12 an ihren den Taschen 13 zugewandten Seiten gekrümmte Führungsflächen 14 auf. Im Bereich der Umfangsenden 10, 11 des Käfigsegments weisen die Verbindungsstege nach außen gerichtete Stirnflächen 15 auf. Im Bereich der Stirnflächen 15 wird kein Wälzkörperkontakt ausgebildet. Aus diesem Grund weisen die Stirnflächen 15 eine von den Führungsflächen 14 abweichende Form auf.
Auf den Verbindungsstegen 12 sind Vorsprünge 16 ausgebildet, die das Käfigsegment 6 bei Stillstand des Wälzlagers auf der inneren Laufbahn 2 und/oder der äußeren Laufbahn 4 abstützen. In der Darstellung der 2 sind einige der Vorsprünge 16 durch die Verbindungsstege 12 verdeckt.
Die Geometrie der Käfigsegmente 6, insbesondere der Führungsflächen 14 ist so auf die Wälzkörper 5 abgestimmt, dass sich die Käfigsegmente 6 im Rotationszustand des Wälzlagers auf die Wälzkörper 5 abstützen und weder die innere Wälzkörperlaufbahn 2 noch die äußere Wälzkörperlaufbahn 4 berühren. Dies bedeutet, dass das Wälzlager wälzkörpergeführt ist. Allerdings ist zwischen der inneren Wälzkörperlaufbahn 2 bzw. der äußeren Wälzkörperlaufbahn 4 und den Vorsprüngen 16 der Käfigsegmente 6 jeweils lediglich ein geringer lichter Abstand ausgebildet, so dass es bei einer starken impulsförmigen Belastung oder bei einem Stillstand des Wälzlagers zu einem berührenden Kontakt zwischen Käfigsegmenten 6 und der inneren Wälzkörperlaufbahn 2 oder der äußeren Wälzkörperlaufbahn 4 kommen kann. Dieser Kontakt wird im Bereich der Vorsprünge 16 der Käfigsegmente 6 ausgebildet, so dass sich die Käfigsegmente 6 in einer derartigen Situation mit den Vorsprüngen 16 auf der inneren Wälzkörperlaufbahn 2 oder auf der äußeren Wälzkörperlaufbahn 4 abstützen. Wenn diese besondere Situation beendet ist, wird auch der berührende Kontakt der Käfigsegmente 6 mit der inneren Wälzkörperlaufbahn 2 oder mit der äußeren Wälzkörperlaufbahn 4 wieder aufgehoben und es findet wieder eine reine Wälzkörperführung statt. Dies bedeutet, dass den Vorsprüngen 16 eine Stützfunktion der Käfigsegmente 6 in Extremsituationen zukommt. Diese Stützfunktion kann auch bei einem übermäßigen Verschleiß der Käfigsegmente 6 vorgesehen sein, um die dann nicht mehr in ausreichendem Maß vorhandene Wälzkörperführung der Käfigsegmente 6 zu ersetzen.
Der Dämpfer 7 ist aus einem Polymer- oder Elastomermaterial hergestellt und besitzt im Wesentlichen eine langgestreckte Quaderform. Bezogen auf seine Haupterstreckung weist der Dämpfer 7 ein erstes Ende 17 und einen zweites Ende 18 auf. Angrenzend an das erste Ende 17 des Dämpfers 7 oder in einem geringen Abstand dazu ist auf einer Hauptfläche des Dämpfers 7, die im Folgenden auch als Dämpfungsseite 19 bezeichnet wird, ein konvex geformtes Dämpfungselement 20 ausgebildet. Ein ebensolches Dämpfungselement 20 ist auch angrenzend an das zweite Ende des Dämpfers 7 oder in einem geringen Abstand dazu auf der Dämpfungsseite 19 des Dämpfers 7 ausgebildet. Die Dämpfungselemente 20 sind elastisch nachgebend ausgebildet und können jeweils durch Aufwölben des Materials des Dämpfers 7 hergestellt werden, so dass im Bereich der Dämpfungselemente 20 nicht figürlich dargestellte Hohlräume vorhanden sind.
Weiterhin weist der Dämpfer 7 auf seiner zur Dämpfungsseite 19 rückwärtigen Seite, die im Folgenden auch als Befestigungsseite 21 bezeichnet wird, eine Befestigungskomponente 22 auf, die als ein entlang der Außenkontur des Dämpfers 7 bereichsweise umlaufender Befestigungsstreifen ausgebildet ist. Die Befestigungskomponente 22 steht in zu den aufgewölbten Dämpfungselementen 20 entgegengesetzter Richtung vom Dämpfer 7 ab.
Insgesamt sind Form und Abmessungen des Dämpfers 7 so auf das Käfigsegment 6 abgestimmt, dass der Dämpfer 7 an das erste Umfangsende 10 oder an das zweite Umfangsende 11 des Käfigsegments 7 angebracht werden kann. Demgemäß ist die Befestigungsseite 21 des Dämpfers 7 komplementär zum ersten Umfangsende 10 oder zum zweiten Umfangsende 11 des Käfigsegments 7 ausgebildet. Die Länge des Dämpfers 7 ist geringfügig größer als die Erstreckung zwischen den Außenseiten der Umfangsstege 8, 9, so dass die Befestigungskomponente 22 des Dämpfers 7 die Umfangsstege 8, 9 außen umgreifen kann. Die Ausbildung der Befestigungskomponente 22 ist so auf die Form des Verbindungsstegs 12 im Bereich des ersten Umfangsendes 10 oder des zweiten Umfangsendes 11 des Käfigsegments 7 abgestimmt, dass die Befestigungskomponente 22 den Verbindungssteg 12 unten und oben umgreifen kann. Folglich kann der Dämpfer 7 im Bereich des ersten Umfangsendes 10 oder im Bereich des zweiten Umfangsendes 11 auf den Verbindungssteg 12 aufgeschoben und dadurch am Käfigsegment 7 angebracht werden. Auf diese Weise wird der Dämpfer 7 teils formschlüssig, teils reibschlüssig am Käfigsegment 6 befestigt. Details zur Anordnung des Dämpfers 7 am Käfigsegment 6 können der 3 entnommen werden.
3 zeigt das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dämpfers 7 im montierten Zustand in Aufsicht. In 3 sind zwei benachbarte Käfigsegmente 6 jeweils ausschnittsweise dargestellt. Die dargestellte Anordnung der Käfigsegmente 6 entspricht dem im Wälzlager eingebauten Zustand. An einem der Käfigsegmente 6 ist der Dämpfer 7 mittels seiner Befestigungskomponente 22 derart angebracht, dass seine Befestigungsseite 21 an der Stirnfläche 15 dieses Käfigsegments 6 und seine Dämpfungsseite 19 an der Stirnfläche 15 des benachbarten Käfigsegments 6 anliegt oder lediglich geringfügig von dieser beabstandet ist.
Bei der dargestellten Anordnung ist ein direktes Aneinanderschlagen der beiden benachbarten Käfigsegmente 6 ausgeschlossen. Infolge des geringen Abstands der beiden Käfigsegmente 6 stünde für ein Aneinanderschlagen lediglich eine sehr geringe kinetische Energie zur Verfügung. Außerdem ist wegen des zwischen den Käfigsegmenten 6 angeordneten Dämpfers 7 kein direkter mechanischer Kontakt zwischen den Käfigsegmenten 6 möglich und der Dämpfer 7 dämpft die Einwirkung der Käfigsegmente 6 aufeinander. Hierzu ist das Material des Dämpfers 7 zumindest im Bereich der Dämpfungselemente 20 weicher und nachgiebiger ausgebildet als das Material der Käfigsegmente 6. Insbesondere sind das Material im Bereich der Dämpfungselemente 20 und die Geometrie der Dämpfungselemente 20 so ausgelegt, dass der Dämpfer 7 unter den erwarteten Betriebsbedingungen eine dämpfende Wirkung entfaltet und beispielsweise Stöße zwischen den benachbarten Käfigsegmenten 6 abfedert, die beim drehenden Wälzlager infolge der Schwerkraft auftreten, wenn benachbarte Käfigsegmente 6 nicht berührend aneinander liegen. Dabei darf der Dämpfer 7 einerseits nicht zu hart ausgelegt werden, da dies zu einer reduzierten Dämpfungswirkung und hohen Kräften auf die Käfigsegmente 6 bis hin zu einem Verklemmen bei hohen Temperaturen führen kann. Andererseits darf der Dämpfer 7 nicht zu weich ausgelegt werden, da dann die Dämpfungselemente 20 schon bei geringen Belastungen vollständig komprimiert würden und somit lediglich eine geringe Dämpfung erreicht würde.
Der erfindungsgemäße Dämpfer 7 kann auf unterschiedliche Weise bei einem Wälzlager zum Einsatz kommen:
Bei einer Variante wird bei oder vor dem Zusammenbau des Wälzlagers an jedem Käfigsegment 6 ein Dämpfer 7 angebracht, d. h. beim Einbau in das Wälzlager weist jedes Käfigsegment 6 an einem seiner Umfangsenden 10, 11 einen Dämpfer 7 auf. Der Einbau kann dabei so erfolgen, dass die Käfigsegmente 6 jeweils nach Anbringung des Dämpfers 7 entsprechend der Anzahl an Taschen 13 mit Wälzkörpern 5 bestückt werden. Dann werden die mit den Wälzkörpern 5 bestückten Käfigsegmente 6 nebeneinander auf der inneren Wälzkörperlaufbahn 2 angeordnet. Vorzugsweise werden die Käfigsegmente 6 einzeln und nacheinander montiert.
Bei dieser Variante können für alle Käfigsegmente 6 unterschiedlich ausgebildete Dämpfer 7 verwendet werden. Dabei kann ermittelt werden welche Umfangsstrecke idealer Weise insgesamt mit den Dämpfern 7 überbrückt werden soll und dann für eine vorgegebene Zahl von Käfigsegmenten 6 ein Sortiment an Dämpfern 7 zusammengestellt werden, das insgesamt die ermittelte Umfangsstrecke ausfüllt. Die idealer Weise zu überbrückende Umfangsstrecke kann beispielsweise als Differenz aus der insgesamt vorhandenen Umfangsstrecke und der durch die Käfigsegmente 6 ausgefüllte Umfangsstrecke ermittelt werden. Bei der Ermittlung der einzelnen Umfangsstrecken ist zu berücksichtigen, dass jeweils vergleichbare Werte verwendet werden, indem beispielsweise jeweils die gleiche Radialposition zugrunde gelegt wird usw. Eine hierfür geeignete Radialposition ist beispielsweise ein Radius, bei dem der lichte Abstand zwischen einem Käfigsegment und einem am benachbarten Käfigsegment 6 angebrachten Dämpfer 7 am geringsten ist. Ebenso besteht auch die Möglichkeit bis zum Einbau des letzten Käfigsegments 6 jeweils identische Dämpfer 7 zu verwenden und den letzten Dämpfer 7 abhängig von der verbleibenden Umfangsstrecke aus einem Sortiment verschiedener Dämpfer 7 auszuwählen.
Bei einer weiteren Variante wird nicht an jedem Käfigsegment 6 ein Dämpfer 6 angebracht. Beispielsweise kann bei dieser Variante vorgesehen sein, lediglich an zwei Käfigsegmenten 6 einen Dämpfer 7 anzubringen. Ein Dämpfer 7 kann dabei an das letzte in das Wälzlager einzusetzende Käfigsegment 6 angebracht werden. Hierzu können für den gleichen Lagertyp stets die gleichen Dämpfer 7 verwendet werden. Ebenso ist es möglich, die Dämpfer 7 abhängig von der verfügbaren Umfangsstrecke aus einem Sortiment von Dämpfern 7 auszuwählen. Dabei werden die Dämpfer 7 idealer Weise so ausgewählt, dass sie unter allen erwarteten Betriebsbedingungen geringfügig vorgespannt sind oder dass sich allenfalls ein minimaler Umfangsspalt zwischen benachbarten Käfigsegmenten 6 ergibt, der im Hinblick auf die Erzeugung von Klappergeräuschen und die mechanische Stoßbelastung noch vertretbar ist. Die Begrenzung der Spaltbreite ist deshalb besonders wichtig, da bei dieser Ausführungsvariante zwischen der weit überwiegenden Anzahl von Käfigsegmenten 6 kein Dämpfer 7 angeordnet ist.
Sind beim Betrieb des Wälzlagers beispielsweise infolge der Wärmedehnung relativ große Schwankungen der von den Käfigsegmenten 6 insgesamt belegten Umfangsstrecke zu erwarten, die durch den Federweg von wenigen Dämpfern 7 nicht ausgeglichen werden können, so empfiehlt es sich, mehrere Dämpfer einzusetzen, so dass an einigen Käfigsegmenten 6 ein Dämpfer 7 angebracht wird, an anderen nicht. Die mehreren Dämpfern 7 sind aus einem Sortiment verschiedener Dämpfer 7 ausgewählt. Insbesondere besteht auch die Möglichkeit, Dämpfer 7 einzusetzen, die sich voneinander durch die Härte ihrer Dämpfungselemente 20 unterscheiden.
Bei allen Varianten kann vorgesehen sein, die Dämpfer 7 so auszubilden, dass sämtliche in das Wälzlager eingebaute Dämpfer 7 zusammengenommen an der bereits erwähnten vorgegeben Radialposition bei Raumtemperatur in Umfangsrichtung um wenigstens 0,15 % des Umfangs an dieser Radialposition nachgeben können. Als Raumtemperatur wird ein Wert von 25° C zugrunde gelegt. Weiterhin können die Dämpfer 7 so ausgebildet werden, dass sämtliche in das Wälzlager eingebaute Dämpfer 7 zusammengenommen an der vorgegebenen Radialposition bei Raumtemperatur in Umfangsrichtung um maximal 1 % des Umfangs an dieser Radialposition nachgeben können. Insbesondere können die Dämpfer 7 so ausgebildet werden, dass die Summe der durch die Wölbung der Dämpfungselemente 20 ausgebildeten Erhöhungen bei Raumtemperatur wenigstens 0,15 % des vorgenannten Umfangs beträgt. Dabei wird pro Dämpfer 7 jeweils nur ein Dämpfungselement 20 berücksichtigt. Als Maximalwert für die Summe kann 1 % des genannten Umfangs vorgesehen sein. Bei den vorstehenden Bedingungen kann zur Summe der Einfederwege der Dämpfer 7 bzw. der durch die Wölbung der Dämpfungselemente 20 ausgebildeten Erhöhungen jeweils noch die Summe der lichten Abstände aller nach Einbau sämtlicher Käfigsegmente 6 in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Käfigsegmenten 6 und/oder Dämpfern 7 bei Raumtemperatur verbleibenden Spalte addiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Innenring
2: innere Wälzkörperlaufbahn
3: Außenring
4: äußere Wälzkörperlaufbahn
5: Wälzkörper
6: Käfigsegment
7: Dämpfer
8: erster Umfangssteg
9: zweiter Umfangssteg
10: erstes Umfangsende
11: zweites Umfangsende
12: Verbindungssteg
13: Tasche
14: Führungsfläche
15: Stirnfläche
16: Vorsprung
17: erstes Ende
18: zweites Ende
19: Dämpfungsseite
20: Dämpfungselement
21: Befestigungsseite
22: Befestigungskomponente

Claims

Wälzlager zur drehbaren Lagerung eines ersten Maschinenteils relativ zu einem zweiten Maschinenteil, mit - Käfigsegmenten (6), die je wenigstens einen Wälzkörper (5) aufnehmen, wobei die Käfigsegmente (6) jeweils ein erstes Umfangsende (10) und ein zweites Umfangsende (11) aufweisen, im Bereich der ersten Umfangsenden (10) und der zweiten Umfangsenden (11) der Käfigsegmente (6) je eine Stirnfläche (15) ausgebildet ist und die Käfigsegmente (6) im Bereich ihrer Stirnflächen (15) in Umfangsrichtung des Wälzlagers aneinander gereiht sind und - wenigstens einem ersten und einem zweiten Dämpfer (7), die jeweils zwischen den Stirnflächen (14) zweier benachbarter Käfigsegmente (6) angeordnet und jeweils an einem der Käfigsegmente (6) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfer (7) aus einem Sortiment unterschiedlicher Dämpfer (7) ausgewählt sind, und der erste Dämpfer (7) unterschiedlich ist zu dem zweiten Dämpfer (7).
Wälzlagers nach Anspruch 1, wobei der Dämpfer (7) wenigstens ein Dämpfungselement (20), das elastisch nachgebend ausgebildet ist, und ein Befestigungselement (22) zum Anbringen des Dämpfers (7) am Käfigsegment (6) aufweist, wobei sich das mindestens eine Dämpfungselement (20) des ersten Dämpfers (7) von dem mindestens einen Dämpfungselement (20) des zweiten Dämpfers (7) unterscheidet.
Wälzlager nach Anspruch 2, wobei eine Abmessung des mindestens einen Dämpfungselements des ersten Dämpfers und eine Abmessung des mindesten einen Dämpfungselements des zweiten Dämpfers unterschiedlich sind.
Wälzlager nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Härte des mindestens einen Dämpfungselements des ersten Dämpfers und eine Härte des mindesten einen Dämpfungselements des zweiten Dämpfers unterschiedlich sind.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Käfigsegmenten (6) und eine Vielzahl von Dämpfern (7) vorgesehen ist, wobei zwischen jedem Käfigsegment (6) ein Dämpfer (7) angeordnet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Vielzahl von Käfigsegmenten (6) und eine Vielzahl von Dämpfern (7) vorgesehen ist, wobei nur an einigen Käfigsegmenten (6) ein Dämpfer (7) angebracht ist.
Wälzlager nach Anspruch 5 oder 6, wobei nur ein Dämpfer (7) der Vielzahl von Dämpfern (7) unterschiedlich ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Dämpfungselement (20) als ein Vorsprung ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Dämpfungselement (20) einen Hohlraum aufweist.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Dämpfer (7) lösbar mit dem Käfigsegment (6) verbunden ist.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei bei Raumtemperatur die Summe der lichten Abstände aller in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Käfigsegmenten (6) und/oder Dämpfern (7) verbleibenden Spalte und aller durch die Dämpfer (7) bereitgestellten Einfederungswege an einer vorgegebenen Radialposition einen vorgegebenen Mindestwert von 0,15 % des dortigen Umfangs überschreitet.
Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dämpfer (7) derart aus dem Sortiment der unterschiedlichen Dämpfer (7) ausgewählt sind, dass eine bei Aneinanderreihung der mehreren Käfigsegmente (6) im Bereich ihrer Stirnflächen (15) in Umfangsrichtung des Wälzlagers entstehende Umfangsstrecke mit den Dämpfern (7) überbrückt ist.
Verfahren zum Zusammenbau eines Wälzlagers nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei mehrere Käfigsegmente (6) im Bereich ihrer Stirnflächen (15) in Umfangsrichtung des Wälzlagers aneinander gereiht werden und an wenigstens zwei der Käfigsegmente (6) im Bereich der Stirnfläche (15) des Käfigsegments (6) jeweils ein Dämpfer (7) angebracht wird, wobei die Dämpfer (7) aus einem Sortiment unterschiedlicher Dämpfer (7) ausgewählt sind, und die Dämpfer (7) unterschiedlich zueinander sind.