DE102015202550A1

DE102015202550A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102015202550A1
Application number: DE102015202550.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Meder; Harry Günther
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-08-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1.1), mit einem Innenlaufring (33), einem Außenlaufring (34), mehreren zwischen diesen beiden Laufringen (33, 34) angeordneten, jeweils mit einer zentralen Lagerbohrung (3) versehenen Wälzkörpern (2), sowie mit einem Bolzenkäfig (4), der zwei ringförmige Käfigseitenscheiben (5; 6) und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den beiden Käfigseitenscheiben (5; 6) angeordnete Käfigbolzen (7) aufweist, welche jeweils in der Lagerbohrung (3) des zugeordneten Wälzkörpers (2) angeordnet sind und diesen drehbar lagern. Um einen einfach aufgebauten Bolzenkäfig mit einer stabilen und zerstörungsfrei lösbaren Verbindung der Käfigbolzen mit den Käfigseitenscheiben zu erzielen, ist vorgesehen, dass die Käfigbolzen (7) an zumindest einem axialen Ende jeweils eine axial wirksame Sperrkontur (13) aufweisen, dass dieses axiale Ende der Käfigbolzen (7) jeweils in einen halboffenen Bohrungsabschnitt (16) von Aufnahmebohrungen (15) der betreffenden Käfigseitenscheibe (6) eingesetzt ist, dass Befestigungselemente (17) vorgesehen sind, die jeweils den restlichen Bohrungsabschnitt (18) der betreffenden Aufnahmebohrung (15) bilden, dass die Befestigungselemente (17) eine im montierten Zustand mit der Sperrkontur (13) der Käfigbolzen (7) formschlüssig in Eingriff stehende Verriegelungskontur (19) aufweisen, und dass die Befestigungselemente (17) mit der zugeordneten Käfigseitenscheibe (6) lösbar verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, mit einem Innenlaufring, einem Außenlaufring, mehreren zwischen diesen beiden Laufringen angeordneten, jeweils mit einer zentralen Lagerbohrung versehenen Wälzkörpern, sowie mit einem Bolzenkäfig, der zwei ringförmige Käfigseitenscheiben und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den beiden Käfigseitenscheiben angeordnete Käfigbolzen aufweist, welche jeweils in der Lagerbohrung des zugeordneten Wälzkörpers angeordnet sind und diesen drehbar lagern.
Wälzlager bestehen üblicherweise aus einem Innenlaufring, einem Außenlaufring und mehreren zwischen den Laufringen angeordneten Wälzkörpern. Um eine zur gleichmäßigen Lastverteilung erforderliche umfangsseitig gleichverteilte Anordnung der Wälzkörper zu erreichen und einen Kontakt der Wälzkörper untereinander zu verhindern, sind die Wälzkörper meistens in einem Lagerkäfig geführt. Bei Großwälzlagern, die zum Beispiel bei Windkraftanlagen zur Anwendung kommen, sind die Lagerkäfige häufig als sogenannte Bolzenkäfige ausgebildet. Ein Bolzenkäfig weist zwei ringförmige Käfigseitenscheiben und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den Käfigseitenscheiben angeordnete Käfigbolzen auf. Auf den Käfigbolzen ist jeweils ein mit einer zentralen Lagerbohrung versehener Wälzkörper drehbar gelagert. Bei den Wälzkörpern kann es sich abhängig von der Funktion des Wälzlagers um Zylinderrollen, Kegelrollen oder Tonnenrollen handeln. Durch die Verwendung eines Bolzenkäfigs wird auf relativ einfache Weise die gleichmäßige Lastverteilung im Wälzlager und die Kontaktfreiheit der Wälzkörper untereinander sichergestellt.
Aus der US 6 022 147 A ist ein Wälzlager mit einem Bolzenkäfig bekannt, bei dem die Käfigbolzen jeweils durch Einschrauben eines endseitigen Gewindeschaftes in eine zugeordnete Gewindebohrung mit einer ersten Käfigseitenscheibe verbunden sind. Axial gegenüberliegend sind die Käfigbolzen jeweils mit einem zylindrischen Schaftabschnitt in eine zugeordnete Bohrung einer zweiten Käfigseitenscheibe eingesetzt und durch eine auf einen äußeren Gewindeschaftabschnitt aufgeschraubte Mutter fixiert. Zur Sicherung der Schraubverbindung sind die Muttern an ihrem Außenumfang mit der zweiten Käfigseitenscheibe verschweißt.
In einem ähnlichen, aus der DE 100 31 427 C2 bekannten Wälzlager sind die Käfigbolzen jeweils ebenfalls durch Einschrauben eines endseitigen Gewindeschaftes in eine zugeordnete Gewindebohrung mit einer ersten Käfigseitenscheibe verbunden. Axial gegenüberliegend ist jeweils eine aus einer inneren Zylinderhülse und einer äußeren ringförmigen Scheibe bestehende Scheibenhülse in eine zugeordnete Stufenbohrung einer zweiten Käfigseitenscheibe eingesetzt und mit dem betreffenden Ende des Käfigbolzens durch Aufpressen oder Verschrauben verbunden. Zur Sicherung der Verbindung sind die Scheibenhülsen sowohl an ihrem Außenumfang mit der zweiten Käfigseitenscheibe als auch an ihrem Innenumfang mit dem jeweiligen Käfigbolzen verschweißt.
In der US 7 883 273 B2 ist ein Bolzenkäfig eines Wälzlagers beschrieben, bei dem die Käfigbolzen axial beidseitig mit leichter Presspassung in entsprechende Bohrungen der Käfigseitenscheiben eingepresst sind. Zur Sicherung der Pressverbindungen sind beide Enden der Käfigbolzen jeweils an ihrem Außenumfang mit der jeweiligen Käfigseitenscheibe verschweißt.
Durch den mit dem Verschweißen verbundenen Wärmeeintrag kann es zu einem Verzug des Bolzenkäfigs, zur Reduzierung der Dauerfestigkeit des Bolzenkäfigs durch Versprödung und Rissbildung in der Schweißrandzone, sowie zur Reduzierung der Oberflächenhärte im Endbereich der Käfigbolzen kommen. Auch ist bei der Herstellung der Schweißverbindungen ein großer Aufwand zur Entfernung von Schweißperlen und von Schlackeresten erforderlich. Ein weiterer Nachteil von verschweißten Bolzenkäfigen besteht darin, dass diese nicht zerstörungsfrei geöffnet werden können und daher zur Inspektion der Laufflächen der Laufringe spezielle Inspektionsbolzen erforderlich sind, die zerstörungsfrei lösbar mit den Käfigseitenscheiben verbunden sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der eingangs genannten Bauart vorzustellen, dessen Bolzenkäfig einen möglichst einfachen Aufbau mit einer stabilen und zerstörungsfrei lösbaren Verbindung der Käfigbolzen mit den Käfigseitenscheiben aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprühen genannt sind.
Die Erfindung geht demnach aus von einem Wälzlager, mit einem Innenlaufring, einem Außenlaufring, mehreren zwischen diesen beiden Laufringen angeordneten, jeweils mit einer zentralen Lagerbohrung versehenen Wälzkörpern, sowie mit einem Bolzenkäfig, der zwei ringförmige Käfigseitenscheiben und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den beiden Käfigseitenscheiben angeordnete Käfigbolzen aufweist, welche jeweils in der Lagerbohrung des zugeordneten Wälzkörpers angeordnet sind und diesen drehbar lagern.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Wälzlager außerdem vorgesehen, dass die Käfigbolzen an zumindest einem axialen Ende jeweils eine axial wirksame Sperrkontur aufweisen, dass dieses axiale Ende der Käfigbolzen jeweils in einen halboffenen Bohrungsabschnitt von Aufnahmebohrungen der betreffenden Käfigseitenscheibe eingesetzt ist, dass Befestigungselemente vorgesehen sind, die jeweils den restlichen Bohrungsabschnitt der betreffenden Aufnahmebohrung bilden, dass die Befestigungselemente eine im montierten Zustand mit der Sperrkontur der Käfigbolzen formschlüssig in Eingriff stehende Verriegelungskontur aufweisen, und dass die Befestigungselemente mit der zugeordneten Käfigseitenscheibe lösbar verbunden sind.
Mit den restlichen Bohrungsabschnitten der Befestigungselemente sind die Aufnahmebohrungen der betreffenden Käfigseitenscheibe vollständig geschlossen, wodurch die Käfigbolzen in alle Richtungen radial fixiert sind. Durch den formschlüssigen Eingriff der Verriegelungskontur des jeweiligen Befestigungselementes in die Sperrkontur des zugeordneten Käfigbolzens sind die Käfigbolzen in beiden Richtungen auch axial fixiert. Somit ist mit relativ geringem Fertigungs- und Montageaufwand ein Bolzenkäfig mit einer stabilen sowie zerstörungsfrei lösbaren Verbindung der Käfigbolzen mit der betreffenden Käfigseitenscheibe geschaffen. Durch die rein mechanische Verbindung der Käfigbolzen mit der Käfigseitenscheibe werden die mit Schweißverbindungen verbundenen Probleme vermieden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist die Sperrkontur der Käfigbolzen jeweils durch eine von der Stirnwand der Käfigbolzen axial beabstandet angeordnete Ringnut gebildet, und die Verriegelungskontur der Befestigungselemente ist jeweils als ein in dem Bohrungsabschnitt des betreffenden Befestigungselementes angeordnetes und im montierten Zustand mit der Ringnut des zugeordneten Käfigbolzens formschlüssig in Eingriff stehendes Ringstegsegment ausgebildet. Die Ringnut in dem axial äußeren Ende der jeweiligen Käfigbolzen kann einfach und kostengünstig spangebend durch Drehen hergestellt werden. Der Ringsteg in dem Bohrungsabschnitt der Befestigungselemente kann durch Fräsen oder bei entsprechender Einspannung auch durch Drehen hergestellt werden, was aufgrund der einfachen Kontur ebenfalls schnell und kostengünstig durchführbar ist.
In einer dazu alternativen zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist die Sperrkontur der Käfigbolzen jeweils durch einen von der Stirnwand der Käfigbolzen axial beabstandet angeordneten Ringsteg gebildet, zu deren Aufnahme die Bohrungsabschnitte der betreffenden Käfigseitenscheibe jeweils mit einem entsprechend größeren Durchmesser des axial äußeren Teils abgestuft ausgebildet sind. Bei dieser Ausführung des Wälzlagers ist die Verriegelungskontur der Befestigungselemente jeweils als ein in dem Bohrungsabschnitt des betreffenden Befestigungselementes angeordnetes und im montierten Zustand mit dem Ringsteg des betreffenden Käfigbolzens formschlüssig in Eingriff stehendes Ringnutsegment ausgebildet. Der Ringsteg an dem axial äußeren Ende der jeweiligen Käfigbolzen kann ebenfalls relativ einfach und kostengünstig spangebend durch Abdrehen entsprechend dimensionierter Käfigbolzen hergestellt werden. Die Ringnut in dem Bohrungsabschnitt der Befestigungselemente kann ebenso durch Fräsen oder bei entsprechender Einspannung auch durch Drehen hergestellt werden.
Die Befestigungselemente der betreffenden Käfigseitenscheibe können als Ringsegmente ausgebildet sein, die jeweils mit den restlichen Bohrungsabschnitten mehrerer Aufnahmebohrungen versehen sind. Hierdurch ist eine abschnittsweise Montage der Wälzkörper und der Käfigbolzen möglich, wodurch die Montage des gesamten Wälzlagers beschleunigt durchführbar ist.
Um die Montage des Wälzlagers nicht unnötig zu erschweren, erstrecken sich die Ringsegmente jeweils bevorzugt über einen Winkelbereich von 30°, 45° oder 60°.
Alternativ dazu können die Befestigungselemente der betreffenden Käfigseitenscheibe auch als Halbschalendeckel ausgebildet sein, die jeweils mit dem restlichen Bohrungsabschnitt nur einer Aufnahmebohrung versehen sind. In diesem Fall werden die Wälzkörper mit den zugeordneten Käfigbolzen einzeln nacheinander montiert, was mit einem erhöhten Montageaufwand verbunden ist. Andererseits kann bei dieser Bauweise jeder beliebige Käfigbolzen und der zugeordnete Wälzkörper demontiert werden, wodurch die Inspektion der Laufflächen der Laufringe sowie der Austausch defekter Käfigbolzen und Wälzkörper gegenüber der Verwendung von Ringsegmenten vereinfacht ist.
Unabhängig von deren Bauart sind die Befestigungselemente der betreffenden Käfigseitenscheibe bevorzugt weitgehend radial mit der Käfigseitenscheibe verschraubt. Eine derartige Verschraubung der Befestigungselemente mit der betreffenden Käfigseitenscheibe hat den Vorteil einer leicht lösbaren Verbindung und benötigt keinen zusätzlichen axialen Bauraum. Bei einer alternativ dazu auch möglichen Verbindung der Befestigungselemente durch Vernieten, Verrasten, Verstemmen oder Verkleben mit der betreffenden Käfigseitenscheibe ist dagegen das Lösen und Erneuern der Verbindung deutlich schwieriger und arbeitsintensiver.
Axial innen kann die betreffende Käfigseitenscheibe auch mit einer kreisringförmigen Bordwand versehen sein, in deren Bereich die Aufnahmebohrungen für die Käfigbolzen als geschlossene Vollbohrungsabschnitte ausgeführt sind, und an deren axiale Außenwand die Befestigungselemente im montierten Zustand axial anliegen können. Bei dieser Ausführung der Käfigseitenscheibe sind die Käfigbolzen abschnittweise in den Vollbohrungsabschnitten der Aufnahmebohrungen angeordnet und die Befestigungselemente können an der Außenwand der Bordwand abgestützt sein, wodurch die Stabilität des Bolzenkäfigs erhöht ist, und die Schraubverbindungen der Befestigungselemente sowohl radial als auch axial entlastet werden.
Zudem können in diesem Fall die Befestigungselemente bei einer Ausführung als Ringsegmente alternativ zu der radialen Verschraubung auch axial mit der Bordwand der betreffenden Käfigseitenscheibe verschraubt sein.
Obwohl grundsätzlich auch andere Befestigungsarten in Frage kommen, sind die Käfigbolzen an ihrem axial gegenüberliegenden Ende bevorzugt über jeweils einen endseitigen Gewindeschaft und scheibenseitige Gewindebohrungen mit der anderen Käfigseitenscheibe verschraubt, da hierdurch die Herstellung und Montage der Käfigbolzen sowie der betreffenden Käfigseitenscheibe relativ einfach ist.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
1 einen teilweisen schematischen Längsschnitt durch ein als Zylinderrollenlager ausgebildetes Wälzlager,
1a eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einem teilweisen Längsschnitt,
1b die erste Ausführungsform des Wälzlagers gemäß 1a in einer teilweisen Axialansicht,
2a eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einem teilweisen Längsschnitt,
2b die zweite Ausführungsform des Wälzlagers gemäß 2a in einer teilweisen Axialansicht,
3a eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers in einem teilweisen Längsschnitt, und
3b die dritte Ausführungsform des Wälzlagers gemäß 3a in einer teilweisen Axialansicht.
Demnach zeigt 1 in einem schematischen, teilweisen Längsschnitt den grundsätzlichen Aufbau eines als Zylinderrollenlager ausgebildetes Wälzlagers, welches einen Innenlaufring 33, einen Außenlaufring 34 und radial zwischen diesen beiden Laufringen 33, 34 angeordnete zylindrische Wälzkörper 2 aufweist. Die Wälzkörper haben jeweils eine axiale Durchgangsbohrung, durch die ein Käfigbolzen 7 gesteckt ist. Die Käfigbolzen 7 sind an ihren axialen Enden mit jeweils einer Käfigseitenscheibe 5, 6 fest verbunden. Die Käfigseitenscheiben 5, 6 und die Käfigbolzen 7 bilden einen an sich bekannten Bolzenkäfig. In den nachfolgenden Figuren ist dargestellt, wie ein solches Wälzlager gemäß den Merkmalen der Erfindung auszubilden ist.
Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1.1 ist jeweils teilweisen in 1a in einem teilweisen Längsschnitt und in 1b in einer teilweisen Axialansicht abgebildet. Das Wälzlager 1.1 weist einen in dieser Abbildung nicht erkennbaren Innenlaufring 33, einen Außenlaufring 34, mehrere zwischen den Laufringen 33, 34 angeordnete, jeweils mit einer zentralen Lagerbohrung 3 versehene Wälzkörper 2 sowie einem Bolzenkäfig 4 auf. Die Wälzkörper 2 sind vorliegend beispielhaft als Zylinderrollen ausgeführt. Der Bolzenkäfig 4 umfasst zwei ringförmige Käfigseitenscheiben 5, 6 und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den Käfigseitenscheiben 5, 6 angeordnete Käfigbolzen 7 mit jeweils einem Lagerschaft 8, auf dem ein zugeordneter Wälzkörper 2 drehbar gelagert ist.
Die Käfigbolzen 7 sind an ihrem einen Ende über jeweils einen endseitigen Gewindeschaft 9 und scheibenseitige Gewindebohrungen 10 durch eine Verschraubung mit der ersten Käfigseitenscheibe 5 verbunden. Zur axialen Fixierung der Käfigbolzen 7 weist der Gewindeschaft 9 jeweils einen gegenüber dem Durchmesser des Lagerschaftes 8 reduzierten Außendurchmesser auf und ist von diesem über einen Kegelabsatz 11 abgesetzt. Die Gewindebohrungen 10 der ersten Käfigseitenscheibe 5 weisen auf ihrer axialen Innenseite jeweils einen Kegelsitz 12 auf, an dem der Kegelabsatz 11 des betreffenden Käfigbolzens 7 nach dem Einschrauben anliegt.
An dem axial gegenüberliegenden Ende sind die Käfigbolzen 7 jeweils mit einer axial wirksamen, rotationssymmetrischen Sperrkontur 13 versehen, die vorliegend durch eine Ringnut 14 gebildet ist. An diesem Ende sind die Käfigbolzen 7 jeweils in einen radial halboffenen Bohrungsabschnitt 16 von Aufnahmebohrungen 15 der zweiten Käfigseitenscheibe 6 eingesetzt. Zur radialen und axialen Fixierung der Käfigbolzen 7 in der zweiten Käfigseitenscheibe 6 sind Befestigungselemente 17 vorgesehen, die jeweils den restlichen Bohrungsabschnitt 18 der betreffenden Aufnahmebohrung 15 sowie eine im montierten Zustand mit der Sperrkontur 13 des betreffenden Käfigbolzens 7 formschlüssig in Eingriff stehende Verriegelungskontur 19 aufweisen. Vorliegend sind die Befestigungselemente 17 beispielhaft als Ringsegmente 20 ausgebildet, die sich jeweils über einen Winkelbereich von 30° erstrecken und die restlichen Bohrungsabschnitte 18 sowie die Verriegelungskonturen 19 von vier Käfigbolzen 7 aufweisen. Die Verriegelungskonturen 19 der Ringsegmente 20 sind jeweils als ein in dem jeweiligen Bohrungsabschnitt 18 angeordnetes und im montierten Zustand mit der Ringnut 14 des zugeordneten Käfigbolzens 7 formschlüssig in Eingriff stehendes Ringstegsegment 21 ausgebildet.
Die zweite Käfigseitenscheibe 6 ist zudem axial innen mit einer kreisringförmigen Bordwand 22 versehen, in der die Aufnahmebohrungen 15 für die Käfigbolzen 7 als geschlossene Vollbohrungsabschnitte 23 ausgeführt sind, und an deren axialer Außenwand 24 die Ringsegmente 20 anliegen und somit axial abgestützt sind. Vorliegend sind die Ringsegmente 7 jeweils über drei Schrauben 25 sowie in der Bordwand 22 angeordnete Gewindebohrungen axial mit der zweiten Käfigseitenscheibe 6 verschraubt und somit lösbar mit dieser verbunden.
Zur Montage des Bolzenkäfig 4 werden zunächst alle Käfigbolzen 7 mit ihrem Gewindeschaft 9 bis zum Anliegen des Kegelabsatzes 11 an dem betreffenden Kegelsitz 12 in die jeweilige Gewindebohrung 10 der ersten Käfigseitenscheibe 5 eingeschraubt. Danach werden alle Wälzkörper 2 jeweils mit ihrer Lagerbohrung 3 auf die Lagerschafte 8 der Käfigbolzen 7 aufgeschoben. Dann wird die zweite Käfigseitenscheibe 6 mit den Aufnahmebohrungen 15 auf die freien Enden der Käfigbolzen 7 aufgesetzt. Schließlich werden die Ringsegmente 20 nacheinander von radial außen nach radial innen unter Eingriff der Ringstegsegmente 21 in die Ringnuten 14 der Käfigbolzen 7 auf die zweite Käfigseitenscheibe 6 aufgeschoben und mittels der Schrauben 25 mit der Bordwand 22 der zweiten Käfigseitenscheibe 6 verschraubt.
Die Bauteile 5, 6, 7, 20 des Bolzenkäfigs 4 sind relativ einfach aufgebaut und somit kostengünstig herstellbar. Durch die einseitige Verschraubung der Käfigbolzen 7 mit der ersten Käfigseitenscheibe 5 und der radial sowie axial formschlüssigen Befestigung der Käfigbolzen 7 mit der zweiten Käfigseitenscheibe 6 ist der Bolzenkäfig 4 sehr stabil. Zudem kann der Bolzenkäfig 4 aufgrund der rein mechanischen Verbindung seiner Bauteile 5, 6, 7, 20 einfach montiert und ebenso einfach für Inspektions- oder Reparaturzwecke demontiert werden. Die bei bekannten Wälzlagern mit Schweißverbindungen am Bolzenkäfig verbundenen Probleme werden damit vermieden.
Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1.2 ist jeweils teilweisen in 2a in einem Längsschnitt und in 2b in einer Axialansicht abgebildet. Bei prinzipiell ähnlichem Aufbau wie das Wälzlager 1.1 gemäß den 1a und 1b unterscheidet sich die zweite Ausführungsform des Wälzlagers 1.2 von diesem durch einen im Detail geänderten Aufbau des Bolzenkäfigs 4’. Die Sperrkontur 13’ der Käfigbolzen 7’, mit der diese in der zweiten Käfigseitenscheibe 6’ fixiert sind, ist nun durch einen Ringsteg 26 gebildet. Zur Aufnahme der Sperrkonturen 13’ sind die in der zweiten Käfigseitenscheibe 6’ angeordneten Bohrungsabschnitte 16’ der Aufnahmebohrungen 15’ jeweils mit einem entsprechend größeren Durchmesser des axial äußeren Teils abgestuft ausgebildet. Die Verriegelungskonturen 19’ der vorliegend ebenfalls als Ringsegmente 20’ ausgeführten Befestigungselemente 17’ sind nun jeweils als ein in dem jeweiligen Bohrungsabschnitt 18’ angeordnetes und im montierten Zustand mit dem Ringsteg 26 des betreffenden Käfigbolzens 7’ formschlüssig in Eingriff stehendes Ringnutsegment 27 ausgebildet.
Da die zweite Käfigseitenscheibe 6’ vorliegend keine innere Bordwand aufweist, sind die Ringsegmente 7’ nun jeweils über drei Schrauben 28 und umfangsseitig mittig zwischen den Aufnahmebohrungen 15’ angeordnete Gewindebohrungen radial mit der zweiten Käfigseitenscheibe 6’ verschraubt.
Zur Montage des Bolzenkäfigs 4’ werden zunächst die beiden Käfigringscheiben 5, 6’ und die Wälzkörper 7 in einer Montagevorrichtung in der Sollposition zueinander ausgerichtet. Danach werden alle Käfigbolzen 7 durch den jeweiligen Bohrungsabschnitt 16’ der zweiten Käfigseitenscheibe 6’ und die Lagerbohrung 3 des jeweiligen Wälzkörpers 2 geführt sowie mit ihrem Gewindeschaft 9 bis zum Anliegen des Kegelabsatzes 11 an dem betreffenden Kegelsitz 12 in die jeweilige Gewindebohrung 10 der ersten Käfigseitenscheibe 5 eingeschraubt. Danach werden die Ringsegmente 20’ nacheinander von radial außen nach radial innen unter Eingriff der Ringnutsegmente 27 mit den Ringstegen 26 der Käfigbolzen 7’ auf die zweite Käfigseitenscheibe 6’ aufgeschoben und mittels der Schrauben 28 mit dieser verschraubt. Auch bei dieser Ausführung des Wälzlagers 1.2 ist der Bolzenkäfig 4’ sehr stabil und kann aufgrund der rein mechanischen Verbindung seiner Bauteile 5, 6’, 7’, 20’ einfach montiert sowie ebenso einfach für Inspektionsoder Reparaturzwecke demontiert werden.
Eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1.3 ist jeweils teilweisen in 3a in einem Längsschnitt und in 3b in einer Axialansicht abgebildet. Der wesentliche Unterschied dieses Wälzlagers 1.3 zu den vorbeschriebenen Ausführungen des Wälzlagers nach den 1a, 1b und 2a, 2b besteht darin, dass die Befestigungselemente 17’’, mittels denen die Käfigbolzen 7’’ in der zweiten Käfigseitenscheibe 6’’ fixiert sind, nun als Halbschalendeckel 29 ausgebildet sind, die jeweils mit dem restlichen Bohrungsabschnitt 18’’ nur einer Aufnahmebohrung 15’’ versehen sind. Die Sperrkontur 13’’ der Käfigbolzen 7’’, mit der diese jeweils in einen halboffenen Bohrungsabschnitt 16’’ von Aufnahmebohrungen 15’’ der zweiten Käfigseitenscheibe 6’’ eingesetzt sind, ist wiederum durch eine Ringnut 30 gebildet. Die Verriegelungskonturen 19’’ der Halbschalendeckel 29 sind jeweils als ein in dem jeweiligen Bohrungsabschnitt 18’’ angeordnetes und im montierten Zustand mit der Ringnut 30 des zugeordneten Käfigbolzens 7’’ formschlüssig in Eingriff stehendes Ringstegsegment 31 ausgebildet. Die Halbschalendeckel 29 sind jeweils über zwei Schrauben 32 und entsprechend angeordnete Gewindebohrungen weitgehend radial mit der zweiten Käfigseitenscheibe 6’’ verschraubt.
Zur Montage des Bolzenkäfigs 4’’ werden zunächst alle Käfigbolzen 7’’ mit ihrem Gewindeschaft 9 bis zum Anliegen des Kegelabsatzes 11 an dem betreffenden Kegelsitz 12 in die jeweilige Gewindebohrung 10 der hier durchmessergrößeren ersten Käfigseitenscheibe 5 eingeschraubt. Danach werden alle Wälzkörper 2 jeweils mit ihrer Lagerbohrung 3 auf die Lagerschafte 8 der Käfigbolzen 7 aufgeschoben. Dann wird die durchmesserkleinere zweite Käfigseitenscheibe 6’’ mit den Aufnahmebohrungen 15’’ auf die freien Enden der Käfigbolzen 7’’ aufgesetzt. Schließlich werden die Halbschalendeckel 29 nacheinander von radial außen nach radial innen unter Eingriff der Ringstegsegmente 31 in die Ringnuten 30 der Käfigbolzen 7’’ auf die zweite Käfigseitenscheibe 6’’ aufgeschoben und mittels der Schrauben 32 mit dieser verschraubt. Auch bei dieser Ausführung des Wälzlagers 1.3 ist der Bolzenkäfig 4’’ relativ stabil und kann aufgrund der rein mechanischen Verbindung seiner Bauteile 5, 6’’, 7’’, 29 einfach montiert sowie ebenso einfach für Inspektions- oder Reparaturzwecke demontiert werden.
Die axial wirksame Sperrkontur der Käfigbolzen und die Verriegelungskontur der Befestigungselemente können vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Sperrkontur und die Verriegelungskontur gemäß einer anderen Ausführungsform im Querschnitt rechteckig oder trapezförmig ausgebildet sind. Bevorzugt weisen die Kanten bei dieser Sperr- und Verriegelungskonturen abgeschrägte Kanten auf, um deren Aneinanderfügen zu erleichtern.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Käfigbolzen 7 lediglich lose in die erste Käfigseitenscheibe 5 eingeschraubt sind. Dies ist für die Montage vorteilhaft, weil keine bestimmten Anzugsmomente am Ende des Einschraubvorgangs beachtet werden müssen. Möglich ist diese Vorgehensweise, weil die an der zweiten Käfigseitenscheibe 6 befestigten Befestigungselemente die jeweiligen Käfigbolzen 7 insbesondere bei einer nicht rotationssymmetrischen Ausbildung der Sperr- und Verriegelungskontur der Käfigbolzen 7 beziehungsweise der Befestigungselemente 17 gegen ein Herausdrehen aus der ersten Käfigseitenscheibe 5 blockieren.
Wie 4 zeigt, kann vorgesehen sein, dass die Käfigbolzen 7* im Bereich ihres der ersten Käfigseitenscheibe 5 zugewandeten Endes einen vergleichsweise genau erzeugten zylindrischen Passungsabschnitt 40 aufweisen, an den sich am freien Ende des Käfigbolzens 7* ein zylindrischer Außengewindeabschnitt 41 mit reduziertem Durchmesser anschließt. Die diesen Käfigbolzen 7* zugeordnete erste Käfigseitenscheibe 5 weist eine der Anzahl der Käfigbolzen 7* entsprechende Anzahl von Sacklochbohrungen 44 auf, welche von axial außen nach axial innen gesehen zunächst einen vergleichsweise genau erzeugten zylindrischen Passungsabschnitt 42 und daran anschließend einen zylindrischen Innengewindeabschnitt 43 aufweisen. Beim Verbinden von Käfigbolzen 7* und erster Käfigseitenscheibe 5 wird der jeweilige Käfigbolzen 7* soweit wie möglich in die zugeordnete Sacklochbohrung 44 der ersten Käfigseitenscheibe 5 eingeschraubt, wodurch der Passungsabschnitt 41 des Käfigbolzens 7* in den Passungsabschnitt 42 der Käfigseitenscheibe 5 mit nur sehr geringem Radialspiel aufgenommen wird. Die gezielt ausgelegte axiale Länge des Außengewindeabschnitts 40 der Käfigbolzen 7* wirkt als ein den Einschraubweg begrenzender Anschlag. Die sehr enge Passung von erster Käfigseitenscheibe 5 und Käfigbolzen 7* bewirkt einen Formschluss, welcher ein Verdrehen und/oder axiales Lösen der jeweiligen Käfigbolzen 7* von der Käfigseitenscheibe 5 verhindert oder zumindest erschwert.
5 zeigt, dass die Käfigbolzen 7** im Bereich ihres der ersten Käfigseitenscheibe 5 zugewandeten Endes ein zylindrischen Außengewindeabschnitt 50 aufweisen können, welcher in einen zylindrischen Innengewindeabschnitt 52 einer jeweils zugeordneten Sacklochbohrung 54 der ersten Käfigseitenscheibe 5 eingeschraubt wird. Die Käfigbolzen 7** weisen an ihrem freien axialen Ende jeweils einen axial vorstehenden Anschlagzapfen 51 mit einem in Bezug zu dem Durchmesser des Außengewindeabschnitt 50 geringeren Durchmesser auf. Die axiale Länge des Innengewindeabschnitts 52 der Sacklochbohrungen 54 der ersten Käfigseitenscheibe 5 sowie die axiale Länge des Außengewindeabschnitts 50 der Käfigbolzens 7** ist derart, dass nach dem Einschrauben des jeweiligen Käfigbolzens 7** in die zugeordnete Sacklochbohrungen 54 der ersten Käfigseitenscheibe 5 der Anschlagzapfen 51 am Boden 53 der Sacklochbohrung 54 axial mit einer zuvor festgelegten Anpresskraft anliegt. Dadurch sind die Gewinde 50, 52 von Käfigbolzen 7** und Sacklochbohrung 54 gegeneinander verspannt, so dass ein Lösen des jeweiligen Käfigbolzens 7** von der ersten Käfigseitenscheibe 5 sicher verhindert wird.
Bezugszeichenliste

1.1: Wälzlager (erste Ausführungsform)
1.2: Wälzlager (zweite Ausführungsform)
1.3: Wälzlager (dritte Ausführungsform)
2: Wälzkörper, Zylinderrolle
3: Lagerbohrung
4, 4’, 4’’: Bolzenkäfig
5: Erste Käfigseitenscheibe
6, 6’, 6’’: Zweite Käfigseitenscheibe
7, 7’, 7’’: Käfigbolzen
7*, 7**: Käfigbolzen
8: Lagerschaft
9: Gewindeschaft
10: Gewindebohrung
11: Kegelabsatz
12: Kegelsitz
13, 13’, 13’’: Sperrkontur
14: Ringnut
15, 15’, 15’’: Aufnahmebohrung
16, 16’, 16’’: Halboffener Bohrungsabschnitt
17, 17’, 17’’: Befestigungselement
18, 18’, 18’’: Restlicher Bohrungsabschnitt
19, 19’, 19’’: Verriegelungskontur
20, 20’: Ringsegment
21: Ringstegsegment
22: Bordwand
23: Vollbohrungsabschnitt
24: Außenwand
25: Schraube
26: Ringsteg
27: Ringnutsegment
28: Schraube
29: Halbschalendeckel
30: Ringnut
31: Ringstegsegment
32: Schraube
33: Innenlaufring
34: Außenlaufring
40: Passungsabschnitt am Käfigbolzen 7*
41: Außengewindeabschnitt am Käfigbolzen 7*
42: Passungsabschnitt der Bohrung 44 der Seitenscheibe 5
43: Innengewindeabschnitt der Bohrung 44 der Seitenscheibe 5
44: Sacklochbohrung in der ersten Seitenscheibe
50: Außengewindeabschnitt am Käfigbolzen 7**
51: Anschlagzapfen am Käfigbolzen 7**
52: Innengewindeabschnitt am Käfigbolzen 7**
53: Boden der Sacklochbohrung 54
54: Sacklochbohrung in der ersten Seitenscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6022147 A [0003]
DE 10031427 C2 [0004]
US 7883273 B2 [0005]

Claims

Wälzlager (1.1, 1.2, 1.3), mit einem Innenlaufring (33), einem Außenlaufring (34), mehreren zwischen diesen beiden Laufringen (33, 34) angeordneten, jeweils mit einer zentralen Lagerbohrung (3) versehenen Wälzkörpern (2), sowie mit einem Bolzenkäfig (4, 4’, 4’’), der zwei ringförmige Käfigseitenscheiben (5; 6, 6’, 6’’) und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den beiden Käfigseitenscheiben (5; 6, 6’, 6’’) angeordnete Käfigbolzen (7, 7’, 7’’, 7*, 7**) aufweist, welche jeweils in der Lagerbohrung (3) des zugeordneten Wälzkörpers (2) angeordnet sind und diesen drehbar lagern, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigbolzen (7, 7’, 7’’, 7*, 7**) an zumindest einem axialen Ende jeweils eine axial wirksame Sperrkontur (13, 13’, 13’’) aufweisen, dass dieses axiale Ende der Käfigbolzen (7, 7’, 7’’, 7*, 7**) jeweils in einen halboffenen Bohrungsabschnitt (16, 16’, 16’’) von Aufnahmebohrungen (15, 15’, 15’’) der betreffenden Käfigseitenscheibe (6, 6’, 6’’) eingesetzt ist, dass Befestigungselemente (17, 17’, 17’’) vorgesehen sind, die jeweils den restlichen Bohrungsabschnitt (18, 18’, 18’’) der betreffenden Aufnahmebohrung (15, 15’, 15’’) bilden, dass die Befestigungselemente (17, 17’, 17’’) eine im montierten Zustand mit der Sperrkontur (13, 13’, 13’’) der Käfigbolzen (7, 7’, 7’’, 7*, 7**) formschlüssig in Eingriff stehende Verriegelungskontur (19, 19’, 19’’) aufweisen, und dass die Befestigungselemente (17, 17’, 17’’) mit der zugeordneten Käfigseitenscheibe (6, 6’, 6’’) lösbar verbunden sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkontur (13, 13’’) der Käfigbolzen (7, 7’’) jeweils durch eine von der Stirnwand der Käfigbolzen (7, 7’’) axial beabstandet angeordnete Ringnut (14, 30) gebildet ist, und dass die Verriegelungskontur (19, 19’’) der Befestigungselemente (17, 17’’) jeweils als ein in dem Bohrungsabschnitt (18, 18’’) des betreffenden Befestigungselements (17, 17’’) angeordnetes und im montierten Zustand mit der Ringnut (14, 30) des zugeordneten Käfigbolzens (7, 7’’) formschlüssig in Eingriff stehendes Ringstegsegment (21, 31) ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrkontur (13’) der Käfigbolzen (7’) jeweils durch einen von der Stirnwand der Käfigbolzen (7’) axial beabstandet angeordneten Ringsteg (26) gebildet ist, zu deren Aufnahme die Bohrungsabschnitte (16’) der betreffenden Käfigseitenscheibe (6’) jeweils mit einem entsprechend größeren Durchmesser des axial äußeren Teils abgestuft ausgebildet sind, und dass die Verriegelungskontur (19’) der Befestigungselemente (17’) jeweils als ein in dem Bohrungsabschnitt (18’) des betreffenden Befestigungselementes (17’) angeordnetes und im montierten Zustand mit dem Ringsteg (26) des betreffenden Käfigbolzens (7’) formschlüssig in Eingriff stehendes Ringnutsegment (27) ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (17, 17’) der betreffenden Käfigseitenscheibe (6, 6’) als Ringsegmente (20, 20’) ausgebildet sind, die jeweils mit den restlichen Bohrungsabschnitten (18, 18’) mehrerer Aufnahmebohrungen (15, 15’) versehen sind.
Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ringsegmente (20, 20’) jeweils über einen Winkelbereich von 30°, 45° oder 60° erstrecken.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (17’’) der betreffenden Käfigseitenscheibe (6’’) als Halbschalendeckel (29) ausgebildet sind, die jeweils mit dem restlichen Bohrungsabschnitt (18’’) nur einer Aufnahmebohrung (15’’) versehen sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (17’, 17’’) weitgehend radial mit der betreffenden Käfigseitenscheibe (6’, 6’’) verschraubt sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffende Käfigseitenscheibe (6) axial innen mit einer kreisringförmigen Bordwand (22) versehen ist, in der die Aufnahmebohrungen (15) für die Käfigbolzen (7) als geschlossene Vollbohrungsabschnitte (23) ausgeführt sind, und an deren axiale Außenwand (24) die Befestigungselemente (17) im montierten Zustand anliegen können.
Wälzlager nach den Ansprüchen 4, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (17) der betreffenden Käfigseitenscheibe (6) axial mit der Bordwand (22) der Käfigseitenscheibe (6) verschraubt sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigbolzen (7, 7’, 7’’) an ihrem axial gegenüberliegenden Ende über jeweils einen endseitigen Gewindeschaft (9) und scheibenseitige Gewindebohrungen (10) mit der anderen Käfigseitenscheibe (5) verschraubt sind.