DE102015203557A1

DE102015203557A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102015203557A1
Application number: DE102015203557.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Meder; Jörg Neukirchner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-01

Abstract

Ein Wälzlagerkäfig (5) weist mehrere jeweils zur Führung mindestens eines Wälzkörpers (4) vorgesehene Käfigsegmente (6) auf, wobei jedes Käfigsegment (6) zwei mittels jeweils einer Führungskontur (8) mit einem einzigen Freiheitsgrad auf einem Lagerring (2, 3) führbare Seitenscheiben (7) aufweist, welche sich jeweils parallel zu einer Wälzkörperstirnseite erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft einen zur Führung von Wälzkörpern in einem Wälzlager geeigneten, aus mehreren Käfigsegmenten aufgebauten Wälzlagerkäfig.
Ein aus einer Mehrzahl an Käfigsegmenten aufgebauter Wälzlagerkäfig ist beispielsweise aus der DE 10 2011 089 078 A1 bekannt. Durch Montageseile sollen die Käfigsegmente auf einem Lagerring gehalten werden.
Aus der US 8,790,019 B2 sind Wälzlagerkäfigsegmente bekannt, die mit Hilfe von hakenförmigen Haltemitteln an einem Lagerring geführt sind. In jedem Käfigsegment können vier rollenförmige Wälzkörper geführt werden.
Käfigsegmente, die Jeweils einen einzelnen Wälzkörper führen und an einem Innenring eines Wälzlagers geführt sind, sind beispielsweise aus der JP 2011-169392 A bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus mehreren Käfigsegmenten aufgebauten Wälzlagerkäfig gegenüber dem genannten Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Raumbedarf des Wälzlagerkäfigs und für die Bestückung mit Wälzkörpern zur Verfügung stehendem Raum gegeben ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Wälzlagerkäfig ist durch einzelne Käfigsegmente gebildet, welche mechanisch nicht miteinander verbunden sind. Die in einem Wälzlagerkäfig verwendeten Käfigsegmente weisen nicht notwendigerweise eine einheitliche Gestalt auf. Vielmehr ist es möglich, innerhalb ein und desselben Wälzlagers Käfigsegmente unterschiedlichen Typs zu verwenden. In jedem Fall weist ein Käfigsegment zwei Seitenscheiben auf, welche sich parallel zu Stirnseiten eines Wälzkörpers erstrecken und in einem Lagerring geführt sind. Bei dem Lagerring kann es sich um einen Innenring oder einen Außenring eines Wälzlagers handeln. Anstelle eines Innenrings könnte auch eine Welle, anstelle eines Außenrings auch ein massives Gehäuse vorgesehen sein. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Weiteren von Lagerringen gesprochen, auf welchen die Wälzkörper abrollen. Die im Wälzlagerkäfig geführten Wälzkörper haben eine rollenförmige Gestalt, wie beispielsweise Zylinderrollen, Kegelrollen, Tonnenrollen oder Kugelrollen. Das Wälzlager ist vorzugsweise als einreihiges Radiallager oder Schrägrollenlager ausgebildet.
Jede Seitenscheibe weist eine Führungskontur auf, mittels welcher die Seitenscheibe mit einem einzigen Freiheitsgrad, nämlich in Umfangsrichtung des Lagers, auf dem Lagerring führbar ist. Im Lagerring befindet sich eine entsprechende Gegenkontur, die die Führung der Seitenscheibe in Umfangsrichtung, jedoch keine Verlagerung der Seitenscheibe in axialer oder radialer Richtung des Lagerrings ermöglicht. Die Gegenführungskontur kann sich entweder direkt in der Laufbahn des Lagerrings, in einem an die Laufbahn anschließenden Bereich des Lagerrings, oder in einem Bord des Lagerrings befinden. In allen Fällen sind die Seitenscheiben eng an die Wälzkörper angelegt, so dass nur ein minimaler Mehrbedarf an Bauraum gegenüber einem vollrolligen Wälzlager gegeben ist.
Gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltung sind jeweils zwei Seitenscheiben durch einen Steg miteinander verbunden, wobei dieser Steg zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Wälzkörpern angeordnet ist und die Wälzkörper zumindest minimal auf Distanz zueinander hält. Ein durch die Stege gelegter Kreis, welcher zwischen Innen- und Außenring des Wälzlagers liegt, hat vorzugsweise einen Durchmesser, welcher sich vom Teilkreisdurchmesser des Wälzlagers unterscheidet. Unter dem Teilkreis wird derjenige Kreis verstanden, welcher durch die Mittelpunkte der Wälzkörper gelegt ist. Derjenige Bereich einer Seitenscheibe, welcher die Führungskontur bildet, kann – in Umfangsrichtung des Wälzlagers betrachtet – gegenüber der übrigen Seitenscheibe verbreitert sein, um einen bestimmten Mindestabstand zwischen zwei Stegen einzustellen.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform dient ein Paar an Seitenscheiben dazu, genau einen Wälzkörper zu führen. Hierbei kann der Wälzkörper auf einen die Seitenscheiben verbindenden Steg, welcher in diesem Fall als Lagerbolzen fungiert, aufgesteckt sein. Alternativ kann der Wälzkörper an seinen beiden Stirnseiten Zapfen aufweisen, welche jeweils in eine Bohrung in einer Seitenscheibe eingreifen. Ein Käfigsegment ist in diesem Fall durch zwei Seitenscheiben gebildet, welche nicht fest miteinander verbunden sind. Vergleichbar mit der ersten Ausführungsform kann jede Seitenscheibe im Bereich ihrer Führungskontur verbreitert sein, um einen Mindestabstand zwischen benachbarten Wälzkörpern einzustellen.
Die Führungskontur jeder Seitenscheibe ist vorzugsweise schwalbenschwanzförmig ausgebildet, so dass die Seitenscheibe weder in radialer Richtung noch seitlich aus der zugehörigen Gegenführungskontur im Lagerring herausziehbar ist. Die Gegenführungskontur ist als umlaufende Nut ausgebildet, welche durch eine Füllnut unterbrochen ist, um das Einfädeln der Seitenscheiben zu ermöglichen. Nach der Montage der Seitenscheiben wird die Füllnut durch ein Füllstück, in welchem sich ein Abschnitt der Gegenführungskontur befindet, verschlossen. Die Seitenscheibe ist im Lagerring damit gleitgelagert, wobei durch geeignete Werkstoffwahl, beispielsweise die Verwendung von Buntmetalllegierungen oder Kunststoffen wie PEEK (Polyetheretherketon) die Reibung zwischen Seitenscheibe und Lagerring minimiert ist. Prinzipiell ist auch eine Wälzlagerung, beispielsweise in Form einer linearen Nadellagerung, zwischen Seitenscheibe und Lagerring denkbar. Durch die raumsparende Gestaltung der Käfigsegmente steht in dem Wälzlager reichlich Raum für Schmierstoff zur Verfügung. Dies gilt besonders für Ausführungsformen, bei denen die beiden Seitenscheiben eines Käfigsegments nicht miteinander verbunden sind. Um das Teilkreisendspiel des Wälzlagers einzustellen, können beispielsweise Käfigsegmente unterschiedlicher Breite – in Umfangsrichtung des Wälzlagers gemessen – verwendet werden oder gesonderte Zwischenstücke, die benachbarte Wälzkörper auf Abstand halten, verwendet werden. In allen Ausführungsformen ist der Wälzlagerkäfig derart gestaltbar, dass die Wälzkörper durch die Käfigsegmente verliersicher am Lagerring gehalten sind. Der Wälzlagerkäfig kann nicht nur für Rotativlager, sondern auch für lineare Wälzlagerungen ausgelegt werden. Insbesondere ist der Wälzlagerkäfig für Großlager, beispielsweise in Windenergieanlagen, geeignet.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
1 ausschnittsweise in einer perspektivischen Darstellung ein Wälzlager mit segmentiertem Lagerkäfig,
2 einen Lagerring des Wälzlagers nach 1,
3 einen Wälzkörper des Wälzlagers nach 1,
4 und 5 verschiedene Seitenscheiben von Käfigsegmenten für das Wälzlager nach 1,
6 ausschnittsweise eine alternative Ausgestaltung von Käfigsegmenten für ein Wälzlager,
7 ein isoliertes Käfigsegment der Anordnung nach 6.
Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die folgenden Ausführungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele.
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wälzlager weist zwei Lagerringe 2, 3, nämlich einen Innenring 2 und einen Außenring 3, auf, zwischen welchen Wälzkörper 4, nämlich Kegelrollen, abrollen. Die Wälzkörper 4 sind durch einen Wälzlagerkäfig 5 geführt, welcher aus einzelnen Käfigsegmenten 6 gebildet ist. Jedes Käfigsegment 6 weist zwei Seitenscheiben 7 mit jeweils einer schwalbenschwanzförmigen Führungskontur 8 auf. Die Führungskontur 8, welche an einem als Fuß 9 bezeichneten Abschnitt der Seitenscheibe 7 ausgeblidet ist, ist geführt in einer Gegenführungskontur 10 im Innenring 2. Die Gegenführungskontur 10 ist ausgebildet als umlaufende Nut im Innenring 2, wobei ein Einführen der Seitenscheiben 7 in die Gegenführungskontur 10 durch ein Füllstück 11 ermöglicht wird, welches zum Abschluss der Montage des Wälzlagerkäfigs 5 in eine Füllnut 12 eingesetzt wird, um die Gegenführungskontur 10 zu komplettieren. Nach dem Einsetzen des Füllstücks 11 kann keine Seitenscheibe 7 mehr vom Innenring 2 abgenommen werden. Vielmehr ist jede Seitenscheibe 7 nur noch mit einem einzigen Freiheitsgrad, nämlich in Umfangsrichtung des Wälzlagers 1, bewegbar.
Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist jedes Käfigsegment 6 durch ein Paar an Seitenscheiben 7 gebildet. Jede Seitenscheibe 7 weist eine Bohrung 13 auf, um einen Wälzkörper 4 rotierbar zu lagern. Hierbei befindet sich auf jeder Stirnseite des Wälzkörpers 4 ein Anschlussbolzen 14, welcher in die Bohrung 13 eingreift. Der Fuß 9 der Seitenscheibe 7 ist optional, wie in 5 dargestellt, im Vergleich zur übrigen Seitenscheibe 7 verbreitert. Das Paar an Seitenscheiben 7, welches das Käfigsegment 6 zur Führung eines einzigen Wälzkörper 4 bildet, liegt direkt an den Stirnseiten des Wälzkörpers 4 an. Die Gegenführungskonturen 10 sind direkt der mit 15 bezeichneten Laufbahn, auf welcher die Wälzkörper 4 abrollen, benachbart.
Auch im Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7 liegen die Stirnseiten der Wälzkörper 4 direkt an den Seitenscheiben 7 an. In diesem Fall befindet sich jedoch jeder Wälzkörper 4 zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Käfigsegmenten 6. Zusätzlich zu zwei Seitenscheiben 7 weist jedes Käfigsegment 6 hierbei einen Steg 16 auf, welcher die beiden Seitenscheiben 7 miteinander verbindet. Die Stege 16 befinden sich in einem radial weiter außen liegenden Bereich des Wälzlagers 1 als die Mittelachsen der Wälzkörper 4. Zusammen mit der Führung der Seitenscheiben 7 durch die Führungskonturen 8 und Gegenführungskonturen 10 ist damit sichergestellt, dass bei komplett montiertem Wälzlagerkäfig 5 die Wälzkörper 4 verliersicher am Innenring 2 gehalten sind.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Innenring
3: Außenring
4: Wälzkörper
5: Wälzlagerkäfig
6: Käfigsegment
7: Seitenscheibe
8: Führungskontur
9: Fuß
10: Gegenführungskontur
11: Füllstück
12: Füllnut
13: Bohrung
14: Anschlussbolzen
15: Laufbahn
16: Steg

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 102011089078 A1 [0002]
US 8790019 B2 [0003]
JP 2011-169392 A [0004]

Claims

Wälzlagerkäfig, mit mehreren jeweils zur Führung mindestens eines Wälzkörpers (4) vorgesehen Käfigsegmenten (6), wobei jedes Käfigsegment (6) zwei mittels jeweils einer Führungskontur (8) mit einem einzigen Freiheitsgrad auf einem Lagerring (2, 3) führbare Seitenscheiben (7) aufweist, welche sich jeweils parallel zu einer Wälzkörperstirnseite erstrecken.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenscheiben (7) durch einen Steg (16) miteinander verbunden sind, wobei jeweils ein Käfigsegment (6) zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Wälzkörpern (4) angeordnet ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Käfigsegment (6) zur Lagerung genau eines Wälzkörpers (4) ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskontur (8) schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist, wobei jede Seitenscheibe (7) über eine Füllnut (12) in einen Lagerring (2, 3) einführbar ist.