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Die Erfindung betrifft einen Bolzenkäfig für ein Großwälzlager, aufweisend eine erste Seitenscheibe und eine zweite Seitenscheibe, welche mittels Bolzen axial zueinander beabstandet miteinander verbunden sind, bei dem die Bolzen in Umfangsrichtung des Bolzenkäfigs gleichmäßig zueinander beabstandet positioniert sind, und bei dem jeder Bolzen zwischen seinen beiden seitenscheibenseitigen Enden einen Lagerabschnitt aufweist, welcher in einer axialen Bohrung eines zugeordneten Wälzkörpers mit einem geringfügigen Radialspiel aufgenommen ist.
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Aus der
DE 35 281 38 A1 ist ein gattungsgemäßer Bolzenkäfig bekannt. Um bei diesem Bolzenkäfig für ein Rollenlager die Gleitreibung zwischen den jeweiligen Bolzen und der Axialbohrung der Rollen zu vermindern und darüber hinaus ein problemloses Nachschmieren während des Betriebs zu ermöglichen, sind die Bolzen jeweils mit einer axial ausgerichteten Schmiermittelbohrung versehen, die mindestens eine in die Rollenbohrung einmündende Schmiermittelöffnung aufweist. Von Nachteil ist unter anderem, dass sich aufgrund der die einzelnen Bolzen des Bolzenkäfigs hälftig axial durchsetzenden Schmiermittelbohrungen eine Verminderung der mechanischen Lasttragfähigkeit der Bolzen ergibt. Außerdem ist das Erzeugen der Bohrung in einem solchen Bolzen fertigungstechnisch anspruchsvoll und demzufolge kostenaufwendig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bolzenkäfig für ein Großwälzlager vorzustellen, bei dem eine dauerhafte Schmierung der auf den Bolzen drehbar aufgenommenen Wälzkörper gegeben ist, und bei dem eine nennenswerte strukturmechanische Schwächung der Bolzen ausgeschlossen ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Bolzenkäfig für ein Großwälzlager erreicht, welcher eine erste Seitenscheibe und eine zweite Seitenscheibe aufweist, die mittels Bolzen axial zueinander beabstandet miteinander verbunden sind, bei dem die Bolzen in Umfangsrichtung des Bolzenkäfigs gleichmäßig zueinander beabstandet positioniert sind, und bei dem jeder Bolzen zwischen seinen beiden seitenscheibenseitigen Enden einen Lagerabschnitt aufweist, welcher in einer axialen Wälzkörperbohrung eines zugeordneten Wälzkörpers mit einem geringfügigen Radialspiel aufgenommen ist. Außerdem ist vorgesehen, dass der Lagerabschnitt der Bolzen mindestens eine umlaufende konkave Einschnürung zur Ausbildung eines Schmiermittelreservoirs aufweist.
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Diese Konstruktion des Bolzenkäfigs ermöglicht eine dauerhafte und zuverlässige Schmiermittelversorgung der auf den Bolzen drehbar angeordneten Wälzkörper. Um ein Verkippen der Wälzkörper um ihre Längsachse zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Wälzkörper jeweils seitenscheibennah auf den genannten Lagerabschnitten der Bolzen zu lagern.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Minimaldurchmesser der wenigstens einen Einschnürung mindestens 50% eines Außendurchmessers des Lagerabschnitts außerhalb der mindestens einen Einschnürung beträgt. Hierdurch verbleibt eine ausreichend hohe mechanische Belastbarkeit der Bolzen des Bolzenkäfigs trotz der vorgesehenen radialen Einschnürungen an den Bolzen.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des Bolzenkäfigs ist vorgesehen, dass der Lagerabschnitt der Bolzen eine Einschnürung aufweist, welche mittig zwischen den beiden Seitenscheiben positioniert ist, wobei die Einschnürung eine axiale Breite aufweist, welche weniger als 80% des axialen Abstandes zwischen den beiden Seitenscheiben beträgt. Infolgedessen ist eine besonders einfache fertigungstechnische Herstellung der Bolzen möglich. Darüber hinaus verfügt das Schmiermittelreservoir über ein besonders großes Volumen.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform des Bolzenkäfigs ist vorgesehen, dass der Lagerabschnitt der Bolzen mindestens zwei Einschnürungen mit einer axialen Breite aufweist, welche jeweils weniger als 30% des axialen Abstandes zwischen den beiden Seitenscheiben beträgt. Hierdurch ist eine axial besonders gleichmäßig verteilte Abgabe des Schmiermittels über den ganzen Lagerabschnitt jedes Bolzens gewährleistet.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient die beigefügte Zeichnung. In dieser zeigt
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1 einen Teillängsschnitt durch einen Bolzenkäfig gemäß einer ersten Ausführungsform, und
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2 einen Teillängsschnitt durch einen Bolzenkäfig gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Das in 1 dargestellte Großwälzlager 10 ist hier exemplarisch als Zylinderrollenlager 12 ausgebildet. Sein Außendurchmesser beträgt mehr als 0,5 Metern. Das Großwälzlager 10 weist einen Innenring 14 auf, der koaxial von einem Außenring 16 umgeben ist. Radial zwischen dem Innenring 14 und dem Außenring 16 sind zylindrische Wälzkörper 18 angeordnet, die auf Laufbahnen des Innenrings 14 und des Außenrings 16 abrollen. Alternativ kann dazu kann das Großwälzlager 10 auch als Kegelrollenlager oder Pendelrollenlager ausgebildet sein.
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Zur radialen und axialen Führung der Wälzkörper 18 zwischen dem Innenring 14 und dem Außenring 16 verfügt das Großwälzlager 10 gemäß 1 über einen Bolzenkäfig 20, welcher die zylindrischen Wälzkörper 18 axial führt und in Umfangsrichtung des Großwälzlagers 10 gleichmäßig zueinander beabstandet. Hierzu sind der Innenring 14, der Außenring 16 sowie der Bolzenkäfig 20 rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 22 des Großwälzlagers 10 angeordnet.
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Der Bolzenkäfig 20 verfügt über eine erste Seitenscheibe 24 und eine zweite Seitenscheibe 26, die parallel zueinander beabstandet sind und mittels einer Vielzahl von auf den Umfang des Bolzenkäfigs 20 bezogen gleichmäßig zueinander beabstandet positionierten Bolzen 30 miteinander fest verbunden sind. Hierzu sind die axialen Ende der jeweiligen Bolzen 30 in zugeordnete Bohrungen der beiden Seitenscheiben 24, 26 eingesteckt und dort beispielsweise mittels Verschraubungen mit den Seitenscheiben 24, 26 verbunden.
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Die Bolzen 30 durchsetzen unter bevorzugter Beibehaltung eines geringen Radialspiels 34 eine axial durchgehende Wälzkörperbohrung 36 in dem jeweils zugeordneten Wälzkörper 18. Ein erster axialer Endabschnitt 38 des Bolzens 30 ist mit der ersten Seitenscheibe 24 des Bolzenkäfigs 20 fest verbunden. Dasselbe gilt für einen zweiten axialen Endabschnitt 40 des Bolzens 30, der an der zweiten Seitenscheibe 26 des Bolzenkäfigs 20 befestigt ist.
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Erfindungsgemäß weist ein sich axial zwischen den beiden Seitenscheiben 24, 26 erstreckende Lagerabschnitt 32 des Bolzens 30 gemäß einer in 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Bolzenkäfigs 20 eine umlaufende, konkave Einschnürung 42 auf, die in axialer Richtung mittig zwischen den beiden Seitenscheiben 24, 26 angeordnet ist. Die Einschnürung 42 bildet durch ihre konkave Querschnittsgeometrie ein Schmiermittelreservoir 44 und ist bevorzugt vollständig mit einem geeigneten Schmiermittel angefüllt, bei dem es sich zur Erzielung einer langfristig anhaltenden Schmierwirkung zwischen der Oberfläche der Wälzkörperbohrung 36 und dem Lagerabschnitt 32 des Bolzens 30 sowie zwischen den beiden Seitenscheiben 24, 26 und den Stirnflächen der Wälzkörper 18 um ein möglichst hochviskoses Fett oder dergleichen handelt.
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Aufgrund der konkaven Geometrie der umlaufenden Einschnürung 42 ergibt sich zudem ein optimierter Kraftflussverlauf innerhalb des Bolzens 30, was insbesondere bei einer hohen, dauerhaften Lagerbelastung, wie sie beispielsweise beim Einsatz in Windkraftanlagen auftritt, von Bedeutung ist.
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Der Minimaldurchmesser D1 des Bolzens 30 im Bereich der radial tiefsten kreisförmigen Grundlinie 48 der Einschnürung 42 beträgt mindestens 50% von einem Außendurchmesser D2 des Lagerabschnitts 32 des Bolzens 30, um eine ausreichende mechanische Belastbarkeit desselben zu gewährleisten. Zwischen den beiden Seitenscheiben 24, 26 und den Seitenrändern 50, 52 der Einschnürung 42 besteht zudem jeweils ein axialer Abstand A, wobei die axiale Breite B der Einschnürung 42 hier beispielhaft in etwa dem sechsfachen des jeweiligen axialen Abstands A entspricht. Hierdurch ist eine seitenscheibennahe und demzufolge verkippsichere Lagerung der Wälzkörper 18 realisiert.
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Die axiale Breite B der Einschnürung 42 beträgt in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in etwa 75% eines axialen Innenabstandes J zwischen den beiden Seitenscheiben 24, 26. Eine tragende Lagerfunktion hat der Lagerabschnitt 32 des Bolzens 30 hierbei allein außerhalb der Einschnürung 42, wohingegen im Bereich der Einschnürung 42 des Lagerabschnitts 32 des Bolzens 30 die Schmierfunktion im Vordergrund steht.
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2 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Bolzenkäfigs 20. Dieser Bolzenkäfigs 20 weist eine erste Seitenscheibe 62 und eine zweite Seitenscheibe 64 auf, die mittels einer Vielzahl von umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet angeordneten Bolzen 66 parallel beabstandet miteinander und fluchtend zueinander verbunden sind. Auf einem Lagerabschnitt 72 der Bolzen 66, der sich axial zwischen den beiden Seitenscheiben 62, 64 des Bolzenkäfigs 20 erstreckt, ist jeweils ein hier nicht dargestellter rollenförmiger Wälzkörper leichtgängig drehbar aufgenommen. Ein erster und ein zweiter, jeweils zylindrischer Endabschnitt 68, 70 der Bolzen 66 ist auf geeignete Weise fest mit den ihnen jeweils zugeordneten Seitenscheiben 62, 64 verbunden. Der Bolzenkäfig 20 ist ebenfalls rotationssymmetrisch zu der Längsmittelachse 22 eines Großwälzlagers 10 ausgebildet und angeordnet.
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Als wesentlichen Unterschied zur ersten Ausführungsform des Bolzenkäfigs 20 gemäß 1 weist der Lagerabschnitt 72 der Bolzen 66 hier eine erste und eine zweite umlaufende sowie konkave Einschnürung 74, 76 auf, die zur Realisierung der gewünschten Nachschmier- beziehungsweise der Dauerschmierfunktion jeweils vorzugsweise vollständig mit dem hochviskosen Schmiermittel befüllt sind. Die mit dem Schmiermittel versehenen Einschnürungen 74, 76 schaffen jeweils ein Schmiermittelreservoir 78, 80 zur dauerhaften, im Idealfall lebensdauerlangen Schmierung der auf den Bolzen 66 des Bolzenkäfigs 20 drehbar aufgenommenen Wälzkörper 18.
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Zwei Minimaldurchmesser D11 und D12 des Lagerabschnittes 72 im Bereich der tiefsten Grundlinien der beiden Einschnürungen 74, 76 sind hier lediglich exemplarisch gleich groß bemessen. Diese Minimaldurchmesser D11 und D12 weisen einen Betrag auf, der jeweils mindestens 50% des Außendurchmessers D2 der Bolzen 66 außerhalb der zwei Einschnürungen 74, 76 entspricht.
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Die jeweilige axiale Breite B11 und B12 der beiden Einschnürungen 74, 76 ist hier beispielhaft gleich groß dimensioniert. Die beiden Einschnürungen 74, 76 können aber auch jeweils unterschiedliche Breiten B11 sowie B12 und/oder eine unterschiedliche Tiefe, also unterschiedliche Werte für die Minimaldurchmesser D11, D12 aufweisen. Der axiale Abstand A zwischen der ersten Einschnürung 74 und der linksseitigen, ersten Seitenscheibe 62 sowie der axiale Abstand A zwischen der zweiten Einschnürung 76 und der rechtsseitigen, zweite Seitenscheibe 64 ist jeweils ungefähr halb so groß wie die axialen Breiten B11, B12 der beiden Einschnürungen 74, 76. Der Abstand C zwischen den beiden Einschnürungen 74, 76 entspricht in etwa deren axialen Breite B11, B12 dieser Einschnürungen 74, 76. Der axiale Innenabstand J zwischen den Seitenscheiben 62, 64 beträgt hier, lediglich exemplarisch, dem siebenfachen des Abstands A zwischen dem axialen Beginn einer Einschnürung 74, 76 und der zu dieser Einschnürung dichtesten Seitenscheibe 62, 64.
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Die vorstehend angeführten Abmessungen der beiden Einschnürungen 74, 76 haben lediglich einen beispielhaften Charakter, so dass eine hiervon abweichende Dimensionierung im Bedarfsfall ohne weiteres vorgesehen sein kann. Außerdem können mehr als zwei Einschnürungen 64, 66 am Bolzen 66 des Bolzenkäfigs 20 vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Großwälzlager
- 12
- Zylinderrollenlager
- 14
- Innenring
- 16
- Außenring
- 18
- Wälzkörper
- 20
- Bolzenkäfig (1. Variante)
- 22
- Längsmittelachse
- 24
- Erste Seitenscheibe des Bolzenkäfigs 20
- 26
- Zweite Seitenscheibe des Bolzenkäfigs 20
- 30
- Bolzen
- 32
- Lagerabschnitt des Bolzens 20
- 34
- Radialspiel
- 36
- Wälzkörperbohrung
- 38
- Erster Endabschnitt des Bolzens 20
- 40
- Zweiter Endabschnitt des Bolzens 20
- 42
- Einschnürung des Bolzens 20
- 44
- Schmiermittelreservoir am Bolzen 20
- 48
- Grundlinie der Einschnürung 42
- 50
- Erster Seitenrand der Einschnürung 42
- 52
- Zweiter Seitenrand der Einschnürung 42
- 60
- Bolzenkäfig (2. Variante)
- 62
- Erste Seitenscheibe
- 64
- Zweite Seitenscheibe
- 66
- Bolzen
- 68
- Erster Endabschnitt des Bolzens 66
- 70
- Zweiter Endabschnitt des Bolzens 66
- 72
- Lagerabschnitt des Bolzens 66
- 74
- Erste Einschnürung des Bolzens 66
- 76
- Zweite Einschnürung des Bolzens 66
- 78
- Erstes Schmiermittelreservoir am Bolzen 66
- 80
- Zweites Schmiermittelreservoir am Bolzen 66
- A
- Axialer Abstand
- B
- Breite der Einschnürung des Bolzens 20
- B11
- Breite der ersten Einschnürung des Bolzens 60
- B12
- Breite der zweiten Einschnürung des Bolzens 60
- C
- Abstand zwischen den beiden Einschnürung 74, 76 des Bolzens 60
- D1
- Minimaldurchmesser der Einschnürung 42
- D11
- Minimaldurchmesser der ersten Einschnürung 74 des Bolzens 60
- D12
- Minimaldurchmesser der zweiten Einschnürung 76 des Bolzens 60
- D2
- Außendurchmesser des Lagerabschnitts 32
- J
- Innenabstand der Seitenscheiben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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