DE102016206072A1

DE102016206072A1 - Wälzlagerkäfig und Montageverfahren für einen Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102016206072A1
Application number: DE102016206072.4A
Authority: DE
Inventors: Christoph Meder
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2036-04-13
Also published as: WO2017178004A1; DE102016206072B4

Abstract

Es wird ein Wälzlagerkäfig 14 angegeben, welcher aus einer Mehrzahl von Segmenten 1 gebildet wird. Durch das Vorsehen von druck-elastischen Strukturen 20 an den freien Enden 6.1 und 6.2 der Seitenplatten 2 der Segmente 1 wird ein Wälzlagerkäfig 14 geschaffen, der trotz der Verwendung von Segmenten 1 eine stabile Ringform ausbildet, wodurch in einfacher Weise ein verschleißfreier Lauf auch bei segmentierten Wälzlagerkäfigen 14 möglich wird. Außerdem sind Verfahren zur Herstellung von Wälzlagerkäfigen aus Segmenten angegeben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig und ein Montageverfahren für einen solchen Wälzlagerkäfig, der von mindestens zwei Segmenten, die in Umfangsrichtung eines Wälzlagers zu einem vollkommen geschlossenen Wälzlagerkäfig montiert einen Umfang von Teilkreisdurchmesser D × π haben, wobei jedes Segment eine erste Seitenplatte und eine zu dieser einen Abstand einhaltenden zweite Seitenplatte und mindestens zwei Stege aufweist, die sich jeweils zwischen den beiden Seitenplatten erstrecken und diese miteinander verbinden, wobei jedes Segment mindestens eine, von zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Stegen und den Seitenplatten gebildete, geschlossene Tasche und wenigstens eine, von zwischen zwei freien Enden verschiedener Seitenplatten und einem Steg gebildete, offene U-förmige Tasche bereitstellt.
Wälzlager bestehen üblicherweise aus einem Innenring, einem Außenring und mehreren zwischen diesen Laufringen angeordneten Wälzkörpern. Um eine zur gleichmäßigen Lastverteilung erforderliche, auf den Umfang des Wälzlagers bezogen gleichverteilte Anordnung der Wälzkörper zu erreichen und einen Kontakt der Wälzkörper untereinander zu verhindern, sind die Wälzkörper meistens in einem Wälzlagerkäfig geführt. Bei Großwälzlagern, die zum Beispiel in Walzwerken und in Windkraftanlagen zur Anwendung kommen, sind die Wälzlagerkäfige häufig als Bolzenkäfige oder als Fensterkäfige ausgebildet. Ein Bolzenkäfig umfasst zwei geschlossene Seitenringe und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den Seitenringen angeordnete Bolzen. Auf den Bolzen ist jeweils ein mit einer zentralen Lagerbohrung versehener Wälzkörper drehbar gelagert. Ein Fensterkäfig weist ebenfalls zwei geschlossene Seitenrings und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den Seitenringen angeordnete Axialstege auf. Die Seitenringe und die Axialstege schließen mehrere üblicherweise als Fenster oder Taschen bezeichnete Zwischenräume ein, in denen jeweils ein Wälzkörper geführt ist. Bei den Wälzkörpern kann es sich abhängig von dem Aufbau und der Funktion des Wälzlagers um Zylinderrollen, Kegelrollen oder Tonnenrollen handeln.
Abweichend von der geschlossenen Bauart kann ein Fensterkäfig auch aus Käfigsegmenten gebildet sein, die entweder miteinander verbunden sind oder zumindest in Umfangsrichtung des Käfigs miteinander in Kontakt stehen. Darüber hinaus sind auch bloße Käfigzwischenstücke bekannt, die ohne miteinander in Kontakt zu stehen als Trenn- und Führungselemente zwischen den Wälzkörpern angeordnet sind.
Aus der DE 10 2009 016 017 B4 ist ein auf ein Trenn- und Führungselement reduziertes Käfigzwischenstück eines Wälzlagers bekannt, das zwei axial äußere gabelförmige Führungskörper mit konkaven Anlaufflächen aufweist, die über einen radial ausgerichteten ebenen Axialsteg miteinander verbunden sind. Im montierten Zustand des betreffenden Wälzlagers sind die Käfigzwischenstücke umfangsbezogen jeweils zwischen zwei Wälzkörpern angeordnet und mit der Basis der Führungskörper auf der Laufbahn des Innenrings geführt.
In der DE 10 2012 223 316 B3 ist ein ähnliches Käfigzwischenstück eines Wälzlagers beschrieben, das zusätzlich zu den gabelförmigen Führungskörpern zwei die beiden Wälzkörper stirnseitig teilweise umgreifende Seitenscheiben aufweist. Die Seitenscheiben sind über den Axialsteg miteinander verbunden, stehen jedoch nicht mit den Seitenscheiben der umfangsseitig benachbarten Käfigzwischenstücke in Kontakt. Die Seitenscheiben dienen zur seitlichen Führung des betreffenden Käfigsegmentes über die in einem der Laufringe in Seitenborden geführten Wälzkörper und weisen an ihren radialen Rändern jeweils eine Ausbuchtung zur Gleitführung auf den Laufbahnen der Laufringe auf.
Dagegen ist in der DE 10 2011 087 864 A1 ein kastenförmiges Käfigsegment eines Wälzlagers offenbart, bei dem zwei mit gabelförmigen Führungskörpern versehene Axialstege endseitig über jeweils einen Umfangssteg miteinander verbunden sind. Im montierten Zustand des betreffenden Wälzlagers ist jeweils ein Wälzkörper innerhalb des Käfigsegmentes angeordnet, und zwei weitere Wälzkörper liegen auf den Umfang des Wälzlagers bezogen außen jeweils an einem der Axialstege des Käfigsegmentes an. In dem betreffenden Wälzlager sind somit umfangsseitig wechselweise jeweils ein innerhalb eines Käfigsegmentes geführter Wälzkörper und ein stirnseitig frei zwischen zwei Käfigsegmenten geführter Wälzkörper angeordnet.
Bei Wälzlagern mit den genannten Käfigsegmenten ist die Packungsdichte der Wälzkörper im Wälzlager durch die Anordnung der Führungskörper an den Axialstegen begrenzt und zum Beispiel niedriger als bei entsprechenden Wälzlagern mit Bolzenkäfigen. Zudem kann es bei derartigen Wälzlagern aufgrund der fehlenden Abstützung der Käfigsegmente in Umfangsrichtung des Wälzlagers zu lokalen Verdichtungen von Wälzkörpern und Käfigsegmenten kommen, die schwingend auf- und abgebaut werden sowie zu einem verstärkten Verschleiß an den Kontaktflächen zwischen den Wälzkörpern und den Käfigsegmenten führen können.
Aus der DE 10 2013 207 301 A1 und der DE 10 2013 220 833 A1 sind dagegen Käfigsegmente von Wälzlagern bekannt, die jeweils zwei die beiden Wälzkörper stirnseitig in etwa hälftig umgreifende Seitenscheiben aufweisen, welche über einen radial ausgerichteten, ebenen Axialsteg miteinander verbunden sind. An dem Axialsteg des jeweiligen Käfigsegmentes sind Führungskörper mit Anlaufflächen zur Führung der zugeordneten Wälzkörper angeordnet. Während das Käfigsegment gemäß der DE 10 2013 207 301 A1 zur radialen Führung mit äußeren Gleitkörpern versehene, an dem Axialsteg angeordnete Führungsfinger aufweist, sind bei dem Käfigsegment gemäß der DE 10 2013 220 833 A1 die Seitenscheiben hierzu mit radial äußeren Ausbuchtungen beziehungsweise Kontaktelementen versehen. Durch die Anordnung der Anlaufkörper an den Axialstegen ist die umfangsseitige Packungsdichte der Wälzkörper auch bei Wälzlagern, die mit diesen Ausführungen der Käfigsegmente versehen sind, begrenzt. Da die Käfigsegmente im montierten Zustand des betreffenden Wälzlagers aber über die in Umfangsrichtung des Wälzlagers weisenden Stirnflächen mit den benachbarten Käfigsegmenten in Kontakt stehen, ist bei den entsprechenden Wälzlagern eine gleichmäßige Verteilung der Wälzkörper über den Umfang sichergestellt.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2015 200 381 A1 wird dagegen ein dem Käfigsegment gemäß der DE 10 2013 220 833 A1 ähnliches Käfigsegment eines Wälzlagers vorgeschlagen, bei dem die Seitenscheiben durch zwei radial gestaffelt angeordnete Rundbolzen miteinander verbunden sind. Die derart ausgebildeten Axialstege dienen einerseits zur Verbindung der beiden Seitenscheiben und andererseits zur Führung der beiden zugeordneten Wälzkörper. Aufgrund des freien Zwischenraumes zwischen den Rundbolzen weist ein mit derartigen Käfigsegmenten ausgerüstetes Wälzlager eine erhöhte Packungsdichte der Wälzkörper und somit eine höhere Tragzahl auf. Aufgrund der relativ großen Kontaktflächen zwischen den Rundbolzen und den Wälzkörpern können sich jedoch ein ungünstig hoher Wälzwiderstand und ein erhöhter Verschleiß ergeben.
Außerdem ist aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2015 206 533 A1 ein Segment für einen Wälzlagerkäfig eines Wälzlagers bekannt, der aus einer Mehrzahl von Eintaschensegmenten zusammengesetzt ist, wobei jedes dieser Eintaschensegmente einen Wälzkörper aufnimmt. Ein solches Eintaschensegment besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten Seitenplatten und zwei parallel zur Längsachse des jeweiligen Wälzkörpers ausgerichteten plattenförmigen Stegen, wobei die Seitenplatten und die Stege fest miteinander verbunden sind. An den zueinander weisenden Flächen der Seitenplatten sind Kontaktelemente zum stirnseitigen Anlaufen des jeweiligen Wälzkörpers ausgebildet, und die plattenförmigen Stege weisen jeweils in Umfangsrichtung des Käfigs gerichtete Vorsprünge auf, an denen radiale Anlaufflächen für den jeweiligen Wälzkörper ausgebildet sind.
Schließlich sind aus den Druckschriften DE 10 2009 037 422 A1 und EP 2264325 A1 Segmente für einen segmentierten Wälzlagerkäfig mit jeweils 4 Taschen, aus der DE 1026577 A1 Käfigsegmente mit jeweils zwei Taschen, und aus der schon erwähnten DE 10 2011 087 864 A1 Käfigsegmente mit jeweils einer Tasche bekannt.
Zu den bekannten segmentierten Wälzlagerkäfigen ist festzustellen, dass je weniger Wälzkörper in einem Käfigsegment angeordnet werden können, desto größer die Anzahl der Käfigbauteile ist, die zum Aufbau eines kompletten Wälzlagerkäfigs notwendig sind. Dies wirkt sich nachteilig bei den Herstellkosten, der Lagerhaltung, dem Transport und der Käfigmontage aus. Zwar ist bei Mehrtaschenkäfigsegmenten, also beispielsweise einem Käfigsegment mit vier Taschen, dieser Nachteil gegenüber einem Eintaschenkäfig deutlich reduziert, dafür steigt mit größer werdender Taschenanzahl die Klemmneigung der Wälzkörper und der Käfigsegmente im Wälzlager an. Außerdem muss beachtet werden, dass je mehr Taschen ein Käfigsegment aufweist, desto höher die Stoßenergie ist, mit der ein solches, mit Wälzkörpern befülltes Käfigsegment im Betrieb an ein unmittelbar benachbartes Käfigsegment bei Überwindung eines Umfangsspiels anschlagen kann. Hierdurch ist der Käfigverschleiß bei Käfigsegmenten mit vielen Taschen vergleichsweise hoch. Schließlich ist insbesondere bei Großwälzlagern, etwa mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 Meter, das jeweilige Käfigsegment um so schwerer und damit weniger einfach zu transportieren und zu montieren, je mehr Taschen ein solches Käfigsegment aufweist.
Schließlich wird in der gattungsmäßigen, allerdings noch nicht veröffentlichten DE 10 2015 219 277 A1 ein aus Segmenten gebildeter Wälzlagerkäfig angegeben, der zwei Seitenplatten und zwei Stege aufweist, die fest miteinander verbunden sind, wobei die Stege sich parallel zur Drehachse der Wälzkörper des Wälzlagers erstrecken, und bei dem die Seitenplatten sowie die Stege ebenso wie bei DE 10 2015 206 533 A1 eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers bilden. Im Unterscheid zu DE 10 2015 206 533 A1 ist bei jedem Segment gemäß DE 10 2015 219 277 A1 vorgesehen, dass sich die freien Enden der Seitenplatten beiderseits der Tasche in Umfangsrichtung des Wälzlagers mit einer freien Raglänge R_L > ½WK_D soweit erstrecken, dass diese zusammen mit jeweils einem der beiden Stege jeweils eine halbe, im Wesentlichen U-förmige Tasche zur Aufnahme eines unmittelbar benachbarten Wälzkörpers bilden, wobei WK_D dem Durchmesser eines in die halbe Tasche eingesetzten Wälzkörpers entspricht. Dadurch, dass die Segmente letztlich nur einen Wälzkörper aufnehmen müssen, ist im Vergleich zu Segmenten, welche mehr als einen Wälzkörper aufnehmen müssen, das Handlung von gattungsmäßigen Segmenten bei der Montage verbessert sowie die Stoßenergie, mit der ein solches, mit Wälzkörpern befülltes Segment im Betrieb an ein unmittelbar benachbartes Segment bei Überwindung eines unvermeidbaren, durch Toleranzabweichungen hervorgerufenen Umfangsspiels anschlägt, deutlich reduziert.
Dadurch, dass bei aus Segmenten gebildeten Wälzlagerkäfigen, diese Segmente untereinander unverbunden sind, kann es während des Betriebs eines solchen Wälzlagers vorkommen, dass die Segmente nicht mehr auf einer idealen Kreisbahn laufen bzw. die Segmente gegeneinander verkippen oder sich gegeneinander verschieben, was nachteilig ist, da dies zu einer erhöhten Reibung bzw. Wärmeentwicklung im Wälzlager führt.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen aus Segmenten gebildeten Wälzlagerkäfig anzugeben, der trotz der Verwendung von an sich losen Segmenten in einfacher Weise immer eine ideale Ausrichtung der Segmente sicherstellt und der zudem einfach zu realisieren ist.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch die Merkmale von Anspruch 1 und verfahrensmäßig durch die Merkmale gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung beruhen darauf, dass bei aus Segmenten gebildeten Wälzlagerkäfigen zumindest ein freies Ende einer ersten Seitenplatte von wenigstens einem Segment und ein freies Ende einer zweiten Seitenplatte von einem diesem oder einem anderen Segment eine in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs druck-elastische Struktur aufweist, und dass im nicht montierten Zustand die Summe der mittleren Bogenlängen aller den Wälzlagerkäfig bildenden Segmente größer dem Umfang des Teilkreisdurchmessers D × π ist, der sich nach der Montage dieser Segmente zu einem Wälzlagerkäfig ergibt. Werden nämlich solche Segmente zu einem Wälzlagerkäfig montiert, ist es erforderlich, die druck-elastischen Strukturen an den freien Enden der Seitenplatten in Umfangsrichtung zu verformen, so dass mit Abschluss der Montage die wirkenden Rückstellkräfte der druck-elastischen Strukturen die montierten Segmente des Wälzlagerkäfigs gegeneinander verspannen und für den Zusammenhalt der Segmente des Wälzlagerkäfigs sorgen.
Besonders einfach ist die Ausbildung der druck-elastischen Strukturen dann, wenn sie zusammen mit den jeweiligen Seitenplatten eine einstückige Einheit bilden.
Sehr einfach ist die Ausbildung von druck-elastischen Strukturen dann, wenn sie von einem bloßen Schnitt oder einem Durchbruch in der jeweiligen Seitenplatte gebildet werden.
Eine gegenseitige Verlagerung von montierten Segmenten in Richtung der Drehachse des Wälzlagers ist ausgeschlossen, wenn an den Seitenplatten Mittel vorgesehen sind, die eine Relativbewegung quer zur Umfangsrichtung zwischen unmittelbar benachbarten Segmenten bei einem aus Segmenten gebildeten Wälzlagerkäfig ausschließen. Bevorzugt sind dazu an den freien Enden eines ersten Segments Schultern vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs erstrecken und die die freien Enden eines zweiten, unmittelbar zur Bildung eines Wälzlagerkäfigs folgenden Segments überdecken, wenn der Wälzlagerkäfig endmoniert ist.
Die Montage eines Wälzlagerkäfigs ist dann besonders einfach, wenn in einem ersten Schritt mindestens n – 1 Segmente auf einer Laufbahn eines Innenrings oder eines Außenrings eines Wälzlagers angeordnet werden, wobei n für die maximale Anzahl von Segmenten steht, aus welchen der Wälzlagerkäfig nach Montage aller Segmente gebildet ist und der nach der Montage einen Umfang von Teilkreisdurchmesser D × π hat, wenn dann die auf der Laufbahn angeordneten Segmente in Umfangsrichtung zusammengeschoben werden, so dass sich eine Lücke zwischen einem ersten und einem letzten auf der Laufbahn aufregenden Segment bildet, und wenn das oder die restlichen Segmente in die Lücke eingesetzt werden.
Ein besonders leichtes und kraftfreies Einsetzen der fehlenden Segmente ist dann gegeben, wenn nach dem Zusammenschieben der Segmente die Lücke durch Kraftwirkung auf die schon auf die Laufbahn aufgelegten Segmente weiter vergrößert wird.
Die fehlenden Segmente finden automatisch ihre Lage, wenn n – 2 Segmente auf der Laufbahn angeordnet werden, wenn in der Lücke, die sich nach dem Zusammenschieben der bereits auf der Laufbahn angeordneten Segmente ergibt, die beiden noch fehlenden Segmente so angeordnet werden, dass zum einen das erste fehlende Segment mit einem ersten und das zweite fehlende Segment mit einem letzten der bereits auf der Laufbahn aufgelegten Segmente und zum weiteren die fehlenden Segmente untereinander in körperlichem Kontakt stehen und dass die beiden fehlenden Segmente zwischen sich einen Winkel α einschließen, und wenn dann die beiden fehlenden Segmente gegen die Wirkung der bereits auf die Laufbahn aufgelegten Segmente gegen die Laufbahn gedrückt werden, indem eine Kraft auf die freien Enden der fehlenden Segmente aufgebracht wird, mit welchen diese miteinander in körperlicher Berührung stehen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 ein Segment nach der Erfindung,
2 eine weitere Ausbildung eines Segments;
3 eine Seitenansicht von Segmenten,
4 eine Montageansicht, und
5 eine weitere Montageansicht.
Wege zum Ausführen der Erfindung
Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren näher erläutert werden.
In 1 ist ein Segment 1 gezeigt, welches zusammen mit weiteren, gleich ausgebildeten Segmenten einen Wälzlagerkäfig bildet.
Dieses Segment 1 wird von zwei, einen gegenseitigen Abstand A1 einhaltenden Seitenplatten 2 und zwei Stegen 3 gebildet, wobei die Stege 3 quer zur Längserstreckung der Seitenplatten verlaufen. Das in 1 dargestellte Segment 1 ist einstückig aus Stahlguss hergestellt und kann in einem anderen nicht besonders dargestellten Ausführungsbeispiel auch modular ausgebildet sein, indem beispielsweise die separaten Seitenplatten 2 und Stege 3 nachträglich durch Schweißen, Kleben oder Schrauben zu dem gezeigten Segment 1 verbunden werden.
Wie der Darstellung gemäß 1 entnehmbar ist, halten die beiden Stege 3 in Richtung der Längsstreckung der Seitenplatten 2 bzw. bei einem aus diesen Segmenten 1 gebildeten Wälzlagerkäfig in Umfangsrichtung dieses Wälzlagerkäfigs einen gegenseitigen Abstand A2 ein. Durch diese Anordnung der beiden Seitenplatten 2 und der beiden Stege 3 wird eine Tasche 4 gebildet, welche zur Aufnahme eines Wälzkörpers (in 1 nicht gezeigt) dient.
Deutlich kann der Darstellung gemäß 1 entnommen werden, dass bei dem gezeigten Segment 1 die beiden Seitenplatten 2 in Umfangsrichtung des aus den Segmenten gebildeten Wälzlagerkäfigs über die Tasche 4 hinaus fortgeführt sind, also bezogen auf die Stege 3 die mit einer freie Raglänge RL seitlich überragen, die größer ist als der halbe Durchmesser der Wälzkörper, die in das Segment 1 eingesetzt und von diesem geführt werden.
Auch wenn in 1 Wälzkörper nicht gezeigt sind, sei schon an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Tasche 4 gemäß 1 einen konischen Wälzkörper aufnimmt.
Ist dem in 1 gezeigten Segment 1 ein weiteres Segment zur Bildung eines Wälzlagerkäfigs nebengeordnet, wird von zwei U-förmigen, jeweils von einem Steg 3 und sich darüber hinaus in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs erstreckenden Seitenplatten 2 verschiedener Segmente 1 eine weitere, aus zwei Halbtaschen 13 verschiedener Segmente gebildete Tasche 4 bereitgestellt, welche ebenfalls einen konischen Wälzkörper aufnimmt.
Da das in 1 gezeigte Segment 1 zur Aufnahme von konischen Wälzkörpern bestimmt ist, welche ja einen großen und einen kleinen Durchmesser haben, ist die freie Raglänge R_L der im Vordergrund liegenden Seitenplatte 2 etwas kleiner als die der im Hintergrund von 1 liegenden Seitenplatte 2.
In die Seitenplatten 2 sind Bohrungen 5 eingebracht, welche der Schmierstoffversorgung von im Segment 1 angeordneten Wälzkörpern dienen.
Die Seitenplatten 2 schließen in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs mit freien Enden 6.n ab. Um eine Abstützung des Segments 1 an der Laufbahn und/oder den Borden von nicht gezeigten Lagerringen zu bewirken, sind an den freien Enden 6.n gerundet ausgebildete, quer zur Längsrichtung der Seitenplatten 2 sich erstreckende Vorsprünge 7 vorgesehen, welche aus den Seitenplatten 2 mit Überstand herausragen.
Die freien Enden 6.1. 6.2 beider Seitenplatten 2 sind jeweils durch einen, in einer Bohrung 5.1 endenden L-förmigen Schnitt 8 freigestellt. Diese Freistellung der freien Enden 6.1. 6.2 bewirkt, dass die durch die Schnitte 8 gebildeten Schenkel 9 eine druck-elastische Nachgiebigkeit in Richtung der Längserstreckung der Seitenplatten 2 haben, also einfedern, wenn die freien Enden 6.1 und/oder 6.2 mit Kraft beaufschlagt werden, die gegen diese Enden drückt.
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass in anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen druck-elastische Strukturen 20 an allen freien Enden 6.1–6.4 oder nur an den freien Enden 6.1 und 6.4 bzw. 6.2 und 6.3 durch die Einbringung entsprechender Schnitte 8 in die Seitenplatten 2 des gezeigten Segments vorgesehen sein können.
Bedingt durch den Umstand, dass ein Wälzlagerkäfig, sei er einstückig oder aus einer Mehrzahl von Segmenten 1 gebildet, immer einen Kreisring beschreibt, der koaxial zur Drehachse des Wälzlagers angeordnet ist, ergibt sich bei einem aus Segmenten 1 aufgebauten Wälzlagerkäfig, dass dessen Seitenplatten 2 gerundet oder gekrümmt ausgebildet sind. Soll bei Segmenten 1 gleicher Länge und bei einem gegebenen Teilkreisdurchmesser D eines Wälzkörpersatzes bestimmt werden, welche Länge die den Wälzlagerkäfig bildenden Segmente 1 haben oder haben müssen, ist mit Rücksicht auf die erforderliche Krümmung bzw. Rundung der Segmente 1 bzw. dessen Seitenplatten 2 das mittlere, mittig zwischen den Endungspaaren der freien Enden 6.1, 6.2 bzw. 6.3, 6.4 der beiden Seitenplatten 2 verlaufende Bogenmaß BM maßgeblich. Diese Verhältnisse sind in 1 durch die Darstellung des Segments 1, des mittleren Bogenmaßes BM und der Drehachse DA deutlich hervorgehoben.
Das in 2 gezeigte Segment 1 unterscheidet sich von dem in 2 gezeigten Segment 1 dadurch, dass dort die druck-elastischen Strukturen 20 der freien Enden 6.1, 6.2 von in die jeweiligen Seitenplatten 2 eingebrachten, pilzförmigen Durchbrüchen 10 gebildet werden, von denen in der Darstellung gemäß 2 aber nur der Durchbruch 10 am freien Ende 6.2 sichtbar ist. Außerdem sind die anderen freien Enden 6.2, 6.4 dieses Segments 1 mit Schultern 11 vorgesehen, welche sich in Längsrichtung der Seitenplatten 2 des gezeigten Segments 1 erstrecken und welche die freien Enden eines zur Bildung eines Wälzlagerkäfigs benachbart angeordneten, in 2 nicht gezeigten Segments übergreifen, um Relativbewegungen von benachbarten Segmenten in Richtung der Drehachse DA auszuschließen.
Wie der Darstellung gemäß 2 deutlich entnehmbar ist, sind in das dort gezeigte Segment 1 Wälzkörper 12.n eingesetzt, wobei ein Wälzkörper 12.1 in der geschlossenen Tasche 4 und die anderen Wälzkörper 12.2 und 12.3 in den beiden U-förmigen, von den Seitenplatten 2 und den Stegen 3 gebildeten Halbtaschen 13 angeordnet sind.
In 3 ist ein aus Segmenten 1 gemäß 1 gebildeter Wälzlagerkäfig 14 gezeigt, der zwischen einem Innenring 15 und einem Außenring 16 eines Wälzlagers 17 angeordnet ist und der bereits mit Wälzkörpern 12 bestückt ist. Zur Führung des Wälzlagerkäfigs 14 bzw. der Segmente 1 stützen sich die Vorsprünge 7 der Seitenplatten 2 in diesem Ausführungsbeispiel sowohl am Innenring 15 als auch am Außenring 16 des Wälzlagers 17 ab.
Auch wenn in 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei vollständige Segmente 1 gezeigt sind, ist dieser Darstellung deutlich entnehmbar, dass die Halbtaschen 13 von zwei verschiedenen, zur Bildung eines Wälzlagerkäfigs 14 einander nebengeordneten Segmenten 1 immer einen Wälzkörper 12 zwischen sich aufnehmen. Auch ist der Darstellung gemäß 3 entnehmbar, dass die freien Enden 6,n aller Segmente 1 miteinander in körperlichem Kontakt stehen, wenn der Wälzlagerkäfig 14 endmontiert ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Summe der mittleren Bogenlänge BM (1) aller zur Bildung des Wälzlagerkäfigs 14 gemäß 3 verwendeten Segmente 1 im noch nicht montierten Zustand größer ist als der Umfang des Teilkreisdurchmessers D × π und dass nach der Montage aller Segmente 1 zu einem Wälzlagerkäfig 14 die jeweiligen freien Enden 6.2 (6.1), welche eine druck-elastischen Struktur 20 (8, 9) haben, zusammengedrückt sind und mit ihren wirkenden Rückkräften den Wälzlagerkäfig 14 zu einem geschlossenen Ring verspannen.
Ein einfaches Beispiel für die Montage eines aus Segmenten 1 gebildeten Wälzlagerkäfigs 14 ist in 4 gezeigt. Dieser Wälzlagerkäfig 14 wird von vier (n = 4) Segmenten 1 gebildet. Die druck-elastischen Strukturen 20 an den freien Enden 6.1 sind durch bloße Bögen angedeutet. Drei (n – 1) dieser Segmente 1 sind um den Innenring 15 angeordnet, wobei diese Segmente 1 kraftlos zusammengeschoben sind und eine Lücke 18 zwischen einem ersten Segment 1.1 und einem letzten Segment 1.3 belassen. Dadurch, das der sich aus Teilkreisdurchmesser D × π ergebende Umfang kleiner als die Summe der mittleren Bogenlängen BM von allen vier, diesen Wälzlagerkäfig 14 bildenden Segmenten 1.1 bis 1.4 im noch nicht montierten Zustand ist, ist auch bei kraftloser Aneinanderreihung der drei Segmente 1.1 bis 1.3 das mittlere Bogenmaß BM 1 der Lücke 18 kleiner dem mittleren Bogenmaß BM des noch nicht eingesetzten Segments 1.4.
Hiervon ausgehend kann das den Wälzlagerkäfig vervollständigende Segment 1.4 in die Lücke 18 in Pfeilrichtung P eingeschoben bzw. eingepresst werden. Um das Einschieben oder Einpressen des noch fehlenden Segments 1.4 allerdings zu erleichtern, können die bereits um dem Innenring 15 angeordneten Segmente 1.1 bis 1.3 schon vorher durch aufgebrachte Kräfte K gegeneinander verpresst und die druck-elastischen Strukturen 20 an den freien Enden 6.1 soweit zurückgestellt werden, dass das mittlere Bogenmaß BM 1 der Lücke 18 zumindest gleich dem mittleren Bogenmaß BM des einzusetzenden Segments 1.4 ist.
Ist das Einsetzen des noch fehlenden Segments 1.4 abgeschlossen, sorgen die an den freien Enden 6.1 der Segmente 1.1 bis 1.4 wirkenden Rückstellkräfte dafür, dass die Segmente 1.1 bis 1.4 einen selbsttätig zusammenhaltenden, geschlossenen Ring bilden.
In 5 wird eine andere Art der Montage eines aus n Segmenten 1 gemäß 1 gebildeten Wälzlagerkäfigs 14 gezeigt. N – 2 dieser Segmente 1 sind auf einer Laufbahn 19 eines nur schematisch gezeigten Innenrings 15 aufgelegt und kraftlos zusammengeschoben, so dass sich zwischen einem ersten aufgelegten und einem letzten aufgelegten Segment 1.1, 1.2 eine Lücke 18 bildet. Wie vorher ausgeführt, ist im noch nicht montierten Zustand auch bei der Ausführung in 5 die Summe der mittleren Bogenlägen BM aller diesen Wälzlagerkäfig 14 bildenden Segmente 1.n größer dem Umfang des Teilkreisdurchmessers D × π. Folglich ist auch das mittlere Bogenmaß der Lücke 18 zwischen dem ersten und dem letzten Segment 1.1 und 1.2 kleiner dem doppelten mittleren Bogenmaß BM eines Segments 1.n. Um den Wälzlagerkäfig 14 zu komplettieren, werden dann in der Lücke 18 die beiden noch fehlenden Segmente 1.3 und 1.4 so angeordnet, dass zum einen das erste fehlende Segment 1.3 mit einem ersten und das zweite fehlende Segment 1.4 mit einem letzten der bereits auf dem Innenring 15 aufgelegten Segmente 1.1 und 1.2 und zum weiteren die fehlenden Segmente 1.3, 1.4 untereinander in körperlichem Kontakt stehen und dass die beiden fehlenden Segmente 1.3, 1.4 zwischen sich einen Winkel α einschließen. Im Grunde ist es so, dass die beiden fehlenden Segmente 1.3, 1.4 dachförmig in der Lücke 18 angeordnet werden. Wirkt nun eine Kraft K auf die freien Enden 6.1 bis 6.4, also auf die Dachspitze, klappen bzw. schwenken die fehlenden Segmente 1.3 und 1.4 ein und vervollständigen so den Wälzlagerkäfig 14. Gleichzeitig mit dem Einklappen oder Einschwenken auf den Innenring 15 bzw. auf dessen Laufbahn 19, werden die druck-elastischen Strukturen der freien Enden 6.1, 6.2 aller Segmente 1.n zusammengedrückt und sorgen durch ihre Rückstellkräfte in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 14 dafür, dass die den Wälzlagerkäfig 14 bildenden Segmente 1.n gegeneinander verspannt sind.
Sind, wie schon in den 1 bis 4 gezeigt, die freien Enden 6.n bzw. die Übergänge von den Vorsprüngen 7 zu den freien Enden 6.n gerundet ausgebildet, wird das Einschwenken oder Einklappen begünstigt, weil es dann zu einer Abrollbewegung zwischen den fehlenden und den schon am Innenring 15 angeordneten Segmenten 1.1 und 1.3 bzw. 1.2 und 1.4 kommt.
Bezugszeichenliste

1: Segment
2: Seitenplatten
3: Stege
4: Tasche
5, 5.1: Bohrung
6.n: freie Enden
7: Vorsprünge
8: Schnitt
9: Schenkel
10: Durchbruch
11: Schulter
12: Wälzkörper
13: Halbtaschen
14: Wälzlagerkäfig
15: Innenring
16: Außenring
17: Wälzlager
18: Lücke
19: Laufbahn
20: druck-elastische Struktur

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 102009016017 B4 [0004]
DE 102012223316 B3 [0005]
DE 102011087864 A1 [0006, 0011]
DE 102013207301 A1 [0008, 0008]
DE 102013220833 A1 [0008, 0008, 0009]
DE 102015200381 A1 [0009]
DE 102015206533 A1 [0010, 0013, 0013]
DE 102009037422 A1 [0011]
EP 2264325 A1 [0011]
DE 1026577 A1 [0011]
DE 102015219277 A1 [0013, 0013]

Claims

Wälzlagerkäfig mit mindestens zwei Segmenten 1, die in Umfangsrichtung eines Wälzlagers 17 zu einem vollkommen geschlossenen Wälzlagerkäfig 14 montiert einen Umfang von Teilkreisdurchmesser D × π haben, wobei jedes Segment 1 eine erste Seitenplatte 2 und eine zu dieser einen Abstand A1 einhaltenden zweite Seitenplatte 2 und mindestens zwei Stege 3 aufweist, die sich jeweils zwischen den beiden Seitenplatten 2 erstrecken und diese miteinander verbinden, wobei jedes Segment 1 mindestens eine, von zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Stegen 3 und den Seitenplatten 2 gebildete, geschlossene Tasche 4 und wenigstens eine, von zwischen zwei freien Enden 6.n verschiedener Seitenplatten 2 und einem Steg 3 gebildete, offene U-förmige Tasche 14 bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem, aus Segmenten 1 gebildeten Wälzlagerkäfig 14 zumindest ein freies Ende 6.1 einer ersten Seitenplatte 2 von wenigstens einem Segment 1 und ein freies Ende 6.2 einer zweiten Seitenplatte 2 von einem diesem oder einem anderen Segment 1 eine in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs 14 druck-elastische Struktur 20 aufweist, und dass im nicht montierten Zustand die Summe der mittleren Bogenlängen BM aller den Wälzlagerkäfig 14 bildenden Segmente 1 größer dem Umfang des Teilkreisdurchmessers D × π ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige druck-elastische Struktur 20 einstückiger Bestandteil der jeweiligen Seitenplatte 2 ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils druck-elastische Struktur 20 in der jeweiligen Seitenplatte 2 von einem Schnitt 8 oder einem Durchbruch 10 gebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass an den Seitenplatten 2 Mittel 11 vorgesehen sind, die eine Relativbewegung quer zur Umfangsrichtung zwischen unmittelbar benachbarten Segmenten 1 bei einem aus Segmenten 1 gebildeten Wälzlagerkäfig 14 ausschließen.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass an den freien Enden 6.3, 6.4 eines ersten Segments 1 Mittel 11 vorgesehen sind, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und an welchen die freien Enden 6.1, 6.2 eines zweiten, unmittelbar folgenden Segments 1 anliegen, wenn der Wälzlagerkäfig 14 aus Segmenten 1 gebildet worden ist.
Wälzlagerkäfig nach einem Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass Wälzlagerkäfig 14 ein solcher für ein Großwälzlager mit einem Teilkreisdurchmesser D von mindestens einem halben Meter ist.
Montageverfahren für einen Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt mindestens n – 1 Segmente auf einer Laufbahn 19 eines Innen- oder Außenrings 15, 16 eines Wälzlagers 17 angeordnet werden, wobei n für die maximale Anzahl von Segmenten 1 steht, aus welchen der Wälzlagerkäfig 14 nach Montage aller Segmente 1 gebildet ist und nach der Montage einen Umfang von Teilkreisdurchmesser D × π hat, dass dann die auf der Laufbahn 19 angeordneten Segmente 1 in Umfangsrichtung zusammengeschoben werden, so dass sich eine Lücke 18 zwischen einem ersten und einem letzten der nur aufgelegten Segmente 1 bildet, dass das oder die restlichen Segmente 1.3 und/oder 1.4 in die Lücke 18 eingesetzt werden.
Montageverfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zusammenschieben der Segmente 1 die Lücke 18 durch Kraftwirkung K auf die nur aufgelegten Segmente 1 weiter vergrößert wird.
Montageverfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass n – 2 Segmente 1 auf der Laufbahn 19 eines Lagerrings 15, 16 angeordnet werden, dass in der Lücke 18, die sich nach dem Zusammenschieben der bereits auf der Laufbahn 19 angeordneten Segmente 1 ergibt, die beiden zur Komplettierung des Wälzlagerkäfigs 14 noch fehlenden Segmente 1.3, 1.4 so angeordnet werden, dass zum einen das erste fehlende Segment 1.3 mit einem ersten und das zweite fehlende Segment 1.4 mit einem letzten der bereits auf der Laufbahn aufgelegten Segmente 1.1, 1.2 und zum weiteren die fehlenden Segmente 1.3, 1.4 untereinander in körperlichem Kontakt stehen und dass die beiden fehlenden Segmente 1.3, 1.4 zwischen sich einen Winkel α einschließen, und dass dann die beiden fehlenden Segmente 1.3, 1.4 gegen die Wirkung der bereits auf die Laufbahn aufgelegten Segmente 1 gegen die Laufbahn 19 gedrückt werden, indem auf die freien Enden 6.1 bis 6.4 der fehlenden Segmente 1.3, 1.4, mit welchen die fehlenden Segmente 1.3, 1.4 miteinander in körperlicher Berührung stehen, eine Kraft K aufgebracht wird.