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Die Erfindung betrifft einen segmentierten Käfig für ein Wälzlager, welcher aus einer Mehrzahl von Käfigsegmenten besteht, wobei mehrtaschige Käfigsegmente zumindest zwei sich in Umfangsrichtung des Wälzlagers erstreckende Seitenplatten und wenigstens zwei sich parallel zur Drehachse des Wälzlagers erstreckende Stege aufweisen, wobei die Seitenplatten und die Stege zumindest eine geschlossene Tasche zur Aufnahme jeweils eines Wälzkörpers bildend fest miteinander verbunden sind, wobei sich Seitenplatten im Anschluss an eine geschlossene Tasche in Umfangsrichtung des Wälzlagers soweit erstrecken, dass diese zusammen mit jeweils einem der Stege eine in Umfangsrichtung des Wälzlagers offene Tasche zur Aufnahme von jeweils einem weiteren Wälzkörper bilden.
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Zu den bekannten segmentierten Wälzlagerkäfigen ist festzustellen, dass je weniger Wälzkörper in einem Käfigsegment angeordnet werden können, desto größer ist die Anzahl der Käfigbauteile, 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 ist die Stossenergie, mit der ein solches, mit Wälzkörpern befülltes Käfigsegment im Betrieb an ein unmittelbar benachbartes Käfigsegment bei Überwindung eines geringen 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.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen segmentierten Käfig für ein Wälzlager vorzustellen, mit dem ein Wälzlager mit niedrigem Wälzwiderstand und zugleich hoher Packungsdichte der Wälzkörper realisierbar ist. Außerdem soll ein solcher Käfig kostengünstig herstellbar sowie einfach lagerbar, transportierbar und montierbar sein. Schließlich soll ein aus solchen Käfigsegmenten aufgebauter Käfig klemmfrei betreibbar sein.
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Diese Aufgabe ist durch einen segmentierten Käfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen genannt.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem segmentierten Käfig für ein Wälzlager, welcher aus einer Mehrzahl von Käfigsegmenten besteht, wobei mehrtaschige Käfigsegmente zumindest zwei sich in Umfangsrichtung des Wälzlagers erstreckende Seitenplatten und wenigstens zwei sich parallel zur Drehachse des Wälzlagers erstreckende Stege aufweisen, wobei die Seitenplatten und die Stege zumindest eine geschlossene Tasche zur Aufnahme jeweils eines Wälzkörpers bildend fest miteinander verbunden sind, wobei sich Seitenplatten im Anschluss an eine geschlossene Tasche in Umfangsrichtung des Wälzlagers soweit erstrecken, dass diese zusammen mit jeweils einem der Stege eine in Umfangsrichtung des Wälzlagers offene Tasche zur Aufnahme von jeweils einem weiteren Wälzkörper bilden.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass der segmentierte Käfig zusätzlich zu den mehrtaschigen Käfigsegmenten auch eintaschige Käfigsegmente aufweist, und dass die eintaschigen Käfigsegmente sowie die mehrtaschigen Käfigsegmente in Umfangsrichtung des Wälzlagers wechselweise unmittelbar hintereinander angeordnet sind.
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Diese Konstruktion ermöglicht eine einfache Fertigung sowie Montage der Segmente des segmentierten Käfigs. Zudem wird durch die wechselweise Anordnung von Segmenten mit mehreren Taschen und Segmenten mit nur einer Tasche ein sicherer, klemmfreier Betrieb desjenigen Wälzlagers ermöglicht, in dem ein solcher Käfig eingebaut ist.
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Gemäß einer ersten Weiterbildung dieses segmentierten Käfigs ist vorgesehen, dass die geschlossenen Taschen sowie die offenen Taschen des mehrtaschigen Käfigsegments so groß sind, dass darin jeweils ein Wälzkörper vollständig und mit geringem Spiel aufnehmbar ist, dass die eintaschigen Käfigsegmente aus zwei Seitenplatten und zwei Stege gebildet sind, welche die einzige Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers bildend fest miteinander verbunden sind, und dass die mehrtaschigen Käfigsegmente sowie die eintaschigen Käfigsegmente in Umfangsrichtung des Wälzlagers wechselweise hintereinander derart hintereinander angeordnet sind, dass ein Steg der eintaschigen Käfigsegmente die jeweils unmittelbar benachbarte offene Tasche eines mehrtaschigen Käfigsegments verschließt.
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Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass die eintaschigen Käfigsegmente und die mehrtaschigen Käfigsegmente einander an deren in Umfangsrichtung des Wälzlagers weisenden Stirnseiten berühren, derart, dass nur ein sehr geringes Umfangsspiel zwischen diesen vorhanden ist.
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Eine dritte Weiterbildung sieht vor, dass an den in Umfangsrichtung des Wälzlagers weisenden Enden der Seitenplatten der eintaschigen Käfigsegmente und der mehrtaschigen Käfigsegmente abgerundete sowie im Wälzlager radial vorstehende Führungselemente ausgebildet sind, welche Kontaktflächen für einen Kontakt der Käfigsegmente mit radialen Ringflächen am Innenring beziehungsweise am Außenring des Wälzlagers ausgebildet sind.
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Die eintaschigen Käfigsegmente und der mehrtaschigen Käfigsegmente könne aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sein. So kann vorgesehen sein, dass die eintaschigen Käfigsegmente aus einem gegebenenfalls faserverstärktem Kunststoff und die mehrtaschigen Käfigsegmente aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Es ist auch möglich, dass die eintaschigen Käfigsegmente aus einem metallischen Werkstoff und die mehrtaschigen Käfigsegmente aus einem gegebenenfalls faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind. Als metallischer Werkstoff eignet sich beispielsweise Stahl, Eisenguss, Messing oder Aluminium. Die werkstoffbezogen unterschiedliche Ausbildung der eintaschigen und mehrtaschigen Käfigsegmente und deren gegenseitige Materialpaarung wird in Abhängigkeit von den im Betrieb zu erwartenden Bedingungen festgelegt.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt, in der ein segmentierter Käfig und deren mehrtaschigen Käfigsegmente in zwei Ausführungsformen dargestellt sind. So zeigt
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1 eine nach radial innen gerichtete Ansicht auf einen die Merkmale der Erfindung aufweisenden segmentierten Käfig, der ohne Wälzkörper auf einem Innenring eines als Kegelrollenlager ausgebildeten Wälzlagers angeordnet ist,
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2 eine perspektivische axiale Seitenansicht auf den Käfig gemäß 1, und
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3 eine perspektivische Draufsicht auf ein Käfigsegment mit zwei geschlossenen Taschen sowie zwei einseitig offenen Taschen, mittels dem ein Käfig mit den Merkmalen der Erfindung ausgestattet sein kann.
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Demnach besteht der segmentierte Käfig 10 aus einer Mehrzahl von Käfigsegmenten mit einer unterschiedlich großen Anzahl von darin ausgebildeten Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern. Die ersten Käfigsegmente sind als mehrtaschige Käfigsegmente 12 ausgebildet, welche zumindest zwei sich in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 erstreckende Seitenplatten 16, 17 aufweisen, die mittels wenigstens zwei sich parallel zur Drehachse 34 des Wälzlagers 30 erstreckende Stege 23, 24 fest miteinander verbunden sind. Die Seitenplatten 16, 17 und die Stege 23, 24 sind dabei derart zueinander angeordnet, dass diese eine geschlossene Tasche 13 zur Aufnahme eines Wälzkörpers bilden. Außerdem erstrecken sich im Anschluss an die beiden die geschlossene Taschen 13 bildenden Seitenplatten 16, 17 jeweils zwei weitere Seitenplatten 18, 19; 20, 21 in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 so weit, dass diese zusammen mit jeweils einem der genannten Stege 23, 24 zwei in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 gesehen offene Taschen 14, 15 zur Aufnahme von jeweils einem weiteren Wälzkörper bilden.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist erkennbar, dass die beiden Seitenplatten 16, 17 und die beiden Stege 23, 24, welche die einzige geschlossene Tasche 13 bilden, einstückig in Form eines radial offenen, rechteckigen Kastens hergestellt sind. An diesen Kasten sind die in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 abstehenden vier weiteren Seitenplatten 18, 19, 20, 21 befestigt, so dass hierdurch auch die erwähnten beiden, in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 einseitig offenen Taschen 14, 15 geschaffen sind.
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An den erwähnten Seitenplatten 16, 17, 18, 19, 20, 21 und den Stegen 23, 24 des mehrtaschigen Käfigsegments 12 sind in axiale Richtung beziehungsweise in Umfangsrichtung weisende Führungsmittel 25, 36 in Form von Erhebungen ausgebildet, an welche in den Taschen 13, 14, 15 angeordnete Wälzkörper reibungsarm anlaufen können. Die einzige geschlossene Tasche 13 sowie die beiden in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 einseitig offenen Taschen 14, 15 sind so groß ausgebildet, dass darin jeweils ein Wälzkörper vollständig und mit geringem Führungsspiel aufgenommen werden kann. Demnach ist die Länge L1, L2 der Seitenplatten 16, 17, 18, 19, 20, 21 größer als der Durchmesser sowie die Länge L3 der Stege 23, 24 größer als die axiale Länge der in der jeweiligen Tasche 13, 14, 15 angeordneten Wälzkörper.
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Der erfindungsgemäß ausgebildete Käfig 10 ist zusätzlich zu den mehrtaschigen Käfigsegmenten 12 aus eintaschigen Käfigsegmenten 40 aufgebaut, wobei die eintaschigen Käfigsegmente 40 und die mehrtaschigen Käfigsegment 12 in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 wechselweise unmittelbar hintereinander angeordnet sind. Demnach ist zwischen zwei eintaschigen Käfigsegmenten 40 jeweils ein mehrtaschiges Käfigsegment 12 angeordnet.
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Die eintaschigen Käfigsegmente 40 bestehen aus zwei Seitenplatten 41, 42 und zwei Stege 43, 44, welche die jeweils einzige Tasche 45 bildend fest miteinander verbunden sind. Auch die eintaschigen Käfigsegmente 40 weisen an deren taschenseitigen Wänden erkennbar die erwähnten, in axiale Richtung beziehungsweise in Umfangsrichtung des Wälzlagers 30 weisenden Führungsmittel 25, 36 in Form von Erhebungen auf, an denen der dort angeordnete Wälzkörper anlaufen kann. Die Tasche 45 der eintaschigen Käfigsegmente 40 weist ebenfalls Abmessungen auf, welche etwas größer sind als der Durchmesser und die axiale Länge eines dort anzuordnenden Wälzkörpers.
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Die Seitenplatten 41, 42 des eintaschigen Käfigsegments 40 sowie die endseitigen Seitenplatten 18, 19, 20, 21 des mehrtaschigen Käfigsegments 12 weisen an deren in Umgangsrichtung 35 des Wälzlagers 35 zeigenden Enden jeweils Führungselemente 26, 27, 28, 29, 46, 47, 48, 49 auf, die sich entweder nach radial innen oder nach radial außen erstrecken. Diese Führungselemente 26, 27, 28, 29, 46, 47, 48, 49 haben radiale Führungsflächen, mit denen die Seitenplatten 16, 17, 18, 19, 20, 21, 41, 42 an Führungsflächen von radial ausgerichteten Borden 32, 33 des Innenrings 31 oder des Außenrings (nicht dargestellt) des Wälzlagers 30 anliegen und dadurch radial geführt werden. Diese beiden Borde 32, 33 des Innenrings 31 sind durch eine Laufbahn 38 für die Wälzkörper axial zueinander beabstandet am Innenring 31 ausgebildet.
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4 zeigt ein mehrtaschiges Käfigsegment 50 gemäß einer zweiten Ausführungsform, welches zwei geschlossene Taschen 52, 62 und in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 gesehen zwei einseitig offene Taschen 57, 67 aufweist. Dieses mehrtaschige Käfigsegment 50 weist insgesamt acht Seitenplatten 53, 54, 58, 59, 63, 64, 68, 69 und vier Stege 55, 56, 65, 66 auf, die fest miteinander verbunden sind. Hierbei bilden jeweils zwei Seitenplatten 53, 54; 63, 64 und jeweils zwei Stege 55, 56; 65, 66 jeweils einen radial offenen, rechteckigen Kasten, welcher jeweils eine der beiden geschlossenen Taschen 52, 52 umgrenzt. An diesen beiden radial offenen, rechteckigen Kästen sind jeweils zwei weitere Seitenplatten 58, 59, 68, 69 befestigt, welche sich in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 erstrecken. Jeweils zwei dieser Seitenplatten 58, 59, 68, 69 und jeweils einer der Stege 55, 65 bilden je eine in Umfangsrichtung 35 des Wälzlagers 30 einseitig offene Tasche 57, 67.
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Um Gewicht und Herstellkosten einsparen zu können, sind diejenigen Stege 56, 66 der beiden radial offenen, rechteckigen Kästen, welche direkt aneinander liegen und die beiden geschlossenen Taschen 52, 62 bilden, mit einer reduzierten Wandstärke ausgebildet, welche die Hälfte der Wandstärke der übrigen Stege 55, 65 sein kann.
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4 zeigt deutlich, dass das viertaschige Käfigsegment 50 demnach aus zwei geometrisch identischen Sektionen 51, 61 zusammengesetzt ist. Bei Großwälzlagern kann dadurch deren Montage vereinfacht werden, weil sich die kürzeren und damit auch leichteren Sektionen 51, 61 einfacher handhaben lassen. Ein Zusammenfügen dieser Sektionen 51, 61 kann am Montageort oder direkt im zugeordneten Wälzlager erfolgen.
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Die Seitenplatten 16, 17, 18, 19, 20, 21; 53, 54, 58, 59, 63, 64, 68, 69 aller Käfigsegmente 12, 40, 50 weisen Bohrungen 22 zum Durchtritt eines Kühl- und/oder Schmiermittels auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Segmentierter Käfig
- 12
- Mehrtaschiges Käfigsegment (mit einer geschlossenen Tasche)
- 13
- Geschlossene Tasche
- 14
- Erste offene Tasche des Käfigsegments 12
- 15
- Zweite offene Tasche des Käfigsegments 12
- 16
- Erste Seitenplatte des Käfigsegments 12
- 17
- Zweite Seitenplatte des Käfigsegments 12
- 18
- Dritte Seitenplatte des Käfigsegments 12
- 19
- Vierte Seitenplatte des Käfigsegments 12
- 20
- Fünfte Seitenplatte des Käfigsegments 12
- 21
- Sechste Seitenplatte des Käfigsegments 12
- 22
- Öffnung in einer Seitenplatte
- 23
- Erster Steg des mehrtaschigen Käfigsegments 10
- 24
- Zweiter Steg des mehrtaschigen Käfigsegments 10
- 25
- In Umfangsrichtung ausgerichtetes Führungsmittel an einem Steg
- 26
- Erstes radiales Führungselement an einer Seitenplatte
- 27
- Zweites radiales Führungselement an einer Seitenplatte
- 28
- Drittes radiales Führungselement an einer Seitenplatte
- 29
- Viertes radiales Führungselement an einer Seitenplatte
- 30
- Wälzlager
- 31
- Innenring des Wälzlagers
- 32
- Erster radialer Bord am Innenring
- 33
- Zweiter radialer Bord am Innenring
- 34
- Drehachse des Wälzlagers
- 35
- Umfangsrichtung des Wälzlagers
- 36
- Axial ausgerichtetes Führungsmittel an einer Seitenplatte
- 38
- Laufbahn des Innenrings
- 40
- Eintaschiges Käfigsegment
- 41
- Erste Seitenplatte des eintaschigen Käfigsegments 40
- 42
- Zweite Seitenplatte des eintaschigen Käfigsegments 40
- 43
- Erster Steg des eintaschigen Käfigsegments 40
- 44
- Zweiter Steg des eintaschigen Käfigsegments 40
- 45
- Einzige Tasche des eintaschigen Käfigsegments 40
- 46
- Erstes radiales Führungselement an einer Seitenplatte des eintaschigen Käfigsegments 40
- 47
- Zweites radiales Führungselement an einer Seitenplatte des eintaschigen Käfigsegments 40
- 48
- Drittes radiales Führungselement an einer Seitenplatte des eintaschigen Käfigsegments 40
- 49
- Viertes radiales Führungselement an einer Seitenplatte des eintaschigen Käfigsegments 40
- 50
- Mehrtaschiges Käfigsegment (mit zwei geschlossene Taschen)
- 51
- Erste Sektion des Käfigsegments 50
- 52
- Erste geschlossene Tasche des Käfigsegments 50
- 53
- Erste Seitenplatte des Käfigsegments 50
- 54
- Zweite Seitenplatte des Käfigsegments 50
- 55
- Erster Steg des Käfigsegments 50
- 56
- Zweiter Steg des Käfigsegments 50
- 57
- Erste offene Tasche des Käfigsegments 50
- 58
- Dritte Seitenplatte des Käfigsegments 50
- 59
- Vierte Seitenplatte des Käfigsegments 50
- 61
- Zweite Sektion des Käfigsegments 50
- 62
- Zweite geschlossene Tasche des Käfigsegments 50
- 63
- Fünfte Seitenplatte des Käfigsegments 50
- 64
- Sechste Seitenplatte des Käfigsegments 50
- 65
- Erster Steg des Käfigsegments 50
- 66
- Zweiter Steg des Käfigsegments 50
- 67
- Zweite offene Tasche des Käfigsegments 50
- 68
- Siebte Seitenplatte des Käfigsegments 50
- 69
- Achte Seitenplatte des Käfigsegments 50
- L1
- Länge einer Seitenplatte einer einseitig offnen Tasche
- L2
- Länge einer Seitenplatte einer geschlossenen Tasche
- L3
- Länge eines Stegs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015219277 A1 [0002]
- DE 102015206533 A1 [0002]
