DE102017115906A1

DE102017115906A1 - Lagerkäfig für Rollenlager sowie Rollenlager

Info

Publication number: DE102017115906A1
Application number: DE102017115906.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Grehn; Hermann Geyer; Michael Kaufmann; Sebastian Schad; Isabell Heinrich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2019-01-17

Abstract

Einteiliger Lagerkäfig (1) für Rollenlager, aufweisend zwei Ringe (2, 3), die mittels einer Vielzahl von gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Stegen (4) miteinander verbunden sind und eine Vielzahl an Taschen (5) für Wälzkörper ausbilden, wobei an jeder zur Tasche (5) angrenzenden Seite des Stegs (4) mindestens zwei Vorsprünge (6) ausgebildet sind, die in die Tasche (5) hineinragen.

Description

Die Erfindung betrifft einen einteiligen Lagerkäfig für Rollenlager, insbesondere Toroidallager oder Pendelrollenlager, sowie ein Rollenlager mit einem solchen Lagerkäfig.
Ein Toroidallager ist ein einreihiges Wälzlager mit länglich und leicht ballig ausgebildeten Rollen, die auf einer konkaven Laufbahn abwälzen. Das Toroidallager kombiniert die Vorteile eines Pendelrollenlagers mit den Vorteilen eines Zylinderrollenlagers. Ein beispielhaftes Toroidallager ist in der DE 10 2012 203 851 A1 offenbart.
Pendelrollenlager sind typischerweise zweireihige Wälzlager mit tonnenförmigen Wälzkörpern. Ein beispielhaftes Pendelrollenlager ist in der DE 10 2015 200 599 A1 offenbart. Pendelrollenlager können aufgrund ihrer Eigenschaften beispielsweise in Windkraftanlagen verwendet werden. Ein beispielhaftes einreihiges Pendelrollenlager ist in der DE 1 814 875 U offenbart.
In der DE 10 2013 215 994 A1 ist ein Zylinderrollenlager offenbart, das einen Käfig mit zwei Seitenrändern, die über Stege unter Ausbildung mehrerer Taschen miteinander verbunden sind, umfasst. An den Stegen sind Schnappnasen ausgebildet, die die eingesetzten Zylinderrollen fixieren. Jede Tasche weist dabei zwei Schnappnasen auf, die jeweils in der Mitte der die Tasche begrenzenden Stege, einander gegenüberliegend, positioniert sind.
In der EP 1 884 669 B1 ist ebenfalls ein einteiliger Käfig für mindestens eine Reihe Rollen offenbart. Der Käfig weist dabei zwei Ringe auf, die über Brücken miteinander verbunden sind und Waben für die Führung der Rollen definieren. Jede Brücke weist zwei seitliche Vorsprünge auf, die sich axial zu beiden Seiten des Zwischenteils befinden und zu einer gleichen Wabe gerichtet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Lagerkäfig mit einer längeren Lebensdauer im Vergleich zum Stand der Technik aufzuzeigen.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird der im Anspruch 1 angegebene Lagerkäfig und in Anspruch 8 dessen Verwendung in einem Rollenlager vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen.
Der erfindungsgemäße einteilige Lagerkäfig für Rollenlager, insbesondere für Toroidallager oder Pendelrollenlager, weist zwei Ringe auf, die mittels einer Vielzahl von gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Stegen miteinander verbunden sind und eine Vielzahl an Taschen für Wälzkörper ausbilden. Die Wälzkörper sind rollenförmig ausgebildet.
Der erfindungsgemäße einteilige Lagerkäfig zeichnet sich dadurch aus, dass an jeder Tasche zur angrenzenden Seite des Stegs mindestens zwei Vorsprünge ausgebildet sind, die in die Tasche hineinragen. Das bedeutet, dass in jede Tasche mindestens vier Vorsprünge hineinragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zwei an einer Seite eines Stegs vorhandenen Vorsprünge symmetrisch zur Taschenmittenebene, die parallel, mittig zwischen den beiden Ringen liegt, angeordnet. Alternativ sind die beiden Vorsprünge an einer Seite eines Stegs asymmetrisch zur Taschenmittenebene ausgebildet.
Die Taschenmittenebene ist normal zur Rotationsachse ausgerichtet. Die Vorsprünge an einem Steg sind vorzugsweise an der Taschenmittenebene gespiegelt. Das heißt, dass die Vorsprünge an einer Seite des Stegs spiegelsymmetrisch, vorzugsweise identisch, ausgebildet sind.
Die Vorsprünge sind vorzugsweise derart ausgebildet, das jeder Vorsprung den Wälzkörper in einem Punkt berührt. Durch das Hineinragen von mindestens vier solcher Vorsprünge in eine Tasche wird die Führung des Lagerkäfigs auf den rollenförmigen Wälzkörpern verbessert. Des Weiteren wird eine geringere Kontaktpressung zum Wälzkörper erreicht, wodurch der Verschleiß des Lagerkäfigs verringert wird. Somit wird eine längere Lebensdauer des Lagerkäfigs erreicht.
Des Weiteren wird durch die symmetrische Anordnung der Vorsprünge in der Tasche zusätzlich eine Zentrierung des Lagerkäfigs zur Mitte des rollenförmigen Wälzkörpers erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Stege des Lagerkäfigs identisch ausgebildet. Vorzugsweise sind alle Vorsprünge an einem Steg identisch ausgebildet. Alternativ können die Vorsprünge an gegenüberliegenden Seiten des Stegs unterschiedlich ausgebildet sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform grenzen die beiden an einer Seite des Stegs ausgebildeten Vorsprünge aneinander an. Das bedeutet, dass die Vorsprünge direkt an der Taschenmittenebene angrenzen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die beiden an einer Seite des Stegs ausgebildeten Vorsprünge voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen beiden Vorsprüngen mindestens so groß wie die Breite eines Vorsprungs. Das heißt, dass die Vorsprünge derart voneinander beabstandet sind, dass der Abstand der Vorsprünge gleich groß oder größer ist als die Breite eines Vorsprungs. Hierbei wird die Breite des Vorsprungs am Fuß des Vorsprungs, das heißt das zum Steg hin ausgerichtete Ende des Vorsprungs, gemessen. Der Abstand wird dabei von der Mitte des Vorsprungs aus gemessen.
Ferner entspricht vorzugsweise der Abstand zwischen beiden Vorsprüngen maximal 50 % der Taschenlänge. Die Taschenlänge ist gleich lang wie die Steglänge, somit ist der Abstand zwischen beiden Vorsprüngen maximal 50% der Steglänge. Der Abstand bezieht sich dabei von der Mitte des jeweiligen Vorsprungs. Unter Taschenlänge oder Steglänge wird der Abstand zwischen beiden Ringen des Lagerkäfigs verstanden.
Es ist vorteilhaft, wenn der Lagerkäfig aus Metall, insbesondere Blech, hergestellt ist. Darunter ist auch ein Kunststofflagerkäfig zu verstehen, der metallische Partikel, vorzugsweise eine metallische Beschichtung, aufweist.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge am freien Ende, die in die Taschen des Lagerkäfigs hineinragen, abgerundet. Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Radius der Vorsprünge kleiner ist als der Abstand zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen.
Das erfindungsgemäße Rollenlager weist einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring sowie eine Vielzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper auf, die in einem oben beschriebenen Lagerkäfig geführt sind. Das Rollenlager ist beispielsweise als Radialrollenlager oder als Axial-Radiallager ausgebildet.
Das Rollenlager ist vorzugsweise als Toroidallager oder als Pendelrollenlager ausgebildet. Der Aufbau eines zu verwendenden Toroidallager ist beispielsweise in der DE 10 2012 203 851 A1 beschrieben.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:

1 ein Ausschnitt einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagerkäfigs für Toroidallager in Draufsicht,
2 der Lagerkäfig aus 1 in perspektivischer Ansicht,
3 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagerkäfigs für ein Pendelrollenlager in Schnittansicht,
4 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagerkäfigs für ein Pendelrollenlager in Schnittansicht.

In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist ein Ausschnitt einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen wälzkörpergeführten Lagerkäfigs 1 für ein Toroidallager in Draufsicht dargestellt.
Der Lagerkäfig 1 ist einteilig ausgebildet und weist zwei Ringe 2 und eine Vielzahl an Stegen 4 auf, wobei die Stege 4 die beiden Ringe 2, 3 miteinander verbinden. Die Stege 4 sind gleichmäßig in Umfangsrichtung zwischen beiden Ringen 2, 3 des Lagerkäfigs 1 verteilt und bilden eine Vielzahl an Taschen 5, in denen hier nicht dargestellte Wälzkörper geführt werden.
Die Taschen 5 weisen eine Taschenlänge L_T auf, die von den zueinander zugewandten Seiten der Ringe 2, 3 begrenzt wird.
Jeder Steg 4 weist vier in Umfangsrichtung in die angrenzenden Taschen 5 hineinragende Vorsprünge 6 auf. Das bedeutet, dass an jeder in Umfangsrichtung ausgerichteten Seite eines Stegs 4 zwei Vorsprünge 6 ausgebildet sind.
Die Vorsprünge 6 weisen in dieser Ausführungsform eine nasenartige Form auf. Das heißt, dass das in den Steg 4 übergehende Ende 7 des Vorsprungs 6 breiter ist als das freie in die Tasche 5 hineinragende Ende 8 des Vorsprungs 6. Die Breite B eines Vorsprungs 6 wird an dem am Steg 4 anliegenden Ende 7 in axialer Richtung gemessen. Des Weiteren ist das freie Ende 8 des Vorsprungs 6 abgerundet, so dass im Idealfall der Vorsprung 6 den in die Tasche 5 eingelegten, hier nicht dargestellten Wälzkörper in einem Punkt berührt.
Axial mittig zwischen beiden Ringen 2, 3 liegt eine parallel zu den beiden Ringen 2, 3 verlaufende Ebene. Diese Ebene stellt die axiale Mitte des Lagerkäfigs 1 dar und verläuft durch alle Taschen 5 des Lagerkäfigs 1. Die Ebene schneidet alle Taschen 5 in ihrer axialen Mitte, so dass diese Ebene die Taschenmittenebene A_M jeder Tasche 5 darstellt.
An der Taschenmittenebene A_M spiegeln sich die jeweils zwei an einer Seite des Stegs 4 ausgebildeten Vorsprünge 6. Das bedeutet, dass die beiden Vorsprünge 6 symmetrisch am Steg 4 angeordnet und identisch ausgebildet sind.
Die Vorsprünge 6 von zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen 4 liegen sich gegenüber und stellen ein Spiegelbild voneinander dar. Das bedeutet, dass die zwei auf einer Seite des Stegs 4 angeordneten Vorsprünge 6 ein Spiegelbild der auf der in Umfangsrichtung anderen Seite des Stegs 4 ausgebildeten Vorsprünge 6 darstellen. Alle Stege 4 des Lagerkäfigs 1 sind hier identisch ausgebildet.
Gemäß 1 sind die beiden an einer Seite des Stegs 4 ausgebildeten Vorsprünge 6 an der Taschenmittenebene A_M angeordnet. Das heißt, dass beide Vorsprünge 6 aneinander angrenzen. Der Abstand a zwischen der Taschenmittenebene A_M und einem Vorsprung 6, gemessen zur axialen Mitte des Vorsprungs 6, ist halb so groß wie die Breite B des Vorsprungs 6.
In der 2 ist der komplette Lagerkäfig 1 aus 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Lagerkäfig 1 ist in dieser Ausführungsform aus Metall, insbesondere Blech, hergestellt.
In der 3 und 4 sind zwei beispielhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Lagerkäfigs 1 für Pendelrollenlager mit einer Innenring-Wälzkörper-Doppelführung in Schnittansicht dargestellt.
Im Unterschied zur Ausführungsform aus 1 sind die an einer Seite des Stegs 4 ausgebildeten Vorsprünge 6 voneinander beabstandet. Der Abstand c zwischen beiden Vorsprüngen 6, gemessen von deren jeweiliger Mitte, ist größer als die Breite B eines Vorsprungs 6. Der Abstand a zwischen Mitte des Vorsprungs 6 und der Taschenmittenebene A_M ist somit jeweils in beiden Ausführungen größer als die Breite B des Vorsprungs 6. In der 3 beträgt der Abstand c zwischen beiden Vorsprüngen 6 50 % der Taschenlänge L_T . In der 4 hingegen entspricht der Abstand c zwischen beiden Vorsprüngen 6 25 % der Taschenlänge L_T .
Des Weiteren ist der Lagerkäfig 1 aus 3 aus Messing hergestellt. Der Lagerkäfig 1 aus 4 ist hingegen aus Kunststoff mit einer metallischen Beschichtung hergestellt.
Bezugszeichenliste

1: Lagerkäfig
2: Ring des Lagerkäfigs
3: Ring des Lagerkäfigs
4: Steg des Lagerkäfigs
5: Tasche für Wälzkörper
6: Vorsprung
7: in den Steg übergehendes Ende des Vorsprungs
8: freies Ende des Vorsprungs
A_M: Taschenmittenebene
L_T: Taschenlänge
B: Breite eines Vorsprungs
a: Abstand zwischen Taschenmitte und Mitte des Vorsprungs
c: Abstand zwischen zwei Vorsprüngen

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 102012203851 A1 [0002, 0021]
DE 102015200599 A1 [0003]
DE 1814875 U [0003]
DE 102013215994 A1 [0004]
EP 1884669 B1 [0005]

Claims

Einteiliger Lagerkäfig (1) für Rollenlager, aufweisend zwei Ringe (2, 3), die mittels einer Vielzahl von gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Stegen (4) miteinander verbunden sind und eine Vielzahl an Taschen (5) für Wälzkörper ausbilden, wobei an jeder zur Tasche (5) angrenzenden Seite des Stegs (4) mindestens zwei Vorsprünge (6) ausgebildet sind, die in die Tasche (5) hineinragen.
Lagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei an einer Seite eines Stegs (4) vorhandenen Vorsprünge (6) symmetrisch zur Taschenmittenebene (A_M), die parallel, mittig zwischen den beiden Ringen (2, 3) verläuft, angeordnet sind.
Lagerkäfig (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden an einer Seite des Stegs (4) ausgebildeten Vorsprünge (6) aneinander angrenzen.
Lagerkäfig (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden an einer Seite des Stegs (4) ausgebildeten Vorsprünge (6) voneinander beabstandet sind.
Lagerkäfig (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (c) zwischen beiden Vorsprüngen (6) mindestens so groß ist wie die Breite (B) eines Vorsprungs (6).
Lagerkäfig (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (c) zwischen beiden Vorsprüngen (6) maximal 50% der Taschenlänge (L_T) entspricht.
Lagerkäfig (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig (1) aus Blech hergestellt ist.
Lagerkäfig (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der Vorsprünge (6) kleiner ist als der Abstand zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen (4).
Rollenlager mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring sowie einer Vielzahl dazwischen angeordneten Wälzkörpern, die in einem Lagerkäfig (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 geführt sind.
Rollenlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Toroidalrollenlager oder Pendelrollenlager ausgebildet ist.