DE102021113092A1

DE102021113092A1 - Kegelrollensatz

Info

Publication number: DE102021113092A1
Application number: DE102021113092.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Bisch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2022-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kegelrollensatz 1 mit einem inneren Lagerring 2 und Kegelrollen 3, die auf der konischen Laufbahn 11 des Lagerrings abrollen und einen konischen Käfig 10, der von zwei in axialem Abstand angeordneten, einen unterschiedlich großen Durchmesser habenden Seitenringen 5 und 6 sowie einer Mehrzahl von zwischen den Seitenringen verlaufenden Stegen 4 gebildeten wird. Durch eine Trennfuge im kleinen Seitenring 5 des Käfigs, ist die geschlossene Umfangserstreckung dieses Seitenrings unterbrochen und eine Montage ohne Beschädigung und Beeinträchtigung der Maßhaltigkeit des Käfigs 10 möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kegelrollensatz mit einem inneren Lagerring und Kegelrollen, die auf der konischen Laufbahn des Lagerrings abrollen und einen konischen Käfig, der von zwei in axialem Abstand angeordneten, einen unterschiedlich großen Durchmesser habenden Seitenringen und einer Mehrzahl von zwischen den Seitenringen verlaufenden Stegen gebildeten wird.
Hintergrund der Erfindung
Ein gattungsgemäßer Kegelrollensatz ist in Zusammenhang mit einem Kegelrollenlager aus der DE 1 805 453 bekannt. Der Käfig hat an beiden Seiten vorstehende Innenflansche, wobei der äußere am großen Durchmesser angeordnete Innenflansch nachträglich mit dem Käfig verschweißt wird. Der Innenflansch am großen Durchmesser ist dabei so weit wie möglich bis zum Außenrand des Haltebordes verschoben, um eine verhältnismäßig große Tasche für Schmiermittel zu erzeugen. Die Montage eines Lagers mit einem solchen Käfig ist schwierig, weil beim Überschieben des Rollensatzes über den kleinen Haltebord die elastische Verformbarkeit des Käfigs nicht ausreicht und eine einfache Montage damit verhindert wird. Um den Rollensatz dennoch montieren zu können, wird der Käfig vor der Montage aufgeweitet, d.h. im Durchmesser durch plastische Verformung vergrößert, um den Rollensatz über den kleinen Haltebord schieben zu können. Anschließend wird der Käfig auf seinen ursprünglichen Durchmesser zurück verformt. Abgesehen von dem zusätzlichen Arbeitsaufwand führt dieses Montageverfahren zur Veränderung der Geometrie des Käfigs, was im Betrieb zu Vibrationen und erhöhtem Lagergeräusch führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der Gesamtsteifigkeit des Käfigs eine Montage des Rollensatzes ohne Ausbeulen und Einziehen zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch einen Kegelrollensatz gelöst, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Erfindung betrifft demnach ein Kegelrollenlagersatz, der einen inneren Lagerring umfasst, mit einer konische Laufbahn, deren axiale Enden von Borden begrenzt sind, sowie Kegelrollen, die auf der konischen Laufbahn dieses Lagerring abrollen sowie einen konischen Käfig. Der Käfig wird dabei von zwei in axialem Abstand angeordneten, einen unterschiedlich großen Durchmesser habenden Seitenringen und einer Mehrzahl von zwischen den Seitenringen verlaufenden Stegen gebildeten. Die Seitenringe und Stege stellen die Kegelrollen aufnehmende Taschen bereit und fassen die Kegelrollen bezogen auf die Laufbahn oberhalb der Drehachsen der Kegelrollen ein. Der Seitenring, welcher den jeweils kleineren Durchmesser der beiden Seitenringe hat, weist mindestens eine Trennfuge auf, die die geschlossene Umfangserstreckung dieses Seitenrings unterbricht. Trennfugen stellen im Allgemeinen eine Schwächung der Käfigkonstruktion dar und beeinflussen die Maßhaltigkeit negativ und sind daher nach dem Stand der Technik zu vermeiden. In Bezug auf die Erfindung wird dies in Kauf genommen, um die Montage des Wälzkörpersatzes, auch in Anbetracht an Käfigwerkstoffe mit hohen Festigkeiten, einfacher zu gestalten.
Der Innenflansch ist am großen und am kleinen Durchmesser einstückig mit dem Käfig hergestellt. Durch den Innenflansch am großen Durchmesser wird eine hinreichende Festigkeit des Käfigs bereits vor der Montage hergestellt, die auch während der Montage erhalten bleibt, und die Elastizität des Käfigs auch bei einer Trennfuge am Seitenring des kleineren Durchmessers die Stabilität und Maßhaltigkeit wesentlich erhöht und zwar so weit, dass trotz Öffnung der Trennfuge die Verformung elastisch reversibel bei der Montage des Rollensatzes möglich ist. Der Vorteil ist hierbei, dass unerwünschte Geräuschentwicklung oder Vibrationen, bedingt durch Formabweichungen resultierend aus dem Montageprozess, minimiert oder sogar eliminiert werden können.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die jeweilige Trennfuge zwischen zwei Stegen in einer Käfigtasche mündet. Dies hat den Vorteil, dass der Öffnungswinkel der Trennfuge groß ausgebildet werden kann und so eine möglichst gute elastische Verformbarkeit des Käfigs über eine Käfigsegmentbreite erreicht wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Abschnitte des Seitenrings, welche durch eine Trennfuge getrennt sind, miteinander verbunden sind. Somit können nach der Montage die beiden Öffnungsabschnitte des Seitenrings wieder miteinander verbunden werden. Somit ist es des Weiteren möglich, diese stoffschlüssig zu verbinden. Stoffschlüssige Verbindungen bilden unlösbaren bzw. nicht zerstörungsfrei lösbaren Verbindungen dienen dazu, Teile durch Verschmelzen sowie durch intermolekulare oder chemische Bindungskräfte, gegebenenfalls über Zusatzstoffe, miteinander zu verbinden. Zu diesen Verbindungen gehören insbesondere Schweiß-, Löt- und Klebverbindungen.
Die Anwendung des Kegelrollensatzes ist in Großlagern, mit einem Durchmesser des Käfigs mittig zwischen beiden Seitenringen von 400 mm oder größer, besonders bevorzugt. Vor allem bei Großlagern, wie sie beispielsweise bei Windkraftanlagen zu Anwendung kommen, müssen Wälzlagerkäfige eine sehr hohe Festigkeit aufweisen. Bei der Montage stellt dies ein Problem dar, da diese nur unter hohem Kraftaufwand über den Bord des inneren Lagerring gezogen werden können. Dies kann unter anderem zur Folge haben, dass die Maßhaltigkeit beeinträchtigt wird. Durch den vorgeschlagenen Kegelrollensatz wird dem vorgebeugt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, den Kegelrollensatz in einem Kegelrollenlager einzusetzen. Somit bildet der Kegelrollensatz zusammen mit einem Innenring ein Kegelrollenlager aus, das als eine Baueinheit verbaut werden kann.
Ein wie vorher beschriebener Kegelrollensatz, umfassend einen Lagerring, einen Rollensatz eines Kegelrollenlagers sowie einen konischen Käfig kann in der Form montiert werden, dass der Lagerring mit dem Bord der Kleindurchmesserseite der Laufbahn zuvorderst in den Käfig abgesengt wird und der Seitenring, welcher den jeweils kleineren Durchmesser der beiden Seitenringe hat, mit mindestens einer Trennfuge versehen wird, welche die geschlossene Umfangserstreckung dieses Seitenrings unterbricht, bevor der innere Lagerring in den Käfig abgesenkt wird.
Der Käfig umfasst zwei, unterschiedlich große Durchmesser habende, Seitenringe sowie in Umfangsrichtung des Käfigs gleiche Abstände einhaltende Stege und wird mit Kegelrollen bestückt. Der innere Lagerring weist eine konische Laufbahn und die axialen Enden begrenzende Borde auf.
Weiterhin ist ein Montageverfahren der Einheit denkbar, dass die jeweiligen Abschnitte des Seitenrings, welche durch eine Trennfuge getrennt sind, wieder miteinander verbunden werden, wenn der innere Lagerring seine Endposition im Käfig eingenommen hat.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In der Zeichnung zeigt

1 einen Ausschnitt des Kegelrollensatzes mit den Merkmalen der Erfindung, und
2 einen Ausschnitt des Kegelrollenkäfigs gemäß 1.

Der Kegelrollensatz 1 gemäß 1 weist einen inneren Lagerring 2, Kegelrollen 3 und einen konischen Käfig 10 auf. Die Laufbahn 11 des inneren Lagerrings 2 ist konisch ausgebildet. Die Kegelrollen 3 rollen auf dieser Laufbahn 11 ab, wobei jeder der Kegelrollen 3 dabei um dessen Wälzkörperdrehachse 12 rotiert. Der konische Käfig 10 wird von zwei in axialem Abstand angeordneten und einen unterschiedlichen Durchmesser habenden Seitenringen 5 und 6 sowie einer Mehrzahl von zwischen den Seitenringen 5 und 6 verlaufenden Stegen 4 gebildeten. Die Seitenringe 5 und 6 stellen mit den Stegen 4, die Kegelrollen aufnehmende Taschen 7, bereit. Diese Taschen 7 der Kegelrollen fassen die Kegelrollen, bezogen auf die Laufbahn 11, oberhalb der Drehachsen der Kegelrollen 12 ein. Die Stege 4 sind dabei in Umfangsrichtung des Käfigs, den gleichen Abstand einhaltend, angeordnet. Der Seitenring 5, welcher den jeweils kleiner Durchmesser beiden Seitenringe hat, weist mindestens eine Trennfuge 8 auf, die die geschlossene Umfangserstreckung dieses Seitenrings unterbricht. Diese Trennfuge 8 kann an jeglicher Stelle des Käfigs 10 vorgesehen sein, idealerweise zwischen zwei Stegen 4 in einer Tasche 7. Somit kann der Käfig bestmöglich die Umfangserstreckung des Seitenrings 5 unterbrechen, um die Montage des Rollensatzes zu ermöglichen. Es ist dabei auch möglich, mehrere Trennfugen 8 über den Umfang verteilt vorzusehen, um die Montage zu erleichtern.
Nach dem Montagevorgang des mit Kegelrollen 3 befüllten Käfigs 10 auf inneren Lagerring 2, kann der jeweilige Abschnitt des Seitenrings, in 2 als Abschnitt 1 und Abschnitt 2 gezeigt, welcher durch eine Trennfuge 8 getrennt ist, miteinander verbunden werden.
Der konische Käfig 10 wird mit dem Bord der Kleindurchmesserseite der Laufbahn, dem in 1 und 2 als kleiner Seitenring 5 dargestellten Bord, zuvorderst in den Käfig 10 abgesenkt. Der Käfig wird durch Öffnen, das heißt durch ein elastisches Aufbiegen über die Trennfuge 8 oder eine Mehrzahl von Trennfugen 8 im Umfang geöffnet, bevor der innere Lagerring 2 in den Käfig 10 abgesenkt wird.
Anschließend kann sich der Käfig 10 wieder durch die elastische Rückfederung verschließen und somit in die Ausgangsform zurückverformen. Optional kann er auch rückverformt werden. Des Weiteren ist denkbar, den Käfig 10 in einem weiteren Schritt wieder zu verbinden. Dies kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, sowohl stoffschlüssig als auch formschlüssig. Zu den stoffschlüssigen Verbindungen gehören insbesondere Schweiß-, Löt- und Klebeverbindungen.
2 zeigt den Käfig 10, wobei der Seitenring 5 einen kleineren Durchmesser als der Seitenring 6 aufweist.
Der in 1 gezeigt Kegelrollensatz kann in einem hier nicht näher dargestellten Kegelrollenlager zum Einsatz kommen. Dabei umschließt ein äußerer Lagerring, mit ebenfalls einer konischen Lauffläche den Kegelrollensatz.
Bezugszeichenliste

1: Kegelrollensatz
2: Innerer Lagerring
3: Kegelrolle
4: Steg
5: Kleiner Seitenring
6: Großer Seitenring
7: Tasche
8: Trennfuge
9: -
10: Käfig
11: Laufbahn
12: Drehachse der Kegelrolle
13: Abschnitt 1
14: Abschnitt 2

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 1805453 [0002]

Claims

Kegelrollensatz mit einem inneren Lagerring, der eine konische Laufbahn umfasst, deren axiale Enden von Borden begrenzt sind, mit Kegelrollen, die auf der konischen Laufbahn dieses Lagerring abrollen, mit einem konischen Käfig, der von zwei in axialem Abstand angeordneten, einen unterschiedlich großen Durchmesser habenden Seitenringen und einer Mehrzahl von zwischen den Seitenringen verlaufenden Stegen gebildeten wird, wobei die Seitenringe und Stege die die Kegelrollen aufnehmende Taschen bereitstellen und wobei die Taschen die Kegelrollen bezogen auf die Laufbahn oberhalb der Drehachsen der Kegelrollen einfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenring, welcher den jeweils kleineren Durchmesser beiden Seitenringe hat, mindestens eine Trennfuge aufweist, die die geschlossene Umfangserstreckung dieses Seitenrings unterbricht.
Kegelrollensatz nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Trennfuge zwischen zwei Stegen in einer Tasche mündet.
Kegelrollensatz nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Abschnitte des Seitenrings, welche durch eine Trennfuge getrennt sind, miteinander verbunden sind.
Kegelrollensatz nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschnitte stoffschlüssig verbunden sind.
Kegelrollensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Käfigs mittig zwischen beiden Seitenringen 400 mm oder größer ist.
Kegelrollenlager umfassend einen Kegelrollensatz entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 5
Montageverfahren für eine Einheit aus Lagerring und Rollensatz eines Kegelrollenlagers bei welchen ein konischer Käfig bereitgestellt wird, der von in axialem Abstand angeordneten, einen unterschiedlich großen Durchmesser haben Seitenringen und einer Mehrzahl von zwischen den Seitenringen anordneten und in Umfangsrichtung des Käfigs einen gleichen Abstand einhaltenden Stegen, bei welchem der Käfig auf dem Seitenring mit dem kleineren Durchmesser der beiden Seitenringe abgestellt wird und dann die Taschen, welche durch die Anordnung der der Stege und Seitenränder gebildet werden, mit Kegelrollen bestückt werden, und bei welchem dann der innere Lagerring, welcher eine konische Laufbahn und die axialen Enden der Laufbahn begrenzende Borde aufweist, mit dem Bord der Kleindurchmesserseite der Laufbahn zuvorderst in den Käfig abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenring, welcher den jeweils kleineren Durchmesser beiden Seitenringe hat, mit mindestens einer Trennfuge versehen wird, welche die geschlossene Umfangserstreckung dieses Seitenrings unterbricht, bevor der innere Lagerring in den Käfig abgesenkt wird.
Montageverfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Abschnitte des Seitenrings, welche durch eine Trennfuge getrennt sind, wieder miteinander verbunden werden, wenn der innere Lagerring seinen Endposition im Käfig eingenommen hat.