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Käfig für Nadelrollenlager Es ist eine bekannte Erscheinung, daß die
Wälzkörper von Wälzlagern mit zylindrischen Wälzkörpern (Rollen, Langrollen, Nadeln)
in der Druckzone dazu neigen, eine schraubenförmige Bewegung zu machen, wodurch
beim Durchlaufen der Druckzone auf die Schultern der Laufringe ein mehr oder weniger
starker Druck ausgeübt wird, der-zur Zerstörung des Ölfilms zwischen Rollen und
Schultern führt. Die Ursache dieser schraubenförmigen Bewegung kann verschiedener
Art sein. Sie kann entstehen, wenn infolge kleiner Dearbeitungsungenauigkeiten und
elastischer Verformung der Lagerteile unter Last die Erzeugenden der Zylinder keine
geraden Linien sind; so daß die Rollenkörper nur stellenweise anliegen und durch
Vor- oder Nacheilen einer Rollenseite sich schräg zur Laufachse stellen (schränken).
Eine andere Ursache kann darin liegen, daß, die Achsen des Innen- und Außenringes
sich schneiden oder daß die Wälzkörper schwach konisch sind. Im letzteren Fall stellt
z. B. bei gleicher Toleranz der Enddurchmesser die lange Rolle eines Langrollenlagers
einen Kegel mit kleinem 7entriwinkel und die kürzere Nadel eines Nadellagers einen
Kegel mit größerem Zentriwinkel dar, der den Steigungswinkel der Schraubenbewegung
bestimmt. Je größer also der Zentriwinkel ist, um so häufiger
treffen
die Nadeln in der Druckzone auf die Schulter. Endlich können bei gleichem Lagerspiel
die im Verhältnis zur Krümmung der Laufringe kurzen und dünnen Nadeln handelsüblicher
Baugröße von Nadellagern mit der Erzeugenden der Ringlaufbahnen einen größeren Winkel
einschließen als die langen, dicken Rollen eines Langrollenlagers und infolgedessen
einen höheren Axialdruck e rzeugen als diese.
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Um den Nachteil der Schrägstellung zu vermindern, der zu, starker
Lagerabnutzung und Reibungserhöhung führen kann, hat man schon bei Langrollenlagern
versucht, die Rollen durch die Verwendung eines Käfigs zu halten. Dies°r nur bei
Langrollenlagern verwendete Käfig bestand aus zwei Endringen, die durch Stege zusammengehalten
wurden. Hierdurch wurden Rollengruppen geschaffen, doch wurde damit keine wesentliche
Verbesserung der Laufeigenschaften erzielt. Dagegen werden die Laufeigenschaften
der viel kürzeren und dünneren Nadeln in den handelsüblichen Baugrößen von Nadellagern
durch Verwendung eines solchen Käfigs wesentlich verbessert.
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Die erzielte fortschrittliche Wirkung besteht hierbei vorwiegend in
der gesammelten Übertragung des bei den verhältnismäßig kurzen und dünnen Nadeln
der handelsüblichen Nadelrollenlager stark wirksamen Axialdrucks der Nadeln mittelbar
durch die Druckringe des Käfigs auf die Schultern, wobei der zwischen Ringen und
Schultern vorhandene: Schmierfilm infolge der großen aufeinander gleitenden Flächen
erhalten bleibt. Außerdem ist die bei Langrollenlagern störend auftretende Verwindung
des Käfigs durch die Verkürzung der Stege bei Nadelrollenlagern wesentlich herabgemindert.
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Die Erfindung betrifft daher die Verwendung eines einteiligen Käfigs
aus zwei Druckringen, die durch wenige, die Rollengruppen trennende starre Stege
verbunden sind, bei Nadelrollenlagern mit Laufringschultern und Schmierfilm zwischen
diesen und den Druck.-ringen, bei denen die gerade Nadellänge kürzer als der Halbmesser
des Käfigs und der in der Sehne gemessene Stegabstand größer als die Steglänge ist.
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Damit die :N adeln frei abrollen können, wird bei Nadellagern zwischen
der ersten und letzten Nadel etwas Teilkreisspiel, die sog. Endluft, gelassen. Bei
neu in Gebrauch genommenen Lagern ist dieses Teilkreisspielsehr klein, es vergrößert
sich aber nach längerer Laufzeit infolge Abnutzung der Nadeln und der Laufringe.
Infolgedessen können sich die Nadeln schräger stellen, d. h. die schraubende Bewegung
und damit der Druck auf die Laufringschultern können größer werden. Die Schrägstellung
wird jedoch bei Verwendung eines Käfigs, welcher aus zwei durch starre Stege miteinander
verbundenen Druckringen besteht, vermindert, weil die Stege eine achsparallele Führung
der Nadeln in der Druckzone begünstigen. Es zeigt sich aber auch, daß der Grad der
Schrägstellung der Nadeln zwischen den Stegen des Käfigs bei gleichbleibender Endluft
auch von der Anzahl der Nadeln zwischen den Stegen abhängt; denn der Winkel, um
den sich alle Nadeln eines durch die Stege begrenzten Sektors im gleichen Sinn schräg
stellen können, wird um so kleiner, je größer die Zahl der zwischen zwei Stegen
liegenden Nadeln ist bzw. je größer der Abstand nveier benachbarter Stege oder je
kleiner die Anzahl der vorgesehenen Stege eines Käfigs ist.
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Die Größe des Stegabstandes findet ihre Grenze in der erforderlichen
Stabilität des Käfigs. Bei kleinen bis mittleren Baumustern einteiliger Ausführung
reichen zwei bis drei Stege aus, um die Stabilität zu sichern. Bei zwei- oder mehrteiligen
Ausführungen genügen ebenfalls zwei bis drei Stege zur Sicherung der Stabilität.
Bei größeren Baumustern kann die Anzahl der Stege vergrößert werden. Entscheidend
bleibt in allen Fällen, daß der Stegabstand groß genug ist, um bei gleicher Endluft
eine merkliche Verminderung der Schrägstellung der Nadeln und damit der Axialdrücke
zu bewirken.
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Durch den Käfig wird ferner der Nachteil vermindert, daß die Nadeln
eines Nadellagers infolge ihres im Verhältnis zur Krümmung der Ringlaufbahnen geringen
Durchmessers und ihrer geringen geraden Länge sich bei gleichem Lagerspiel schräger
stellen können als die dickeren und längeren Rollen eines Langrollenlagers.
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Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines solchen Käfigs für Nadellager
liegt darin, daß das bei handelsüblichen Lagern vorgesehene radiale Lagerspiel etwas
vermindert werden kann. Wie bekannt, haben die käfiglosen Nadellager ein über die
Wärmeausdehnung hinausgehendes Radialspiel. Dies erlaubte eine Durchmesserzunahme
der L: urhüllenden des Nadelkranzes, die durch die schräg stellende Wirkung der
unter einseitigem Druck auf die Laufringschulter kreisenden Nadeln entstand. Der
axiale Druck der Nadeln wird nun durch die Zwischenschaltung der mit ihnen umlaufenden
Druckübertragungsringe des Käfigs verkleinert, weil eine Relativbewegung zwischen
Nadeln und Laufringschultern nicht mehr stattfindet. Infolgedessen kann das bisher
über die Wärmeausdehnung hinausgehende Radialspiel verkleinert werden. Das Lager
wird demnach für Anwendungsgebiete brauchbar, bei denen geringes Lagerspiel wichtig
ist. Ferner wird der 7entriwinkel, der die unter
radialem Druck
stehenden Nadeln einschließt, bei geringerem Lagerspiel größer als bei den käfiglosen
Nadellagern mit größerem Lagerspiel, weil mehr Nadeln an der Druckübertragung teilnehmen
als bisher. Dadurch steigt die Belastbarkeit eines Nadellagers mit Käfig.
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Schließlich sei noch darauf verwiesen, daß die Nadeln durch den Käfig
zweckmäßig zusammengehalten werden, wodurch der Ein-und Ausbau des Lagers gegenüber
den bisher bekannten handelsüblichen Nadellagern wesentlich erleichtert wird.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen
Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigen die Abb. i und 3 das Nadelrollenlager
in Schnitt und Ansicht und Abb. 2 den Käfig.
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Es bezeichnet tu den Außenring, b den Innenring des Nadelrollenlagers.
Hierbei ist es gleichgültig, ob der Außen- oder der Innenring mit Laufringschultern
versehen ist. Unter Laufringschulter ist jede an einen Laufring irgendwie fixierte,
d. h. lösbar oder unlösbar feste Schulter zu verstehen. Eine Schulter c ist z. B.
in bekannter Weise statt als fester Ansatz vielmehr als abnehmbare Seitenscheibe
ausgebildet, um das einteilige Käfiggestell in den Innen- oder Außenring einbringen
zu können. Die Käfige bestehen aus den beiden Druckübertragungsringen; d und e und
den starr mit ihnen verbundenen Stegen g. Sie können auch aus einzelnen Teilen hergestellt
sein, die auf geeignete Weise, z. B. durch Lötung oder Schweißung, starr zusammengefügt
sind. Die Gestelle können aber auch mehrteilig ausgeführt werden, z. B. in der Weise,
daß Teilfugen durch die Stege gelegt werden od. dgl. Diese geteilte Ausführungsform
hat den Vorteil, daß der Innenring b beiderseits mit unlösbar festen Schultern ausgeführt
werden kann. Zwischen die Druckringe und die Stege werden die Nadeln f frei eingelegt.