WO2013092217A1 - Lagerkäfig, lagerkäfigsegment und verfahren zum zusammenbau des lagerkäfigs - Google Patents

Lagerkäfig, lagerkäfigsegment und verfahren zum zusammenbau des lagerkäfigs Download PDF

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bearing
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rolling
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Holger Kristandt
Winfried Oestreicher
Gerhard Wagner
Jürgen WEIGLEIN
Hans-Jürgen FRIEDRICH
Alfred Radina
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Definitions

  • the present invention relates to a bearing cage segment for rolling bearings, a bearing cage formed from such bearing cage segments and mounting parts and a method for producing such a bearing cage.
  • Bearing cages for rolling bearings generally consist of two side rings arranged in an axial (i.e., in the direction of a bearing rotation axis) and a plurality of webs connecting these side rings and arranged one behind the other in a circumferential direction of the bearing cage, which pairs form pockets for receiving rolling elements.
  • a bearing cage keeps the rolling elements at a distance from one another by means of the pockets provided for this purpose and prevents an immediate contact of adjacent rolling elements, which typically reduces friction and thus heat development in the bearing. It also ensures an even distribution of the rolling elements over an entire circumference of the cage or roller bearing and thus allows an even load distribution and a smooth and smooth running.
  • Rolling bearing cages are mechanically stressed during operation by friction, Zerr- and inertial forces. Under certain circumstances, chemical agents can also be caused by certain additives and substances. Shaping and choice of materials are therefore crucial to the integrity of the cage as well as operational reliability of the bearing as a whole.
  • rolling bearing cages typically include pressed cages and solid cages.
  • Pressed cages for rolling bearings are usually made of sheet steel, in some cases brass. made of sheet metal.
  • Solid cages for rolling bearings can be made for example of brass, steel, aluminum, polymers or phenolic resin.
  • Plastic solid cages which are often manufactured by injection molding, are characterized by a favorable combination of strength and elasticity. Good sliding properties of plastic on lubricated steel surfaces and low roughness of the cage surfaces at points of contact with rolling elements result in low cage friction, correspondingly low heat development in the bearing and hardly measurable wear. Due to the low material density also forces from the inertia of the cage remain small. Thanks to the very good emergency running properties of plastic cages, a bearing will remain functional for some time even if the lubrication fails completely, without blocking the bearing or causing any further damage.
  • plastics for conventionally injection-molded rolling bearing cages may be, for example, polyamide 66, polyamide 46, polyetheretherketone (PEEK), phenolic resin or other polymer material.
  • PEEK polyetheretherketone
  • Embodiments of the present invention provide a combined bearing cage having a combination of a plurality of bearing cage segments and at least one mounting member along its circumference, i. in circumferential or tangential direction, the bearing cage segments are placed.
  • it is preferably metal or Kunststofflagerkarfigsegmente or combined metal-plastic cage segments and one or more mounting parts made of metal, such as. Steel.
  • the bearing cage segments can be threaded onto the at least one mounting part, or vice versa.
  • the individual bearing cage segments can first be arranged annularly, for example by placing them along the circumference of a bearing inner ring, and then a mounting part is threaded or guided by corresponding coupling arrangements of the Lagerkarfigseg-. After threading or threading the mounting part through the coupling arrangements of the individual bearing cage segments, the at least one mounting part can be tensioned by means of a tensioning device such that the bearing cage formed from the at least one mounting part and the bearing cage segments threaded thereon is held securely on the bearing inner ring.
  • a bearing cage segment has two circumferential webs extending in a circumferential direction and at least one connecting web connecting the circumferential webs.
  • the bearing cage segment further comprises a coupling arrangement which is designed to arrange the bearing cage segment on at least one mounting part, so that a pocket for receiving a rolling body can be formed by means of two bearing cage segments arranged or threaded on the mounting part in the circumferential direction.
  • a bearing cage segment may be formed of a plastic such as polyamide 66, polyamide 46, polyetheretherketone (PEEK), phenolic resin, or other polymeric material. Bearing segments of metal or a combination of metal and plastic are also possible.
  • bearing cage segments may have exactly one connecting web connecting the circumferential webs, so that only exactly one rolling-element pocket is formed by means of two bearing cage segments arranged adjacent to the mounting part in the circumferential direction.
  • Other embodiments of Lagerkarfig- segments may also have two connecting webs connecting the two axially opposite circumferential webs, so that a Wälz stressestasche is already formed by the respective two connecting and peripheral webs of a Lagerkarfigsegments. In this case, two Wälz stressestaschene be formed by means of two arranged in the circumferential direction adjacent to the mounting member Lagerkarfigsegmente.
  • bearing cage segments according to exemplary embodiments can also have more than two connecting webs, so that accordingly more than two rolling body pockets can be formed in a bearing cage segment.
  • the coupling arrangement of a bearing cage segment may, for example, comprise a receptacle formed on or molded onto at least one of the circumferential webs for the positive-fit reception of the at least one mounting part.
  • the coupling arrangement for example, on the peripheral webs integrally formed channel-like receptacles for the at least one mounting part.
  • bushings may be provided on the peripheral webs, through which the at least one mounting part can be guided, and which completely surround the at least one mounting part. In this case, the groove-like receptacles and / or the bushings on the outside of the peripheral webs or be formed.
  • the receptacles and / or bushings can also be arranged on axially inner, ie axially facing sides of the circumferential webs.
  • the receptacles or feedthroughs for the at least one mounting part can be formed in a side of a first peripheral web facing a second circumferential web.
  • the mounting part through-passages formed on the peripheral webs lie on axially mutually facing sides of the opposite peripheral webs, so that one mounting part not on a front side of a bearing cage thus formed, but rather closer to an outer or inner ring shell. This allows the bearing ring closer to the rolling elements, such as tapered rollers, sit and thus dimensionally stable.
  • the receptacles for the at least one mounting part can be formed on a side of a first peripheral web remote from a second peripheral web.
  • a bearing cage for a rolling bearing such.
  • a tapered roller bearing provided, which is formed from a plurality of arranged on at least one mounting member Lagerkkfigsegmente.
  • such a bearing cage has a plurality of bearing cage segments for accommodating rolling elements in rolling element pockets formed by the bearing cage segments, each of the bearing cage segments having a coupling arrangement designed to thread the bearing cage segment onto at least one mounting part by means of the coupling arrangement can be adapted to a ring contour of the rolling bearing.
  • roller bearing cage has at least one mounting part in order to be able to thread the plurality of bearing cage segments onto the mounting part by means of their respective coupling arrangements, so that at least one rolling element pocket can be formed by means of two bearing cage segments threaded adjacent to the mounting part in the circumferential direction.
  • Such a bearing cage preferably comprises two mounting parts which can be arranged on opposite circumferential webs of the plurality of bearing cage segments.
  • a mounting part can for example be made of synthetic fibers or a metal, in particular of steel.
  • an annular shape of the at least one mounting part can be predetermined by an annular shape of a bearing inner ring, on which roll the rolling elements in the assembled state of the rolling bearing. That is, according to an assembly of the combined bearing cage on a bearing inner ring, depending on the radial positioning of the coupling arrangement, a circumference of the (tensioned) mounting part corresponds approximately to the pitch circle circumference of the rolling bearing thus formed.
  • a tensioning device is additionally provided, so that the bearing cage formed by the threaded bearing cage segments in the assembled state can adapt to an outer contour of a bearing inner race of the rolling bearing and held by the bearing cage Rolling can roll on the bearing inner ring.
  • the bearing cage segments can thus be threaded onto, for example, initially loose mounting parts, in order subsequently to place the initially formed bearing cage thus formed around a bearing inner ring.
  • the mounting parts can then be stretched by means of a tensioning device and held on tension that the individual cage segments of the hybrid cage in the circumferential direction of the contour of the bearing inner ring "snuggle".
  • embodiments also include a method of manufacturing a bearing cage for a rolling bearing, comprising a step of providing at least one mounting member, a step of providing a plurality of bearing cage segments for receiving rolling elements, each of the bearing cage segments having a coupling arrangement formed to locate the bearing cage segment on the at least one mounting member, and a step of Auffädeins the plurality of Lagerkarfigsegmente on the at least one mounting member, or vice versa, so that at least one by means of two arranged in the circumferential direction on the mounting part bearing cage segments Bag is formed for receiving a rolling element.
  • Threading may take place before, during or after a mounting of the plurality of bearing cage segments on a bearing inner ring, wherein thereby for (un) coupling the mounting part with a coupling attachment axially remote from a mounting position.
  • Ordering a (de-) mounting device can be used, which is designed to convey one end of the mounting part from the mounting position to an axially remote side coupling arrangement, through the axially remote side coupling arrangements of all located on the bearing inner ring bearing cage segments and back to the mounting position.
  • the mounting position for example, be located on an end face of the rolling bearing or the roller bearing cage, so that the opposite (remote) end face of the bearing cage is difficult or not accessible at all.
  • the (de-) mounting device can have an axial traverse with two axially separate feedthroughs, which open at an axially remote end of the traverse in different circumferential directions to supply the end of the mounting member initially in the circumferential direction of a coupling arrangement and after threading the End of the mounting part again from the circumferential direction to redirect axially outward.
  • the at least one mounting part can be tensioned by means of a tensioning device, so that the bearing cage formed by the threaded bearing cage segments, for example, adapts to a contour of a bearing inner ring of the rolling bearing.
  • the mounting part which should hold the bearing cage segments together during assembly, can also be removed again by means of the (de-) mounting device.
  • the bearing cage segments are held together by bearing inner and / or outer ring.
  • the mounting part can also be threaded again into the bearing cage segments of the bearing. In this way, even the most difficult overhead assembly or disassembly of large bearings are possible.
  • the method of (dem) mounting the bearing cage also includes a step of removing the at least one mounting member from the plurality of bearing cage segments when the bearing cage segments can be held in position by bearing rings of a mounted rolling bearing.
  • plastic bearing cage segments can be so coupled with metallic mounting parts, so that it comes in the mounted state of the combined bearing cage to no contact between the rolling element and steel cable, whereby wear by cage contact can be significantly reduced.
  • the emergency running properties of the combined metal-plastic bearing cage already described above can also be improved in an advantageous manner compared to pure metal cages by the use of plastic bearing cage segments.
  • bearing cages of the type described can also be used in applications in which brass material may not be used, for example in so-called acid gas applications or ammonia-compatible compressors (ammonia compressors) featured bearing cages are used with regard to the mounting parts and rolling elements standard components.
  • rolling bearings can be assembled or disassembled in difficult installation situations by threading the mounting part onto and / or unthreading the mounting part out of the bearing cage segments. Even an overhead mounting of separable slewing bearings without falling out of the rolling elements is possible by embodiments.
  • FIG. La - c perspective views of a plastic bearing cage segment, according to an embodiment; perspective views of a mounted on a bearing inner ring bearing cage, according to an embodiment;
  • Fig. 3 is an enlarged view of a cross member for (dis) assembly of a bearing cage, according to an embodiment; 4 shows an enlarged illustration of a tensioning device for tensioning two mounting parts placed on bearing cage segments on the front side;
  • FIG. 5 shows sectional views of a built-in tapered roller bearing hybrid cage, according to an embodiment
  • FIG. 6 Overview of a built-in tapered roller bearing hybrid cage, according to one embodiment.
  • Figures la to lc show various perspective views of an exemplary plastic bearing cage segment 10 for a hybrid bearing cage according to one embodiment.
  • the bearing cage segment 10 has two axially spaced and extending in a circumferential direction 1 1 of the bearing cage circumferential or side bars 12 and at least one connecting the peripheral webs 12 in the axial direction connecting web 13.
  • the bearing cage segment 10 further has a coupling arrangement 14, which is designed to arrange the bearing cage segment 10 on at least one mounting part (not shown in FIGS. 1 a to 1 c), so that two or more adjacent parts arranged in the circumferential direction 11 on the mounting part Lagerklafigsegmente 10 at least one pocket for receiving a rolling element (also not shown in the figures la to lc) can be formed.
  • the bearing cage segment 10 can be made, for example, in one piece from a plastic. This means that it can be a one-piece plastic injection molded part in a bearing cage segment 10 according to embodiments.
  • the coupling arrangement 14 may have, at opposite axial ends or peripheral webs 12 of the bearing cage segment 10, feedthroughs 15 and / or channel-like projections 16 for receiving two axially spaced mounting parts on the circumferential webs 12 of the bearing cage segment 10 in an axial manner so that a mounting part of the bearing cage segment 10 can be guided towards a circumferentially adjacent bearing cage segment.
  • the bushings 15 and / or the channel-like projections 16 on or on axially outer sides of the circumferential webs 12 are formed or molded. This does not necessarily have to be the case. In other embodiments, these bushings 15 and / or channel-like projections 16 of the coupling arrangement 14 may also be integrally formed on axially inner sides of the circumferential webs 12. In addition, further placement possibilities for the coupling arrangement 14 or their feedthroughs 15 and / or projections 16 are conceivable, such as, for example, FIG. B. at the connecting webs 13th
  • the bushings 15 may be formed from circumferentially 11 alternating and the mounting part over or under cross-channel-like projections.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 1a shows only one of numerous geometrically possible coupling arrangements 14 for the mounting part.
  • the passages 15 can be formed at one of the two axial ends, i. seen in the circumferential direction 11, compared to the groove-like projections 16 at the opposite axial end of the Lagerkafigsegments 10.
  • the bushings 15, which at one of an axially outboard mounting position are poorly accessible axially inner circumferential ridge 12 of the Lagerkarfigsegments 10 located at smaller intervals on the associated peripheral ridge 12 compared with the axially opposite Garrinnen 16. This can facilitate axial internal threading of the mounting part of the axially outward mounting position, as will be explained below.
  • a connecting web 13 which at the same time acts as a separating web between two adjacent rolling-body pockets or windows, can also have molded-on or molded-on guide sections 17 which are used to guide rolling bodies, such as For example, cylindrical rollers, tons or cones serve.
  • guide rolling bodies such as For example, cylindrical rollers, tons or cones serve.
  • the connecting web 13 integrally formed guide lugs or lips, which are adapted in shape to a curvature of a WälzSystemmantel
  • the circumferential surfaces 11 facing side surfaces of the connecting web 13 may be adapted in shape to a Wälz Eisengeometrie, ie, for example, have a curvature corresponding to a WälzSystemober Construction.
  • This allows in the assembled state an improved and more stable guidance of the rolling elements.
  • the plastic bearing cage segments 10 shown by way of example in FIGS. 1a to 1c can now be connected to a bearing cage for a rolling bearing by means of mounting parts which run along the circumferential webs 12 and be mounted, for example, on a bearing inner ring.
  • embodiments also provide a method and a procedure for producing or mounting such a bearing cage.
  • the mounting of a bearing cage according to the invention initially comprises providing at least one mounting part, wherein, two or more mounting parts for both axial ends or peripheral webs of the bearing cage can be provided. Furthermore, provision is made for a plurality of the described bearing cage segments 10, wherein each of the bearing cage segments 10 has a coupling arrangement 14, 15, 16, which is designed to arrange the bearing cage segment 10 on the at least one mounting part.
  • the provided Lagerkkfigsegmente 10 are then threaded during assembly on the at least one mounting member 22, or vice versa, so that at least one pocket for receiving a rolling element is formed by means of two arranged in the circumferential direction on the mounting part Lagerrithfigseg- elements 10.
  • the bearing cage 20 has a plurality of bearing cage segments 10 for receiving rolling elements 21 in rolling bearing pockets formed by the bearing cage segments 10, each of the cage cage segments 10 having a coupling arrangement 14, 15, 16 formed around the respective cage cage segment 10 on at least one mounting member 22 réellefädeln, which is adaptable to a ring contour of the rolling bearing or the bearing ring 23.
  • the hybrid bearing cage 20 also has two axially spaced mounting parts
  • an annular shape of the bearing cage body in an assembled state of the bearing cage 20, can be formed by a shape of the bearing inner ring
  • a length of the two axially spaced mounting parts 22 on a diameter or circumference of the bearing inner ring 23 are adapted so that the diameter of the annular around the bearing ring 23 circumferential mounting members 22 substantially this outer diameter of the bearing inner ring 23 or the bearing pitch circle diameter corresponds - depending on the radial positioning of the Montageseilkopp ment arrangement 15, 16th
  • an original length or circumference of a mounting member 22 so preferably only be chosen larger than the circumference of the assembly underlying bearing inner ring 23, so that a comfortable installation of the cage segments 10 is possible.
  • the circumference of a mounting part 22 can then be adapted to the circumference of the bearing inner ring 23, so that the bearing cage segments 10 coupled to the at least one mounting part 22 are held on the bearing inner ring 23 as securely as possible.
  • this adaptation could, for example, by a flexible, stretchable or rubber-like mounting member 22 can be accomplished, which can be expanded before and during assembly to a first required larger circumferential extent, and then during or after assembly to a corresponding to the bearing inner circumference circumference to contract.
  • the adaptation to the Lagerinnenringphasesdorf can be accomplished, for example by means of a suitable clamping device, which is formed to det, for example, after mounting the bearing cage 20, the at least one mounting member 22 so that the formed by the threaded bearing cage segments 10 Bearing cage 20 in the assembled state to an outer contour of the bearing inner ring 23 of the rolling bearing adapts and the rollers held by the bearing cage 21 can roll in operation on the bearing inner ring 23.
  • a tensioning device is indicated in the figure 2 by the reference numeral 24. They will be discussed in more detail below.
  • embodiments of the present invention provide a mounting device 27 configured to move one end of the mounting member 22a from the mounting position first to a (far from the mounting position) axially spaced coupling assembly 16 of a bearing cage segment 10, then through the axially remote side Coupling assemblies 16 through all located on the bearing inner ring 23 Lagerkkfigsegmente 10 through, and finally to move back towards the mounting position.
  • the mounting device 27 as shown in the enlarged view of Figure 3, an axial cross member 31 having two axially separate extending passages 32, 33, which at a (to the mounting position) remotely At the end 34 of the traverse 31 open in different circumferential directions to initially supply the end of the mounting member 22a in the circumferential direction of a coupling assembly 16 and redirect the same end of the mounting member 22a again from the circumferential direction axially outwards to the mounting position after the annular threading.
  • the (dis) assembly of the bearing in a gearbox via the insertion of the traverse and a cable pulling the tensioning cable 22a are guided on the bearing inside.
  • FIG. 4 shows, in a perspective and enlarged view, a cable pull-in aid or tensioning device 41 coupled to the traverse 27 for the mounting part 22a which extends axially away from the mounting position.
  • the mounting part 22a between an upper and a lower jaw 42a, 42b of the clamping device 41 for example, by means of radially acting screws 43 are clamped.
  • a fine adjustment of the bias of the remote mounting member 22 a can be made by a distance of the clamping device 41 is adjusted to an axial stop plate 45.
  • the assembly position facing mounting member 22 b can be held by means of a tensioning device associated with this cable 46 to tension, so that the Lagerkarfig- segments 10 can be captive coupled to the bearing inner ring or clamped.
  • the voltage of the mounting member 22b can be adjusted for example by means of the tensioning device 46 located screws.
  • the mounting parts 22 running on the circumferential webs 12 can thus be pretensioned such that corresponding bearing surfaces of the bearing cage segments 10 are pressed onto contact surfaces of the bearing inner ring 23 intended for this purpose, as shown by way of example with reference to the tapered roller bearing schematically illustrated in FIG.
  • inventions can be used particularly preferably for bearings or bearing cages with a diameter from 300 mm, since plastic solid cages, as already described at the beginning, are relatively difficult to realize on this scale.
  • embodiments include combined metal-plastic bearing cages with a diameter of 300 mm and above, in particular 350 mm and above.
  • at least one mounting part, but preferably two mounting parts are held in a form-fitting manner by (pre-positioned) plastic segments by threading the mounting parts through corresponding bushings, or vice versa.
  • the mounting parts can metallic mounting parts such. As steel cables, be.
  • An inventive combined metal-plastic bearing cage can not fall apart even if the preload of the mounting parts.
  • the proposed concept makes it possible to provide runway or shoulder guided metal-plastic bearing cages.

Abstract

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen einen Lagerkäfig (20) für ein Wälzlager, mit einer Mehrzahl von Lagerkäfigsegmenten (10) zur Aufnahme von Wälzkörpern (21) in durch die Lagerkäfigsegmente (10) gebildete Wälzkörpertaschen, wobei jedes der Lagerkäfigsegmente eine Kopplungsanordnung (14; 15; 16) aufweist, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment (10) mittels der Kopplungsanordnung (14; 15; 16) auf wenigstens einem Montageseil (22) aufzufädeln, das an eine Ringkontur des Wälzlagers anpassbar ist; und wenigstens einem Montageseil (22), um die Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente (10) mittels ihrer jeweiligen Kopplungsanordnungen (14; 15; 16) derart auf das Montageseil (22) auffädeln zu können, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung benachbart auf dem Montageseil aufgefädelter Lagerkäfigsegmente (10) wenigstens eine Wälzkörpertasche gebildet werden kann.

Description

B e s c h r e i b u n g
LAGERKÄFIG, LAGERKÄFIGSEGMENT UND VERFAHREN UM ZUSAMMENBAU DES LAGERKÄFIGS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lagerkäfigsegment für Wälzlager, einen aus derartigen Lagerkäfigsegmenten und Montageseilen gebildeten Lagerkäfig und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Lagerkäfigs.
Lagerkäfige für Wälzlager bestehen im Allgemeinen aus zwei in einem axialen (d.h. in Richtung einer Lagerrotationsachse) Abstand angeordneten Seitenringen und mehreren, diese Seitenringe verbindenden und in einer Umfangsrichtung des Lagerkäfigs hintereinander angeordneten Stegen, welche paarweise Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern bilden. Ein Lagerkäfig hält die Wälzkörper mittels der dafür vorgesehenen Taschen auf Abstand zueinander und verhindert eine unmittelbare Berührung benachbarter Wälzkörper, was Reibung und damit Wärmeentwicklung im Lager typischerweise verringert. Er sorgt außerdem für eine gleichmäßige Verteilung der Wälzkörper über einen gesamten Umfang des Käfigs bzw. Wälzlagers und ermöglicht so eine gleichmäßige Lastverteilung sowie einen ruhigen und gleichmäßigen Lauf. Wälzlagerkäfige werden im Betrieb durch Reibungs-, Zerr- und Trägheitskräfte mechanisch stark beansprucht. Dazu können unter Umständen auch chemische Einwirkungen durch bestimmte Zusätze und Substanzen kommen. Formgebung und Werkstoffwahl sind deshalb für eine Funktionstüchtigkeit des Käfigs ebenso wie für eine Betriebszuverlässigkeit des Lagers, insgesamt von entscheidender Bedeutung.
Typischerweise umfassen Wälzlagerkäfige gepresste Käfige und Massivkäfige. Gepresste Käfige für Wälzlager werden meist aus Stahlblech, in einigen Fällen auch aus Messing- blech gefertigt. Massivkäfige für Wälzlager können beispielsweise aus Messing, Stahl, Aluminium, Polymeren oder Phenolharz hergestellt sein.
Kunststoffmassivkäfige, die oftmals mittels Spritzgussverfahren gefertigt werden, zeichnen sich durch eine günstige Kombination von Festigkeit und Elastizität aus. Gute Gleiteigenschaften von Kunststoff auf geschmierten Stahlflächen und eine geringe Rauheit der Käfigoberflächen an Berührungsstellen mit Wälzkörpern haben eine niedrige Käfigreibung, eine entsprechend geringe Wärmeentwicklung im Lager und einen kaum messbaren Verschleiß zur Folge. Wegen der geringen Werkstoffdichte bleiben auch Kräfte aus der Mas- senträgheit des Käfigs klein. Dank sehr guter Notlaufeigenschaften von Kunststoffkäfigen bleibt ein Lager selbst bei völligem Versagen der Schmierung noch für einige Zeit funktionsfähig, ohne dass es zum Blockieren des Lagers oder zu weiteren Folgeschäden kommt.
Bei Kunststoffen für herkömmlich gespritzte Wälzlagerkäfige kann es sich beispielsweise um Polyamid 66, Polyamid 46, Polyetheretherketon (PEEK), Phenolharz oder auch einen anderen Polymerwerkstoff handeln.
Große Wälzlager, wie z. B. Kegelrollenlager, ab einem Lagerdurchmesser von beispielsweise >300 mm, können meist nur mit einem Stahl-Bolzen- Käfig bzw. mit einem Stahlkä- fig getrennt montiert werden. Beide Käfigarten sind in ihrer Herstellung sehr teuer. Bei alternativen Kunststoffkäfigen besteht allerdings allgemein das Problem darin, dass diese für mittlere bis große Lagerdurchmesser, beispielsweise ab einem Durchmesser von ca. 300 mm, fertigungstechnisch nur schwer bzw. nicht in geforderter Qualität herstellbar sind. Dies liegt unter anderem an dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kunststoff, der gegenüber dem von Stahl wesentlich größer ist, so dass es bei Wärmeentwicklung zu einer Klemmwirkung der Wälzkörper in einem reinen Kunststoffkäfig kommen kann. Durch den erhöhten Wärmeausdehnungskoeffizienten kann eine Schulterführung eines Kunststoffkä- figs nicht sichergestellt werden. Des Weiteren wird durch den erhöhten Wärmeausdehnungskoeffizienten auch eine Maßhaltigkeit in Relation zu dem Lagerkäfigdurchmesser verschlechtert. Auch die Festigkeit von Kunststoff ist in radialer Richtung gegenüber Metall, wie beispielsweise Stahl, deutlich eingeschränkt. Um Kunststoffkäfige mit derart großen Durchmessern herzustellen, wären zudem komplizierte Spritzgusswerkzeuge nötig, was wiederum zu nicht akzeptabel hohen Herstellungskosten führen würde. Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für mittlere bis große Lagerdurchmesser ab ca. 300 mm, Lagerkäfige mit einer für kleinere Kunststoffkäfige typischen und günstigen Kombination aus Festigkeit, Elastizität und Gleitverhalten bereitzustellen. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Lagerkäfig bereitzu- stellen, welcher möglichst einfach und unkompliziert montiert werden kann.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sehen dazu einen kombinierten Lagerkäfig vor, der eine Kombination aus einer Mehrzahl von Lagerkäfigsegmenten und wenigstens einem Montageseil aufweist, entlang dessen Umfang, d.h. in Umfangs- bzw. Tangen- tialrichtung, die Lagerkäfigsegmente platziert werden. Gemäß Ausführungsbeispielen handelt es sich vorzugsweise um Metall- oder Kunststofflagerkäfigsegmente bzw. kombinierte Metall-Kunststofflagerkäfigsegmente und um ein oder mehrere Montageseile aus Metall, wie z. B. Stahl. Für eine Montage des Lagerkäfigs können die Lagerkäfigsegmente auf das wenigstens eine Montageseil aufgefädelt werden, oder umgekehrt. Das bedeutet, dass beispielsweise auch die einzelnen Lagerkäfigsegmente zuerst ringförmig angeordnet werden können, beispielsweise durch deren Platzierung entlang des Umfangs eines Lagerinnenrings, und danach ein Montageseil durch entsprechende Kopplungsanordnungen der Lagerkäfigseg- mente gefädelt oder geführt wird. Nach dem Auf- bzw. Durchfädeln des Montageseils durch die Kopplungsanordnungen der einzelnen Lagerkäfigsegmente kann das wenigstens eine Montageseil mittels einer Spannvorrichtung derart gespannt werden, dass der aus dem wenigstens einen Montageseil und der darauf aufgefädelten Lagerkäfigsegmente gebildete Lagerkäfig sicher auf dem Lagerinnenring gehalten wird.
Ein Lagerkäfigsegment weist gemäß Ausführungsbeispielen zwei in einer Umfangsrichtung verlaufende Umfangs- bzw. Seitenstege und wenigstens einen die Umfangsstege verbindenden Verbindungssteg auf. Das Lagerkäfigsegment umfasst ferner eine Kopplungsanordnung, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment auf wenigstens einem Montageseil anzuordnen, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung benachbart auf dem Montageseil angeordneter bzw. aufgefädelter Lagerkäfigsegmente eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers gebildet werden kann. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann ein Lagerkäfigsegment aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid 66, Polyamid 46, Polyetheretherketon (PEEK), Phenolharz oder auch einem anderen Polymerwerkstoff gebildet sein. Lagerkäfigsegmente aus Metall oder einer Metall- Kunststoff Kombination sind ebenso möglich.
Manche Ausführungsbeispiele von Lagerkäfigsegmenten können genau einen die Umfangsstege verbindenden Verbindungssteg aufweisen, so dass mittels zweier in der Um- fangsrichtung benachbart auf dem Montageseil angeordneter Lagerkäfigsegmente auch nur genau eine Wälzkörpertasche gebildet wird. Andere Ausführungsbeispiele von Lagerkäfig- Segmenten können auch zwei die beiden axial gegenüberliegenden Umfangsstege verbindende Verbindungsstege aufweisen, so dass bereits durch die jeweils zwei Verbindungsund Umfangsstege eines Lagerkäfigsegments eine Wälzkörpertasche gebildet wird. In diesem Fall werden mittels zweier in der Umfangsrichtung benachbart auf dem Montageseil angeordneter Lagerkäfigsegmente zwei Wälzkörpertaschen gebildet. Selbstverständ- lieh können Lagerkäfigsegmente gemäß Ausführungsbeispielen auch mehr als zwei Verbindungsstege aufweisen, so dass demzufolge auch mehr als zwei Wälzkörpertaschen in einem Lagerkäfigsegment ausgebildet sein können.
Die Kopplungsanordnung eines Lagerkäfigsegments kann beispielsweise eine an wenigs- tens einen der Umfangsstege an- bzw. eingeformte Aufnahme zum formschlüssigen Aufnehmen des wenigstens einen Montageseils umfassen. Dazu kann die Kopplungsanordnung beispielsweise an den Umfangsstegen angeformte rinnenartige Aufnahmen für das wenigstens eine Montageseil aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können an den Umfangsstegen auch Durchführungen vorgesehen sein, durch welche das wenigstens eine Montageseil geführt werden kann, und welche das wenigstens eine Montageseil vollständig umschließen. Dabei können die rinnenartigen Aufnahmen und/oder die Durchführungen axial außenliegend an die Umfangsstege an- bzw. eingeformt sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Aufnahmen und/oder Durchführungen auch an axial innenliegenden, d.h. axial einander zugewandten Seiten der Umfangsstege angeordnet sein. In anderen Worten ausgedrückt können die Aufnahmen oder Durchführungen für das wenigstens eine Montageseil gemäß einer Ausführungsform in einer einem zweiten Umfangssteg zugewandten Seite eines ersten Umfangsstegs eingeformt sein. Dies bedeutet, dass die an den Umfangsstegen eingeformten Montageseildurchführungen auf axial einander zugewandten Seiten der gegenüberliegenden Umfangsstege liegen, so dass ein Montageseil nicht auf einer Stirnseite eines so gebildeten Lagerkäfigs liegt, sondern vielmehr näher an einem Außen- oder Innenringmantel. Dadurch kann der Lagerring näher an den Wälzkörpern, beispielsweise Kegelrollen, sitzen und wird somit formstabiler. Es werden somit weniger Kippmomente erzeugt. Des Weiteren kann in axialer Richtung Platz eingespart werden, was wiederum - in axialer Richtung gesehen - zu insgesamt schlankeren Lagern führen kann. Andere Ausführungsformen erlauben aber selbstverständlich auch, dass die Aufnahmen für das wenigstens eine Montageseil an einer einem zweiten Umfangssteg abgewandten Seite eines ersten Umfangsstegs angeformt sind. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die an den Umfangsstegen ein- bzw. angeformten Montageseil- durchführungen auf axial einander abgewandten Seiten der gegenüberliegenden Umfangs- stege liegen, so dass ein Montageseil auf einer Stirnseite eines so gebildeten Lagerkäfigs liegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auch ein Lagerkäfig für ein Wälzlager, wie z. B. ein Kegelrollenlager, vorgesehen, der aus einer Mehrzahl von auf wenigstens einem Montageseil angeordneter Lagerkäfigsegmente gebildet ist. Ein derartiger Lagerkäfig weist gemäß Ausführungsbeispielen also eine Mehrzahl von Lagerkäfig- segmenten zur Aufnahme von Wälzkörpern in durch die Lagerkäfigsegmente gebildete Wälzkörpertaschen auf, wobei jedes der Lagerkäfigsegmente eine Kopplungsanordnung aufweist, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment mittels der Kopplungsanordnung auf wenigstens einem Montageseil aufzufädeln, das an eine Ringkontur des Wälzlagers anpassbar ist. Ferner weist der Wälzlagerkäfig wenigstens ein Montageseil auf, um die Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente mittels ihrer jeweiligen Kopplungsanordnungen derart auf das Montageseil auffädeln zu können, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung benachbart auf dem Montageseil aufgefädelter Lagerkäfigsegmente wenigstens eine Wälzkörpertasche gebildet werden kann.
Bevorzugt umfasst ein derartiger Lagerkäfig zwei an gegenüberliegenden Umfangsstegen der Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente anordenbare Montageseile. Ein solches Montageseil kann beispielsweise aus Kunstfasern oder einem Metall, insbesondere aus Stahl, hergestellt sein. Dies verleiht einem Hybridkäfig gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine bei Wälzlagern geforderte radiale Stabilität. In einem montierten Zustand des Lagerkäfigs kann eine Ringform des wenigstens einen Montageseils durch eine Ringform eines Lagerinnenrings vorgegeben sein, auf dem die Wälzkörper in montiertem Zustand des Wälzlagers abrollen. D.h., nach einer Montage des kombinierten Lagerkäfigs auf einen Lagerinnenring entspricht, je nach radialer Positionie- rung der Kopplungsanordnung, ein Umfang des (gespannten) Montageseils ungefähr dem Teilkreisumfang des so gebildeten Wälzlagers.
Um nach einer Montage des Lagerkäfigs das wenigstens eine Montageseil zu spannen, ist gemäß manchen Ausführungsbeispielen zusätzlich eine Spannvorrichtung vorgesehen, so dass sich der durch die aufgefädelten Lagerkäfigsegmente gebildete Lagerkäfig in montiertem Zustand an eine Außenkontur eines Lagerinnenrings des Wälzlagers anpassen kann und die von dem Lagerkäfig gehaltenen Wälzkörper auf dem Lagerinnenring abrollen können. Während einer Montage des Lagerkäfigs können somit die Lagerkäfigsegmente beispielsweise auf zunächst lose Montageseile aufgefädelt werden, um anschließend den so gebildeten zunächst losen Lagerkäfig um einen Lagerinnenring herum zu legen. Um den Lagerkäfig dann auch auf dem Lagerinnenring zu halten, können die Montageseile dann mittels einer Spannvorrichtung derart gespannt und auf Spannung gehalten werden, dass sich die einzelnen Käfigsegmente des Hybridkäfigs in Umfangsrichtung an die Kontur des Lagerinnenrings„anschmiegen".
Entsprechend dem vorhergehend beschriebenen Montageprozess umfassen Ausführungsbeispiele demnach auch ein Verfahren zum Herstellen bzw. Montieren eines Lagerkäfigs für ein Wälzlager mit einem Schritt des Bereitstellens wenigstens eines Montageseils, einem Schritt des Bereitstellens einer Mehrzahl von Lagerkäfigsegmenten zur Aufnahme von Wälzkörpern, wobei jedes der Lagerkäfigsegmente eine Kopplungsanordnung aufweist, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment auf dem wenigstens einen Montageseil anzuordnen, und einem Schritt des Auffädeins der Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente auf das wenigstens eine Montageseil, oder umgekehrt, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung benachbart auf dem Montageseil angeordneter Lagerkäfigsegmente wenigs- tens eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers gebildet wird.
Dabei kann das Auffädeln vor, während oder nach einer Montage der Mehrzahl der Lager- käfigsegmente auf einen Lagerinnenring stattfinden, wobei dabei zum (Ent-) Koppeln des Montageseils mit zu einer Montageposition axial entferntseitig liegenden Kopplungsan- Ordnungen eine (De-)Montagevorrichtung benutzt werden kann, die ausgebildet ist, um ein Ende des Montageseils aus der Montageposition hin zu einer axial entferntseitigen Kopplungsanordnung, durch die axial entferntseitigen Kopplungsanordnungen sämtlicher auf dem Lagerinnenring befindlicher Lagerkäfigsegmente hindurch und wieder zurück in Richtung Montageposition befördern. Dabei kann sich die Montageposition beispielsweise an einer Stirnseite des Wälzlagers bzw. des Wälzlagerkäfigs befinden, sodass die dazu gegenüberliegende (entferntseitige) Stirnseite des Lagerkäfigs schwer bzw. überhaupt nicht zugänglich ist. Die (De-)Montagevorrichtung kann dabei eine axiale Traverse mit zwei in axialer Richtung getrennt verlaufenden Durchführungen aufweisen, welche an einem axial entferntseitigen Ende der Traverse in unterschiedliche Umfangsrichtungen münden, um das Ende des Montageseils zunächst in Umfangsrichtung einer Kopplungsanordnung zuzuführen und nach dem Auffädeln das Ende des Montageseils wieder aus der Umfangsrichtung axial nach außen hin umzulenken.
Nach dem Auffädeln kann das wenigstens eine Montageseil mittels einer Spannvorrichtung gespannt werden, so dass sich der durch die aufgefädelten Lagerkäfigsegmente gebildete Lagerkäfig beispielsweise an eine Kontur eines Lagerinnenrings des Wälzlagers anpasst.
Ist der Lagerkäfig samt Wälzkörper und Lagerringen zu einem Wälzlager montiert worden, beispielsweise in einer Überkopf-Montage, kann das Montageseil, welches die Lagerkäfig- segmente während der Montage zusammenhalten sollte, vermittels der (De- )Montagevorrichtung auch wieder entfernt werden. In dem montierten Lager werden die Lagerkäfigsegmente von Lagerinnen- und/oder -außenring zusammengehalten. Bei einer nachfolgenden Demontage des Wälzlagers, kann vermittels der (De-)Montagevorrichtung das Montageseil auch erneut wieder in die Lagerkäfigsegmente des Wälzlagers eingefädelt werden. Auf diese Art sind selbst schwierigste Überkopf-Montagen bzw. Demontagen von großen Wälzlagern möglich. Gemäß Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren zum (De-)Montieren des Lagerkäfigs also auch einen Schritt des Entfernens bzw. Entfädelns des wenigstens einen Montageseils von der Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente, wenn die Lagerkäfigsegmente durch Lagerringe eines montierten Wälzlagers in Position gehalten werden können. Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung. Mittels einer durch die Kombination von Lagerkäfigsegmenten (aus Kunststoff, Metall oder einer Metall-Kunststoffkombination) und der Montageseile (aus Metall oder Kunstfasern (z.B. Carbon) mit möglichst geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten) erzielte Segmentbauweise kann ein Wärmeausdehnungskoeffizient bei kombinierten Metall- Kunststoff-Lagerkäfigen auf ein Minimum reduziert werden, was sich insbesondere bei mittleren bis großen Lagerdurchmessern ab ca. 300 mm positiv bemerkbar macht. Gegenüber reinen Kunststoffkäfigen kann durch den Einsatz der Montageseile, bei denen es sich beispielsweise um Stahlseile handeln kann, eine Erhöhung der Festigkeit, insbesondere in radialer Richtung, erreicht werden. Durch die als Träger fungierenden Montageseile ist ein erzielbarer Ringdurchmesser nach oben im Wesentlichen unbeschränkt.
Des Weiteren können Kunststofflagerkäfigsegmente derart mit metallischen Montageseilen gekoppelt werden, sodass es in montiertem Zustand des kombinierten Lagerkäfigs zu keinem Kontakt zwischen Wälzkörper und Stahlseil kommt, wodurch ein Verschleiß durch Käfigkontakt deutlich reduziert werden kann. Auch die oben bereits beschriebenen Not- laufeigenschaften des kombinierten Metall-Kunststoff-Lagerkäfigs können durch den Einsatz von Kunststofflagerkäfigsegmenten auf vorteilhafte Weise gegenüber reinen Metallkäfigen verbessert werden.
Infolge der Elastizität von Kunststofflagerkäfigsegmenten können Wälzkörper in die durch benachbarte Segmente gebildeten Taschen einschnappen, wodurch eine Haltefunktion für die Wälzkörper realisiert wird. Ein erfindungsgemäßer kombinierter Lagerkäfig kann somit völlig getrennt von dem Lager montiert werden.
Weitere Vorteile von Ausführungsbeispielen können sich durch eine zum Teil enorme Gewichtsersparnis gegenüber herkömmlichen Messing- bzw. Stahlmassivkäfigen ergeben. Diese Gewichtsersparnis wird in erster Linie durch den Einsatz erfindungsgemäßer Lagerkäfigsegmente aus Kunststoff und/oder Metall erzielt. Dadurch, dass nicht ein ganzer Käfig, sondern lediglich einzelne Lagerkäfigsegmente hergestellt werden müssen, ist dies mit einfachen und kleinen Spritzgusswerkzeugen möglich, was wiederum eine kostengüns- tige Fertigung eines kombinierten Lagerkäfigs ermöglicht. Unter anderem sind ein niedriges Laufgeräusch, gute Dämpfung, hervorragende tripologische Eigenschaften, und eine ausgezeichnete Notlaufeigenschaft weitere Vorteile dieses Lagerkäfigs. Lagerkäfige mit einer Mehrzahl von separaten Lagerkäfigsegmenten, die als solche über wenigstens ein Montageseil zu einem Ringkorpus zusammengefasst sind, können prinzipiell für sämtliche Wälzlagerformen bzw. -Varianten eingesetzt werden. Ein derartiger Lagerkäfig kann außenring-, innenring- und laufbahngeführt konstruiert werden. Zudem ist er relativ leicht zu montieren bzw. zu demontieren - selbst wenn der Lagerkäfig ein einem eingebauten Lager verbaut ist.
Lagerkäfige der vorgestellten Art können zum Beispiel auch bei Anwendungen eingesetzt werden, in denen Messingmaterial nicht eingesetzt werden darf, wie zum Beispiel in so genannten Sauergas- Anwendungen („Sour Gas "-Anwendungen) oder Ammoniak- tauglichen Kompressoren (Ammonia Compressors). Bei den vorgestellten Lagerkäfigen sind hinsichtlich der Montageseile und Wälzkörper Standardkomponenten verwendbar.
Des Weiteren können Wälzlager in schwierigen Einbausituationen durch Auffädeln des Montageseils auf und/oder Entfädeln des Montageseils aus den Lagerkäfigsegmente mon- tiert bzw. demontiert werden. Sogar eine Überkopf- Montage von separierbaren Großwälzlagern ohne ein Herausfallen der Wälzkörper wird durch Ausführungsbeispiele möglich.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. la - c perspektivische Darstellungen eines Kunststofflagerkäfigsegments, gemäß einem Ausführungsbeispiel; perspektivische Darstellungen eines auf einen Lagerinnenring montierten Lagerkäfigs, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung einer Traverse zur (De-) Montage eines Lagerkäfigs, gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung einer Spannvorrichtung zum Spannen zweier an Lagerkäfigsegmenten stirnseitig platzierten Montageseilen;
Fig. 5 Schnittdarstellungen eines in einem Kegelrollenlager verbauten Hybridkäfigs, gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 6 Übersichtsdarstellung eines in einem Kegelrollenlager verbauten Hybridkäfigs, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figuren la bis lc zeigen verschiedene perspektivische Ansichten eines exemplarischen Kunststofflagerkäfigsegments 10 für einen Hybridlagerkäfig gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Das Lagerkäfigsegment 10 weist zwei axial beabstandete und in einer Umfangsrichtung 1 1 des Lagerkäfigs verlaufende Umfangs- bzw. Seitenstege 12 und wenigstens einen die Umfangsstege 12 in axialer Richtung verbindenden Verbindungssteg 13 auf. Das Lagerkäfigsegment 10 weist ferner eine Kopplungsanordnung 14 auf, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment 10 auf wenigstens einem Montageseil (in den Figuren la bis lc nicht dargestellt) anzuordnen, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung 11 benachbart auf dem Montageseil angeordneter bzw. aufgefädelter Lagerkäfigsegmente 10 wenigstens eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers (ebenfalls in den Figuren la bis lc nicht gezeigt) gebildet werden kann.
Wie es oben bereits erwähnt wurde, kann das Lagerkäfigsegment 10 beispielsweise einstückig aus einem Kunststoff hergestellt sein. Das bedeutet, dass es sich bei einem Lagerkäfigsegment 10 gemäß Ausführungsbeispielen um ein einstückiges Kunststoff- Spritzgussteil handeln kann.
Die Kopplungsanordnung 14 kann an gegenüberliegenden axialen Enden bzw. Umfangs- stegen 12 des Lagerkäfigsegments 10 Durchführungen 15 und/oder rinnenartige Vorsprünge 16 zum (formschlüssigen) Aufnehmen von zwei gemäß einer axialen Erstreckung des Lagerkäfigsegments 10 axial beabstandeten Montageseilen an den Umfangsstegen 12 des Lagerkäfigsegments 10 aufweisen, so dass ein Montageseil von dem Lagerkäfigsegment 10 hin zu einem in Umfangsrichtung benachbarten Lagerkäfigsegment geführt werden kann.
In dem in den Figuren 1 a bis 1 c gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Durchführungen 15 und/oder die rinnenartigen Vorsprünge 16 an axial außen liegenden Seiten der Umfangsstege 12 an- bzw. angeformt. Dies muss aber nicht notwendigerweise der Fall sein. Bei anderen Ausführungsformen können diese Durchführungen 15 und/oder rinnenartigen Vorsprünge 16 der Kopplungsanordnung 14 auch an axial innen liegenden Seiten der Umfangsstege 12 angeformt sein. Zudem sind auch noch weitere Platzierungsmöglichkei- ten für die Kopplungsanordnung 14 bzw. deren Durchführungen 15 und/oder Vorsprünge 16 denkbar, wie z. B. an den Verbindungsstegen 13.
Wie insbesondere aus der Darstellung der Figur 1 a zu erkennen ist, können die Durchführungen 15 aus in Umfangsrichtung 11 abwechselnden und das Montageseil über- bzw. untergreifenden rinnenartigen Vorsprüngen gebildet sein. Die in der Figur la exemplarisch dargestellte Ausführungsform zeigt dabei allerdings nur eine von zahlreichen geometrisch möglichen Kopplungsanordnung 14 für das Montageseil.
Wie bei dem Vergleich der beiden axial gegenüberliegenden Umfangsstege 12 deutlich wird, können die Durchführungen 15 an einem der beiden axialen Enden, d.h. den Um- fangsstegen 12, des Lagerkäfigsegments 10 in Umfangsrichtung 11 gesehen in kleineren Abständen angeordnet sein, im Vergleich zu den rinnenartigen Vorsprüngen 16 an dem gegenüberliegenden axialen Ende des Lagerkäfigsegments 10. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Durchführungen 15, welche sich an einem von einer axial außen gelegenen Montageposition nur schlecht zugänglichen axial innenliegenden Umfangssteg 12 des Lagerkäfigsegments 10 befinden, in kleineren Abständen an dem zugeordneten Umfangssteg 12 angeordnet verglichen mit den axial gegenüberliegenden Halterinnen 16. Dies kann ein axial innenliegendes Einfädeln des Montageseils von der axial außen gelegenen Montageposition erleichtern, wie es weiter unten noch verdeutlicht wird.
Wie es weiter aus den Figuren la bis lc zu erkennen ist, kann ein Verbindungssteg 13, der gleichzeitig als ein Trennsteg zwischen zwei benachbarten Wälzkörpertaschen bzw. - fenstern wirkt, auch ein- bzw. angeformte Führungsabschnitte 17 aufweisen, die zur Führung von Wälzkörpern, wie beispielsweise Zylinderrollen, Tonnen oder Kegeln, dienen. Gemäß dem in den Figuren la bis lc gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Wälzkörperführungsabgeschnitten 17 um an den Verbindungssteg 13 angeformte Führungsnasen oder -lippen, die in ihrer Form an eine Wölbung einer Wälzkörpermantelfläche angepasst sind, sodass eine lagerinnenringseitige Schulter führung der Wälzkörper in montiertem Zustand des Lagerkäfigs möglich ist. Generell können die in Umfangsrichtung 11 weisenden Seitenflächen des Verbindungsstegs 13 in ihrer Form an eine Wälzkörpergeometrie angepasst sein, d.h. also beispielsweise eine Wölbung entsprechend einer Wälzkörperoberfläche aufweisen. Dies ermöglicht in montiertem Zustand eine verbesserte und stabilere Führung der Wälzkörper. Durch diese angeformten Führungsnasen oder -lippen 17 ist es zum Beispiel bei einem Kegel- oder Zylinderrollenlager möglich, den Rollensatz verliersicher im Käfig zu platzieren, wodurch eine separate Montage der einzelnen Lagerteile ohne zusätzliche Montagehilfen möglich ist.
Die in den Figuren la bis lc exemplarisch dargestellten Kunststofflagerkäfigsegmente 10 können nun mittels Montageseilen, die entlang der Umfangsstege 12 verlaufen, zu einem Lagerkäfig für ein Wälzlager verbunden werden und beispielsweise auf einem Lagerinnenring montiert werden. Dazu sehen Ausführungsbeispiele auch ein Verfahren bzw. eine Vorgehensweise zum Herstellen bzw. Montieren eines derartigen Lagerkäfigs vor. Die Montage eines erfindungsgemäßen Lagerkäfigs umfasst zunächst ein Bereitstellen wenigstens eines Montageseils, wobei, auch zwei oder mehrere Montageseile für beide axialen Enden bzw. Umfangsstege des Lagerkäfigs vorgesehen werden können. Ferner bedarf es einer Bereitstellung eine Mehrzahl der beschriebenen Lagerkäfigsegmente 10, wobei jedes der Lagerkäfigsegmente 10 eine Kopplungsanordnung 14, 15, 16 aufweist, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment 10 auf dem wenigstens einen Montageseil anzuordnen. Die bereitgestellten Lagerkäfigsegmente 10 werden danach bei der Montage auf das wenigstens eine Montageseil 22 aufgefädelt, oder umgekehrt, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung benachbart auf dem Montageseils angeordneter Lagerkäfigseg- mente 10 wenigstens eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers gebildet wird.
Dazu zeigt die Figur 2 zwei verschiedene perspektivische Darstellungen eines auf einen Lagerinnenring 23 fertig montierten Lagerkäfigs 20, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Lagerkäfig 20 weist eine Mehrzahl von Lagerkäfigsegmenten 10 zur Aufnahme von Wälzkörpern 21 in durch die Lagerkäfigsegmente 10 gebildete Wälzkörpertaschen auf, wobei jedes der Lagerkäfigsegmente 10 eine Kopplungsanordnung 14, 15, 16 aufweist, die ausgebildet ist, um das jeweilige Lagerkäfigsegment 10 auf wenigstens einem Montageseil 22 aufzufädeln, das an eine Ringkontur des Wälzlagers bzw. des Lagerrings 23 anpassbar ist. Der Hybridlagerkäfig 20 weist ferner zwei axial beabstandet verlaufende Montageseile
22 auf, um die Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente 10 mittels ihrer jeweiligen Kopplungsanordnungen 14, 15, 16 derart auf den Montageseilen 22 auffädeln zu können, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung benachbart auf dem Montageseil 22 aufgefädelter Lagerkäfigsegmente 10 wenigstens eine Wälzkörpertasche gebildet werden kann. Durch das Auffädeln der Lagerkäfigsegmente 10 auf die Montageseile 22 wird also ein Lagerkäfigkorpus gebildet.
Wie es sich aus der Figur 2 gut erkennen lässt, kann in einem montierten Zustand des Lagerkäfigs 20 eine Ringform des Lagerkäfigkorpus durch eine Form des Lagerinnenrings
23 vorgegeben werden, auf dem die Wälzkörper 21 in montiertem Zustand des Wälzlagers bzw. des Lagerkäfigs 20 abrollen. In anderen Worten ausgedrückt kann für den montiertem Zustand eine Länge der beiden axial beabstandeten Montageseile 22 auf einem Durchmesser bzw. Umfang des Lagerinnenrings 23 angepasst werden, so dass der Durchmesser der ringförmig um den Lagerring 23 umlaufenden Montageseile 22 im Wesentlichen diesem Außendurchmesser des Lagerinnenrings 23 oder dem Lagerteilkreisdurchmesser entspricht - je nach radialer Positionierung der Montageseilkopp lungsanordnung 15, 16.
Bei der Montage des Lagerkäfigs 20 auf den Lagerinnenring 23 kann eine ursprüngliche Länge oder ein Umfang eines Montageseils 22 also vorzugsweise erst größer gewählt werden als der Umfang des der Montage zugrunde liegenden Lagerinnenrings 23, damit eine bequeme Montage der Käfigsegmente 10 möglich wird. Nach der Montage oder währenddessen kann dann der Umfang eines Montageseils 22 an den Umfang des Lagerinnenrings 23 angepasst werden, so dass die mit dem wenigstens einen Montageseil 22 gekop- pelten Lagerkäfigsegmente 10 möglichst verliersicher auf dem Lagerinnenring 23 gehalten werden.
Bei manchen Ausführungsbeispielen, insbesondere bei Ausführungsformen für kleine Wälzlager, könnte diese Anpassung beispielsweise durch ein flexibles, dehnbares bzw. gummiartiges Montageseil 22 bewerkstelligt werden, welches sich vor und während der Montage auf ein zunächst benötigtes größeres Umfangsmaß ausdehnen lässt, um dann während oder nach der Montage auf ein dem Lagerinnenringumfang entsprechendes Umfangsmaß zu kontrahieren.
Insbesondere bei größeren Wälzlagern sind als Montageseile 22 aber äußerst belastbare Materialien gefordert, so dass hier beispielsweise Stahlseile zum Einsatz kommen. Bei derartigen Stahlseilen kann die Anpassung an das Lagerinnenringumfangsmaß beispielsweise mittels einer geeigneten Spannvorrichtung bewerkstelligt werden, welche ausgebil- det ist, um, beispielsweise nach einer Montage des Lagerkäfigs 20, das wenigstens eine Montageseil 22 zu spannen, sodass sich der durch die aufgefädelten Lagerkäfigsegmente 10 gebildete Lagerkäfig 20 in montiertem Zustand an eine Außenkontur des Lagerinnenrings 23 des Wälzlagers anpasst und die von dem Lagerkäfig gehaltenen Wälzkörper 21 im Betrieb auf dem Lagerinnenring 23 abrollen können. Eine derartige Spannvorrichtung ist in der Figur 2 mit dem Bezugszeichen 24 angedeutet. Auf sie wird im Nachfolgenden noch detaillierter eingegangen.
Bei der Montage bzw. Demontage von Wälzlagern, insbesondere im Großlagerbereich, kann es notwendig werden, Wälzlager und/oder deren Lagerkäfige 20 aus ungünstigen Montagepositionen heraus zu montieren bzw. demontieren. Wird die Montage bzw. Demontage beispielsweise von einer Montageposition aus einer mit dem Bezugszeichen 26 angedeuteten Richtung heraus durchgeführt, so ist das in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 22a gekennzeichnete (zu der Montageposition entferntseitige) Montageseil nicht ohne weiteres bzw. gar nicht unmittelbar zugänglich. Für derartige Fälle sehen Ausführungsbei- spiele der vorliegenden Erfindung eine Montagevorrichtung 27 vor, die ausgebildet ist, um ein Ende des Montageseils 22a aus der Montageposition zunächst hin zu einer (zu der Montageposition) axial entferntseitigen Kopplungsanordnung 16 eines Lagerkäfigsegments 10, dann durch die axial entferntseitigen Kopplungsanordnungen 16 sämtlicher auf dem Lagerinnenring 23 befindlicher Lagerkäfigsegmente 10 hindurch, und schließlich wieder zurück in Richtung Montageposition zu befördern.
Dazu kann die Montagevorrichtung 27, wie es in der vergrößerten Ansicht der Figur 3 gezeigt ist, eine axiale Traverse 31 mit zwei in axialer Richtung getrennt verlaufenden Durchführungen 32, 33 aufweisen, welche an einem (zu der Montageposition) entferntsei- tigen Ende 34 der Traverse 31 in unterschiedliche Umfangsrichtungen münden, um das Ende des Montageseils 22a zunächst in Umfangsrichtung einer Kopplungsanordnung 16 zuzuführen und nach dem ringförmigen Auffädeln dasselbe Ende des Montageseils 22a wieder aus der Umfangsrichtung axial nach außen hin zu der Montageposition umzulen- ken. Beispielsweise kann für die (De-) Montage der Lager in einem Getriebe über das Einsetzen der Traverse und über eine Kabeleinziehhilfe das Spannseil 22a auf die Lagerinnenseite geführt werden.
Die Figur 4 zeigt in einer perspektivischen und vergrößerten Ansicht eine mit der Traverse 27 gekoppelte Kabeleinziehhilfe bzw. Spannvorrichtung 41 für das axial (zur Montageposition) entferntseitig verlaufende Montageseil 22a. Dabei kann das Montageseil 22a zwischen einer oberen und einer unteren Klemmbacke 42a, 42b der Spannvorrichtung 41 beispielsweise mithilfe von radial wirkenden Stellschrauben 43 eingeklemmt werden. Mit weiteren axial wirkenden Stellschrauben 44 kann eine Feinjustierung der Vorspannung des entferntseitigen Montageseils 22a vorgenommen werden, indem ein Abstand der Klemmvorrichtung 41 zu einer axialen Anschlagplatte 45 justiert wird.
Auch das der Montageposition zugewandte Montageseil 22b kann mittels einer diesem Seil zugeordneten Spannvorrichtung 46 auf Spannung gehalten werden, so dass die Lagerkäfig- segmente 10 verliersicher mit dem Lagerinnenring gekoppelt bzw. verspannt werden können. Auch hier kann die Spannung des Montageseils 22b beispielsweise mittels an der Spannvorrichtung 46 befindlicher Stellschrauben eingestellt werden. Insgesamt können die an den Umfangsstegen 12 verlaufenden Montageseile 22 also derartig vorgespannt werden, dass entsprechende Auflageflächen der Lagerkäfigsegmente 10 auf dafür bestimmte Kon- taktflächen des Lagerinnenrings 23 gedrückt werden, wie es beispielhaft anhand des in der Figur 5 schematisch dargestellten Kegelrollenlagers gezeigt ist.
Das erfindungsgemäße Lagerkäfigkonzept lässt sich besonders bevorzugt für Lager bzw. Lagerkäfige mit einem Durchmesser ab 300 mm einsetzen, da Kunststoffmassivkäfige, wie es eingangs bereits beschrieben wurde, in dieser Größenordnung nur relativ schwer realisierbar sind. Somit umfassen Ausführungsbeispiele kombinierte Metall-Kunststoff Lager- käfige mit einem Durchmesser von 300 mm und darüber, insbesondere von 350 mm und darüber. Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird wenigstens ein Montageseil, bevorzugt aber zwei Montageseile, durch Einfädeln der Montageseile durch entsprechende Durchführungen formschlüssig an (vorpositionierten) Kunststoffsegmenten gehalten, bzw. umgekehrt. Insbesondere durch Aufbringen dieser Anordnung auf einen Lagerinnenring, wie zum Beispiel einen Lagerinnenring, werden die einzelnen Kunststofflagerkäfigsegmente zueinander formstabil. Die Montageseile können dabei metallische Montageseile, wie z. B. Stahlseile, sein. Ein erfindungsgemäßer kombinierter Metall- Kunststoff Lagerkäfig kann selbst bei einem Lösen der Vorspannung der Montageseile nicht auseinanderfallen. Durch das vorgeschlagene Konzept wird es möglich, laufbahn- oder schultergeführte Metall- Kunststoff Lagerkäfige bereitzustellen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Lagerkäfigsegment, Lagerkäfig und Verfahren zur Herstellung desselben
Ein Lagerkäfig (20) für ein Wälzlager, mit folgenden Merkmalen:
einer Mehrzahl von Lagerkäfigsegmenten (10) zur Aufnahme von Wälzkörpern (21) in durch die Lagerkäfigsegmente (10) gebildete Wälzkörpertaschen, wobei jedes der Lagerkäfigsegmente eine Kopplungsanordnung (14; 15; 16) aufweist, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment (10) mittels der Kopplungsanordnung (14; 15; 16) auf wenigstens einem Montageseil (22) aufzufädeln, das an eine Ringkontur des Wälzlagers anpassbar ist; und
wenigstens einem Montageseil (22), um die Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente (10) mittels ihrer jeweiligen Kopplungsanordnungen (14; 15; 16) derart auf das Montageseil (22) auffädeln zu können, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung benachbart auf dem Montageseil aufgefädelter Lagerkäfigsegmente (10) wenigstens eine Wälzkörpertasche gebildet werden kann.
Der Lagerkäfig (20) nach Anspruch 1, wobei der Lagerkäfig zwei, an gegenüberliegenden Umfangsstegen (12) der Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente (10) anordenbare Montageseile (22) aufweist.
Der Lagerkäfig (20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einem montierten Zustand des Lagerkäfigs eine Ringform des wenigstens einen Montageseils (22) durch eine Form eines Lagerinnenrings (23) vorgegeben wird, auf dem die Wälzkörper (21) in montiertem Zustand des Wälzlagers abrollen.
4. Der Lagerkäfig (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerkäfig eine Spannvorrichtung (41 ; 46) aufweist, die ausgebildet ist, um, nach einer Montage des Lagerkäfigs, das wenigstens eine Montageseil (22) zu spannen, sodass sich der durch die aufgefädelten Lagerkäfigsegmente (10) gebildete Lagerkäfig in montiertem Zustand an eine Außenkontur eines Lagerinnenrings (23) des Wälzlagers an- passt und die von dem Lagerkäfig gehaltenen Wälzkörper (21) auf dem Lagerinnenring (23) abrollen können.
5. Der Lagerkäfig (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopplungsanordnung (14; 15; 16) eines Lagerkäfigsegments (10) an gegenüberliegenden Umfangsstegen (12) des Lagerkäfigsegments Durchführungen (15) und/oder rinnenartige Vorsprünge (16) zum Aufnehmen von zwei axial beabstandeten Montageseilen (22a; 22b) an den Umfangsstegen (12) des Lagerkäfigsegments aufweist, sodass ein Montageseil (22a; 22b) in Umfangsrichtung (11) zu einem benachbarten Lagerkäfigsegment geführt werden kann.
6. Der Lagerkäfig (20) nach Anspruch 6, wobei die Durchführungen (15) und/oder rinnenartigen Vorsprünge (16) an einem der beiden Umfangsstege (12) des Lagerkäfigsegments (10), in Umfangsrichtung (11) gesehen, in kleineren Abständen angeordnet sind im Vergleich zu dem gegenüberliegenden Umfangssteg des Lagerkäfigsegments.
7. Der Lagerkäfig (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerkäfig (20) eine Montagevorrichtung (27) aufweist, die ausgebildet ist, um ein Ende eines Montageseils (22a) aus einer Montageposition hin zu einer axial entferntseitigen Kopplungsanordnung (16) eines Lagerkäfigsegments (10), durch die axial entferntseitigen Kopplungsanordnungen (16) sämtlicher auf einem Lagerinnenring (23) befindlicher Lagerkäfigsegmente hindurch, und wieder zurück in Richtung Montageposition zu befördern.
8. Der Lagerkäfig (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lagerkäfigsegment (10) aus einem Kunststoff gebildet ist und/oder wobei das wenigstens eine Montageseil (22) aus einem Metall, insbesondere aus einem Stahl, gebildet ist.
9. Ein Lagerkäfigsegment (10) für einen Wälzlagerkäfig mit zwei in einer Umfangsrich- tung (11) verlaufenden Umfangsstegen (12) und wenigstens einem die Umfangsstege verbindenden Verbindungssteg (13), wobei das Lagerkäfigsegment eine Kopplungsanordnung (14; 15; 16) aufweist, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment auf wenigstens einem Montageseil (22) anzuordnen, so dass mittels zweier in der Um- fangsrichtung (11) benachbart auf dem Montageseil (22) angeordneter Lagerkäfig- segmente (10) eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers (21) gebildet werden kann.
10. Ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerkäfigs (20) für ein Wälzlager, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen wenigstens eines Montageseils (22);
Bereitstellen einer Mehrzahl von Lagerkäfigsegmenten (10) zur Aufnahme von Wälzkörpern (21) in durch die Lagerkäfigsegmente gebildete Wälzkörpertaschen, wobei jedes der Lagerkäfigsegmente eine Kopplungsanordnung (14; 15; 16) aufweist, die ausgebildet ist, um das Lagerkäfigsegment auf dem wenigstens einen Montageseil (22) anzuordnen; und
Auffädeln der Mehrzahl der Lagerkäfigsegmente (10) auf das wenigstens eine Montageseil (22), oder umgekehrt, so dass mittels zweier in der Umfangsrichtung (11) benachbart auf dem Montageseil (22) angeordneter Lagerkäfigsegmente (10) wenigstens eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers (21) gebildet wird.
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