WO2013167476A1 - Wälzlager - Google Patents

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WO2013167476A1
WO2013167476A1 PCT/EP2013/059218 EP2013059218W WO2013167476A1 WO 2013167476 A1 WO2013167476 A1 WO 2013167476A1 EP 2013059218 W EP2013059218 W EP 2013059218W WO 2013167476 A1 WO2013167476 A1 WO 2013167476A1
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WO
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bolt
rolling
cage
bolts
rolling bearing
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/059218
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English (en)
French (fr)
Inventor
Baozhu Liang
Michael Reugels
Original Assignee
Aktiebolaget Skf
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/4611—Cages for rollers or needles with hybrid structure, i.e. with parts made of distinct materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/4617—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages
    • F16C33/4664—Massive or moulded cages having cage pockets surrounding the rollers, e.g. machined window cages with more than three parts, e.g. two end rings connected by individual stays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/49—Cages for rollers or needles comb-shaped
    • F16C33/491—Cages for rollers or needles comb-shaped applied as pairs for retaining both ends of the rollers or needles
    • F16C33/492—Cages for rollers or needles comb-shaped applied as pairs for retaining both ends of the rollers or needles joined by rods

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing comprising a set of rolling elements, which is held by a cage, wherein the cage consists of two cage discs, which are interconnected by a number of bolts.
  • the cage of a rolling bearing significantly affects the suitability of the rolling bearing for a particular application.
  • the main tasks of the cage are to keep the rolling elements at a distance, to prevent direct contact of adjacent rolling elements, and to distribute the rolling elements evenly over the entire circumference, so as to ensure a uniform load distribution and a smooth bearing movement.
  • the cage guides the rolling elements in the unloaded zone and thereby improves the rolling conditions in the rolling bearing and prevents the rolling elements from falling out when the free bearing ring is removed from the bearing ring with rolling element set during installation or removal of non-self-retaining bearings.
  • Generic pin cages find their application mainly in the field of large rolling bearings, the strong accelerations, delays and vibrations are exposed.
  • An example of this is the metalworking industry, here are exemplary rolling bearings called by Eversiergerüsten. Under these conditions, a high cage strength and the highest possible number of rolling elements for a high load capacity are necessary.
  • Bolt cages of the type mentioned are known and used for various rolling bearings (cylindrical, conical and spherical roller bearings), wherein the rolling elements have a central, axially extending bore, which is penetrated by the bolt.
  • the bolts are held by two side-mounted cage discs. The cage takes over the guidance and the even distribution of the rolling elements in the bearing.
  • a disadvantage of the pin cage is above all the need for pierced rolling elements, which are produced due to the existing hole of a special material and require a certain heat treatment in order to ensure sufficient toughness and thus to prevent breakage under load.
  • the use of pierced rolling elements compared to non-pierced rolling elements results in a weakening of the roll strength and thus a reduction in the bearing load capacity.
  • larger rolling elements have a high load capacity, the dynamic properties of the rolling elements are adversely affected, which can lead to lamination on ring and WälzSystemterrorismen especially in applications with strong accelerations and delays, as they often occur in the metalworking industry.
  • the object of this invention is characterized in that two bolts are arranged between two adjacent rolling elements, one of the bolts being arranged radially above the rolling body pitch circle and one of the bolts being radially below the rolling body pitch circle and both bolts lying on a radial jet.
  • the rolling elements are preferably free from them passing recesses.
  • a possible embodiment of the invention provides that the bolts used, at least partially, purely cylindrical, d. H. are formed with constant diameter along its axial extent.
  • the bolt can have within the axial extent of the rolling elements a central region and two adjacent to these axial end portions, wherein the diameter of the bolt in the central region is less than in the axial end regions.
  • the bolt may have a conical shape in its axial end regions; it is also possible that the bolt has a shape in its axial end regions, which is adapted to the shape of the rolling elements in this area.
  • the bolt may further include within the axial extent of the cage disks end portions having a reduced diameter compared to the remaining bolt.
  • a further development of the proposed concept provides that the bolt within the axial extent of the rolling elements has a central region and two adjacent to these axial end portions, wherein in the axial end portions each have a sleeve is arranged, whose outer periphery is designed for starting against the rolling elements.
  • the sleeve may have a larger outer diameter than the bolt in its center region.
  • the sleeve is rotatably mounted on the bolt, in particular by means of one or in the manner of a sliding bearing.
  • the sleeve may have an outer periphery which has a profiling, in particular a conical shape.
  • the present invention thus proposes a new concept for a pin cage which is used in rolling bearings.
  • This new concept offers the strength of the previously known pin cage design, but can be used with non-drilled rolling elements (ie with full rollers), whereby many of the above-mentioned disadvantages of the previously known pin cage can be avoided.
  • the new bolt cage concept provides for two side cage washers in which the bolts are mounted.
  • a difference from the known bolt cage design, in which a single bolt is used per installed rolling element, is that in the proposal according to the invention two bolts per rolling element are used, of which one upper and one below the WälzSystem- pitch circle diameter is arranged.
  • Another advantage of the proposed concept is that the distance between the adjacent rolling elements can be reduced to a minimum, thus enabling the maximum number of rolling elements in the bearing and the highest load capacity is achieved.
  • a significant advantage of the proposal according to the invention is the possibility of using non-drilled rolling elements (ie full rolls) and at the same time to achieve improved strength of the cage.
  • the use is not pierced Rolling elements instead of pierced rolling elements brings a significant strength advantage.
  • this new pin cage design offers the possibility of using smaller rolling elements in diameter; This is not possible with previously known pin cages due to small WälzSystemqueritese. Thus, improved dynamic properties are the result. As a result, in applications with strong accelerations and delays and vibrations, such as occur frequently in the metalworking industry, lubrication of ring and Wälz stresses- raceways can be avoided.
  • the bolts can be completely or partially cured in all variants in order to achieve a reduction in wear and increase in strength.
  • a complete or partial surface coating of the bolts is also possible in order to reduce the friction between the contact partners.
  • a thread may be attached to one end of the bolt while the cylindrical surface at the second end is welded to the cage disc. This ensures that the bolt can be guided through the hole in the one cage disk and screwed into the second cage disk.
  • both ends can be welded to the cage washers.
  • FIG. 2 shows a radial section through a cylindrical roller bearing according to FIG. 1, wherein a first embodiment of the invention is shown,
  • FIG. 1 shows a radial section through a cylindrical roller bearing according to FIG. 1, wherein a first embodiment of the invention is shown
  • FIG. 3 shows a radial section through a cylindrical roller bearing according to Fig. 1, wherein a second embodiment of the invention is shown
  • Fig. 4 is a radial section through a cylindrical roller bearing according to Fig. 1, wherein a third embodiment of the invention is shown, and
  • Fig. 5 shows a radial section analogous to FIG. 2 by a tapered roller bearing, in which the bolt cage according to the invention is used.
  • Fig. 1 is an axial section through a cylindrical roller bearing with the bolt cage according to the invention can be seen.
  • the rolling elements 1 in the form of cylindrical rollers are held by the cage 2.
  • the cage 2 has two cage disks 3 and 4 (see also the following figures), wherein the cage disks 3, 4 are connected by two bolts 5 and 6 with each other. Of the bolts 5 and 6 a number of rolling elements 1 corresponding number is present.
  • a radially outboard pin 5 is disposed radially above the WälzSystemteilnikes 7, while a radially inner pin 6 is positioned radially below the WälzSystemteilnikes 7. Accordingly, the bolts 5 are located on a pitch circle 15, which has a larger radius than the WälzSystemteilnik 7; However, the bolts 6 are located on a pitch circle 16, which has a smaller radius than the WälzSystemteilnik 7. Further, it can be seen that the two bolts 5, 6 lie on a radial beam 8 which passes through the center of the bearing.
  • This arrangement of the bolts 5, 6 and the diameter of the bolts are chosen so that falling out of the rolling elements 1 when installing or removing non-self-supporting bearing is prevented.
  • Fig. 2 is a radial section through the cylindrical roller bearing of FIG. 1 can be seen, from which go some details for the design of the pin cage 2 forth, as provided for a first embodiment of the invention.
  • the section according to FIG. 2 runs along the radial beam 8 according to FIG. 1.
  • Each pin 5, 6 has a central region 9, which extends up to 90%, preferably even up to 95%, of the axial extent of the rolling element 1. At the center region 9, both sides have equal axial end regions 10 and 11, which likewise lie within the axial extent of the rolling elements 1.
  • the diameter of the bolt in the center region 9 is indicated by d
  • the diameter of the bolt in the axial end region 10, 1 1 is denoted by D.
  • the diameter d in the central region 9 is smaller than in the axial end region, the diameter d is 60% to 98% of the diameter D. This ensures that the contact between the rolling element 1 and pin 5, 6 only in the axial End region 10, 1 1 takes place and the bolt 5, 6 otherwise no contact with the rolling elements 1 has.
  • the diameter of the radially outer bolt 5 may be larger but also smaller than the diameter of the radially inner bolt 6; the diameter difference can be for example between 10% and 30%.
  • the bolt 5, 6 on its outer peripheral surface on a profiling 17, which is designed for optimal start-up on the rolling body 1.
  • the pin 5, 6 in the axial end portion 10, 1 1 is slightly conical.
  • the profiled surface 17 is adapted to the profiling of the rolling element 1, so that optimum Wälzkö ⁇ er bolt contact conditions (line contact) is present.
  • FIG. 3 another aspect of the proposed pin cage 2 can be seen for a further possible embodiment.
  • the bolt 5, 6 in its axial end portions 12 and 13 in the diameter to make smaller is the diameter d 0 of the bolt 5, 6 in said end portions 12, 13
  • the bolts 5, 6 in the axial end region 10, 11 can have outer cylindrical regions which are larger in diameter (diameter D, see FIG. 2) than the cylindrical center region 9, so that the defined contact between bolts 5, 6 and rolling elements 1 can be produced.
  • FIG. 4 shows a further variation of the solution according to the invention. It is provided that in the axial end regions 10, 1 1 of the outer cylindrical pin portion is made smaller in diameter than in the central region 9. In the reduced diameter axial end portions 10, 1 1, a sleeve 14 is placed, which is for contact with the rolling elements 1 is provided. The sleeve 14 has an outer diameter D H which is greater than the diameter d of the bolt in the central region 9.
  • the sleeve 14 may be formed cylindrical with respect to its outer periphery; but it is also possible turn a conical or a corresponding to the shape of the rolling elements 1 profiled outer peripheral surface.
  • the sleeve 14 runs on the diameter-reduced axial end portions 10, 1 1 in the manner of a sliding bearing, which makes it possible to produce a rolling movement between the rolling elements 1 and the sleeve 14, whereby any signs of wear can be miniert.
  • a possible embodiment of the invention also provides that-at least in part-purely cylindrical bolts 5, 6 of constant diameter are used.
  • the determination of the bolts in the cage discs 3, 4 can then be done by press fitting and / or by cohesive connection.
  • the radially outer bolt 5 in the axial end portions 12, 13 may be reduced in diameter (as provided in Fig. 3 at the bolt 5), but then over the entire remaining extent (ie also in the axial end portions 10 and 1 1 and in the central region 9) have a constant diameter.
  • the radially inner pin 6 can be completely cylindrical, ie with a constant diameter.
  • FIG. 5 shows a tapered roller bearing, in which the above-described concept of a pin cage is used. Also, said concept can be used in a spherical roller bearing.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, umfassend einen Satz Wälzkörper (1), der von einem Käfig (2) gehalten wird, wobei der Käfig (2) aus zwei Käfigscheiben (3, 4) besteht, die durch eine Anzahl Bolzen (5, 6) miteinander verbunden sind. Um eine hohe Festigkeit des Käfigs zu erreichen, sieht die Erfindung vor, dass zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern (1) zwei Bolzen (5, 6) angeordnet sind, wobei einer der Bolzen (5) radial oberhalb des Wälzkörperteilkreises (7) und einer der Bolzen (6) radial unterhalb des Wälzkörperteilkreises (7) angeordnet ist und wobei beide Bolzen (5, 6) auf einem Radialstrahl (8) liegen.

Description

B e s c h r e i b u n g
Wälzlager
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, umfassend einen Satz Wälzkörper, der von einem Käfig gehalten wird, wobei der Käfig aus zwei Käfigscheiben besteht, die durch eine Anzahl Bolzen miteinander verbunden sind.
Der Käfig eines Wälzlagers beeinflusst wesentlich die Eignung des Wälzlagers für einen bestimmten Anwendungsbereich. Die Hauptaufgaben des Käfigs sind, die Wälzkörper auf Abstand zu halten, um eine unmittelbare Berührung benachbarter Wälzkörper zu verhindern, sowie die Wälzkörper über den gesamten Umfang gleichmäßig zu verteilen, um so eine gleichmäßige Lastverteilung und einen ruhigen Lagerlauf zu gewährleisten. Zudem führt der Käfig die Wälzkörper in der entlasteten Zone und verbessert dadurch die Abrollbedingungen im Wälzlager und verhindert ein Herausfallen der Wälzkörper, wenn beim Ein- bzw. Ausbau nicht selbsthaltender Lager der freie Lagerring von dem Lagerring mit Wälzkörpersatz abgezogen wird.
Gattungsgemäße Bolzenkäfige finden ihre Anwendung hauptsächlich im Bereich großer Wälzlager, die starken Beschleunigungen, Verzögerungen und Vibrationen ausgesetzt sind. Ein Beispiel hierfür ist die metallverarbeitende Industrie, hier seien beispielhaft Wälzlager von eversiergerüsten genannt. Unter diesen Bedingungen sind eine hohe Käfigfestigkeit sowie eine möglichst hohe Anzahl an Wälzkörpern für eine hohe Tragfähigkeit notwendig.
Bolzenkäfige der eingangs genannten Art sind bekannt und werden für verschiedenartige Wälzlager (Zylinder-, Kegel-, sowie Pendelrollenlager) eingesetzt, wobei die Wälzkörper eine zentrische, axial verlaufende Bohrung aufweisen, die vom Bolzen durchsetzt wird. Die Bolzen werden von zwei seitlich angeordneten Käfigscheiben gehalten. Der Käfig übernimmt die Führung sowie die gleichmäßige Verteilung der Wälzkörper im Lager.
Ein Nachteil des Bolzenkäfigs ist vor allem die Notwendigkeit von durchbohrten Wälzkörpern, die aufgrund der vorhandenen Bohrung aus einem speziellen Material hergestellt werden und eine bestimmte Wärmebehandlung benötigen, um eine ausreichende Zähigkeit zu gewährleisten und somit ein Brechen unter Belastung zu verhindern. Das Verwenden von durchbohrten Wälzkörpern im Vergleich zu nicht durchbohrten Wälzkörpern hat eine Schwächung der Rollenfestigkeit und somit eine Reduzierung der Lagertragfähigkeit zur Folge. Zudem ist es notwendig, möglichst große Wälzkörper zu verwenden, um die verbleibende Wandstärke der durchbohrten Wälzkörper möglichst groß auszuführen. Größere Wälzkörper bedeuten zwar eine hohe Tragfähigkeit, jedoch werden die dynamischen Eigenschaften der Wälzkörper negativ beeinflusst, was besonders bei Anwendungen mit starken Beschleunigungen und Verzögerungen, wie sie in der metallverarbeitenden Industrie häufig auftreten, zu Anschmierungen an Ring- und Wälzkörperlaufbahnen führen kann.
Ein weiterer Nachteil bei vorbekannten Wälzlagern mit Bolzenkäfig ist die Tatsache, dass erst ab einem gewissen Wälzköφerdurchmesser ein Bolzenkäfig zum Einsatz kommen kann, da die Bohrung für die Bolzenführung nicht beliebig groß gewählt werden kann, um eine gewisse Restwandstärke der Wälzkörper nicht zu unterschreiten. Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein Wälzlager der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile vermieden werden. Demgemäß soll insbesondere eine hohe Festigkeit des Käfigs erreicht werden, wobei die Wälzkörper frei von Ausnehmungen gehalten werden können.
Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern zwei Bolzen angeordnet sind, wobei einer der Bolzen radial oberhalb des Wälzkörperteilkreises und einer der Bolzen radial unterhalb des Wälzkörperteilkreises angeordnet ist und wobei beide Bolzen auf einem Radialstrahl liegen.
Die Wälzkörper sind dabei vorzugsweise frei von sie durchsetzenden Ausnehmungen.
Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die zum Einsatz kommenden Bolzen, zumindest teilweise, rein zylindrisch, d. h. mit konstantem Durchmesser entlang ihrer axialen Erstreckung, ausgebildet sind.
Der Bolzen kann innerhalb der axialen Erstreckung der Wälzkörper einen Mittenbereich sowie zwei an diesen angrenzende axiale Endbereiche aufweisen, wobei der Durchmesser des Bolzens im Mittenbereich geringer ist als in den axialen Endbereichen. Der Bolzen kann dabei in seinen axialen Endbereichen eine konische Ausformung aufweisen; möglich ist auch, dass der Bolzen in seinen axialen Endbereichen eine Ausformung aufweist, die der Form der Wälzkörper in diesem Bereich angepasst ist.
Der Bolzen kann weiterhin innerhalb der axialen Erstreckung der Käfigscheiben Endabschnitte aufweisen, die einen im Vergleich zum restlichen Bolzen reduzierten Durchmesser aufweisen. Eine weitere Fortbildung des vorgeschlagenen Konzepts sieht vor, dass der Bolzen innerhalb der axialen Erstreckung der Wälzkörper einen Mittenbereich sowie zwei an diesen angrenzende axiale Endbereiche aufweist, wobei in den axialen Endbereichen je eine Hülse angeordnet ist, deren Außenumfang zum Anlauf an den Wälzkörpern ausgebildet ist. Die Hülse kann dabei einen größeren Außendurchmesser aufweisen als der Bolzen in seinem Mittenbereich. Ferner kann vorgesehen werden, dass die Hülse auf dem Bolzen drehbar gelagert ist, insbesondere mittels eines oder nach Art eines Gleitlagers. Schließlich kann die Hülse einen Außenumfang aufweisen, der eine Profilierung aufweist, insbesondere eine konische Ausformung.
Die vorliegende Erfindung schlägt also ein neues Konzept für einen Bolzenkäfig vor, das in Wälzlagern zum Einsatz kommt. Dieses neue Konzept bietet die Festigkeit des bisher bekannten Bolzenkäfigdesigns, kann aber mit nicht durchbohrten Wälzkörpern (also mit Vollrollen) verwendet werden, wodurch viele der oben genannten Nachteile des bisher bekannten Bolzenkäfigs vermieden werden können.
Das neue Bolzenkäfigkonzept sieht zwei seitliche Käfigscheiben vor, in welche die Bolzen montiert sind. Ein Unterschied zum bekannten Bolzenkäfigdesign, bei dem pro verbautem Wälzkörper ein einziger Bolzen zum Einsatz kommt, besteht darin, dass bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag zwei Bolzen pro Wälzkörper zum Einsatz kommen, von denen jeweils einer ober- und einer unterhalb des Wälzkörper- teilkreisdurchmessers angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Konzepts besteht darin, dass der Abstand zwischen den benachbarten Wälzkörpern auf ein Minimum reduziert werden kann und so die maximale Anzahl an Wälzkörpern im Lager ermöglicht und die höchste Tragfähigkeit erreicht wird.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Vorschlags ist die Möglichkeit, nicht durchbohrte Wälzkörper (also Vollrollen) einzusetzen und gleichzeitig eine verbesserte Festigkeit des Käfigs zu erreichen. Die Verwendung nicht durchbohrter Wälzkörper anstatt durchbohrter Wälzkörper bringt einen erheblichen Festigkeitsvorteil mit sich.
Zusätzlich bietet dieses neue Bolzenkäfigdesign die Möglichkeit, im Durchmesser kleinere Wälzkörper zu verwenden; dies ist bei vorbekannten Bolzenkäfigen aufgrund zu kleiner Wälzkörperquerschnitte nicht möglich. Somit sind verbesserte dynamische Eigenschaften die Folge. Hierdurch können bei Anwendungen mit starken Beschleunigungen und Verzögerungen sowie Vibrationen, wie sie in der metallverarbeitenden Industrie häufig auftreten, Anschmierungen an Ring- und Wälzkörper- laufbahnen vermieden werden.
Der Nachteil der geringeren Tragfähigkeit, der sich durch die Verwendung kleinerer Wälzkörper ergibt, kann durch eine erhöhte Wälzkörperanzahl, die mit diesem neuen Käfigdesign aufgrund von minimierten Abständen zwischen benachbarten Wälzkörpern im Vergleich zum bisherigen Design möglich ist, kompensiert werden.
Grundsätzlich können bei allen Varianten die Bolzen vollständig bzw. partiell gehärtet sein, um eine Verschleißminderung sowie Festigkeitserhöhung zu erzielen. Eine vollständige bzw. partielle Oberflächenbeschichtung der Bolzen ist ebenfalls möglich, um die entstehende Reibung zwischen den Kontaktpartnern zu reduzieren.
Um die Montierbarkeit dieses neuen Käfigdesigns zu erleichtern, kann an einem Ende des Bolzens ein Gewinde angebracht werden während die zylindrische Fläche am zweiten Ende mit der Käfigscheibe verschweißt wird. Somit ist sichergestellt, dass der Bolzen durch die Bohrung in der einen Käfigscheibe geführt und in der zweiten Käfigscheibe verschraubt werden kann.
Zur zusätzlichen Sicherung der Bolzen können auch beide Enden mit den Käfigscheiben verschweißt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Achsschnitt durch einen Teil eines Zylinderrollenlagers, wobei eine Anzahl Zylinderrollen samt einem Abschnitt des Bolzenkäfigs dargestellt ist, der die Zylinderrollen hält,
Fig. 2 einen Radialschnitt durch einen Zylinderrollenlager nach Fig. 1, wobei eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist,
Fig. 3 einen Radialschnitt durch einen Zylinderrollenlager nach Fig. 1, wobei eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist,
Fig. 4 einen Radialschnitt durch einen Zylinderrollenlager nach Fig. 1, wobei eine dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, und
Fig. 5 einen Radialschnitt analog zu Fig. 2 durch einen Kegelrollenlager, in dem der erfindungsgemäße Bolzenkäfig zum Einsatz kommt.
In Fig. 1 ist ein axialer Schnitt durch ein Zylinderrollenlager mit dem erfindungsgemäßen Bolzenkäfig zu sehen. Die Wälzkörper 1 in Form der Zylinderrollen sind von dem Käfig 2 gehalten. Der Käfig 2 weist zwei Käfigscheiben 3 und 4 auf (s. hierzu auch die nachfolgenden Figuren), wobei die Käfigscheiben 3, 4 von zwei Bolzen 5 und 6 miteinander verbunden sind. Von den Bolzen 5 und 6 ist eine der Anzahl der Wälzkörper 1 entsprechende Anzahl vorhanden.
Wie zu erkennen ist, ist ein radial außenliegender Bolzen 5 radial oberhalb des Wälzkörperteilkreises 7 angeordnet, während ein radial innenliegender Bolzen 6 radial unterhalb des Wälzkörperteilkreises 7 positioniert ist. Demgemäß liegen die Bolzen 5 auf einem Teilkreis 15, der einen größeren Radius aufweist als der Wälzkörperteilkreis 7; indes liegen die Bolzen 6 auf einem Teilkreis 16, der einen kleineren Radius aufweist als der Wälzkörperteilkreis 7. Weiter ist zu erkennen, dass die beiden Bolzen 5, 6 auf einem Radialstrahl 8 liegen, der durch den Mittelpunkt des Lagers läuft.
Diese Anordnung der Bolzen 5, 6 sowie der Durchmesser der Bolzen sind so gewählt, dass ein Herausfallen der Wälzkörper 1 beim Ein- bzw. Ausbau nicht selbsthaltender Lager verhindert wird.
In Fig. 2 ist ein Radialschnitt durch das Zylinderrollenlager gemäß Fig. 1 zu sehen, aus dem einige Details für die Ausgestaltung des Bolzenkäfigs 2 hervor gehen, wie sie nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sind. Der Schnitt gemäß Fig. 2 verläuft entlang des Radialstrahls 8 nach Fig. 1.
Jeder Bolzen 5, 6 weist einen Mittenbereich 9 auf, der sich bis zu 90 %, vorzugsweise sogar bis zu 95 %, der axialen Erstreckung des Wälzkörpers 1 erstreckt. An den Mittenbereich 9 grenzen beidseitig gleich große axiale Endbereiche 10 und 1 1 an, die ebenfalls innerhalb der axialen Erstreckung der Wälzkörper 1 liegen.
Der Durchmesser des Bolzens im Mittenbereich 9 ist mit d angegeben, der Durchmesser des Bolzens im axialen Endbereich 10, 1 1 ist mit D bezeichnet. Wie zu sehen ist, ist der Durchmesser d im Mittenbereich 9 kleiner als im axialen Endbereich, der Durchmesser d beträgt dabei 60 % bis 98 % des Durchmessers D. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Berührung zwischen Wälzkörper 1 und Bolzen 5, 6 lediglich im axialen Endbereich 10, 1 1 stattfindet und der Bolzen 5, 6 sonst keinen Kontakt mit dem Wälzkörper 1 hat.
Erwähnt sei noch, dass der Durchmesser des radial außenliegenden Bolzens 5 (sowohl betreffend den Durchmesser d als auch den Durchmesser D) größer aber auch kleiner sein kann als der Durchmesser des radial innenliegenden Bolzens 6; die Durchmesserdifferenz kann dabei beispielsweise zwischen 10 % und 30 % betragen. Im axialen Endbereich 10, 1 1 weist der Bolzen 5, 6 an seiner äußeren Umfangsflä- che eine Profilierung 17 auf, die zum optimalen Anlauf am Wälzkörper 1 ausgebildet ist. Hiernach ist beispielsweise vorgesehen, dass der Bolzen 5, 6 im axialen Endbereich 10, 1 1 leicht konisch ausgebildet ist. Möglich ist es auch, dass die profilierte Fläche 17 an die Profilierung des Wälzkörpers 1 angepasst ist, so dass optimale Wälzköφer-Bolzen-Kontaktverhältnisse (Linienberührung) vorliegt.
In Fig. 3 ist für eine weitere mögliche Ausführungsform ein weiterer Aspekt des vorgeschlagenen Bolzenkäfigs 2 zu sehen.
Hiernach ist vorgesehen, den Bolzen 5, 6 in seinen axialen Endabschnitten 12 und 13 im Durchmesser geringer auszuführen (eingetragen ist der Durchmesser d0 des Bolzens 5, 6 in besagten Endabschnitten 12, 13), da der Einsatz eines Bolzen 5, 6, wie in Fig. 2 gezeigt, sehr geringe Wandstärken der Käfigscheiben zur Folge hätte. Dennoch können die Bolzen 5, 6 im axialen Endbereich 10, 1 1 äußere zylindrische Bereiche aufweisen, die im Durchmesser größer ausgeführt sind (Durchmesser D, s. Fig. 2) als der zylindrische Mittenbereich 9, damit der definierte Kontakt zwischen Bolzen 5, 6 und Wälzkörpern 1 hergestellt werden kann.
In Fig. 4 ist eine weitere Variation der erfindungsgemäßen Lösung zu sehen. Hiernach ist vorgesehen, dass in den axialen Endbereichen 10, 1 1 der äußere zylindrische Bolzenbereich im Durchmesser kleiner ausgeführt ist, als im Mittenbereich 9. In den durchmesserreduzierten axialen Endbereichen 10, 1 1 ist eine Hülse 14 aufgesetzt, die für den Kontakt mit dem Wälzkörper 1 vorgesehen ist. Die Hülse 14 hat einen Außendurchmesser DH, der größer ist als der Durchmesser d des Bolzens im Mittenbereich 9.
Die Hülse 14 kann betreffend ihren Außenumfang zylindrisch ausgebildet sein; möglich ist aber auch wiederum eine konische oder eine korrespondierend zur Form der Wälzkörper 1 profilierte Außenumfangsfläche. Die Hülse 14 läuft auf dem durchmesserreduzierten axialen Endbereichen 10, 1 1 nach Art eines Gleitlagers an, was es ermöglicht, eine Abrollbewegung zwischen dem Wälzkörper 1 und der Hülse 14 herzustellen, wodurch eventuelle Verschleißerscheinungen miniert werden können.
Es sei betont, dass die verschiedenen vorgeschlagenen Ausführungsformen durchaus auch miteinander kombiniert werden können.
Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht auch vor, dass - zumindest teilweise - rein zylindrisch ausgebildete Bolzen 5, 6 mit konstantem Durchmesser zum Einsatz kommen. Die Festlegung der Bolzen in den Käfigscheiben 3, 4 kann dann per Presspassung und/oder per stoffschlüssiger Verbindung erfolgen.
Dabei kann auch eine Kombination der genannten Ausgestaltungen vorgesehen werden. Besonders bevorzugt können die radial äußeren Bolzen 5 in den axialen Endabschnitten 12, 13 durchmesserreduziert sein (wie in Fig. 3 bei den Bolzen 5 vorgesehen), wobei sie dann aber über die gesamte restliche Erstreckung (also auch in den axialen Endbereichen 10 und 1 1 sowie im Mittenbereich 9) einen konstanten Durchmesser aufweisen. Die radial inneren Bolzen 6 können vollständig zylindrisch, also mit konstantem Durchmesser, ausgeführt sein.
Während in den Figuren 1 bis 4 stets ein Zylinderrollenlager dargestellt ist, kann der erfindungsgemäße Vorschlag auch für andere Arten von Lagern eingesetzt werden. So zeigt Fig. 5 ein Kegelrollenlager, bei dem das oben erläuterte Konzept eines Bolzenkäfigs eingesetzt wird. Ebenfalls kann besagtes Konzept bei einem Pendelrollenlager eingesetzt werden. Bezugszeichenliste
1 Wälzkörper
2 Käfig
3 Käfigscheibe
4 Käfigscheibe
5 Bolzen
6 Bolzen
7 Wälzkörperteilkreis
8 Radialstrahl
9 Mittenbereich
10 axialer Endbereich
1 1 axialer Endbereich
12 Endabschnitt
13 Endabschnitt
14 Hülse
15 Teilkreis des äußeren Bolzens 5
16 Teilkreis des inneren Bolzens 6
17 profilierte Fläche d Durchmesser des Bolzens im Mittenbereich
D Durchmesser des Bolzens im Endbereich d0 Durchmesser des Bolzens des Endabschnitts
DH Außendurchmesser der Hülse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Wälzlager
Wälzlager, umfassend einen Satz Wälzkörper (1), der von einem Käfig (2) gehalten wird, wobei der Käfig (2) aus zwei Käfigscheiben (3, 4) besteht, die durch eine Anzahl Bolzen (5, 6) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern (1) zwei Bolzen (5, 6) angeordnet sind, wobei einer der Bolzen (5) radial oberhalb des Wälzkörperteilkreises (7) und einer der Bolzen (6) radial unterhalb des Wälzkörperteilkreises (7) angeordnet ist und wobei beide Bolzen (5, 6) auf einem Radialstrahl (8) liegen.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (1) frei von sie durchsetzenden Ausnehmungen sind.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5, 6) innerhalb der axialen Erstreckung der Wälzkörper (1) einen Mittenbereich (9) sowie zwei an diesen angrenzende axiale Endbereiche (10, 1 1) aufweist, wobei der Durchmesser (d) des Bolzens (5, 6) im Mittenbereich (9) geringer ist als in den axialen Endbereichen (10, 1 1).
4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5, 6) in seinen axialen Endbereichen (10, 1 1) eine konische Ausformung aufweist.
5. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5, 6) in seinen axialen Endbereichen (10, 1 1) eine Ausformung aufweist, die der Form der Wälzkörper (1) in diesem Bereich angepasst ist.
6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5, 6) innerhalb der axialen Erstreckung der Käfigscheiben (3, 4) Endabschnitte (12, 13) aufweist, die zumindest abschnittsweise einen im Vergleich zum restlichen Bolzen (5, 6) reduzierten Durchmesser (d0) aufweisen.
7. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5, 6) innerhalb der axialen Erstreckung der Wälzkörper (1) einen Mittenbereich (9) sowie zwei an diesen angrenzende axiale Endbereiche (10, 1 1) aufweist, wobei in den axialen Endbereichen (10, 1 1) je eine Hülse (14) angeordnet ist, deren Außenumfang zum Anlauf an den Wälzkörpern (1) ausgebildet ist.
8. Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) einen größeren Außendurchmesser (DH) aufweist als der Bolzen (5, 6) in seinem Mittenbereich (9).
9. Wälzlager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) auf dem Bolzen (5, 6) drehbar gelagert ist, insbesondere mittels oder nach Art eines Gleitlagers.
10. Wälzlager nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) einen Außenumfang aufweist, der eine Pro filierung aufweist, insbesondere eine konische Ausformung.
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