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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Rollenlager umfassend zwei Ringe sowie wenigstens
einen Rollen enthaltenden Metallkäfig mit mehreren die Käfigseitenteile
fest miteinander verbindende Haltelemente.
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Hintergrund der Erfindung
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Solche
Metallkäfige
kommen insbesondere bei großdimensionierten
Lagern zum Einsatz. Beispielhaft sind hier große zweireihige Kegelrollenlager für Windkraftanlagen
(Rotorlager) mit Außendurchmessern
größer als
1.500 mm zu nennen. Grundsätzlich
eignen sich solche Metallkäfige
aber für
unterschiedlichste Wälzlagerbauarten
mit Rollen als Wälzkörper, besonders
für größere Radial-
und Axialrollenlager, Radial- und Axial-Pendelrollenlager, Radial-
und Axial-Kegelrollenlager sowie Sonderbauarten, beispielsweise
kombinierte mehrreihige Rollenlager oder Schrägrollenlager. Der Metallkäfig dient der
Aufnahme und Führung
der Rollen. Ein solcher Metallkäfig
ist beispielsweise aus
DE
26 08 308 A1 bekannt. Er besteht aus zwei Käfigseitenteilen,
die bei dem dort gezeigten Radiallager als Ringe ausgeführt sind,
und die über
einige wenige Querverbindungen miteinander fixiert sind. Zwischen
den Käfigseitenteilen
sind die einzelnen Rollen jeweils separat an den Käfigseitenteilen
drehgelagert. Hierzu sind entsprechende Ausnehmungen in den Käfigseitenteilen
vorgesehen, in die jeweils kurze Zapfen eingesetzt sind, die mit
ihren bezüglich
des im Seitenteil eingesetzten Abschnitts erweiterten Enden in einer entsprechenden
Ausnehmung an der jeweiligen Rollenstirnseite eingreifen. An den
Zapfen ist an diesem Ende ein kovexer Vorsprung angeformt, der in
einer zur Rollenachse konzentrischen Mulde am Boden der Sachbohrung
an der Rollenstirnseite aufgenommen ist. Diese Käfigausführung ist sehr aufwändig, es
sind spezielle Lagerzapfen vorzusehen, ferner sind die Rollen selbst
entsprechend auszuführen.
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Weiterhin
bekannt ist ein so genannter Bolzenkäfig, bei dem es sich um einen
Massivkäfig
handelt, der auf Bolzen axial durchbohrte Rollen in ihrer Bohrung
hält. Hier
sind also alle Rollen mit einer Bohrung versehen, durch die jeweils
ein Bolzen, der die beiden Käfigseitenteile
verbindet, als Drehachse geführt
ist. Die Herstellungskosten auch eines solchen Bolzenkäfigs sind
beachtlich, da die Bolzen gehärtet, geschliffen
und oberflächenbehandelt
werden müssen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Metallkäfig für Rollenlager
anzugeben, der einfacher aufgebaut ist.
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Zur
Lösung
des Problems ist erfindungsgemäß ein Rollenlager
vorgesehen, umfassend zwei Ringe sowie wenigstens einen Rollen enthaltenden Metallkäfig mit
mehreren die Käfigseitenteile
fest miteinander verbindende Halteelemente, die im Wesentlichen
parallel zur Drehachse der zwischen zwei Halteelementen aufgenommenen,
nicht an den Käfigseitenteilen
drehgelagerten und von den Halteelementen beabstandeten Rollen angeordnet
sind, auf welchen Halteelementen zwischen zwei Rollen greifende,
diese voneinander beabstandende Abstandshalter gehaltert sind.
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Beim
erfindungsgemäßen Rollenlager kommt
ein neuartiger Metallkäfig
sowie eine neuartige Lagerweise für die Rollen zum Einsatz. Der
Metallkäfig
ist als stabiles Bauteil mit zwei Käfigseitenteilen und diese fest
miteinander verbindende Halterelementen ausgeführt. Diese Halteelemente dienen jedoch
ausschließlich
der Verbindung der Käfigseitenteile,
nicht aber der Lagerung der Rollen. Die Rollen sind zwischen jeweils
zwei Haltelementen angeordnet, wobei die Haltelemente versetzt zur
Ebene der Drehachsen angeordnet sind, so dass die Rollen sehr nah
zueinander angeordnet werden können
und mithin eine hohe Tragfähigkeit
erreicht werden kann. Jedoch berühren
die Rollen die Halteelemente nicht, sondern sind von diesen beabstandet.
Die Führung und
Fixierung der Rollen in ihrer Position erfolgt über Abstandshalter, die zwischen
zwei Rollen greifen beziehungsweise diese leicht übergreifen.
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Das
erfindungsgemäße Rollenlager
ist wesentlich einfacher aufgebaut als bisher bekannte Rollenlager
beziehungsweise deren Metallkäfige
insbesondere Rollenkränze,
nachdem beim erfindungsgemäßen Rollenlager
die Rollen separat zu den Haltelementen angeordnet sind und nicht
an den Käfigseitenteilen
gelagert sind. Das heißt,
es sind keine entsprechenden Bearbeitungsschritte an den Rollen vorzunehmen,
sei es um diese zu durchbohren, oder sei es um eine Einsenkung für die Aufnahme
eines Lagerzapfens vorzusehen.
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Auch
sind entsprechende Arbeitsschritte an den Haltelementen nicht erforderlich,
da diesen lediglich eine stabilisierende, nicht aber lagernde Funktion
zukommt. Der Metallkäfig
kann äußerst stabil ausgeführt werden.
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Die
Halteelemente des Metallkäfigs
können nach
einer ersten Erfindungsalternative separate Bauteile sein, die mit
den Käfigseitenteilen
verbunden sind. Sie können
eingesteckt, verschraubt, verschweißt oder dergleichen sein. Die
Haltelemente können
beispielsweise als zylindrische Haltebolzen oder als flache, eckige
Haltestege ausgebildet sein.
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Eine
Alternativausführung
des Metallkäfigs sieht
vor, diesen als einstückiges
Gussteil herzustellen. Der Metallkäfig ist also ein einteiliges
Bauteil, die Käfigseitenteile
und die Haltelemente werden in einem gemeinsamen Arbeitsschritt
gegossen, wonach lediglich noch etwaige Gießränder oder dergleichen nachbearbeitet
werden müssen.
Auch hier können die
Halteelemente querschnittlich rund oder mehreckig ausgeführt sein.
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Zur
Befestigung der Abstandshalter sind an den Haltelementen, die wie
beschrieben zwischen zwei Rollen versetzt zu den Rollendrehachsen
vorgesehen sind, entsprechende Fixierabschnitte vorgesehen, an denen
die Abstandshalter lösbar
befestigt werden können.
Die Fixierabschnitte können
nach einer ersten Ausgestaltung als querschnittliche Einschnürungen ausgebildet
sein, auf die die Abstandshalter aufgerastet sind. Die Abstandshalter
sind also nach Art eines Clips ausgeführt, der auf den Fixierabschnitt
aufgeschnappt werden kann. Hierzu ist der Abstandshalter beispielsweise
im Wesentlichen T-förmig
ausgeführt,
wobei sein Längsschenkel
geschnitzt ist und eine um die Einschnürung greifende Rastausnehmung
aufweist, in der der Längsschlitz mündet. Zur
Montage des Abstandshalters wird dieser mit seinem Längsschlitz
auf den Fixierabschnitt aufgesteckt und soweit aufgeschoben, bis
die Rastausnehmung einschnappt.
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Mit
seinem Längsschenkel
liegt er nach Befestigung und Einsetzen der Rollen zwischen zwei Rollen
und beabstandet diese, die Rollen selbst können direkt an diesem Längsschenkel
anliegen. Mit seinem Querschenkel übergreift er die beiden benachbarten
Rollen an deren Außenumfang
und führt diese.
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Neben
einer entsprechenden Einschnürung zur
Bildung einer Rastaufnahme sieht eine alternative Ausbildung vor,
die Fixierabschnitte als Durchsteckausnehmungen auszubilden, in
die die Abstandshalter eingesteckt sind. Hier kommen also keine
Abstandshalterclips zum Einsatz, sondern plattenförmige Abstandshalter,
die mit einem entsprechenden Längsschenkel
bei ebenfalls bevorzugt T-förmiger
Ausbildung in die Durchsteckaufnahme greifen.
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Eine
Alternative zur Rast- oder Durchsteckhalterung sieht vor, dass zwischen
zwei Rollen jeweils zwei Halteelemente vorgesehen sind, auf denen
ein Abstandshalter aufgelagert ist. Der auch hier im Wesentlichen
T-förmig
ausgebildete Abstandshalter liegt mit seinem Querschenkel also lediglich
auf dem Halteelementpaar auf. Zur Fixierung ist er vorzugsweise
mit seinem Längsschenkel über ein
weiteres Haltelement, das ihn vorzugsweise in einer Durchbrechung
durchgreift, insbesondere einem Haltelementbolzen, festgelegt. Auch
bei dieser Ausgestaltung befindet sich der Längsschenkel zwischen den beiden
Rollen, diese können
an ihm anliegen, während
der Querschenkel die beiden Rollen leicht übergreift.
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Der
Querschenkel eines T-förmigen
Abstandshalters kann in Weiterbildung der Erfindung an seinem Ende
vorspringende, an einem benachbarten Ring gelagerte Gleitabschnitte
aufweisen. Über
diese Abschnitte, die als an den Querschenkelenden vorgesehene Auswölbungen
oder dergleichen ausgeführt
sein können,
stützt
sich der Abstandshalter auf dem Außen- oder Innenring ab und
wird hierüber
stabilisiert.
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Die
Abstandshalter übergreifen
nach einer Weiterbildung der Erfindung die benachbarten Rollen nur
im Bereich deren Enden. Das heißt,
ein Kontakt zwischen Abstandshalter und benachbarten Rollen, sei
es im Bereich des Längsschenkels
oder im Bereich des Querschenkels, findet nur im Bereich der Rollenenden
statt. Der sonstige Rollenbereich liegt frei, kann also zu Schmierzwecken
mit Schmierstoff belegt werden. Der Rand der Rollen ist im Betrieb üblicherweise
deutlich geringer belastet, so dass es zu keinen Schwierigkeiten
kommt, wenn dort aufgrund des Kontaktes zwischen Abstandshalter
und Rolle der Schmierstoff teilweise abgestriffen wird.
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Die
Abstandshalter selbst sind bevorzugt aus Kunststoff gefertigt, können also
einfach und kostengünstig
hergestellt werden. Der verwendete Kunststoff sollte sehr gute Gleiteigenschaften
zu den benachbarten Metallelementen, also den Rollen oder Ringen,
z.B. einem Außen-
oder Innenring aufweisen. Denkbar ist beispielsweise die Verwendung
von Teflon oder PEEK. Aber auch eine Ausführung der Abstandshalter aus
Metall, z.B. Messing, ist denkbar, bzw. erforderlich, wenn höhere Betriebstemperaturen auftreten.
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Neben
dem Rollenlager selbst betrifft die Erfindung ferner einen Abstandshalter
für ein
Rollenlager der beschriebenen Art. Dieser zeichnet sich dadurch
aus, dass er im Wesentlichen T-förmig
ausgeführt
ist, wobei sein Längsschenkel
einen zu einer Rastausnehmung führenden
Längsschlitz
aufweist, oder dass er als plattenartiger Steckschenkel ausgeführt ist,
und wobei der Querschenkel vorzugsweise an seiner den Rollen zugewandten
Seite der Rollenform genähert
gebogen ausgeführt
ist.
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Der
Querschenkel kann weiterhin an seinen Enden der Abstützung an
einem in der Montagestellung benachbarten Ring, z.B. einem Außen- oder
Innenring dienenden vorspringende Gleitabschnitte aufweisen. Bevorzugt
ist der Querschenkel sattelartig ausgebildet. Der Abstandshalter
selbst ist aus Kunststoff oder Metall gefertigt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Rollenlagers als Teilansicht,
in der Darstellung eines Axiallagers,
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2 eine
Prinzipdarstellung des Metallkäfigs
nebst Abstandshaltern ohne eingesetzte Rollen,
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3 eine
Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Abstandshalters,
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4 eine
Stirnansicht des Abstandshalters aus 3,
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5 eine
Teilansicht des Metallkäfigs
mit teilweise eingesetzten Rollen,
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6 eine
vergrößerte Darstellung
einer über
die Abstandshalter gelagerten Rolle,
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7 der
belegte Metallkäfig
aus 5 mit Blick auf die andere Seite, und
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8 eine
Prinzipdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Rollenlagers, hier dargestellt
als Teilansicht eines Radialrollenlagers, mit einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform
eines Abstandshalters.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Rollenlagers 1 als
Teilansicht. Gezeigt ist hier exemplarisch ein Axialrollenlager,
das erfindungsgemäße Rollenlager
kann aber auch als Radialrollenlager, als Radial- und Axial-Pendelrollenlager, als Radial-
und Axial-Kegelrollenlager oder als Sonderlager, z.B. kombinierte
mehrreihige Rollenlager oder Schrägrollenlager ausgeführt sein.
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Das
erfindungsgemäße Rollenlager 1 weist einen
Rollenrand 2 auf, umfassend einen Metallkäfig 3 bestehend
aus einem ersten Käfigseitenteil 4 und einem
zweiten, hier nur gestrichelt gezeigten Käfigseitenteil 5, die
bei einem Axialrollenlager als konzentrische Ringe ausgebildet sind.
Die beiden Käfigseitenteile
sind im gezeigten Beispiel über
Halteelemente 12 in Form von Haltebolzen 13, die
in entsprechenden Aufnahmen an den Käfigseitenteilen 4, 5 eingesteckt,
dort verschraubt oder verschweißt
sind, miteinander verbunden. An jedem Halteelement 12 ist
im gezeigten Beispiel jeweils ein Abstandshalter 6 angeordnet,
der ersichtlich zwischen jeweils zwei Rollen 7 positioniert
ist und einerseits zum Führen, andererseits
zum Beabstanden der Rollen 7 dient. Die Rollen 7 selbst
sind quasi lose gelagert, sie sind nicht an den Käfigseitenteilen 4, 5 drehgelagert,
sondern werden allein über
die Abstandshalter 6 geführt und in ihrer Position gehalten.
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Vorgesehen
sind ferner zwei Ringe 8, 9, die hier als oberer
und unterer Ring dargestellt sind, bei denen es sich bei einem Radiallager
um einen Außen- und Innenring handelt.
Die Ringe 8, 9 weisen jeweilige Laufflächen 10, 11 auf,
auf denen die Rollen 7 laufen. Der Aufbau eines Axiallagers
in seiner Grundausgestaltung ist hinlänglich bekannt, die Erfindung
prägt sich
hier in dem Metallkäfig
und der Lagerung der Rollen aus.
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2 zeigt
in einer vergrößerten Teilansicht den
Metallkäfig 3 ohne
eingesetzte Rollen. Der Metallkäfig 3 besteht
wie beschrieben aus einem ringförmigen äußeren Käfigseitenteil 4 und
einem ringförmigen
inneren Käfigseitenteil 5,
die über
eine Vielzahl einzelner Halteelemente 12 in Form der Haltebolzen 13 miteinander
verbunden sind. Die Haltebolzen 13 liegen im Wesentlichen
parallel zu den Drehachsen der benachbarten Rollen.
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In 2 sind
einige Haltebolzen 13 nicht mit Abstandshaltern 6 versehen
dargestellt. Die Haltebolzen 13 weisen an ihren Enden Fixierabschnitte 14 in
Form von Durchmessereinschnürungen 15 auf,
auf die die in ihrer Breite auf die Breite der Fixierabschnitte 14 abgestellten
Abstandshalter 6 aufgeschnappt werden. Hierzu weist ein
Abstandshalter 6, siehe die 3 und 4,
eine im Wesentlichen T-förmige Form
auf. Der Längsschenkel 16 weist
einen Längsschlitz 17 auf,
der in einer Rastausnehmung 18 mündet, die wie der Fixierabschnitt
kreisrund ist und in ihrem Durchmesser dem Durchmesser des Fixierabschnittes 14 angepasst
ist. Zum Befestigen des Abstandshalters wird dieser mit dem Längsschlitz 17 auf den
Fixierabschnitt 14 aufgeschoben und soweit heruntergedrückt, bis
die Rastausnehmung 18 um den Fixierabschnitt 14 herumschnappt.
Der Längsschenkel
liegt dann zwischen zwei benachbarten Rollen 7, während der
Querschenkel 19 die Rollen etwas übergreift. Hierzu ist die Unterseite 20 des
Querschenkels 19 an beiden Seiten gebogen, also der Rollenform entsprechend,
ausgeführt.
Der Abstandshalter 6 ist an seiner Oberseite am Querschenkel 19 sattelförmig ausgeführt und
weist zwei seitliche Gleitabschnitte 21 auf, die hier in
Form der leichten Auswölbungen
ausgeführt
sind. Über
diese Gleitabschnitte 21 ist der Abstandshalter 6 an
der Lauffläche 10 des Ringes 8 gegengelagert,
er stützt
sich hierüber
ab. Der Abstandshalter 6 selbst ist, nachdem sowohl Rollen
an ihm ablaufen wie auch er selbst an dem Ring 8 abläuft, aus
einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden Werkstoff, bevorzugt
einem Kunststoff ausgeführt.
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Ersichtlich
sind, wie in 2 gezeigt, auf sämtliche
Haltebolzen jeweils zwei Abstandshalter 6 an den Enden
aufgeschnappt.
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5 zeigt
nun einen Ausschnitt des Metallkäfigs 3,
der bereits zum Teil mit Rollen 7 belegt ist. Ersichtlich
werden die Rollen 7 lose zwischen jeweils zwei Haltebolzen 13 gelegt,
sie werden über
die zwischen sie greifenden Längsschenkel 16 an
ihren Enden voneinander beabstandet, gegenüberliegend werden sie von den
sie übergreifenden
Querschenkeln 19 gehalten. Die Abstandshalter 6 kommen
ersichtlich mit den Rollen nur in deren Endbereich in Berührung, so
dass der gesamte mittlere Bereich zum Schmierstoffauftrag zur Verfügung steht.
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Wie 5 hier
exemplarisch ferner zeigt, besteht die Möglichkeit, einige wenige Rollen 7 zusätzlich über entsprechende,
hier nur gestrichelt gezeigte Achsbolzen 22 zu lagern.
Die Achsbolzen 22 verbinden die beiden Käfigseitenteile 4, 5,
diese Rollen 7 sind durchbohrt. Über diese Achsbolzen 22 kann
die Käfiglast
abgestützt
werden. Gleichwohl sind diese direkt gelagerten Rollen beim erfindungsgemäßen Metallkäfig 3 nicht
erforderlich. Wenn sie vorgesehen werden, sollte ihre Anzahl möglichst
gering gehalten werden, sie wären
um den Umfang äquidistant
zu beabstanden.
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6 zeigt
in einer vergrößerten Darstellung eine
Rolle 7, die über
zwei Abstandshalter 6 an beiden Seiten geführt ist.
Ersichtlich greifen die Längsschenkel 16 seitlich
an der Rolle 7 an, während
sie oberseitig durch die Querschenkel 19 übergriffen
ist.
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7 zeigt
die andere Seite des mit Rollen belegten Metallkäfigs 3, verglichen
mit 5. Ersichtlich ist der Übergriff der Querschenkel 19 über die
Enden der Rollen 7. Die Haltebolzen 13 sind außerhalb
der Ebene der Drehachsen der Rollen 7 angeordnet, was die
Integration der Abstandshalter 6 ermöglicht. Diese sind wie beschrieben
lösbar,
können
also nach einer gewissen Lagerlaufzeit bei Verschleiß ausgetauscht
werden. Sie sind einfach und kostengünstig als Kunststoffclipse
herstellbar, auch eine Ausführung
aus Metall, z.B. Messing, ist denkbar. Nachdem zwischen zwei benachbarten
Rollen lediglich der sehr schmale Längsschenkel 16 eingreift,
besteht beim erfindungsgemäßen Rollenlager ferner
die Möglichkeit,
die Rollen 7 sehr eng zu setzen, eine hohe Wälzkörperanzahl
und somit eine hohe Tragfähigkeit
des Rollenlagers wird erreicht. Ferner ergeben sich günstige Reibungsverhältnisse zwischen
den Wälzkörpern und
der Käfigführung, wie sich
auch eine gute Führung
des Käfigs
durch die Gleitabschnitte der Abstandshalter zu einer Laufbahn ergibt.
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8 zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes Rollenlager 1', hier in Form
eines Radialrollenlagers. Auch dieses weist einen äußeren Ring 8' und einen inneren
Ring 9' auf.
Vorgesehen ist auch hier natürlich
ein Metallkäfig 3' mit den beiden
Käfigseitenteilen 4' und 5', die einander überdecken.
Die beiden Käfigseitenteile 4', 5' sind auch hier über Halteelemente 12', bevorzugt
Haltebolzen, miteinander verbunden, wobei hier jeweils zwischen
zwei Rollen 7' zwei
Halteelemente 12' vorgesehen
sind. Auf diesen ist ein Abstandshalter 6' aufgelagert, der auch hier querschnittlich
T-förmig
ausgeführt
ist und mit seinem Längsschenkel 16' zwischen die
beiden Rollen 7' greift.
Der Querschenkel 19' übergreift
die Rollen 7'. Er
weist ebenfalls Gleitabschnitte 21' auf, mit denen er an der Lauffläche 10' des äußeren Rings 8' gegengelagert
ist. Zur Fixierung und zur Vermeidung einer Verkippung ist der Längsschenkel 16' über ein
weiteres Haltelement 12',
das ihn vorzugsweise in einer Durchbrechung durchsetzt, an seinem
unteren Ende gehalten. Dieses Haltelement 12' verbindet ebenfalls die beiden
Käfigseitenteile 4', 5'.
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- 1
- Rollenlager
- 1'
- Rollenlager
- 2
- Rollenrand
- 3
- Metallkäfig
- 3'
- Metallkäfig
- 4
- Käfigseitenteil
- 4'
- Käfigseitenteil
- 5
- Käfigseitenteil
- 5'
- Käfigseitenteil
- 6
- Abstandshalter
- 6'
- Abstandshalter
- 7
- Rollen
- 7'
- Rollen
- 8
- Ring
- 8'
- äußere Ring
- 9
- Ring
- 9'
- innerer
Ring
- 10
- Lauffläche
- 10'
- Lauffläche
- 11
- Lauffläche
- 12
- Halteelement
- 12'
- Halteelement
- 13
- Haltebolzen
- 14
- Fixierabschnitt
- 15
- Durchmessereinschnürung
- 16
- Längsschenkel
- 16'
- Längsschenkel
- 17
- Längsschlitz
- 18
- Rastausnehmung
- 19
- Querschenkel
- 19'
- Querschenkel
- 20
- Unterseite
- 21
- Gleitabschnitt
- 21'
- Gleitabschnitt
- 22
- Achsbolzen