DE102007044901B4

DE102007044901B4 - Zylinderrollenlagerkäfig und Rollenlagerung

Info

Publication number: DE102007044901B4
Application number: DE102007044901.3A
Authority: DE
Inventors: Rut Heemskerk; Bernd Eich; Gerhard Schmitt
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2027-09-20
Also published as: DE102007044901A1

Abstract

Zylinderrollenlagerkäfig mit wenigstens einem ringartigen Seitenelement, von dessen wenigstens einer Stirnseite zum Bilden von Aufnahmen für zueinander mit parallelen Hauptachsen angeordneten Rollen Stegelemente abzweigen, wobei in wenigstens einem radial äußeren und/oder inneren Oberflächenbereich der Stegelemente, der an einer Führungsfläche für den Käfig zum Geführtwerden vorgesehen ist, wenigstens in einem Bereich hin zum Seitenelement derart gestaltet ist, dass bei Betrachtung des Stegelementquerschnitts die den Rollenmänteln zugewandten Seitenflächen des Stegelements scharfkantig in geradlinige, von den Seitenflächen hin zur Stegmitte mit an Höhe zunehmende Bereiche übergehen, und die geradlinigen Bereiche in Stegmitte in eine Verrundung übergehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderrollenlagerkäfig und eine Rollenlagerung, wie sie insbesondere zum drehbaren Lagern einer Kurbelwelle und einer Pleuelstange an der Kurbelwelle eingesetzt werden.
Insbesondere bei der Verwendung an Kurbelwellen sollen Rollenlagerungen und auch deren Rollenlagerkäfige dahingehend Vorteile aufweisen, dass sie leichtgewichtig sind, eine hohe Belastungskapazität, eine hohe Festigkeit und eine hohe Leistungsfähigkeit bei hohen Umdrehungen aufweisen und darüber hinaus in der Lage sind, unter anspruchsvollen Schmierungsbedingungen verwendet werden zu können.
Aus der DE 39 04 242 C2 ist ein Rollenlagerkäfig mit zwei ringartigen Seitenelementen bekannt, von deren Stirnseiten zum Bilden von Aufnahmen für Rollen Stegelemente abzweigen. In einem radial äußeren Oberflächenbereich der Stegelemente, der an einer Führungsfläche für den Käfig zum Geführtwerden vorgesehen ist, gehen in Bereichen hin zu den Seitenelementen bei Betrachtung der Stegelementquerschnitte die den Rollenmänteln zugewandten Seitenflächen in geradlinige, von den Seitenflächen hin zur Stegmitte mit an Höhe zunehmende Bereiche über.
Aus der DE 21 21 679 A ist ein aus Stegen und Stirnringen bestehender Radialkäfig für zylindrische Wälzkörper bekannt, wobei die Stege an ihrer Außenfläche, mit der sie mit der Außenlaufbahn der Wälzkörper in Berührung kommen, gleichsinnig gekrümmt sind.
Aus der DE 199 61 905 A1 ist ein Nadellager für Pleuel mit einem Käfig bekannt, der eine Außenfläche aufweist, die im Gebrauch von einer Innenfläche des Pleuelstangenkopfes gleitend geführt wird, wobei die Außenfläche der Stege des Käfigs im Bereich, an den sie mit den Stirnringen des Käfigs verbunden sind, eine nach außen gebogene, abgesenkte Fläche darstellt, deren Querschnittsform einen Krümmungsradius aufweist, der sich graduell in Richtung auf einen Mittelpunkt der Breite des Stegs vergrößert.
Aus der DE 102 46 825 A1 ist ein Käfig für ein Wälzlager bekannt, der mehrere Segmente aufweist, wobei Stege des Segments nach radial außen hin nur geringfügig hinter den Wälzkörpern zurückstehen und damit die Laufbahnen des Wälzlagers gerade nicht berühren. Dies führt dazu, dass sich die Segmente beim Stillstand des Lagers auf der Laufbahn abstützen können und eine derartige Abstützung auch bei übermäßigem Verschleiß erfolgt, um die dann nicht mehr vorhandene Wälzkörperführung der Segmente zu ersetzen. Hierzu sind auf der Ober- und Unterseite der Stege Vorsprünge ausgebildet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbesserung bei einem Zylinderrollenlagerkäfig und einer Rollenlagerung, insbesondere bei Verwendung an einer Kurbelwelle zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 9 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Anspruch 1 betrifft einen Zylinderrollenlagerkäfig mit wenigstens einem ringartigen Seitenelement, von dessen wenigstens einer Stirnseite zum Bilden von Aufnahmen für zueinander mit parallelen Hauptachsen angeordneten Rollen Stegelemente abzweigen, wobei in wenigstens einem radial äußeren und/oder inneren Oberflächenbereich der Stegelemente, der an einer Führungsfläche für den Käfig zum Geführtwerden vorgesehen ist, wenigstens in einem Bereich hin zum Seitenelement derart gestaltet ist, dass bei Betrachtung des Stegelementquerschnitts die den Rollenmänteln zugewandten Seitenflächen des Stegelements scharfkantig in geradlinige, von den Seitenflächen hin zur Stegmitte mit an Höhe zunehmende Bereiche übergehen, und die geradlinigen Bereiche in Stegmitte in eine Verrundung übergehen.
Durch die besagte Ausbildung wird mit besonderem Vorteil ein Aufschwimmen des Käfigs erleichtert, so dass sich ähnlich wie bei einem Gleitlager gute Gleiteigenschaften des Käfigs gegenüber seiner Lagerumgebung ergeben.
Anspruch 11 betrifft eine Rollenlagerung mit einem Rollenlagerkäfig, wobei der Käfig in Längsrichtung in zwei gleichartige Käfighälften geteilt ausgebildet ist, und wobei die Rollenlagerung derart ausgestaltet ist, dass der Käfig frei von einer Rollenführung ist und die Käfighälfte an entsprechenden Führungsflächen für den Käfig gleichzeitig radial innen und außen geführt ist.
Durch diese sozusagen gemischte gleichzeitige Innen- und Außenführung des Käfigs wird mit besonderem Vorteil erreicht, dass beispielsweise bei Einsatz an einer Kurbelwelle bei Betrieb durch die charakteristische Bewegung besagter Lagerstelle ungünstige Krafteinwirkungen auf den Käfig verhindert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine Zylinderrollenlagerung mit einem Käfig, die zwischen einer Pleuelstange und einer Kurbelwelle angeordnet ist,
2 eine Ausschnittsvergrößerung der in der 1 mit A gekennzeichneten Stelle,
3 eine Ausschnittsvergrößerung der in der 1 mit B gekennzeichneten Stelle,
4 einen Querschnitt durch eines der Stegelemente des Käfigs der 1 nahe einem Seitenelement des Käfigs und
5 in perspektivischer Ansicht eine Käfighälfte des Käfigs der 1.
Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch eine Pleuelstange 4, in deren Kurbelwellenaufnahme über eine Zylinderrollenlagerung ein Abschnitt einer Kurbelwelle 2 drehbar gelagert ist. Dabei umfasst die Zylinderrollenlagerung einen fensterartig ausgebildeten Käfig, in dessen Taschen die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Zylinderrollen angeordnet sind. Der Käfig umfasst dabei zwei ringartige Seitenelemente 20, zwischen denen Stegelemente 10 angeordnet sind, wobei die zwischen jeweils zwei benachbarten Stegelementen 10 ausgebildeten Taschen zur Aufnahme der Zylinderrollen vorgesehen sind. Dabei ist der Querschnitt durch die Stegelemente 10 in der Nähe einer axialen Mitte des Käfigs geführt.
Der Käfig ist in Längsrichtung in zwei, zum losen Aneinanderanliegen vorgesehene, gleichartige Käfighälften 8 geteilt ausgebildet, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine der Käfighälften 8 dargestellt ist. Der Käfig kann dabei beispielsweise aus Aluminium ausgebildet sein. Jede der beiden Käfighälften 8 ist dabei bevorzugt einstückig ausgebildet.
Die Zylinderrollenlagerung, bei der ein Mantelbereich der Kurbelwelle 2, wie ein Mantelbereich der Pleuelstange 4 als Abrollfläche für die Zylinderrollen dienen, ist dabei derart ausgestaltet, dass der Käfig frei von einer Rollenführung ist und für eine gleichzeitige Innen- und Außenführung also eine Führung sowohl an der Kurbelwelle 2 als auch an der Pleuelstange 4 ausgebildet ist. Dabei ist die Außenführung der Käfighälfte 8 in der 2 nochmals verdeutlicht, die eine Ausschnittsvergrößerung an der in der 1 mit A bezeichneten Stelle darstellt. Die gleichzeitige Innenführung der Käfighälfte 8 ist weiterhin in der 3 dargestellt, die eine Ausschnittsvergrößerung der in der 1 mit B bezeichneten Stelle darstellt.
Um weiterhin bei besagter Mischführung bei der in der Kurbelwellenumgebung bevorzugt vorherrschenden Ölschmierung ein gutes Gleitverhalten der an der Pleuelstange 4 und/oder der Kurbelwelle 2 anliegenden Käfigbereiche zu erzielen, ist der Käfig weiterhin wie in der 4 dargestellt ausgebildet. Die 4 zeigt dabei ausschnittsweise einen Querschnitt durch einen der Käfigstege 10 in unmittelbarer Nähe zu einem der Seitenelemente 20 des Käfigs. Dabei erkennt man, dass die zum Gegenüberliegen der Zylinderrollenmäntel vorgesehenen Seitenflächen 12 des Stegelements 10 am äußeren radialen Ende des Stegelements 10 im Wesentlichen scharfkantig in geradlinige, von den Seitenflächen 12 hin zur Stegmitte mit an Höhe zunehmende Bereiche 14 übergehen, wobei die beiden geradlinigen Bereiche 14 in Stegmitte über eine Verrundung 15 miteinander verbunden sind. Dabei setzt sich die vorausgehend beschriebene Oberflächenausbildung des Stegelements 10 in axialer Richtung hinaus auf die äußere Mantelfläche des Seitenelements 20 fort. Dies wird besonders deutlich bei Betrachtung der 5, die in perspektivischer Ansicht eine der Käfighälften 8 darstellt. Aus der 5 ist weiterhin ersichtlich, dass die Seitenelemente 20 auf der den Stegelementen 10 abgewandten Seite in einem Übergangsbereich von den Stirnseiten hin zu den Mantelflächen mit deutlich ausgebildeten Anschrägungen 22 gestaltet sind.
Die innere Oberfläche der Stegelemente kann entsprechend der äußeren Oberfläche der Stegelemente 10 wie bei der 4 beschrieben ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform kann die innere Oberfläche aber auch wie in der 4 dargestellt derart ausgebildet sein, dass die Seitenflächen 12 des Stegelements 10 unter Verzicht auf vorgenannte geradlinige Bereiche 14 gleich in eine einzige Verrundung 16 übergehen. Dabei kann natürlich auch dieser innere Oberflächenbereich des Stegelements 10 sich in axialer Richtung hinaus auf den inneren Mantel des Seitenelements 20 erstreckend ausgebildet sein. Der Außenmantel und der Innenmantel der Seitenelemente 20 sind somit durch eine Art Wellenform gekennzeichnet, wobei die Wellenform nach außen bzw. nach innen hin im Bereich der Stegmitten und zwischen zwei benachbarten Stegelementen 10 ihre Maxima erreichen.
In anderen Ausführungsformen kann der Käfig natürlich auch aus anderen Materialien, beispielsweise Kunststoff, Stahl, Titan oder auch Materialverbünden ausgebildet sein. Das vorausgehend Beschriebene kann in anderen Ausführungsformen natürlich auch bei entsprechenden Lagerungen bei Nockenwellen oder Ausgleichswellen verwendet werden.

Claims

Zylinderrollenlagerkäfig mit wenigstens einem ringartigen Seitenelement, von dessen wenigstens einer Stirnseite zum Bilden von Aufnahmen für zueinander mit parallelen Hauptachsen angeordneten Rollen Stegelemente abzweigen, wobei in wenigstens einem radial äußeren und/oder inneren Oberflächenbereich der Stegelemente, der an einer Führungsfläche für den Käfig zum Geführtwerden vorgesehen ist, wenigstens in einem Bereich hin zum Seitenelement derart gestaltet ist, dass bei Betrachtung des Stegelementquerschnitts die den Rollenmänteln zugewandten Seitenflächen des Stegelements scharfkantig in geradlinige, von den Seitenflächen hin zur Stegmitte mit an Höhe zunehmende Bereiche übergehen, und die geradlinigen Bereiche in Stegmitte in eine Verrundung übergehen.
Zylinderrollenlagerkäfig nach Anspruch 1, wobei besagte Ausbildung besagten Oberflächenbereichs des Stegelements sich axial auf wenigstens Teilbereiche eines Mantels des Seitenelements hinaus erstreckend ausgebildet ist.
Zylinderrollenlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Seitenelement auf der den Stegelementen abgewandten Seite in einem Übergangsbereich von der Stirnseite hin zu wenigstens einer der Mantelflächen mit einer Anschrägung ausgebildet ist.
Zylinderrollenlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der äußere Oberflächenbereich mit besagten geradlinigen Bereichen ausgebildet ist und der innere Oberflächenbereich derart ausgebildet ist, dass die beiden Seitenflächen mit einer Verrundung in den inneren Oberflächenbereich übergehen.
Zylinderrollenlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Käfig längs geteilt, wenigstens zwei sektorartige Käfigteile ausbildend gestaltet ist.
Zylinderrollenlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Käfig oder wenigstens eines der Käfigteile in sich einstückig ausgebildet ist.
Zylinderrollenlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Käfig als ein Fensterkäfig ausgebildet ist.
Zylinderrollenlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Käfig aus einer Legierung, umfassend Aluminium, ausgebildet ist.
Zylinderrollenlagerung mit einem Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lagerung derart ausgebildet ist, dass der Käfig frei von einer Rollenführung ist.
Zylinderrollenlagerung nach Anspruch 9, wobei die Lagerung derart gestaltet ist, dass der Käfig innen und außen geführt ist.
Rollenlagerung mit einem Rollenlagerkäfig, wobei der Käfig in Längsrichtung in zwei gleichartige Käfighälften geteilt ausgebildet ist, und wobei die Rollenlagerung derart ausgestaltet ist, dass der Käfig frei von einer Rollenführung ist und die Käfighälfte an entsprechenden Führungsflächen für den Käfig gleichzeitig radial innen und außen geführt ist.
Rollenlagerung nach Anspruch 11, wobei die Käfighälften zum losen Aneinanderanliegen ausgebildet sind.
Rollenlagerung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Lagerung als eine Zylinderrollenlagerung ausgebildet ist.