DE102008034922B4

DE102008034922B4 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102008034922B4
Application number: DE102008034922A
Authority: DE
Inventors: Berthold Beyfuss; Hans-Jürgen FRIEDRICH; Alfred Radina; Jonas Schierling
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2008-07-26
Filing date: 2008-07-26
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2028-07-27
Also published as: DE102008034922A1

Abstract

Wälzlagerkäfig (1), der zwei Seitenringe (2, 3) aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege (4) angeordnet sind, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen (4) eine Aufnahmetasche (5) für ein Wälzelement gebildet wird, wobei an mindestens einer der Aufnahmetasche (5) zugewandten Seite (6) des Steges (4) ein Wälzkörperführungselement (7) angeordnet ist und wobei die Stege (4) und die Wälzkörperführungselemente (7) als getrennte Bauteile ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenringe (2, 3) aus mindestens drei Seitenringelementen (2', 2'', 2''', ..., 3', 3'', 3''' ...) zusammengesetzt sind, wobei jedes Seitenringelement (2', 2'', 2''', ..., 3', 3'', 3''' ...) an seiner umfangsseitigen Stirnseite mit einem Steg (4) formschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig, der zwei Seitenringe aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege angeordnet sind, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen eine Aufnahmetasche für ein Wälzelement gebildet wird, wobei an mindestens einer der Aufnahmetasche zugewandten Seite des Steges ein Wälzkörperführungselement angeordnet ist und wobei die Stege und die Wälzkörperführungselemente als getrennte Bauteile ausgebildet sind.
Wälzlagerkäfige dieser Art sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Zwischen zwei Seitenringen werden die Käfigstege angeordnet, die für die zum Einsatz kommenden Wälzkörper Aufnahmetaschen bilden. Dabei sind die Stege an ihren den Wälzkörpern zugewandten Seiten so ausgeformt, dass sich die Stege den Wälzkörpern anschmiegen, um eine gute Führung der Wälzkörper zu erhalten.
Ein Wälzlagerkäfig der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise aus der DE 70 34 682 U bekannt. Der hier einstückig gefertigte Käfig, bestehend aus den beiden Seitenringen und den sich zwischen diesen erstreckenden Stegen, wird mit aufschnappbaren Klammern versehen, wobei zwischen zwei in Umfangs richtung aufeinander folgenden Klammern die Aufnahmetasche für die Wälzkörper ausgebildet wird. Andere gattungsgemäße Wälzlagerkäfige werden in der DE 10 2006 040 817 A1 , in der DE 2 257 761 A , in der DE 1 954 229 U , in der DE 1 113 613 A und in der EP 1 832 767 A1 offenbart.
Aus der DE 79 35 982 U1 ist ein Wälzlagerkäfig bekannt, der aus zwei Seitenteilen und einer Anzahl getrennt gefertigter Stegteile besteht, wobei diese durch Schweißen mit den Seitenteilen verbunden sind.
Es hat sich gezeigt, dass das Führungsverhalten der Wälzkörper in den Aufnahmetaschen weiter verbesserungswürdig ist. Ferner sind Wälzlager beim Einsatz vorbekannter Käfige mitunter schwierig zusammenzubauen. Dies gilt insbesondere im Falle von Kegelrollenlager, bei denen nach einem üblichen Verfahren beim Zusammenbau der Käfig „eingeholt” werden muss, um die einzelnen Kegelrollen in den Käfigtaschen zu fixieren, wofür eine plastische Umformung des Käfigs erfolgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass bezüglich der genannten Nachteile Verbesserungen erzielt werden können. Der Käfig soll einfach und preiswert herstellbar sein und eine gute Führung der Wälzkörper sicherstellen. Im Falle des Einsatzes in einem Kegelrollenlagerkäfig soll der Zusammenbau des Lagers vereinfacht werden können; in diesem Falle soll insbesondere der Einhol-Vorgang entbehrlich werden.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenringe aus einer Anzahl Seitenringsegmenten zusammengesetzt sind, wobei jedes Seitenringelement an seiner umfangsseitigen Stirnseite mit einem Steg formschlüssig verbunden ist. Bevorzugt ist an jeder der Aufnahmetasche zugewandten Seite des Steges ein Wälzkörperführungselement angeordnet.
Der Steg und das Wälzkörperführungselement können über eine formschlüssige Verbindung miteinander verbunden sein. Dabei kann der Steg eine sich in Steglängsrichtung erstreckende Nut aufweisen, in der ein formkongruent ausgebildeter Vorsprung des Wälzkörperführungselements eingreift. Ferner können in diesem Falle die Nut und der Vorsprung als Schnappverbindung ausgebildet sein, was eine einfache Montage des Wälzkörperführungselements am Steg ermöglicht.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass das Wälzkörperführungselement relativ zum Steg drehbeweglich um eine in Steglängsrichtung verlaufende Achse angeordnet ist.
Eine alternative Lösung sieht vor, dass der Steg und das Wälzkörperführungselement über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbunden sind. Hierbei ist insbesondere an ein Verkleben oder an ein Verschweißen gedacht.
Das Wälzkörperführungselement kann in zumindest einem seiner Endbereiche eine flexible Lippe aufweisen. Die flexible Lippe kann aus dem Material des Wälzkörperführungselements gebildet sein, wobei im Bereich der flexiblen Lippe zwischen dem Steg und dem Wälzkörperführungselement ein sich in Steglängsrichtung erstreckender Spalt ausgebildet ist.
Die dem Wälzkörper zugewandte Kontaktfläche des Wälzkörperführungselements kann zur Steglängsrichtung parallel verlaufen. In diesem Falle ist der Käfig bevorzugt in einem Zylinderrollenlager vorgesehen.
Die dem Wälzkörper zugewandte Kontaktfläche des Wälzkörperführungselements kann aber alternativ auch zur Steglängsrichtung unter einem Winkel verlaufen; der Winkel beträgt in diesem Falle zumeist zwischen 1° und 10°. In diesem Falle ist der Käfig bevorzugt in einem Kegelrollenlager vorgesehen.
Die dem Wälzkörper zugewandte Kontaktfläche des Wälzkörperführungselements kann ferner so ausgebildet sein, dass sich bei eingelegtem Wälzkörper zwischen der Kontaktfläche und dem Wälzkörper eine Schmiertasche ausbildet. Die dem Wälzkörper zugewandte Kontaktfläche des Wälzkörperführungselements kann insbesondere eine Vielzahl von Mikroerhebungen und/oder Mikrovertiefungen aufweisen.
Die Wälzkörperführungselemente können aus einem Material mit geringem Haftreibungskoeffizienten, insbesondere aus Kunststoff, bestehen. Die Stege und die Seitenringe bzw. Seitenringsegmente bestehen gleichermaßen vorzugsweise aus Kunststoff.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung eines Wälzlagerkäfigs wird ein einfacher Aufbau erreicht. Die Führung der Wälzkörper in den Aufnahmetaschen ist durch die Wälzkörperführungselemente verbessert. Ferner ist der Zusammenbau des Lagers und des Käfigs einfach und kostgengünstig möglich.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung einen fertig zusammengebauten Kegelrollenlagerkäfig,
2 eine Explosionsdarstellung eines Teils des Käfigs gemäß 1,
3 zwei Wälzkörperführungselemente des Käfigs gemäß 1 in ihrer Betriebsstellung,
4 in perspektivischer Darstellung eine Zylinderrolle, die zwischen zwei Stegen samt Wälzkörperführungselementen angeordnet ist,
5 eine Teilansicht eines Steges samt Wälzkörperführungselement und Wälzkörper, in Steglängsrichtung betrachtet, und
6 den Vorgang des Einclipsens eines Wälzkörpers in die Aufnahmetasche, die zwischen zwei Stegen samt Wälzkörperführungselementen gebildet wird, in Steglängsrichtung betrachtet.
In 1 ist ein Wälzlagerkäfig 1 in Form eines Kegelrollenlagerkäfigs dargestellt. Der Käfig 1 weist im Wesentlichen zwei Seitenringe 2 und 3 auf, die parallel zueinander verlaufen, wobei die Verbindung zwischen den beiden Seitenringen 2, 3 durch eine Anzahl Stege 4 hergestellt wird. Der Käfig 1 ist vorliegend aus einer Anzahl einzelner Teile hergestellt. Die Seitenringe 2 und 3 bestehen jeweils aus einer Anzahl Seitenringsegmenten 2', 2'', 2''', ... bzw. 3', 3'', 3''', ..., die jeweils mit einem Steg 4 formschlüssig verbunden sind. Zwischen den Stegen 4 werden Aufnahmetaschen 5 für (nicht dargestellte) Wälzkörper gebildet.
Details hierzu sind in den 2 und 3 zu sehen, die Teile des Käfigs 1 gemäß 1 zeigen.
Wesentlich ist, dass an den Seiten 6 der Stege 4, die den Wälzkörpern zugewandt sind, Wälzkörperführungselemente 7 angeordnet sind, die für eine verbesserte Führung der Wälzkörper sorgen sollen. Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, ist zwischen den Stegen 4 und den Wälzkörperführungselementen 7 eine formschlüssige Verbindung 8 vorgesehen, die vorliegend nach Art einer Clipverbindung ausgeführt ist. Die Stege 4 haben hierfür eine profilierte Nut 9, die sich in Steglängsrichtung L erstreckt. Korrespondierend hierzu hat das Wälzkörperführungselement 7 einen Vorsprung 10, der formkongruent zur Nut 9 ausgebildet ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in die Nuten 9 in den Seitenbereichen 6 der Stege 4 nicht nur die Vorsprünge 10 der Wälzkörperführungselemente 7 eingreifen, sondern auch entsprechend ausgebildete Verbindungsabschnitte in den Endbereichen der Seitenringsegmente 2', 2'', 2''', 3', 3'', 3''', ...
Im Falle der Verwendung des Käfigs 1 als Kegelrollenlagerkäfig ist es erforderlich, dass die Aufnahmetaschen 5 eine konische seitliche Begrenzung haben, die der Konizität der Kegelrolle entspricht. Daher sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Wälzkörperführungselemente 7 so ausgeführt, dass – wie es aus 3 am besten hervorgeht – die Kontaktflächen 13 der Wälzkörperführungselemente 7 in Steglängsrichtung L gesehen nicht parallel zur Längserstreckung des Vorsprungs 10 verlaufen, sondern unter einem Winkel α. Werden diese Wälzkörperführungselemente 7 verbaut, ergibt sich im Zusammenwirken mit den entsprechend lang ausgebildeten Seitenringsegmenten 2', 2'', 2''', 3', 3'', 3''', ... die benötigte Konizität der Aufnahmetasche 5.
Vorgesehen kann auch werden, dass die Wälzkörperführungselemente 7 um eine zur Steglängsrichtung L parallele Achse kleine Schwenkwinkel ausführen können, um sich optimal den Wälzkörpern anpassen zu können bzw. um den Einbau des Wälzkörpers durch Einschnappen in die Käfigtasche zu erleichtern.
Bei den dargestellten Käfig gemäß 1 bis 3 handelt es sich also um einen aus Einzelsegmenten zusammengesetzten Käfig, wobei die Stege 4 aus einem parallelen Profil hergestellt sind. Die Wälzkörperführungselemente 7 sind bevorzugt aus Kunststoff hergestellt und so geformt, dass der Wälzkörper in die Aufnahmetasche 5 einschnappen kann. Daher kann auf den sog. Einholvorgang beim Zusammenbau des Kegelrollenlagers verzichtet werden. Die Verbindung der Seitenringelemente ist als formschlüssige Lösung dargestellt; es können alternativ auch stoffschlüssige Verbindungen vorgesehen werden (Kleben, Schweißen, etc.).
In den 4 bis 6 ist eine Weiterbildung der Erfindung illustriert. Grundsätzlich ist auch hier an den Seiten der Stege 4 ein Wälzkörperführungselement 7 angeordnet, d. h. mittels einer formschlüssigen Verbindung mit dem Stege 4 verbunden. Das Wälzkörperführungselement 7 hat hier in seinen beiden Endbereichen (in Umfangsrichtung des Wälzkörpers gesehen) eine flexible Lippe 11, die sich in Steglängsrichtung L erstreckt. Vorliegend ist die flexible Lippe 11 aus dem Material des Wälzkörperführungselements 7 ausgebildet. Sie ist in den Endbereichen so verjüngt, dass sich zwischen dem Steg 4 und der Lippe 11 ein Spalt 12 ausbildet.
Die flexible Lippe 11 bietet nicht nur die Möglichkeit, sich an den Wälzkörper 14 anzuschmiegen und für eine gute Schmierung zu sorgen. Ein weiterer Vorteil der flexiblen Lippe geht aus 6 hervor, wo zu sehen ist, dass mittels der Lippe 11 ein Einschnappen des Wälzkörpers 14 in die Aufnahmetasche möglich ist. Der Vorgang des Zusammenbaus des Wälzlagers vereinfacht sich entsprechend.
Die Kontaktfläche 13 des Wälzkörperführungselements 7 kann mit einer Oberflächentopographie versehen sein, die die Schmierverhältnisse verbessert. Hierbei ist insbesondere an Mikroerhebungen oder Mikrovertiefungen bzw. an eine Dimpel-Topographie gedacht, die Mikroschmiernuten bildet und so für eine gute Schmierung des Wälzkörpers sorgt.
Für die einzelnen Teile des Käfigs 1 können in großer Anzahl vorgefertigte Bauteile verwendet werden. Besonders bevorzugt ist der Einsatz eines beispielsweise durch Extrusion hergestellten Strangprofils für die Stege 4, wobei die benötigte Länge des Steges 4 von einem Endlosprofil abgelängt wird. Die Kosten für die Käfigherstellung werden hierdurch entsprechend günstig.

1: Wälzlagerkäfig
2: Seitenring
2', 2'', 2''': Seitenringsegment
3: Seitenring
3', 3'', 3''': Seitenringsegment
4: Steg
5: Aufnahmetasche
6: Seite des Stegs
7: Wälzkörperführungselement
8: formschlüssige Verbindung
9: Nut
10: Vorsprung
11: flexible Lippe
12: Spalt
13: Kontaktfläche
14: Wälzkörper
a: axiale Richtung
L: Steglängsrichtung
α: Winkel

Claims

Wälzlagerkäfig (1), der zwei Seitenringe (2, 3) aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege (4) angeordnet sind, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen (4) eine Aufnahmetasche (5) für ein Wälzelement gebildet wird, wobei an mindestens einer der Aufnahmetasche (5) zugewandten Seite (6) des Steges (4) ein Wälzkörperführungselement (7) angeordnet ist und wobei die Stege (4) und die Wälzkörperführungselemente (7) als getrennte Bauteile ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenringe (2, 3) aus mindestens drei Seitenringelementen (2', 2'', 2''', ..., 3', 3'', 3''' ...) zusammengesetzt sind, wobei jedes Seitenringelement (2', 2'', 2''', ..., 3', 3'', 3''' ...) an seiner umfangsseitigen Stirnseite mit einem Steg (4) formschlüssig verbunden ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der Aufnahmetasche (5) zugewandten Seite (6) des Steges (4) ein Wälzkörperführungselement (7) angeordnet ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (4) und das Wälzkörperführungselement (7) über eine formschlüssige Verbindung (8) miteinander verbunden sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (4) eine sich in Steglängsrichtung (L) erstreckende Nut (9) aufweist, in der ein formkongruent ausgebildeter Vorsprung (10) des Wälzkörperführungselements (7) eingreift.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (9) und der Vorsprung (10) als Schnappverbindung ausgebildet sind.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzkörperführungselement (7) relativ zum Steg (4) drehbeweglich um eine in Steglängsrichtung (L) verlaufende Achse angeordnet ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (4) und das Wälzkörperführungselement (7) über eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbunden sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (4) und das Wälzkörperführungselement (7) miteinander verklebt sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (4) und das Wälzkörperführungselement (7) miteinander verschweißt sind.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzkörperführungselement (7) in zumindest einem seiner Endbereiche eine flexible Lippe (11) aufweist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Lippe (11) aus dem Material des Wälzkörperführungselements (7) gebildet wird, wobei im Bereich der flexiblen Lippe (11) zwischen dem Steg (4) und dem Wälzkörperführungselement (7) ein sich in Steglängsrichtung (L) erstreckender Spalt (12) ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wälzkörper zugewandte Kontaktfläche (13) des Wälzkörperführungselements (7) zur Steglängsrichtung (L) parallel verläuft.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Käfig eines Zylinderrollenlagers ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wälzkörper zugewandte Kontaktfläche (13) des Wälzkörperführungselements (7) zur Steglängsrichtung (L) unter einem Winkel (α) verläuft.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen 1° und 10° beträgt.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Käfig eines Kegelrollenlagers ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wälzkörper zugewandte Kontaktfläche (13) des Wälzkörperführungselements (7) so ausgebildet ist, dass sich bei eingelegtem Wälzkörper zwischen der Kontaktfläche (13) und dem Wälzkörper eine Schmiertasche ausbildet.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wälzkörper zugewandte Kontaktfläche (13) des Wälzkörperführungselements (7) eine Vielzahl von Mikroerhebungen und/oder Mikrovertiefungen aufweist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperführungselemente (7) aus einem Material mit geringem Haftreibungskoeffizienten, insbesondere aus Kunststoff, bestehen.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (4) und die Seitenringe (2) bzw. Seitenringsegmente (2', 2'', 2''', ..., 3', 3'', 3''' ...) aus Kunststoff bestehen.