DE20005228U1

DE20005228U1 - Käfig für ein Kegelrollenlager

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Publication number: DE20005228U1
Application number: DE20005228U
Authority: DE
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2010-03-21

Description

SKF GmbH Schweinfurt, 15.03.2000

DE 99 017 DE STP-go.se

Beschreibung

Käfig für ein Kegelrollenlager

Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Kegelrollenlager, der über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Taschen zur Aufnahme einzelner Kegelrollen aufweist, wobei die Taschen eine Länge aufweisen, die der Länge der Kegelrollen angepaßt ist.

Käfige der gattungsgemäßen Art sind hinlänglich bekannt. In einem konischen Käfig-Grundkörper werden Taschen eingebracht, vorzugsweise eingestanzt, die der kegeligen Kontur der zu führenden Kegekollen entsprechen. Damit wird eine gute Führung der Rolle erreicht.

Allerdings ergeben sich die bekannten Probleme bei der Montage des Kegelrollenlagers: Um Käfig, Kegekollen und inneren Laufring eines Kegelrollenlagers zu verbinden, muß der Käfig bei der Montage plastisch verformt werden. Er muß aufgeweitet produziert oder zunächst derart aufgeweitet werden, daß es möglich ist, den Käfig samt Rollen über den Haltebord des Innenrings aufzuschieben, so daß die Rollen an der Laufbahn anliegen. Anschließend muß der Käfig wieder &ldquor;eingeholt" werden, d.h. er wird mit einem Spezialwerkzeug wiederum derart plastisch verformt, daß ein Auseinanderfallen der Einheit, bestehend aus Lagerinnenring, Kegelrollen und Käfig, nicht erfolgen kann.
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Nachteilhafterweise bedingt dies einen hohen Aufwand bei der Montage des Lagers, andererseits wirkt sich die notwendige Käfigverformung auch negativ auf die Präzision der Führungsflächen der Rollen aus.

In der US 1 901 967 ist beschrieben, die Tasche für eine Kegelrolle nicht konturengenau, also kegelig, auszuführen, sondern sie im mittleren Bereich der Rolle auszusparen. Auf diese Art und Weise wird die Kegelrolle nur an ihren Endbereichen geführt. Die Montierbarkeit des Kegelrollenlagers wird dadurch jedoch nicht beeinflußt.

Die DE-OS 22 50 213 offenbart, daß die Taschen eines Käfigs insbesondere für ein Zylinderrollen-, ein Tonnen- und ein Kugelrollenlager derart ausgeführt sind, daß sie jeweils im Endbereich der Rollen verbreitert sind. Dies hat zwar einen gewissen Einfluß auf die Führungseigenschaft der Wälzkörper, jedoch liegt kein Einfluß hinsichtlich der Montierbarkeit des Lagers vor.

Die DE 35 24 063 Al offenbart ein Kegelrollenlager mit Fensterkäfig. Damit ein Verkippen der Rollen bei der Montage des Lagers über einen Haltebord möglich wird, ist dort vorgesehen, daß sich der Winkel zwischen der Mantelfläche des Käfigs im Bereich des Steges und der Achsen der Rollen ausgehend von der Seite des Haltebords öffnet, wobei die Winkelspitze etwa im Bereich des den Haltebord benachbarten Seitenrings des Käfigs liegt. Gemäß dieser Druckschrift werden zwar Aussagen über die Geometrie der Querschnittsform des Käfigs entlang einem Radialschnitt gemacht; es finden sich jedoch keinerlei Hinweise darauf, wie die Taschen des Käfigs in der dazu senkrecht liegenden Ebene auszubilden sind.

Aus der EP 0 171 096 Bl ist zwar bekannt, die seitlichen Führungsflächen der Käfigtaschen statt linear konvex auszugestalten, um bei der Montage des Lagers eine gewisse Bewegungsmöglichkeit für die Kegelrollen zu erreichen und so auf eine Verformung des Käfigs verzichten zu können; nachteilhafterweise werden die

einzehien Kegelrollen jedoch bei einem solchen Käfig nur unzureichend - nämlich in der Mitte der Rollen - gefuhrt, was mit entsprechenden Problemen einhergeht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Käfig für ein Kegelrollenlager derart weiterzuentwickeln, daß es einerseits sowohl möglich ist, eine Montage des Lagers ohne plastische Verformung des Käfigs durchzuführen; andererseits soll jedoch gleichzeitig eine sehr gute Führung der einzelnen Kegelrollen gewährleistet sein. Damit soll es auch möglich werden, problemlos und ohne plastische Verformung des Käfigs ein Kegelrollenlager wieder zu demontieren.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,

daß die Form der Tasche (2) in einem ersten Bereich (5) der kegeligen Kontur der Kegelrolle (3) angepaßt ist und

daß die Form der Tasche (2) im restlichen Bereich (4) gegenüber der kegeligen Kontur der Kegelrolle (3) verbreitert (10) ausgebildet ist,

wobei der erste Bereich (5) der Bereich des größeren Rollendurchmessers und der restliche Bereich (4) der Bereich des kleineren Rollendurchmessers ist und

wobei sich der restliche Bereich (4) über eine Länge (L_K) erstreckt, die 25 % bis 65 %, vorzugsweise 35 % bis 50 % der Länge der Taschen (L_w) entspricht.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Verbreiterung (10) im restlichen Bereich (4) symmetrisch zur Mittellinie (6) der Tasche (2) erfolgt. Vorteilhafterweise erfolgt die Verbreiterung (10) linear, also in Form einer Gerade. Ein besonders leichtes Montieren der Kegerrollen bei gleichzeitiger Sicherstellung eines guten Laufverhaltens wird - namentlich im Zusammenwirken mit der genannten Erstreckung des restlichen Bereichs (4) über die Länge (L_K) - dann

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erreicht, wenn vorgesehen ist, daß die lineare Verbreiterung (10) ab dem Ende des ersten Bereichs (5) in einem Winkel (ß) erfolgt, der zwischen 0,5° und 5°, vorzugsweise zwischen 0,8° und 2,5° liegt.

Vorzugsweise ist der Übergang vom ersten Bereich (5) zum restlichen Bereich (4) gerundet ausgeführt. Bevorzugt besteht der gegenständliche Käfig aus Metall; insbesondere dann kann es sehr vorteilhaft sein, wenn vorgesehen ist, daß zumindest der erste Bereich (5) der Tasche (2) geprägt ist, wobei besonders bevorzugt auch der restliche Bereich (4) so ausgeführt ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Käfig wird einerseits erreicht, daß eine Montage der Kegebrollen beim Zusammenbau der Einheit, bestehend aus Lagerinnenring, Käfig und Kegehrollen, ohne eine plastische Verformung des Käfigs stattfinden kann. Folglich werden auch die bislang eingesetzten, komplizierten Einziehwerkzeuge nicht mehr benötigt; dies hat entsprechende wirtschaftliche Vorteile zur Folge. Andererseits wird durch die spezifische Ausgestaltung der Fensterform für die einzelnen Kegekollen erreicht, daß eine gute Führung der Rollen erreicht wird und daß ein Verschränken der Rolle in der Käfigtasche ausgeschlossen ist. Damit wird es möglich, ein Kegehrollenlager auch ohne weitere plastische Verformung des Käfigs zu demontieren, was sich insbesondere dann sehr vorteilhaft auswirkt, wenn ein solches Lager, vorzugsweise ein Großlager, inspiziert werden muß.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung zu sehen.

Figur 1 zeigt den Schnitt durch ein Kegekollenlager - ohne Außenring - bei der Montage, in

Figur 2 ist ein Ausschnitt eines Kegelrollenlagerkäfigs mit der eingebrachten Rollentasche zu sehen,

Figur 3 stellt schließlich die Geometrieverhältnisse einer am Lagerinnenring anlaufenden Kegelrolle dar.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Kegelrollenlager, wobei eine Kegelrolle 3 in einer entsprechend ausgebildeten Laufbahn des Innenrings 7 des Lagers anläuft. Die einzelnen Kegelrollen - von denen in Figur 1 nur eine zu sehen ist - werden durch den Käfig 1 geführt. Um einen in sich stabilen Verbund von Innenring 7, Kegelrolle 3 und Käfig 1 herzustellen, weist der Innenring 7 einen Haltebord 8 und einen Anlaufbord 9 auf, die eine axiale Festlegung der Rolle bewerkstelligen. Bei der Montage muß jedoch die Rolle 3 mit ihrem engsten Durchmesser den Haltebord 8 überwinden. Dies erfolgt konventionell durch eine plastische Verformung des Käfigs 1. Erfindungsgemäß ist dies jedoch nicht nötig, da die Käfigtasche eine spezielle Geometrie aufweist, wie später erläutert wird.

Im eingebauten Zustand des Lagers hat die Mittellinie der Kegelrolle einen Lagerwinkel &agr; zur Mittellinie des Lagers. Der kleinste Durchmesser zwischen den Rollen ist durch den Durchmesser D₁ definiert. Die Form der Käfigtaschen für die einzelnen Kegelrollen 3 ist so ausgeführt, daß bei der Montage des Lagers die Kegelrolle 3 um einen geringfügigen Winkel &egr;, nämlich den Kippwinkel zum Einschnappen der Rolle 3 über den Bord 8 hinaus, geschwenkt werden kann.

Dies wird erreicht durch die in Figur 2 dargestellte Geometrie der Käfigtasche 2, die in den Käfig 1 eingebracht ist. Grundsätzlich weist die Tasche 2 eine kegelige Kontur auf, die der Kegelform der Kegelrolle entspricht (der Verlauf der Kontur der Kegehrolle 3 ist gestrichelt dargestellt). Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, daß dies nur über einen gewissen Teilbereich der Tasche erfolgt: Im Ausführungsbeispiel ist zu sehen, daß nur der erste Bereich 5 der Tasche 2 der Kegelform der Rolle entspricht. Der restliche Bereich 4 erstreckt sich über eine Länge L_K, die einem Teil der gesamten Länge L_w der Tasche 2 entspricht. Namentlich ist vorgesehen, daß dieser Teil L_K 25 % bis 65 % der gesamten Länge Lw lang ist. &Ggr;&eegr; diesem Bereich 4 der Tasche 2 ist im Ausfuhrungsbeispiel mit einer

Verbreiterung 10 versehen, d.h. die Käfigtasche 2 wächst in diesem Bereich 4 über die Kegelform der Rolle hinaus. Diese Verbreiterung ist vorliegend linear ausgeführt, so daß die seitliche Kontur der Tasche 2 aus zwei geraden Abschnitten besteht; während im ersten Bereich 5 die Seite der Tasche der kegeligen Form der Rolle entspricht, ist die Gerade im restlichen Bereich 4 um den Verbreiterungswinkel &bgr; hinaus zu dieser Form verbreitert. Die Verbreiterung erfolgt vorliegend symmetrisch zur Mittellinie 6 der Tasche 2.

Die genauen geometrischen Verhältnisse der Kegelrolle 3 auf dem Innenring des Kegelrollenlagers 7 sind in Figur 3 dargestellt. Die Rolle 3 wird auf dem Innenring 7 axial durch den Haltebord 8 und den Anlaufbord 9 festgelegt. Der Haltebord 8 hat an seiner höchsten Stelle dabei einen Durchmesser D₂i. Dieser muß bei der Montage der Rolle 3 überwunden werden, was dadurch erleichtert wird, daß der Haltebord 8 mit einer Einschnappschräge S versehen ist. Die Rolle 3 selber ist mit einem Kantenabstand rw versehen. Im montierten Zustand hat die Rolle sowohl eine' Radialluft G_r in der Käfigtasche als auch eine Axialluft G₃ zwischen den Borden 8 und 9.

Der in Figur 2 dargestellte Verbreiterungswinkel &bgr; sowie die Länge Lk des restlichen Bereichs 4 hängen von den genannten Parametern ab. Namentlich sind der Winkel &bgr; und die Länge Lk eine Funktion aus

dem Lagerwinkel &agr;,

der Rollenlänge L_w,

der Radialluft der Rollen im Käfig G_r,

dem Kantenabstand an der Rolle r_w,

dem Haltebord-Durchmesser D₂₁ sowie

der Axialluft der Rollen zwischen den Borden G₃.

Weiterhin hängt die Möglichkeit zu der vorteilhaften Montage, wie sie oben beschrieben wurde, davon ab, welches elastische Verhalten das Käfigmaterial

aufweist. Entscheidend ist, daß die Länge des restlichen Bereichs L_K sowie der Verbreiterungswinkel &bgr; so gewählt sind, daß eine Montage des Lagers ohne Spezialwerkzeuge und ohne plastische Verformung des Käfigs ermöglicht wird.

Umfangreiche Versuche und Berechnungen, die all die genannten Faktoren in Betracht ziehen, haben ergeben, daß die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst werden kann, wenn sich der Verbreiterungswinkel &bgr; im Bereich zwischen 0,5° und 5°, vorzugsweise im Bereich von 0,8° bis 2,5° bewegt, während vorzugsweise gleichzeitig die Länge L_K 25 % bis 65 %, vorzugsweise 35 % bis 50 %, der Länge der Taschen Lw hat.

Die beschriebene Erfindung ermöglicht es, daß sowohl eine Montage als auch eine Demontage des Lagers bzw. einzelner Kegelrollen erfolgen kann, ohne daß dafür spezielle Werkzeuge notwendig wären und ohne daß eine plastische Verformung des Käfigs erforderlich ist. Damit kann beispielsweise der Laufbahnverschleiß am Innenring geprüft werden, ohne daß dies hinsichtlich Demontage und Montage aufwendig ist. Weiterhin können Lagerteile problemlos gereinigt werden und ohne hohen Aufwand ein Nachschleifen der Ringseitenflächen erfolgen; bei Bedarf kann der Käfig also ohne besondere Hilfsmittel &ldquor;ausgeschnappt" werden, wobei es zu keinen plastischen Verformungen kommt. Damit ist auch die seitliche Führungsfläche der Tasche keinen Veränderungen durch plastische Verformungen unterworfen, so daß sie ihre Aufgabe, nämlich die saubere Führung der Kegelrolle, langfristig und problemlos erfüllen kann.

SKF GmbH Schweinfurt, 15.03.2000

DE 99 107 DE STP-go.se

Bezugszeichenhste	Käfig
1	Tasche
2	Kegelrolle
"^	restlicher Bereich der Tasche 2
4	erster Bereich der Tasche 2
5	Mittellinie der Tasche 2
6	Innenring des Kegeh-ollenlagers
7	Haltebord
8	Anlaufbord
9	Verbreiterung
10

Lw Länge der Tasche 2

Lk Länge des restlichen Bereichs 4

Di kleinster Durchmesser zwischen den Rollen

D₂i Durchmesser des Haltebords 8

G_r Radialluft der Rolle 3 in der Käfigtasche

G₃ Axialluft der Rolle 3 zwischen den Borden 8,

r_w Kantenabstand an der Rolle

&agr; Lagerwinkel

&bgr; Verbreiterungswinkel

&dgr; Einschnappschräge des Haltebords

&egr; Kippwinkel zum Einschnappen

Claims

1. Käfig (1) für ein Kegelrollenlager, der über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Taschen (2) zur Aufnahme einzelner Kegelrollen (3) aufweist, wobei die Taschen (2) eine Länge (L_W) aufweisen, die der Länge der Kegelrollen (3) angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Form der Tasche (2) in einem ersten Bereich (5) der kegeligen Kontur der Kegelrolle (3) angepaßt ist und
daß die Form der Tasche (2) im restlichen Bereich (4) gegenüber der kegeligen Kontur der Kegelrolle (3) verbreitert (10) ausgebildet ist,
wobei der erste Bereich (5) der Bereich des größeren Rollendurchmessers und der restliche Bereich (4) der Bereich des kleineren Rollendurchmessers ist und
wobei sich der restliche Bereich (4) über eine Länge (L_K) erstreckt, die 25% bis 65%, vorzugsweise 35% bis 50% der Länge der Taschen (L_W) entspricht.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung (10) im restlichen Bereich (4) symmetrisch zur Mittellinie (6) der Tasche (2) erfolgt.

3. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterung (10) linear erfolgt.

4. Käfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Verbreiterung (10) ab dem Ende des ersten Bereichs (5) um einen Winkel (β) erfolgt, der zwischen 0,5° und 5°, vorzugsweise zwischen 0,8° und 2,5°, liegt.

5. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom ersten Bereich (5) zum restlichen Bereich (4) gerundet ausgeführt ist.

6. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Metall besteht.

7. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der erste Bereich (5) der Tasche (2) geprägt ist.