DE20100572U1

DE20100572U1 - Käfig für ein Wälzlager

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Publication number: DE20100572U1
Application number: DE20100572U
Authority: DE
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 2001-01-13
Filing date: 2001-01-13
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2011-01-14

Description

SKF GmbH ·^:##" ** ^nweinW,'1*2. 1. 2001

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Käfig für ein Wälzlager

Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager, insbesondere für ein Kugellager oder Rollenlager, das aus einem ringförmigen Basisteil besteht, das über seinen Umfang verteilt eine Vielzahl von sich radial beidseitig durch das Basisteil erstreckende Ausnehmungen zur Aufnahme von Wälzkörpern, insbesondere Kugeln oder Rollen, aufweist.

Wälzlagerkäfige der eingangs genannten Art sind bekannt. In der DE 299 05 595 Ul ist ein solcher Käfig beschrieben, wobei dieser Aufnahmeöffnungen für Kugeln aufweist, die aus einem äußeren kegelförmig oder trapezförmig ausgebildeten Abschnitt mit einem ersten Kegelwinkel bzw. Schrägungswinkel und aus einem inneren kegelförmig oder trapezförmig ausgebildeten Abschnitt mit einem zweiten Kegelwinkel bzw. Schrägungswinkel bestehen. Beide Abschnitte sind ineinander übergehend ausgebildet und. definieren den Raum für die Aufnahme der Kugeln. Um das Anlaufverhalten zwischen Kugel und Käfig zu optimieren, ist dort vorgeschlagen, daß die Kegelwinkel bzw. Schrägungswinkel der beiden Abschnitte so gewählt sind, daß die Kugel bei der Drehung des Lagers den Käfig am Teilkreisdurchmesser des Käfigs kontaktiert.

Wenngleich mit den vorbekannten Kugeira'gerkarlgeri" "bereits s'ehr gute Erfolge erzielt werden, ist es nach wie vor Ziel, das Anlaufverhalten der Kugeln bzw. Wälzkörper in einem Wälzlagerkäflg weiter zu verbessern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kugellager- bzw. Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sich ein weiter verbesserter Anlauf zwischen Wälzkörpern und Käfig ergibt. Dabei soll sich eine verbesserte Verschleißfestigkeit der Käfigtaschen ergeben, so daß das Kugel- bzw. Wälzlager eine erhöhte Gebrauchsdauer aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist im Falle eines Kugellagers dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen in radialer Richtung des Basisteils aus mindestens einem, vorzugsweise zwei Abschnitten bestehen, die jeweils die Form eines Torus oder eine ähnliche Form aufweisen, wobei der Radius des Torus größer ist als der Radius des Wälzkörpers. In entsprechender Weise ist bei einem Rollenlager vorgesehen, daß die Ausnehmungen in radialer Richtung des Basisteils aus mindestens einem, vorzugsweise zwei Abschnitten bestehen, die jeweils die Form eines Zylinders aufweisen, wobei der Radius des Zylinders größer ist als der Radius des Wälzkörpers.

Fortbildungsgemäß ist vorgesehen, daß zwischen den beiden Abschnitten ein dritter, sich radial erstreckender Abschnitt angeordnet ist, der den ersten und den zweiten Abschnitt voneinander beabstandet. Dieser dritte Abschnitt hat bevorzugt im Axialschnitt des Käfigs eine gerade Mantelfläche.

Ein besonders vorteilhaftes Verhalten zeigt der Käfig dann, wenn der Radius des Torus bzw. des Zylinders mindestens 102 % des Radius des Wälzkörpers beträgt.

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Schließlich ist vorgesehen, daß die radiale Erstreck'ung'äes ersten und/oder zweiten Abschnitts zwischen 25 % und 50 %, insbesondere zwischen 30 % und 45 %, der Wandstärke des Basisteils des Käfigs betragen kann.

Mit den vorgeschlagenen Merkmalen wird das Anlaufverhalten der Kugel bzw. des Wälzkörpers am Käfig weiter verbessert und optimiert. Namentlich ergeben sich folgende Vorteile:

Die Berührung zwischen Kugel bzw. Wälzkörper und Aufiiahmetasche im Käfig kann nicht im radialen Endbereich des Käfigs (untere Kante des Käfigs) stattfinden, wie bei klassischen Ausfuhrungsformen (namentlich kugelige Aumahmetaschen), sondern nur "innerhalb" der Käfigtasche. Dadurch kann ein Kantentragen und somit Kantenpressung bei Käfigbelastungen, insbesondere bei Käfigschwingungen, vermieden werden; ferner kann das Fett nicht durch Kantenberührung abgestreift werden.

Die gute Schmiegung zwischen Kugel bzw. Wälzkörper und Tasche gewährleistet damit eine niedrigere Hertz'sehe Pressung.

Gleichzeitig ist jedoch die Schmiegung zwischen Kugel bzw. Wälzkörper und Tasche so groß, daß die Ausbildung eines hydrodynamischen Schmierkeils begünstigt wird. Beim Vorsehen zweier Toroidflächen im radial inneren und radial äußeren Bereich des Basisteils kann ferner die Anzahl der Verschleißflächen erhöht werden, d.h. im Falle dessen, daß eine der beiden Toroidflächen verschleißt, wird der Käfig von der anderen Toroidfläche getragen.

Durch all diese Maßnahmen ergibt sich ein deutlich reduzierter Verschleiß des Käfigs, was die Gebrauchsdauer des Lagers erhöht.

Die im Falle eines Kugellagers vorges'enene Toroidförm der Käfigtasche wird geometrisch gesehen - durch Rotation eines Kreisbogens um eine feste Achse erzeugt, wobei der Mittelpunkt des Kreisbogens nicht auf der Drehachse liegt. Geringfügige Abweichungen von der reinen Torus-Form sind möglich und sinnvoll, wobei insbesondere daran gedacht sein kann, daß eine toroidähnliche Form durch Rotation eines Teils eines Ellipsenbogens erzeugt wird.

Schließlich kann die Form der Ausnehmung im Käfigbasisteil noch dahingehend verändert werden, daß die Axialluft vergrößert wird, mit der eine Kugel bzw. ein Wälzkörper geführt wird. Hierzu kann vorgesehen werden, daß man die Tasche in bezug auf einen Schnitt senkrecht zur radialen Achse der Taschen nicht kreisförmig, sondern beispielsweise als Ellipse ausbildet oder aus zwei beabstandeten Kreisbögen zusammensetzt, die durch eine Gerade miteinander verbunden sind. In diesem Falle bewegt sich der das Toroid erzeugende Kreisbogen bei der Erzeugung der Toroidfläche nicht auf einer Kreisbahn, sondern beispielsweise auf einer Ellipsenbahn.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 den Querschnitt durch einen Teil eines Kugellagerkäfigs,
Figur 2 eine alternative Ausgestaltung zu Figur 1,

Figur 3a bis Figur 3d

schematisch verschiedene Ausgestaltungen der Ausnehmungen im Käfig und

Figur 4a bis Figur 4c

die Ausgestaltung einer Ausnehmung in Blickrichtung der radialen Achse des Käfigs.

Der Käfig 1 gemäß Figur 1 besteht aus einem Basisteil 2, das im wesentlichen als Ring ausgebildet ist. Der Käfig 1 kann aus Kunststoff oder Metall bestehen. Im Basisteil 2 sind Ausnehmungen 3 zur Aufnahme von Wälzkörpern 4 eingebracht im vorliegenden Falle von Kugeln.

Der Schnitt durch den Käfig zeigt, daß sich die Ausnehmungen 3 aus insgesamt drei Abschnitten 5, 6 und 7 zusammensetzen: Die Abschnitte 5 und 6 weisen die Kontur eines Torus auf; die Form wird also erzeugt, indem der im Schnitt zu erkennende Kreisbogen um die Mittenachse der Käfigtasche rotiert. Die beiden Abschnitte 5 und 6 sind mit einem dazwischenliegenden dritten Abschnitt 7 verbunden, dessen Mantellinie im Schnitt gerade ausgebildet ist.

Im Falle des dargestellten Kugellagers - entsprechendes gilt für ein Rollenlager, beispielsweise ein Zylinderrollenlager - besteht die Aumahmetasche (Ausnehmung 3) also aus zwei Torusflächen, die - mittels des dritten Abschnitts 7 - über eine Zylinderfläche mit einander verbunden sind.

Wie zu sehen ist, ist der Radius R des Torus geringfügig größer ausgeführt als der Radius r der Kugel 4. Die Wandstärke des Basisteils 2 ist mit t bezeichnet.

In der Figur sind die beiden Extrempositionen, die die Kugel 4 einnehmen kann, eingetragen. Die durchgezogene Linie markiert die obere Endlage der Kugel, während die gestrichelte Linie die untere Endposition kennzeichnet. Dabei ist zu erkennen, daß sich der Wälzkörper 4 stets schmiegend an die beiden Torusabschnitte 5 und 6 anlegt und insofern ein Kantentragen verhindert ist. Sowohl das Laufverhalten des Lagers als auch die Gebrauchsdauer sind verbessert bzw. erhöht.

In Figur 2 ist eine alternative Ausgestaltung des Käfigs gemäß Figur 1 zu sehen. Die Ausnehmung 3 besteht hier aus zwei aneinander grenzende Abschnitte 5 und 7.

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Der Abschnitt 5 ist - entsprechend Figur 1 - als Torus ausgeführt. Die damit erzielten Wirkungen entsprechen denjenigen, die oben erläutert sind. An den Torusabschnitt 5 schließt sich ein zylindrischen Abschnitt 7 an. Mit dieser Ausgestaltung ist sichergestellt, daß sich der Wälzkörper 4 in seiner untersten Position schmiegend an den Torusabschnitt 5 anlegt und auch hier ein Kantentragen verhindert wird. Hingegen können die Wälzkörper 4 problemlos von oben über den zylindrischen Abschnitt 7 in den Käfig eingesetzt werden.

Die Figuren 3a bis 3d zeigen schematisch verschiedene Schnittdarstellungen durch das Basisteil 2 des Käfigs mit der jeweils sich ergebenden Kontur der Ausnehmung 3. In Figur 3 a ist eine zur Figur &iacgr; korrespondierende Gestalt zu erkennen. Die Ausnehmung 3 ist aus einem ersten Toroidabschnitt 5 und einem zweiten Toroidabschnitt 6 zusammengesetzt, die über einen dritten Abschnitt 7 zylindrischer Kontur miteinander verbunden sind. In Figur 3b ist zu erkennen, daß die Ausnehmung 3 lediglich aus den beiden Toroidabschnitten 5 und 6 besteht, also kein zylindrischer Verbindungsabschnitt 7 wie bei Figur 3 a vorgesehen wird. Die Figuren 3c und 3d zeigen indes die Ausgestaltung der Ausnehmung 3 einerseits durch einen Toroidabschnitt 5 und durch einen sich an diesen anschließenden zylindrischen Abschnitt 7. Der zylindrische Abschnitt 7 ist bei der Ausgestaltung gemäß Figur 3c im radial äußeren Bereich des Käfigs angeordnet, wo hingegen bei der Konfiguration nach Figur 3d dieser sich im radial inneren Bereich befindet.

Die Figuren 4a bis 4c zeigen schließlich die Ausgestaltung der Ausnehmung 3 in einer Ebene normal zur Radialachse des Käfigs. GemäR Figur 4a ist die Kontur der Ausnehmung 3 kreisförmig ausgeführt; bei der Ausgestaltung gemäß Figur 4b besteht die Ausnehmung in der genannten Ansicht aus zwei Halbkreisen, die über eine Gerade miteinander verbunden sind. Gemäß Figur 4c ist eine elliptische Form der Ausnehmung 3 gewählt.

SKF GmbH Schweinfurt, 12. 1. 2001

ATOlOOlDE STP-go.ne

Bezugszeichenliste

1	Käfig
2	Basisteil
3	Ausnehmungen
4	Wälzkörper
5	erster Abschnitt
6	zweiter Abschnitt
7	dritter Abschnitt

R Radius des Torus bzw. des Zylinders

r Radius des Wälzkörpers

t Wandstärke des Basisteils

Hi-

Claims

1. Käfig (1) für ein Wälzlager, insbesondere für ein Kugellager, das aus einem ringförmigen Basisteil (2) besteht, das über seinen Umfang verteilt eine Vielzahl von sich radial beidseitig durch das Basisteil (2) erstreckende Ausnehmungen (3) zur Aufnahme von Wälzkörpern (4), insbesondere Kugeln, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3) in radialer Richtung des Basisteils (2) aus mindestens einem Abschnitt (5, 6) bestehen, der die Form eines Torus oder eine ähnliche Form aufweist, wobei der Radius (R) des Torus größer ist als der Radius (r) des Wälzkörpers (4).

2. Käfig (1) für ein Wälzlager, insbesondere für ein Rollenlager, das aus einem ringförmigen Basisteil (2) besteht, das über seinen Umfang verteilt eine Vielzahl von sich radial beidseitig durch das Basisteil (2) erstreckende Ausnehmungen (3) zur Aufnahme von Wälzkörpern (4), insbesondere Rollen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3) in radialer Richtung des Basisteils (2) aus mindestens einem Abschnitt (5, 6) bestehen, der die Form eines Zylinders aufweist, wobei der Radius (R) des Zylinders größer ist als der Radius (r) des Wälzkörpers (4).

3. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3) in radialer Richtung des Basisteils (2) aus mindestens zwei Abschnitten (5, 6) bestehen, die jeweils die Form eines Torus oder eine ähnliche Form aufweisen, wobei der Radius (R) des Torus größer ist als der Radius (r) des Wälzkörpers (4).

4. Käfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (3) in radialer Richtung des Basisteils (2) aus mindestens zwei Abschnitten (5, 6) bestehen, die jeweils die Form eines Zylinders aufweisen, wobei der Radius (R) des Zylinders größer ist als der Radius (r) des Wälzkörpers (4).

5. Käfig nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Abschnitten (5, 6) ein dritter, sich radial erstreckender Abschnitt (7) angeordnet ist, der den ersten (5) und den zweiten (6) Abschnitt voneinander beabstandet.

6. Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Abschnitt (7) im Axialschnitt des Käfigs (1) eine gerade Mantelfläche aufweist.

7. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) des Torus bzw. des Zylinders mindestens 102% des Radius (r) des Wälzkörpers (4) beträgt.

8. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung des ersten (5) und/oder zweiten (6) Abschnitts zwischen 25% und 50%, insbesondere zwischen 30% und 45%, der Wandstärke (t) des Basisteils (2) des Käfigs (1) beträgt.