DE102005035838B4

DE102005035838B4 - Käfig eines Rollenlagers

Info

Publication number: DE102005035838B4
Application number: DE102005035838A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Reichert; Rut Heemskerk; Alfred Weidinger; Hartwig Olma; Günter Neder; Markus Bischof
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2005-07-30
Filing date: 2005-07-30
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2025-07-31
Also published as: DE102005035838A1

Abstract

Käfig eines Rollenlagers mit Rollen, die an wenigstens einer ihrer Stirnseiten mit einer Mulde ausgebildet sind, beinhaltend folgende Merkmale:
– Der Käfig umfasst je Rolle eine Aufnahmeöffnung für die Rolle,
– ein die Aufnahmeöffnung an besagter Stirnseite der Rolle begrenzender Abschnitt des Käfigs umfasst eine Öffnung, die den Abschnitt im wesentlichen senkrecht zur Rollenhauptachse durchdringt und sich in Umfangsrichtung des Käfigs ausschließlich in einem mittleren Bereich des Abschnitts erstreckt,
– der zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegende Teil des Käfigs ist wenigstens teilweise in die Mulde hinein verformbar, und
– der zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegende Teil des Käfigs ist in wenigstens einem auf die Umfangsrichtung bezogenen Endbereich der Öffnung in Richtung der Rollenhauptachse von der Aufnahmeöffnung aus nach außen hin eingebaucht ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Käfig eines Rollenlagers mit Rollen, die an wenigstens einer ihrer Stirnseiten mit einer Mulde ausgebildet sind.
Aus der DE 36 08 184 A1 ist beispielsweise ein Rollenkäfig für Rollen mit stirnseitigen Mulden und darin eingeformten Haltevorsprüngen bekannt, der speziell vorgeformte Seitenringabschnitte im Bereich der Taschen aufweist, um beim Einformen der Haltevorsprünge eine Durchmesserveränderung des Rollenkäfigs und eine Veränderung der Taschenform zu vermeiden. Dabei wird nach dem Einlegen der Rollen mittels eines entsprechend geformten Stempelwerkzeugs ein Teil des Seitenringabschnitts im Bereich einer Tasche in die Mulde der betreffenden Rolle hinein gepresst und bildet dadurch besagten Haltevorsprung für die Rolle. Die dabei während der Montage mittels des Stempelwerkzeugs aufzubringenden Kräfte sind teilweise erheblich.
Aus der US 3,552,814 A ist ein Käfig eines Rollenlagers mit Rollen bekannt, die an ihren Stirnseiten mit Mulden ausgebildet sind. Dabei umfasst der Käfig je Rolle eine Aufnahmeöffnung für die Rollen, ein die Aufnahmeöffnung an besagter Stirnseite der Rolle begrenzender Abschnitt des Käfigs umfasst eine Öffnung, die den Abschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Rollenhauptachse durchdringt und sich in Umfangsrichtung des Käfigs über die volle Länge dieses Abschnitts erstreckt, und der zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegende Teil des Käfigs ist wenigstens teilweise in die Mulden hinein verformbar.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Käfig eines Rollenlagers mit Rollen, die an wenigstens einer ihrer Stirnseiten mit einer Mulde ausgebildet sind, derart zu schaffen, dass der Käfig zum Erzielen eines verliersicheren, auch bei Nichtvorhandensein von weiteren Bauelemente des Rollenlagers sichergestellten Haltens der Rollen im Käfig eine einfache und insbesondere kraftextensive Vorgehensweise erlaubt.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß Anspruch 1 beinhaltet ein Käfig eines Rollenlagers mit Rollen, die an wenigstens einer ihrer Stirnseiten mit einer Mulde ausgebildet sind, folgende Merkmale:

– Der Käfig umfasst je Rolle eine Aufnahmeöffnung für die Rolle,
– ein die Aufnahmeöffnung an besagter Stirnseite der Rolle begrenzender Abschnitt des Käfigs umfasst eine Öffnung, die den Abschnitt im wesentlichen senkrecht zur Rollenhauptachse durchdringt und sich in Umfangsrichtung des Käfigs ausschließlich in einem mittleren Bereich des Abschnitts erstreckt,
– der zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegende Teil des Käfigs ist wenigstens teilweise in die Mulde hinein verformbar, und
– der zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegende Teil des Käfigs ist in wenigstens einem auf die Umfangsrichtung bezogenen Endbereich der Öffnung in Richtung der Rollenhauptachse von der Aufnahmeöffnung aus nach außen hin eingebaucht ausgebildet.

Dadurch, dass lediglich ein zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegender Teil des Käfigs in Richtung der Mulde zu verformen ist, sind bei einer Montage zum Halten der Rollen im Käfig vergleichsweise geringe Kräfte aufzuwenden, so dass besagte Montage mit Vorteil auch manuell ohne maschinelle Hilfskraft durchführbar ist. Gleichzeitig wird durch die Ausbildung der Öffnung, die sich in Umfangsrichtung ausschließlich in einem Mittenbereich besagten Abschnitts erstreckt, mit Vorteil eine an sich unerwünschte Veränderung der übrigen Käfiggeometrie im Zusammenhang mit besagtem Verformen verhindert. Dies wird weiterhin mit Vorteil durch die Ausgestaltungen entsprechend der Unteransprüche 2 bis 11 zusätzlich unterstützt. Insbesondere wird durch das Verformen ein Seitenringdurchmesser des Käfigs mit Vorteil so gut wie nicht verändert, wohingegen bei einem Vorgehen gemäß der eingangs zitierten DE 36 08 184 A1 eine Durchmesseränderung bereits beim Design des Käfigs berücksichtigt werden muss, was mit aufwendigen Erprobungen und langwierigen Werkzeuganpassungen einhergehen kann, um beispielsweise ein Klemmen der Rollen sicher auszuschließen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 eine Begrenzung einer Aufnahmeöffnung für eine Zylinderrolle, die in den Abschnitten, die zum Gegenüberliegen der mit je einer Mulde ausgebildeten Stirnseiten der Zylinderrolle vorgesehen sind, mit je einer Öffnung ausgebildet ist,
2 bis 4 alternative Ausführungsformen der Öffnungen der 1,
5 eine Begrenzung einer Aufnahmeöffnung für eine Zylinderrolle, die in den Abschnitten, die zum Gegenüberliegen der mit je einer Mulde ausgebildeten Stirnseiten der Zylinderrolle vorgesehen sind, mit je einer zur Aufnahmeöffnung hin durchtrennten Öffnung ausgebildet ist,
6 ein in die Öffnungen der 5 einführbares Werkzeug und
7 und 8 alternative Ausführungsformen der Öffnungen der 5.
Die 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Ansicht bei Betrachtung von außen einen Käfig eines Radialzylinderrollenlagers ausschnittsweise im Bereich einer Aufnahmeöffnung 2 zum Aufnehmen einer aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Zylinderrolle, die an ihren beiden Stirnseiten mit je einer Mulde ausgebildet ist. Die Aufnahmeöffnung 2 ist dabei an den besagten Stirnseiten der Zylinderrolle durch je einen kreisbogenartigen Abschnitt 4 und 6 des Käfigs begrenzt, wobei jeder der beiden Abschnitte 4 und 6 mit Öffnungen 10 und 20 ausgebildet ist, die den jeweiligen Abschnitt 4 und 6 in einer Richtung senkrecht zur Zylinderrollenhauptachse durchdringenden. Im Folgenden wird die genaue geometrische Ausbildung der Öffnung 10 und 20 exemplarisch anhand der Öffnung 10 beschrieben, wobei Entsprechendes für die Öffnung 20 gilt.
Die Öffnung 10 ist beispielsweise durch ein Laserschneidverfahren sich in Umfangsrichtung des insbesondere aus einem Stahlblech hergestellten Käfigs länglich erstreckend ausgebildet. Dabei erstreckt sich die Öffnung 10 in Umfangsrichtung ausschließlich in einem Mittenbereich des Abschnitts 4 über eine Länge, die kleiner gleich in etwa 70% des Rollendurchmessers bzw. der Erstreckung des Abschnitts 4 in Umfangsrichtung ist. Dabei ist die Öffnung 10 in Richtung der Zylinderrollenhauptachse näher zur Aufnahmeöffnung 2 hin als zu einem Käfigäußeren angeordnet. Insbesondere ist die Öffnung 10 in Richtung der Zylinderrollenhauptachse in einem Bereich des Abschnitts 4 angeordnet, der sich in etwa ausgehend von einer auf die Richtung der Zylinderrollenhauptachse bezogenen Mitte des Abschnitts 4 in Richtung zur Aufnahmeöffnung 2 hin erstreckt.
Weiterhin ist die Öffnung 10 in beiden ihrer auf die Umfangsrichtung bezogenen Endbereichen zur Aufnahmeöffnung 2 hin mit Abwinkelungen 12 und 13 und in ihrem Mittenbereich in Richtung der Zylinderrollenhauptachse zur Aufnahmeöffnung 2 hin mit einer Ausbauchung 15 ausgebildet. Weiterhin ist der zwischen der Öffnung 10 und der Aufnahmeöffnung 2 liegende Teil des Abschnitts 4 im Bereich besagter Endbereiche der Öffnung 10 in Richtung der Zylinderrollenhauptachse von der Aufnahmeöffnung 2 aus nach außen hin mit Einbauchungen 17 und 18 ausgebildet.
Um nun die Zylinderrolle ausschließlich im demontierten Zustand des Radialzylinderrollenlagers gegen ein Herausfallen gesichert im Käfig zu halten, wird die Zylinderrolle in die Aufnahmeöffnung 2 eingesetzt und durch eine Drehbewegung eines in die Öffnung 10 eingesetzten Werkzeugs 30 ein Verformen des zwischen der Öffnung 10 und der Aufnahmeöffnung 2 angeordneten Teils des Abschnitts 4 bewirkt, so dass dann die Zylinderrolle verliersicher im Käfig gehalten ist. Durch die vorausgehende beschriebene Ausbildung der Öffnungen 10 und 20 ist dabei sichergestellt, dass das besagte Verformen manuell durchführbar ist, dass abgesehen von dem zu verformenden Teil des Abschnitts 4 der übrige Abschnitt 4 weitgehend unverformt bleibt und dass mit Vorteil das Verformen aus einer Dehn-Biegung und nicht aus einer reinen Dehnung resultiert. Weiterhin wird mit Vorteil eine Verwindung des Käfigs minimal gehalten. Ansonsten ist das betriebsbereit montierte Radialzylinderrollenlager derart ausgebildet, dass der in die Mulde hinein verformte Teil des Käfigs frei von einem Berühren der Rolle ist, wodurch mit Vorteil Verschleiß, aber auch Ermüdungserscheinungen, beispielsweise ein Brechen des verformten Teils verhindert werden.
Die 2 bis 4 zeigen hinsichtlich den Öffnungen 10 und 20 der 1 als weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung alternative Ausführungen, wobei ausschnittsweise lediglich eine Öffnung 22, 24 und 26 einer Aufnahmeöffnung dargestellt ist. Dabei sind die Öffnungen 22, 24 und 26 der 2 bis 4 gegenüber den Öffnungen 10 und 20 der 1 mit einer einfacheren geometrischen Form und damit einfacher herstellbar ausgebildet, wobei es aber andererseits schwieriger ist, besagtes Werkzeug 30 für besagtes Verformen exakt in den Öffnungen 22, 24 und 26 zu positionieren, eine größere Kraft auf das Werkzeug 30 aufzubringen ist und insbesondere bei der Ausbildung gemäß den 2 und 3 das zu verformende Material im wesentlichen nur gedehnt wird. Dabei ist im Vergleich der Ausführungen gemäß den 2 und 3 bei der 2 ein größeres Drehmoment aufzuwenden. Ansonsten gilt das vorausgehend zu der 1 Beschriebene für die 2 bis 4 entsprechend.
Die 5 zeigt als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Aufnahmeöffnung 2' in ähnlicher Betrachtungsweise wie bei der 1, wobei im Gegensatz zu den Öffnungen 10 und 20 der 1 die Öffnungen 10' und 20' der 5 frei von besagten Abwinkelungen 12 und 13 sind und die zwischen den Öffnungen 10' und 20' und der Aufnahmeöffnung 2' liegenden Teile des Käfigs bezüglich einer Ausdehnung der Öffnungen 10' und 20' in Umfangsrichtung in etwa mittig in Richtung der Zylinderrollenhauptachse hin zur Aufnahmeöffnung 2' durchtrennt sind, so dass je Öffnung 10' und 20' sozusagen zwei Nasen entstehen. Weiterhin werden gegenüber der 1 nach einem Einsetzen einer Zylinderrolle mit stirnseitigen Mulden in die Aufnahmeöffnung 2' die zwischen den Öffnungen 10' und 20' und der Aufnahmeöffnung 2' liegenden Teile des Käfigs nicht durch ein Verdrehen eines Werkzeugs verformt, sondern ein in der 6 ausschnittsweise in perspektivischer Ansicht dargestelltes stabähnliches Werkzeug 30' wird mehr oder wenig senkrecht zur Zylinderrollenhauptachse in die Öffnungen 10' und 20' bis zu einem am Werkzeug 30' ausgebildeten Anschlag 32' eingeführt und danach durch ein Drücken des anderen Endes des stabähnlichen Werkzeugs 30' in Richtung zur Zylinderrollenhauptachse hin ein Verstemmen der beiden Nasen in die Mulde der Zylinderrolle hinein erzielt. Die Verstemmung resultiert dabei mit Vorteil aus einer reinen Biegung nahezu ohne Dehnungsanteil, so dass eine Verwindung des Käfigs mit Vorteil praktisch nicht auftritt. Ein Vorteil einer derartigen Hebelmethode gegenüber der vorausgehend beschriebenen Verdrehmethode besteht insbesondere bei der Ausbildung gemäß der 5 darin, dass beide Nasen gleichmäßig, sozusagen symmetrisch aufgebogen werden, was mit der Verdrehmethode bei besagter Ausbildung mit zwei Nasen nicht sichergestellt werden könnte.
Die 7 und 8 zeigen hinsichtlich den Öffnungen 10' und 20' der 5 als weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung alternative Ausführungen, wobei ausschnittsweise lediglich eine Öffnung 22' und 24' für eine Aufnahmeöffnung dargestellt ist. Gegenüber der 5 zeigen die 7 und 8 einen Zustand nach dem Verstemmen. Gegenüber den Öffnungen 10' und 20' der 5 unterscheidet sich die Öffnung 24' der 8 im wesentlichen dadurch, dass die auf die Umfangsrichtung bezogenen Endbereiche der Öffnung 24' mit Abwinkelungen ähnlich den Abwinkelungen 12 und 13 der Öffnung 10 der 1 ausgebildet sind. Gegenüber den Öffnungen 10' und 20' der 5 unterscheidet sich die Öffnung 22' der 7 im wesentlichen dadurch, dass die Öffnung 22' nicht wie die Öffnungen 10' und 20' bezüglich der Umfangsrichtung in ihrem Mittenbereich, sondern im Bereich einer ihrer auf die Umfangsrichtung bezogenen Endbereiche zur Aufnahmeöffnung 2' hin durchtrennt ausgebildet ist. Ansonsten gilt das vorausgehend zu der 5 Erläuterte für die 7 und 8 entsprechend.
Die vorausgehend beschriebenen, insbesondere manuell durchzuführenden Verformungen eignen sich dabei insbesondere zum Einsatz bei Käfigen mit größerem Außendurchmesser beginnend bei in etwa einem Drittel Meter bis hinauf zu mehreren Meter, beispielsweise für Lager in Windkraftanlagen, da für derartige Größen in Verbindung mit kleinen Stückzahlen ein maschinelles Verformen oftmals nicht wirtschaftlich wäre. Bei derartig großen Außendurchmessern ist es ferner von Vorteil, gegebenenfalls auf eine Schulterführung des Käfigs an einer Schulter bzw. einem Bord eines der Lagerringe zurückzugreifen, weil ansonsten aufgrund des großen Außendurchmessers und der relativ geringen Blechstärken des Käfigs allein wegen der Rollenmassen der Käfig so stark verformt werden könnte, dass beispielsweise eine Montage des Lagerinnenrings wegen eines zu großen Durchhängens der Zylinderrollen nicht mehr möglich wäre. Um bei besagter Schulterführung weiterhin mit Vorteil ein Verformen in etwa in das Zentrum der Mulde hinein zu erreichen, kann die den Käfigseitenring führende Schulter bzw. Bord des Lagerrings radial in Richtung des Rollenteilkreises hin verlängert ausgebildet sein. Dadurch kann unter anderem mit Vorteil die Mulde der Rolle weiterhin mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser und braucht nicht vergrößert ausgebildet sein.
Weiterhin haben die Öffnungen 10 bis 26, insbesondere bei vorgenannter Schulterführung im Zusammenhang mit einer Fettschmierung des Radialzylinderrollenlagers den Vorteil, dass Öl, das aus dem Fett ausblutet und sich aufgrund von Zentrifugalkräften außerhalb einer Außenmantelseite des Käfigs ablagert, durch besagte Öffnungen 10 bis 26 hindurch auf eine Schulter des Lagerinnenrings gelangen kann und dort eine Mangelschmierung verhindert.

2, 2': Aufnahmeöffnung
4, 6: Abschnitt
10, 10', 20, 20', 22, 22', 24, 24', 26: Öffnung
12, 13: Abwinkelung
15: Ausbauchung
17, 18: Einbauchung
30, 30': Werkzeug
32': Anschlag

Claims

Käfig eines Rollenlagers mit Rollen, die an wenigstens einer ihrer Stirnseiten mit einer Mulde ausgebildet sind, beinhaltend folgende Merkmale: – Der Käfig umfasst je Rolle eine Aufnahmeöffnung für die Rolle, – ein die Aufnahmeöffnung an besagter Stirnseite der Rolle begrenzender Abschnitt des Käfigs umfasst eine Öffnung, die den Abschnitt im wesentlichen senkrecht zur Rollenhauptachse durchdringt und sich in Umfangsrichtung des Käfigs ausschließlich in einem mittleren Bereich des Abschnitts erstreckt, – der zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegende Teil des Käfigs ist wenigstens teilweise in die Mulde hinein verformbar, und – der zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegende Teil des Käfigs ist in wenigstens einem auf die Umfangsrichtung bezogenen Endbereich der Öffnung in Richtung der Rollenhauptachse von der Aufnahmeöffnung aus nach außen hin eingebaucht ausgebildet.
Käfig nach Anspruch 1, wobei die Öffnung in Umfangsrichtung länglich ausgebildet ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Erstreckung der Öffnung in Umfangsrichtung in etwa kleiner gleich 70% des Rollendurchmessers an besagter Stirnseite oder der Erstreckung besagten Abschnitts in der Umfangsrichtung ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Öffnung in Richtung der Rollenhauptachse näher zur Aufnahmeöffnung hin als zum Käfigäußeren hin angeordnet ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Öffnung in Richtung der Rollenhauptachse in einem Bereich des Abschnitts angeordnet ist, der sich in etwa ausgehend von einer auf die Richtung der Rollenhauptachse bezogenen Mitte des Abschnitts in Richtung zur Aufnahmeöffnung hin erstreckt.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Öffnung in wenigstens einem ihrer auf die Umfangsrichtung bezogenen Endbereiche zur Aufnahmeöffnung hin abgewinkelt ausgebildet ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Öffnung in ihrem bezogen auf die Umfangsrichtung mittleren Bereich in Richtung der Rollenhauptachse zur Aufnahmeöffnung hin ausgebaucht ausgebildet ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zwischen der Öffnung und der Aufnahmeöffnung liegende Teil des Käfigs in Richtung der Rollenhauptachse zur Aufnahmeöffnung hin durchtrennt ist.
Käfig nach Anspruch 8, wobei die Durchtrennung bezüglich einer Ausdehnung der Öffnung in Umfangsichtung in etwa mittig ausgebildet ist.
Käfig nach Anspruch 8, wobei die Durchtrennung bezüglich einer Ausdehnung der Öffnung in Umfangsrichtung in einem ihrer Endbereiche ausgebildet ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Rollen an beiden Stirnseiten mit Mulden ausgebildet sind und der Käfig für beide Stirnseiten entsprechend ausgebildet ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Käfig aus einem Blech hergestellt ist.
Käfig nach Anspruch 12, wobei das Blech ein Stahlblech ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Käfig wenigstens teilweise mittels einer Laserschneidtechnik hergestellt ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Rollenlager ein Zylinderrollenlager ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Rollenlager ein Radiallager ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei wenigstens ein Lagerring des Rollenlagers, die Rollen und der Käfig derart aufeinander abgestimmt ausgebildet sind, dass bei Betrieb des Rollenlagers der in die Mulde hinein verformte Teil frei von einem Berühren der Rolle ist.