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Die Erfindung betrifft einen segmentierten Wälzlagerkäfig, bestehend aus einer Reihe von zu einem Käfigring zusammengesetzten Käfigsegmenten, wobei die Käfigsegmente aus jeweils zwei im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs sich erstreckende Seitenplatten und wenigstens einen die Seitenplatten miteinander verbindenden Quersteg bestehen, wobei ferner die Seitenplatten benachbarter Käfigsegmente über daran ausgebildete Stirnseiten aneinander angrenzen, und wobei Mittel zum Verbinden der Käfigsegmente miteinander vorgesehen sind.
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Segmentierte Wälzlagerkäfige werden vor allem bei Lagern mit großem Durchmesser eingesetzt, wie sie beispielsweise in Walzwerken und Windkraftanlagen zum Einsatz kommen. Sie vereinfachen bei großen Käfigabmessungen insbesondere die Herstellung, Lagerhaltung und Handhabung im Vergleich zu großen, einstückigen Lagerkäfigen. Grundsätzlich können die einzelnen, einen Käfigring bildenden Käfigsegmente unverbunden bleiben. Sie stützen sich dann im Allgemeinen im fertig zusammengebauten Lager in Umfangsrichtung aneinander ab und werden in radialer Richtung durch die Lagerringe selbst gehalten. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung, bei der zwischen je zwei eine Wälzkörpertasche bildenden Käfigsegmenten ein Abstand belassen ist, welcher Raum für einen weiteren, nicht in einem Käfigsegment geführten Wälzkörper bietet, zeigt die
DE 10 2011 087 864 A1 .
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Aus der
DE 10 2011 006 030 A1 ist ein segmentierter Wälzlagerkäfig bekannt, bei welchem die Käfigsegmente jeweils in Umfangsrichtung sich erstreckende Arme aufweisen, welche das jeweils in dieser Richtung benachbarte Käfigsegment seitlich umgreifen und mit diesem reversibel oder irreversibel verrastet werden, so dass die Käfigsegmente fest und positionsgenau miteinander verbunden sind.
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Aus der
DE 10 2014 205 912 A1 ist ein segmentierter Wälzlagerkäfig gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welchem die Käfigsegmente an den Außenseiten der Seitenplatten angeordnete Fortsätze aufweisen, die mittels einer als Seil, Kette, Band oder Gurt ausgebildeten umlaufenden Montagehilfe miteinander verbunden sind. Diese Montagehilfe dient insbesondere dazu, den Käfigring als Ganzes mit den eingesetzten Wälzkörpern handhaben und auf einen inneren Lagerring aufschieben zu können. Die Montagehilfe kann nach der endgültigen Montage des Wälzlagers wieder entfernt werden. Der Wälzlagerkäfig hat weder mit daran belassener Montagehilfe noch nach Entfernen derselben die vorteilhaften funktionalen Eigenschaften eines starren Käfigs, welcher die Wälzkörper bei allen Betriebs- und Lastbedingungen stets exakt führt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen segmentierten Wälzlagerkäfig mit den durch den Segmentaufbau verbundenen Vorteilen für die Herstellung sowie die Lagerhaltung und Handhabung zu schaffen, der zusätzlich die vorteilhaften funktionalen Eigenschaften eines starren Käfigs hat.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 6, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem segmentierten Wälzlagerkäfig, bestehend aus einer Reihe von zu einem Käfigring zusammengesetzten Käfigsegmenten, wobei die Käfigsegmente aus jeweils zwei im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs sich erstreckende Seitenplatten und wenigstens einen die Seitenplatten miteinander verbindenden Quersteg bestehen, wobei ferner die Seitenplatten benachbarter Käfigsegmente über daran ausgebildete Stirnseiten aneinander angrenzen, und wobei Mittel zum Verbinden der Käfigsegmente miteinander vorgesehen sind. Derartige Wälzlagerkäfige sind aufgrund der sich ergebenden Form der Wälzkörpertaschen für den Einsatz bei Rollenlagern bestimmt.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Wälzlagerkäfig vorgesehen, dass unmittelbar benachbarte Käfigsegmente jeweils mittels Verbindungslaschen fest miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungslaschen die zwischen den Stirnseiten der benachbarten Käfigsegmente gebildeten Stoßfugen überlappen.
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Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass sich die im Folgenden verwendeten Begriffe ”axial”, ”radial”, ”in Umfangsrichtung” auf einen fertigen, kreisrunden Käfigring beziehen. Die Bezeichnung ”nach außen” bedeutet demnach zur axialen Außenseite eines Käfigsegmentes hin.
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Käfigsegmente, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen, haben zwei Seitenplatten, welche die axialen Begrenzungen der Wälzkörpertaschen bilden. Diese sind zum Beispiel mittels eines Quersteges miteinander verbunden, so dass das Käfigelement H-förmig ausgebildet ist (
DE 10 2014 205 912 A1 ), wobei das Käfigelement zwei halbe Wälzkörpertaschen bildet, die jeweils durch benachbarte Käfigtaschen zu einer ganzen Wälzkörpertasche ergänzt werden. Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die beiden Seitenplatten über zwei in Umfangsrichtung beabstandete Querstege miteinander verbunden, welche jeweils eine vollständige Wälzkörpertasche in Umfangsrichtung begrenzen.
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Eine weitere konstruktive Variante mit zwei Querstegen sieht vor, dass die Seitenplatten jeweils über die Querstege hinaus so weit verlängert sind, dass sie mit den verlängerten Seitenplatten eines unmittelbar benachbarten Käfigsegments eine weitere Wälzkörpertasche bilden, wie noch genauer dargelegt wird. Die Seitenplatten benachbarter Käfigsegmente grenzen im Allgemeinen über im Wesentlichen radiale Stirnseiten derselben aneinander an, wobei die zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten bestehenden Stoßfugen geschlossen oder offen sein können, das heißt, die Stirnseiten benachbarter Käfigsegmente liegen bündig aneinander an oder haben eine sehr geringen Abstand zueinander. Die verlängerten Abschnitte der Seitenplatten werden vorliegend als Bestandteile der Seitenplatten angesehen.
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Um aus einer Mehrzahl von Käfigsegmenten einen starren Wälzlagerkäfig zusammenzusetzen, sind gemäß der vorliegenden Erfindung benachbarte Käfigsegmente jeweils mittels Verbindungslaschen miteinander verbunden, die ihrerseits mit den Seitenplatten fest verbunden sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Verbindungslaschen mit den zugeordneten Seitenplatten der Käfigsegmente über Schraubverbindungen verbunden. Schraubverbindungen sind einfach sowie preiswert, und sie können beispielsweise zum Zwecke eines Austausches von Käfigsegmenten wieder gelöst werden.
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Eine konstruktive Ausgestaltung sieht vor, dass an den Seitenplatten der Käfigsegmente axial nach außen ragende Schraubbolzen vorgesehen sind, welche durch an der zugeordneten Verbindungslasche ausgebildete Aufnahmelöcher hindurchgreifen und über aufgeschraubte Schraubmuttern mit den Verbindungslaschen verschraubt werden. Die Verbindungslaschen mit den den Schraubbolzen zugeordneten Bohrungen stellen dabei besonders einfache und preiswerte Bauelemente dar.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Verbindungslaschen mit den zugeordneten Seitenplatten benachbarter Käfigsegmente über Klemmverbindungsmittel verbunden. Dazu sind an den Verbindungslaschen dübelartige, in an den Seitenplatten ausgebildete Aufnahmelöcher eingreifende Klemmfortsätze ausgebildet. Es ist auch die mechanisch umgekehrte technische Lösung möglich, gemäß der die Klemmfortsätze an den Seitenplatten und die Aufnahmelöcher an den Verbindungslaschen angeordnet beziehungsweise ausgebildet sind.
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Bei einem Käfigsegment mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, also mit zwei im Wesentlichen in Umfangsrichtung eines zusammengesetzten Wälzlagerkäfigs sich erstreckenden Seitenplatten, die durch wenigstens einen Quersteg miteinander verbunden sind, und mit Mitteln zum Verbinden benachbarter Käfigsegmente miteinander, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an den Seitenplatten von innen nach außen durch Montagelöcher gesteckte Schraubbolzen mit versenkten, über formschlüssig mit den Montagelöchern zusammenwirkende Drehsicherungsmittel drehgesicherten Bolzenköpfen hindurch steckbar sind, auf deren Endgewinde Schraubmuttern aufschraubbar sind. Die Montagelöcher sind für die versenkte Aufnahme der Köpfe der Schraubbolzen ausgestaltet, wobei die Drehsicherungsmittel beispielsweise durch einen am Kopf des Schraubbolzens ausgebildeten Vorsprung gebildet sind, der in eine zugeordnete Vertiefung in der taschenseitigen Wandfläche des zugeordneten Montagelochs eingreift.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an den Außenseiten der Seitenplatten Schraubbolzen fest angeordnet sind, die beispielsweise angegossen oder auf andere Weise befestigt sind, auf deren Endgewinde wiederum Schraubmuttern aufschraubbar sind.
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Gemäß einer Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Käfigsegments ist vorgesehen, dass in den Seitenplatten der Käfigsegmente Aufnahmelöcher zur Aufnahme von an einer Verbindungslasche ausgebildeten, sich in den Aufnahmelöchern verklemmenden Klemmfortsätzen ausgebildet sind, oder mechanisch umgekehrt. Diese Lösung erlaubt es, die Verbindungslaschen mit einer einzigen Arbeitsbewegung mit den zugeordneten Seitenplatten zu verbinden. Die Klemmfortsätze haben im Wesentlichen die Form von hohlen, an ihrem einen axialen Ende offenen Spreizdübeln, die über in diese einschraubbare Madenschrauben oder dergleichen aufspreizbar sind.
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Wie weiter vorne bereits erwähnt wurde, weist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jedes Käfigsegment zwei eine Wälzkörpertasche begrenzende Querstege aus, wobei die Seitenplatten jeweils an beiden Enden des Käfigsegments in Umfangsrichtung eines zusammengesetzten Käfigs über die jeweils zugeordneten Querstege hinaus so weit verlängert sind, dass sie mit den verlängerten Seitenplatten eines benachbarten Käfigsegments eine zusammengesetzte Wälzkörpertasche bilden, wobei die Mittel zum Verbinden benachbarter Käfigsegmente an den Verlängerungen der Seitenplatten angeordnet sind.
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Um den fertigen Käfig im Wälzlager an einem der Lagerringe zu führen, ist vorgesehen, dass an den radialen Außenkanten und/oder Innenkanten der Seitenplatten Führungsvorsprünge zur Führung an zugeordneten Führungsborden oder dergleichen an den zugeordneten Lagerringen ausgebildet sind.
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Die Erfindung lässt sich anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt
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1 in einer perspektivischen Darstellung ein Käfigsegment mit Montagelöchern für die Aufnahme von Schraubbolzen,
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2 in einer perspektivischen Darstellung ein Käfigsegment mit an den Außenseiten der Seitenplatten angeordneten Schraubbolzen,
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3 in einer perspektivischen Darstellung eine Verbindungslasche mit Klemmfortsätzen,
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4 in einer Teil-Schnittansicht eine an zwei benachbarte Käfigsegmente montierte Verbindungslasche,
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5 in einer perspektivischen Ansicht zwei mittels Verbindungslaschen verbundene Käfigsegmente gemäß 1, und
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6 in einer perspektivischen Teilansicht einen Abschnitt eines aus Käfigsegmenten gemäß 1 zusammengesetzten Wälzlagerkäfigs mit in Käfigtaschen eingesetzten Wälzkörpern.
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Das in 1 dargestellte Käfigsegment 2 umfasst zwei in Umfangsrichtung eines zu bildenden Wälzlagerkäfigs 62 sich erstreckende Seitenplatten 4, 6 sowie zwei diese Seitenplatten 4, 6 fest miteinander verbindende Querstege 8, 10. Die Seitenplatten 4, 6 begrenzen eine Wälzkörpertasche 80 in einer axialen Richtung des zu bildenden Wälzlagerkäfigs 62, und die Querstege 8, 10 begrenzen diese Wälzkörpertasche 80 in Umfangsrichtung. Die Seitenplatten 4, 6 sind jeweils in Umfangsrichtung über die jeweils zugeordneten Querstege 8, 10 hinaus so weit verlängert, dass sie mit den entsprechend verlängerten Seitenplatten eines in 1 nicht dargestellten, unmittelbar benachbarten Käfigsegments eine aus zwei halben Taschen 81a, 81b zusammengesetzte Wälzkörpertasche 82 bilden. Dies ist in den 5 und 6 besonders anschaulich dargestellt.
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In den beiden Verlängerungen 4', 4'' der ersten Seitenplatte 4 sowie in den beiden Verlängerungen 6', 6'' der zweiten Seitenplatte 6 sind Montagelöcher 12 ausgebildet, welche von innen nach außen hindurch gesteckte, hier nicht dargestellte Schraubbolzen aufnehmen können. Die Montagelöcher 12 sind an den Innenseiten der zugeordneten Verlängerungen 4', 4''; 6', 6'' der Seitenplatten 4, 6 angesenkt, wie insbesondere der Einsenkungsbereich 13 am Montageloch 12 der Verlängerung 4'' erkennen lässt, sodass sie die zugeordneten Bolzenköpfe versenkt aufnehmen können. Wie ebenfalls insbesondere an dem Montageloch 12 der Verlängerung 4'' erkennbar ist, weist die Innenfläche des Einsenkungsbereiches 13 des Montagelochs 12 eine Einkerbung 14 auf, in die ein am zugeordneten Bolzenkopf entsprechend ausgebildeter Vorsprung eingreift, so dass der Schraubbolzen drehgesichert ist.
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An beiden freien Seiten der Querstege 8, 10 sind profilierte Vorsprünge 16 ausgebildet, die so gestaltet sind, dass sie ein Einführen eines Wälzkörpers 64 von, bezogen auf 1, unten nach oben erlauben, einen Durchtritt nach oben aber verhindern. Ein aus Käfigsegmenten 2 gemäß der 1 gebildeter Wälzlagerkäfig 62 ist damit insbesondere dafür geeignet, ihn mit Wälzkörpern 64 zu bestücken und mit einem Lagerinnenring zu einer Baueinheit zusammenzusetzen, wobei die Wälzkörper 64 durch den Innenring radial nach innen und durch die Vorsprünge 16 radial nach außen gehalten werden. Die Vorsprünge 16 der Querstege 8, 10 weisen zugleich Anlaufflächen zum Anlaufen der Wälzkörper 64 auf.
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2 zeigt ein Käfigsegment 18 ähnlich dem Käfigsegment 2 der 1. Es unterscheidet sich von diesem lediglich dadurch, dass die durch die Montagelöcher hindurch zu steckenden Schraubbolzen hier durch fest mit den Seitenplatten 17, 19 verbundene Schraubbolzen 20 ersetzt sind. Abhängig von dem für die Käfigsegmente 18 verwendeten Material und dem jeweiligen Vorgang zur Herstellung der Käfigsegmente 18 können die Schraubbolzen 20 einstückig mit dem Käfigsegment 18 hergestellt sein, oder auf irgendeine geeignete Weise mit diesem verbunden sein. Im Falle von beispielsweise mittels eines Spritzgießvorgangs hergestellten Käfigsegmenten 18 aus Kunststoff können die Schraubbolzen 20 beim Herstellungsvorgang mit angegossen worden sein.
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Die Art und Weise, in der benachbarte Käfigsegmente mittels der beschriebenen Schraubbolzen miteinander verbunden werden, wird anhand der 5 und 6 noch im Einzelnen beschrieben.
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Eine weitere Methode zum Verbinden benachbarter Käfigsegmente miteinander ist in den 3 und 4 dargestellt, und wird nachfolgend erläutert.
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Die in 3 und 4 dargestellte Verbindungslasche 21 weist zwei dübelartige Klemmfortsätze 22 und 24 auf, die jeweils in zugeordnete, in die Verlängerungen 27, 29 der Seitenplatten benachbarter Käfigsegmente 26, 28 ausgebildete Aufnahmelöcher 30, 32 eingreifen, wobei die Verbindungslasche 21 eine zwischen den Käfigsegmenten 26, 28 gebildete Stoßfuge 34 überlappt. Um die Klemmfortsätze 22, 24 aufzuspreizen und damit reibschlüssig mit den Käfigsegmenten 26, 28 zu verbinden, werden in diese von außen in Richtung des Pfeils 36 Spreizelemente, beispielsweise Madenschrauben 38, 40 eingebracht.
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5 zeigt zwei unmittelbar benachbarte und miteinander verbundene Käfigsegmente 42, 44. Die Seitenplatten 46, 48 der beiden Käfigsegmente 42, 44 weisen Verlängerungen 50, 52 auf, deren Stirnseiten 54, 56 so ausgebildet sind, dass sie bündig aneinander liegen und eine geschlossene Stoßfuge 58 bilden. Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass die Stirnseiten 54, 56 im Prinzip auch zueinander beabstandet bleiben oder so gestaltet sein könnten, dass unterschiedliche Winkeleinstellungen der Käfigsegmente 42, 44 zueinander möglich wären, die dann mittels der Verbindungslaschen 60 fixiert werden. Auf diese Weise könnten die Käfigsegmente 42, 44 einer bestimmten Bauart zu Wälzlagerkäfigen 62 unterschiedlicher Durchmesser zusammengesetzt werden.
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Die beiden Käfigsegmente 42, 44 gemäß 5 sind mittels von innen durch Montagelöcher gesteckte Schraubbolzen 25 und eine auf diese aufgesteckte Verbindungslasche 60 über Schraubmuttern 70 starr miteinander verbunden, so dass ein aus derartig miteinander verbundenen Käfigsegmenten 42, 44 aufgebauter Wälzlagerkäfig 62 wie ein einteiliger, starrer Wälzlagerkäfig fungiert.
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An den Verlängerungen der Seitenplatten 46, 48 sind radiale Führungsvorsprünge 49 zur Führung an zugeordneten Führungsborden oder dergleichen an einem radial inneren und einem radial äußeren Lagerring ausgebildet.
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6 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Wälzlagerkäfigs 62 mit in diesen eingesetzten, hier als Kegelrollen ausgebildeten Wälzkörpern 64. Die Wälzkörper 64 sind in 6 von unten nach oben in den Wälzlagerkäfig 62 eingesetzt und werden durch an den Querstegen ausgebildete Vorsprünge 66 daran gehindert, nach oben aus dem Käfigring 62 herauszutreten, so dass ein auf einen inneren Lagerring aufgesetzter, mit Wälzkörpern 64 bestückter Wälzlagerkäfig 62 mit dem Lagerring eine Baueinheit bilden kann, wie an sich bekannt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Käfigsegment
- 4
- Erste Seitenplatte
- 4'
- Erste Verlängerung von Seitenplatte 4
- 4''
- Zweite Verlängerung von Seitenplatte 4
- 6
- Zweite Seitenplatte
- 6'
- Erste Verlängerung von Seitenplatte 6
- 6''
- Zweite Verlängerung von Seitenplatte 6
- 8
- Erster Quersteg
- 10
- Zweiter Quersteg
- 12
- Montageloch
- 13
- Einsenkungsbereich am Montageloch
- 14
- Einkerbung im Einsenkungsbereich
- 16
- Vorsprünge an den Seitenplatten
- 17
- Erste Seitenplatte
- 18
- Käfigsegment
- 19
- Zweite Seitenplatte
- 20
- Schraubbolzen
- 21
- Verbindungslasche
- 22
- Erster Klemmfortsatz
- 24
- Zweiter Klemmfortsatz
- 25
- Schraubmutter
- 26
- Erstes Käfigsegment
- 27
- Erste Seitenplatte
- 28
- Zweites Käfigsegment
- 29
- Zweite Seitenplatte
- 30
- Erstes Aufnahmeloch
- 32
- Zweites Aufnahmeloch
- 34
- Stoßfuge
- 36
- Pfeil, Einschraubrichtung
- 38
- Erste Madenschraube
- 40
- Zweite Madenschraube
- 42
- Erstes Käfigsegment
- 44
- Zweites Käfigsegment
- 46
- Erste Seitenplatte
- 48
- Zweite Seitenplatte
- 49
- Führungsvorsprünge an den Seitenplatten
- 50
- Verlängerung von Seitenplatte 46
- 52
- Verlängerung von Seitenplatte 48
- 54
- Erste Stirnseite
- 56
- Zweite Stirnseite
- 58
- Stoßfuge
- 60
- Verbindungslasche
- 62
- Wälzlagerkäfig
- 64
- Wälzkörper
- 66
- Vorsprünge an den Seitenplatten
- 70
- Schraubmutter, Schraubverbindung
- 80
- Wälzkörpertasche
- 81a
- Halbe Wälzkörpertasche
- 81b
- Halbe Wälzkörpertasche
- 82
- Zusammengesetzte Wälzkörpertasche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011087864 A1 [0002]
- DE 102011006030 A1 [0003]
- DE 102014205912 A1 [0004, 0010]