DE102017222783A1

DE102017222783A1 - Käfigsegment für einen Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102017222783A1
Application number: DE102017222783.4A
Authority: DE
Inventors: Sabine Hofmann; Baozhu Liang
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US20190203772A1; US10641333B2; CN110005707A; CN110005707B

Abstract

Offenbart wird ein Käfigsegment (1) für einen Wälzlagerkäfig, welches ein erstes und ein zweites Seitenelement (2) aufweist, die durch einen Steg (4) verbunden sind, wobei an dem ersten Seitenelement (2) ein erstes Befestigungselement (8) angeordnet ist und wobei an dem zweiten Seitenelement (2) ein zweites Befestigungselement (8) angeordnet, wobei das Käfigsegment (1) über das erste und das zweite Befestigungselement (8) mittels eines Kopplungsmittels mit einem weiteren Käfigsegment (1) verbindbar ist, wobei das erste und das zweite Befestigungsmittel (8) in Bezug auf eine Längsachse (A) des Seitenstegs (4) lateral versetzt zueinander angeordnet sind.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Käfigsegment für einen Wälzlagerkäfig gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, wobei das Käfigsegment ein erstes und ein zweites Seitenelement aufweist, die durch einen Steg verbunden sind.
Es sind Käfige für Wälzlager bekannt, welche aus einzelnen Käfigsegmenten bestehen, die über Verbindungselemente mit einem Seil, Draht oder Ring verbunden werden können. Diese Verbindungselemente sind an den Käfigsegmenten vorgesehen, wobei durch diese Verbindungselemente das Seil, der Draht oder der Ring durchgezogen werden, wodurch ein Käfigverbund entsteht. Dieser kann unzerfallbar auf einen Wälzlagerring montiert werden.
Im Lagerbetrieb gibt es zumeist belastete Zonen (Lastbereiche) und unbelastete Zonen (Nichtlastbereiche). Unbelastete Zonen bedeuten für die Wälzkörper und Käfigsegmente, dass ihre Bewegung einen gewissen Freiheitsgrad erhält und die Wälzkörper und Käfigsegmente weniger geführt sind. Diese undefinierte und unfreiwillige Bewegung der Wälzkörper und der Käfigsegmente kann eine zusätzliche Belastung auf die Käfigsegmentelemente und andere Lagerteile verursachen, was zu einem negativen Einfluss auf die einzelnen Teile des Lagers führt. Dieser negative Einfluss wiederum kann zu einer reduzierten Lebensdauer des Lagers aufgrund von Ermüdungserscheinungen der Teile des Lagers führen.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Käfigsegment bereitzustellen, bei dem die Belastung auf die Käfigsegmente reduziert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Käfigsegment gemäß Patentanspruch 1, einen Wälzlagerkäfig gemäß Patentanspruch 4 sowie ein Wälzlager gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Das Käfigsegment weist dabei ein erstes und ein zweites Seitenelement auf, die durch einen Steg verbunden sind, wobei an dem ersten Seitenelement ein erstes Befestigungselement und an dem zweiten Seitenelement ein zweites Befestigungselement angeordnet ist. Über das erste und das zweite Befestigungselement ist das Käfigsegment mittels eines Kopplungsmittels mit einem weiteren Käfigsegment verbindbar.
Um die Belastung auf die Käfigsegmente zu reduzieren, ist es gemäß dem vorgeschlagenen Käfigsegment vorgesehen, die Verbindungselemente an den Seiten der Käfigsegmente nicht mehr auf einer Achse anzuordnen, sondern die Befestigungselemente in Bezug auf eine Längsachse des Seitenstiegs lateral versetzt zueinander anzuordnen.
Über den gesamten Käfig hinweggesehen, hat dies den Vorteil, dass die Käfigsegmente, wenn sie an einer ungünstigen Position am Lagerumfang im Nichtlastbereich sich befinden, sich durch eine erzeugte Selbsthemmung nicht einfach freiwillig bewegen können. Der Versatz der Befestigungselemente zueinander wirkt dabei einer freiwilligen Bewegung, durch die entstehende Reibung, entgegen.
Die Käfigsegmente können durch das Kopplungsmittel zusätzlich geführt werden, wodurch der Käfigverbund gewinnt an Stabilität gewinnt. Durch das Kopplungsmittel, welches beispielsweise ein Seil, Draht oder ein Ring sein kann und eine definierte Vorspannung hat, können die Käfigsegmente im Nichtlastbereich geführt werden. Hierdurch wird eine undefinierte und unfreiwillige Bewegung der Käfigsegmente und die damit verbundene Belastung reduziert.
Alternativ oder zusätzlich kann im montierten Käfigverbund ein definiertes Endspiel zwischen Käfigsegmenten und Wälzkörpern in Umfangsrichtung vorgesehen sein, welches ebenfalls einer zusätzlichen Belastung entgegenwirkt.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Befestigungselement als Ösen ausgebildet, durch die das Kopplungselement durchgefädelt werden kann.
Bei einer Ausgestaltung der Befestigungselemente als Ösen, kann das Kopplungselement auf einfache Weise durch diese Ösen durchgeführt und bei Bedarf wieder entfernt werden. Das Kopplungselement ist dabei nicht fest in den Ösen angebracht, sondern kann sich bewegen. Hierdurch wird ein Spiel zwischen den Käfigsegmenten und eine Bewegung der Käfigsegmente zueinander nicht eingeschränkt. Alternativ können die Ösen auch als offene Haken ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem ersten Befestigungselement und dem Steg und dem zweiten Befestigungselement und dem Steg gleich.
Durch den symmetrischen Aufbau des Käfigsegments kann dieses auf einfache Weise und in jeder Richtung eingesetzt werden. Es muss somit nur eine einzige Art von Käfigsegment hergestellt werden. Die Herstellungskosten können hierdurch reduziert werden und das Käfigsegment kann variabel eingesetzt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Wälzlagerkäfig mit einer Mehrzahl von Käfigsegmenten, wie sie oben beschrieben sind, vorgeschlagen. Die Mehrzahl von Käfigsegmenten ist dabei über ein Kopplungselement zumindest zeitweise verbindbar, indem das Kopplungselement mit den Befestigungselementen in Eingriff gebracht wird.
Der Abstand zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Befestigungselementen ist gemäß einer Ausführungsform über den Umfang des Wälzlagerkäfigs gleich.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Befestigungselemente über den Umfang des Wälzlagerkäfigs gleich angeordnet. Die Käfigsegmente können daher symmetrisch aufgebaut sein und über den Umfang des Wälzlagerkäfigs hinweg können die gleichen Käfigsegmente verwendet werden. Dadurch können die Herstellungskosten reduziert werden, da nur eine Art von Käfigsegment hergestellt werden muss.
Alternativ kann der Abstand zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Befestigungselementen über den Umfang des Wälzlagerkäfigs variieren.
Gemäß dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Verbindungselementen über den Umfang des Wälzlagerkäfigs nicht gleich. Hierdurch wird erreicht, dass zwischen zwei benachbarten Befestigungselementen ein größerer Abstand besteht, wodurch mehr Raum vorhanden ist, um das Kopplungsmittel durchzuführen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Kopplungselement zwei Enden aufweist, die über ein Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.
Das Verbindungsmittel kann dabei als Schraubelement ausgebildet sein, das zwei in Umfangsrichtung beabstandete Gewindeabschnitte aufweist. Jeder Gewindeabschnitt wirkt dabei mit einem Schraubabschnitt zusammen, der an jedem der beiden Enden des Kopplungselements angeordnet ist. Durch den größeren Abstand zwischen zwei Befestigungselementen kann dieses Schraubelement einfach betätigt werden.
Das Kopplungselement kann ein Zugkräfte übertragendes, aber weitgehend biegeschlaffes Bauteil, insbesondere ein Seil, sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Wälzlager mit mindestens einem Innenring und mindestens einem Außenring vorgeschlagen, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring Wälzkörper angeordnet sind. Die Wälzkörper werden durch einen wie oben beschriebenen Wälzlagerkäfig gehalten.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:

1: eine perspektivische Ansicht eines Käfigsegments;
2: eine Draufsicht eines Käfigsegments mit Wälzkörpern;
3: eine Draufsicht von zwei nebeneinander angeordneten Käfigsegmenten mit Wälzkörpern; und
4: eine Draufsicht von zwei nebeneinander angeordneten Käfigsegmenten mit Wälzkörpern.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt ein Käfigsegment 1, welches in einem Wälzlager eingesetzt werden kann.
Das Käfigsegment 1 weist zwei Befestigungselemente 2 auf, die über einen Steg 4 miteinander verbunden sind. Der Steg 4 weist zwei Führungsflächen 6 auf, an denen die Wälzkörper 10 im montierten Wälzlager anstoßen. Die Führungsflächen 6 können dabei auf beiden Seiten des Stegs 4 identisch gekrümmt sein. Insbesondere ist die Krümmung der Führungsflächen 6 konkav und der Krümmung der Wälzkörper 10 angepasst.
Um die einzelnen Käfigsegmente miteinander zu verbinden, sind an dem ersten und zweiten Seitenelement 2 jeweils ein erstes und ein zweites Befestigungselement 8 angeordnet. Die Befestigungselemente 8 können als Ösen oder Haken (nicht gezeigt) ausgebildet sein.
Durch diese Ösen 8 kann ein Kopplungselement (nicht gezeigt) auf einfache Weise durchgeführt und bei Bedarf wieder entfernt werden. Das Kopplungsmittel kann beispielsweise ein Seil oder Draht sein. Das Kopplungselement ist dabei nicht fest mit den Ösen 8 verbunden, sondern kann sich in diesen bewegen. Hierdurch wird ein Spiel zwischen den Käfigsegmenten 1 und eine Bewegung der Käfigsegmente 1 zueinander nicht eingeschränkt.
Um zu erreichen, dass in unbelasteten Zonen die Bewegung der Wälzkörper und Käfigsegmente 1 reduziert wird, ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Befestigungselement 8 in Bezug auf eine Längsachse A des Seitenstegs 4 lateral versetzt zueinander angeordnet sind. Dies ist insbesondere in 2 bis 4 gezeigt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist dabei der Abstand zwischen der Achse A und den Befestigungselementen 8 gleich. Beispielsweise ist auf einer Seite des Käfigsegments 1 der Abstand B1 des Befestigungselements 8 zu der Achse A gleich einem Zehntel der Breite A1 des Befestigungselements 8. Analog dazu ist auf der gegenüberliegenden Seite des Käfigsegments 1 der Abstand B2 des Befestigungselements 8 zu der Achse A gleich einem Zehntel der Breite A2 des Befestigungselements 8.
In einer Ausführungsform, wie sie in 3 gezeigt ist, ist der Abstand X in dem montierten Wälzlager zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Befestigungselementen 8 über den Umfang des Wälzlagers hinweg gleich.
Alternativ können die Käfigsegmente 1 gegengleich angeordnet werden, wodurch auf einer Seite zwei benachbarte Befestigungselemente 8 einen Abstand Y1 haben und gegenüberliegend zwei Befestigungselemente 8 einen Abstand von Y2 haben. Dies ist in 4 gezeigt. Die Abstände Y1 und Y2 sind dabei unterschiedlich zueinander. Durch den größeren Abstand Y2 zwischen zwei benachbarten Befestigungselementen 8 wird mehr Raum geschaffen, um das Kopplungselement durchzuführen. Insbesondere kann in diesem größeren Abstand Y2 ein Verbindungsmittel zum Schließen des Kopplungselements angeordnet werden. Über den Umfang des Wälzlagers hinweg können sich die Abstände Y1 und Y2 auf einer Seite abwechseln.
Es ist auch möglich, lediglich einmal die Abstände Y1 und Y2 vorzusehen und über den restlichen Umfang hinweg einen gleichen Abstand X zwischen den Käfigsegmenten vorzusehen. In diesem Fall kann ebenfalls in dem größeren Abstand Y2 ein Verbindungsmittel zum Schließen des Kopplungselements angeordnet werden
Durch das vorgeschlagene Käfigsegment kann auf einfache Weise erreicht werden, dass eine unfreiwillige Bewegung der einzelnen Käfigsegmente in unbelasteten Zonen des Wälzlagers im Betrieb reduziert werden kann. Des Weiteren kann durch eine Ausgestaltung mit unterschiedlichen, variierenden Abständen zwischen den Befestigungselementen ausreichend Raum für die Anordnung eines Verbindungsmittels zum Schließen eines Kopplungselements vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Käfigsegment
2: Seitenelement
4: Steg
6: Führungsfläche
8: Befestigungselement
10: Wälzkörper
A: Achse
A1, A2: Breite des Befestigungselements
B1, B2: Abstand zwischen Befestigungselement und Achse
X: Abstand zwischen zwei Befestigungselementen
Y1, Y2: Abstand zwischen zwei Befestigungselementen

Claims

Käfigsegment (1) für einen Wälzlagerkäfig, welches ein erstes und ein zweites Seitenelement (2) aufweist, die durch einen Steg (4) verbunden sind, wobei an dem ersten Seitenelement (2) ein erstes Befestigungselement (8) angeordnet ist und wobei an dem zweiten Seitenelement (2) ein zweites Befestigungselement (8) angeordnet, wobei das Käfigsegment (1) über das erste und das zweite Befestigungselement (8) mittels eines Kopplungsmittels mit einem weiteren Käfigsegment (1) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Befestigungsmittel (8) in Bezug auf eine Längsachse (A) des Seitenstegs (4) lateral versetzt zueinander angeordnet sind.
Käfigsegment (1) nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Befestigungselement (8) als Ösen ausgebildet sind, durch die das Kopplungselement durchgefädelt werden kann.
Käfigsegment (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand (B1, B2) zwischen dem ersten Befestigungselement (8) und dem Steg (4) und dem zweiten Befestigungselement (8) und dem Steg (2) gleich ist.
Wälzlagerkäfig mit einer Mehrzahl von Käfigsegmenten (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Käfigsegmenten (1) über ein Kopplungselement zumindest zeitweise verbindbar sind, wozu das Kopplungselement mit den Befestigungselementen (8) in Eingriff gebracht wird.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4, wobei der Abstand (X) zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Befestigungselementen (8) über den Umfang des Wälzlagerkäfigs gleich ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Abstand (Y1, Y2) zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Befestigungselementen (8) über den Umfang des Wälzlagerkäfigs variiert.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Kopplungselement zwei Enden aufweist, die über ein Verbindungsmittel miteinander verbunden sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 7, wobei das Verbindungsmittel als Schraubelement ausgebildet ist, das zwei in Umfangsrichtung beabstandete Gewindeabschnitte aufweist, wobei jeder Gewindeabschnitt mit einem Schraubabschnitt zusammenwirkt, der an jedem der beiden Enden des Kopplungselements angeordnet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das Kopplungselement ein Zugkräfte übertragendes, aber weitgehend biegeschlaffes Bauteil, insbesondere ein Seil ist.
Wälzlager mit mindestens einem Innenring und mindestens einem Außenring, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring Wälzkörper (10) angeordnet sind, wobei die Wälzkörper durch einen Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 4 bis 9 gehalten werden.