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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Seitenscheibenkäfig ausgebildet
zur Führung von Wälzkörpern in einem
Großwälzlager mit zwei Käfigseitenscheiben und
mit Querstegen, wobei die Querstege in Umlaufrichtung regelmäßig
voneinander beabstandet angeordnet und mit den Käfigseitenscheiben
fest verbunden sind, ein entsprechendes Großwälzlager
und ein Verfahren zu dessen Fertigung.
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Wälzlager
sind in einer Vielzahl von Bauformen bekannt und umfassen oftmals
einen Außenring, einen Innenring sowie zwischen den Ringen
angeordnete Wälzkörper, welche in einem Käfig
abrollbar geführt sind.
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So
beschreibt beispielsweise die Offenlegungsschrift
DE 1 575 480 einen Wälzlagerkäfig
mit zwei in Achsrichtung voneinander beabstandeten Stirnringen mit über
den Umfang verteilten fluchtenden Löchern zur drehfesten
Aufnahme der Stirnzapfen von Stegen, wobei die Stege Taschen für
die Wälzkörper bilden. Beim Zusammenbau des Käfigs werden
die Zapfen in die Löcher der Stirnringe eingesteckt und
eingestaucht. Im eingebauten Zustand sind die Stege im Bereich des
Teilkreises zwischen den Wälzkörpern angeordnet.
Diese Art von Wälzlagerkäfigen scheint für
konventionelle Wälzlager mit kleinem Außendurchmesser
geeignet zu sein.
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Die
Patentschrift
DE 1 062 502 betrifft
ein Rollenlager mit einem Wälzkörperkäfig,
welcher in ähnlicher Weise wie der zuvor beschriebene Wälzkörperkäfig
ausgebildet ist, wobei die Stege aus einfachen Flacheisenabschnitten
gebildet sind, welche beispielsweise ausgestanzt werden. Auch diese
Rollenlager sind aufgrund der Fertigungsweise nur mit einem geringen
Außendurchmesser herstellbar. Zudem sind die Stege derart
zwischen den Wälzkörpern angeordnet, dass der
für die Stege benötigte Bauraum die maximal mögliche
Rollenanzahl in dem Rollenlager reduziert.
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Dagegen
betrifft die Patentschrift
DE
100 31 427 02 einen Käfig für ein Wälzlager,
wobei das Wälzlager als großes Wälzlager
ausgebildet ist, wie es beispielsweise in Walzwerken oder deren
Antrieben eingesetzt werden kann. Der Käfig ist als so
genannter Bolzenkäfig ausgebildet, wobei zwei parallel angeordnete
Käfigscheiben durch eine Vielzahl von Bolzen verbunden
sind. Jeder Bolzen trägt bzw. führt einen Wälzkörper,
beispielsweise eine Zylinderrolle, die eine zentrische Bohrung für
den Bolzen aufweist. In der Beschreibungseinleitung werden übliche
Bolzenkäfige erwähnt, wobei deren Bolzen an einem Ende
mit einem Gewinde versehen sind, die in die eine Käfigscheibe
eingeschraubt werden. Die gegenüberliegenden Enden der
Bolzen werden nach Montage der Rollen auf den Bolzen an der anderen
Käfigscheibe festgeschweißt. Bereits in dieser
Druckschrift wird es als negativ empfunden, dass die Fixierung der
Bolzen in den Käfigscheiben über Schweißnähte
erfolgt, da die Schweißnähte in Folge der ständigen
Biegewechselbeanspruchung von Wälzlagern fehleranfällig
sind und es bei einem Versagen der Schweißnähte
zu einem Lösen des Bolzens kommen kann. Als Abhilfe wird
in der genannten Druckschrift vorgeschlagen, statt einer Schweißverbindung
für beide freien Enden des Bolzens eine Schraubverbindung
mit sich in axial erstreckenden Gewinden vorzusehen. Diese Druckschrift
bildet wohl den nächstkommenden Stand der Technik.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Seitenscheibenkäfig,
welcher zur Führung von Wälzkörpern in
einem Großwälzlager ausgebildet ist, ein entsprechendes
Großwälzlager und ein Verfahren zu dessen Herstellung
vorzuschlagen, welcher bzw. welche eine hohe Tragzahl optional zusammen mit
einer günstigen Fertigungsweise vereinen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Seitenscheibenkäfig mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, mit einem Großwälzlager mit den
Merkmalen des Anspruchs 12 sowie mit einem Verfahren zur Fertigung des
Großwälzlagers mit den Merkmalen des Anspruchs
13 gelöst.
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Bevorzugte
oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung
sowie den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß wird
ein Seitenscheibenkäfig ausgebildet zur Führung
von Wälzkörpern in einem Großwälzlager
vorgeschlagen, wobei das Großwälzlager vorzugsweise
als Radialwälzlager, insbesondere als Kegelrollen-, Zylinderrollen-,
oder Pendelrollenlager ausgebildet ist. Der Außendurchmesser
des Großwälzlagers ist vorzugsweise größer
als 300 mm, insbesondere größer als 420 mm und
im Speziellen größer als 1000 mm gewählt,
so dass das Großwälzlager bereits aufgrund dieser
Dimension eine sehr hohe Tragzahl zeigt.
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Der
Seitenscheibenkäfig weist zwei Käfigseitenscheiben
auf, welche parallel zueinander in axialer Richtung des Großwälzlagers
voneinander beabstandet und vorzugsweise fluchtend und/oder konzentrisch
zueinander angeordnet sind. Die Käfigseitenscheiben sind über
Querstege, welche sich in axialer Richtung des Großwälzlagers
bzw. des Seitenscheibenkäfigs erstrecken, und in Umlaufrichtung
regelmäßig voneinander beabstandet angeordnet
sind, mit den Käfigseitenscheiben über eine Dauerverbindung
fest verbunden, welche bevorzugt nur zerstörend lösbar
ist.
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In
Abgrenzung zum bekannten Stand der Technik wird vorgeschlagen, dass
die Querstege zwischen den Wälzkörpern taschenbildend
angeordnet und zur Führung der Wälzkörper
ausgebildet und/oder angeordnet sind. Durch die Anordnung der Querstege
zwischen den Wälzkörpern wird erreicht, dass die
Wälzkörper nicht mehr zur Aufnahme der Stege durchbohrt
werden müssen. Diese konstruktive Umgestaltung hat den
nutzbaren Vorteil, dass die Wälzkörper aus festigkeitsmäßigen
Gründen nicht mehr aus Einsatzstahl bestehen müssen,
sondern, dass die Materialwahl der Wälzkörper
nicht beschränkt ist und so statt Einsatzstahl übliche
Wälzlagerstähle einsetzbar sind.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden
die Käfigseitenscheiben und die Querstege durch Energiestrahlschneiden, zum
Beispiel Elektronenstrahlschneiden, jedoch bevorzugt durch Laserstrahlschneiden
eines Flachmaterials, zum Beispiel eines ebenen Bleches, gefertigt. Der
Seitenscheibenkäfig wird hierbei konstruktiv so ausgeführt,
dass die maßgeblichen oder alle Bestandteile des Seitenscheibenkäfigs
durch Energiestrahlschneiden aus dem Flachmaterial herstellbar sind.
Das Energiestrahlschneiden hat den Vorteil, dass die Konturen der
Bestandteile genau oder hochgenau kostengünstig gefertigt
werden können. Insbesondere zeigen sich die Käfigseitenscheiben
bevorzugt als flache Scheiben, deren Kontur über Energiestrahlschneiden
geschaffen ist, wobei die Kontur durch das Energiestrahlschneiden
bevorzugt nacharbeitungsfrei eingebracht ist.
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Um
jedoch nicht nur auf sich plan erstreckende Bestandteile des Seitenscheibenkäfigs
beschränkt zu sein, wird optional ergänzend vorgeschlagen,
dass zumindest die Querstege nach dem Energiestrahlschneiden umformtechnisch
bearbeitet sind. Insbesondere umfassen die umformtechnischen Fertigungsschritte
ein Abwinkeln der Querstege, wobei sich eine oder mehrere Winkelkanten
ergeben, welche tangential zu dem Seitenscheibenkäfig angeordnet
sind, und/oder ein Anprägen der Querstege zur Formung von
Führungsflächen für die Wälzkörper.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
die Querstege vorzugsweise vollständig radial außenseitig
zu einem Teilkreis des Großwälzlagers angeordnet.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Abstand
zwischen den Wälzkörpern nicht durch die Querstege
beschränkt ist, so dass folglich die mögliche
Wälzkörperanzahl nicht durch den für
die Querstege benötigten Bauraum zwischen den Wälzkörpern
reduziert ist. Somit birgt diese Ausführungsform den Vorteil,
dass die Wälzkörperzahl hoch gewählt
werden kann, was zugleich zu einer hohen Tragzahl des Großwälzlagers
führt.
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Die
Käfigseitenscheiben weisen bei einer bevorzugten konstruktiven
Realisierung der Erfindung Aufnahmeausschnitte zur Aufnahme der
Seitenstege bzw. von Endzapfen der Seitenstege auf. Bei einer möglichen
Ausführungsalternative sind die Aufnahmeausschnitte als
Durchgangsöffnungen ausgebildet, wodurch sich Vorteile
hinsichtlich der Stabilität und Festigkeit des Seitenscheibenkäfigs
ergeben. Bei einer anderen Ausführungsalternative sind
die Aufnahmeausschnitte als radial nach außen geöffnete
Randaussparungen realisiert, wodurch die Montage des Seitenscheibenkäfigs
erleichtert wird. Prinzipiell können die Aufnahmeausschnitte
durch ein beliebiges Fertigungsverfahren eingebracht werden, es ist
jedoch bevorzugt, dass auch die Aufnahmeausschnitte durch Energiestrahlschneiden
eingebracht sind.
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Dies
hat den Vorteil, dass das Schneiden der Kontur der Käfigseitenscheiben
und der Aufnahmeausschnitte in einem gemeinsamen Fertigungsschritt
und damit in einer gemeinsamen Aufspannung durchführbar
ist, so dass die Fertigungstoleranzen minimiert sind.
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Bei
einer bevorzugten konstruktiven Realisierung weisen die Querstäbe
Endabschnitte auf, welche beispielsweise als Endzapfen ausgebildet sind,
die in den Aufnahmeausschnitten eingesteckt oder eingelegt sind
und durch Umformen, insbesondere Vernieten oder Verstemmen, und/oder
Verschrauben und/oder Verstiften festgelegt sind. Einem allgemeineren
Gedanken folgend wird somit vorgeschlagen, dass die Endabschnitte
in den Aufnahmeausschnitten über einen wärmearmen
oder kalten Fertigungsschritt festgelegt sind. Wärmearme
oder kalte Fertigungsschritte sind vorzugsweise mit Prozesstemperaturen
kleiner als 600°C, insbesondere kleiner als 200°C
verbunden. Diese Ausbildung weist den Vorteil auf, dass insbesondere
auf Fügeverfahren verzichtet werden kann, die eine hohe
Energiemenge in die Bauteile einbringen, so dass zum einen ein Verzug
des Seitenscheibenkäfigs und zum anderen Verschmutzungen
mit Schlacke oder Schweißperlen ausgeschlossen ist bzw.
sind.
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Zur
Führung der Wälzkörper in Umlaufrichtung
weisen die Querstege Anprägungsbereiche auf, die Führungsflächen
bilden, welche bevorzugt radial außenseitig zu einem bzw.
dem Teilkreis des Großwälzlagers angeordnet sind
und sich im wesentlichen tangential zu den angrenzenden Wälzflächen
der Wälzkörper erstrecken. Die Anprägungsbereiche sind
so ausgebildet, dass die Anlage der Wälzkörper flächenförmig
oder linienförmig erfolgt. Es ist möglich, dass
sich die Führungsflächen über die gesamte Länge
der Wälzkörper erstrecken, alternativ sind die Führungsflächen
in axialer Erstreckung nur abschnittsweise ausgebildet. Besonders
bevorzugt werden in axialer Erstreckung vier voneinander abgesetzte
Führungsflächen für jeden Kontaktbereich zwischen
Quersteg und Wälzkörper eingeprägt.
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Insbesondere
bei der Fertigung der Bestandteile des Seitenscheibenkäfigs
mittels Energiestrahlschneidens kann die Dicke des Flachmaterials
der benötigten Festigkeit entsprechend gewählt
werden. Bei Einschränkungen der Verfügbarkeit
von Flachmaterial mit den entsprechenden Blechdicken, der verfügbaren
Energiestrahlschneidleistung oder zur Erreichung toleranzarmer Schnittkanten
können die Querstege und/oder die Käfigseitenscheiben
in Lamellenbauweise ausgebildet sein. Bei einer Lamellenbauweise
sind die jeweiligen Bestandteile mehrschichtig realisiert, wobei
die Schichten jeweils gleiche oder unterschiedliche Dicken aufweisen
können. Die Lamellen der Bestandteile sind vorzugsweise
jeweils zueinander deckungsgleich ausgebildet. Alternativ können
die Lamellen auch unterschiedliche Konturen aufweisen, insbesondere
kann ein Quersteg in radialer Richtung zur Käfigmitte durch
kleiner werdende Lamellen im Querschnitt konvergierend oder keilförmig
realisiert sein.
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Optional
können insbesondere die Käfigseitenscheiben aus
mehreren Flächensegmenten zusammengesetzt sein, insbesondere,
für den Fall, wenn eine verfügbare Schneidanlage
keinen ausreichenden Bearbeitungsraum für die gesamte Käfigseitenscheibe
aufweist.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Großwälzlager,
welches vorzugsweise als Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager oder
Pendelrollenlager ausgebildet ist, und welches einen Seitenscheibenkäfig
aufweist wie er zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden
Ansprüche. Die Querstege und/oder die Käfigseitenscheiben
sind aus Stabilitätsgründen aus Metall, insbesondere
Stahl ausgebildet, die Wälzkörper sind bevorzugt
aus einem Wälzkörperstahl gefertigt.
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Ein
nächster Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Fertigung eines oder des Großwälzlagers mit
den Merkmalen des Anspruchs 13, wobei das Großwälzlager
eine Mehrzahl von Wälzkörpern und einen oder den
Seitenscheibenkäfig zur Führung der Wälzkörper
aufweist, wobei der Seiten scheibenkäfig zwei Käfigseitenscheiben
und Querstege umfasst. Der Erfindung folgend wird vorgeschlagen,
dass die Kontur der Käfigseitenscheiben und der Querstege
bzw. von Zwischenprodukten der Querstege durch Energiestrahlschneiden,
insbesondere Laserstrahlschneiden, aus einem Flachmaterial ausgeschnitten
wird. Für die Vorteile dieser Fertigungsweise sowie optionaler
konstruktiver Ausgestaltungen des Seitenscheibenkäfigs
wird auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen.
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Nach
dem Schneiden der Käfigseitenscheibe und der Querstege
werden die Querstege optional umgeformt, insbesondere abgewinkelt
und/oder angeprägt, um die Endform der Querstege zu erhalten. Vorzugsweise
werden die Umformvorgänge noch innerhalb der Schneidanlage
vorgenommen, so dass ein Lösen und ein Neueinspannen der
Bauteile vermieden und auf diese Weise die Fertigungskosten verkleinert
und die Fertigungsqualität erhöht wird.
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Bei
einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung werden die
Käfigseitenscheiben aus mehreren Einzelflächensegmenten
zusammengesetzt, wobei diese Ausführungsform vorteilhaft
ist, wenn die Dimensionen der Käfigseitenscheiben die in
der Schneidanlage verarbeitbaren Flachmaterialgrößen überschreitet.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die Querstege
durch einen kalten Prozess an den Käfigseitenscheiben dauerhaft
befestigt. Eine bevorzugte Verbindungstechnik ist das Verstemmen
oder Vernieten, wobei durch Materialverdrängung der Käfigseitenscheiben
und/oder der Querstege an der Einspannstelle ein Endabschnitt bzw.
ein Endzapfen der Querstäbe in der Käfigseitenscheibe
verklemmt wird. Als weitere Verbindungsmöglichkeit ist
eine Verschraubung oder eine Vernietung der Querstege in der Käfigseitenscheibe
möglich, wobei sich die Schraubrichtung bzw. Nietrichtung
bevorzugt radial zu dem Seitenscheibenkäfig erstreckt.
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Der
Zusammenbau des Seitenscheibenkäfigs kann insbesondere
in Abhängigkeit der Lagerbauform des Großwälzlagers
in unterschiedlichen Montagereihenfolgen erfolgen. Bei einer ersten
Montagereihenfolge wird der Seitenscheibenkäfig mit allen
Querstreben außerhalb der Lagerringe des Großwälzlagers
zusammengebaut und anschließend die Wälzkörper
eingesetzt. Diese vormontierte Einheit wird dann in die Lagerringe
des Großwälzlagers eingebaut. Diese Montagereihenfolge
ist bevorzugt, wenn sich zumindest auf einer Seite des Innenrings und/oder
des Außenrings des Großwälzlagers kein störender
Bord befindet, um den komplett montierten Seitenscheibenkäfig
auf bzw. in den jeweiligen Ring setzen zu können.
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Bei
einer Ausführungsform als Kegelrollenlager kann ein üblicher,
nur Haltefunktion aufweisender Bord vollständig entfallen
und durch eine Transportsicherung ersetzt werden, die den Käfig
auf dem Ring hält. Bei anderen Aus führungsformen,
wie zum Beispiel bei der Montage eines Zylinderrollenlagers, ist vorzugsweise
ein Bord als separates Bauteil ausgebildet, welches nach dem Einbau
des Seitenscheibenkäfigs auf dem jeweiligen Lagerring,
zum Beispiel durch Schrauben, über Spannstifte oder durch
Aufpressen, befestigt wird.
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Bei
einer weiteren, alternativen Ausführungsform, welche zum
Beispiel bei Kegelrollenlager mit nur einem kleinen Bord am Innenring
einsetzbar ist, werden die Käfigseitenscheiben in einem
ersten Fertigungsschritt nur mit jedem zweiten Quersteg verbunden.
Der auf diese Weise vormontierte Seitenscheibenkäfig kann
nachfolgend auf den Innenring des Großwälzlagers
aufgesetzt werden, wobei anschließend von radial außenseitig
die Wälzkörper eingebaut werden. In einem nächsten
Fertigungsschritt folgen die Montage und das Befestigen der restlichen
Querstege.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische, dreidimensionale Draufsicht auf einen Ausschnitt eines
Seitenscheibenkäfigs für ein Kegelrollenlager
als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine
schematische, Querschnittdarstellung des Seitenscheibenkäfigs
in 1 in einer Querschnittebene parallel zur Mittenachse
des Seitenscheibenkäfigs;
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3 eine
schematische, dreidimensionale seitliche Draufsicht auf den Seitenscheibenkäfig
in den 1 und 2 in Detailvergrößerung;
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4a–d
eine schematische Illustration von zwei verschiedenen Fügeverfahren
zur Befestigung von Querstegen an Seitenscheiben des Seitenscheibenkäfigs
der vorhergehenden Figuren;
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5 eine
schematische dreidimensionale seitliche Draufsicht auf eine Ausführungsalternative des
Seitenscheibenkäfigs in den vorhergehenden Figuren.
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Einander
entsprechende oder gleiche Teile sind jeweils mit einander entsprechenden
oder gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt
einen Seitenscheibenkäfig 1 für ein Kegelrollenlager,
welches als Großwälzlager ausgebildet ist.
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Der
Seitenscheibenkäfig 1 umfasst eine erste Käfigseitenscheibe 2 und
eine zweite Käfigseitenscheibe 3, welche den Seitenscheibenkäfig 1 in
axialer Richtung begrenzen. Die Käfigseitenscheiben 2 und 3 sind über
eine Mehrzahl von Querstegen 4 über eine Dauerverbindung
verbunden, so dass der Seitenscheibenkäfig 1 als
eine starre und/oder selbsttragende Konstruktion realisiert ist.
Die Käfigseitenscheiben 2 und 3 sind
als ebene Scheiben aus gebildet, deren Randkontur durch Laserstrahlschneiden
in ein Flachmaterial eingebracht ist. Die Randkontur umfasst dabei
eine innere Durchgangsöffnung 5, welche zur Aufnahme
eines Innenrings ausgebildet ist, und eine äußere
Schnittkontur 6, welche durch korrespondierend zu den Querstegen 4 angeordnete
Aufnahmeaussparungen 7 gekennzeichnet ist. Die Aufnahmeaussparungen 7 sind – vor
dem Verfügen mit den Querstegen 4 – als
im Querschnitt rechteckige, radial nach außen geöffnete
Ausschnitte realisiert. Die Aufnahmeaussparungen 7 der
beiden Käfigseitenscheiben 2 und 3 sind
in axialer Erstreckung fluchtend, jedoch in radialer Richtung zueinander
versetzt angeordnet, so dass der Verlauf der eingelegten Querstege 4 an
die Form der kegelstumpfförmigen Kegelrollen 8 angepasst
ist.
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Die
Querstege 4 sind ebenfalls als lasergeschnittene Teile
ausgebildet, die jedoch nach dem Schneidprozess ergänzend
abgewinkelt und angeprägt wurden, um deren Kontur ebenfalls
an den Verlauf der Kegelrollen 8 bzw. der Position der
Aufnahmeaussparungen 7 anzugleichen und zugleich Führungsflächen 13a,
b, c, d (2) für die Kegelrollen 8 zu
bilden. Die Querstege 4 sind in ihrer radialen Erstreckung
vollständig außerhalb des Teilkreises der Kegelrollen 8 angeordnet,
so dass die Kegelrollen 8 mit einem kleinen und/oder einem
minimalen Abstand zueinander angeordnet werden können und die
Anzahl der Kegelrollen 8 und damit folglich auch die Tragzahl
des resultierenden Kegelrollenlagers maximiert ist. Der Teilkreis
wird durch die Durchdringungspunkte der Achsen der Kegelrollen 8 durch
die Käfigseitenscheiben 2 und/oder 3 definiert.
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Die 2 zeigt
den Seitenscheibenkäfig 1 in 1 in
einer schematischen Querschnittdarstellung, wobei zu erkennen ist,
dass die Käfigseitenscheiben 2 und 3 im
Außendurchmesser und im freien Innendurchmesser unterschiedlich
ausgeprägt sind, insbesondere derart, dass der Außen-
und der Innendurchmesser der Käfigseitenscheibe 2 größer gewählt
ist bzw. sind als der Außen- bzw. der Innendurchmesser
der Käfigseitenscheibe 3. Der in der 2 gezeigte
Quersteg 4 weist einen ersten Endabschnitt 9,
welcher sich durch eine der Aufnahmeaussparungen 7 der
Käfigseitenscheibe 2 erstreckt, und einen zweiten
Endabschnitt 10 auf, welcher sich durch eine der Aufnahmeaussparungen 7 der
zweiten Käfigseitenscheibe 3 erstreckt. Ausgehend
von dem Endabschnitt 9 zeigt der Quersteg 4 im
Bereich der Käfigseitenscheibe 2 zunächst
einen axial ausgerichteten Verlauf, knickt nach der ersten Käfigseitenscheibe 2 in
einem Abwinkelbereich 11 ab, verläuft im Bereich
der Kegelrolle 8 im Wesentlichen parallel zu der Außenkontur
der Kegelrolle 8, knickt in einem zweiten Abwinkelbereich 12 nochmals
ab und geht in einen ebenfalls in axialer Erstreckung ausgerichteten
Endabschnitt 10 über, welcher in der zweiten Käfigseitenscheibe 3 festgelegt
ist. Die Abwinkelbereiche 11 und 12 werden bei
der Fertigung durch einen umformtechnischen Prozess in Form eines
Abwinkelns erzeugt.
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Wie
sich insbesondere aus einer Zusammenschau der 2 und 3 ergibt,
weisen die Querstege 4 im Bereich der radial nach innen
gewandten Unterseite des Querstegs 4 insgesamt vier zueinander
versetzt angeordnete Anprägungen 13a, b, c und
d auf, die umformtechnisch eingebracht sind und eine Führungsfläche
für die Kegelrollenlager bilden. Der Verlauf der Flächenerstreckung
der Führungsflächen ist tangential zu den jeweils
zugeordneten Kegelrollen 8 ausgerichtet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind randseitig zwei in axialer Richtung schmalere Anprägungen 13a,
d und nach innen versetzt zwei breiter ausgebildete Anprägungen 13b,
c vorgesehen. Der Kontakt zwischen den Anprägungen 13a,
b, c und d und dem Wälzkörper 8 kann
wahlweise flächenhaft oder linienförmig, insbesondere
als Schmiegung ausgebildet sein. Bei einer beispielhaften Fertigungsweise
der Querstege 4 werden diese in einer gemeinsamen Fertigungsmaschine
sowohl lasergeschnitten als auch umformtechnisch bearbeitet.
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Die 4a,
b, c und d illustrieren zwei mögliche Fügeverfahren
zur dauerhaften Verbindung der Querstege 4 mit den Käfigseitenscheiben 2 bzw. 3.
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In
den 4a und b weisen die Käfigseitenscheiben 2 bzw. 3 als
Aufnahmeaussparung 7 eine radial außenseitig geöffnete,
im Querschnitt in einer Querschnittebene senkrecht zur Axialrichtung
des Seitenscheibenkäfigs 1 eine rechteckige Form
auf, in die in einem ersten Verfahrensschritt der Endbereich 9 bzw. 10 der
Querstege 4 in einer Kraftrichtung F eingelegt wird. Der
Endbereich 9 bzw. 10 zeigt einen in Draufsicht
T-förmigen Querschnitt auf, so dass die Käfigseitenscheibe 2 bzw. 3 im
Nachbarbereich der Aufnahmeaussparung 7 formschlüssig
umgriffen wird. In einem nächsten Fertigungsschritt wird
die Käfigseitenscheibe 2 bzw. 3 durch
ein radial nach innen wirkende Kraft F derart verstemmt, dass randseitige
Bereiche der Käfigseitenscheibe 2 bzw. 3 in
Umlaufrichtung gemäß den gestrichelten Pfeilen
zueinander fließen und eine Einführöffnung
der Aufnahmeaussparung 7 verschließen oder versperren.
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In
den 4c und d weist die Käfigseitenscheibe 2 bzw. 3 als
Aufnahmeaussparung 7 eine Durchgangsöffnung auf,
welche ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt hat, in den ein
komplementär zu der Aufnahmeaussparung 7 ausgebildeter
Endabschnitt 9 bzw. 10 des Querstegs 4 durchgesteckt wird,
so dass dieser axial außenseitig leicht übersteht.
Durch eine in axialer Richtung wirkende Kraft F wird der Endabschnitt 9 bzw. 10 bzw.
der Quersteg 4 vernietet, wobei der Werkstofffluss gemäß den
gestrichelten Pfeilen in einer Ebene senkrecht zu der Kraftwirkungsrichtung
F erfolgt und auf diese Weise eine Dauerverbindung gebildet wird.
Bei beiden Fügeverfahren sind Käfigseitenscheibe 2 bzw. 3 und
Quersteg 4 nur noch zerstörend voneinander trennbar.
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Die 5 zeigt
eine alternative Ausführungsform des Seitenscheibenkäfigs 1,
wobei die Aufnahmeaussparungen 7 in ähnlicher
Weise wie in 1 bzw. in den 4a,
b, im Querschnitt rechteckig ausgebildet sind. Im Unterschied zu
den vorgenannten Figuren sind die Querstege 4 bei der Ausführungsform
in 5 mit den Käfigseitenscheiben 2 bzw. 3 über
eine Verschraubung oder eine Verstiftung verbunden, wobei die Querstäbe 4 hierfür Durchgangsbohrungen 14 aufweisen,
die sich in radialer Richtung erstrecken, in die Stift- oder Schraubelemente
eingeführt werden können. Optional ergänzend
können die Aufnahmeaussparungen 7 gemäß dem
Verfahren nach den 4a und b verstemmt werden. Als
weitere mögliche Ergänzung können zur Erhöhung
der Stabilität weitere Zwischenstege 15 parallel
und/oder in Umlaufrichtung versetzt zu den Querstreben 4 an
der radialen Innenseite der Käfigseitenscheiben 2 und 3 eingesetzt
werden.
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Bei
der Montage des Seitenscheibenkäfigs in den Innenring 16 (2)
des Kegelrollenlagers wird bei einer möglichen Ausführungsform
zunächst nur jeder zweite Quersteg 4 in den Käfigseitenscheiben 2 bzw. 3 befestigt.
Anschließend wird der ungefüllte Seitenscheibenkäfig 1 auf
den Innenring 16 aufgesetzt. In einem nächsten
Fertigungsschritt werden von radial außen die Kegelrollen 8 eingesetzt.
Nachdem der Seitenscheibenkäfig 1 gefüllt
ist, werden die fehlenden Querstege 4 ergänzt
und nach einem der vorgeschlagenen Fertigungsverfahren in einem
Fertigungsprozess, welcher weder eine qualitätsgefährdenden
Erwärmung des Seitenscheibenkäfig 1 noch zu
einer Verschmutzung des Innenrings 15 durch Schweißspritzer,
Schlacke oder dergleichen führt, eingesetzt.
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- 1
- Seitenscheibenkäfig
- 2
- Käfigseitenscheibe
- 3
- Käfigseitenscheibe
- 4
- Quersteg
- 5
- Durchgangsöffnung
- 6
- Schnittkontur
- 7
- Aufnahmeaussparung
- 8
- Kegelrolle
- 9
- Endabschnitt
- 10
- Endabschnitt
- 11
- Abwinkelbereich
- 12
- Abwinkelbereich
- 13a,
b, c, d
- Anprägungen
- 14
- Durchgangsbohrungen
- 15
- Zwischenstege
- 16
- Innenring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1575480
A [0003]
- - DE 1062502 [0004]
- - DE 1003142702 [0005]