-
Vorliegende Erfindung betrifft einen Lagerkäfig in einem Kegelrollenlager mit zumindest einem ersten Ringelement und einem zweiten Ringelement, die über mindestens einen Steg miteinander verbunden sind, wobei das erste und das zweite Ringelement dazu ausgelegt sind, zwischen sich mindestens einen Wälzkörper aufzunehmen und diesen axial zu halten und der mindestens eine Steg dazu ausgelegt ist, den Wälzkörper umfänglich zu halten.
-
Wälzlager, insbesondere Kegelrollenlager, weisen üblicherweise einen Lageraußenring und einen Lagerinnenring auf, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, so dass eine Relativbewegung zwischen Außenring und Innenring ermöglicht wird. Dabei können die Wälzlager vollrollig ausgeführt sein also derart, dass die Wälzkörper direkt einander kontaktieren, oder die Wälzkörper werden von sogenannten Lagerkäfigen aufgenommen, die die Wälzkörper axial und umfänglich sichern. Derartige Lagerkäfige haben den Vorteil, dass dadurch ein einfacher Zusammenbau des Wälzlagers bereitgestellt werden kann. Verschiedene Aspekte von Wälzlagern, bei denen die Wälzkörper in Lagerkäfigen aufgenommen sind, sind in den Druckschriften
DE 37 23 168 A1 ,
JP 2006-170 325 A , und
JP H11-22 737 A angegeben.
-
Die Wälzkörper selbst können beispielsweise kugelförmig, zylindrisch, torodoial oder auch kegelförmig ausgebildet sein. Bei Wälzlagern mit kegelförmigen Wälzkörpern, sogenannten Kegelrollenlagern, sind zudem am Innenring oder am Außenring zur axialen Stabilisierung ein Haltebord und ein Führungsbord angebracht.
-
Um die Reibung der gegeneinander beweglichen Elemente im Wälzlager zu reduzieren, ist weiterhin bekannt, in dem Wälzlager ein Schmiermittel bereitzustellen. Gerade bei Kegelrollenlagern ist eine derartige Schmierung vorteilhaft, damit die Wälzkörper optimal an dem Führungsbord gleiten.
-
Problematisch bei derartigen Kegelrollenlagern ist jedoch, dass das Schmiermittel von den Kegelrollen von dem kleineren Durchmesser in Richtung des größeren Durchmessers und von dort aus dem Lager transportiert wird. Dort sammelt sich das Schmiermittel in statischen Bereichen, von wo aus es sich nicht mehr an der Wälzkörperschmierung beteiligt.
-
Dabei ist zu beobachten, dass ab einem bestimmten Abstand von den Wälzkörpern die Haftung an den statischen Teilen des Lagers größer ist als die Scherkraft des Schmiermittels, so dass das Schmiermittel nur noch über eine besonders hohe Betriebstemperatur oder Stöße dazu veranlasst werden kann, sich aus den statischen Bereichen zu entfernen. Dies kann nachteiligerweise insbesondere dazu führen, dass zu wenig oder gar kein Schmiermittel mehr an den Wälzkörpern, insbesondere im Bereich der Halteborde, vorhanden ist, so dass hier eine ungenügende Schmierung auftritt. Diese ungenügende Schmierung wiederum führt zu einem ungewollten Temperaturanstieg und somit auch zu einem übermäßigen Verschleiß und einer verringerten Lebensdauer, der Wälzlagerelemente.
-
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Kegelrollenlager bereitzustellen, das eine verbesserte Schmiermittelrückhaltung bereitstellt.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lagerkäfig gemäß Patentanspruch 1, sowie ein Kegelrollenlager gemäß Patentanspruch 10.
-
Erfindungsgemäß wird ein Lagerkäfig in einem Kegelrollenlager, bereitgestellt, das zumindest ein erstes und ein zweites Ringelement aufweist, die über mindestens einen Steg miteinander verbunden sind. Dabei ist das erste und das zweite Ringelement dazu ausgelegt, zwischen sich mindestens einen Wälzkörper aufzunehmen und diesen axial zu halten und der mindestens eine Steg ist dazu ausgelegt, den Wälzkörper umfänglich zu halten.
-
Um eine verbesserte Schmiermittelrückhaltung in dem Kegelrollenlager bereitzustellen, weist zumindest das erste Ringelement eine sich zumindest teilweise im Wesentlichen radial erstreckende Fläche auf, die gewellt ausgebildet ist. Weiterhin weist zumindest das erste Ringelement (30) eine sich im Wesentlichen nach axial außen erstreckende Kante (20) auf, die gewellt ausgebildet ist, wobei die Wellung der sich axial erstreckenden Kante (20) und die Wellung der radialen Fläche (14) gegenläufig ausgebildet sind. Über diese Wellung wird Schmiermittel, das sich in einem statischen Bereich außerhalb des Lagerkäfigs befindet, unterschiedlichen Druckverhältnissen ausgesetzt bzw. wieder in Bewegung gebracht und so in den Schmiermittelkreislauf rückgeführt.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die sich radial erstreckende Fläche eine radial innere Kante und eine radial äußere Kante auf, die gegenläufig gewellt ausgebildet sind, wobei sich ein Wellenberg der radial inneren Kante zu einem Wellental der radial äußeren Kante erstreckt. Durch diese gegenläufige Wellung kann das Schmiermittel besonders gut in Bewegung gebracht werden und über die schräg verlaufenden Wellenberge bzw. Wellentäler wird erreicht, dass eine gerichtete Bewegung des Schmiermittels erzeugt wird und diese an die Stirnflächen der Wälzkörper rückgeführt werden kann.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Wellung der radialen Fläche winklig zu einer radialen Ausrichtung angestellt. Dadurch kann das Schmiermittel zum einen in Bewegung gebracht werden, und zum anderen aus dem statischen Bereich an die Stirnseiten der Wälzkörper rückgeführt werden.
-
Dabei ist insbesondere bevorzugt, wenn die sich radial erstreckende Fläche eine radial innere Kante und eine radial äußere Kante aufweist, die gegenläufig gewellt ausgebildet sind, wobei sich ein Wellenberg der radial inneren Kante zu einem Wellental der radial äußeren Kante erstreckt.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist zwischen der radialen Fläche und dem Ringelement, insbesondere im Bereich des Wellenbergs ein Spalt ausgebildet. Dieser Spalt dient dazu, dass Schmiermittel nicht nur an die Stirnfläche der Wälzkörper, sondern auch an ihre Rollfläche geführt werden kann. Dadurch wird die Schmiermittelrückführung nochmals deutlich verbessert.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel erstreckt sich die radiale Fläche nach radial außen über eine radial äußere Fläche des Stegs hinweg. Dadurch bildet die sich nach radial außen erstreckende Fläche ein zusätzliches Schmiermittelrückhaltelement, das zusätzlich den Schmiermittelaustritt aus dem Käfig behindert. Alternativ kann aber auch vorteilhaft sein, wenn sich die radiale Fläche nur bis zu einer radial äußeren Fläche des Stegs hinweg erstreckt und nicht über die eigentliche Käfigfläche hinausragt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Käfig insgesamt von einem äußeren Lagerring des Wälzlagers umgeben und aufgenommen wird.
-
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn zumindest das erste Ringelement zudem eine sich im Wesentlichen nach axial außen erstreckende Kante aufweist, die sich zumindest teilweise axial über die radial erstreckende Fläche hinweg erstreckt, wobei vorzugsweise die sich nach axial außen erstreckende Kante gewellt ausgebildet ist. Diese sich axial erstreckende Kante hat den Vorteil, dass Schmiermittel innerhalb des Käfigbereichs gehalten wird und ein Abfluss nach radial außen behindert wird. Die optionale Wellung der Kante ermöglicht wiederum ein in Bewegung bringen des Schmiermittels im statischen Bereich, so dass dieses in den Schmiermittelkreislauf zurückgeführt wird.
-
Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Wellung der sich axial erstreckenden Kante und die Wellung der radialen Fläche gegenläufig ausgebildet sind, wobei vorzugsweise sich ein Wellenberg der radialen Fläche zu einem Wellental der sich axial erstreckenden Kante und/oder sich ein Wellental der radialen Fläche zu einem Wellenberg der sich axial erstreckenden Kante erstreckt. Dadurch kann auch durch die axial verlaufenden Kante eine möglichst turbulente Bewegung in das Schmiermittel gebracht werden und gleichzeitig über die gegenläufigen Wellentäler und Wellenberge Schmiermittel gezielt über die sich einstellenden Druckverhältnisse an die Wälzkörper rückgeführt werden.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Wellung insbesondere an dem Ringelement mit dem größeren Durchmesser angeordnet, wobei das erste Ringelement einen ersten und das zweite Ringelement einen zweiten Radius aufweisen, wobei der erste Radius größer ist als der zweite Radius. Insbesondere bei Kegelrollenlagern, bei denen der Käfig einen kleineren und einen größeren Durchmesser aufweist, besteht ein verstärkter Transport von Schmiermittel zum größeren Käfigdurchmesser, so dass die gewellte Ausbildung insbesondere am größeren Durchmesser angeordnet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, beide Käfigseiten bzw. Ringelemente des Lagerkäfigs mit dem erfindungsgemäßen Wellenprofil auszustatten.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Lagerkäfig mindestens ein Lagerkäfigsegment auf, das entsprechend mit den oben beschriebenen Wellenprofilen ausgestattet ist. Insbesondere bei großen Käfigen ist es üblich, diese aus mehreren Käfigsegmenten zusammenzusetzen, wobei zumindest eines der Käfigsegmente eine entsprechende Ausgestaltung mit Wellenprofil aufweist.
-
Allgemein können schon allein die veränderlichen Drücke, denen das Schmiermittel über die Wellenprofile ausgesetzt ist, dazu führen, dass Grundöl aus dem Schmiermittel austreten kann, selbst wenn das Schmiermittel selbst nicht an die Wälzkörper zurückgeführt wird. Sogar diese Grundölschmierung der Wälzkörper würde ausreichen, um die Lebensdauer des Lagers zu erhöhen.
-
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Kegelrollenlager mit einem Lagerkäfig, wie oben beschrieben. Da bei Kegelrollenlagern ein verstärkter Schmiermitteltransport aus dem Lagerkäfig auftritt, ist hier ein Käfig mit Schmiermittelrückhaltefunktion bzw. sogar Schmiermittelrückführfunktion über das erfindungsgemäße Wellenprofil besonders bevorzugt.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
-
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
-
Es zeigen:
-
1: eine schematische räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Kegelrollenlagers;
-
2: eine schematische Detailansicht des in 1 dargestellten Kegelrollenlagers;
-
3: eine schematische räumliche Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lagerkäfigs; und
-
4: eine schematische räumliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lagerkäfigs.
-
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
1 und die vergrößerte Darstellung von 2 zeigen eine räumliche Darstellung eines Kegelrollenlagers 1 mit einem Außenring 2 und einem Innenring 4, zwischen denen Wälzkörper 6 angeordnet sind, die in einem Lagerkäfig 8 positioniert sind. Dabei zeigen die Figuren das erfindungsgemäße Kegelrollenlager 1 von seiner radial größeren Seite. Das bedeutet gleichzeitig, dass die Wälzkörper 6, die bei einem Kegelrollenlager einen kleineren Durchmesser und einen größeren Durchmesser aufweisen, von ihrer größeren Seite zu sehen sind.
-
Weiterhin ist 1 und 2 zu entnehmen, dass sich die Wälzkörper 6 radial innen an ihrer Stirnseite an einem sogenannten Führungsbord 10 abstützen, das für eine axiale Halterung der Wälzkörper 6 sorgt. Um insbesondere im Bereich des Führungsbords 10 möglichst wenig Reibung zu erzeugen, werden derartige Kegelrollenlager 1 üblicherweise mit einem Schmiermittel geschmiert. Dabei hat sich ungünstigerweise gezeigt, dass das Schmiermittel aufgrund der kegelförmigen Ausbildung der Wälzkörper 6 von dem kleineren Durchmesser zu dem größeren Durchmesser transportiert wird und von dort aus dem Lager austreten kann bzw. sich in einem statischen Bereich 12 sammelt. Aus diesem statischen Bereich 12 ist üblicherweise das Schmiermittel nur über Stöße oder andere mechanische Erschütterungen bzw. große Temperaturen wieder an die Wälzkörper 6 rückführbar und bildet somit einen dem Schmiermittelkreislauf unzugänglichen Schmiermittelvorrat.
-
Um das Schmiermittelmanagement zu verbessern, weist der Lagerkäfig 8 erfindungsgemäß eine radiale Fläche 14 auf, die gewellt ausgebildet ist. Dabei ist insbesondere 2 zu entnehmen, dass die gewellt ausgebildete radiale Fläche 14 Wellentäler 16 und Wellenberge 18 aufweist, die sich entlang der radialen Fläche erstrecken. Weiterhin zeigt insbesondere die vergrößerte Darstellung von 2, dass der Lagerkäfig 8 weiterhin eine sich axial erstreckende Kante 20 aufweist, die wiederum Wellenberge 22 und Wellentäler 24 zeigt. Insbesondere bevorzugt ist dabei, wenn ein Wellenberg 18 der radialen Fläche 14 sich zu einem Wellental 24 der axialen Kante und ein Wellental 16 der radialen Fläche sich zu einem Wellenberg 22 der axialen Kante erstreckt. Dadurch ist insbesondere die radiale Fläche 14 mit ihren Wellenbergen und Wellentälern gegenüber einer exakt radialen Richtung winklig angestellt ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass dadurch Schmiermittel, das sich in einem statischen Bereich 12 aufhalten würde, sich über die ausgebildeten Wellenberge 18, 22 in Bewegung bringen lässt und aufgrund der winkligen Anstellung der Wellenberge eine Rückführung des Schmiermittels in Richtung der Wälzkörper 6 ermöglicht wird.
-
Dieses in Bewegung bringen des Schmiermittels kann aber auch über eine nicht gegenläufig ausgebildete Wellung erreicht werden. Die winkelige Anstellung verbessert jedoch die Schmiermittelführung. Zudem ist eine axiale Fläche 20 für das erfindungsgemäße in Bewegung bringen des Schmiermittels nicht unbedingt vonnöten.
-
3 zeigt den in 1 und 2 verwendeten Lagerkäfig 8 ohne Wälzlager 1 in räumlicher Darstellung. Dabei ist 3 zu entnehmen, dass der Lagerkäfig 8 ein erstes Ringelement 30 und ein zweites Ringelement 32 aufweist, wobei das erste Ringelement 30 einen größeren Durchmesser hat als das zweite Ringelement 32. Beide Ringelemente 30, 32 sind über Stege 34 miteinander verbunden, die zwischen sich Öffnungen 36 definieren, in denen die Wälzkörper aufgenommen werden. Auch in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die gewellte radiale Fläche 14 und die sich axial erstreckende Kante 20 dargestellt. Weiterhin zeigt 3, dass an den Stegen 34 am radial größeren Ende Abschrägungen 38 ausgebildet sind, die nach radial innen verlaufen und für eine Rückführung von Schmiermittel an die Wälzkörper (nicht dargestellt) sorgen.
-
4 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagerkäfig 8, bei dem jedoch die gewellt ausgebildete radiale Fläche 14 sich nach axial außen über eine axial äußere Fläche 40 der Stege 34 erstreckt. Diese radiale Erstreckung nach außen ist über den Buchstaben D in 4 dargestellt. Diese radiale Erstreckung hat den Vorteil, dass zudem Schmiermittel, das von den Wälzkörpern in einen äußeren Bereich des Lagerkäfig 8 eingebracht wird, nicht einfach nach axial außen aus dem Lager abfließen kann, sondern mittels der radialen Fläche 14 eine Barriere geschaffen ist, die das Schmiermittel zurückhält. Ein möglicher Schmiermittelfluss ist über die Pfeile in 4 dargestellt. Dieses von der radialen Fläche 14 zurückgehaltene Schmiermittel kann insbesondere über die Öffnungen 36 an die Laufflächen der Wälzkörper 6 zurückgeführt werden oder aber es kann über zwischen radialer Fläche 14 und erstem Ringelement 30 vorgesehenen Aussparungen 42 an die Stirnseiten der Wälzkörper und von dort aus insbesondere in den Bereich des Führungsbords 10 zurückgeführt werden. Vorteilhafterweise ermöglicht somit die radiale Fläche 14 nicht nur ein in Bewegung bringen eines sich in einem statischen Bereich außerhalb des Lagers aufhaltenden Schmiermittels zurück in den Schmiermittelkreislauf, sondern gleichzeitig behindert die Ausrichtung nach radial außen, ein Abfließen des Schmiermittels in den statischen Bereich. Zudem ermöglichen die erfindungsgemäßen Aussparungen 42 zwischen radialer Fläche 14 und Ringelement 30 eine besonders gute Rückführmöglichkeit für Schmiermittel an die Stirnseiten der Wälzkörper.
-
Weiterhin zeigt 4, dass die radiale Fläche 14 eine radial äußere Kante 44 und eine radial innere Kante 46 aufweist, die jeweils gegenläufig gewellt ausgebildet sind. Dadurch kann auch in diesem Ausführungsbeispiel ein besonders effektiver Transport des Schmiermittels an die Wälzkörper erfolgen.
-
Insgesamt kann mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Lagerkäfig Schmiermittel, das sich in einem statischen Bereich aufhält und deshalb nicht mehr an dem Schmiermittelkreislauf teilnimmt aufgrund der erfindungsgemäßen Wellung an die Wälzkörper und damit in den Schmiermittelkreislauf zurückgeführt werden. Gleichzeitig kann über die erfindungsgemäße Erstreckung nach radial außen zudem ein Schmiermittelabfluss in Richtung des statischen Bereichs begrenzt werden. Über eine gegenläufig ausgebildete Wellung wird zudem eine Turbulenz in das statische Schmiermittel eingebracht, so dass das Schmiermittel insgesamt in Bewegung gebracht werden kann. Vorteilhafterweise kann dabei die radiale Fläche integral mit dem Lagerkäfig ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, die radiale Fläche als separat ausgebildetes auf ein Ringelement aufsteckbares Element auszubilden. Somit können auch bereits bestehende Lagerkäfige mit dem erfindungsgemäßen Wellenprofil ausgestattet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kegelrollenlager
- 2
- Außenring
- 4
- Innenring
- 6
- Wälzkörper
- 8
- Lagerkäfig
- 10
- Führungsbord
- 12
- statischer Bereich
- 14
- radiale Fläche mit Wellenprofilen
- 16
- Wellental
- 18
- Wellenberg
- 20
- axial erstreckende Kante
- 22
- Wellenberg
- 24
- Wellental
- 30
- erstes Ringelement
- 32
- zweites Ringelement
- 34
- Steg
- 36
- Öffnung
- 38
- Abschrägung
- 40
- radial äußere Fläche des Stegs
- 42
- Aussparung
- 44
- radial äußere Kante
- 46
- radial innere Kante
- D
- Erstreckung nach radial außen
