DE102014212076A1 - Lagerkäfig für ein Wälzlager, insbesondere für ein Kegelrollenlager - Google Patents
Lagerkäfig für ein Wälzlager, insbesondere für ein Kegelrollenlager Download PDFInfo
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Abstract
Lagerkäfig (8) für ein Wälzlager (1), insbesondere für ein Kegelrollenlager, mit zumindest einem ersten Ringelement (22) und einem zweiten Ringelement (24), die über mindestens einen Steg (26) 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 (26) dazu ausgelegt ist den Wälzkörper (6) umfänglich zu halten, wobei zumindest das erste Ringelement (22, 24) einen sich zumindest teilweise nach radial außen über eine radial äußere Fläche des Stegs (26) erstreckenden Flansch (18) aufweist, sowie ein Wälzlager (1) mit einem derartigen Lagerkäfig (8).
Description
- Vorliegende Erfindung betrifft einen Lagerkäfig für ein Wälzlager, insbesondere für ein 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.
- 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 nicht an dem Halte- bzw. Führungsbord reiben.
- 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 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 Wälzlager, insbesondere ein Kegelrollenlager bereitzustellen, das eine verbesserte Schmiermittelrückhaltung bereitstellt.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lagerkäfig oder Lagerkäfigsegment gemäß Patentanspruch 1, sowie ein Wälzlager gemäß Patentanspruch 9.
- Erfindungsgemäß wird ein Lagerkäfig für ein Wälzlager, insbesondere für ein Kegelrollenlager bereitgestellt, der zumindest ein erstes Ringelement 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, während der mindestens eine Steg dazu ausgelegt ist, den Wälzkörper umfänglich zu halten und von einem benachbarten Wälzkörper zu beabstanden. Üblicherweise werden derartige Lagerkäfige derart ausgebildet, dass zwischen zwei benachbarten Stegen eine Aufnahmetasche für den Wälzkörper geschaffen wird, die für eine radiale und umfängliche Aufnahme des Wälzkörpers sorgt, während die Ringelemente den Wälzkörper axial abstützen.
- Um eine verbesserte Schmiermittelrückhaltung in dem Wälzlager bereitzustellen, weist der Lagerkäfig erfindungsgemäß an zumindest dem ersten Ringelement einen sich zumindest teilweise nach radial außen über eine radial äußere Fläche des Stegs hinweg erstreckenden Flansch auf. Dieser sich nach radial außen erstreckende Flansch gibt auch in einem weiteren Abstand von einer Wälzkörperstirnseite dem Schmiermittel ein Volumen vor, in dem es sich aufhalten kann, ohne ungehindert nach außen gefördert zu werden. Dadurch kann in dem Wälzlager, das mit einem derartiger Lagerkäfig ausgestattet ist, das Schmiermittel an den Wälzkörpern gehalten werden und die statischen Bereiche werden reduziert. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Flansch sich lediglich nach radial außen aber nicht nach radial innen erstreckt, so dass seine radial innere Seite sich bis zu einer radial inneren Fläche des Stegs erstreckt. Dadurch wird der Schmiermittelzutritt zu den Wälzkörpern nicht behindert.
- Axial kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass sich der Flansch axial außerhalb eines Außenrings des Wälzlagers nach radial außen erstreckt. Dabei ist es ebenfalls möglich, den Außenring entsprechend axial kürzer auszugestalten.
- Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind der Flansch und das Ringelement integral ausgebildet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Käfig aus einem Material, insbesondere Kunststoff, spritzgegossen wird, da dann in einem Arbeitsschritt der erfindungsgemäße Flansch und der Käfig ausgebildet werden können.
- Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind der Flansch und das Ringelement separat ausgebildet. Dabei kann insbesondere der Flansch als aufsteckbar ausgeformt sein oder im Zuge der Montage, beispielsweise formschlüssig oder kraftschlüssig, beispielsweise durch Schweißen oder Einschnappen, mit dem Ringelement verbunden werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bereits bestehende Käfige mit dem erfindungsgemäßen Flansch ausgerüstet werden sollen.
- Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Flansch auch in den inneren Bereich des Käfigs hineinragt, wodurch auch hier die Schmiermittelrückhaltung verbessert werden kann. Insbesondere bei der aufgesteckten Ausbildung des Flansches kann diese Erstreckung nach radial innen einfach über die Aufsteckkante ausgebildet sein. Ein sich nach innen erstreckender Flansch ist aber selbstverständlich auch bei der integralen Ausbildung möglich.
- Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Lagerkäfig zwischen Flansch und Ringelement mindestens eine Aussparung auf. Durch diese Aussparung kann Schmiermittel, das sich im Außenbereich des Lagerkäfigs, insbesondere in der Nähe des Außenrings des Lagers befindet, wieder in Richtung der Wälzkörper und vor allem in Richtung des Lagerinnenrings gefördert werden. Dadurch kann insbesondere im Bereich des Haltebords und/oder des Führungsbords eine besonders gute Schmierung der kritischen Bereiche bereitgestellt werden.
- Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn sich die Aussparung im Bereich der aufzunehmenden Wälzkörper befindet. Dadurch kann Schmiermittel direkt an die Wälzkörper und über diese direkt an die zu schmierenden Stellen rückgeführt werden.
- Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist das erste Ringelement einen ersten Radius und das zweite Ringelement einen zweiten Radius auf, wobei der erste Radius größer ist als der zweite Radius. Da dieser erfindungsgemäße Lagerkäfig insbesondere bei Kegelrollenlager eingesetzt werden soll, die üblicherweise einen ersten und einen zweiten sich unterscheidenden Radius aufweisen und die Schmiermittelproblematik hauptsächlich an dem Ringelement mit dem größeren Durchmesser auftritt, würde es ausreichend sein, nur das größere Ringelement mit einem erfindungsgemäßen Flansch auszustatten. Dadurch können Material und somit Kosten gespart werden. Selbstverständlich ist es möglich, an dem kleineren Ringelement einen erfindungsgemäßen Flansch auszubilden, so dass auch in diesem Bereich ein innovatives Schmiermittelmanagement bereitgestellt werden kann.
- Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Lagerkäfig aus Lagerkäfigsegmenten zusammengesetzt, wobei ein Lagerkäfigsegment mindestens einen Steg und ein erstes und ein zweites Ringelementsegment aufweist. Auch in diesem Fall kann an mindestens einem der Ringelementsegmente ein erfindungsgemäßer Flansch angeordnet sein. Dabei kann selbstverständlich der Käfig auch ein Käfigsegment mit erfindungsgemäßen Flansch und ein Käfigsegment ohne erfindungsgemäßen Flansch aufweisen. Eine nur teilweise Ausbildung des Flansches ist natürlich auch bei einstückig ausgebildeten Lagerkäfigen möglich.
- Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft Wälzlager, insbesondere ein Kegelrollenlager mit einem Außenring und einem Innenring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, die in einem erfindungsgemäßen Lagerkäfig aufgenommen sind.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, 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 Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
- Es zeigen:
-
1 : eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager; -
2 : eine schematische räumliche Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lagerkäfigs; und -
3 eine zweite schematische räumliche Ansicht eines zweiten vorteilhaften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lagerkäfigs. - Im Folgenden werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Wälzlager1 , das als Kegelrollenlager ausgebildet ist. Wie1 zu entnehmen, weist das Kegelrollenlager1 einen Lageraußenring2 und einen Lagerinnenring4 auf, zwischen denen Wälzkörper6 angeordnet sind. An dem Lagerinnenring4 wiederum sind ein Haltebord12 und ein Führungsbord10 ausgebildet, die ebenfalls für eine definierte Positionierung der Wälzkörper6 sorgen. Weiterhin ist gezeigt, dass die Wälzkörper6 in einem Lagerkäfig8 aufgenommen sind, der die Wälzkörper6 axial abstützt und umfänglich voneinander beabstandet. - Insbesondere bei geschmierten Kegelrollenlagern tritt aufgrund der kegelförmigen Form der Wälzlager eine Pumpwirkung des Schmiermittels von dem kleineren Durchmesser in Richtung des größeren Durchmessers auf. Dadurch wird Schmiermittel aus dem Lagerinneren
14 nach außen in einen Außenbereich16 des Lagers1 gefördert, von wo aus es nicht mehr an die Wälzkörper6 rückführbar ist und somit nicht mehr am Schmierprozess teilnimmt. Dadurch kann es zum einen zu einem großen Verschleiß der sich gegeneinander bewegenden Elemente des Lagers1 , insbesondere im Gleitreibungsbereich des Führungsbordes10 kommen, da nur noch eine ungenügende Schmierung durch die Restschmiermittelmenge bereitgestellt werden kann, zum anderen ist aber auch die Schmiermittelalterung deutlich erhöht, da nur eine geringe Schmiermittelmenge tatsächlich an dem Schmierprozess beteiligt ist. Beide Faktoren beeinflussen und begrenzen die Lagerlebensdauer. - Wie weiterhin
1 zu entnehmen ist, weist der Lagerkäfig8 einen erfindungsgemäßen Flansch18 ausgebildet, der sich nach radial außen erstreckt. Dieser erfindungsgemäße Flansch18 sorgt dafür, dass Schmiermittel in einem definierten Volumen20 zwischen Wälzkörper6 , Lageraußenring2 und Flansch18 gehalten werden kann, und von dort aus weiter an dem Schmierprozess beteiligt wird. Durch diese Schmiermittelrückhaltung des erfindungsgemäßen Flansches18 wird ermöglicht, dass die Schmierung selbst im Lager1 verbessert werden kann und auch die Schmiermittelalterung aufgrund des höheren Durchsatzes von Schmiermittel insgesamt verbessert ist. -
2 illustriert schematische eine räumliche Ansicht auf einen derartigen Lagerkäfig8 , ohne die Lagerringe2 ,4 . Wie2 zu entnehmen, weist der erfindungsgemäßer Lagerkäfig8 ein erstes Ringelement22 und ein zweites Ringelement24 auf, wobei das erste Ringelement22 einen größeren Durchmesser aufweist als das zweite Ringelement24 . Beide Ringelemente22 ,24 sind über Stege26 miteinander verbunden. Zwischen den Stegen26 sind Taschen28 ausgebildet, die dazu ausgelegt sind, die Wälzkörper voneinander beabstandet aufzunehmen. - Gestrichelt in
2 ist angedeutet, dass optional zwischen dem Ringelement22 und dem Flansch18 eine Aussparung32 vorgesehen sein kann, durch die Schmiermittel aus dem Käfigaußenraum an die Stirnseite der Wälzkörper6 zurückgeführt werden kann. - Dabei kann der Flansch
18 , wie2 zeigt, integral mit dem Ringelement22 ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, wie in3 dargestellt, den Flansch18 als separates Element auszubilden, das auf das Ringelement22 aufgesetzt wird bzw. mit diesem fest verbunden wird. Dies kann über eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise Aufclipsen oder eine stoffschlüssige Verbindung wie beispielsweise Schweißen, erfolgen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, da sie ermöglicht, dass auch bereits bestehende Lagerkäfige mit dem erfindungsgemäßen Flansch18 ausgestattet werden können. - In
3 ist zudem dargestellt, dass der aufgesetzte Flansch18 eine Stufe29 zum Lagerkä1 , insbesondere zum Ringelement22 ausbildet. Diese Stufe29 wiederum unterstützt zusätzlich die Schmiermittelrückhaltefunktion des Flansches18 . Weiterhin zeigt2 , dass nicht nur nach radial außen, sondern auch nach radial innen eine derartige Stufe30 ausgebildet ist, so dass auch hier eine gewisse Schmiermittelrückhaltung bereitgestellt wird. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, dass sich der Flansch18 auch insgesamt weiter nach innen erstreckt. - Insgesamt wird mit dem erfindungsgemäßen Flansch
18 vorteilhafterweise verhindert, dass Schmiermittel aus dem Bereich des Käfigs8 in erhöhtem Maße austritt und sich ungehindert bis in die statischen Bereiche verteilt. Der erfindungsgemäße Flansch18 sorgt dabei dafür, dass das in Richtung des größeren Durchmessers geförderte Schmiermittel zurückgehalten wird und weiterhin für die Schmierung der Wälzkörper6 genutzt werden kann. Dadurch wird die Schmiermittelmenge, die sich im Wälzkörperbereich an der Schmierung beteiligt erhöht, wodurch zum einen die Schmiermittelalterung durch einen verstärkten Austausch verringert wird und sichergestellt wird, dass ausreichend Schmiermittel an den zu schmierenden Bereichen, insbesondere im Bereich zwischen den Borden10 ;12 und den Wälzkörpern6 bereitgestellt ist. Dadurch kann der Verschleiß des Wälzlagers1 verringert und seine Lebensdauer erhöht werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wälzlager
- 2
- Lageraußenring
- 4
- Lagerinnenring
- 6
- Wälzlager
- 8
- Lagerkäfig
- 10
- Führungsbord
- 12
- Haltebord
- 14
- Lagerinnenring
- 16
- Lageraußenring
- 18
- Flansch
- 20
- Schmiermittelvolumen
- 22
- erstes Ringelement
- 24
- zweites Ringelement
- 26
- Lagerkäfigsteg
- 28
- Öffnung für
- 29
- radial äußere Stufe
- 30
- radial innere Stufe
- 32
- Aussparung
Claims (10)
- Lagerkäfig (
8 ) für ein Wälzlager, insbesondere für ein Kegelrollenlager, mit zumindest einem ersten Ringelement (22 ) und einem zweiten Ringelement (24 ), die über mindestens einen Steg (26 ) 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 (26 ) dazu ausgelegt ist den Wälzkörper umfänglich zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Ringelement (22 ,24 ) einen sich zumindest teilweise nach radial außen über eine radial äußere Fläche des Stegs (26 ) erstreckenden Flansch (18 ) aufweist. - Lagerkäfig (
8 ) nach Anspruch 1, wobei sich der Flansch (18 ) nach radial innen bis zu einer radialen inneren Fläche des Stegs (26 ) erstreckt. - Lagerkäfig (
8 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Flansch (18 ) und das Ringelement (22 ) integral ausgebildet sind. - Lagerkäfig (
8 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Flansch (18 ) und das Ringelement (22 ) separat ausgebildet sind, wobei insbesondere der Flansch (18 ) formschlüssig verbindbar, insbesondere aufsteckbar, ausgebildet ist. - Lagerkäfig (
8 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen Flansch (18 ) und Ringelement (22 ) mindestens eine Aussparung (32 ) ausgebildet ist. - Lagerkäfig (
8 ) nach Anspruch 5, wobei die Aussparung (32 ) im Bereich des aufzunehmenden Wälzkörpers (6 ) angeordnet ist. - Lagerkäfig (
8 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Ringelement (22 ) einen ersten Radius und das zweite Ringelement (24 ) einen zweiten Radius aufweisen, und der erste Radius größer ist als der zweite Radius. - Lagerkäfig (
8 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerkäfig (8 ) aus Lagerkäfigsegmenten zusammengesetzt ist. - Wälzlager (
1 ), insbesondere Kegelrollenlager, mit einem Außenring (2 ) und einem Innenring (4 ) zwischen denen Wälzkörper (6 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6 ) in einem Lagerkäfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgenommen sind. - Wälzlager (
1 ) nach Anspruch 9, wobei der Außenring (2 ) axial derart ausgebildet ist, dass der Flansch (18 ) des Lagerkäfigs (8 ) sich radial bis über einen inneren Rand des Außenrings (2 ) erstreckt.
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