Bezeichnung der Erfindung

Wälzlager

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem ringförmigen Käfig, insbesondere einem Kamm- oder Scheibenkäfig. Zur axialen Lagerung des Käfigs ist am Außenring beidseitig jeweils ein Bord angeformt. Der Käfig liegt mit seinen über seine äußere Umfangslinie hinausstehenden Haltenasen an einem der beiden Borde an.

Hintergrund der Erfindung

Um den Käfig in axialer Richtung lagern zu können, muss der Außendurchmesser des Käfigs, nämlich der Durchmesser des die Stirnflächen der Haltenasen verbindenden Hüllkreises größer sein als der Innendurchmesser der Borde. Auf diese Weise hintergreift der Käfig mit seinen Haltenasen die Borde. Problematisch ist in diesem Zusammenhang die Montage der Käfige. Es ist in diesem

Zusammenhang bekannt, entweder die Käfige oder die Lagerringe mehrstückig und zerlegbar auszuführen. Auch ist es bekannt, die Borde mit entsprechenden Ausnehmungen zu versehen. Schließlich ist es bekannt, die Käfige aus flexiblen, nicht metallischen Werkstoffen herzustellen.

Die mehrstückige Ausgestaltung hat für den Betrieb des Wälzlagers nachteilige Folgen. Dasselbe gilt für die Einformung von Ausnehmungen in die Borde. Die Verwendung flexibler Käfige ist ebenfalls nicht immer erwünscht.

Aus der DE-C-30 27 178 ist ein Wälzlager bekannt, bei welchem ein einstückiger metallischer Käfig in einen einteiligen Lageraußenring mit beidseitig angeordneten Borden einbringbar ist. Nachteilig bei diesem Wälzlager ist die Tatsache, dass nur ein Käfig in das Lager einbringbar ist. Vor allem bei Rollenlagern, insbesondere bei Zylinderrollenlagern ist jedoch die paarweise Anordnung von zwei Käfigen im Lageraußenring erwünscht.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit einem Außenring und mit beidseitigen Borden am Außenring so zu gestalten, dass ein einstückiger Käfig einfach und auch paarweise montiert werden kann. Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 in erfinderischer Weise gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche lehren teilweise zweckmäßige und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen der Erfindung.

Lösung der Aufgabe

Zur Lösung der Aufgabe wird das einen Außenring und am Außenring beidseitig angeformte Borde umfassende Wälzlager mit einem ringförmigen Käfig ver-

sehen. Dieser ringförmige Käfig weist mehrere über seine äußere Umfangslinie hinausstehende Haltenasen auf. Die Haltenasen hintergreifen mit ihren Köpfen mindestens einen Bord. Zur vereinfachten Montage ist mindestens ein Bereich in der äußeren Umfangslinie des Käfigs abgeflacht. Auf diese Weise ist es möglich, den ringförmigen Käfig im Lageraußenring einfach zu montieren. Hierfür werden der Außenring und der Käfig zunächst um 90° gegeneinander verschwenkt. Der Käfig wird mit seinen abgeflachten Bereichen in den Außenring eingeschoben. Sobald der Käfig mittig im Außenring einliegt, wird er um 90° in seine Montageendstellung verschwenkt. Vorteilhaft ist in diesem Zusammen- hang der konstruktiv einfache Aufbau des Wälzlagers in Kombination mit der einfachen Montage.

In vorteilhafter Ausgestaltung sind zwei abgeflachte Bereiche im Käfig vorgesehen, die einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die Abflachungen gegenüber dem übrigen äußeren Umfang des Käfigs vergleichsweise klein ausfallen können, also der Umfang im Bereich der Abflachungen vom übrigen Umfang nur um ein geringes Maß abweicht.

In vorteilhafter Weiterbildung weist das erfindungsmäßige Wälzlager nicht nur einen, sondern zwei Käfige auf. Die Käfige sind paarweise angeordnet, so dass jeder der Ringe mit seinen Haltenasen jeweils einen Bord des Außenrings hintergreift.

In bevorzugter Ausgestaltung sind die Haltenasen auf den einander zugewand- ten Innenseiten der paarweise angeordneten Käfige fixiert. Hierbei ist es möglich, die Haltenasen des einen Käfigs gegenüber den Haltenasen des anderen Käfigs „auf Lücke" zu setzen. Dies bedeutet, dass die Haltenasen des einen Käfigs jeweils in den Zwischenraum zwischen zwei Haltenasen des gegenüberliegenden Käfigs eingreifen. Die Zwischenräume zwischen den Haltenasen sind ohnehin zur Aufnahme der Wälzkörper vorhanden. Diese bevorzugte Anordnung hat den Vorteil, dass die Breite des Käfigpaars deutlich reduziert ist.

Bei einer ungeraden Anzahl von Wälzkörpern lässt sich dies durch eine Ver- schwenkung von 180° der einzelnen Käfige gegeneinander bewerkstelligen. Bei einer geraden Anzahl von Wälzkörpern muss der eine Käfig gegenüber dem anderen Käfig um eine halbe Teilung des Zwischenraums gegenläufig verscho- ben werden.

Infolge der Reduzierung der Käfigbreite können für identische Lageraußenringe Käfige mit größeren Hüllkreisdurchmessern verwendet werden. Des Weiteren ist es möglich, den überdeckungsbereich der Haltenasenköpfe mit den Borden des Lageraußenrings zu vergrößern.

In weiterer Ausgestaltung ist der Durchmesser des die einander zugewandten Randkanten der Freienden der Borde verbindenden Schwenkkreises größer als die Diagonale durch die Käfigbreite. Die Diagonale durch die Käfigbreitseite wird von der einen Randkante zur diametral gegenüberliegenden Randkante des Käfigs oder des Käfigpaars als Diagonale durch den Käfig bzw. das Käfigpaar gemessen, wobei hierbei zwei diametral gegenüberliegende Käfigkanten gewählt werden, welche außerhalb der abgeflachten Bereiche liegen. Ist diese Diagonale kleiner als der Durchmesser des Schwenkkreises, ist die sichere Montage des Käfigs im Lageraußenring gewährleistet. Der Durchmesser des Schwenkkreises wird in der zitierten DE-A-30 27 178 als „Kugeldurchmesser" bezeichnet.

In weiterer Ausgestaltung ist der radiale Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Käfigs und den Haltenasenfüßen kleiner als der Radius des Teilkreises, auf welchem die Wälzkörper angeordnet sind. Diese Ausgestaltung bewirkt ein selbsttätiges Halten der Wälzkörper im Käfig auch bei nicht montiertem Lagerinnenring.

Hinsichtlich der Form der Haltenasen zieht die Erfindung keinerlei Restriktionen nach sich. In Abhängigkeit von der genauen Ausgestaltung des Wälzlagers und des bevorzugten Fertigungsverfahrens bzw. des verwendeten Werkstoffs kön-

nen unterschiedlichste Haltenasenformen und Haltenasenarten realisiert werden. Die Haltenasen können sowohl mit Hilfe eines spanenden Fertigungsverfahrens hergestellt werden. Ebenso denkbar ist eine spanlose Herstellung der Haltenasen. Bei großbauenden Wälzlagern ist es auch denkbar, die Haltena- sen nachträglich formschlüssig oder stoffschlüssig auf die Ringkörper aufzubringen. Auch der Ringkörper kann bei großbauenden Wälzlagern aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein. Als Formen der Haltenasen sind seitlich abgeflachte Haltenasen, stetig konvex gekrümmte Haltenasen, Haltenasen mit konkaven Bereichen sowie beidseitig über den Ringkörper überstehende Haltenasen denkbar. Letztere sind zum Einschnappen der Wälzkörper notwendig und erfüllen zu diesem Zusammenhang eine Federfunktion.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann sowohl die axiale Anlagefläche der Haltenasenköpfe am Bord als auch die radiale Anlagefläche der Haltena- senköpfe am Bord speziell ausgestaltet sein. Beispielsweise ist es durch die spezielle Gestaltung der Bord-Anlageflächen möglich, einen Gleitlagereffekt zwischen Käfig und Bord zu erzeugen. Der Käfig schwimmt im Lagerbetrieb am Bord auf. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, Festkörperschmie- rungszustände zu verringern. Insbesondere konkave Anlageflächen dienen in diesem Zusammenhang als Schmierstoffreservoir zur Begünstigung des Gleitlagereffekts.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 Prinzipskizze des erfindungsmäßigen Käfigs,

Fig. 2 Prinzipskizze der Montage des Käfigs im Lageraußenring,

Fig. 3 perspektivische Ansicht des erfindungsmäßigen Käfigs,

Fig. 4 Darstellung des Einschwenkvorgangs, Fig. 5 Einbausituation eines paarweise angeordneten Käfigs,

Fig. 6 Bauformen der Haltenasen,

Fig. 7 weitere Bauformen der Haltenasen,

Hg. 8 diverse Ausgestaltungen der Bord-Anlageflächen der Haltenasenköpfe,

Fig. 8a der Schnitt A-A aus Fig. 8 und

Fig. 8b der Schnitt B-B aus Fig. 8.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Fig. 3 zeigt den ringförmigen Käfig 1. Der Käfig 1 besteht aus einem als ge- schlossener Ring ausgebildeten Käfigkörper 2 und aus vorzugsweise in gleichen Abständen am Käfigkörper 2 befestigten Haltenasen 3. Die Haltenasen 3 bestehen ihrerseits aus einem über die Umfangslinie des Käfigkörpers 2 radial abstehenden Haltenasenkopf 4 und sind an ihrem dem Haltenasenkopf 4 abgewandten Ende begrenzt vom Haltenasenfuß 5. Der Hüllkreisdurchmesser 6 des Käfigs 1 ist derjenige Durchmesser der sich zwischen zwei diametral einander gegenüberliegenden Haltenasenköpfen 4 am Käfigkörper 2 ergibt.

Aus der Darstellung der Fig. 1 und Fig. 3 ist erkennbar, dass in der „12-Uhr- Position" der Fig. 1 der Hüllkreis des Käfigs 1 einen abgeflachten Bereich 7 aufweist. Ebenso ist der dem abgeflachten Bereich in Fig. 1 in der „12-Uhr- Position" diametral gegenüberliegende Bereich der Umfangslinie in der „6-Uhr- Position" ein abgeflachter Bereich 7.

Fig. 2 zeigt den Lageraußenring 10 und ein Bord 11. Aus der Darstellung der Fig. 4 ist erkennbar, dass der Lageraußenring 10 über zwei Borde 11 verfügt. Beide Borde 11 flankieren die Wälzfläche 12 des Lageraußenrings 10 beidseitig.

Aus der Darstellung der Fig. 2 ist ersichtlich, dass ein aus zwei Käfigen 1 be- stehendes Käfigpaar 8 gegenüber dem Lageraußenring 10 um 90° verschwenkt ist und mit Hilfe der abgeflachten Bereiche 7 in den Lageraußenring 10 eingeschoben ist.

Fig. 4 zeigt wiederum das aus zwei Käfigen 1 bestehende Käfigpaar 8. Des Weiteren zeigt Fig. 4 den die einander zugewandten Randkanten 13 der Freienden 14 der Borde 11 miteinander verbindenden Schwenkkreis 15 und den Durchmesser dieses Schwenkkreises 16.

Des Weiteren sichtbar ist die von der Käfigkante 17 des Käfigpaars 8 zur anderen Käfigkante 17' verlaufende Diagonale 18 durch das Käfigpaar. Diese Diagonale 18 ist außerhalb der abgeflachten Bereiche 7 gemessen. Der Schwenkkreisdurchmesser 16 ist stets größer als die Diagonale 18. Auf diese Weise ist es möglich, den Käfig 1 bzw. das Käfigpaar 8 gemäß der Darstellung der Fig. 2 in den Lageraußenring 10 einzuschieben und den Käfig 1 bzw. das Käfigpaar 8 gemäß der Darstellung der Fig. 4 aus dieser 90°-Stellung in eine Parallelstellung zum Lageraußenring 10 zu verschwenken, sobald der Lageraußenring 10 die Mittellinie des gemäß Fig. 2 eingeschobenen Käfigs 1 bzw. Käfigpaars 8 kreuzt.

Fig. 5 zeigt schließlich die Mittellängsachse 20 des Wälzlagers. Diese Mittellängsachse 20 des Wälzlagers ist deckungsgleich mit dem Mittelpunkt des Käfigs 1. Der radiale Abstand 21 von der Mittellängsachse 20 und damit vom Mit- telpunkt des Käfigs 1 zu den Haltenasenfüßen 5 ist kleiner als der Radius 22 des Teilkreises 23 der in den Figuren nicht dargestellten Wälzkörper. Die Differenz x zwischen dem Radius 22 und dem radialen Abstand 21 bewirkt die Selbsthaltung der Wälzkörper im Käfig 1.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des Käfigkörpers 2. Im linken Teil der Fig. 6 ist eine Haltenase 3 mit seitlichen Abflachungen 30 dargestellt. Im rechten Teil der Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform der Haltenase 3 mit stetig konvex gekrümmter Oberfläche 31 dargestellt.

Auch Fig. 7 zeigt wiederum Seitenansichten des Käfigkörpers 2 mit daran angebrachten Haltenasen 3. Die Haltenase 3 im linken Teil der Zeichnung weist wiederum Abflachungen 30 an den Seitenflächen auf sowie eine konkave Aus-

nehmung 32 in der Stirnfläche. Der rechte Teil der Fig. 7 zeigt schließlich eine beidseitig in der Zeichnungsebene der Fig. 7 über den Käfigkörper 2 überstehende Haltenase 3.

Fig. 8 zeigt schließlich wiederum die Seitenansicht des Käfigkörpers 2 und der Haltenase 3.

Fig. 8a zeigt jeweils einen Schnitt A-A aus Fig. 8. Die linke Schnittdarstellung in Fig. 8a zeigt eine abgeschrägte axiale Bord-Anlagefläche 35. Der mittlere Schnitt in Fig. 8a zeigt eine konvexe axiale Bord-Anlagefläche 35 und der rechte Schnitte in Fig. 8a schließlich eine konkave Bord-Anlagefläche 35.

Fig. 8b zeigt schließlich mehrere Schnitte B-B aus Fig. 8. Der linke Teil der Fig. 8b zeigt eine radiale Bord-Anlagefläche 36 mit Anfasungen 37. Die mittlere Dar- Stellung der Fig. 8b zeigt eine radiale Bord-Anlagefläche 36 mit Schrägen 38. Der rechte Teil der Fig. 8b zeigt schließlich eine radiale Bord-Anlagefläche 36 mit einer konvexen Oberflächenform.

Liste der Bezugszahlen

1 Käfig

2 Käfigkörper

3 Haltenase

4 Haltenasenkopf

5 Haltenasenfuß

6 Hüllkreisdurchmesser

7 abgeflachter Bereich

8 Käfigpaar

10 Lageraußenring

11 Bord

12 Wälzfläche

13 Randkante

14 Freiende

15 Schwenkkreis

16 Schwenkkreisdurchmesser

17, 17' Käfigkante

18 Diagonale

20 Mittellängsachse

21 radialer Abstand

22 Radius

23 Teilkreis

30 Abflach ung

31 Oberfläche

32 Ausnehmung

35 axiale Bord-Anlagefläche

36 radiale Bord-Anlagefläche

37 Anfasung

38 Schräge