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Dokumentenidentifikation DE10031427A1 17.01.2002
Titel Käfig für ein Wälzlager
Anmelder SKF GmbH, 97421 Schweinfurt, DE
Erfinder Sontheimer, Rüdiger, 64668 Rimbach, DE;
Peuschel, Thomas, 97453 Schonungen, DE
DE-Anmeldedatum 28.06.2000
DE-Aktenzeichen 10031427
Offenlegungstag 17.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.01.2002
IPC-Hauptklasse F16C 33/46
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Käfig (1) für ein Wälzlager, mit einer ersten Käfigscheibe (2), einer zweiten Käfigscheibe (3) und einer Vielzahl von Bolzen (4), wobei jeder Bolzen (4) mit beiden Käfigscheiben (2, 3) verbunden ist und wobei jeder Bolzen (4) mindestens einen Wälzkörper (5) mit einer zentrischen Axialbohrung (6) führt. Eine Erhöhung der Gebrauchsdauer des Käfigs wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Verbindung des Bolzens (4) mit mindestens einer Käfigscheibe (3) über eine Hülse (7) erfolgt, die mit dem Bolzen (4) über eine Preßpassung (8) verbunden ist und selber mit der Käfigscheibe (3) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager mit einer ersten Käfigscheibe, einer zweiten Käfigscheibe und einer Vielzahl von Bolzen, wobei jeder Bolzen mit beiden Käfigscheiben verbunden ist und wobei jeder Bolzen mindestens einen Wälzkörper mit einer zentrischen Aalbohrung führt.

Bei großen Wälzlagern, die beispielsweise in Walzwerken oder deren Antrieben eingesetzt werden, kommen gelegentlich sogenannte Bolzenkäfige zum Einsatz, wie sie der obengenannten Gattung entsprechen. Der Käfig besteht dabei aus zwei parallel angeordneten Käfigscheiben, die durch eine Vielzahl von Bolzen verbunden sind. Jeder Bolzen trägt bzw. führt dabei einen Wälzkörper, beispielsweise eine Zylinderrolle, die eine zentrische Bohrung aufweist. Der Bolzen wird üblicherweise an einem Ende mit einem Gewinde versehen, das in die eine Käfigscheibe eingeschraubt wird. Das andere Ende des Bolzens wird nach Montage des Käfigs samt Rollen an der anderen Käfigscheibe festgeschweißt. Es ergibt sich hierbei ein relativ einfacher und stabiler Verbund, der im Betrieb zwischen einem Außen- und Innenring angeordnet ist und so das Lager bildet.

Bei hohen Belastungen des Lagers ist jedoch beobachtet worden, daß diese nach einer unbefriedigend kurzen Gebrauchsdauer bereits ausfallen. Schadensursache ist, daß die Schweißnähte, die den Bolzen mit der einen Käfigscheibe fixieren, infolge ständiger Biegewechselbeanspruchung reißen und so zum Lösen des Bolzens führen. Das Lager fällt dann in kürzester Zeit aus.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bolzenkäfig der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß auch unter hoher Lagerbelastung eine gute Fixierung der Bolzen in den Käfigscheiben gewährleistet ist, damit auch bei ständiger Biegewechselbeanspruchung kein Lagerausfall zu befürchten ist. Des weiteren soll ein Bolzenkäfig geschaffen werden, der sich auch durch einfache Montierbarkeit auszeichnet.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Bolzens mit mindestens einer Käfigscheibe über eine Hülse erfolgt, die mit dem Bolzen über eine Preßpassung verbunden ist und selber mit der Käfigscheibe form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß nicht - wie bislang im Stand der Technik - der Bolzen mit zumindest einer Käfigscheibe direkt verschweißt wird, sondern daß eine Zwischenhülse zum Einsatz kommt, die den Bolzen einerseits über eine Preßpassung fixiert und andererseits selber mit der Käfigscheibe dauerhaft verbunden ist.

Bevorzugt wird der Bolzen an einer Käfigscheibe über die Hülse und an der anderen Käfigscheibe über eine Schraubverbindung verbunden, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, daß der Bolzen an einem Ende ein Gewinde aufweist, daß mit einem Gewinde in der Käfigscheibe zusammenwirkt.

Eine hohe Gebrauchsdauer und große Widerstandskraft gegen Biegewechselbelastung wird dadurch erzielt, daß die Hülse einen ersten Bereich mit einem ersten Durchmesser aufweist sowie einen zweiten Bereich mit einem zweiten Außendurchmesser, wobei der zweite Außendurchmesser größer ist als der erste Außendurchmesser, vorzugsweise mindestens 1,25mal so groß; in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der zweite Außendurchmesser mindestens 1,5mal, vorzugsweise mindestens 2mal, so groß wie der erste Außendurchmesser.

Mit Vorteil kann vorgesehen werden, daß die Aufnahme für die Hülse in der oder den Käfigscheiben der Geometrie der Hülse angepaßt ist, wobei Käfigscheibe und Hülse an der dem Wälzkörper abgewandten Seite bündig abschließen. Namentlich kann die Käfigscheibe eine seitliche Anschlagsfläche für die Hülse aufweisen.

Die Montage wird dadurch wesentlich erleichtert, daß die Hülse an der dem Wälzkörper zugewandten Seite eine oder zwei Abschrägungen aufweist.

Eine Erhöhung der Stabilität ergibt sich, wenn der Bolzen mit der Hülse an der dem Wälzkörper abgewandten Seite miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt, ist. Weiterhin wird die eingangs genannte Verbindung der Hülse mit der Käfigscheibe dadurch bewerkstelligt, daß die Hülse mit der Scheibe verschweißt ist. Die Verschweißung ist dabei bevorzugt am Außendurchmesser des zweiten Hülsenbereichs angeordnet.

Zur Erhöhung der Stabilität des Verbundes kann vorgesehen werden, daß die Hülse mit der Käfigscheibe, insbesondere nur im ersten Bereich der Hülse, mit Preßpassung, vorzugsweise mit leichter Preßpassung, verbunden ist. Alternativ dazu kann vorgesehen werden, daß die Hülse mit der Käfigscheibe, insbesondere nur im ersten Bereich der Hülse, mit einer Schraubverbindung verbunden ist.

Das vorgeschlagene Käfigkonzept wird bevorzugt bei Zylinderrollenlagern, Kegelrollenlagern oder Tonnenrollenlagern eingesetzt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bolzenkäfigs dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Ausschnitt eines Schnitts durch den Käfig;

Fig. 2 den rechten Bereich der Fig. 1 gemäß einer alternativen Ausgestaltung.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Käfigs 1 in Form eines Bolzenkäfigs zu erkennen, der eine erste Käfigscheibe 2 sowie eine zu dieser parallel angeordnete zweite Käfigscheibe 3 aufweist. Die beiden Käfigscheiben 2, 3 werden durch Bolzen 4 verbunden. Jeder Bolzen 4 führt bzw. trägt einen Wälzkörper 5 in Form einer Zylinderrolle; der Wälzkörper 5 weist eine zentrische Bohrung auf, mittels der der Bolzen 4 den Wälzkörper 5 aufnimmt. Die zentrische Axialbohrung im Wälzkörper 5 ist mit 6 bezeichnet. Die Anzahl der zum Einsatz kommenden Bolzen 4 korrespondiert mit der Zahl der Wälzkörper 5. Vorliegend ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Bolzenkäfigs bei einem Zylinderrollenlager beschrieben. Er kann aber auch genauso an anderen Lagertypen, beispielsweise bei Kegelrollenlagern, zum Einsatz kommen.

Jeder Bolzen 4 ist auf einer Seite (links) mit einem Gewinde versehen. Dieses wird in die eine Käfigscheibe 2 eingeschraubt, so daß eine Schraubverbindung 9 für einen stabilen Verbund von Bolzen 4 und Käfigscheibe 2 sorgt.

Zur Fixierung der Bolzen 4 in der anderen Käfigscheibe 3 dienen Hülsen 7, wobei für jeden Bolzen 4 eine Hülse 7 vorgesehen ist.

Die Hülse 7 weist einen ersten, sich axial erstreckenden Bereich 10 sowie einen sich daran anschließenden zweiten, sich axial erstreckenden Bereich 11 auf. Der erste Bereich 10 ist dabei mit einem Außendurchmesser d ausgeführt, während der zweite Bereich 11 einen demgegenüber größeren Außendurchmesser D aufweist. Vorliegend ist der größere Durchmesser D etwa zweimal so groß wie der kleinere Durchmesser d.

Weiterhin ist zu erkennen, daß die zweite Käfigscheibe 3 zur Aufnahme der Hülse 7 eine rotationssymmetrische Aussparung aufweist, die der Form der Hülse 7 (erster Bereich 10 bzw. zweiter Bereich 11) entspricht. Namentlich weist die Käfigscheibe 3 eine seitliche Anschlagsfläche 12 für die Hülse 7 auf. Im montierten Zustand fluchtet die (rechte) Außenfläche von Hülse 7 und Käfigscheibe 3.

Zur sicheren Verbindung des Bolzens 4 mit der Hülse 7 ist zwischen Bolzen und Hülse eine Preßpassung 8 vorgesehen. Preßpassungen sind im Maschinenbau bestens bekannt, so daß diesbezüglich auf den Stand der Technik verwiesen wird. Entscheidend ist, daß im montierten Zustand infolge der Preßpassung 8 eine Widerstandskraft erzeugt wird, wenn versucht wird, die zweite Käfigscheibe 3 in Achsrichtung von der ersten Käfigscheibe 2 abzuziehen.

Die Hülse 7 ist im Ausführungsbeispiel mit der zweiten Käfigscheibe 3 durch eine Schweißverbindung 16 stoffschlüssig verbunden. Durch die Anordnung der Schweißnaht 16 am vergrößerten Durchmesser D ist sichergestellt, daß Biegeumlaufkräfte nicht zu einem Versagen bzw. Reißen der Schweißnaht 16 führen können.

Zur Erhöhung der Stabilität kann weiterhin vorgesehen werden, daß zwischen dem Außendurchmesser d des ersten Hülsenbereichs 10 und der entsprechenden Aufnahmebohrung in der zweiten Käfigscheibe 3 eine leichte Preßpassung vorgesehen wird. Diese darf jedoch aus Montagegründen nicht zu stark sein, da die Montage ansonsten dadurch wesentlich erschwert würde. Um die Montage jedoch grundsätzlich einfach zu gestalten, weist die Hülse 7 an der den Wälzkörpern 5zugewandten Seite Abschrägungen 13 und 14 auf, die ein problemloses Einführen der Hülse 7 auf die vormontierten Bolzen 4 bzw. die zweite Käfigscheibe 3 ermöglicht.

Weiterhin kann zur Erhöhung der Stabilität vorgesehen sein, daß nach erfolgter Montage des Käfigs auch eine weitere umlaufende Schweißnaht 15 zwischen Bolzen 4 und Hülse 7 angebracht wird.

Eine modifizierte Ausgestaltung der Verbindung zwischen Bolzen und zweiter Käfigscheibe ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist zu sehen, daß die Hülse am Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs ein Gewinde aufweist, daß mit einem entsprechenden Gewinde in der zweiten Käfigscheibe zusammenwirkt und die Schraubverbindung 18 darstellt. Ansonsten liegt ein analoger Aufbau wie in Fig. 1 vor.

Durch die Schraubverbindung 18 ist es möglich, eine weiter vereinfachte Montage zu bewerkstelligen: Während bei der Variante gemäß Fig. 1 ein Einpressen - infolge der Preßpassung - der Hülsen 7 auf die Bolzen 4 notwendig ist, kann dies bei der Variante gemäß Fig. 2 umgangen werden; hier kann die Preßpassung zwischen Bolzen und Innendurchmesser der Hülse durch Anziehen der Schraubverbindung 18 überwunden werden.

Die vorgeschlagene Ausgestaltung eines Bolzenkäfigs gewährleistet eine hohe Stabilität des Käfigs auch bei größter Lagerbelastung und umlaufender Biegung. Der Käfig weist daher eine erheblich höhere Gebrauchsdauer auf als vorbekannte Bolzenkäfige. Bezugszeichenliste 1 Käfig

2 erste Käfigscheibe

3 zweite Käfigscheibe

4 Bolzen

5 Wälzkörper

6 zentrische Axialbohrung im Wälzkörper

7 Hülse

8 Preßpassung

9 Schraubverbindung

10 erster Bereich der Hülse

11 zweiter Bereich der Hülse

12 seitliche Anschlagsfläche

13, 14 Abschrägungen

15 Verschweißung des Bolzens mit der Hülse

16 Verschweißung der Hülse mit der Käfigscheibe

17 leichte Preßpassung

18 Schraubverbindung

d Außendurchmesser des ersten Hülsenbereichs

D Außendurchmesser des zweiten Hülsenbereichs


Anspruch[de]
  1. 1. Käfig (1) für ein Wälzlager, mit

    einer ersten Käfigscheibe (2),

    einer zweiten Käfigscheibe (3) und

    einer Vielzahl von Bolzen (4),

    wobei jeder Bolzen (4) mit beiden Käfigscheiben (2, 3) verbunden ist und

    wobei jeder Bolzen (4) mindestens einen Wälzkörper (5) mit einer zentrischen Axialbohrung (6) führt,

    dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Bolzens (4) mit mindestens einer Käfigscheibe (3) über eine Hülse (7) erfolgt, die mit dem Bolzen (4) über eine Preßpassung (8) verbunden ist und selber mit der Käfigscheibe (3) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.
  2. 2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4) an einer Käfigscheibe (3) über die Hülse (7) und an der anderen Käfigscheibe (2) über eine Schraubverbindung (9) verbunden ist.
  3. 3. Käfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4) an einem Ende ein Gewinde (9) aufweist, das mit einem Gewinde (9) in der Käfigscheibe (2) zusammenwirkt.
  4. 4. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) einen ersten Bereich (10) mit einem ersten Außendurchmesser (d) aufweist sowie einen zweiten Bereich (11) mit einem zweiten Außendurchmesser (D), wobei der zweite Außendurchmesser (D) größer ist als der erste Außendurchmesser (d), vorzugsweise mindestens 1, 25mal so groß.
  5. 5. Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Außendurchmesser (D) mindestens 1,5mal, vorzugsweise mindestens 2mal, so groß wie der erste Außendurchmesser (d).
  6. 6. Käfig nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme für die Hülse (7) in der oder den Käfigscheiben (3) der Geometrie der Hülse (7) angepaßt ist, wobei Käfigscheibe (3) und Hülse (7) an der dem Wälzkörper (5) abgewandten Seite bündig abschließen.
  7. 7. Käfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigscheibe (3) eine seitliche Anschlagsfläche (12) für die Hülse (7) aufweist.
  8. 8. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) an der dem Wälzkörper (5) zugewandten Seite eine oder zwei Abschrägungen (13, 14) aufweisen.
  9. 9. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (4) mit der Hülse (7) an der dem Wälzkörper (5) abgewandten Seite miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt (15), ist.
  10. 10. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) mit der Käfigscheibe (3) verschweißt (16) ist.
  11. 11. Käfig nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschweißung (16) am Außendurchmesser (D) des zweiten Hülsenbereichs (11) angeordnet ist.
  12. 12. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) mit der Käfigscheibe (3), insbesondere nur im ersten Bereich (10) der Hülse (7), mit Preßpassung (17), vorzugsweise mit leichter Preßpassung, verbunden ist.
  13. 13. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) mit der Käfigscheibe (3), insbesondere nur im ersten Bereich (10) der Hülse (7), mit einer Schraubverbindung (18) verbunden ist.
  14. 14. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (5) Zylinderrollen, Kegelrollen oder Tonnenrollen sind.






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