Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Käfigsegment eines Wälzlagers, welches zwei Seitenplatten und zwei Stege aufweist, die fest miteinander verbunden sind, wobei die Stege sich parallel zur Drehachse der Wälzkörper des Wälzlagers erstrecken, und bei dem die Seitenplatten sowie die Stege eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers bilden.

Wälzlager bestehen üblicherweise aus einem Innenring, einem Außenring und mehreren zwischen diesen Laufringen angeordneten Wälzkörpern. Um eine zur gleichmäßigen Lastverteilung erforderliche, auf den Umfang des Wälzlagers bezogen gleichverteilte Anordnung der Wälzkörper zu erreichen und einen Kontakt der Wälz- körper untereinander zu verhindern, sind die Wälzkörper meistens in einem Lagerkäfig geführt. Bei Großwälzlagern, die zum Beispiel in Walzwerken und in Windkraftanlagen zur Anwendung kommen, sind die Lagerkäfige häufig als Bolzenkäfige oder als Fensterkäfige ausgebildet. Ein Bolzenkäfig umfasst zwei geschlossene Seitenringe und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den Seitenringen angeord- nete Bolzen. Auf den Bolzen ist jeweils ein mit einer zentralen Lagerbohrung versehener Wälzkörper drehbar gelagert. Ein Fensterkäfig weist ebenfalls zwei geschlossene Seitenringe und mehrere umfangsseitig gleichverteilt zwischen den Seitenringen angeordnete Axialstege auf. Die Seitenringe und die Axialstege schließen mehrere üblicherweise als Fenster oder Taschen bezeichnete Zwischenräume ein, in de- nen jeweils ein Wälzkörper geführt ist. Bei den Wälzkörpern kann es sich abhängig von dem Aufbau und der Funktion des Wälzlagers um Zylinderrollen, Kegelrollen o- der Tonnenrollen handeln.

Abweichend von der geschlossenen Bauart kann ein Fensterkäfig auch aus Kä- figsegmenten gebildet sein, die entweder miteinander verbunden sind oder zumindest in Umfangsrichtung des Käfigs miteinander in Kontakt stehen. Darüber hinaus sind auch Käfigsegmente bekannt, die ohne miteinander in Kontakt zu stehen als Trenn- und Führungselemente zwischen den Wälzkörpern angeordnet sind. Aus der DE 10 2009 016 017 B4 ist ein auf ein Trenn- und Führungselement reduziertes Käfigsegment eines Wälzlagers bekannt, das zwei axial äußere gabelförmige Führungskörper mit konkaven Anlaufflächen aufweist, die über einen radial ausge- richteten ebenen Axialsteg miteinander verbunden sind. Im montierten Zustand des betreffenden Wälzlagers sind die Käfigsegmente umfangsbezogen jeweils zwischen zwei Wälzkörpern angeordnet und mit der Basis der Führungskörper auf der Laufbahn des Innenrings geführt. In der DE 10 2012 223 316 B3 ist ein ähnliches Käfigsegment eines Wälzlagers beschrieben, das zusätzlich zu den gabelförmigen Führungskörpern zwei die beiden Wälzkörper stirnseitig teilweise umgreifende Seitenscheiben aufweist. Die Seitenscheiben sind über den Axialsteg miteinander verbunden, stehen jedoch nicht mit den Seitenscheiben der umfangsseitig benachbarten Käfigsegmente in Kontakt. Die Seitenscheiben dienen zur seitlichen Führung des betreffenden Käfigsegmentes über die in einem der Laufringe in Seitenborden geführten Wälzkörper und weisen an ihren radialen Rändern jeweils eine Ausbuchtung zur Gleitführung auf den Laufbahnen der Laufringe auf. Dagegen ist in der DE 10 201 1 087 864 A1 ein kastenförmiges Käfigsegment eines Wälzlagers offenbart, bei dem zwei mit gabelförmigen Führungskörpern versehene Axialstege endseitig über jeweils einen Umfangssteg miteinander verbunden sind. Im montierten Zustand des betreffenden Wälzlagers ist jeweils ein Wälzkörper innerhalb des Käfigsegmentes angeordnet, und zwei weitere Wälzkörper liegen auf den Um- fang des Wälzlagers bezogen außen jeweils an einem der Axialstege des Käfigsegmentes an. In dem betreffenden Wälzlager sind somit umfangsseitig wechselweise jeweils ein innerhalb eines Käfigsegmentes geführter Wälzkörper und ein stirnseitig frei zwischen zwei Käfigsegmenten geführter Wälzkörper angeordnet. Bei Wälzlagern mit den genannten Käfigsegmenten ist die Packungsdichte der Wälzkörper im Wälzlager durch die Anordnung der Führungskörper an den Axialstegen begrenzt und zum Beispiel niedriger als bei entsprechenden Wälzlagern mit Bolzenkäfigen. Zudem kann es bei derartigen Wälzlagern aufgrund der fehlenden Ab- Stützung der Käfigsegmente in Umfangshchtung des Wälzlagers zu lokalen Verdichtungen von Wälzkörpern und Käfigsegmenten kommen, die schwingend auf- und abgebaut werden sowie zu einem verstärkten Verschleiß an den Kontaktflächen zwischen den Wälzkörpern und den Käfigsegmenten führen können.

Aus der DE 10 2013 207 301 A1 und der DE 10 2013 220 833 A1 sind dagegen Käfigsegmente von Wälzlagern bekannt, die jeweils zwei die beiden Wälzkörper stirnseitig in etwa hälftig umgreifende Seitenscheiben aufweisen, welche über einen radial ausgerichteten, ebenen Axialsteg miteinander verbunden sind. An dem Axialsteg des jeweiligen Käfigsegmentes sind Führungskörper mit Anlaufflächen zur Führung der zugeordneten Wälzkörpers angeordnet. Während das Käfigsegment gemäß der DE 10 2013 207 301 A1 zur radialen Führung mit äußeren Gleitkörpern versehene, an dem Axialsteg angeordnete Führungsfinger aufweist, sind bei dem Käfigsegment gemäß der DE 10 2013 220 833 A1 die Seitenscheiben hierzu mit radial äußeren Ausbuchtungen beziehungsweise Kontaktelemente versehen. Durch die Anordnung der Anlaufkörper an den Axialstegen ist die umfangsseitige Packungsdichte der Wälzkörper auch bei Wälzlagern, die mit diesen Ausführungen der Käfigsegmente versehen sind, begrenzt. Da die Käfigsegmente im montierten Zustand des betreffenden Wälzlagers aber über die in Umfangsrichtung des Wälzlagers weisenden Stirnflächen mit den benachbarten Käfigsegmenten in Kontakt stehen, ist bei den entsprechenden Wälzlagern eine gleichmäßige Verteilung der Wälzkörper über den Umfang sichergestellt.

In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2015 200 381 A1 wird dagegen ein dem Kä- figsegment gemäß der DE 10 2013 220 833 A1 ähnliches Käfigsegment eines Wälzlagers vorgeschlagen, bei dem die Seitenscheiben durch zwei radial gestaffelt angeordnete Rundbolzen miteinander verbunden sind. Die derart ausgebildeten Axialstege dienen einerseits zur Verbindung der beiden Seitenscheiben und andererseits zur Führung der beiden zugeordneten Wälzkörper. Aufgrund des freien Zwischenraumes zwischen den Rundbolzen weist ein mit derartigen Käfigsegmenten ausgerüstetes Wälzlager eine erhöhte Packungsdichte der Wälzkörper und somit eine höhere Tragzahl auf. Aufgrund der relativ großen Kontaktflächen zwischen den Rundbolzen und den Wälzkörpern können sich jedoch ein ungünstig hoher Wälzwiderstand und ein erhöhter Verschleiß ergeben.

Außerdem ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2015 206 533 A1 ein gattungs- gemäßer Käfig für ein Wälzlager bekannt, der aus einer Mehrzahl von Eintaschensegmenten zusammengesetzt ist, wobei jedes dieser Eintaschensegmente einen Wälzkörper aufnimmt. Ein solches Eintaschensegment besteht aus zwei parallel zueinander angeordnete Seitenplatten und zwei parallel zur Längsachse des jeweiligen Wälzkörpers ausgerichtete plattenförmige Stege, wobei die Seitenplatten und die Stege fest miteinander verbunden sind. An den zueinander weisenden Flächen der Seitenplatten sind Kontaktelemente zum stirnseitigen Anlaufen des jeweiligen Wälzkörpers ausgebildet, und die plattenförmigen Stege weisen jeweils in Umfangsrich- tung des Käfigs gerichtete Vorsprünge auf, an denen radiale Anlaufflächen für den jeweiligen Wälzkörper ausgebildet sind.

Schließlich sind aus den Druckschriften DE 10 2009 037 422 A1 und EP 2 264 325 A1 Segmente für einen segmentierten Wälzlagerkäfig mit jeweils 4 Taschen, aus der DE 10 26 577 A1 Käfigsegmente mit jeweils zwei Taschen, und aus der WO 2012 076 583 A1 Käfigsegmente mit jeweils einer Tasche bekannt.

Zu den bekannten segmentierten Wälzlagerkäfigen ist festzustellen, dass je weniger Wälzkörper in einem Käfigsegment angeordnet werden können, desto größer ist die Anzahl der Käfigbauteile, die zum Aufbau eines kompletten Wälzlagerkäfigs notwendig sind. Dies wirkt sich nachteilig bei den Herstellkosten, der Lagerhaltung, dem Transport und der Käfigmontage aus. Zwar ist bei Mehrtaschenkäfigsegmenten, also beispielsweise einem Käfigsegment mit vier Taschen, dieser Nachteil gegenüber einem Eintaschenkäfig deutlich reduziert, dafür steigt mit größer werdender Taschenanzahl die Klemmneigung der Wälzkörper und der Käfigsegmente im Wälzlager an. Außerdem muss beachtet werden, dass je mehr Taschen ein Käfigsegment aufweist, desto höher ist die Stossenergie, mit der ein solches, mit Wälzkörpern befülltes Käfigsegment im Betrieb an ein unmittelbar benachbartes Käfigsegment bei Überwindung eines Umfangsspiels anschlagen kann. Hierdurch ist der Käfigverschleiß bei Käfigsegmenten mit vielen Taschen vergleichsweise hoch. Schließlich ist insbeson- dere bei Großwälzlagern, etwa mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 Meter, das jeweilige Käfigsegment um so schwerer und damit weniger einfach zu transportieren und zu montieren, je mehr Taschen ein solches Käfigsegment aufweist. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Käfigsegment eines Wälzlagers der eingangs genannten Bauart vorzustellen, mit dem ein Wälzlager mit niedrigem Wälzwiderstand und zugleich hoher Packungsdichte der Wälzkörper realisierbar ist. Außerdem soll ein solches Käfigsegment kostengünstig herstellbar sowie einfach lagerbar, transportierbar und montierbar sein. Schließlich soll ein aus solchen Käfigsegmenten aufgebauter Käfig für ein Wälzlager beschrieben werden.

Diese Aufgabe ist durch ein Käfigsegment mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Mit Anspruch 1 1 wurde ein weiterer unabhängiger Anspruch aufgestellt, welcher einen aus Käfigsegmenten aufgebauten Käfig für ein Wälzlager betrifft. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung betrifft demnach ein Käfigsegment eines Wälzlagers, welches zwei Seitenplatten und zwei Stege aufweist, die fest miteinander verbunden sind, wobei die Stege sich parallel zur Drehachse der Wälzkörper des Wälzlagers erstrecken, und bei dem die Seitenplatten sowie die Stege eine Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers bilden. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Käfigsegment vorgesehen, dass sich die beiden Seitenplatten beiderseits der Tasche in Umfangs- richtung des Wälzlagers mit einer freien Raglänge RL > Vi WKD soweit erstrecken, dass diese zusammen mit jeweils einem der beiden Stege jeweils eine halbe Tasche zur Aufnahme eines unmittelbar benachbarten Wälzkörpers bilden, wobei WKD dem Durchmesser eines in die halbe Tasche eingesetzten Wälzkörpers entspricht.

Dieses Käfigsegment kann zur Bildung von Käfigen genutzt werden, welche bei- spielsweise in Zylinderrollenlagern, in Kegelrollenlagern und in Pendelrollenlagern eingesetzt werden. Da ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Käfigsegment mehr als nur einen Wälzkörper in sich aufnehmen und führen kann, und es zugleich hinsichtlich seiner Abmessungen in Umfangsrichtung des Wälzlagers kürzer ist als ein gattungsgemäßes Käfigsegment mit drei und mehr vollständigen Taschen, ist dieses insbesondere bei der Montage von Großwälzlagern vergleichsweise einfach zu handhaben. Im Vergleich zu einem Segmentkäfig, welcher aus mehreren Käfigsegmenten mit jeweils nur einer Tasche zur Aufnahme jeweils nun eines Wälzkörpers aufgebaut ist, kann mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Käfigsegment die Anzahl der in einem Wälzlager benötigten Käfigsegmente halbiert werden. Außerdem ermöglich ein mit den erfindungsgemäßen Käfigsegmenten aufgebauter Käfig eines Wälzlagers für diesen eine höhere Tragzahl, da im Vergleich zu Käfigsegmenten, die nur vollständige Taschen aufweisen, eine höhere Anzahl von Wälzkörpern in ein solches Wälzlager einbaubar sind.

Überdies kann durch die vorgeschlagene Konstruktion des Käfigsegments ein axiales sowie ein in Umfangsrichtung des Wälzlagers wirksames Taschenspiel in jeder Tasche und halben Tasche des erfindungsgemäßen Käfigsegments auf einfache Weise eingestellt sein. Dadurch ist ein klemmfreier Betrieb eines mit solchen Käfigsegmenten aufgebauten Käfigs in einem Wälzlager gewährleistet. Hierzu trägt nicht unwesentlich bei, dass die in die beiden halben Taschen des Käfigsegments eingesetzten Wälzkörper zwar an deren Stirnseiten axial geführt sind, in Umfangsrichtung des Wälzlagers gesehen jedoch nur an einer Seite. Zudem kann sich das erfindungsgemäße Käfigsegment bei allen Betriebssituationen des Wälzlagers im Bereich des Axialspiels und des Radialspiels frei bewegen, so dass an diesem und an den zugeordneten Wälzkörpern ein geringe Reibungsentwicklung und daher ein geringer Verschleiß zu erwarten ist.

Das Käfigsegment besteht erfindungsgemäß aus einem metallischen Werkstoff und kann aus mehreren Einzelteilen fest zusammengesetzt oder auch einteilig hergestellt sein, indem beispielsweise die Käfigsegmente durch Gussverfahren, durch Sintern, durch eine Pulverbettherstellung oder mittels von Spritzverfahren gebildet werden Da im Vergleich zu den übrigen, aus Stahl hergestellten Wälzlagerkomponenten die bekannten metallischen Werkstoffe, aus welchen Käfige üblicherweise gefertigt werden, gleiche oder annähernd gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, kön- nen besondere, dem Fachmann bekannte Maßnahmen zur Kompensation unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Käfig und den übrigen Lagerbestandteilen selbst bei Großwälzlagern mit einen Durchmesser von > 0,5 Metern entfallen.

Der konstruktive Aufbau des Käfigsegments gemäß der Erfindung ermöglicht kein oder nur ein sehr geringes Endspiel in Umfangsrichtung eines aus diesen Käfigsegmenten aufgebauten Wälzlagers, da im Vergleich zu Käfigsegmenten mit nur einer Tasche die Anzahl der zum Aufbau eines Wälzlagerkäfigs benötigten Kä- figsegmente deutlich reduziert ist, so dass auch die Summierung der Fertigungstolleranzen kleiner ist.

Ein weiterer Vorteil des gemäß der Erfindung ausgebildeten Käfigsegments ist es, dass dieses zwar mehr als nur einen Wälzkörper aufnimmt und führt, aber dennoch eine vergleichsweise geringe Gesamtmasse aufweist. Dies ist besondere deshalb vorteilhaft, weil zu einem Gesamtkäfig zusammengesetzte Käfigsegmente zueinander ein zwar geringes, aber nicht zu vernachlässigendes Spiel in Umfangsrichtung des Wälzlagers aufweisen. Dieses Spiel tritt zwischen den Stirnseiten der jeweils unmittelbar benachbarten Käfigsegmente auf. Im Betrieb eines solchen Wälzlagers kommt es zu Relativbewegungen und Stößen von jeweils zwei unmittelbar benachbarten Käfigsegmenten, die umso mehr kinetische Energie aufweisen, je mehr Taschen und je mehr Wälzkörper ein solches Käfigsegment aufweist. Insofern stellt das hier vorgeschlagene Käfigsegment mit seiner einzigen vollständigen Tasche und seinen beiden halben Taschen einen optimalen Kompromiss zwischen Käfigsegmen- ten mit nur einer Tasche sowie mit zwei oder mehr Taschen dar.

Dadurch, dass die in Umfangsrichtung des Wälzlagers weisenden Stirnseiten so ausgebildet sind, dass sie Berührflächen zum Anlegen an die Stirnflächen der jeweils unmittelbar benachbarten Käfigsegmente bilden, ist zusammen mit der freien Raglänge RL > Vi WKD der die halben Taschen axial begrenzenden Seitenplatten sichergestellt, dass sich die in dem Käfigsegment angeordneten Wälzkörper in allen Betriebssituationen im Rahmen des Taschenspiels frei bewegen können und ein Verklemmen derselben dadurch vermieden wird. Der konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Käfigsegments mit seinen endsei- tigen beiden halben Taschen führt zudem dazu, dass immer nur ein Wälzkörper in einer vollständigen Tasche aufgenommen ist, während jeweils zwei weitere Wälz- körper von jeweils einer halben Tasche dieses Käfigsegments und jeweils einer zweiten halben Tasche eines unmittelbar benachbarten Käfigsegments jeweils halb umgriffen sind. Hierdurch sind die Käfigsegmente eines Wälzlagers mittels der Wälzkörper auch untereinander verkettet, welches im Vergleich zu konventionellen Käfigsegmenten mit nur einer Tasche oder mit mehreren vollständigen Taschen als sehr vorteilhaft beurteilt wird.

Gemäß der Erfindung ist daher bevorzugt vorgesehen, dass mehrere dieser Käfigsegmente zur Bildung eines Wälzlagerkäfigs in Umfangsrichtung des Wälzlagers unmittelbar hintereinander angeordnet sind, wobei die beiden jeweils halben Ta- sehen zusammen mit jeweils benachbarten halben Taschen der unmittelbar benachbarten Käfigsegmente jeweils eine vollständige Tasche bilden. Demnach ist jeder zweite Wälzkörper in einer einstückig ausgebildeten Tasche und sind die jeweils unmittelbar daneben angeordneten beiden Wälzkörper in jeweils einer zweiteiligen, aus zwei halben Taschen bestehenden Tasche aufgenommen.

Damit solche Käfigsegmente in einem Wälzlager reibungsarm geführt werden können, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Seitenplatten des Käfigsegments nach radial außen und/oder nach radial innen hervorstehende Führungselemente aufweisen, welche als abgerundete Gleitflächen ausgebildet sind und zum Abstützen des jeweiligen Käfigsegments an einer Ringfläche eines Innenrings und/oder einer Ringfläche eines Außenrings des Wälzlagers dienen. Diese radialen Führungselemente sind bevorzugt an den in Umfangsrichtung des Wälzlagers weisenden Enden der Seitenplatten ausgebildet. Um eine gute Schmierung der in den Taschen und halben Taschen des Käfigsegments angeordneten Wälzkörper zu begünstigen, kann vorgesehen sein, dass die Seitenplatten und/oder die Stege als Bohrungen oder radiale Ausnehmungen ausgebildete Schmiermittelzuführungen aufweisen, wobei die Seitenplatten im Bereich von jeweils zwei endseitigen freien Schenkeln der halben Taschen wenigstens jeweils eine dieser Bohrungen aufweisen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Wandstärke der Stege kleiner ist als die Wandstärke der Seitenplatten. Hierdurch sind die Seitenplatten optimal zur Aufnahme der beim Zusammenstoß mit benachbarten Käfigsegmenten auftretenden Stoßkräften vorbereitet, während mittels den vergleichsweise dünnen Stegen der Materialeinsatz und die Masse des jeweiligen Käfigsegments gering gehalten ist.

Das Käfigsegment gemäß der Erfindung ist für seinen Einsatz in einem Zylinderrollenlager, einem Kegelrollenlager oder einem Pendelrollenlager so ausgebildet, dass dessen beiden Seitenplatten in Umfangsrichtung des Wälzlagers gesehen eine größere Ausdehnung aufweisen als in der Radialrichtung des Wälzlagers.

Sofern das erfindungsgemäße Käfigsegment zum Aufbau eines Nadellagerkäfigs genutzt werden soll, ist vorgesehen, dass dessen beiden Seitenplatten in Radialrichtung des Wälzlagers gesehen eine größere Ausdehnung aufweisen als in der Umfangsrichtung des Wälzlagers.

Wenn das erfindungsgemäße Käfigsegment dazu vorgesehen ist, ein Bestandteil eines Käfigs für ein Kegelrollenlager zu sein, so ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Tasche und die beiden halben Taschen des Käfigsegments jeweils zur Aufnahme einer Kegelrolle des Kegelrollenlagers ausgebildet sind und eine gleich- schenklig trapezförmige Geometrie aufweisen.

Eine andere Weiterbildung des Käfigsegments gemäß der Erfindung besteht darin, dass die Abmessungen der Tasche sowie der beiden halben Taschen derart sind, dass die Wälzkörper dort jeweils mit einem Taschenspiel angeordnet sind. Dieses Taschen- spiel weist eine in Axialrichtung und eine in Umfangsrichtung des zugeordneten Wälzlagers gerichtete Komponente auf. Zur exakten und reibungsarmen Führung der Wälzkörper in der Tasche und den beiden halben Taschen des erfindungsgemäßen Käfigsegments weist dieses gemäß einer anderen Ausführungsform an den taschenseitigen und/oder halbtaschenseitigen Flächen der Seitenplatten und/oder der Stege axial hervorstehende Vorsprünge mit end- seitigen Anlaufflächen für den in der jeweiligen Tasche oder halben Tasche aufzunehmenden Wälzkörper auf.

Die Vorsprünge an den taschenseitigen und/oder halbtaschenseitigen Flächen der Seitenplatten und/oder der Stege weisen in Abhängigkeit von der Geometrie und dem vor- gesehenen Taschenspiel in der jeweiligen Tasche und den beiden halben Taschen jeweils gleiche oder unterschiedliche Erstreckungen auf. Zudem können diese Vorsprünge zur Optimierung der Ausrichtung der Wälzkörper in den zugeordneten Taschen oder halben Taschen in Bezug zu der gegenüberliegenden Fläche des Käfigsegments an unterschiedlichen Stellen angeordnet sein.

Ein Käfigsegment mit den Merkmalen der Erfindung kann für den Aufbau eines Käfigs eines Kegelrollenlagers dadurch gekennzeichnet sein, dass die beiden halben Taschen des Käfigsegments in radialer Ansicht jeweils eine weitgehend U-förmige Geometrie aufweisen, wobei zwei unmittelbar benachbarte halbe Taschen von zwei unmittelbar benachbarten Käfigsegmenten zur Aufnahme einer Kegelrolle eines Kegelrollenlagers ausgebildet sind, und bei dem die beiden U-Schenkel der ersten Seitenplatte länger sind als die beiden U-Schenkel der zweiten Seitenplatte. Hierdurch ist bei dem Käfigsegment konstruktiv berücksichtigt, dass die kegelförmigen Wälzkörper eines Kegelrollenlagers an ihren axialen Enden jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Bei einem gemäß den Merkmalen der Erfindung ausgebildeten Käfigsegment, welches auf den Laufbahnen der Lagerringe eines Wälzlagers geführt ist und daher keine radialen Führungselemente an den beiden Seitenplatten benötigt, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Stege an ihren radialen Enden jeweils we- nigstens eine radial vorstehende Führungsfläche aufweisen, und dass der radiale Abstand von zwei radial gegenüber angeordneten Führungsflächen gleich groß oder etwas geringer als der Durchmesser der in dem Käfigsegment aufgenommen Wälzkörpern ist, so dass das jeweilige Käfigsegment mittels seiner Führungsflächen an der Laufbahn des Innenrings und/oder der Laufbahn des Außenrings des Wälzlagers radial geführt ist. Bei dieser Bauform kommen die Seitenplatten des Käfigsegments demnach nicht mit den beiden Lagerringen des Wälzlagers in Kontakt, wie noch anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert wird.

Schließlich betrifft die Erfindung auch einen aus den erfindungsgemäßen Käfigsegmenten aufgebauten Käfig eines Wälzlagers, der aus einer Mehrzahl von Käfigsegmenten mit wenigsten einigen der genannten Merkmale besteht, wobei das Wälzlager einen koaxial über einem Innenring angeordneten Außenring sowie radial dazwischen angeordnete Wälzkörper aufweist, wobei jeweils ein Wälzkörper in jeweils einer Tasche eines Käfigsegments aufgenommen ist, wobei jeder dazu unmittelbar benachbarte Wälzkörper in zwei halben Taschen von zwei unmittelbar benachbarten Käfigsegmenten aufgenommen ist, und bei dem die Käfigsegmente in Umfangsrichtung des Wälzlagers gesehen direkt aufeinanderfolgend hintereinander angeordnet sind sowie einander an deren in Umfangsrichtung des Wälzlagers weisenden Stirnseiten berühren.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung von zwei Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Käfigsegments zur

Bildung eines Käfigs für ein Wälzlagers gemäß einer erste Ausführungsform,

Fig. 2 das Käfigsegment gemäß Fig. 1 in einer radialen Draufsicht,

Fig. 3 das Käfigsegment gemäß den Figuren 1 und 2 gefüllt mit drei kegelab- schnittförmigen Wälzkörpern in einer radialen Draufsicht,

Fig. 4 das Käfigsegment gemäß Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf ein Kegelrollenlager mit abgenommenen

Außenring mit Blick auf vier hintereinander angeordnete Käfigsegmente, Fig. 6 eine stirnseitige Ansicht des Wälzlagers gemäß Fig. 5 mit aufgesetztem

Außenring,

Fig. 7 zwei Käfigsegmente gemäß den Figuren 1 bis 4 eingesetzt in einen Um- fangsabschnitt eines Kegelrollenlagers in perspektivischer Ansicht, Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Käfigsegments zur Bildung eines Käfigs für ein Wälzlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 9 die radiale Unterseite des Käfigsegments gemäß Fig. 8 gefüllt mit drei ke- gelabschnittförmigen Wälzkörpern,

Fig. 10 das Käfigsegment gemäß den Figuren 8 und 9 gefüllt mit drei kegelab- schnittförmigen Wälzkörpern in einer stirnseitigen Ansicht,

Fig. 1 1 einen Axialschnitt durch ein Käfigsegment gemäß den Figuren 8 bis 10 mit

Blick auf eine in Umfangsrichtung des Wälzlagers weisende Taschenfläche, und

Fig. 12 einen Radialschnitt durch das mit Wälzkörpern befüllte Käfigsegment gemäß den Figuren 8 bis 1 1 mit Blick auf die Taschenfläche einer Seitenplatte.

Demnach ist in den Figuren 1 bis 7 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Käfigsegments 1 in verschiedenen Ansichten und Einbausituationen dargestellt. Die dort gezeigten Käfigsegmente 1 werden radial an laufbahnfernen Ringflächen der Lagerringe eines Wälzlagers geführt. Die Figuren 8 bis 12 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Käfigsegments 1 ^* mit den Merkmalen der Erfindung. Dieses Käfigsegment 1 ^* wird an den Laufbahnen der genannten Lagerringe geführt.

Das Käfigsegment 1 gemäß den Figuren 1 bis 7 besteht zwei Seitenplatten 2, 3 und zwei Stegen 4, 5, wobei die Seitenplatten 2, 3 und die Stege 4, 5 fest miteinander verbunden sind. Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich um ein Kä- figsegment 1 , welches in einem Gießverfahren aus Stahl hergestellt ist. Dieses Käfigsegment 1 dient zum Aufbau eines Käfigs 22 für ein Großwälzlager mit mehr als 0,5 Meter Durchmesser. Ein solcher Käfig 22 dient bekanntermaßen zur Aufnahme und Führung von kegelförmigen Wälzkörpern 7, 7', 7", 20 des als Kegelrollenlager ausgebildeten Wälzlagers 21 .

Wie insbesondere die Figuren 1 und 2 veranschaulichen, bilden oder umgrenzen die beiden Seitenplatten 2, 3 und die ebenfalls plattenförmig ausgebildeten Stege 4, 5 eine beidseitig radial offene Tasche 8, in die ein als Kegelrolle 20 ausgebildeter Wälzkörper 7 einsetzbar ist. In Umfangsrichtung 9 des Wälzlagers 21 gesehen sind unmittelbar neben der Tasche 8 an dem Käfigsegment 1 jeweils zwei halbe Taschen 10, 1 1 ausgebildet, die in einer radialen Draufsicht eine etwa U-förmige Geometrie aufweisen. Die nur zwei Stege 4, 5 des Käfigsegments 1 bilden dabei einerseits je- weils eine in Axialrichtung 9 des Wälzlagers 21 weisende Begrenzung der einzigen vollständigen Tasche 8 sowie eine ebensolche Begrenzung für die beiden halben Taschen 10, 1 1 . Die halben Taschen 10, 1 1 sind dabei zusätzlich durch in Umfangsrichtung 9 des Wälzlagers 21 weisende Schenkel 30a, 30b; 30c, 30d der beiden Seitenplatten 2, 3 gebildet. Diese Schenkel 30a, 30b; 30c, 30d der beiden Seitenplatten 2, 3 haben zur Realisation eines Taschenspiels im Umfangsrichtung bezogen auf die jeweiligen Stege 4, 5 eine freie Raglänge RL, welche größer ist als der Wälzkörperdurchmesser WKD der jeweiligen Wälzkörper 7', 7", die von den halben Taschen 10, 1 1 aufgenommen werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass unter einem Wälzkörperdurchmesser WKD bei einem Zylinderrollenlager mit zy- lindrischen Wälzköpern der mittlere Wälzkörperdurchmesser und bei einem Kegelrollenlager mit kegelförmigen Wälzkörpern die jeweiligen Wälzkörperdurchmesser WKDI und Wälzkörperdurchmesser WKD2 an den axialen Enden der kegelförmigen Wälzkörper verstanden werden, wobei im Zusammenhang mit dieser Anmeldung WKDI stets für den größeren und WKD2 stets für den kleineren Durchmesser einer Kegelrolle stehen. Da die Käfigsegmente 1 gemäß der Figuren 1 und 2 Käfigsegmente 1 zur Aufnahme von Kegelrollen 20 zeigen und bei in die halben Taschen 10, 1 1 eingesetzten Kegelrollen 7', 7" (Fig.3) die axialen Enden dieser Kegelrollen 7', 7" dem Wälzkörperdurchmesser WKDI den Schenkeln 30a, 30b und die axialen Enden dieser Kegelrollen 7', 7" mit dem Wälzkörperdurchmesser WKD2 den Schenkeln 30c, 30d unmittelbar gegenüber stehen, sind im Vergleich zu den freien Raglängen Ri_2 der Schenkel 30c, 30d die freien Raglängen Ru der Schenkel 30a, 30b in Umfangsrichtung länger ausgebildet.

Die Seitenplatten 2, 3 weisen als Schmiermittelzuführungen wirksame Bohrungen auf, von denen jeweils eine Bohrung 18a, 18d; 19a, 19d im Bereich der die halben Taschen bildenden Schenkel 30a, 30b; 30c, 30d ausgebildet sind. Jeweils zwei weitere Bohrungen 18b, 18c; 19b, 19c sind in den beiden Seitenplatten 2, 3 im Bereich der vollständigen Tasche 8 ausgebildet. Zusätzlich weisen die beiden Seitenplatten 2, 3 an ihren radialen Stirnseiten jeweils eine radiale Ausnehmung auf, von denen lediglich die nach radial außen weisenden Ausnehmungen 28, 29 mit Bezugszeichen bezeichnet sind. Wie Fig. 2 verdeutlicht, weisen die beiden Seitenplatten 2, 3 eine Wandstärke 15 auf, die größer ist als die Wandstärke 50 der beiden Stege 4, 5. Hierdurch ist das Käfigsegment 1 in Umfangsrichtung des Wälzlagers 1 beziehungsweise eines aus diesen Käfigsegmenten 1 zusammengestellten Käfigs 22 vergleichsweise stabil ausgelegt, so dass ein gegebenenfalls auftretendes Aufeinanderschlagen von zwei unmit- telbar benachbarten Käfigsegmenten 1 , V, 1 " für diese unbeschadet erfolgen kann.

Außerdem sind im Berech der jeweils beiden axialen Enden der Seitenplatten 2, 3 sowohl radial außen als auch radial innen Führungselemente ausgebildet, von denen nur die radial äußeren Führungselemente 12a, 12b; 13a, 13b mit Bezugszechen ver- sehen sind. Diese Führungselemente 12a, 12b; 13a, 13b weisen an ihren freien radialen Enden Führungsflächen auf, mit denen die beiden Seitenplatten 2, 3 jeweils an einer zugeordneten Ringfläche 39a, 39c am Innenring 16 sowie an einer zugeordneten Ringfläche 39b, 39d am Außenring 17 des Wälzlagers 21 geführt werden. Dabei sind die beiden Ringflächen 39a, 39c des Innenrings 16 an den radialen Au- ßenseiten von zwei axial gegenüberliegend neben der Laufbahn 14a des Innenrings 16 ausgebildeten Borden 60, 62 ausgebildet. Die beiden Ringflächen 39b, 39d am Außenring 17 sind durch zwei axiale Verlängerungen 61 , 63 der dortigen Laufbahn 14b für die Wälzkörper 7 gebildet. Durch die vorzugsweise konvexe Wölbung der Führungsflächen der Führungselemente 12a, 12b; 13a, 13b ergibt sich im Zusammenwirken mit den Ringfläche 39a, 39b am Innenring 16 beziehungsweise Außenring 17 eine etwa linsenförmige Kontaktgeometrie, mit der die jeweiligen Seitenplatten 2, 3 an den Lagerringen 16, 17 anliegen, was einen sehr geringen Verschleiß an den genannten Bauteilen bewirkt.

Die Seitenplatten 2, 3 und die Stege 4, 5 weisen im Bereich der vollständigen Tasche 8 an deren taschenseitigen Flächen taschenseitige Vorsprünge 40, 41 , 42, 43, 44, 45, 46, 47 auf, die an ihren freien Enden jeweils eine Anlauffläche haben. Auch an den freien Schenkeln 30a, 30b; 30c, 30d der beiden Seitenplatten 2, 3 sind an deren taschenseitigen Flächen halbtaschenseitige Vorsprünge 31 , 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 mit endseitigen Anlaufflächen ausgebildet. Weitere solche Vorsprünge 48, 49 sind an den halbtaschenseitigen Flächen der beiden Stege 4, 5 vorhanden. An die Anlaufflächen der genannten Vorsprünge können sich in der vollständigen Tasche 8 oder in den beiden halben Taschen 10, 1 1 angeordnete Wälzkörper 7, 7', 7" anlegen und dadurch abstützen. Die Anzahl, Anordnung und konkrete Ausbildung der dieser Vorsprünge sowie deren Anlaufflächen wird in Abhängigkeit von der Geometrie der Tasche 8 und der beiden halben Taschen 10, 1 1 , vom Lagertyp, und von dem ge- wünschten Taschenspiel durch den Fachmann sinnvoll ausgewählt.

In den Figuren 5, 6 und 7 sind Umfangsabschnitte eines Wälzlagers 21 dargestellt, in denen erkennbar ist, dass ein Käfig 22 in einem Wälzlager 21 durch die Anordnung mehrerer Käfigsegmente 1 , 1 ', 1 " in Umfangsrichtung 9 des Wälzlagers 21 unmittel- bar hintereinander gebildet ist. Die Seitenplatten 2, 3; 2', 3'; 2", 3" und die Stege 4, 5; 4', 5' dieser Käfigsegmente 1 , 1 ', 1 " weisen hierbei die gerade genanten etwas unterschiedlichen Bezugszeichen auf. Die unmittelbar benachbarten Käfigsegmente 1 , 1 ', 1 " stoßen mit ihren in Umfangsrichtung 9 des Wälzlagers 21 zeigenden planen Stirnseiten 23, 24; 25, 26 direkt aneinander. Dadurch ist aus jeweils zwei endseitigen halben Taschen jeweils von zwei unmittelbar benachbarten Käfigsegmenten 1 , 1 ', 1 " jeweils eine zusammengesetzte Tasche 10, 1 1 '; 1 1 , 10' gebildet. Wenn alle Käfigsegmente 1 , 1 ', 1 " eines Wälzlagerkäfigs 22 auf Block aneinander gereiht sind, bilden diese unter Nutzung der in den halben Taschen 10, 1 1 '; 1 1 , 10' aufgenommenen Wälzkörper 7, 7', 7" einen axial stützenden Seitenrand. Die Wälzkörper 7, 7', 7" wirken dabei wie Verbindungsmittel zwischen den jeweils unmittelbar benachbarten Käfigsegmenten 1 . 1 ', 1 ". Die Stirnseiten 23, 24; 25, 26 der Seitenplatten 2, 3 können insbesondere für den Einsatz in Wälzlagern mit vergleichsweise kleinem Durchmesser auch konvex gewölbt ausgebildet sein. In den Figuren 3 und 4 ist sehr schön erkennbar, wie ein erfindungsgemäß ausgebildetes Käfigsegment 1 mit drei kegelabschnittförmigen Wälzkörpern 7, 7', 7" befüllt ist. Dabei zeigt Fig. 3 sehr deutlich die unterschiedliche Anordnung sowie Länge der dortigen taschenseitigen und halbtaschenseitigen Vorsprünge 31 , 33, 35, 37, 40, 42, 44, 45, 46, 47, 48, 49, an denen die jeweiligen Wälzkörper 7, 7', 7" in der vollständigen Tasche 8 und den beiden halben Taschen 10, 1 1 anliegen. Zusätzlich zeigt die Fig. 3 gut erkennbar, dass die Stege 4, 5 weitgehend parallel zu den Drehachsen 6 der Wälzkörper 7, 7', 7" ausgerichtet angeordnet sind.

In dem Axialschnitt der Fig. 7 ist deutlich erkennbar, dass an dem Innenring 16 des Wälzlagers 21 zwischen zwei radialen Borden 60, 62 eine radial innere Laufbahn 14a ausgebildet ist. Die beiden Borde 60, 62 weisen radial außen die schon erwähnten Ringflächen 39a, 39c zur radial inneren Führung der Seitenplatten 2, 3 auf. Der Außenring 17 verfügt dagegen über die schon erwähnte radial äußere Laufbahn 14b für die kegelabschnittförmigen Wälzkörper 7, 7', 7", welche axial beidseitig zwei Verlängerungen 61 ,63 aufweist, an denen die Ringflächen 39b, 39d zur radial äußeren Abstützung der Seitenplatten 2, 3 ausgebildet sind. Bei der in den Figuren 8 bis 12 gezeigten zweiten Ausführungsform eines gemäß den Merkmalen der Erfindung ausgebildeten Käfigsegments 1 ^* sind an den beiden Seitenplatten 2 ^* , 3 ^* keine radialen Ausnehmungen an deren radial inneren und äußeren Seiten ausgebildet, wohl aber die bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel genannten Bohrungen für einen Schmiermitteldurchtritt. Das Käfigsegment 1 ^* ist aus einer viereckigen, mittleren Plattenstruktur und daran angeordneten freien Schenkeln 30a ^* , 30b ^* ; 30c ^* , 30d ^* gebildet. Die viereckige Plattenstruktur besteht aus den beiden Seitenplatten 2 ^* , 3 ^* und zwei plattenförmigen Stegen 4 ^* , 5 ^* . Die freien Schenkel 30a ^* , 30b ^* ; 30c ^* , 30d ^* sind ebenfalls plattenartig ausgebildet und an der viereckige Plattenstruktur angeschweißten, wobei die freien Schenkel 30a ^* , 30b ^* ; 30c ^* , 30d ^* in die Umfangsrichtung 9 eines Wälzlagers 21 weisen. Das Käfigsegment 1 ^* gemäß den Figuren 8 bis 12 wird an den Laufflächen 14a, 14b der beiden Lagerringe 16, 17 des Wälzlagers 21 geführt. Hierfür weist des Käfigsegment 1 ^* an der radialen Außenseite (Fig. 8) und an der radialen Innenseite der beiden Stege 4 ^* , 5 ^* jeweils zwei radiale Führungsflächen 51 , 52, 53, 53, 54, 55, 56, 57, 58 auf, die im eingebauten Zustand des Käfigsegments 1 ^* auf den zugeordneten Laufflächen 14a, 14b von Innenring 16 beziehungsweise Außenring 17 radial abstützend zur Anlage gelangen. Fig. 8 zeigt hierzu erläuternd die radiale Oberseite und Fig. 9 die radiale Unterseite eines solchen Käfigsegments 1 ^* . Auch bei dieser zweiten Ausführungsform eines Kafigsegments 1 ^* mit den Merkmalen der Erfindung weist dieses eine vollständige Tasche 8 und zwei halbe Taschen 10, 1 1 zur Aufnahme von in diesem Fall ebenfalls kegelabschnittförmigen Wälzkör- pern 7, 7', 7" auf. In die vollständige Tasche 8 und in die beiden halben Taschen 10, 1 1 ragen ebenfalls Vorsprünge 31 , 33, 35, 37, 40, 42, 44, 45, 46, 47, 48, 49 in gleicher oder ähnlicher Geometrie und Anzahl wie bei dem Käfigsegments 1 gemäß den Figuren 1 bis 7. Die beiden Käfigsegmente 1 , 1 ^* der beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich voneinander im Wesentlichen durch die Art der Führung der- selben an den beiden Lagerringen 16, 17.

Bezugszeichenliste

I , 1 ^* Käfigsegment

1 ', 1 " Benachbartes Käfigsegment

2, 2 ^* Erste Seitenplatte

2', 2" Benachbarte erste Seitenplatte

3, 3 ^* Zweite Seitenplatte

3', 3" Benachbarte zweite Seitenplatte

4, 4 ^* Erster Steg

4', 4" Benachbarter erster Steg

5, 5 ^* Zweiter Steg

5', 5" Benachbarter zweiter Steg

6 Drehachse der Wälzkörper

7, 7', 7" Wälzkörper

8 Tasche

9 Umfangshchtung des Wälzlagers

10, 10' Erste halbe Tasche eines Käfigsegments

I I , 1 1 ' Zweite halbe Tasche eines Käfigsegments

12a, 12b Führungselemente an der ersten Seitenplatte 13a, 13b Führungselemente an der zweiten Seitenplatte

14a Laufbahn am Innenring

14b Laufbahn am Außenring

15 Wandstärke einer Seitenplatte

16 Innenring

17 Außenring

8a, 18b Bohrungen in der ersten Seitenplatte

18c, 18d Bohrungen in der ersten Seitenplatte

19a, 19b Bohrungen in der zweiten Seitenplatte

19c, 19d Bohrungen in der zweiten Seitenplatte

20 Kegelrolle

21 Kegelrollenlager, Wälzlager

22 Käfig

23 Erste Stirnseite der ersten Seitenplatte 24 Zweite Stirnseite der ersten Seitenplatte

25 Erste Stirnseite der zweiten Seitenplatte

26 Zweite Stirnseite der zweiten Seitenplatte

27 Axialrichtung des Wälzlagers und des Käfigs

28 Radiale Ausnehmung an der ersten Seitenplatte

29 Radiale Ausnehmung an der zweiten Seitenplatte

30 Bord am Innenring

30a, 30a ^* Erster freier Schenkel an der ersten Seitenplatte

30b, 30b ^* Zweiter freier Schenkel an der ersten Seitenplatte

30c, 30c ^* Erster freier Schenkel an der zweiten Seitenplatte

30d, 30d ^* Zweiter freier Schenkel an der zweiten Seitenplatte

31 Halbtaschenseitiger Vorsprung an der ersten Seitenplatte

32 Halbtaschenseitiger Vorsprung an der ersten Seitenplatte

33 Halbtaschenseitiger Vorsprung an der ersten Seitenplatte 34 Halbtaschenseitiger Vorsprung an der ersten Seitenplatte

35 Halbtaschenseitiger Vorsprung an der zweiten Seitenplatte

36 Halbtaschenseitiger Vorsprung an der zweiten Seitenplatte

37 Halbtaschenseitiger Vorsprung an der zweiten Seitenplatte

38 Halbtaschenseitiger Vorsprung an der zweiten Seitenplatte 39a, 39c Ringflächen am Innenring für Seitenplatten

39b, 39d Ringflächen am Außenring für Seitenplatten

40, 41 Taschenseitige Vorsprünge an der ersten Seitenplatte

42, 43 Taschenseitige Vorsprünge an der zweiten Seitenplatte

44, 45 Taschenseitige Vorsprünge am ersten Steg

46, 47 Taschenseitige Vorsprünge am zweiten Steg

48 Halbtaschenseitiger Vorsprung am ersten Steg

49 Halbtaschenseitiger Vorsprung am zweiten Steg

50 Wandstärke der Stege

51 Erste Führungsfläche am ersten Steg 4 ^*

52 Zweite Führungsfläche am ersten Steg 4 ^*

53 Erste Führungsfläche am zweiten Steg 5 ^*

54 Zweite Führungsfläche am zweiten Steg 5 ^*

55 Dritte Führungsfläche am ersten Steg 4 ^* 56 Vierte Führungsfläche am ersten Steg 4 ^*

57 Dritte Führungsfläche am zweiten Steg 5 ^*

58 Vierte Führungsfläche am zweiten Steg 5 ^*

60 Erster Bord am Innenring

61 Erste Verlängerung am Außenring

62 Zweiter Bord am Innenring

63 Zweite Verlängerung am Außenring

WK _D Wälzkörperdurchmesser

RL Raglänge