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Title:
LUBRICATION-OPTIMIZED ROLLER BEARING CAGE FOR CYLINDRICAL ROLLER BEARINGS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/110103
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a roller bearing cage (1) for cylindrical roller bearings, comprising a plurality of cage pockets (2) which are designed to accommodate rolling elements and are formed by two parallel outer rings (3, 4) and bridges (5) extending between the outer rings (3, 4), characterized in that a first outer ring (3) has first sections (6) having a first ring height and second sections (7) having a second ring height, the first ring height being different from the second ring height, whereas another ring height of a second outer ring (4) is constant all around.

Inventors:
PAUSCH MICHAEL (DE)
Application Number:
DE2014/200672
Publication Date:
July 30, 2015
Filing Date:
December 02, 2014
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16C33/66; F16C33/46; F16C19/26
Foreign References:
DE112011102719T52013-06-27
JPH11336767A1999-12-07
DE112012000514T52013-10-31
JP2002349580A2002-12-04
JP2005061483A2005-03-10
DE112011102719T52013-06-27
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Claims:
Patentansprüche

Wälzlagerkäfig (1) für Zylinderrollenlager mit einer Vielzahl von Käfigtaschen (2), wobei die Käfigtaschen (2) ausgelegt sind, Wälzkörper aufzunehmen und die Käfigtaschen (2) durch zwei parallele Außenringe (3, 4) und zwischen den Außenringen (3, 4) verlaufende Stege (5) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Außenring (3) erste Bereiche (6) mit einer ersten Ringhöhe (8) und zweite Bereiche (7) mit einer zweiten Ringhöhe (9) aufweist, wobei die erste Ringhöhe (8) von der zweiten Ringhöhe (9) unterschiedlich ist und wobei eine weitere Ringhöhe eines zweiten Außenrings (4) durchgehend konstant ausgebildet ist.

Wälzlagerkäfig (1) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Ringhöhe (8) der ersten Bereiche (6) des Außenrings (3) größer ist als die zweite Ringhöhe (9) der zweiten Bereiche (7) des Außenrings (3).

3. Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Außenring (3) einen annähernd L-förmigen Querschnitt aufweist. 4. Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei dr Verlauf eines Übergangs von den ersten Bereichen (6) zu den zweiten Bereichen (7) stetig ist.

5. Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Länge der ersten Bereiche (6) unterschiedlich zu einer weiteren Länge der zweiten

Bereiche (7) ausführbar ist.

Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bereiche (6, 7) konvex ausgebildet sind.

Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens eine Ausnehmung (10) in den ersten Bereichen (6) vorgesehen ist, wobei die Ausnehmung (10) eingerichtet ist, eine Schmierstoffversorgung des Wälzlagerkäfigs (1) zu ermöglichen.

Wälzlagerkäfig (1) gemäß Anspruch 7, wobei sich die Ausnehmung (10) über eine Breite der ersten Bereiche (6) erstreckt.

Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die Ausnehmung (10) konkav ausgebildet ist.

Wälzlagerkäfig (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten Bereiche (6) eingerichtet sind, den Wälzlagerkäfig (1) zu führen und die zweiten Bereiche (7) eingerichtet sind eine Schmierstoffversorgung des Wälzlagerkäfigs (1) zu ermöglichen.

Description:
Bezeichnung der Erfindung

Schmierungsoptimierter Wälzlagerkäfig für Zylinderrollenlager Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen schmierungsoptimierten Wälzlagerkäfig für Zylinderrollenlager.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Wälzlagerkäfigen bekannt.

Bei der Übernahme eine Loslagerfunktion werden bevorzugt in Motorspindeln Zylinderrollenlager eingesetzt. Lager für besonders schnell drehende Anwendungen werden ergänzend mit Hochleistungskäfigen und Keramikwälzkörpern ausgestattet. Ferner existiert die Variante der„halben Rollenanzahl" zur weiteren Reibungssenkung im Betrieb des Lagers.

In der DE 112011102719 T5 ist ein Wälzlager und ein Werkzeugmaschinen- Spindelapparat beschrieben, in welchen das Schmiermittel-Abgabe-Betriebsverhalten zum Unterdrücken eines anormalen Temperaturanstiegs des Wälzlagers verbessert ist, und um eine Reduktion der Zeit zu gestatten, die im Fall einer Fettschmierung für eine Einlauf-Operation erforderlich ist. Der Käfig zum Verwenden in dem Wälzlager weist ein Paar ringförmiger Bereiche auf, die in der axialen Richtung Seite an Seite angeordnet sind, und eine Vielzahl Säulenbereiche 16, die in der Umfangsrichtung mit gegebenen Intervallen angeordnet sind, um das Paar ringförmiger Bereiche zu verbinden. Jeder der ringförmigen Bereiche hat eine Vielzahl konvexer vorstehender Bereiche an seiner äußeren Umfangsfläche, die in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die konvexen vorstehenden Bereiche des einen der ringförmigen Bereiche sind an in Umfangsrichtung unterschiedlichen Positionen gegenüber den konvexen vorstehenden Bereichen des anderen ringförmigen Bereiches ausgebildet. Trotz der guten Drehzahleignung und Loslagerfunktion treten bei Öl- oder Öl-Luft- geschmierten Zylinderrollenlagern in bestimmten Drehzahlbereichen immer wieder Zustand der Überschmierung auf. Dieser Zustand resultiert aus der Tatsache, dass die Linienberührung der Wälzkörper ein schnelles Verdrängen des zugeführten Öls verhindert. In diesem Zustand der Überschmierung ist die Verdrängungszeit damit größer als der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Rollen. Das Öl muss quasi „überrollt" werden. Verstärkt wird dieser Effekt durch einen laufbahngeführten Käfig, da eine Ölverdrängung durch den Käfigführungsbord verhindert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es besteht somit die technische Aufgabe, einen Wälzlagerkäfig für Zylinderrollenlager zu entwickeln, der einfach herzustellen ist und der es erlaubt, Überschmierungszustände bei sich schnell drehenden Zylinderrollenlagern zu vermeiden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch einen Wälzlagerkäfig für Zylinderrollenlager mit einer Vielzahl von Käfigtaschen, wobei die Käfigtaschen ausgelegt sind, Wälzkörper aufzunehmen und die Käfigtaschen durch zwei parallele Außenringe und zwischen den Außenringen verlaufende Stege gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Außenring erste Bereiche mit einer ersten Ringhöhe und zweite Bereiche mit einer zweiten Ringhöhe aufweist, wobei die erste Ringhöhe von der zweiten Ringhöhe unterschiedlich ist und wobei eine weitere Ringhöhe eines zweiten Außenrings durchgehend konstant ausgebildet ist.

Bevorzugt ist unter der Ringhöhe die Höhe eines Außenrings zu verstehen. Bevorzugt ist der Wälzlagerkäfig für schnell drehende Zylinderrollenlager für Werkzeugspindelmaschinen vorgesehen. Vorzugsweise sind die schnell drehenden Zylinderrollenlager Hochgeschwindigkeits-Zylinderrollenlager. Besonders bevorzugt weist der zweite Außenring eine Ringhöhe auf, die geringer ist, als die Ringhöhe des ersten Außenrings.

Besonders bevorzugt weist der zweite Außenring eine Ringhöhe auf, die der Höhe der Stege entspricht.

Durch das Vorsehen von unterschiedlichen Bereichen entlang eines Außenrings, wobei der andere Außenring eine konstante Höhe aufweist, ist es möglich, Schmierstoffe abzuführen und so Überschmierungszustände bei sich schnell drehenden Zylinderrollenlagern zu verhindern.

Besonders bevorzugt ist der Wälzlagerkäfig einstückig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Wälzlagerkäfig aus Metall, bevorzugt aus Stahl, gefertigt.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die erste Ringhöhe der ersten Bereiche des Außenrings größer als die zweite Ringhöhe der zweiten Bereiche des Außenrings.

Dabei weisen alle ersten Bereiche dieselbe Ringhöhe auf. Ferner weisen alle zweiten Bereiche dieselbe Ringhöhe auf. Die erste Ringhöhe unterscheidet sich aber von der zweiten Ringhöhe.

Vorzugsweise sind die ersten Bereiche als gegenüber den zweiten Bereichen erhabene Bereiche ausgestaltet. Bevorzugt sind die ersten und die zweiten Bereiche auf dem ersten Außenring abwechselnd anordbar. Auf diese Weise ist es möglich, einen annähernd rotationssymmetrischen Wälzlagerkäfig zu schaffen.

Besonders bevorzugt sind die ersten und die zweiten Bereiche willkürlich versetzt angeordnet, um bspw. eine harmonische Anregung des Wälzlagerkäfigs, die zu Geräuschen führen können, zu unterbinden

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der erste Außenring einen annähernd L-förmigen Querschnitt auf.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Verlauf eines Übergangs von den ersten Bereichen zu den zweiten Bereichen stetig.

Auf diese Weise ist eine Rotation des Wälzlagerkäfigs entlang der ersten Bereiche im Betrieb problemlos möglich.

Bevorzugt erflogt ist der Übergang linear ausgeführt. Besonders bevorzugt weist der Übergang einen Verlauf auf, der kurvenförmig, gerade und wider kurvenförmig ausgestaltet ist.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine Länge der ersten Bereiche unterschiedlich zu einer weiteren Länge der zweiten Bereiche ausführbar.

Auf diese Weise ist es möglich eine Vielzahl von unterschiedlichen Geometrien zu erzeugen, die je nach Anwendungsfall und den entsprechenden Randbedingungen für den Wälzlagerkäfig anwendbar sind.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Bereiche konvex ausgebildet.

Damit ist es auf eine einfache Weise möglich, eine Führung des Wälzlagerkäfigs in einer Vorrichtung weiter zu verbessen. Besonders bevorzugt weisen die Bereiche eine annähernd quaderförmige Oberfläche auf, die vorzugsweise nach außen hin gewölbt ausgeführt ist. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist mindestens eine Ausnehmung in den ersten Bereichen vorgesehen, wobei die Ausnehmung eingerichtet ist, eine Schmierstoffversorgung des Wälzlagerkäfigs zu ermöglichen.

Bevorzugt ist die Ausnehmung eine Vertiefung, die mittels einer Vorrichtung in den ersten Bereich einbringbar ist.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erstreckt sich die Ausnehmung über eine Breite der ersten Bereiche. Damit ist es möglich, Schmierstoffe abzuführen, um eine Überschmierung des Wälzlagerkäfigs zu vermeiden.

Bevorzugt sind die Ausnehmungen annähernd mittig über die Länge des ersten Bereichs angeordnet. Damit werden die Rotationseigenschaften des Wälzlagerkäfigs am wenigsten beeinträchtigt.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Ausnehmung konkav ausgebildet. Alternativ ist die Ausnehmung V-förmig, Linien-förmig oder Halbkreis-förmig ausgestaltet

Mit der Ausnehmung lassen sich Schmierstoffe besonders gut abführen. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die ersten Bereiche eingerichtet, den Wälzlagerkäfig zu führen und die zweiten Bereiche sind eingerichtet eine Schmierstoffversorgung des Wälzlagerkäfigs zu ermöglichen. Bevorzugt besteht der Wälzlagerkäfig aus Kunststoff, vorzugsweise PEEK oder Polyamid, aus Messing, aus Phenolharz-Baumwollgewebe, aus Stahl oder aus einem beschichteten Stahlwerkstoff.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nun beispielhaft durch Figuren veranschaulicht, dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs, Fig. 2 ein Detail einer schematischen Frontansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs aus Figur 1,

Fig. 3 eine schematische Ansicht durch einen Schnitt A-A aus Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Ansicht durch einen Schnitt B-B aus Fig. 2 und

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs.

Der Wälzlagerkäfig 1 weist einen erster Außenring 3 und einen zweiten Außenring 4 auf, die parallel einander gegenüber liegen. Der Wälzlagerkäfig 1 wird durch die parallelen Außenringe 3, 4 und zwischen den Außenringen 3, 4 verlaufende Stege 5 (vgl. Fig. 2) gebildet.

Der erste Außenring 3 weist Bereiche 6, 7 mit unterschiedlichen Ringhöhen 8, 9 (vgl. Fig. 3 und 4) auf. Eine weitere Ringhöhe des zweiten Außenrings 4 ist, im Gegensatz zu den Ringhöhen 8, 9, durchgehend konstant ausgebildet. Der Wälzlagerkäfig 1 ist rotationssymmetrisch aufgebaut und ist eingerichtet, sich im Betrieb um eine Rotationsachse 11 zu drehen. Der erste Außenring 3 weist vier erste Bereiche 6 und vier zweite Bereiche 7 auf. Ein Übergang vom ersten Bereich 6 zum zweiten Bereich 7 erfolgt stetig.

Die Bereiche 6, 7 sind konvex, also nach außen hin gewölbt, ausgebildet.

Dabei sind die ersten Bereiche 6 eingerichtet, den Wälzlagerkäfig 1 zu führen. Die zweiten Bereiche 7 und die Vertiefungen 10 sind eingerichtet eine Schmierstoffversorgung des Wälzlagerkäfigs 1 zu ermöglichen. Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Wälzlagerkäfig für Zylinderrollenlager vorgestellt, der einfach herzustellen ist und der es erlaubt, Überschmierungszustände bei schnell drehenden Zylinderrollenlagern zu vermeiden.

In Fig. 2 ist ein Detail einer schematischen Frontansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs aus Figur 1 dargestellt.

Der Wälzlagerkäfig 1 weist eine Vielzahl von Käfigtaschen 2 auf. Die Käfigtaschen 2 sind ausgelegt, Wälzkörper, insbesondere Zylinderrollenlager, aufzunehmen. Der Wälzlagerkäfig 1 ist rotationssymmetrisch aufgebaut.

Die Käfigtaschen 2 sind durch die zwei parallelen Außenringe 3, 4 und zwischen den Außenringen 3, 4 verlaufende Stege 4 gebildet.

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht durch einen Schnitt A-A aus Fig. 2.

Im Schnitt A-A ist das Profil des Wälzlagerkäfigs 1 dargestellt. Das Profil weist einen annähernd L-förmigen Querschnitt auf, der durch den zweiten Außenring 4, den Steg 5 und den ersten Außenring 3, der selbst einen annähernd L-förmigen Querschnitt aufweist, gebildet wird.

Die ersten Bereiche 6 des ersten Außenrings 3 weisen Ringhöhen 8 auf, die größer sind als die Ringhöhen 9 der zweiten Bereiche 7. Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht durch einen Schnitt B-B aus Fig. 2.

Im Schnitt B-B ist das Profil des Wälzlagerkäfigs 1 dargestellt. Das Profil weist einen annähernd L-förmigen Querschnitt auf, der durch den zweiten Außenring 4, den Steg 5 und den ersten Außenring 3, der selbst einen annähernd L-förmigen Querschnitt aufweist, gebildet wird.

Die ersten Bereiche 6 des ersten Außenrings 3 weisen Ringhöhen 8 auf, die größer sind als die Ringhöhen 9 der zweiten Bereiche 7.

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs. Im Unterschied zu dem Wälzlagerkäfig 1 aus den Figuren 1 bis 4 weist der Wälzlagerkäfig 1 aus Fig. 5 Ausnehmung 10 in den ersten Bereichen 6 auf. Im Bereich der Ausnehmung verringert sich die Ringhöhe entsprechend

Die Ausnehmung 10 erstreckt sich dabei über eine Breite des ersten Bereichs 6. Die Ausnehmung 10 ist annähernd mittig über eine Länge des ersten Bereichs 6 vorgesehen.

Die Vertiefung ist konkav, d.h. nach innen hin gewölbt ausgebildet.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein alternativer Wälzlagerkäfig für Zylinderrollenlager vorgestellt, der einfach herzustellen ist und der es ferner erlaubt, Überschmierungszustände bei schnell drehenden Zylinderrollenlagern mittels der Ausnehmungen zusätzlich zu verringern. Bezugszahlenliste

1 Wälzlagerkäfig

2 Käfigtasche

3 Außenring

4 Außenring

5 Steg

6 Bereich

7 Bereich

8 Ringhöhe

9 Ringhöhe

10 Ausnehmung

11 Rotationsachse