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Patent Searching and Data


Title:
ROLLING BEARING CAGE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/280339
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rolling bearing cage (1) having a first side ring (2) and a second side ring (3), wherein the two side rings (2, 3) are arranged at a spacing from one another in an axial direction (a) and wherein a number of webs (4) extend between the two side rings (2, 3) in order to form a number of receiving pockets (5) for rolling elements (6) corresponding to the number of webs (4). In order to design the cage such that it is particularly suitable for use at high speeds and allows favourable lubrication, the invention provides that first and second slopes (7, 8) extending at an angle (α, β) to the axial direction (a) at the side rings (2, 3) and/or at the webs (4) are formed on the radially internal surface of the cage (1) in the axial region of the two side rings (2, 3), wherein the radius (r) of the surface of the slopes (7, 8) decreases towards the axial centre (M) of the cage (1), and that third slopes (9) extending at an angle (γ) to the axial direction (a) at the side rings (2, 3) and/or at the webs (4) are formed on the radially external surface of the cage (1) in the axial region of one of the two side rings (2, 3).

Inventors:
LEHMANN TORSTEN (DE)
VOLL MARTIN (DE)
STOPPEL ERIKA (DE)
Application Number:
PCT/DE2022/100433
Publication Date:
January 12, 2023
Filing Date:
June 09, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16C33/46
Foreign References:
US3784268A1974-01-08
DE112009001651B42014-03-06
DE102010009331A12011-08-25
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Claims:
Patentansprüche

1. Wälzlagerkäfig (1 ) mit einem ersten Seitenring (2) und einem zweiten Seiten ring (3), wobei die beiden Seitenringe (2, 3) in axialer Richtung (a) beab- standet zueinander angeordnet sind und wobei sich zwischen den beiden Seitenringen (2, 3) eine Anzahl Stege (4) erstrecken, um eine der Zahl der Stege (4) entsprechende Anzahl an Aufnahmetaschen (5) für Wälzkörper (6) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass an der radial innenliegenden Oberfläche des Käfigs (1 ) im axialen Bereich der beiden Seitenringe (2, 3) an den Seitenringen (2, 3) und/oder an den Stegen (4) unter einem Winkel (a, ß) zur axialen Richtung (a) verlaufende erste und zweite Schrägen (7, 8) aus gebildet sind, wobei sich der Radius (r) der Oberfläche der Schrägen (7, 8) zur axialen Mitte (M) des Käfigs (1) hin verkleinert, und dass an der radial außenliegenden Oberfläche des Käfigs (1) im axialen Bereich einer der bei den Seitenringe (2, 3) an den Seitenringen (2, 3) und/oder an den Stegen (4) unter einem Winkel (g) zur axialen Richtung (a) verlaufende dritte Schrägen (9) ausgebildet sind.

2. Käfig nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schräge (7) im Bereich des ersten Seitenrings (2) unter einem Winkel (a) zwischen 8° und 20° verläuft.

3. Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schräge (8) im Bereich des zweiten Seitenrings (3) unter einem Winkel (ß) zwischen 35° und 55° verläuft.

4. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägen (7, 8) eine Erstreckung in axiale Richtung (a) haben, die zwi schen 10 % und 20 %, vorzugsweise zwischen 12 % und 16 % der Breite (B) des Käfigs (1) beträgt.

5. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass er als Spritzgießformteil ausgebildet ist. 6. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Polyetheretherketon (PEEK) besteht.

7. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der radial außenliegenden Oberfläche des Käfigs (1 ) im axialen Bereich einer der beiden Seitenringe (2, 3) an den Seitenringen (2, 3) und/oder an den Stegen (4) unter einem Winkel (d) zur axialen Richtung (a) verlaufende wei tere vierte Schrägen (10) ausgebildet sind.

8. Käfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten und vier ten Schrägen (9, 10) gleichsinnig an den Seitenringen (2, 3) und/oder an den Stegen (4) angeordnet sind.

9. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Seitenring (2) eine geringere radiale Erstreckung aufweist als der zweite Seitenring (3).

10. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Zylinderrollenlagerkäfig ist.

Description:
Bezeichnung der Erfindung Wälzlagerkäfig Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig mit einem ersten Seitenring und einem zweiten Seitenring, wobei die beiden Seitenringe in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und wobei sich zwischen den beiden Seitenringen eine Anzahl Stege erstrecken, um eine der Zahl der Stege entsprechende Anzahl an Aufnahmetaschen für Wälzkörper zu bilden.

Hintergrund der Erfindung

Käfige der gattungsgemäßen Art sind hinlänglich bekannt. Beispielsweise wird auf die DE 10 2010 009 331 A1 hingewiesen, in der ein Käfig für ein Zylinderrol lenlager gezeigt wird, der aus zwei axial beanstandeten Seitenring besteht, die über Stege miteinander verbunden sind.

Insbesondere bei Anwendungen, bei denen das Lager sehr schnell drehen muss, bestehen bei den vorbekannten Käfigen noch Nachteile mit Blick auf eine gute Schmierbarkeit. Ferner ist die Möglichkeit beschränkt, was die Stelle anbelangt, an der Öl ins Innere des Lagers, d. h. in den Bereich der Wälzkörper, eingespritzt werden kann. Teils ist dies nur zwischen dem Außenring und dem Käfig möglich.

Weiterhin ist teilweise auch der Fertigungsprozess des Käfigs aufwendig und teuer. Das gilt insbesondere dann, wenn der Käfig aus einem Ringteil durch spa nende Bearbeitung hergestellt werden soll.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Käfig für ein Wälzlager, insbesondere für ein Zylinderrollenlager, bereitzustellen, der sich besonders gut für den Einsatz bei hohen Drehzahlen eignet. Die Schmierung des Lagers soll durch die Gestaltung des Käfigs begünstigt werden. Dabei soll es auch möglich sein, eine größere Auswahl betreffend den Ort zu haben, an dem das Öl ins In nere des Lagers eingespritzt wird. Darüber hinaus wird eine günstige und preis werte Herstellungsmöglichkeit für den Käfig angestrebt.

Beschreibung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung sieht vor, dass an der radial in nenliegenden Oberfläche des Käfigs im axialen Bereich der beiden Seitenringe an den Seitenringen und/oder an den Stegen unter einem Winkel zur axialen Richtung verlaufende erste und zweite Schrägen ausgebildet sind, wobei sich der Radius der Oberfläche der Schrägen zur axialen Mitte des Käfigs hin verkleinert, und dass an der radial außenliegenden Oberfläche des Käfigs im axialen Bereich einer der beiden Seitenringe an den Seitenringen und/oder an den Stegen unter einem Winkel zur axialen Richtung verlaufende dritte Schrägen ausgebildet sind.

Mit der zuletzt genannten Spezifikation bezüglich der ersten und zweiten Schrä gen ist gemeint, dass die Schrägen im Bereich der beiden Seitenringe gegensin nig gerichtet sind und zur Lagermitte hin im Durchmesser kleiner werden.

Die erste Schräge im Bereich des ersten Seitenrings verläuft bevorzugt unter ei nem Winkel zwischen 8° und 20°. Die zweite Schräge im Bereich des zweiten Seitenrings verläuft bevorzugt unter einem Winkel zwischen 35° und 55°. Der erste Seitenring weist dabei bevorzugt eine geringere radiale Erstreckung auf als der zweite Seitenring.

Die Schrägen haben bevorzugt eine Erstreckung in axiale Richtung, die zwischen 10 % und 20 %, insbesondere zwischen 12 % und 16 % der Breite des Käfigs beträgt.

Der Käfig ist besonders bevorzugt als Spritzgießformteil ausgebildet. Er besteht dabei bevorzugt aus Polyetheretherketon (PEEK). Weiterhin kann vorgesehen werden, dass an der radial außenliegenden Oberflä che des Käfigs im axialen Bereich einer der beiden Seitenringe an den Seitenrin gen und/oder an den Stegen unter einem Winkel zur axialen Richtung verlau fende weitere vierte Schrägen ausgebildet sind.

Alle genannten Schrägen sind bevorzugt als ebene Abflachungen an den Seiten ringen bzw. an den Stegen ausgebildet, die im Radialschnitt unter einem Winkel zur axialen Richtung des Käfigs verlaufen.

Die dritten und vierten Schrägen sind bevorzugt - im Gegensatz zu den ersten und zweiten Schrägen - gleichsinnig an den Seitenringen und/oder an den Ste gen angeordnet.

Wie bereits erwähnt, sieht eine Fortbildung vor, dass der erste Seitenring eine geringere radiale Erstreckung aufweist als der zweite Seitenring.

Der Käfig ist bevorzugt Bestandteil eines Zylinderrollenlagers.

Der vorgeschlagene Käfig eignet sich in besonders vorteilhafter weise für Zylin derrollenlager, die im Betrieb sehr schnell drehen. Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall ist eine Spindellagerung, bei der Zylinderrollenlager mit dem be schriebenen Käfig eingesetzt werden.

Dabei ist bevorzugt eine Öleinspritzung in den Bereich der Wälzkörper vorgese hen, um optimale Betriebsverhältnisse aufrecht zu erhalten.

Ein Zylinderrollenlager, welches mit dem beschriebenen Käfig versehen ist, kann mit hohen Drehzahlen betrieben werden, wobei eine hohe Präzision und Robust heit gewährleistet sind.

Wird der Käfig, wie bevorzugt vorgesehen, durch Spritzgießen hergestellt, ist eine schnelle und kostengünstige Fertigung möglich. Die genannten Schrägen be günstigen den Fierstellungsprozess. Bislang werden, wie oben bereits erwähnt, Käfige der gattungsgemäßen Art häu fig durch spanende Bearbeitung (Drehen und Fräsen) aus einem ringförmigen Rohling hergestellt, der aus PEEK besteht. Dieser Bearbeitungsprozess erfordert eine hohe Taktzeit und ist damit kostenintensiv. Durch das Spritzgießen werden diese Nachteile beseitigt, wobei die vorgesehenen Schrägen insbesondere für eine vorteilhafte Entformung des Käfigs aus dem Spritzgießwerkzeug sorgen.

Durch das vorgeschlagene Konzept kann eine Drehzahlerhöhung gegenüber vorbekannten Lösungen von bis zu 20 % erreicht werden.

Ferner wird es in vorteilhafter weise möglich, beim Einspritzen des Schmierstoffs größere Freiheitsgrade zur Verfügung zu haben. Während es bislang häufig nur möglich war, den Schmierstoff zwischen dem Innenring und dem Käfig oder zwi schen dem Außenring und dem Käfig einzuspritzen, bestehen nunmehr durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung durch die beschriebenen Schrägen Einspritz möglichkeiten sowohl im Bereich des Außenrings als auch im Bereich des Innen rings. Dabei ist auch eine Schrägeinspritzung insbesondere am Innenring mög lich. Die Schrägen dienen als Reflexion- bzw. Leitflächen und begünstigen das Einbringen des Schmierstoffs (Öl) in das Innere des Lagers, d. h. zu den Wälz körpern.

Die Teilkreise für die Einspritzung ändern sich im Vergleich zur eingangs genann ten vorbekannten Lösung entsprechend. Insbesondere wird eine Schrägeinsprit zung bei einem relativ großen axialen Verschiebeweg möglich. Die erfindungs gemäß vorgesehenen Schrägen gewährleisten somit ein höheres Maß an Flexi bilität bei der Einspritzung von Schmiermittel (Öl).

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzla gerkäfigs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 im Radialschnitt ein Zylinderrollenlager mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Käfig,

Figur 2 den Radialschnitt durch den Käfig gemäß Figur 1 , wobei ein Schnitt im Bereich einer Aufnahmetasche dargestellt ist, und

Figur 3 in perspektivischer Darstellung einen Teil des Käfigs.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Figur 1 ist ein Zylinderrollenlager 11 im Radialschnitt dargestellt, welches einen Innenring 12 und einen Außenring 13 aufweist, zwischen denen Zylinderrollen 6 angeordnet sind. Die Zylinderrollen 6 werden von einem Käfig 1 geführt. Der Kä fig 1 hat eine besondere Ausgestaltung, wie sich aus der Zusammenschau mit den weiteren Figuren 2 und 3 ergibt.

In zunächst bekannter Weise hat der Käfig 1 einen ersten Seitenring 2 und einen zweiten Seitenring 3, die in axialer Richtung a zueinander beabstandet angeord net sind. Die Verbindung zwischen den beiden Seitenringen 2 und 3 wird durch Stege 4 bewerkstelligt. Dabei begrenzen die Seitenringe 2 und 3 sowie zwei be nachbarte Stege 4 eine Aufnahmetasche 5 für eine Zylinderrolle 6.

Wie sich aus den Figuren weiter ergibt, sind an der radial innenliegenden Ober fläche des Käfigs 1 , und zwar im axialen Bereich der beiden Seitenringe 2 bzw. 3, an den Seitenringen 2, 3 bzw. an den Stegen 4 Schrägen vorgesehen, und zwar eine erste Schräge 7 und eine zweite Schräge 8. Die erste Schräge 7 ist dabei am ersten Seitenring 2 angeordnet und verläuft über den gesamten Um fang des Seitenrings 2. Die zweite Schräge 8 ist jeweils an den Stegen 4 ange ordnet. Die erste Schräge 7 und die zweite Schräge 8 sind dabei zueinander ge gensinnig ausgerichtet, d. h. zur axialen Mitte M des Käfigs 1 fällt der Radius der Oberfläche der jeweiligen Schräge ab. Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, ist dabei die radiale Erstreckung (in Richtung r) des ersten Seitenrings 2 geringer als diejenige des zweiten Seiten rings 3. In Kombination mit den beschriebenen ersten und zweiten Schrägen 7 und 8 ergibt sich damit eine günstige Einspritzmöglichkeit für Schmieröl in den Bereich der Aufnahmetaschen 5.

Im Ausführungsbeispiel liegt der Winkel a der ersten Schräge 7 bei ca. 13°. Der Winkel ß der zweiten Schräge 8 liegt bei ca. 45°.

Die Erstreckung der ersten und zweiten Schräge 7, 8 in axiale Richtung a liegt im Ausführungsbeispiel etwa bei 12 % bis 15 % der Breite B des Käfigs 1.

Wie weiter zu erkennen ist, sind auch im radial außenliegenden Bereich der Sei tenringe 2, 3 bzw. der Stege 4 weitere Schrägen angeordnet, nämlich eine dritte Schräge 9 sowie eine vierte Schräge 10. Dabei verläuft die dritte Schräge 9 be vorzugt unter einem Winkel g zur axialen Richtung a, der zwischen 15° und 25° beträgt. Indes verläuft die vierte Schräge 10 bevorzugt unter einem Winkel d zur axialen Richtung a, der zwischen 35° und 55° beträgt. Wie sich aus Figur 2 auch ergibt, sind die ersten Schrägen 7 und die dritten Schrägen 9 so orientiert, dass sich im Radialschnitt des Käfigs, wie er in Figur 2 dargestellt ist, ein spitz bzw. pfeilförmig zulaufender axialer Endbereich des Seitenrings 2 ausgebildet wird.

Der beschriebene Käfig kommt bevorzugt in einem Zylinderrollenlager zum Ein satz, welches für den hochdrehenden Einsatz in einer Spindel vorgesehen ist.

Durch die Anordnung der beschriebenen Schrägen wird eine flexible Einspritzung von Schmieröl ins Innere des Lagers, d. h. in den Bereich der Aufnahmetaschen 5 bzw. der Wälzkörper 6, möglich. Bezugszeichenliste

1 Wälzlagerkäfig (Zylinderrollenlagerkäfig)

2 erster Seitenring

3 zweiter Seitenring

4 Steg

5 Aufnahmetasche

6 Wälzkörper (Zylinderrolle)

7 erste Schräge

8 zweite Schräge

9 dritte Schräge

10 vierte Schräge

11 Wälzlager (Zylinderrollenlager)

12 Innenring

13 Außenring a axiale Richtung r radiale Richtung

M axiale Mitte des Käfigs

B Breite des Käfigs a Winkel der ersten Schräge 7 ß Winkel der zweiten Schräge 8

Y Winkel der dritten Schräge d Winkel der vierten Schräge