Käfig für Nadellager, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Es sind bereits Käfige für die Nadeln von Nadellagern bekannt, bei denen die Axialdrücke der Nadeln .durch Drucküber tragungsringe auf die Laufringschultern übertragen werden und bei denen die Schräg stellung der Nadeln, durch einen Abstand der die Druckübertragungsringe zusammenhal tenden Stege vermindert wird, der grösser als die Steglänge ist. Die Axialdrücke oder Na deln treten rhythmisch auf.
Sie werden in folge .des grossen Stegabstandes, ohne die Steige stark auf Zug zu beanspruchen, die Druckübertragungsringe so weit ausbiegen, dass das zwischen ihnen und den Laufring schultern notwendige Axialspiel verschwän- det und sie sich an die Laufringschultern an legen und den Axialdruck auf diese über tragen.
Der Axialdruck entsteht meistens nur in der Druckzone des Lagers. Damit :die aus gebogenen Druckübertragungsringe nach Auf hören des Axialdruckes nicht fortfahren, an den Laufringschultern zu schleifen, müssen sie aus eigener Kraft, das heisst infolge ihrer Elastizität, in ihre ursrprüngliche Gestalt zu rückkehren. Die Kraft zur Zurückfederung besitzt ein rillenförmig ausgebildeter Quer schnitt in höherem Masse als ein flacher Quer schnitt, gleiche Länge und Form der Nadeln vorausgesetzt.
Dieser Vorteil des rillenförmigen vor dem flachen Querschnitt tritt insbesondere dann in die Erscheinung, wenn man die axiale Wandstärke der Druckübertragungsringe zu gunsten der tragenden Nadellänge möglichst schwach macht; denn in diesem Fall ist das Verhältnis der Trägheitsmomente des rillen- förmigen zum flachen Querschnitt beträcht lich grösser als bei grosser axialer Wand stärke der Druckübertragungsringe.
Die elastischen Eigenschaften oder Druck übertragungsringe werden in noch höherem Masse in Anspruch ;genommen, wenn man die Hetzte, etwa Zn #dieir Mitte zwischen zwei Steigen liegende Nadel eindeidedrt. Je weiter' die Stege voneinander abstehen, desto weniger -werden die Übergangsstellen zwischen den Druckübertragungsringen und den Stegen auf Zug beansprucht.
Dies ist für die Festig keit des Käfigs von Bedeutung, insbesondere wenn der Käfig elektrisch geschweisst wer den soll, da elektrisch geschweisste Verbin du gen gegen Zugbeanspruchungen empfind- litclr sind.
Die Erfindung betrifft einen Käfig für '-Nadellager, bestehend aus seitlichen Druck- übertragungsrinigen und einigen diese ver bindenden Stegen, deren Länge kleiner Ist .als ihr Abstand, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stegabstand so gross ist und die Druckübertragungsringe einen solchen rillen- förmigen Querschnitt aufweisen, dass sie die Axialdrücke der Nadeln elastisch auf die Laufringschultern übertragen.
Zweckmässig Ist der Abstand der Stege sei gross und der Querschnitt der Druckübertra gungsringe so klein, dass die etwa in der Mitte zwischen zwei Stegen liegenden Nadeln in die Rillen der Druckübertragungsringe eingefedert werden können.
Sollen die Stege mit den Druckübertra gungsringen elektrisch. verschweisst werden. so kann der Abstand der Stege voneinander so gross gewühlt werden, dass die Schweiss stellen beim Ei=nfedern nur wenig-,- auf Zu:; beansprucht werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Käfigs gemäss der Erfindung wird der infolge des grossen Stegabstandes geringe Wi derstand der Druckübertragungsringe gegen dass elastische Ausbiegen unter axialem Na- delidruck durch seitlich befestigte, gleich zeitig die Führungsrillen bildende Ringe er h.öht.
Zusätzlich kann bei einem solchen Käfig mit grossem Stegabstand der Widerstand der Druckübertragungsringe gegen das elastische Ausbiegen durch U-förmige Verbindung der .seitlichen Versteifungsringe erhöht werden.
Diese U-förmigen Versteifungsringe kön nen schliesslich zur Sicherung gegen durch axialen Nadeldruck erzeugten Verschleiss ge- härtet oder aus verschleissfestem Werkstoff hergestellt sein.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Ver fahren zur Herstellung des im Patentan spruch I gekennzeichneten Käfigs. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet. dass die Stege während 'der Schweissuni oder Lötuni dadurch senkrecht auf den Druck festgehalten werden, dass letztern auf den Stegenden gebohrt und ver- stiftet und dann durch eine Schmelzverbin dung verehrt, zum Beispiel hart gelötet oder elektrisch geschweisst werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vor richtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Diese Vorrichtung isst dadurch gekennzeich net, dass die Stege während der Verbindungs operation in radialer Richtung durch kon zentrisch geführte Zylinder und in tangen tialer Richtung durch zwischen die Stege ge legte Ringstücke senkrecht auf dien Ebenen der Druckübertragungsringe gehalten werden, während deren axialer Abstand dadurch be stimmt wird, dass sich die Stege infolge der Verbindungsoperation so weit verkürzen, biss sich die Druckübertragungsringe auf die Ringstücke aufliegen.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele der Einrichtung gemäss der Erfindung dargestellt; es zeigen: Fing. 1 ein mit dein erfindungsgemässen Käfig ausgerüstetes Nadellager in teilweisem Schnitt nach der Mittelachse, wobei der Druckübertragungsringkörper in Ansicht er scheint, Fig. 2 und 3 den aus den Laufringen herausgenommenen Druckübertragungsring körper in Antsicht von der Seite und von oben, Fig. 4 in grösserem Massstab einen Schnitt durch die mit dem Druckübertragungsring körper ausgerüsteten Laufringe, Fig.
4a in kleinerem Massstab einen ähn lichen Schnitt einer Variante, Fig. 5, 6 eine Vorrichtung zur Herstellung der Druckübertr# gunbrsringkörper gemäss der Erfindung im senkrechten Schnitt und im Schnitt nach A-B der Fig. 5, Fig. 7, 8 eine zweite Vorrichtung im senk rechten Schnitt und in Ansicht von oben, Fig.
9 bis 11 .eine Art der Verbindung von Druckübertragungsringen und Stegen durch Hartlötung, Fig. 12 und 13 einen aus dein. Ganzen ge arbeiteten Druckübertragungsringkörper und die Art seiner Herstellung, Fig. 14, 15 und 16 eine besondere Art der Herstellung der Nadelrille, Fig. 17, 18, 19 schematisch das Verhal ten der Nadeln im Betrieb, Fig. 20 eine weitere Ausführungsform. In der Zeichnung .ist wegen der Klarheit der Darstellung die axiale Wandstärke grösser dargestellt, als sie gemacht werden kann.
In den folgenden Ausführungen wird zu nächst auf Fig. 17, 18 und 19 der Zeichnung Bezug genommen.
In der Praxis lässt man bei der Prüfung der Wälzkörper so viel Abweichung vom vollkommenen Zylinder zu, wie der Werk <I>stoff</I> durch .seine Elastizität aufnehmen kann, damit die Walzkörper längs ihrer ganzen Be- rührungslinie nach traben. Bei :gleicher To leranz der Enddurchmesser stellt die lange Nadel einen Kegel mit kleinerem Zentri- Winkel und die kürzere Nadel einen Kegel i mit grösserem Zentriwinkel dar.
Der Zentri winkel ergibt den Steigungswinkel. der Schraubenlinie, die die wandernde Nadel aus führt. Das Ende der Nadel durclwand ert hierbei ,das Schulterspiel längs einer Kurve K (in Fig. 18), deren Krümmung um so stärker ist, je :grösser der Zentriwinkel der kegel förmigen Nadel bezw. je kürzer die Nadel isst.
Je grösser aber,der Zentriwinkel der Nadel bezw. je kürzer die Nadel und je stärker r die Krümmung der Anlaufkurve isst, desto, kleiner ist die senkrecht auf die Schulter wirkende Komponente (M, Fig. 19) der Kraft, mit der die Nadel an der Schulter an läuft, und desto häufiger trifft die Nadel auf s die Schulter auf.
Bei dem Nadellager gemäss der Erfindung können der äussere Laufring a und der innere Laufring b so ausgebildet sein, dass nur der äussere (Fig. 4a) oder nur der innere Lauf ring zwei Schultern c hat. Bei dürr in. Fig. 1 i bis 4 dargestellten Ausführungsform hat jeder der beiden Laufringe nur eine Schulter. Düse Ausführung hat den Vorteil, dass das Lager durch, den Druckübertragungsring körper d in axialem Richtung fixiert ist bezw.
nach einem Achsrichtung hin Drücke über tragen kann.
Die Schulter c kann, auch in bekannter Weise als abnehmbare Schulter ausgebildet sein. Zwischen dem äussern und innern Lauf ring sind Nadeln. f eingelegt, .deren Länge etwa 3-10mal so ,gross ist wie ihr Durch messer. Die Nadeln können auch ohne einen Innenring, b unmittelbar auf der Welle ab wälzen.
An .den Enden sind die Nadeln. meistens abgerundet, sie können aber auch an dien Enden kegelförmig zugespitzt sein oder in Zapfen von kleinerem Durchmesser auslaufen.
Zwischen die Enden der Nadeln und die Schultern. der Laufringe sind die Druck übertragungsringe g lose ;ein belegt, die durch einige starre Stege e zu einem Druckübertra gungsringkörper d miteinander verbunden sind. Der Druckringkörper kann auch mehr teilig ausgeführt sein, zum Beispiel in der Weise, dass die Teilfugen durch die Stege e gelegt werden. Zwischen die Druckübertra gungsringe und die Steige werden die Nadeln f frei eingelegt. Die Druckübertragungsringe g weisen an der Nadelseite Rillen h auf, durch .die die Nadeln in: dem Druckübertra gungsringkörper d gehalten werden.
Beim Einbau in den Druckübertragungs ringkörper können die meisten; Nadeln in die mit gleichbleibendem Querschnitt bis zu den Stegen durchlaufenden Rillen schräg einge führt und seitlich verschogen werden. Die letzten Nadeln einer Gruppe können nicht mehr schräg eingeführt werden.
Um sie ,dennoch zwischen die Rillen: einbringen zu können, wird der Abstand der Stege so gross und der Querschnitt der Druckübertragungs- ringe so k leiin gemacht dass diese sich ge nügend elastisch auebiegen können, um etwa in der Mitte zwischen zwei Steigen @die ab- gerundeten Nadelenden über den Rand in die Rille eindrücken zu können, wie in Fig. 1 bei f' und in Fig. Z oben dargestellt.
Die elastische Ausbiegung und Beanspruchung der Druckübertragungsringe wird vermin dert, wenn in dem Rand des Druckübertra gungsringes eine nicht bis auf die tiefste Stelle der Rille gehende Mulde i (Fig. 4) an gebracht wird'.
Wenn die Druckübertragungsringe und Stege aus einem Stück bestehen und zum Beispiel aus Bronze gegossen oder als Spritz guss hergestellt -erden, ist es einfach, gleich zeitig die Rille lt, mit vorzusehen. Dies ist aber schwierig, wenn die Druckübertragungs ringe und Stege aus Stahl bestehen sohlen.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Druck- übertragun:gsringe vom Rohr abzustechen und gleichzeitig die Rille einzudrehen und getrennt hiervon die Stege von einem Profil stahl auf Mass abzuschneiden und beide durch elektrische Schweissung oder durch Hartlötung im Schutzgas zusammenzufügen.
Hierbei geht de elektrische Schweissurig zweckmässig unter Benutzung der Vorrich tung gemäss Fig. 5 und 6 so vor sich, dass der erforderliche Abstand der Druckübertra gungsringe durch entsprechende Verkürzung der Stege infolge der Schweisshitze und äussern Druck hergestellt wird. Das Mass des Abstandes kann zum Beispiel durch zwischen die Druckübertragungsringe einsgelegte Ring stücke k (Fig. 6) sichergestellt werden, auf die sieh die Druckübertragungsringe während der elektrischen und Verkür zung der Stege auflegen.
Damit die Druckübertragungsringe und Stege in der richtigen Lage zueinander stehen, na es vorteilhaft, bei der Herstellung so zu verfahren, dass die Stege während der elektri schen Schweissung in radialer Richtung ,durch konzentrisch geführte Zylinder l und m (Fing. 5) aus nicht leitendem Werkstoff und in tangentialer Richtung durch die bereits er wähnten, zwischen die Stege gelegten Ring stücke k (Fig. 6) aus leitendem Werkstoff senkrecht auf den Ebenen der Druckübertra gungsringe gehalten werden.
In den Zylin- dern l und in .sind Aussparungen n und o vor- gieselien, in die die Druckübertragungszinge g hineinragen, und auf -die die Elektroden p bezw. < l aufgesetzt; werden. Vor dem elektri schen Sehweissen empfiehlt es sieh, wie bereits weiter oben erläutert, die Seiten kanten an den Kopfenden der Stege so weit abzuschrägen, dass der aus der Schweissfuge quellende Werkstoff in die Abschrägung aus weichen kann.
Bei Benutzung der in Fig. 7 und 8 ge zeigten Vorrichtung zur Herstellung der Druck- übertragungsrinbkörper werden die Stege in am Aussen- oder Innenumfange der in radialer Richtung an gebrachte Nuten. eingelegt und dann mit den, Druckübertragungsringen elektrisch ver schweisst. Wie aus Fig. i ersichtlich, ist an der Verbindungsstelle r sowohl im Druck- übertra.gttngsrin,g eine Nut, als auch im Steg ein. entsprechender Rücksprung vorgesehen.
In dem Führungszylinder s sind am den Stegen Aussparungen t vorgesehen, in die eine Elektrode u eingreift, um zusammen mit einer Elektrode v in radialer Richtung die Schweissung vorzunehmen.
<B>Es</B> kann vorteilhaft ,sein, für Stege den gleichen Rundstahl zu verwenden,,der für die Herstellung von Nadeln dient, oder es können auch Nadeln von entsprechender Länge und Stärke verwendet werden, die bereits mit ab gerundeten Köpfen versehen sind und mit diesen in die Rillen der Druckringe passen.
Bei der Hartlötung im Schutzgas werden zweckmässig die Druckübertragungsringe und Stege von aussen gleichmässig auf die für Hartlötung oder Kupferlot und dergleichen erforderliche Temperatur gebracht. Da die Vorzieht ringen nach Fig. 5 und 7 aus Werk stoffen bestehen, die sich für hohe Tempera turen nicht eignen, geht man hier, wie in Fig. 9 bis 11 gezeigt, in folgender Weise vor:
Damit die Steige auf dien Ebenen der Druckübertragungsringe genau senkrecht stehen, werden an den Enden der Stege beim Abstechen Zapfen u, angebracht, die in ent, sprechende Bohrungen der Druckübertra.- gungsringe eingepresst werden.
Man kann auch, wie in Fig. 9 unten gezeigt, Druck übertragungsring und Steg, in einem geeigne ten Vorrichtung eingespannt, zusammen an bohren und ;durch: einen Passstift w' verbin den. Dieses Verfahren der Herstellung, kann bei: ,glatten und bei mit Rille versehenen Druckübertragungsringen angewandt werden.
Der Abstand der Druckübertragungsringe kann dadurch genau leingehalten werden, dass der Abstand der .Schultern x der Steige ,genau hergestellt und die Druckübertragungs ringe bis auf diese Schultern, aufgepresst wer den, oder dadurch, dass zwischen die lose auf die Zapfen w aufgelegten Druckringe, ähnlich wie in Fig. 6, Ringstücke IG reingesetzt wer- iden, die jedoch hier aus feuerfestem Werk- stoff bestehen müssen., und auf :denen die Druckübertragungsringe während des Hart- lötens aufliegen.
Auf diese Weise wird nicht nur der Abstand der Druckübertragungsringe gesichert, sondern auch ein Verziehen durch -die Einwirkung der Wärme verhindert.
In .den Fig. 12 bis 16 sind Ausführungs beispiele dargestellt, bei denen die Druck- übertragungs ringe und Stege aus einem Stück bestehen. Sie können in der Weise herge stellt werden, dass :
die für die Nadeln not wendigen Felder zwischen den Drucküber- trabgungsringen aus einem Rohrstück aus- ,gestanzt werden, oder dass ein Scheibenfräser von dem beispielsweisen Durchmesser y der Fig. 13 und von der Seite z der Nadellänge im Abstand a1 der Breite der Druckübertra gungsringe von der Kante eines Rohreis in radialer Richtung fortschreitend so weit in das Rohr einfräst, bis. :die Seitenflächen der verbleibenden Stege etwa senkrecht auf den Kreiss durch :
die Mittellinien dem Nadeln stehen. Selbstverständlich kann das Aus stanzen in mehreren Arbeitsgängen erfolgen, oder es kann der Fräser auch kleineren Durchmesser und geringere Breite besitzen und die herzustellende Lücke für die Nadeln kann durch achsiales und tangentiales Ver schieben des Rohres oder des Fräsers usw. entstehen.
Die Lücke für die Nadeln kann auch in der Weise beigestellt werden, dass zum Beispiel durch .einen Formfräser am Aussen- oder Innenumfang der Druckübertra gungsringe ein Vorsprung a2 (Fig. 16) stehen gelassen wird. Es kann auch ,so verfahren werden, dass der Druckübertragungsringkör per aus einem ebenen Blechstreifen ausge stanzt, zu einem Ring ,gebogen und an den Finden zusammengeschweisst oder im Schutz gas haitigelötet wird.
Es. wird stets das Bestreben .des Kon strukteurs sein, die tragende Nadellänge so gross wie möglich und die axiale Wandstärke ,der Druckübertragungsringe so dünn wie Möglich zu machen:. Da aber gleichzeitig zur Verminderung der Schrägstellung der Nadeln der Stegabstand in :
der Regel gross gewählt wird, kann. die Biegsamkeit der zwischen zwei Stegen liegenden Sektomen ,so gross Wer ,den, dass die notwendige Stabilität leiden würde. Dem kann dadurch entgegengewirkt werden, dass die infolge des grossen Steg- absitandes ;geringe Stabilität der Druckübertra gungsringe durch seitliche Befestigung von Rungen, die gleichzeitig als Führungsrillen dienen, vermehrt wird.
So kann zum Beispiel eine der Rille gemäss Fig. 1 bis 4 ähnliche Wirkung da durch, erzielt werden, dass auf .dem Aussen- oder Innenumfang der Druckübertragungs ringe oder auf beide zugleich dünne Ringe a4 mit nach der Nadelseite vorstehenden Rändern, zum Beispiel aus Blech, aufgesetzt und :durch Körner, Punktschweissung, Löteng oder :durch Flanschen befestigt werden, wie in, Fig. 14 und 15 dargestellt isst.
Das Ein füllen .der Nadeln kann :dann zum Beispiel so bewirkt werden, da ss der äussern oder innere Bleichring, wie bei a5 der Fig. 15 dargestellt, etwas aufgeschnitten und nach dem Ein füllen der Nadeln dieser Gruppe wieder zu gebogen wird.
Bei der bereits erwähnten mehrteiligen Ausführungsform, bei der die Teilfugen .durch die Stege gelegt sind, können die ein zelnen Teilstücke des Druckübertragungs- ringkörpers; in. beiderseits umgebogene, U-för- mige Blechringe eingesetzt und hierdurch ohne S.chweissung oder Löteng zu einem :ge- schlossenen Ring zusammengehalten werden. wie es in Fig. ?0 dargestellt ist.