Rollenlagerkäfig Die Erfindung bezieht sich auf einen aus rahmen- förmigen, jeweils mindestens eine Tasche aufweisen den, durch Metallringe miteinander verbundenen Ringsegmenten aus Kunststoff bestehenden Käfig für Rollenlager.
Rollenlagerkäfige, die durch das Zusammenfügen von Ringsegmenten hergestellt werden, konnten bisher die Rollen nicht führen, um letztere am Einnehmen von schrägen Lagen zu hindern. Das Erfordernis einer guten Führung durch den Käfig ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Rollen nicht durch andere Teile im Lager passend geführt werden können, bei spielsweise durch Führungsflansche, wie das der Fall ist, wenn die Rollen relativ zu ihrem Durchmesser verhältnismässig lang sind. Bei ungenügender Füh rung können dann die Rollen schräge Lagen ein nehmen, wodurch sich Reibung und Temperatur im Lager erhöht und eine rasche Abnutzung des Lagers ergibt.
Bei Rollenlagerkäfigen bekannter Ausführun gen mit separaten Ringsegmenten wurden die an<B>je-</B> dem Segment wirkenden Zentrifugalkräfte entweder von den Rollen oder vom äusseren Laufring des La gers aufgenommen. Daraus ergab sich eine uner wünschte Zunahme an Reibung sowie eine Tempe raturerhöhung.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Lagerkonstruktion, bei welcher die oben er wähnten Nachteile vermieden sind. Die Erfindung be steht in einem Rollenlagerkäfig, der sich dadurch aus zeichnet, dass die Metallringe und die Ringsegmente durch gegenseitiges, in entsprechende Aussparungen des jeweiligen Gegenstückes erfolgendes spielfreies Eingreifen miteinander verbunden sind.
In der beiliegenden Zeichnung sind eine beispiels weise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes und mehrere Varianten dargestellt. Es zeigen: Fig. <B>1</B> einen Axialschnitt durch einen Teil eines zylindrischen Rollenlagers mit einem am inneren Laufring zentrierten Käfig, Fig. 2 einen Radialschnitt durch den genannten Käfig nach der Linie II-11 in Fig. <B>1,
</B> Fig. <B>3</B> und<B>5</B> jeweils einen entsprechenden Axial- schnitt durch zwei zylindrische Rollenlager mit einem am äusseren Laufring bzw. an den Rollen zentrierten Käfig, Fig. 4 und<B>6</B> die zugehörigen Radialschnitte nach den Linien IV-IV und VI-VI der Fig. <B>3</B> und<B>5,</B> Fig. <B>7</B> einen Axialschnitt durch einen Teil eines doppelreihigen Pendelrollenlagers,
Fi-. <B>8</B> im kleineren Massstab einen der Arbeits gänge beim Zusammenfügen dieses Lagers, Fig. <B>9</B> einen Schnitt durch einen Teil eines selbst einstellenden Druckrollenlagers und Fig. <B>10</B> eine Ansicht eines Teils des in den Fig. <B>1</B> und 2 gezeigten Käfigs.
In den Fig. <B>1</B> und 2 ist ein geflanschter, innerer Laufring<B>1</B> eines zylindrischen Rollenlagers mit darin wälzenden Rollen<B>8</B> dargestellt. Die Rollen sind durch rechteckige Ringsegmente 4 aus Kunststoff vonein ander getrennt, von denen jedes aus einem Paar durch Querstücke verbundenen, kreisbogenförmigen Teilen besteht. Die inneren Oberflächen<B>5</B> der gekrümmten Teile der Ringsegmente 4 gleiten an den äusseren, zylindrischen Oberflächen<B>3</B> der am inneren Laufrillg vorgesehenen Flansche 2.
Zum Schaffen von genü gender Schmierung zwischen den Oberflächen<B>3</B> und <B>5</B> ist der Radius der Oberflächen<B>5</B> etwas grösser als derjenige der Oberflächen<B>3,</B> so dass sich keilförmige Zwischenräume zwischen den Oberflächen zum Er zeugen eines Schmierstoffilms bilden, wenn Schmier mittel, wie bei einem Blocklager, zwischen die Ober flächen<B>3</B> und<B>5</B> gepresst wird. Umfängliche Nuten<B>6</B> sind in den kreisbogenförmigen Teilen der Käfigele- mente 4 ausgebildet, wobei in diese Nuten die Füh rungsringe<B>7</B> aus Blech genau einpassen.
Die Füh rungsringe weisen T-förmigen Querschnitt auf, wo durch ihnen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung Festigkeit verliehen ist. Die Führungsringe <B>7,</B> an denen die Ringsegmente 4 gleitbar angebracht sind, halten diese Segmente zusammen und verhin dern, dass letztere während des Drehens des Lagers auswärts geworfen werden, und verhindern ferner, dass sie eine schräge Lage relativ zur idealen Dreh achse der in den Taschen der Ringsegmente ange ordneten Rollen<B>8</B> einnehmen. Dadurch werden die realen Achsen der Rollen<B>8</B> veranlasst, Lagen einzu nehmen, die praktisch mit den idealen Achsen zusam menfallen.
Um zu verhindern, dass die Ringsegmente während des Zusammenbaus aus den Führungsringen <B>7</B> herausfallen, sind die äusseren Teile der Nuten<B>6</B> etwas verengt, indem die Wand<B>10</B> der Nute<B>6</B> an ihrer Aussenkante mit einer kreisförmigen Rippe<B>9</B> versehen ist. Die Wand<B>10</B> ist nachgiebig, so dass sich die Ringseginente in die Führungsringe<B>7</B> einschnap pen lassen.
Um die Einfügung des letzten Ringseg mentes in die Führungsringe zu ermöglichen, ist ge nügender Abstand zwischen benachbarten Segmenten vorgesehen, so dass beim Verschieben der Ringseg mente entlang den Führungsringen der Spielraum oder Abstand zwischen den dem letzteingefügten Segment benachbarten Segmenten grösser als die Länge der kreisbogenförmigen Teile des Ringsegmentes gemacht werden kann. Es ist somit möglich, das letzte Ring segment axial in die Führungsringe einzufügen und es dann radial auswärts zu seinem Platz zu bewegen. Beim Drehen des Lagers steigt die Temperatur, die Ringsegmente expandieren und beseitigen dadurch im wesentlichen den vorhandenen Spielraum.
Beim Zusammenfügen des Rollenlagers wird der Käfig zuerst separat zusammengesetzt und hernach am inne- ren Laufring befestig ,t. Die Rollen <B>8</B> werden dann in ihre Lage in den Taschen geschnappt und dabei an Vorsprüngen<B>11</B> der Querstücke vorbeibewegt, wel che das Herausfallen der Rollen aus den Taschen verhindern.
Die Fig. <B>3</B> und 4 zeigen ein Rollenlager, das dem in den Fig. <B>1</B> und 2 dargestellten Lager ähnlich ist. Die Ringsegmente sind in diesem Fall jedoch dadurch zentriert, dass die konvexen Oberflächen<B>13</B> der kreis bogenförmigen Teile an den Flanschen<B>15</B> des äusse ren Laufringes gleiten, wobei der Radius der Ober flächen<B>13</B> kleiner als der Radius der gleitenden Ober flächen der Flansche<B>15</B> ist. Die auch in diesem Falle Blechringe darstellenden Führungsringe 14 sind etwas anders ausgebildet.
Das Erfordernis hinsichtlich Stei- figkeit in axialer Richtung ist dadurch erfüllt, dass jeder Ring zwei flache ringförinige Abschnitte auf weist, die axial relativ zueinander versetzt und durch einen konischen Teil miteinander verbunden sind.
Es ist auch möglich, den Käfig an den Rollen zu zentrieren, wie in den Fig. <B>5</B> und<B>6</B> dargestellt ist. Der hauptsächliche Unterschied zwischen dieser und der in den Fig. <B>1</B> und 2 gezeigten Ausführungsform be- steht darin, dass die rollenberührenden Oberflächen der rollentrennenden Querstücke<B>16</B> der Ringseg mente in ihrer Form den Rollen in einem beträcht lichen Masse angepasst sind.
Beim Zusammensetzen der zylindrischen Lager wird zuerst der Käfig separat zusammengefügt. Her nach wird der Käfig im oder am geflanschten Ring befestigt, die Rollen werden in die Taschen einge schnappt und das aus Ring, Käfig und Rollen beste hende Aggregat wird im oder am ungeflanschten Ring angebracht.
Die in Fig. <B>7</B> dargestellte Ausführungsform be trifft ein doppelreihiges Pendelrollenlager. Die Ring segmente 12 von beiden Reihen sind an ihren äusseren Rändern mit Nuten<B>18</B> versehen und passen genau auf die Führungsringe<B>17,</B> ferner sind sie an ihren inneren Rändern durch einen gemeinsamen Führungs ring<B>19</B> miteinander verbunden, der Nuten aufweist, in welche an den Ringsegmenten vorhandene Vor sprünge 20 eingreifen. Es ist dabei zu beachten, dass sowohl die Nuten<B>18</B> als auch die Vorsprünge 20 umfangsmässig angeordnet sind und sich parallel zu den Enden der Rollen erstrecken. Der Käfig ist an einem separaten Rollenführungsring 21 und an den Laufflächen 22 des inneren Ringes zentriert.
Das oben beschriebene Verfahren zum Zusam menfügen zylindrischer Lager kann nicht benutzt wer den, wenn ein doppelreihiges Pendelrollenlager gemäss Fig. <B>7</B> mit einem den beiden Rollenreihen gemein samen Käfig zusammengesetzt werden soll.
In diesem Fall muss der Käfig am inneren Laufring<B>23</B> zusam mengefügt werden; da aber der Aussendurchmesser des Führungsringes<B>19</B> grösser als derjenige der öff- nung <B>25</B> des äusseren Laufringes 24 ist, so muss der Führungsring zuerst elastisch deformiert und in den äusseren Laufring eingefügt werden, woraufhin der innere Laufring<B>23</B> und dessen Führungsring 21 in den äusseren Laufring hineingeschoben werden, wo bei die verschiedenen, gemäss Fig. <B>8</B> angeordneten Teile zusammen mit dem äusseren Ring 24 vertikal auf einer Werkbank oder dergleichen aufruhen, wäh rend die anderen Teile<B>19, 23</B> und 21 horizontal auf einer passenden Unterlage aufruhen.
In dieser Lage wird der Käfig zusammengefügt, wobei der Führungs ring<B>19</B> relativ zum Führungsring 21 so weit nach der einen Seite verschoben angeordnet ist, dass die Ring segmente 12 einer Reihe in den Ring<B>19</B> und hernach auch in den Führungsring<B>17</B> eingeschnappt werden können. Nachdem eine Reihe fertiggestellt ist, wird dieser Teil des Käfigs seitwärts verschoben und die Rollen werden durch Einschnappen an ihren Platz gebracht.
Fig. <B>9</B> zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Druckpendelrollenlagers. Die Ringsegmente<B>26</B> sind hier durch zwei Führungsringe<B>27</B> zusammengehalten. Nach dem Zusammenfügen des Käfigs in einer Weise, wie sie bei dem in Fig. <B>1</B> gezeigten Käfig angewandt wurde, und nach dem Anbringen des Käfigs an die Flansche<B>29</B> und<B>30</B> des Laufringes<B>28</B> werden die Rollen<B>31</B> in die zugeordneten Taschen geschnappt, woraufhin der Flansch<B>30</B> das Auseinanderfallen des Ringes<B>28,</B> des Käfigs und der Rollen verhindert.
Zusätzlich zu den vorhergehend erwähnten Vor teilen weisen die beschriebenen Käfige auch noch die folgenden Vorteile auf: Die aus Kunststoff hergestell ten, rechteckigen Ringsegmente können sehr leicht durch ein Spritzguss- oder anderes Giessverfahren her gestellt werden. Die Führungsringe weisen eine em- fache Form auf und lassen sich leicht anfertigen. Sie besitzen vorzugsweise winkligen Querschnitt, wodurch sie bei leichtem Gewicht sowohl in axialer als auch in radialer Richtung genügende Steifheit aufweisen. Da die Führungsringe keine Löcher oder andere Un regelmässigkeiten besitzen, lassen sie sich sehr billig herstellen.
Es ist ferner zu beachten, dass sich die Käfige leicht zusammenfügen und auch wieder leicht ausein- andernehmen lassen, falls das zur Inspektion und Re paratur des Lagers erforderlich ist. Ferner kann auch ein beschädigtes Ringseginent durch ein neues wieder ersetzt werden. Die Ringsegmente können so dimen sioniert sein, dass das gleiche Segment in einem Käfig sowohl zum Zentrieren im Aussenring als auch am Innenring benutzt werden kann.
Die Querstücke zwischen den Rollen sind zweck- mässigerweise mit in die Taschen gerichteten Vor sprüngen versehen, welche die Rollen am Herausfal len hindern, wenn sie beispielsweise beim Zusammen fügen des Käfigs nicht durch den Lagering abgestützt werden.
Die Käfige lassen sich auch in radialen und Druckkegelrollenlagern anwenden.
Roller bearing cage The invention relates to a cage for roller bearings consisting of frame-shaped, each having at least one pocket and ring segments made of plastic connected to one another by metal rings.
Roller bearing cages, which are produced by joining ring segments, could not previously guide the rollers in order to prevent the latter from assuming inclined positions. The requirement for good guidance through the cage is particularly important when the rollers cannot be properly guided by other parts in the camp, for example by guide flanges, as is the case when the rollers are relatively long relative to their diameter. If there is insufficient guidance, the rollers can assume inclined positions, which increases the friction and temperature in the bearing and causes the bearing to wear out quickly.
With roller bearing cages of known designs with separate ring segments, the centrifugal forces acting on each segment were absorbed either by the rollers or by the outer race of the bearing. This resulted in an undesirable increase in friction and a rise in temperature.
The present invention aims to provide a bearing construction in which the disadvantages mentioned above are avoided. The invention consists of a roller bearing cage, which is characterized in that the metal rings and the ring segments are connected to one another by mutual engagement without play in corresponding recesses of the respective counterpart.
In the accompanying drawings, an example embodiment of the subject invention and several variants are shown. There are shown: FIG. 1 an axial section through part of a cylindrical roller bearing with a cage centered on the inner race, FIG. 2 a radial section through the cage mentioned along the line II-11 in FIG 1,
</B> FIGS. 3 and 5 each show a corresponding axial section through two cylindrical roller bearings with a cage centered on the outer race or on the rollers, FIGS <B> 6 </B> the associated radial sections according to lines IV-IV and VI-VI of FIGS. <B> 3 </B> and <B> 5, </B> Fig. <B> 7 </ B> an axial section through part of a double-row spherical roller bearing,
Fi-. <B> 8 </B> on a smaller scale one of the work steps when assembling this bearing, FIG. 9 a section through part of a self-adjusting pressure roller bearing and FIG. 10 a view of part of the cage shown in FIGS. 1 and 2.
A flanged, inner raceway <B> 1 </B> of a cylindrical roller bearing with rollers <B> 8 </B> rolling therein is shown in FIGS. 1 and 2. The rollers are separated from each other by rectangular ring segments 4 made of plastic, each of which consists of a pair of circular arc-shaped parts connected by cross pieces. The inner surfaces <B> 5 </B> of the curved parts of the ring segments 4 slide on the outer, cylindrical surfaces <B> 3 </B> of the flanges 2 provided on the inner raceway groove.
In order to create sufficient lubrication between the surfaces <B> 3 </B> and <B> 5 </B>, the radius of the surfaces <B> 5 </B> is slightly larger than that of the surfaces <B> 3, </B> so that wedge-shaped gaps are formed between the surfaces to create a lubricant film when lubricant is pressed between the surfaces <B> 3 </B> and <B> 5 </B>, as is the case with a block bearing becomes. Circumferential grooves 6 are formed in the circular arc-shaped parts of the cage elements 4, the guide rings 7 made of sheet metal fitting precisely into these grooves.
The guide rings have a T-shaped cross-section, where strength is given by them in both the axial and radial directions. The guide rings 7, to which the ring segments 4 are slidably attached hold these segments together and prevent the latter from being thrown outwards during the rotation of the bearing, and also prevent them from being inclined relative to the take up the ideal axis of rotation of the roles <B> 8 </B> arranged in the pockets of the ring segments. This causes the real axes of the rolls <B> 8 </B> to assume positions that practically coincide with the ideal axes.
In order to prevent the ring segments from falling out of the guide rings <B> 7 </B> during assembly, the outer parts of the grooves <B> 6 </B> are somewhat narrowed by the wall <B> 10 </ B > the groove <B> 6 </B> is provided with a circular rib <B> 9 </B> on its outer edge. The wall <B> 10 </B> is flexible so that the ring segments can be snapped into the guide rings <B> 7 </B>.
In order to enable the insertion of the last ring segment in the guide rings, sufficient spacing is provided between adjacent segments so that when the ring segments are moved along the guide rings, the clearance or distance between the segments adjacent to the segment added last is greater than the length of the circular arc-shaped parts of the ring segment can be made. It is thus possible to insert the last ring segment axially into the guide rings and then move it radially outwards into place. As the bearing rotates, the temperature rises and the ring segments expand, thereby essentially eliminating the space available.
When assembling the roller bearing, the cage is first assembled separately and then attached to the inner race, t. The rollers <B> 8 </B> are then snapped into their position in the pockets and, in the process, moved past projections <B> 11 </B> on the cross pieces, which prevent the rollers from falling out of the pockets.
FIGS. 3 and 4 show a roller bearing which is similar to the bearing shown in FIGS. 1 and 2. In this case, however, the ring segments are centered in that the convex surfaces <B> 13 </B> of the circular arc-shaped parts slide on the flanges <B> 15 </B> of the outer race, the radius of the upper surfaces B> 13 </B> is smaller than the radius of the sliding surfaces of the flanges <B> 15 </B>. The guide rings 14, which also represent sheet metal rings in this case, are designed somewhat differently.
The requirement with regard to rigidity in the axial direction is met in that each ring has two flat, annular sections which are axially offset relative to one another and are connected to one another by a conical part.
It is also possible to center the cage on the rollers, as shown in FIGS. 5 and 6. The main difference between this and the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is that the roller-contacting surfaces of the roller-separating crosspieces 16 of the ring segments have the same shape Roles are adapted to a considerable extent.
When assembling the cylindrical bearings, the cage is first assembled separately. Next, the cage is attached in or on the flanged ring, the rollers are snapped into the pockets and the unit consisting of ring, cage and rollers is attached in or on the unflanged ring.
The embodiment shown in Fig. 7 BE meets a double-row spherical roller bearing. The ring segments 12 of both rows are provided with grooves <B> 18 </B> on their outer edges and fit exactly onto the guide rings <B> 17, and they are also connected to their inner edges by a common guide ring Connected to one another, which has grooves in which projections 20 present on the ring segments engage. It should be noted that both the grooves <B> 18 </B> and the projections 20 are arranged circumferentially and extend parallel to the ends of the rollers. The cage is centered on a separate roller guide ring 21 and on the running surfaces 22 of the inner ring.
The method described above for joining cylindrical bearings together cannot be used when a double-row spherical roller bearing according to FIG. 7 is to be assembled with a cage common to both rows of rollers.
In this case, the cage on the inner race <B> 23 </B> must be joined together; But since the outside diameter of the guide ring <B> 19 </B> is larger than that of the opening <B> 25 </B> of the outer race 24, the guide ring must first be elastically deformed and inserted into the outer race, whereupon the inner race <B> 23 </B> and its guide ring 21 are pushed into the outer race, where the various parts arranged according to FIG. 8 together with the outer ring 24 vertically on a Rest on the workbench or the like, while the other parts <B> 19, 23 </B> and 21 rest horizontally on a suitable surface.
In this position, the cage is assembled, the guide ring <B> 19 </B> being arranged so far to one side relative to the guide ring 21 that the ring segments 12 in a row in the ring <B> 19 </ B> and then can also be snapped into the guide ring <B> 17 </B>. After a row is completed this part of the cage is shifted sideways and the rollers snap into place.
Fig. 9 shows a section through part of a pressure spherical roller bearing. The ring segments <B> 26 </B> are held together here by two guide rings <B> 27 </B>. After assembling the cage in a manner as applied to the cage shown in Fig. 1 and after attaching the cage to the flanges 29 and 29 30 </B> of the raceway <B> 28 </B>, the rollers <B> 31 </B> are snapped into the associated pockets, whereupon the flange <B> 30 </B> causes the ring to fall apart 28, prevents the cage and rollers.
In addition to the previously mentioned parts before, the cages described also have the following advantages: The rectangular ring segments hergestell th made of plastic can be made very easily by an injection molding or other casting process. The guide rings have a simple shape and are easy to manufacture. They preferably have an angled cross-section, which means that they are light in weight and have sufficient rigidity in both the axial and radial directions. Since the guide rings have no holes or other irregularities, they can be produced very cheaply.
It should also be noted that the cages can easily be assembled and disassembled again if this is necessary for the inspection and repair of the bearing. A damaged ring segment can also be replaced with a new one. The ring segments can be dimensioned so that the same segment in a cage can be used both for centering in the outer ring and on the inner ring.
The cross pieces between the rollers are expediently provided with projections directed into the pockets, which prevent the rollers from falling out if, for example, they are not supported by the bearing ring when the cage is joined together.
The cages can also be used in radial and pressure tapered roller bearings.