DE10021089A1 - Käfig für Wälzlager - Google Patents

Abstract

Bei einer Bearbeitung einer Tasche 1, in welche ein Wälzkörper eingesetzt wird, werden Werkzeuge 7, 8 vorbereitet, deren Frästeile 5, 8a Konturen aufweisen, welche mit der Querschnittsgestaltung der Tasche übereinstimmen, welche sich ergibt, wenn die Tasche längs einer Radialrichtung Z des Käfigs bearbeitet wurde, und die Frästeile 5, 8a der Werkzeuge 7, 8 werden in ein vorbereitetes Loch für die Tasche, welches vorher vorgesehen wird, eingeführt und anschließend in einer Drehrichtung Y bzw. einer Axialrichtung X des Käfigs vorwärtsbewegt, um die Tasche auszubilden. Dementsprechend ist es möglich, einen Käfig für Wälzlager zu liefern, welcher eine hohe Genauigkeit beim Bearbeiten von Taschen aufweist und für einen Einstück-Integralkäfig geeignet ist.

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Käfig, welcher geeignet ist, in ein Wälzlager eingebaut zu werden, insbesondere in ein Wälzlager, welches bei Eisen- und Stahlerzeugungseinrichtungen, Baumaschinen, Bahnwagen und generellen Industriemaschinen verwendet wird.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein bearbeiteter Käfig ist bekannt als ein Käfig, welcher geeignet ist, in ein Wälzlager eingebaut zu werden, welches in generellen Industriemaschinen verwendet wird, und welcher von hoher Genauigkeit ist, und ein metallischer, bearbeiteter Käfig eines Teilungstyps wird üblicherweise verwendet als ein bearbeiteter Käfig für Wälzlager.

Wie in Fig. 14 dargestellt, umfaßt dieser bearbeitete Käfig eines Teilungstyps zwei Bauteile 52, 53, welche ein taschenbildendes Bauteil 52, das rundherum eine Vielzahl von Säulen 50, welche in einer Drehrichtung des Käfigs angeordnet sind, und eine Seitenplatte 51 umfaßt, und ein Flanschbauteil 53 sind, welches die andere Seitenplatte des Käfigs bildet, und in einem geteilten Zustand wird das taschenbildende Bauteil 52 ausgehend von einer Axialrichtung X des Käfigs bearbeitet, um Taschen 55 davon endzubearbeiten, so daß eine Seite 50a der Säule, welche in die Drehrichtung Y des Käfigs weist (eine Taschenfläche der Säule 50), zu einer beliebigen Querschnittsgestaltung ausgebildet wird.

Bei einem bearbeiteten Einstück-Integralkäfig ist es üblich, daß die Querschnittsgestaltung der Tasche gerade längs einer Radialrichtung Z des Käfigs ist. Beispielsweise ist bei einem bearbeiteten Einstück-Integralkäfig für ein Kugellager, wie in einer Querschnittsansicht von Fig. 15 dargestellt, die Tasche 55 zu einer zylindrischen Gestaltung ausgebildet.

Außerdem ist es bei einem Kunststoffkäfig aufgrund der Tatsache, daß dieser spritzgegossen ist, selbst bei einem Einstück-Integralkäfig möglich, Taschen zu verschiedenen Querschnittsgestaltungen auszubilden.

Bei dem bearbeiteten Käfig eines Teilungstyps werden die Taschen 55 durch Einführen eines Bearbeitungsteils, wie eines Fräskopfes, auf einer Spindel eines Werkzeugs in ein vorbereitetes Loch für die Tasche, wobei die Spindel in Richtung der Axialrichtung X des Käfigs ausgerichtet ist, und anschließendes Vorwärtsbewegen des derart eingeführten Bearbeitungsteils in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung X des Käfigs zum Schneiden endbearbeitet. Dies erzeugt unvermeidbar Grate an Abschnitten, an welchen sich Innen- und Außendurchmesserflächen des Hauptkörpers des Käfigs und der Taschen 55 miteinander schneiden, so daß ein Arbeitsgang nach dem Bearbeitungs-Arbeitsgang zur Entgratung erforderlich ist.

Außerdem ist nach einer Endbearbeitung der Taschen 55 ferner ein Klemm-Arbeitsgang erforderlich, um das taschenbildende Bauteil 52 und das Flanschbauteil 53, welche getrennt sind, aneinander zu befestigen. Bei diesem Klemm- Arbeitsgang muß das Flanschbauteil 53 mit den Säulen 50 des taschenbildenden Bauteils 52 nietverbunden werden, jedoch ist die für einen Niet 54 bzw. eine Nabe zur Verwendung bei einem Anbringen und Befestigen der Bauteile aneinander zulässige Größe unvermeidbar begrenzt durch die Vorgabe eines Lagers, in welches der Käfig einzubauen ist. Dies kann zu einer Begrenzung der Festigkeit der Säulen des Käfigs führen.

Hingegen ist es bei einem Käfig für ein Wälzlager in einem Fall, in welchem die Taschen 55 durch Fräsen und Räumen endbearbeitet werden, aufgrund der Tatsache, daß das Schneiden in einem Zustand ausgeführt wird, in welchem die Spindel (die Drehwelle) eines Schneidewerkzeugs in Richtung der Axialrichtung X des Käfigs ausgerichtet ist, üblich, daß Eckenrundungen in den vier Ecken der Taschen 55 unvermeidbar kleiner ausgebildet sind als Eckenrundungen von Stirnflächen von Wälzkörpern. Bei diesem herkömmlichen Aufbau wird an den jeweiligen vier Ecken der Taschen durch die Wälzkörper eine hohe Spannungskonzentration hervorgerufen, während das Lager in Betrieb ist, wobei dadurch Probleme hinsichtlich der Genauigkeit und der Lebensdauer des Käfigs hervorgerufen werden.

Außerdem kann das obige Bearbeitungsverfahren zur Endbearbeitung nicht bei dem bearbeiteten Einstück- Integralkäfig verwendet werden.

Hingegen sind bei dem bearbeiteten Einstück-Integralkäfig, wie oben beschrieben, die Taschen 55 generell zu einer geraden Gestaltung im Schnitt längs der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet, und in vielen Fällen begrenzt dies unvermeidbar das Führungsverfahren für den Käfig auf einen Laufbahnführungstyp. Um aus diesem bearbeiteten Einstück- Integralkäfig einen Wälzkörperführungstyp zu machen, ist ein weiterer Bearbeitungs-Arbeitsgang nach dem Arbeitsgang zur Bearbeitung der Tasche 55 zur Endbearbeitung zum Vorsehen in der Tasche 55 eines Auslaufverhinderungsabschnitts (eines Eingriffsabschnitts) zur Steuerführung eines Wälzkörpers erforderlich.

Hingegen ist bei einem Kunststoffkäfig in vielen Fällen die Anwendung davon auf ein Lager hinsichtlich Umgebung und Spezifikation durch Probleme der Festigkeit und Temperatur, hervorgerufen in Bezug auf das Material (Harz) des Gehäuses, begrenzt, und daher wurde ein Einstück-Integralkäfig nachgefragt, welcher für einen breiten Bereich von Betriebsbedingungen geeignet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme realisiert. Es ist daher eine Aufgabe davon, einen Käfig für Wälzlager zu schaffen, welcher eine gute Taschenbearbeitungsgenauigkeit liefert und vorzugsweise für einen Einstück-Integralkäfig geeignet ist.

Um die Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Käfig für Wälzlager vorgesehen, wobei bei einem Bearbeiten einer Tasche zur Aufnahme darin eines Wälzkörpers zur Endbearbeitung ein Werkzeug vorbereitet wird, bei welchem die Kontur eines Bearbeitungsteils davon mit einer Querschnittsgestaltung der Tasche, betrachtet längs einer Radialrichtung des Käfigs, übereinstimmt, nachdem die Ausbildung der Tasche beendet ist, und wobei das Bearbeitungsteil des Werkzeugs in ein vorbereitetes Loch, welches vorher für die Tasche von der Radialrichtung des Käfigs aus vorgesehen wird, eingeführt wird und anschließend in Axial- und in Drehrichtung des Käfigs vorwärtsbewegt wird, wodurch die Tasche ausgebildet wird.

Als nächstes wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Käfig für Wälzlager, wie in dem ersten Aspekt dargelegt, vorgesehen, wobei das Werkzeug ein erstes Werkzeug zur Endbearbeitung einer Taschenfläche, welche in Richtung der Drehrichtung weist, und ein zweites Werkzeug zur Endbearbeitung einer Taschenfläche, welche in Richtung der Axialrichtung weist, und von Vertiefungen umfaßt.

Als nächstes wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ein Käfig für Wälzlager vorgesehen, wobei der Käfig für Wälzlager dient, wobei bei einem Bearbeiten einer Tasche zur Aufnahme darin eines Wälzelements zur Endbearbeitung ein Werkzeug vorbereitet ist, bei welchem die Kontur eines Bearbeitungsteils davon mit einer Querschnittsgestaltung der Tasche, betrachtet längs einer Radialrichtung des Käfigs, übereinstimmt, nachdem die Ausbildung der Tasche beendet ist, und wobei das Bearbeitungsteil des Werkzeugs in ein vorbereitetes Loch, welches vorher für die Tasche von der Radialrichtung des Käfigs aus vorgesehen wird, eingeführt wird und anschließend längs eines Kreises, dessen Mitte an der Mitte der Tasche liegt, bewegt wird, wodurch die Tasche ausgebildet wird.

Als nächstes wird gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ein Käfig für Wälzlager vorgesehen, wobei der Käfig für Wälzlager dient, umfassend eine Vielzahl von Säulen, welche in einer Drehrichtung des Käfigs angeordnet sind, und ringartige Seitenplatten zum Verbinden der Vielzahl von Säulen an Axialenden davon, wobei Taschenflächen an Seiten der Säulen und Seitenplatten ausgebildet sind, wobei Vertiefungen der Tasche an Abschnitten ausgebildet sind, an welchen die Säulen und die Seitenplatten miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein Abschnitt der Taschenfläche, ausgebildet auf der Seite der Säule, mit welcher ein Wälzelement in Kontakt gebracht wird, zu einer Bogengestaltung im Schnitt längs einer Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, und wobei eine minimale Plattenbreite der Seitenplatten an den Vertiefungen längs der Radialrichtung des Käfigs einheitlich ist.

Als nächstes wird gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ein Käfig für Wälzlager vorgesehen, wobei der Käfig für Wälzlager dient, umfassend eine Vielzahl von Säulen, welche in einer Drehrichtung des Käfigs angeordnet sind, und ringartige Seitenplatten zum Verbinden der Vielzahl von Säulen an Axialenden davon, wobei Taschenflächen an Seiten der Säulen und Seitenplatten ausgebildet sind, wobei Vertiefungen der Tasche an Abschnitten ausgebildet sind, an welchen die Säulen und die Seitenplatten miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein Abschnitt der Taschenfläche, ausgebildet auf der Seite der Säule, mit welcher ein Wälzelement in Kontakt gebracht wird, zu einer Bogengestaltung im Schnitt längs einer Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, und wobei die Breite in der Drehrichtung des Käfigs der Tasche an einem Ende davon in der Radialrichtung des Käfigs etwas kleiner ausgeführt ist als der Durchmesser eines Rollkörpers, um einen Auslaufverhinderungsabschnitt für den Rollkörper an einem Endabschnitt der Säule in der Radialrichtung des Käfigs auszubilden, wobei Axialendabschnitte des Auslaufverhinderungsabschnitts von den Seitenplatten durch Vertiefungen getrennt sind, wodurch die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitts kürzer ausgeführt ist als die wirksame Länge des Rollkörpers.

Als nächstes wird gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung ein Käfig für Wälzlager vorgesehen, wobei der Käfig für Wälzlager dient, umfassend eine Vielzahl von Säulen, welche in einer Drehrichtung des Käfigs angeordnet sind, und ringartige Seitenplatten zum Verbinden der Vielzahl von Säulen an Axialenden davon, wobei Taschenflächen an Seiten der Säulen und Seitenplatten ausgebildet sind, wobei Vertiefungen der Tasche an Abschnitten ausgebildet sind, an welchen die Säulen und die Seitenplatten miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein Abschnitt der Taschenfläche, ausgebildet auf der Seite der Säule, mit welcher ein Wälzelement in Kontakt gebracht wird, zu einer Bogengestaltung im Schnitt längs einer Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, und wobei die Breite in der Drehrichtung der Tasche an einem Ende davon in der Radialrichtung des Käfigs etwas kleiner ausgeführt ist als der Durchmesser eines Rollkörpers, um einen Auslaufverhinderungsabschnitt für einen Rollkörper an einem Endabschnitt der Säule in der Radialrichtung des Käfigs auszubilden, wobei die Querschnittsgestaltung des Auslaufverhinderungsabschnitts längs der Radialrichtung des Käfigs auf der Säulenseite zu einer gekrümmten Linie ausgebildet ist, welche an die Bogengestaltung der Taschenfläche, ausgebildet auf der. Seite der Säule, mit einem in Richtung der Tasche vorstehenden Krümmungsradius weich anschließt.

Hier bedeutet das Bearbeitungsteil des Werkzeugs ein Schneideteil zur Verwendung bei einer Bearbeitung, wie Räumen und Fräsen, und einen Elektrodenabschnitt eines Spezialwerkzeugs zur Verwendung bei einer Elektroerosivbearbeitung.

Außerdem ist die Kontur des normalen Bearbeitungsteils als ein Vorderende längs der Spindel (der Drehwelle oder ähnlichem) gestaltet. Jedoch wird die Spindel eine Bezugsachse für die derart gestaltete Kontur in einem Fall, in welchem eine Bearbeitung derart ausgeführt wird, daß die Spindel des Bearbeitungsteils in ein vorbereitetes Loch (das heißt, unbearbeitetes Loch) für eine Tasche in Ausrichtung in Richtung einer Radialrichtung des Käfigs eingeführt wird, wohingegen in dem Fall, in welchem eine Bearbeitung derart ausgeführt wird, daß die Spindel des Bearbeitungsteils in ein vorbereitetes Loch für eine Tasche in Neigung in einem vorbestimmten Winkel von der Radialrichtung des Käfigs eingeführt wird, die geneigte Spindel die Bezugsachse für die Kontur des Bearbeitungsteils wird.

Erfindungsgemäß wird, da eine Endbearbeitung der Taschenfläche ausgeführt wird durch ein Vorwärtsbewegen eines Bearbeitungsteils, wie eines Schneideteils oder einer Elektrode, mit einer mit der gestalteten Form (der endbearbeiteten Form) jeder vorfestgelegten Käfigtasche identischen Kontur in Axial- und in Drehrichtung des Käfigs, selbst bei einem Einstück-Integralkäfig, keine Begrenzung hinsichtlich der Querschnittsgestaltung der Tasche erzeugt, und daher kann die Taschenfläche zu jeder Gestaltung ausgebildet werden.

Außerdem kann selbst bei dem Käfig für Kugellager, wie in dem dritten Aspekt der Erfindung beschrieben, da die Taschenfläche durch ein Bewegen des Bearbeitungsteils längs des Kreises mit dessen Mitte an der Mitte der Tasche endbearbeitet wird, die Taschenfläche selbst eines Einstück- Integralkäfigs zu einer beliebigen Gestaltung ohne irgendwelche Begrenzungen hinsichtlich der Querschnittsgestaltung der Tasche ausgebildet werden.

Selbst bei einem bearbeiteten Einstück-Integralkäfig muß daher die Querschnittsgestaltung der Tasche nicht auf die gerade Gestaltung begrenzt sein, und daher muß die Käfigführungsart eines Walzenlagers, in welches ein erfindungsgemäßer Käfig eingebaut ist, nicht auf die Laufbahnführungsart beschränkt sein.

Außerdem kann, da eine Querschnittsgestaltung der Tasche mit einem beliebigen Krümmungsradius vorgesehen werden kann, indem die Kontur des Bearbeitungsteils abgewandelt wird, die Tasche zu einer beliebigen geeigneten Gestaltung ausgebildet werden, welche eine von dem Kontakt eines Wälzkörpers, welcher in der Tasche aufgenommen wird, mit dem Käfig erzeugte Beanspruchung vermindern und die Schmierbedingungen verbessern kann.

Gleichzeitig mit einer derartigen Gestaltung der Tasche können die Eckenrundungen in den vier Ecken der Tasche ebenfalls unter Verwendung des Werkzeugs zur Verwendung bei einer Bearbeitung der Tasche zur Endbearbeitung bearbeitet werden, wodurch der Krümmungsradius der jeweiligen Eckenrundungen auf einen Krümmungsradius festgelegt werden kann, welcher größer ist als die Eckenrundungen an Stirnflächen eines Rollkörpers, welcher in der Tasche aufzunehmen ist, wodurch, wenn der Käfig bei einem Rollenlager verwendet wird, es ermöglicht wird, eine konzentrierte Beanspruchung an den Eckenrundungsabschnitten der Tasche bei dem in Verwendung befindlichen Käfig zu vermindern.

Ferner können der Auslaufverhinderungsabschnitt und die Kantenabschnitte ausgebildet werden gleichzeitig mit einer Bearbeitung der Taschenfläche zur Endbearbeitung durch Ausbilden eines Teils der Kontur des Bearbeitungsteils des Werkzeugs zu geeigneten Gestaltungen für den Auslaufverhinderungsabschnitt (den Eingriffsabschnitt) für eine Rolle und Bearbeiten der jeweiligen Abschnitte, um die Kantenabschnitte auszubilden, wodurch es möglich ist, die Entstehung von Graten zu verhindern, welche stattfinden würde, wenn eine Bearbeitung zur Endbearbeitung ausgeführt wird.

Außerdem sind gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung die beiden Werkzeuge aufgebaut, um zur Bearbeitung der Tasche zur Endbearbeitung verwendet zu werden, was zu einer kostengünstigen Bearbeitung führt. Bei dem Käfig für Rollenlager ist die auf der Säule ausgebildete Taschenfläche von der auf der Seitenplatte ausgebildeten Taschenfläche in der Querschnittsgestaltung längs der Radialrichtung des Käfigs verschieden.

Außerdem ist gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung, selbst wenn mindestens ein Teil der auf der Säule ausgebildeten Taschenfläche zu der Bogengestaltung längs der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, da die minimale Plattenbreite der Seitenplatte an der Vertiefung größtmöglich festgelegt werden kann, der Aufbau vorteilhaft im Hinblick auf die Festigkeit der Seitenplatte.

Gleichzeitig kann in einem Fall, in welchem - unter Anwendung des zweiten Aspekts der Erfindung - ein zweites Werkzeug verwendet wird, dessen Bearbeitungsteil gerade profiliert ist, eine kostengünstige Bearbeitung ausgeführt werden, wobei die Spindel des Bearbeitungsteils in Radialrichtung des Gehäuses ausgerichtet ist.

An dem Verbindungsabschnitt der Seitenplatte und in der Nähe davon wird die Gestaltung der Taschenfläche, mit welcher der Walzkörper in Kontakt gebracht wird, schmäler auf einer Außendurchmesserseite des Käfigs und/oder einer Innendurchmesserseite davon in der Radialrichtung des Käfigs und ist am breitesten im wesentlichen an einem Mittenabschnitt in der Radialrichtung des Käfigs, das heißt, die Plattenbreite der Seitenplatte wird schmäler. Daher ist das zweite Werkzeug mit dem Bearbeitungsteil, dessen Kontur gerade ist, in einem vorbestimmten Winkel geneigt, um ein tieferes Schneiden durchzuführen, um dadurch die Vertiefung auszubilden. Anders ausgedrückt, kann dem geraden Schneiden eine Neigung verliehen werden, um ein etwas tieferes Schneiden an dem Mittenabschnitt der Tasche in der Radialrichtung des Käfigs durchzuführen, um dadurch die Vertiefung auszubilden. Daher kann die minimale Plattenbreite der Seitenplatte an der Vertiefung groß festgelegt werden, indem die minimale Plattenbreite längs der Radialrichtung des Käfigs einheitlich gemacht wird.

Außerdem ist gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung der Käfig vorgesehen, welcher das Einsetzen des Rollkörpers in die Tasche erleichtert, indem die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitts gleich oder kleiner als ein bestimmtes Maß ausgeführt wird, so daß der Rollkörper in die Tasche eingesetzt werden kann, ohne daß es notwendig ist, die Axialendabschnitte bzw. die Abschnitte in der Nähe der Seitenplatten der Säule des Käfigs bei einem Versuch, den Rollkörper in den Käfig einzusetzen, stark zu verformen.

Herkömmlicherweise ist, wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. Hei. 11-218135 zu sehen, der Auslaufverhinderungsabschnitt derart vorgesehen, daß der Rollkörper gleichmäßig in der Axialrichtung davon gedrückt wird, wenn dieser in die Tasche eingesetzt wird, und die Axialendabschnitte des Auslaufverhinderungsabschnitts sind mit den Seitenplatten verbunden. Infolge davon werden bei dem herkömmlichen Aufbau die Säulenabschnitte in der Nähe der Seitenplatten nicht verformt und neigen daher dazu, sich dem Einsetzen des Rollkörpers in die Tasche zu widersetzen, und daher ist eine große Einsetzlast selbst für den gleichen Eingriffsspielraum (ein Wert, welcher sich ergibt, wenn die Taschenbreite zwischen den Enden in der Radialrichtung des Käfigs von dem Durchmesser des Rollenkörpers subtrahiert wird) erforderlich. Dieser Aufbau führt zu einer Erhöhung des Flächendrucks und erleichtert die Entstehung von Schäden an dem Rollkörper.

Hingegen kann bei dem fünften Aspekt der Erfindung, da die Axialendabschnitte des Auslaufverhinderungsabschnitts durch die Vertiefungen von den Seitenplatten getrennt sind und daher die Axiallänge davon gleich oder kleiner als die effektive Länge des Rollkörpers ist, der Rollkörper in die Tasche eingesetzt werden, ohne die Abschnitte der Säule in der Nähe der Seitenplatten stark zu verformen.

Außerdem ist gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung ein Käfig vorgesehen, bei welchem, wenn der Rollkörper in die Tasche eingesetzt wird, verhindert wird, daß der Rollkörper in Kantenkontakt mit der Seite der Säule gelangt, wodurch kein Schaden an der Oberfläche des Rollkörpers hervorgerufen wird.

Bei einem herkömmlichen Aufbau, wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. Hei. 11-218135 offenbart, wird aufgrund der Tatsache, daß ein Ebenenabschnitt vorgesehen ist, welcher an den Bogen der Taschenfläche an der Säule anschließt, wenn der Rollkörper in die Tasche eingesetzt wird, ein größer Flächendruck auf den Rollkörper durch eine Last von der Kante aufgebracht, wenn der Rollkörper eine Grenze zwischen der den Bogen bildenden Fläche und dem Ebenenabschnitt passiert, wodurch der Rollkörper dazu neigt, leicht beschädigt zu werden. Außerdem erleichtert dieser Aufbau ferner die Entstehung von Graten, wenn der Rollkörper in die Tasche eingesetzt wird. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß beseitigt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die beiliegende Zeichnung, welche in der Beschreibung enthalten ist und einen Teil der Beschreibung bildet, zeigt derzeit bevorzugte Realisierungen der Erfindung und dient zusammen mit der obigen allgemeinen Beschreibung und der untenstehenden genauen Beschreibung der bevorzugten Realisierungen dazu, die Grundgedanken der Erfindung zu erläutern.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Einstück- Integralkäfigs mit Rollenführung für ein Zylinderrollenlager NU218 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein erläuternde graphische Darstellung, welche die Kontur eines Bearbeitungsteils gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert;

Fig. 3 eine graphische Darstellung, betrachtet von einer Radialrichtung des Käfigs aus, welche eine Bearbeitung zur Endbearbeitung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert;

Fig. 4 eine graphische Darstellung, betrachtet in der Radialrichtung von dem Außenumfang des Käfigs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus, welche einen Zustand darstellt, in welchem ein Rollkörper in dem Käfig eingebaut ist;

Fig. 5A bis Fig. 5D jeweils die Ergebnisse von Berechnungen der Verformung einer Säule unter der Annahme, daß ein gleichmäßiger Flächendruck durch einen Rollkörper angewandt wird, wenn die Säule in einen Auslaufverhinderungsabschnitt eingesetzt wird, welcher an der Säule des Käfigs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet ist, wobei Fig. 5A einen Lastzustand zeigt, wenn die Länge des Auslaufverhinderungsabschnitts 0,6 L beträgt,

Fig. 5B eine Durchbiegung zeigt, welche unter dem Lastzustand bewirkt wird, Fig. 5C einen Lastzustand zeigt, wenn die Länge des Auslaufverhinderungsabschnitts 0,9 L beträgt, und Fig. 5D eine Durchbiegung darstellt, welche unter dem Lastzustand bewirkt wird;

Fig. 6 eine schematische graphische Darstellung, welche eine bearbeitete Anordnung einer Vertiefung darstellt, welche in vier Ecken einer Tasche in dem Käfig gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet ist;

Fig. 7 eine erläuternde Ansicht, welche ein Bearbeitungsteil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;

Fig. 8 einen Graphen, welcher eine generell angenommene Beziehung eines den Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung einfach nachbildenden Aufbaus, von Abmessungen jeweiliger Abschnitte des Aufbaus und einer Spannungskonzentrationsrate durch eine Eckenrundung darstellt;

Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht eines Einstück-Integralkäfigs mit Rollenführung für ein Schrägkugellager gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 eine teilweise vergrößerte graphische Darstellung des Einstück-Integralkäfigs mit Rollenführung für ein Schrägkugellager gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Kontur des Bearbeitungsteils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 12 eine schematische graphische Darstellung einer Bearbeitung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 13 eine schematische perspektivische Ansicht eines Käfigs für ein Kugellager gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 14 eine schematische graphische Darstellung eines herkömmlichen Käfigs eines Teilungstyps; und

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Einstück-Integralkäfigs, welcher repräsentativ für Käfige für Kugellager ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf einen bearbeiteten Einstück-Integralkäfig mit Rollenführung für ein Zylinderrollenlager NU218 beschrieben.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Zylinderrollenlager NU218 auf eines von Lagern abzielt, welche im wesentlichen eine Abmessung auf der Grundlage der ISO aufweisen (beispielsweise ist das Lager NU218 ein Zylinderrollenlager mit einem Außenring mit einem Flansch und weist einen Innendurchmesser von 90 mm auf).

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Käfigs, bei welchem die Ausbildung von Taschen 1 abgeschlossen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist als ein Beispiel der Gestaltung endbearbeiteter Taschen 1 eine Fläche 1a, welche in eine Drehrichtung Y des Käfigs weist (eine auf einer Seite einer Säule 2 ausgebildete Fläche), wie in Fig. 2 dargestellt, als eine Bogengestaltung mit einem vorbestimmten Krümmungsradius längs einer Radialrichtung Z des Käfigs endbearbeitet, während eine Fläche 1b, welche in eine Axialrichtung X des Käfigs weist (eine auf einer Seite einer Seitenplatte 3 ausgebildete Fläche), als eine gerade Gestaltung längs der Radialrichtung Z des Käfigs endbearbeitet.

Ein Bearbeitungsteil eines Werkzeugs zur Bearbeitung der Taschen 1 zur Endbearbeitung ist aufgebaut aus einem Fräser 5, welcher an einem Fräserschaft 4 befestigt ist (siehe Fig. 2).

Was die Kontur 6 des Fräsers 5 des Werkzeugs 7 zur Ausbildung der Taschenfläche 1a der Tasche 1, welche in die Drehrichtung Y des Käfigs weist, anbelangt, so ist die Spitze eines Schneideteils längs der Richtung X der Drehachse als eine Bogengestaltung mit dem vorbestimmten Krümmungsradius wie in Fig. 2 dargestellt derart festgelegt, daß diese mit einer Bogengestaltung übereinstimmt, welche identisch mit einer Querschnittsgestaltung 1a der Tasche nach deren Endbearbeitung ist. Dieses Werkzeug wird das erste Werkzeug 7 genannt.

Außerdem ist, was die Kontur eines Fräsers eines Werkzeugs zur Ausbildung der Taschenfläche 1b der Tasche, welche in die Axialrichtung X des Käfigs weist, anbelangt, obwohl nicht dargestellt, die Spitze eines Schneideteils längs der Drehachse derart gestaltet, daß diese gerade ist bzw. eine Zylindergestaltung aufweist, und somit ist diese festgelegt auf eine Kontur, welche mit einer Querschnittsgestaltung der Tasche längs der Radialrichtung Z des Käfigs, die sich nach der Endbearbeitung der Tasche ergibt, übereinstimmt. Dieses Werkzeug wird das zweite Werkzeug 8 genannt.

Wie in Fig. 3, welche eine von der Radialrichtung Z des Käfigs aus betrachtete Ansicht ist, dargestellt, werden die Fräser 5, 8a der jeweiligen Werkzeuge 7, 8 nacheinander in ein vorbereitetes Loch für die Tasche, welches vorher vorgesehen wurde, von der Radialrichtung Z des Käfigs aus (bei diesem Ausführungsbeispiel von einer Außendurchmesserseite aus) eingeführt, und in einem derartigen Zustand werden die Werkzeuge 7, 8 anschließend in der Axialrichtung X bzw. der Drehrichtung Y des Käfigs vorwärtsbewegt, während die Fräser 5, 8a in Drehung auf den jeweiligen Drehachsen gehalten werden, so daß die Tasche 1 bearbeitet wird, um zu einer Ziel- Querschnittsgestaltung ausgebildet zu werden.

Anders ausgedrückt, wird bei einer Bearbeitung zur Endbearbeitung unter Verwendung des ersten Werkzeugs 7, wie in Fig. 3 dargestellt, der Fräser 5 in die Tasche von der Radialrichtung Z des Käfigs aus eingeführt, um auf ein Ende der Fläche 1a, welche in die Drehrichtung Y des Käfigs weist, angewandt zu werden, wobei eine Drehachse P des Fräsers 5 in Ausrichtung in der Radialrichtung Z des Käfigs gehalten wird und der Fräser 5 auf der Drehachse gedreht wird und einfach gerade in der Axialrichtung X des Käfigs vorwärtsbewegt wird, während die Drehachse P und der Fräser 5 in den gleichen Zuständen zur Bearbeitung der Taschenfläche 1a, welche in die Drehrichtung Y des Käfigs weist, gehalten werden. Dieser Vorgang wird für zwei Flächen ausgeführt, so daß die Taschenflächen der Säule 2 zu einer Querschnittsgestaltung, welche identisch mit der Kontur 6 des Fräsers 5 ist, das heißt, zu einer beliebigen geplanten Querschnittsgestaltung, ausgebildet werden.

In ähnlicher Weise wird der Fräser 8a des zweiten Werkzeugs in das vorbereitete Lock eingeführt, um auf ein Ende der Fläche 1b, welche in die Axialrichtung X des Käfigs weist, angewandt zu werden, wobei eine Drehachse des Fräsers 8 in Ausrichtung in der Radialrichtung Z des Käfigs gehalten wird und der Fräser 8 auf der Drehachse gedreht wird und einfach gerade in der Drehrichtung Y des Käfigs vorwärtsbewegt wird, während die Drehachse und der Fräser 5 in den gleichen Zuständen gehalten werden, wodurch die Taschenfläche 1b, welche in die Axialrichtung Z des Käfigs weist, bzw. die Taschenfläche der Seitenplatte 3 zu einer geraden Gestaltung bearbeitet werden.

Während einer Bearbeitung der Taschenfläche 1b, welche in die Axialrichtung X des Käfigs weist, mittels des zweiten Werkzeugs 8 werden Vertiefungen 1c zu vier Ecken der Tasche bearbeitet, indem der Fräser 8a des zweiten Werkzeugs 8 in Richtung der jeweiligen vier Ecken vorwärtsbewegt wird, wodurch der Krümmungsradius jeweiliger Eckenrundungen in den vier Ecken gleich oder größer als der Drehradius des Fräsers 8a wird.

Daher wird, wenn die Spitze des Schneideteils längs der Drehachse des zweiten Werkzeugs 8 derart gestaltet ist, daß diese zylindrisch ist, und das zweite Werkzeug 8 dann derart vorwärtsbewegt wird, daß die vier Ecken der Tasche 1 bearbeitet werden, um dadurch Vertiefungen 1c darin auszubilden, die minimale Plattenbreite t (siehe Fig. 3) der Seitenplatte der Vertiefung 1c einheitlich, wodurch es ermöglicht wird, den Maximalwert der zurückgehenden Abmessung von dem Minimum der Taschenfläche 1b zu realisieren. Daher kann behauptet werden, daß dies die beste Ausführung hinsichtlich der Festigkeit der Seitenplatte des Käfigs ist.

Außerdem kann, da nicht nur das erste Werkzeug 7, sondern auch das zweite Werkzeug 8 zur Bearbeitung vorwärtsbewegt wird, eine Bearbeitung kostengünstig durchgeführt werden. Ferner kann, da die Tasche 1 lediglich mittels der beiden Werkzeuge 7, 8 zur Endbearbeitung bearbeitet wird, folglich eine Bearbeitung kostengünstig durchgeführt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Taschenbreite in der Drehrichtung des Käfigs an einem Endabschnitt in der Radialrichtung des Käfigs etwas kleiner festgelegt als der Durchmesser eines Rollkörpers, wodurch ein Auslaufverhinderungsabschnitt 1d für einen Rollkörper an einem Kantenabschnitt der Säule 2 in der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist. Jedoch sind Axialenden des derart ausgebildeten Auslaufverhinderungsabschnitts von den Seitenplatten 3 durch die Vertiefungen 1c getrennt, und die Axiallänge d des Auslaufverhinderungsabschnitts 1d ist gleich oder kleiner als die effektive Länge e des Rollkörpers. Diese effektive Länge des Rollkörpers ist eine Länge, welche sich ergibt, wenn Anschnittlängen an den Enden von der vollen Länge des Rollkörpers und einer Axiallänge, welche in Kontakt mit der Taschenfläche 1a der Säule ist, subtrahiert wird.

Hier ist in einem herkömmlichen Fall, wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. Hei. 11- 218135 beschrieben, der Auslaufverhinderungsabschnitt längs der vollen Länge der effektiven Länge des Rollkörpers vorgesehen, somit schließen Axialenden des Auslaufverhinderungsabschnitts an Seitenplatten an, und der Rollkörper wird in Axialrichtung gleichmäßig durch den Auslaufverhinderungsabschnitt gedrückt, wenn dieser in die Tasche eingesetzt wird, wodurch die Verhinderung von Schäden an dem Rollkörper beabsichtigt wird. In der Praxis widerspricht jedoch das Ergebnis der Absicht, da Verformungen in der Nähe der Wurzeln der Säule (in der Nähe der Seitenplatten) kleiner werden als eine Verformung in der Nähe des Mittenabschnitts davon infolge einer Verformungskurve, welche sich ergibt, wenn der Rollkörper in die Tasche eingesetzt wird, der Flächendruck des Rollkörpers steigt an den Axialenden der Säule drastisch an, und somit erleichtert dieser Aufbau ein Hervorrufen von Schäden an dem Rollkörper.

Dies kann durch eine einfache Berechnung bestätigt werden. Genauer betragen unter der Annahme, daß das Querschnitts- Sekundärmoment I ist und Axialenden einer Säule eines Käfigs, welcher aus einem Material mit einem Längselastizitätsmodul E besteht, an freien Drehpunkten gelagert sind, Verformungen an den Enden des Auslaufverhinderungsabschnitts bei Aufbringung eines bestimmten gleichmäßigen Flächendrucks auf den Auslaufverhinderungsabschnitt 1d von der Radialrichtung aus für die Fälle, wo die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitts hinsichtlich der Länge ein 0,6- Faches der vollen Länge der Säule beträgt, wie in Fig. 5A dargestellt, bzw. wo hinsichtlich der Länge erstgenanntes ein 0,9-Faches von letztgenanntem beträgt, wie in Fig. 5C dargestellt, 0,062pL⁴/EI bzw. 0,0020pL⁴, wie in Fig. 5B bzw. 5D dargestellt. Anders ausgedrückt, wird, wie in Fig. 5A bis 5D dargestellt, angezeigt, daß bei Aufbringung des gleichen Flächendrucks sich die Säule an den Enden des Auslaufverhinderungsabschnitts um so geringer verformt, je größer die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitts wird. Da bei den obigen Berechnungen angenommen wurde, daß die Wurzeln an der Säule freie Drehpunkte sind, und daß der Flächendruck in der Axialrichtung gleichmäßig ist, zeigen, obwohl genau gesagt die festgelegte Umgebung verschieden von dem tatsächlichen Fall war, die Ergebnisse der genauen Berechnungen an, daß eine konsistente Tendenz existiert, nach welcher sich die Säule an den Enden des Auslaufverhinderungsabschnitts um so geringer verformt, je größer die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitt ist. Wenn der Rollkörper in die Tasche eingesetzt wird, das heißt, da der Eingriffsspielraum an der Säule verformt wird, ist gemäß den Ergebnissen der obigen Berechnungen bei dem gleichen Eingriffsspielraum der Flächendruck um so größer, je größer die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitts ist.

Ferner ist eine gewisse Toleranz für eine tatsächliche Bearbeitung erforderlich, und daher ist es selbstverständlich, daß der Eingriffsspielraum streut. Der Eingriffsspielraum muß derart bemessen sein, daß der Rollkörper 10 nicht ausläuft, wenn dieser auf einen Minimalwert festgelegt ist, während kein Schaden an dem Rollkörper 10 bei einem Einsetzten davon in die Tasche verursacht wird, wenn der Spielraum auf einen Maximalwert festgelegt ist, jedoch wird die Toleranz für den Eingriffsspielraum um so schmäler, je größer die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitts ist, und daher ist es schwierig zu verhindern, daß der Rollkörper 10 beschädigt wird.

Um dem zu begegnen wird gemäß einem Aufbau dieses Ausführungsbeispiels die Axiallänge der Vertiefung 1c, welche sich an den Axialenden der Säule befinden, im Verhältnis länger bemessen, und die Länge d des Auslaufverhinderungsabschnitts 1d wird gleich oder kleiner als die effektive Länge e des Rollkörpers bemessen, selbst wenn erstgenannte auf deren Maximalwert festgelegt wird, wodurch kein großer Flächendruck erzeugt wird, wenn der Rollkörper 10 in die Tasche eingesetzt wird.

Ferner wurde vom Gesichtspunkt des Verhaltens aus festgestellt, daß es wirksam ist, einen gleichmäßigen Schmierfilm auf der Wälzfläche des Wälzkörpers zu erzeugen, um die Stellung des Wälzkörpers zu stabilisieren (Unterdrückung von Schiefheit) und Geräusche zu unterdrücken. Zu diesem Zweck ist es erwünscht, die Länge d des Auslaufverhinderungsabschnitts so lang wie möglich zu bemessen, um über eine konstante Ausbildung eines Ölfilms in einer Axialrichtung der Wälzfläche zu verfügen.

Daher die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitts, mit welchem die Wahrscheinlichkeit, daß der Rollkörper 10 beschädigt wird, wenn dieser in die Tasche eingesetzt wird, so niedrig wie möglich gehalten wird, während das Drehverhalten davon beibehalten wird, gleich oder größer als die effektive Länge e des Rollkörpers und vorzugsweise 0,75 mal größer als die effektive Länge e des Rollkörpers. In einem Fall, in welchem die Axiallänge des Auslaufverhinderungsabschnitts auf ein 0,75-Faches oder weniger der effektiven Länge e des Rollkörpers bezüglich der Länge festgelegt ist, sind die Rollkörper, wenn eine Käfig- und Rollkörper-Anordnung mit einem Käfig und Rollkörpern zwischen Laufbahnen eingebaut wird, geneigt, was es schwierig macht, die Käfig- und Rollkörper-Anordnung derart einzubauen. Außerdem führt dies zu einer Ursache für eine Verschlechterung des Verhaltens (Geräuschunterdrückung oder ähnliches) der Rollkörper.

Daher unterdrückt der Aufbau gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Verschlechterung des Drehverhaltens und verhindert die Erzeugung eines großen Flächendrucks sowie ein Verursachen von Schäden an dem Rollkörper.

Eine wie oben beschriebene Bearbeitung wird in sämtlichen vorbereiteten Löchern für Taschen wiederholt, wodurch die Taschen 1 des Käfigs zu einer Zielgestaltung ausgebildet werden.

Wie oben beschrieben, kann selbst bei dem Einstück- Integralkäfig die Querschnittsgestaltung der Tasche je nach Erfordernis festgelegt werden, indem die Konturen der Fräser 5, 8a geeignet abgewandelt werden.

Außerdem werden bei einer Bearbeitung der Taschenflächen die Werkzeuge entsprechend den jeweiligen Taschenflächen 1a, 1b einfach gerade längs der Drehrichtung Y des Käfigs bzw. der Axialrichtung X des Käfigs zur Bearbeitung vorwärtsbewegt, und dadurch kann eine Ziel-Querschnittsgestaltung ausgebildet werden. Ferner kann, da die Genauigkeit bei einer derartigen Bearbeitung abhängig sein kann von der Bearbeitungsgenauigkeit (wie etwa einer Positioniergenauigkeit), welche einer verwendeten Werkzeugmaschine eigen ist, und der Umfangsteilgenauigkeit, die Genauigkeit jeweiliger bearbeiteter Abschnitte des Käfigs hoch festgelegt werden.

Außerdem ist es, da ein beliebiger Krümmungsradius der Querschnittsgestaltung der Tasche verliehen werden kann, indem die Kontur des Bearbeitungsteils der Werkzeuge 7, 8 abgewandelt wird, bei einem Wälzlager, in welches der Käfig gemäß diesem Ausführungsbeispiel eingebaut wird, möglich, nicht nur die Kontaktbeanspruchung zwischen den in die Taschen 1 und den Käfig 1 eingebauten Rollkörpern 10 zu vermindern, sondern auch die Schmierbedingungen zu verbessern.

Während einer derartigen Bearbeitung kann der Krümmungsradius der jeweiligen Eckenrundungen in den vier Ecken der Tasche 1 ebenfalls größer festgelegt werden als die Eckenrundungen an Stirnflächen des Wälzkörpers, um dadurch Spannungskonzentrationen zu vermindern, wenn das Lager in Betrieb ist, was zu der Verhinderung einer Verschlechterung über die Zeit hinsichtlich der Genauigkeit des Käfigs und zu einer Verbesserung der Lebensdauer des Lagers führt.

Hier können, während die Bearbeitung der Eckenrundung mittels des zweiten Werkzeugs 8 beschrieben ist, wie in Fig. 6 dargestellt, die Vertiefungen 1c in den vier Ecken mittels des ersten Werkzeugs 7 bearbeitet werden, oder es kann ein drittes Werkzeug zur Bearbeitung vorbereitet werden. Ferner kann die Fläche 1b, welche in die Axialrichtung X des Käfigs weist, mittels des ersten Werkzeugs 7 bearbeitet werden, um dadurch die Notwendigkeit des zweiten Werkzeugs 8 zu beseitigen.

Außerdem kann, obwohl in Fig. 2 nicht genau dargestellt, in einem Fall, in welchem die Kontur des Bearbeitungsteils an einer Position gegenüber dem Eckenabschnitt an den Enden der Tasche 1 in der Radialrichtung Z des Käfigs, das heißt, dem Eckenabschnitt, an welchem sich die Innen- und die Außendurchmesserfläche des Hauptkörpers des Käfigs mit der Tasche 1 schneiden, derart gestaltet ist, daß der Eckenabschnitt bearbeitet wird, um eine Entgratungs-C-Fase (eine 45-Grad-Fase) auszubilden, gleichzeitig mit einer Bearbeitung zur Endbearbeitung der Taschenfläche die Entstehung von Graten an dem Abschnitt verhindert werden, an welchem sich die Innen- und die Außendurchmesserfläche des Käfigs mit der Tasche schneiden. Außerdem kann das Verarbeitungsteil zu einer beliebigen Radiusgestaltung ausgebildet werden, um die Schmierfähigkeit zu verbessern, nicht ein Entgraten.

Beispielsweise ist die Kontur 6 des Fräsers 5 des ersten Werkzeugs 7 zu einer in Fig. 7 dargestellten Gestaltung ausgebildet, um eine Bogenfläche, mit welcher der Rollkörper 10 in Kontakt gelangt, und eine Seitenfläche der Säule des Auslaufverhinderungsabschnitts 1d zu bearbeiten, welche der Bogenfläche in der Querschnittsgestaltung der Taschenfläche 1a folgt, nachdem die Endbearbeitung der Tasche abgeschlossen ist.

Die Querschnittsgestaltung der Bogenfläche ist ausgebildet zu einer Bogengestaltung mit einem Krümmungsradius R1, welcher 0,05 bis 0,25 mm größer ist als der Radius des Rollkörpers 10, und die Fläche des Auslaufverhinderungsabschnitts 1d schließt weich an Endabschnitte des Bogens an. Bei der Querschnittsgestaltung der Fläche des Auslaufverhinderungsabschnitts befindet sich die Mitte des Krümmungsradius auf der Seite der Säule 2, welche dem Bogen gegenüberliegt, das heißt, die Fläche des Auslaufverhinderungsabschnitts 1d ist zu einer Krummliniengestaltung im Querschnitt ausgebildet, welche in Richtung der Taschenseite vorsteht, und der Auslaufverhinderungsabschnitt 1d ist gebildet aus einer Fläche mit einem Krümmungsradius R2, welcher im wesentlichen 10 bis 100 mal größer ist als der Durchmesser des Rollkörpers, und einem R-Fasenabschnitt, welcher an der Grenze zwischen der Säule 2 und der Außendurchmesserfläche der Innendurchmesserfläche ausgebildet ist. Die Querschnittsgestaltung des R-Fasenabschnitts kann beispielsweise eine (Außenumfangsflächenseiten-) Bogenkrümmung mit einem Krümmungsradius R3e sein, welcher im wesentlichen 2 bis 5% des Durchmessers des Rollkörpers auf der Außendurchmesserseite ist, während diese eine. Bogenkrümmung mit einem Krümmungsradius R3i (bzw. einer C-Fase) von im wesentlichen 0,1 bis 0,8 mm auf der Innendurchmesserflächenseite sein kann.

Bei diesen Bauweisen kann, da nicht nur die Schmierfähigkeit verbessert werden kann, sondern auch die Krümmung mit dem Krümmungsradius R1 und die Krümmung mit dem Krümmungsradius R2 über deren Schnittpunkt glatt miteinander verbunden sind, bei einem Einsetzen des Rollkörpers 10 in die Tasche 1 kein Kantenkontakt zwischen dem Rollkörper 10 und der Seite der Säule 2 auftreten, wodurch verhindert wird, daß die Oberfläche des Rollkörpers 10 beschädigt wird.

Hier liegt der Grund, weswegen die Mitte der Krümmung mit dem Krümmungsradius R2 derart ausgeführt ist, daß diese in Richtung der Säulenseite bzw. der Taschenseite vorsteht, darin, daß die Breite der Tasche auf der Eintrittsseite (bei diesem Ausführungsbeispiel die Innendurchmesserseite), von welcher aus der Rollkörper 10 in die Tasche 1 eingesetzt wird, vergrößert ist, so daß das Einsetzen des Rollkörpers 10 in die Tasche erleichtert und außerdem die Entstehung von Graten erschwert wird.

Ein optimaler Eingriffsspielraum, mit welchem der Rollkörper 10 nicht beschädigt werden muß, wenn dieser in die Tasche eingesetzt wird, und der Rollkörper 10 daran gehindert wird, aus dem Käfig auszulaufen, während das Lager in Betrieb ist, ist im wesentlichen 0,001 bis 0,008 mal der Durchmesser des Rollkörpers bezüglich der Länge. Wenn der Eingriffsspielraum gleich oder kleiner als 0,001 mal der Durchmesser des Rollkörpers ist, so besteht das Risiko, daß der Rollkörper aus dem Käfig infolge einer Streuung der Bearbeitungstoleranz ausläuft, während dann, wenn der Eingriffsspielraum gleich oder größer als 0,008 m der Durchmesser des Rollkörpers ist, ein großer Flächendruck auf dem Rollkörper 10 hervorgerufen wird, wenn der Rollkörper 10 in die Tasche 1 eingesetzt wird, wodurch der Rollkörper dazu neigt, leicht beschädigt zu werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, während beschrieben wurde, daß der Rollkörper 10 in die Tasche ausgehend von der Innendurchmesserseite eingesetzt wird (NU-Typ), der Rollkörper selbstverständlich wirksam ausgehend von der entgegengesetzten Seite aus, das heißt, von der Außendurchmesserseite aus, eingesetzt werden (N-Typ).

Wie oben beschrieben, ist es daher erfindungsgemäß aufgrund der Tatsache, daß der auf der Grundlage der Erfindung ausgebildeten Käfig eine beliebige Taschenquerschnittsgestaltung aufweisen kann und das Rollenlager, welches den derart ausgebildeten Käfig verwendet, die Spannungskonzentration an den Ecken der Taschen vermindern kann, möglich, einen Einstück-Integralkäfig zu liefern, welcher eine breite Vielfalt von Ausführungen zuläßt. Daher können die herkömmlichen Probleme bezüglich der Festigkeit und der Betriebsumgebung der Lagerkäfige gelöst werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, während der bearbeitete Einstück-Integralkäfig mit Rollenführung aus Messing als bearbeitet beschrieben wird, selbstverständlich die erfindungsgemäße Bearbeitung der Taschen zur Endbearbeitung selbst bei einem Kunststoffkäfig oder einem Preßkäfig, unabhängig von dem Material und der Gestaltung eines Käfigs, möglich sein. Das heißt, die Erfindung ist nicht auf den bearbeiteten Käfig beschränkt. Außerdem ist die Erfindung nicht auf den Einstück-Integralkäfig beschränkt, sondern kann auf einen Käfig eines Teilungstyps angewandt werden.

Ferner muß die Querschnittsgestaltung der jeweiligen Taschen, welche in die Drehrichtung Y des Käfigs weisen, nicht auf die bei diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Querschnittsgestaltung beschränkt sein, sondern kann zu einer geraden Gestaltung, einer konvexen Gestaltung und einer Mehrquerschnittsgestaltung ausgebildet sein. Es ist selbstverständlich, daß die Taschenflächengestaltung, ausgebildet auf der Seitenplatte 3, in Ausrichtung in Axialrichtung X des Käfigs, welche die Taschenaxialbreite X bestimmt, nicht auf die bei diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen beschränkt sein muß, sondern zu einer konvexen Gestaltung, einer konkaven Gestaltung und einer Mehrquerschnittsgestaltung ausgebildet sein kann.

Ferner kann bei diesem Ausführungsbeispiel, während eine Endbearbeitung als unter Verwendung einer Bearbeitung ausgeführt beschrieben ist, eine Spezialbearbeitung einschließlich einer Elektroerosivbearbeitung zur Endbearbeitung verwendet werden. In diesem Fall kann die Kontur des Elektrodenteils derart festgelegt sein, daß diese mit der Taschenquerschnittsgestaltung der jeweiligen zur Endbearbeitung bearbeiteten Taschen übereinstimmt.

Außerdem ist es nicht immer erforderlich, daß eine einen Endbearbeitungs-Arbeitsgang enthaltende Bearbeitung in dem Zustand ausgeführt werden muß, in welchem die Achse (Drehachse) des Bearbeitungsteils 5 mit der Radialrichtung Z des Käfigs übereinstimmt, sondern der Endbearbeitungs- Arbeitsgang kann ausgeführt werden durch ein Vorwärtsbewegen des Bearbeitungsteils 5 in der Drehrichtung Z des Käfigs, wobei die Achse des Bearbeitungsteils in einem vorbestimmten Winkel geneigt von der Radialrichtung Z des Käfigs gehalten wird.

Der Grund hierfür ist, daß es möglich ist, daß der Werkzeugdurchmesser in Abhängigkeit von der Taschenquerschnittsgestaltung groß bemessen werden muß, und wenn eine Bearbeitung ausgeführt wird, bei welcher die Achse (Drehachse) des Bearbeitungsteils mit der Radialrichtung Z des Käfigs übereinstimmt, besteht das Risiko, daß die Vertiefungen in den vier Ecken der Tasche infolge des vergrößerten Durchmessers des Werkzeugs größer sind als erforderlich.

Infolgedessen wird es schwierig sicherzustellen, daß die Axiallänge, mit welcher der Rollkörper 10 in Kontakt gebracht wird, gleich oder größer wird als 0,75 mal der effektiven Länge des Rollkörpers.

Im Gegensatz dazu ist es in einem Fall, in welchem eine Bearbeitung ausgeführt wird, bei welcher die Achse des Bearbeitungsteils in dem vorbestimmten Winkel geneigt ist, möglich, den Durchmesser des Werkzeugs innerhalb eines innerhalb der Taschenquerschnittsebene zulässigen Bereichs zu verringern, und dies kann dem obigen Nachteil wirksam entgegenwirken.

Hier ist nichts spezifisches bezüglich der Bearbeitung der vorbereiteten Löcher für Taschen vorgegeben, welche nicht zur Endbearbeitung bearbeitet werden, und daher kann Bohren verwendet werden. Alternativ hierzu können beispielsweise in einem früheren Arbeitsgang vorbereitete Löcher unter Verwendung von Gießen grob vorgesehen werden. Der Arbeitsgang zum Vorsehen vorbereiteter Löcher und der Inhalte davon können in Hinblick auf Kosten oder ähnliches durch ein Anstreben eines Verringerns der Bearbeitungszeit zur Endbearbeitung durch ein starkes Verringern des Bearbeitungsspielraums bei einer Bearbeitung zur Endbearbeitung oder in ähnlicher Weise durch ein Anstreben eines Verringerns der Bearbeitungszeit zur Endbearbeitung durch ein vorheriges Ausbilden von Vertiefungen in den vier Taschen, beispielsweise zum Zeitpunkt des Gießens, bestimmt werden.

Während die Verifikation an einem Lager eines Einreihentyps bei diesem Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, ist es selbstverständlich, daß der Käfig des Ausführungsbeispiels für ein Lager eines Zweireihentyps verwendet werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen auf Elemente angewandt, welche gleich den bei dem obigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Elementen sind.

Dieses Ausführungsbeispiel betrifft einen Käfig für ein Kugellager. Das heißt, dieses Ausführungsbeispiel beschreibt einen bearbeiteten Einstück-Integralkäfig mit Rollenführung für ein Schrägkugellager. Fig. 9 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Käfigs, bei welchem die Ausbildung von Taschen abgeschlossen ist, und Fig. 10 ist eine Querschnittsgestaltung davon.

Außerdem besteht das Material des Käfigs gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Messing hoher Festigkeit, und die Abmessungen davon betragen ∅ 130 mm bei dem Außendurchmesser, ∅ 120 mm bei dem Innendurchmesser und etwa 21 mm bei der Breite, und Taschen sind derart bemessen, daß Kugeln als Wälzkörper bestimmter Abmessungen (der Durchmesser beträgt etwa ∅ 12 mm) darin aufgenommen werden können.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Bearbeitungsteil eines Werkzeugs zur Bearbeitung von Taschen 1 gebildet ist aus einem Fräser 5, welcher auf einem Fräserschaft 4 befestigt ist (siehe Fig. 11). Die Kontur 6 des Fräsers 5 ist derart festgelegt, daß die Gestaltung der Spitze eines Schneideteils längs der Drehachsenrichtung X ausgebildet ist zu einer Bogengestaltung mit einem vorbestimmten Krümmungsradius, welche die gleiche Gestaltung ist wie die der Taschenquerschnittsgestaltung, welche vorher wie in Fig. 11 dargestellt ausgeführt wird, wobei die Bogengestaltung festgelegt ist als ein Bogen, welcher identisch mit der Taschenquerschnittsgestaltung 1a von Taschen ist, welche sich ergeben, wenn diese endbearbeitet sind.

Anschließend wird, wie in Fig. 12 dargestellt, welche eine von der Radialrichtung Z des Käfigs aus betrachtete Ansicht ist, der Fräser 12, welcher das Bearbeitungsteil des Werkzeugs ist, in ein vorbereitetes Loch 11 eingeführt, welches durch eine Bearbeitung vorher von der Radialrichtung Z des Käfigs aus (bei diesem Ausführungsbeispiel von der Außendurchmesserseite aus) ausgebildet wurde, und der Fräser 5 wird anschließend in einer Richtung senkrecht zu der Achse des Käfigs in diesem Zustand bewegt. Anschließend wird der Fräser 5 längs eines Kreises bewegt, dessen Mitte sich an der Mitte D der Tasche befindet, wobei der Fräser um die Achse davon gedreht wird, wodurch die Tasche 1 bearbeitet wird, um eine Ziel-Querschnittsgestaltung auszubilden.

Dieser Bearbeitungs-Arbeitsgang wird für die jeweiligen Taschen in dem Käfig wiederholt, wodurch sämtliche Taschen sö bearbeitet werden können. Ferner ist, da die Genauigkeit an den jeweiligen Abschnitten der Tasche abhängig sein kann von der Bearbeitungsgenauigkeit, welcher dem verwendeten Werkzeug eigen ist, und der ümfangsteilgenauigkeit, die Genauigkeit an den jeweiligen Abschnitten des Käfigs ebenfalls gewährleistet.

Hier ist bei diesem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 11 genau dargestellt, eine bogenartige Entgratungsfase auf dem Fräser 5 an einem Abschnitt daran ausgebildet, an welchem sich der Innen- und der Außendurchmesserabschnitt des Hauptkörpers des Käfigs mit dem Innen- und dem Außendurchmesserabschnitt (einem in Fig. 11 als 6a bezeichneten Abschnitt) schneiden, wodurch die Entstehung von Graten gleichzeitig mit der Ausführung der Bearbeitung verhindert wird.

Wie im Querschnitt in Fig. 15 dargestellt, ist der herkömmliche Käfig von einem Einstück-Integraltyp, jedoch ist die Standardquerschnittsgestaltung der Tasche gerade (ein Zylinder). In einem Fall, in welchem die Taschenfläche zu einer Kugelgestaltung wie in dem Fall mit der Erfindung ausgebildet ist, kann die verbesserte Schmierfähigkeit gegenüber der herkömmlichen geraden Taschenflächengestaltung erwartet werden, und der Flächendruck zwischen den Kugeln in den Taschen 1 und dem Käfig wird klein, um dadurch den Verschleiß des Käfigs zu unterdrücken.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Abschnitte, in welche die Kugeln eingesetzt werden, etwas kleiner bearbeitet als der Durchmesser der jeweiligen Kugeln, und daher sind der Käfig und die Kugeln derart gestaltet, daß eine Teilung davon verhindert wird.

Außerdem wird bestätigt, daß ein Laufbahnführungssystem in jeder Art erhalten werden kann, indem diesen Ausführungsbeispiel angewandt wird.

Ferner ist, während die Taschenquerschnittsgestaltung bei diesem Ausführungsbeispiel als aus einem einzigen Bogen gebildet beschrieben ist, es selbstverständlich gemäß dem Ausführungsbeispiel, daß die Taschenquerschnittsgestaltung zu einer beliebigen Gestaltung ausgebildet sein kann.

Daher kann bei diesem Ausführungsbeispiel, da die Tasche 1 zur Aufnahme darin der Kugeln ausgebildet werden kann lediglich durch ein Bewegen längs des Kreises mit dessen Mitte an der Mitte der Tasche des Schneideteils (bzw. einer Elektrode), welches (bzw. welche) an einem Schaft senkrecht oder geneigt in einem bestimmten Winkel befestigt ist, in der Radialrichtung Z relativ zu einem Abschnitt parallel zu der Drehrichtung Y des Käfigs und im voraus eine beliebige Käfigtaschenausführungsgestaltung aufweist, eine beliebige Gestaltung ohne Beschränkung durch die Taschengestaltung selbst vorgesehen werden. Daher muß, wie bei dem herkömmlichen Beispiel, die Querschnittsgestaltung der Taschen 1 des Käfigs nicht auf die gerade Gestaltung beschränkt sein, sondern kann von beliebiger Gestaltung, einschließlich der geraden Gestaltung, einer konvexen Gestaltung und einer Mehrquerschnittsflächengestaltung, sein. Der Käfigführungsart ist keine Beschränkung auferlegt.

Außerdem kann, da die Taschenquerschnittsgestaltung zu einer beliebigen Gestaltung mit einem gewünschten Krümmungsradius ausgebildet werden kann, die Kontaktbeanspruchung zwischen den Kugeln in den Taschen und dem Käfig vermindert werden, und die Schmierbedingungen können ebenfalls verbessert werden.

Ferner kann die Bearbeitung des Auslaufverhinderungsabschnitts für einen Wälzkörper (Eingriffsabschnitt) und die Kantenabschnitte an den jeweiligen Abschnitten gleichzeitig ausgeführt werden, und Grate, welche während einer Bearbeitung entstehen würden, können beseitigt werden.

Daher ist es gemäß dem Käfig, welcher sich unter Verwendung des Bearbeitungsverfahrens dieses Ausführungsbeispiels ergibt, da der Käfig eine beliebige Taschengestaltung aufweisen kann, möglich, einen Einstück- Integralkäfig vorzusehen, welcher eine breite Vielfalt von Ausführungen davon zuläßt, wodurch die herkömmlichen Probleme bezüglich der Festigkeit und der Betriebsumgebung der Lager, welche lange Zeit ungelöst blieben, gelöst werden können.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, während der bearbeitete Käfig aus Messing erläutert ist, die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann selbstverständlich innerhalb des Umfangs der Erfindung in vielfältiger Weise abgewandelt werden, ohne hinsichtlich Käfigmaterialien und Käfiggestaltungen beschränkt zu sein, welche beispielsweise einen Einstück-Integralkäfig mit Rollenführung für einen Käfig aus Phenolharz, einen Kunststoffkäfig und einen Preßkäfig umfassen.

Ferner kann, obwohl bezüglich eines früheren Arbeitsgangs für Taschen bei diesem Ausführungsbeispiel nichts vorgegeben ist, Taschen beispielsweise in einem früheren Arbeitsgang grob ausgebildet und bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben werden, wenn der Spielraum des Fräsarbeitsgangs stark verringert wird, da die Bearbeitungszeit verkürzt werden kann, die Vorausbildung von Taschen in dem früheren Arbeitsgang in Zusammenhang mit einer Kostenfrage betrachtet werden.

Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen Elemente, welche gleich den bei den obigen jeweiligen Ausführungsbeispielen beschriebenen Elementen sind.

Dieses Ausführungsbeispiel betrifft einen bearbeiteten Einstück-Integralkäfig mit Rollenführung für ein Kugellager 6330, und ein Behälter eines Kronentyps wird als Beispiel erläutert. Fig. 13 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Behälters, bei welchem die Ausbildung von Taschen 1 abgeschlossen ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Kugellager 6330 auf eines von Lagern abzielt, welche im wesentlichen eine Abmessung auf der Grundlage der ISO aufweisen (beispielsweise ist das Kugellager 6330 ein einreihiges Hochschulter- Kugellager mit einem Innendurchmesser von 150 mm).

Der Käfig dieses Ausführungsbeispiels besteht aus Phenolharz und ist mit einem Außendurchmesser von 258 mm, einem Innendurchmesser von 220 mm und einer Breite von etwa 33 mm bemessen, und Taschen 1 davon sind derart bemessen, daß diese darin als Wälzkörper eine Kugel mit einem Durchmesser von etwa 48 mm aufnehmen.

Die zusammengefaßte Darstellung der Bearbeitung ist generell identisch mit der des obigen zweiten Ausführungsbeispiels (des Schräglagers). Ein Fräser, welcher zu einer vorausgeführten Gestaltung ausgebildet ist, welche identisch mit der Querschnittsgestaltung von Taschen 1 ist, wird in ein vorbearbeitetes Loch von der Radialrichtung des Käfigs aus (bei diesem Ausführungsbeispiel von der Außendurchmesserseite aus) eingeführt, in diesem Zustand längs eines Kreises mit dessen Mitte an der Mitte der Tasche bewegt und anschließend zu einer der Axialrichtungen zurückgezogen, wodurch die Tasche derart bearbeitet werden kann, daß diese zu einer beliebigen Taschenquerschnittsgestaltung ausgebildet wird.

Obwohl hier nicht dargestellt, ist ein beliebiger von herkömmlichen Typen ein Teilungstyp (zwei Bauteile werden durch Niete aneinander befestigt), und die Taschengestaltung eines Gerade-Typs (zylindrische oder kreiskegelförmige Gestaltung) ist der Standard.

Eine Bearbeitung wie diese wird für sämtliche vorbereiteten Löcher für Taschen wiederholt, wodurch sämtliche Taschen bearbeitet werden können. Ferner kann, da die Genauigkeit an den jeweiligen bearbeiteten Abschnitten abhängig sein kann von der Bearbeitungsgenauigkeit, welche eine verwendete Maschine aufweist, die Genauigkeit an den bearbeiteten Abschnitten des Käfigs gewährleistet werden.

Es wird bestätigt, daß der erfindungsgemäße Käfig ein Laufbahnführungssystem, falls gefordert, vorsehen kann.

Außerdem kann, während die Taschenquerschnittsgestaltung als aus dem einzelnen Bogen bei diesem Ausführungsbeispiel gebildet beschrieben ist, selbstverständlich mit einer beliebigen Gestaltung umgegangen werden.

Die weiteren Merkmale des Aufbaus, des Betriebs und der Vorteile sind identisch mit den bei dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen.

Beispiel 1

Ein Käfig wurde auf der Grundlage der erfindungsgemäßen Bearbeitung vorbereitet.

Der Käfig war ein bearbeiteter Einstück-Integralkäfig mit Rollenführung für ein Zylinderrollenlager NU218, bei welchem der Außendurchmesser mit 138 mm, der Innen mit 116 mm und die Breite mit etwa 30 mm grob bemessen war, und die Größe von Taschen 1 davon war derart festgelegt, daß diese identisch mit der Größe eines Wälzkörpers als Kugel (Durchmesser = 19 mm, Länge = 20 mm) war.

Dann wurde die Genauigkeit einer Umfangsneigung der Säule 2 relativ zu der Axialrichtung X des Käfigs (einer Neigung in Richtung der Drehrichtung Y des Käfigs) mittels einer Geradheitsmeßvorrichtung unter Verwendung einer der Seitenplatten (Bearbeitungsbezugsabschnitt) als Bezug gemessen, um zu bestätigen, daß der Mittelwert von Neigungen in der Größenordnung von 0 bis 10 Mikrometer liegt und mit hoher Genauigkeit stabil ist.

Bei dem herkömmlichen bearbeiteten Käfig eines Teilungstyps liegt die Umfangsneigung generell in der Größenordnung von 15 bis 40 Mikrometer, und daraus ist ersichtlich, daß der Käfig, bei welchem die Taschen in Übereinstimmung mit der Bearbeitung der Erfindung ausgebildet wurden, einen Käfig mit hoher Genauigkeit gegenüber dem herkömmlichen Käfig liefert.

Beispiel 2

Nachfolgend wird ein Beispiel von Eckenrundungen beschrieben, welche in den vier Ecken der Tasche bearbeitet wurden.

Ein bei diesem Beispiel verwendeter Käfig war ein bearbeiteter Einstück-Tntegralkäfig mit Rollenführung für ein Zylinderrollenlager NU330, bei welchem der Außendurchmesser mit 265 mm, der Innendurchmesser mit 230 mm und die Breite etwa mit 64 mm grob bemessen waren, und die Größe von Taschenabschnitten davon war derart festgelegt, daß diese identisch mit der Größe eines Wälzkörpers als Kugel (Durchmesser = 45 mm, Länge = 45 mm) war.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Zylinderrollenlager NU330 auf eines von Lagern abzielt, welche im wesentlichen eine Abmessung auf der Grundlage der ISO aufweisen (beispielsweise ist das Lager NU330 ein Zylinderrollenlager mit einem Außenring mit einem Flansch und weist einen Innendurchmesser von 150 mm auf).

Vertiefungen werden in den vier Ecken der Tasche unter Verwendung eines Bearbeitungsverfahrens vorgesehen, welches dem bei den obigen Ausführungsbeispielen verwendeten ähnlich ist. Jedoch wurde die Bearbeitung unter Verwendung des ersten Werkzeugs 7 ausgeführt.

Es wird angenommen, daß eine Beanspruchung, welche in den Eckenrundungsabschnitten entsteht, auf ein Maximum von im wesentlichen einem Dreifachen der Standardbeanspruchung durch die Spannungskonzentrationsrate in Abhängigkeit von der Größe des Krümmungsradius r der Kurvenrundungen in den vier Ecken der Tasche erhöht ist (siehe Fig. 6).

Fig. 8 zeigt eine generell angenommene Beziehung eines den Aufbau gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung einfach nachbildenden Aufbaus (eines Aufbaus, welcher eine von Beanspruchungen nachbildet, von welchen angenommen wird, daß diese in einer symmetrischen Weise relativ zu der Axialrichtung X erzeugt werden, wenn eine Äußere Kraft auf eine der Taschen in dem Käfig ausgeübt wird), von Abmessungen jeweiliger Abschnitte des Aufbaus und einer Spannungskonzentrationsrate α durch eine Eckenrundung (es wurde auf "Stress Concentration" (Spannungskonzentration) von Masataka Nishida verwiesen). In der Figur bezeichnet B eine Hälfte der Breite der Tasche in der Drehrichtung Y des Käfigs, und b bezeichnet eine Hälfte der Breite der Säule 2 in der Drehrichtung Y des Käfigs.

Daraus ist ersichtlich, daß dann, wenn die Größe des Krümmungsradius r der Eckenrundung klein ist, die Spannungskonzentrationsrate α extrem ansteigt.

Bei den Eckenrundungen der Taschen des Käfigs eines herkömmlichen Typs, ist es, wie oben beschrieben, nicht möglich, in irgendeiner Weise den Krümmungsradius als Gegenstand einer Bearbeitungstechnik zu erhöhen. Normalerweise ist bei dem herkömmlichen Käfig der Krümmungsradius sehr klein, das heißt, r < 1 mm, und insbesondere existiert ein noch kleinerer Krümmungsradius, wie etwa r = 0,3 mm.

Hingegen wird bei dem vorliegenden Beispiel eine Bearbeitung bei r = 2 mm ausgeführt, und ein Wert von r/b (b ist konstant), dargestellt in Fig. 5, kann in der Größenordnung des 7-Fachen des herkömmlichen Krümmungsradius erhöht werden. Als Folge davon kann die Spannungskonzentrationsrate α im wesentlichen auf die Hälfte der herkömmlichen (von 2,5 bis 1,3) verringert werden. Daher kann erwartet werden, daß die Festigkeit vom Gesichtspunkt einer Spannungskonzentration aus durch Anwenden der vorliegenden Erfindung verbessert wird.

Außerdem dient dies dazu, die Anzahl von Wälzkörpern zu erhöhen, und führt somit zu einer Erhöhung der Belastbarkeit.

Bei diesem Beispiel ist es, während sämtliche Eckenrundungen in den vier Ecken zu den gleichen Abmessungen bearbeitet werden, gemäß der bei der Erfindung verwendeten Bearbeitung möglich, den Krümmungsradius ausgehend von der Außendurchmesserseite in Richtung der Innendurchmesserseite stufenlos zu ändern. So kann, falls erforderlich, der Krümmungsradius r auf einen optimalen Wert festgelegt werden, so daß ein Verhältnis der Breite b der Säule 2, welche die Spannungskonzentrationsrate α beeinflußt, zu dem Krümmungsradius (r/b) optimal wird.

Wie oben beschrieben, ist bei dem erfindungsgemäßen Käfig selbst im Falle eines bearbeiteten Einstück-Integralkäfigs der Gestaltung der Taschen keine Beschränkung auferlegt, das heißt, die Taschenquerschnittsgestaltung ist nicht auf die gerade Gestaltung beschränkt, sondern kann vorteilhafterweise auf eine beliebige Gestaltung festgelegt werden. Ferner ist die Genauigkeit an den Säulen der Taschen hoch, wodurch ermöglicht wird, einen stabilen Käfig liefern.

Außerdem ist es, da der Taschenquerschnittsgestaltung ein beliebiger Krümmungsradius verliehen werden kann, möglich, nicht nur die Kontaktbeanspruchung zwischen den Wälzkörpern in den Taschen und dem Käfig zu vermindern, sondern auch die Schmierbedingungen zu verbessern.

Insbesondere kann bei einem Käfig für ein Rollenlager, da der Krümmungsradius der jeweiligen Eckenrundungen in den vier Ecken der Taschen auf einen beliebigen Krümmungsradius festgelegt werden kann, die Spannungskonzentration, welche auftritt, wenn das Lager in Betrieb ist, vermindert werden.

Bei der Erfindung kann, da nicht nur der Auslaufverhinderungsabschnitt (der Eingriffsabschnitt), sondern auch die Kantenabschnitte an den jeweiligen Abschnitten gleichzeitig mit einer Bearbeitung zur Endbearbeitung der Tasche bearbeitet werden können, ein Entgratungs-Arbeitsschritt in einem späteren Arbeitsgang vermieden werden.

Während die Beschreibung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung erfolgte, ist Fachleuten auf diesem Gebiet klar, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung abzuweichen, und es ist daher beabsichtigt, in den beiliegenden Ansprüchen all jene Änderungen und Abwandlungen abzudecken, welche innerhalb des Wesens und Umfangs der Erfindung liegen.

Claims (9)

1. Käfig für ein Wälzlager, umfassend:
eine einen Wälzkörper aufnehmende Tasche, welche einen Wälzkörper aufnimmt, wobei die Tasche durch ein Endbearbeiten einer unbearbeiteten Tasche mittels eines Werkzeugelements ausgebildet wird, während ein Bearbeitungsteil des Werkzeugelements in die unbearbeitete Tasche in einer Radialrichtung des Käfigs eingeführt und anschließend in einer Axial- und einer Drehrichtung des Käfigs vorwärtsbewegt wird,
wobei das Bearbeitungsteil des Werkzeugelements eine Querschnittskontur aufweist, welche mit einer Querschnittsgestaltung der Tasche in einem Querschnitt längs der Radialrichtung des Käfigs übereinstimmt, nachdem die Ausbildung der Tasche abgeschlossen ist.

2. Käfig für Wälzlager nach Anspruch 1, wobei die Tasche eine erste Taschenfläche, welche in Richtung der Drehrichtung des Käfigs weist, eine zweite Taschenfläche, welche in Richtung der Axialrichtung des Käfigs weist, und eine Fluchtvertiefung umfaßt, welche zwischen der ersten und der zweiten Taschenfläche angeordnet ist, und wobei das Werkzeugelement ein erstes Werkzeug zur Endbearbeitung der ersten Taschenfläche und ein zweites Werkzeug zur Endbearbeitung der zweiten Taschenfläche und der Fluchtvertiefung umfaßt.

3. Käfig für Wälzlager nach Anspruch 2, wobei der Wälzkörper eine Rolle ist,
die Tasche definiert ist durch ein Paar von ringförmigen Seitenplatten und ein Paar von Säulen, welche jeweils Endabschnitte aufweisen, die jeweils mit den ringförmigen Seitenplatten verbunden sind,
die erste Taschenfläche an jeder der Säulen ausgebildet ist und die zweite Taschenfläche an jeder der ringförmigen Seitenplatten ausgebildet ist,
die erste Taschenfläche zu einer bogenförmigen Gestaltung in einem Querschnitt längs der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist und
eine minimale Plattenbreite der ringförmigen Seitenplatten an der Fluchtvertiefung längs der Radialrichtung des Käfigs gleichmäßig ist.

4. Käfig für Wälzlager nach Anspruch 2, wobei das Wälzelement eine Rolle ist,
die Tasche definiert ist durch ein Paar von ringförmigen Seitenplatten und ein Paar von Säulen, welche jeweils Endabschnitte aufweisen, die jeweils mit den ringförmigen Seitenplatten verbunden sind,
die erste Taschenfläche an jeder der Säulen ausgebildet ist und die zweite Taschenfläche an jeder der ringförmigen Seitenplatten ausgebildet ist,
die erste Taschenfläche zu einer bogenförmigen Gestaltung in einem Querschnitt längs der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, und
wobei Rollen-Auslaufverhinderungsabschnitte an Endabschnitten der Säulen in der Radialrichtung des Behälters ausgebildet sind, die Breite der Tasche in der Drehrichtung des Käfigs kleiner ausgeführt ist als der Durchmesser der Rolle, wobei die Breite zwischen benachbarten Rollen- Auslaufverhinderungsabschnitten definiert ist und an einem Ende davon in der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, und Endabschnitte des Auslaufverhinderungsabschnitts in der Axialrichtung des Käfigs von einer der Seitenplatten durch die Fluchtvertiefungen getrennt sind, wodurch die Länge des Auslaufverhinderungsabschnitts in der Axialrichtung des Käfigs kürzer ausgeführt ist als die effektive Länge der Rolle.

5. Käfig für Wälzlager nach Anspruch 2, wobei der Wälzkörper eine Rolle ist,
die Tasche definiert ist durch ein Paar von ringförmigen Seitenplatten und ein Paar von Säulen, welche jeweils Endabschnitte aufweisen, die jeweils mit den ringförmigen Seitenplatten verbunden sind,
die erste Taschenfläche an jeder der Säulen ausgebildet ist und die zweite Taschenfläche an jeder der ringförmigen Seitenplatten ausgebildet ist,
die erste Taschenfläche zu einer bogenförmigen Gestaltung in einem Querschnitt längs der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist und
eine Querschnittsgestaltung des Auslaufverhinderungsabschnitts längs der Radialrichtung des Käfigs auf der Säulenseite zu einer gekrümmten Linie ausgebildet ist, welche weich an die erste Taschenfläche anschließt und einen Krümmungsradius aufweist, welcher in Richtung der Tasche vorsteht.

6. Käfig für Kugellager, umfassend:
eine Kugelaufnahmetasche, welche eine Kugel aufnimmt,
wobei die Tasche durch ein Endbearbeiten einer unbearbeiteten Tasche mittels eines Werkzeugelements ausgebildet wird, während ein Bearbeitungsteil des Werkzeugelements in die unbearbeitete Tasche in einer Radialrichtung des Käfigs eingeführt und anschließend längs eines Kreises, dessen Mitte mit einer Mitte der Tasche übereinstimmt, bewegt wird,
wobei das Bearbeitungsteil des Werkzeugelements eine Querschnittskontur aufweist, welche mit einer Querschnittsgestaltung der Tasche in einem Querschnitt längs der Radialrichtung des Käfigs übereinstimmt, nachdem die Ausbildung der Tasche abgeschlossen ist.

7. Käfig für ein Rollenlager, umfassend:
ein Paar von ringförmigen Seitenplatten;
eine Vielzahl von Säulen, welche in einer Drehrichtung des Käfigs angeordnet sind und jeweils Endabschnitte aufweisen, welche jeweils mit den ringförmigen Seitenplatten verbunden sind;
eine Rollenaufnahmetasche, welche definiert ist durch die ringförmigen Seitenplatten und angrenzende Säulen der Säulen zur Aufnahme einer Rolle,
wobei Taschenflächen auf Seiten der Säulen und der Seitenplatten ausgebildet sind, Vertiefungen der Tasche an Abschnitten ausgebildet sind, an welchen die Säulen und die Seitenplatten miteinander verbunden sind, mindestens ein Abschnitt der Taschenfläche, ausgebildet an der Seite der Säule, mit welcher die Rolle in Kontakt gebracht wird, zu einer bogenförmigen Gestaltung in einem Querschnitt längs einer Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, und
wobei eine minimale Plattenbreite jeder der Seitenplatten an den Vertiefungen längs der Radialrichtung des Käfigs gleichmäßig ist.

8. Käfig für ein Rollenlager, umfassend:
ein Paar von ringförmigen Seitenplatten;
eine Vielzahl von Säulen, welche in einer Drehrichtung des Käfigs angeordnet sind und jeweils Endabschnitte aufweisen, welche jeweils mit den ringförmigen Seitenplatten verbunden sind;
eine Rollenaufnahmetasche, welche definiert ist durch die ringförmigen Seitenplatten und angrenzende Säulen der Säulen zur Aufnahme einer Rolle,
wobei Taschenflächen auf Seiten der Säulen und der Seitenplatten ausgebildet sind, Vertiefungen der Tasche an Abschnitten ausgebildet sind, an welchen die Säulen und die Seitenplatten miteinander verbunden sind, und mindestens ein Abschnitt der Taschenfläche, ausgebildet an der Seite der Säule, mit welcher die Rolle in Kontakt gebracht wird, zu einer bogenförmigen Gestaltung in einem Querschnitt längs einer Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist,
wobei Rollen-Auslaufverhinderungsabschnitte an Endabschnitten der Säulen in der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet sind, die Breite der Tasche in einer Drehrichtung des Käfigs, welche zwischen angrenzenden Rollen- Auslaufverhinderungsabschnitten definiert ist und an einem Ende davon in der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, kleiner ausgeführt ist als der Durchmesser der Rolle und Endabschnitte jedes der Auslaufverhinderungsabschnitte in einer Axialrichtung des Käfigs von den Seitenplatten durch die Vertiefungen getrennt sind, wodurch die Länge des Auslaufverhinderungsabschnitts in der Axialrichtung des Käfigs kürzer ausgeführt ist als die effektive Länge der Rolle.

9. Käfig für ein Rollenlager, umfassend:
ein Paar von ringförmigen Seitenplatten;
eine Vielzahl von Säulen, welche in einer Drehrichtung des Käfigs angeordnet sind und jeweils Endabschnitte aufweisen, welche jeweils mit den ringförmigen Seitenplatten verbunden sind;
eine Rollenaufnahmetasche, welche definiert ist durch die ringförmigen Seitenplatten und angrenzende Säulen der Säulen zur Aufnahme einer Rolle,
wobei Taschenflächen auf Seiten der Säulen und der Seitenplatten ausgebildet sind, Vertiefungen der Tasche an Abschnitten ausgebildet sind, an welchen die Säulen und die Seitenplatten miteinander verbunden sind, mindestens ein Abschnitt der Taschenfläche, ausgebildet an der Seite der Säule, mit welcher die Rolle in Kontakt gebracht wird, zu einer bogenförmigen Gestaltung in einem Querschnitt längs einer Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist,
ein Rollen-Auslaufverhinderungsabschnitt an einem Endabschnitten der Säulen in der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, die Breite der Tasche in einer Drehrichtung des Käfigs, welche zwischen angrenzenden Rollen- Auslaufverhinderungsabschnitten definiert ist und an einem Ende davon in der Radialrichtung des Käfigs ausgebildet ist, kleiner ausgeführt ist als der Durchmesser der Rolle, und
eine Querschnittsgestaltung des Auslaufverhinderungsabschnitts längs der Radialrichtung des Käfigs auf der Säulenseite zu einer gekrümmte Linie ausgebildet ist, welche an die bogenförmige Gestaltung der Taschenfläche, die auf der Seite der Säule ausgebildet ist, weich anschließt und einen Krümmungsradius aufweist, welcher in Richtung der Tasche vorsteht.