DE10126217A1

DE10126217A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE10126217A1
Application number: DE10126217A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fugel; Alexander Reimchen; Leo Muentnich
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2002-12-05
Also published as: JP2002364651A; US6648519B2; EP1262256A1; JP3999046B2; ATE270595T1; US20020181821A1; DE50200589D1; ES2220853T3; EP1262256B1

Abstract

Ein aus einem Blechband (12) gerollter Käfig für zylindrische Wälzkörper (5) zeichnet sich dadurch aus, dass im profilierten, gestantzten und ungebogenen Zustand des Blechbandes (12) im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitte (8, 9) die Taschen (4) in der Draufsicht gesehen einen gekrümmten Verlauf derart nehmen, dass ein in axialer Richtuzng innen liegender erster konvexer Bogen B1 in einen außen liegenden zweiten Bogen B2 übergeht. DOLLAR A Die erfindungsgemäß gestaltete Taschenkontur ermöglicht es so, dass allein durch das Ausstanzen der Taschen in Verbindung mit dem nachfolgenden Umbiegen des Käfigbandes zu einem fertigen Käfig eine Trennung zwischen Halterung der Wälzkörper und Anlauf der Wälzkörper im Käfig realisiert ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen aus einem Blechband gerollten Käfig für zylindri sche Wälzkörper, insbesondere Nadelkäfig, mit zwei Seitenringen, die durch Taschen bildende profilierte Stege miteinander verbunden sind, wobei die Ste ge aus zueinander parallel verlaufenden, teils innerhalb und teils außerhalb des Teilkreises liegenden Abschnitten bestehen, die durch schräg zur Käfig achse verlaufende Abschnitte miteinander verbunden sind.

Hintergrund der Erfindung

Ein derart gattungsgemäß ausgebildeter Käfig ist aus der DE-OS 21 47 170 vorbekannt. Bei diesem bekannten Verfahren geht man von einem flachen Blechband aus, das man durch Walzen in das gewünschte Querschnittsprofil bringt, wobei man entweder vor dem Profilieren oder daran anschließend die Taschen für die Aufnahme der Wälzkörper ausstanzt und schließlich das Band rundbiegt und ggf. an den Stoßstellen verschweißt. Bei solch dünnwandigen profilgebogenen M- bzw. W-Käfigen werden die Wälzkörper durch innerhalb und außerhalb des Teilkreises angeordnete Haltekanten gehalten. Die Käfige werden aus dünnwandigem Blech hergestellt, da die geringe Wandstärke eine besonders wirtschaftliche Herstellung der Taschen durchs Stanzen ermöglicht.

Dies hat jedoch den Nachteil, dass Stanzausrisse und insgesamt rauhe Stanz flächen an den Stegen gebildet werden, d. h. die Führungsflächen für die Wälzkörper sind insgesamt rauh und ungenau. Rauhe Stegflächen aber, gegen die die Nadeln anlaufen, ergeben Abrieb. Ungenaue Stegflächen wiederum führen zu einem axialen Schub und axialem Anlauf der Käfigstirnflächen gegen die axialen Begrenzungsflächen des Lagers mit einer erheblichen Flächen pressung. Bei der Losradlagerung in Schaltgetrieben kann das dazu führen, dass die Losradlager erheblichen Quer- bzw. Schränkungskräften ausgesetzt sind und zu Taumelbewegungen neigen. Ein anderer Nachteil ist durch das Ausstanzen der Taschen vor dem Rundbiegen des Käfigbandes gegeben. Im fertigen Käfig weisen dann die Taschen in Richtung Lagermittelpunkt ein V- förmiges Profil auf, so dass die Gefahr der Klemmung der Wälzkörper besteht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik hat man in der DE 197 40 435 A1 versucht, diesen Nachteil, d. h. die V-förmige Ausbildung der die Lagernadeln aufnehmenden Taschen des Käfigs im fertig gebogenem Zustand, zu vermei den. Dies erfolgt derart, dass nach dem Ausstanzen der Taschen durch einen zusätzlichen Formgebungsvorgang, dem Fachmann unter dem Begriff Anprä gen bekannt, die Käfigtaschen durch Werkstoffverdrängung in eine für die prä zise Funktion des Käfigs erforderliche Form gedrückt werden. Dies heißt in erster Linie, dass die Wälzkörper im Bereich des Teilkreises am Käfigsteg an liegen und nicht wie bisher, inner- oder außerhalb des Teilkreises. Durch diese Führung im Teilkreisbereich, die durch parallel zueinander verlaufende Füh rungsflächen der Taschen gegeben ist, werden die unerwünschten Quer- bzw. Schränkungskräfte auf den Käfig vermieden.

Nachteilig dabei ist, dass diese verbesserte Funktion des Käfigs durch einen zusätzlichen Arbeitsgang, dem sogenannten Anprägen, erkauft werden muss. Das Anprägen erfolgt derart, dass jeder einzelne Steg eines Käfigs beidseitig von zwei zangenartigen Prägewerkzeugen mit einer Kraft beaufschlagt wird, so dass eine Werkstoffverdrängung im Stegbereich realisiert ist. Es liegt auf der Hand, dass eine solche Fertigungstechnologie aufgrund der aufwendigen Be arbeitung eines jeden einzelnen Steges sehr aufwendig und damit teuer ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Käfig der art weiterzuentwickeln, dass er seine hervorragenden Laufeigenschaften, d. h. das Anlaufen der Wälzkörper im Teilkreisbereich, auch ohne einen zusätzli chen Arbeitsgang während seines Herstellungsprozesses realisieren kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass im profilierten, gestanzten und ungebogenen Zustand des Blechbandes im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitte die Taschen in der Draufsicht gesehen einen gekrümmten Verlauf derart nehmen, dass ein in axialer Richtung innenliegender erster konvexer Bogen B1 in einen außen liegenden zweiten konkaven Bogen B2 übergeht.

Durch die erfindungsgemäß abgestimmte Taschengeometrie, d. h. durch die spezielle Gestaltung der Stege im Profilsprung zwischen innerhalb und außer halb des Teilkreises liegenden Abschnitten wird erreicht, dass im fertig gebo genen Zustand die Taschenflanke im Profilübergang radial parallel zur Ta schenmitte und ebenso die Taschenflanke axial parallel zum Wälzkörper ver läuft. Dies bedeutet, dass der Wälzkörper innerhalb des Teilkreisbereiches an den einzelnen Stegen des Käfigs anläuft. Da diese Taschengeometrie in erfin dungsgemäßer Weise allein durch das Stanzen, d. h. ohne den nach dem bis herigen Stand der Technik erforderlichen Anprägevorgang erfolgt, lässt sich ein derartiger Käfig viel schneller und damit wesentlich kostengünstiger her stellen. Die an sich bekannte Trennung zwischen Außen- und Innenhalterung der Wälzkörper einerseits und dem Anlauf der Wälzkörper am Käfig anderer seits wird nach der Erfindung erstmalig einzig und allein durch die beim Stan zen erzeugte Taschengeometrie in Verbindung mit dem Rundbiegen des Kä figbandes zum fertigen Käfig erreicht. Dies bedeutet, die Taschengeometrie im ebenen Band muss so gestaltet sein, dass nach dem Rundbiegen die Wälzkör per im Teilkreisbereich anlaufen.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 be schrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der Käfig M-förmig ausgebildet ist, d. h. seine an den Seitenringen sich anschließenden parallel zur Käfigachse ver laufenden Abschnitte außerhalb des Teilkreises angeordnet sind. Ist der Käfig nach Anspruch 3 W-förmig gestaltet, so sind seine an den Seitenringen sich anschließenden parallel zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte innerhalb des Teilkreises angeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass der Käfig außen-, innen- oder wälzkörpergeführt ist. Schließlich soll nach einem letzten Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 5 der Käfig in einem Kurbel zapfen- oder in einem Planetenradlager eingesetzt sein, wobei bei diesen An wendungsfällen aufgrund hoher Umdrehungszahlen große Kräfte auf ihn wir ken, die präzise funktionierende Lagerkäfige geradezu verlangen.

In zweckmäßiger Weise wird bei der Herstellung des Käfigs von einem Endlos band ausgegangen, das nach Erreichen seiner gewünschten Banddicke ent sprechend der gewünschten späteren Käfigform profiliert wird. Nach dem Profi lieren des Käfigbandes werden die Taschen ausgestanzt, bevor die einzelnen Bandstücke zu einem Käfigband rundgerollt werden, dessen Käfigenden ggf. miteinander verbunden werden. Das Ablängen der einzelnen Käfigbänder je nach Größe des späteren Käfigs kann entweder vor dem Profilieren, nach dem Profilieren oder erst nach dem Ausstanzen der Taschen erfolgen.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer perspektivischen Dar stellung eines M-Käfigs nach dem bisherigen Stand der Technik,

Fig. 2 und 3 einen teilweisen Längs- bzw. Querschnitt durch ei nen Käfig gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein profiliertes Käfigband in er findungsgemäßer Ausführung,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung einer Einzelheit X aus Fig. 4,

Fig. 7 einen teilweisen Querschnitt durch einen erfin dungsgemäß ausgebildeten Käfig,

Fig. 8 einen Ausschnitt einer perspektivischen Darstellung eines erfindungsgemäßen Käfigs und

Fig. 9 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Käfig in perspektivischer Darstellung von innen be trachtet.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Der in den Fig. 1 bis 3 nach dem bisherigen Stand der Technik dargestellte Käfig besteht aus den Seitenringen 1 und 2, die durch eine Anzahl gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnete profilierte Stege 3 miteinander verbunden sind. Die so entstandenen Taschen 4 zur Aufnahme von Wälzkörpern 5 werden einerseits durch die Seitenringe 1, 2, sowie andererseits durch die Stege 3 begrenzt. Die Stege 3 sind in Richtung Lagermittelpunkt über den Wälzkörperteilkreis durchgekröpft und bestehen aus zwei an die Seitenringe 1, 2 sich anschließende Abschnitte 6, 7, die parallel zur Käfigachse verlaufen. Die Ab schnitte 6, 7 liegen außerhalb des Teilkreises und gehen in je einen schräg zur Käfigachse gerichteten Abschnitt 8, 9 über, die sich wiederum zu einem paral lel zur Käfigachse verlaufenden und innerhalb des Teilkreises liegenden Ab schnitt 10 vereinen. Die inneren Kanten der Stegabschnitte 10 begrenzen das radiale Spiel der Wälzkörper nach innen, während das radiale Spiel nach au ßen durch die äußeren Stegabschnitte 6, 7 begrenzt ist. Fig. 1 ist weiter zu entnehmen, dass im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitte 8, 9, d. h. im Profilierungsbereich der Stege beidseitig vom Wälzkörper 5 je ein Freiraum 11 vorhanden ist. Dieser freigestellte Bereich ist nach dem bisherigen Stand der Technik erforderlich, um ein Klemmen der Wälzkörper zu verhindern.

Wie aus Fig. 3 erkennbar, sind durch den Biegevorgang des ausgestanzten Käfigbandes die Taschen 4 V-förmig ausgebildet d. h. in radialer Richtung nach innen wird ihre lichte Weite geringer. Der Wälzkörper 5 läuft mit seiner Wälzfläche an der inneren Kante der Stegabschnitte 6, 7 an, so dass er außer halb des Teilkreises mit den eingangs beschriebenen Nachteilen geführt ist. Diese ungünstigen Anlaufverhältnisse innerhalb der Lagerung sind durch einen vom Zentrum des Wälzkörpers 5 in Richtung Anlauffläche weisenden Pfeil dar gestellt.

Das in Fig. 4 gemäß der Erfindung in der Draufsicht gezeigte Blechband 12 ist profiliert, mit ausgestanzten Taschen 4 versehen und ungebogen. An die beiden Ränder, die im gebogenen Zustand die Seitenringe 1, 2 des Käfigs bil den, schließen sich parallel zur späteren Käfigachse verlaufende Abschnitte 6, 7 an, d. h. im rundgebogenen Zustand des Käfigs liegen diese außerhalb des Teilkreises. Seitenringe 1, 2 und Abschnitte 6, 7 befinden sich also in der glei chen Ebene. Die Abschnitte 6, 7 werden von den beiden schräg verlaufenden Abschnitten 8, 9 fortgesetzt, die sich anschließend zum Abschnitt 10 vereinen. Im gebogenen Zustand verlaufen die Abschnitte 8, 9 schräg zur Käfigachse, während der Abschnitt 10 parallel zur Käfigachse verläuft und innerhalb des Teilkreises liegt.

Gegenstand der Erfindung ist die Kontur der Taschen 4 im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitt 8, 9, d. h. im Profilsprung. Wie der in Fig. 6 vergrößert dargestellte Verlauf erkennen lässt, ist die Kontur der Taschen 4 im Bereich des Profilsprunges S-förmig derart gestaltet, dass der in axialer Richtung innen liegende erste konvexe Bogen B1 in den außen liegenden zweiten konkaven Bogen B2 übergeht. Die Kontur der Tasche 4 im Profilsprung in axialer Rich tung von innen nach außen betrachtet nimmt also einen konvex/konkaven Verlauf.

Wie Fig. 5 zeigt, sind im Profilsprung die untere und die obere Schnittkante 13, 14 zueinander schräg gestellt, so dass die Tasche 4 sich in der Weite nach unten öffnet. Durch das Rundbiegen in Pfeilrichtung werden die unteren Schnittkanten 13 nahezu parallel zueinander ausgerichtet, wie Fig. 7 zeigt. Die Krafteinleitung, durch den Pfeil F zeichnerisch dargestellt, d. h. der Anlauf der Wälzkörper 5 erfolgt also in vorteilhafter Weise nur in Umfangsrichtung. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht demnach darin, dass allein durch die Gestaltung der Taschengeometrie im Profilsprung während des Stanzens mit dem Rundbiegen des Bandes zu einem Käfig die Trennung zwischen Halte rung der Wälzkörper und Anlauf der Wälzkörper im Käfig vollzogen ist. Diese günstigen Anlaufverhältnisse werden im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik nicht durch Anprägen der Stege, sondern einzig und allein durch die Kontur der Taschen realisiert.

Wie ein Vergleich der Fig. 1 und 8 zeigt, wird durch die Erfindung im Profil sprung, d. h. im Bereich der Stege 3 mit den schräg verlaufenden Abschnitten 8 und 9 zwischen Wälzkörpern 5 und Stegen 3 eine nahezu linienförmige An lage erreicht, die durch die Kontur der Tasche 4 und durch das Rundbiegen des Bandes 12 zum fertigen Käfig realisiert ist. Dadurch bedingt entfallen die in Fig. 1 sichtbaren Freiräume 11 beidseits des Wälzkörpers 5 im Profilsprung. Schließlich ist in Fig. 9 die teilweise Innenansicht eines erfindungsgemäßen Käfigs gezeigt. Auch hier ist erkennbar, dass in den Bereichen 8 und 9 eine linienförmige Berührung mit den Wälzkörpern 5 gegeben ist.

Bezugszeichen

1

Seitenring

2

Seitenring

3

Steg

4

Tasche

5

Wälzkörper

6

Abschnitt

7

Abschnitt

8

Abschnitt

9

Abschnitt

10

Abschnitt

11

Freiraum

12

Band

13

untere Schnittkante

14

obere Schnittkante
B1 konvexer Bogen
B2 konkaver Bogen

Claims

1. Aus einem Blechband (12) gerollter Käfig für zylindrische Wälzkörper (5), insbesondere Nadelkäfig, mit zwei Seitenringen (1, 2), die durch Taschen (4) bildende profilierte Stege (3) miteinander verbunden sind, wobei die Stege (3) aus zueinander parallel verlaufenden, teils innerhalb und teils außerhalb des Teilkreises liegenden Abschnitten (10, 6, 7) bestehen, die durch schräg zur Käfigachse verlaufende Abschnitte (8, 9) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass im profilierten, gestanzten und ungeboge nen Zustand des Blechbandes (12) im Bereich der schräg verlaufenden Ab schnitte (8, 9) die Taschen (4) in der Draufsicht gesehen einen gekrümmten Verlauf derart nehmen, dass ein in axialer Richtung innen liegender erster konvexer Bogen B1 in einen außen liegenden zweiten konkaven Bogen B2 übergeht.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er M-förmig aus gebildet ist, wobei seine an den Seitenringen (1, 2) sich anschließenden parallel zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte (6, 7) außerhalb des Teil kreises angeordnet sind.

3. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er W-förmig aus gebildet ist, wobei seine an den Seitenringen (1, 2) sich anschließenden parallel zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte (6, 7) innerhalb des Teil kreises angeordnet sind.

4. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er außen-, innen- oder wälzkörpergeführt ist.

5. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er in einem Kur belzapfen oder in einem Planetenradlager eingesetzt ist.