DE102008026893A1

DE102008026893A1 - Verfahren zum Herstellen eines Käfigelements für einen Wälzlagerkäfig und Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE102008026893A1
Application number: DE102008026893A
Authority: DE
Inventors: Rolf Büsser; Torsten Keller; Thilo Schlender
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2009-12-10
Also published as: WO2009146679A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Käfigelements für einen Wälzlagerkäfig sowie einen Wälzlagerkäfig. Um ein Verfahren zum Herstellen eines Käfigelements für einen Wälzlagerkäfig sowie einen Wälzlagerkäfig aufzuzeigen, wobei das Verfahren eine einfache, flexible und kostengünstige Fertigung, insbesondere von Wälzlagerkäfigen für Großwälzlager, ermöglicht und wobei die Wälzlagerkäfige selbst einfach und kostengünstig aufgebaut sind, die im Betrieb auftretenden Kräfte aufnehmen können und eine hohe Anzahl von Wälzkörpern bei gegebenem Teilkreisdurchmesser aufnehmen können ist vorgesehen, dass die Wälzkörpertaschen des Käfigelements in einer Reihe entlang einer Längserstreckung eines offenen Metallbandes mittels Feinstanzen eingebracht werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Käfigelements für einen Wälzlagerkäfig, wobei in ein offenes Metallband Wälzkörpertaschen mittels Feinstanzen eingebracht werden sowie einen Wälzlagerkäfig. Derartige Käfigsegmente für Wälzlagerkäfige bzw. erfindungsgemäße Wälzlagerkäfige können grundsätzlich in verschiedenen Größen hergestellt werden, insbesondere eignen sie sich als Wälzlagerkäfige für Großwälzlager.
Hintergrund der Erfindung
Als Großwälzlager werden gewöhnlich Wälzlager bezeichnet, die einen Teilkreisdurchmesser von 650 mm oder mehr aufweisen. Großwälzlager werden z. B. in Drehverbindungen eingesetzt, um dort zwei Maschinenelemente ge geneinander drehbar bzw. schwenkbar zu lagern. So ist es bekannt Großwälzlagerdrehverbindungen zur Lagerung des Rotorblattes einer Windkraftanlage an der Rotornabe oder des Turmkopfes einer Windkraftanlage auf dem Turm einzusetzen, wobei die Teilkreisdurchmesser in diesen Fällen über 650 mm liegen.
Käfige solcher Großwälzlager unterliegen im Gegensatz zu sonstigen Wälzlagerkäfigen anderen, spezifischen Anforderungen und Problemen. Aufgrund der Größe der in Großwälzlagern eingesetzten Wälzkörper wirken auf die verwendeten Wälzlagerkäfige entsprechend große Gewichtskräfte. Unabhängig von der Wälzlagergröße müssen Wälzlagerkäfige außerdem eine gute Führung der Wälzkörper ermöglichen, ohne dabei zu große Reibungsverluste oder gar Beschädigungen der Wälzkörperoberflächen zu erzeugen. Weiterhin ist oftmals eine hohe Tragfähigkeit der Wälzlagerung auf minimalem Bauraum erforderlich. Durch den Einsatz von mehr Wälzkörpern bei gleichem Teilkreis kann die Tragfähigkeit erhöht werden, jedoch sind der maximalen Wälzkörperanzahl von Seiten des Wälzlagerkäfigs Grenzen gesetzt. So kann die minimale Stegbreite zweier benachbarter Wälzkörpertaschen des Wälzlagerkäfigs einen gewissen Wert nicht unterschreiten. Dieser Wert ergibt sich einerseits aus Festigkeitsvorgaben, insbesondere bei Wälzlagern mit schweren Wälzkörpern. Andererseits wird die minimale Stegbreite auch durch das jeweilige Fertigungsverfahren vorgegeben. Z. B. ist es beim Stanzen nicht möglich, die minimale Stegbreite kleiner als die Blechdicke zu wählen.
Es ist bekannt, Wälzlagerkäfige aus Metall mittels Laserschneiden herzustellen, indem die Wälzkörpertaschen aus dem Metallblech herausgeschnitten werden. Nachteilig ist dabei, dass die durch das Laserschneiden entstehenden Oberflächen der Wälzkörpertaschen nicht von hoher Güte sind. Vielmehr weisen diese Oberflächen eine Zunderschicht auf, so dass sich eine verhältnismäßig hohe Reibung bzw. mechanische Beeinträchtigung der Wälzkörper ergeben kann.
Bekannt ist ebenso, Wälzlagerkäfige massiv aus Messing herzustellen, indem die Wälzkörpertaschen spanend eingebracht werden. Zwar kann die Oberflächengüte der Wälzkörpertaschen den Anforderungen entsprechend hoch gefertigt werden. Es entsteht jedoch ein großer Bauraumbedarf und es ist ein hoher Materialeinsatz erforderlich.
Aus der JP 7019249 A ist ein Käfig eines Axiallagers für den Einsatz in einem Kompressor einer Kraftfahrzeugklimaanlage bekannt, der in mehreren Schritten aus einem Blech hergestellt wird. Unter anderem werden dabei in einem einzigen Feinstanzvorgang sämtliche ringförmig positionierten Wälzkörpertaschen in das Blech eingebracht. Dieses Herstellungsverfahren ist unflexibel hinsichtlich auch nur geringfügiger Änderungen der gewünschten Wälzlagergeometrie, z. B. des Teilkreisdurchmessers, und darüber hinaus aufgrund der notwendigen Maschinen und des notwendigen Rohmaterials auf kleine Teilkreisdurchmesser beschränkt.
Feinstanzen, auch als Feinschneiden bezeichnet, ist ein Stanzverfahren, das gegenüber herkömmlichem Stanzen eine höhere Oberflächengüte der Schnittflächen, insbesondere glatte sowie ein- und abrissfreie Schnittflächen erzeugt. Dieser Bereich der Schnittflächen, der glatt und ohne Abrisse gebildet wird sowie im Wesentlichen parallel zur Stanzrichtung verläuft, wird Glattschnittanteil genannt und kann beim Feinstanzen bis nahezu 100 Prozent der Schnittfläche betragen. Das Feinstanzen erfordert eine komplexere Stanzvorrichtung als das herkömmliche Stanzen. Beim herkömmlichen Stanzen wird das Werkstück zwischen eine Schneidplatte und eine Führungsplatte gelegt, wobei beide Platten eine übereinanderliegende Öffnung zum Durchstanzen aufweisen. Durch diese Öffnung wird der mit der Schneidkraft beaufschlagte Schneidstempel geführt. Beim Feinstanzen hingegen wird das Werkstück durch drei Wirkkräfte beaufschlagt. Zunächst wird das Werkstück zwischen der Schneidplatte und der Führungsplatte mittels einer sogenannten Ringzackenkraft sowie einer entegegengerichteten Gegenkraft zusammengepresst und gleichzeitig der Schnittkontur folgend mittels einer soge nannten Ringzacke festgehalten. Nach diesem Einpressen des Werkstücks wird der Schneidstempel mittels einer Schneidkraft durch Öffnungen der Schneidplatte und Führungsplatte geführt. Die Ringzacke drückt sich in das Werkstück hinein und induziert örtlich Druckspannungen. Das Feinstanzen ähnelt insoweit dem Kaltfließpressen. Eine Ringzacke kann auf der Schneidplatte und/oder der Führungsplatte vorgesehen sein und hinterlässt neben der Schnittkontur einen typischen Eindruck, in Form einer Kerbe, in dem bearbeitetem Werkstück.
Das Feinstanzverfahren ist z. B. in der EP 0 043 389 A1 beschreiben, wobei hier keine Ringzacke in das Werkstück gepresst wird.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Käfigelements für einen Wälzlagerkäfig sowie einen Wälzlagerkäfig aufzuzeigen, wobei das Verfahren eine einfache, flexible und kostengünstige Fertigung, insbesondere von Wälzlagerkäfigen für Großwälzlager, ermöglichen soll. Die erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfige sollen einfach und kostengünstig aufgebaut sein, die im Betrieb auftretenden Kräfte aufnehmen und eine hohe Anzahl von Wälzkörpern bei gegebenem Teilkreisdurchmesser aufnehmen können.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Demnach umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Käfigelements für einen Wälzlagerkäfig den Schritt des Einbringens von Wälzkörpertaschen in ein offenes Metallband mittels Feinstanzen, wobei die Wälzkörpertaschen des Käfigelements in einer Reihe entlang einer Längserstreckung des Metallbandes eingebracht werden. Ein offenes Metallband weist im Gegensatz zu einem geschlossenen Metallband zwei Enden auf.
Das Metallband weist eine Längsachse, Breitenachse und eine Höhenachse auf. Die Längserstreckung verläuft dabei entlang der Längsachse, während weitere Erstreckungen die Breite bzw. Höhe des Metallbandes darstellen. Die Längserstreckung ist naturgemäß wesentlich größer als die weiteren Erstreckungen.
Erfindungsgemäß werden die Wälzkörpertaschen entlang der Längsachse hintereinander in das Metallband eingebracht. Bei einem ebenen Metallband verläuft die Reihe der eingebrachten Wälzkörpertaschen parallel zur Längsachse. Bei einem rund gebogenen Metallband verläuft die Reihe der eingebrachten Wälzkörpertaschen konzentrisch zur gekrümmten Längsachse.
Die Breite des Metallbandes entspricht idealerweise der späteren Breite des Wälzlagerkäfigs, so dass diesbezüglich keine weitere Nachbearbeitung erforderlich ist. Ebenso entspricht die Höhe des Metallbandes, also dessen Dicke, dem gewünschten Wert der Dicke des späteren Wälzlagerkäfigs. Die erforderlichen Nachbearbeitungen werden somit insgesamt auf ein Minimum beschränkt.
Da der Durchmesser des Wälzlagerkäfigs weder durch die Breite und die Höhe des Metallbandes noch durch die Feinstanzvorrichtungen bestimmt wird, können Wälzlagerkäfige mit unterschiedlichem Teilkreis sehr flexibel hergestellt werden. Falls der Käfig durch ein einzelnes Käfigelement gebildet werden soll, muss dieses lediglich die entsprechende Länge aufweisen. Falls der Käfig durch mehrere Käfigelemente gebildet werden soll, müssen ledig lich entsprechend viele Käfigelemente hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann mittels eines kontinuierlichen Prozesses verwirklicht werden, indem die Wälzkörpertaschen nacheinander in das Metallband durch Feinstanzen eingebracht werden. Entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Wälzkörpertaschen des Käfigelements somit durch mehrere Feinstanzvorgänge in Folge eingebracht. Dadurch wird eine Vereinfachung der Feinstanzvorrichtungen und eine Erhöhung der Flexibilität erreicht. Insbesondere wird gemäß einer Ausführungsform pro Feinstanzvorgang nur eine Wälzkörpertasche eingebracht.
Um das Fertigungsverfahren noch flexibler und ökonomischer zu gestalten, ist gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform das Metallband ein Endlosband. Somit können Käfigelemente unterschiedlicher Teilkreisdurchmesser gefertigt werden, ohne unterschiedliches Rohmaterial verwenden zu müssen oder die Feinstanzvorrichtungen anpassen zu müssen. Es ist ausreichend, nach dem Feinstanzvorgang, die Käfigelemente auf die gewünschte Länge, z. B. den Teilkreisumfang oder einen ganzzahligen Bruch davon, zu kürzen.
Da jede Trennstelle des feingestanzten Endlosbandes eine Wälzkörpertasche unbrauchbar macht, wird die Länge eines Käfigelements vorzugsweise derart gewählt, dass der Wälzlagerkäfig durch ein einziges Käfigelement gebildet wird.
Das Metallband kann grundsätzlich aus dem gleichen Material bestehen, das auch beim herkömmlichen Stanzen verwendet wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Metallband um ein Warmband. Ein Warmband ist ein Zwischenprodukt der Stahl- und Nichteisenmetallerzeugung. Seine Erstreckung in Längsrichtung ist wesentlich größer als seine Breite und Höhe, insbesondere ist seine Erstreckung in Längsrichtung wesentlich größer als die not wendige Längserstreckung des abgeschnittenen Käfigelements. Es wird aufgerollt in Bunden, sogenannte Coils, transportiert und mittels Warmwalzen hergestellt.
Denkbar ist weiterhin, dass das Metallband entweder bereits entlang seiner Längsachse gekrümmt ist, z. B. den Radius des gewünschten Teilkreisdurchmessers aufweist, oder aber ein Stangenmaterial darstellt, das erst nach dem Bearbeiten in den gewünschten Radius geformt wird. Entsprechend kann gemäß einer Ausführungsform das Käfigelement vor oder nach dem Einbringen der Wälzkörpertaschen rundgebogen werden. Falls der Wälzlagerkäfig durch mehrere Käfigelemente gebildet werden soll, weisen diese nach dem Rundbiegen eine kreisbogenförmige Gestalt gleicher Krümmung auf. Grundsätzlich können derartige kreisbogenförmige Käfigelemente lediglich in ein Wälzlager eingesetzt werden. Denkbar ist aber auch diese zu verbinden, um z. B. die Montage zu erleichtern. Selbstverständlich können auch die beiden Enden eines den kompletten Wälzlagerkäfig darstellenden Käfigelements verbunden werden. Entsprechend werden gemäß einer Ausführungsform eine Stossstelle eines einzigen rund gebogenen Käfigelements oder Enden mehrerer rund gebogener Käfigelemente kraftschlüssig miteinander verbunden. Das Verbinden umfasst hierbei z. B. Schweißen. Auch separate Verbindungselemente, wie Klammern, sind denkbar.
Aufgrund der durch das Feinstanzen möglichen größeren Presskräfte, können auch Käfige mit größeren Dicken hergestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform weist das Metallband eine Blechdicke von mindestens 3 mm auf. Vorzugsweise weist das Metallband eine Blechdicke von mindestens 4 mm auf, wobei auch Blechdicken von z. B. 6 bis 8 mm denkbar sind. Derartige Blechdicken sind durch herkömmliches Stanzen nicht zu bearbeiten, ermöglichen jedoch eine höhere Festigkeit des Wälzlagerkäfigs. Vorteilhaft ist auch, dass aufgrund der durch die Schneidplatte und die Führungsplatte in das Metallband eingebrachten Druckspannungen während des Feinstanzvorgangs die Regionen um die Wälzkörpertasche weniger stark beeinträch tigt, z. B. verformt, werden. Somit kann auch eine geringere minimale Stegbreite ermöglicht werden. Gemäß einer Ausführungsform ist das Verhältnis von minimaler Stegbreite zweier benachbarter Wälzkörpertaschen und Blechdicke des Metallbands kleiner als 1:1. Vorzugsweise ist dieses Verhältnis kleiner als 2:3.
Da durch das Feinstanzen eine sehr hohe Oberflächengüte der Oberflächen der Wälzkörpertaschen erreicht wird, können die Wälzkörper sehr genau geführt werden und es liegt nur eine geringe Reibung und kaum Verschleiß der Wälzkörper vor. Da außerdem durch das Feinstanzen geringe minimale Stegbreiten und somit eine hohe Anzahl von Wälzkörpern bei gegebenem Teilkreis möglich ist, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders, um Käfige für Großwälzlager herzustellen. Dementsprechend ist das Käfigsegment gemäß einer Ausführungsform für ein Großwälzlager besonders geeignet. Es weist somit eine entsprechende Anzahl und eine entsprechende Größe von Wälzkörpertaschen sowie ggf. eine entsprechende Krümmung auf. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Großwälzlager um eine Drehverbindung, da insbesondere hier die Vorteile einfacher und kostengünstiger Käfige zum Tragen kommen.
Aufgrund der hohen Oberflächengüte der Schnittflächen des Feinstanzvorgangs ist es möglich, die Wälzkörper direkt durch die durch das Feinstanzen erzeugten Oberflächen der Wälzkörpertaschen zu führen. Gemäß einer Ausführungsform werden daher die durch den Feinstanzvorgang entstehenden Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen als Anlaufflächen für Wälzkörper ausgebildet. D. h. diese Begrenzungsflächen, also die Schnittflächen, werden bezüglich ihrer Anordnung, z. B. Neigung in dem Metallband, und/oder ihrer Dimension, z. B. Durchmesser bei einem Käfig für Kugeln, derart gewählt, dass die Führung der Wälzkörper ohne weitere Nachbearbeitung erfolgen kann. Auch ist es nicht erforderlich den Käfig einer Wärmebehandlung zu unterziehen. In der Praxis ist der Glattschnittanteil der Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen nicht 100 Prozent, d. h. er entspricht nicht der gesamten Erstreckung dieser Flächen in Feinstanzrichtung. Dies ist einerseits durch das Fertigungsverfahren selbst bedingt, so tritt auch beim Feinstanzen ein Abreißen von Material auf, andererseits werden jedoch die Käfigtaschen in der Regel von beiden Seiten angefast. Um dennoch eine ausreichende Führung der Wälzkörper zu ermöglichen, weisen gemäß einer Ausführungsform die Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen einen Glattschnittanteil von mindestens 70 Prozent auf. Dementsprechend geringe Anfasungen werden vorgenommen.
Gemäß einer Ausführungsform werden beim Einbringen der Wälzkörpertaschen mittels Feinstanzen auf zumindest einer Oberfläche des Metallbands in Draufsicht auf die Wälzkörpertaschen Kerben neben die Wälzkörpertaschen eingepresst, wobei die Kerben mit einem im Wesentlichen konstanten Abstand zu Wälzkörpertaschenkanten verlaufen. Diese Kerben werden durch einen entsprechenden Vorsprung auf der Schneidplatte und/oder der Führungsplatte, nämlich der Ringzacke, hervorgerufen. Eine Kerbe hat die Form einer Nut. Typischerweise weist eine Kerbe entlang ihrer Längsrichtung ein konstantes Querschnittsprofil, z. B. ein V-förmiges Profil, auf. Durch diese Kerben werden Kompressionsspannungen in das Metallband induziert, wodurch eine lokale Verfestigung des Materials erreicht wird. Dementsprechend ist der benachbarte Bereich der Wälzkörpertaschenkante unempfindlicher gegenüber den Beanspruchungen durch die Wälzkörper. Erfindungsgemäß werden die Kerben in Draufsicht auf die Wälzkörpertasche mit einem konstanten Abstand zu der Wälzkörpertaschenkanten eingebracht. Es entsteht somit eine gleichmäßige Verfestigung des Randbereichs der Wälzkörpertasche. Vorzugsweise werden die Kerben im Wesentlichen oder vollständig um die gesamte Wälzkörpertasche geführt. Eine Kerbe, die komplett um die Wälzkörpertasche verläuft, umschließt also die Wälzkörpertasche vollständig. Bei sehr geringen minimalen Stegbreiten kann es ratsam sein, die Kerbe im Bereich der minimalen Stegbreite zu unterbrechen, um hier eine Schwächung des Querschnitts zu vermeiden. In Draufsicht auf die Wälzkörpertasche hat die Kerbe – mit Ausnahme der erwähnten Unterbrechung – im We sentlichen dieselbe Kontur wie die Wälzkörpertasche, jedoch weist die Kerbe, aufgrund ihres Abstandes zur Wälzkörpertaschenkante, eine entsprechend größere Kontur auf. Vorzugsweise werden die Kerben auf beiden Seiten des Metallbands in Draufsicht auf die Wälzkörpertaschen eingebracht.
Gemäß einer Ausführungsform weist das rund gebogene Käfigelement radial nach außen gerichtete kreisförmige Wälzkörpertaschen auf. Das Käfigelement kann somit in einem Radialkugellager eingesetzt werden. Ein rund gebogenes Käfigelement weist entlang seiner Längserstreckung im Wesentlichen eine konstante Krümmung auf.
Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig weist mindestens ein aus einem Metallband bestehendes Käfigelement auf, wobei das Käfigelement mehrere in einer Reihe entlang einer Längserstreckung des Metallbandes angeordnete und mittels Feinstanzen eingebrachte Wälzkörpertaschen aufweist sowie zumindest auf einer Oberfläche des Metallbandes in Draufsicht auf die Wälzkörpertaschen Kerben neben den Wälzkörpertaschen aufweist. Diese Kerben sind z. B. durch die Ringzacke entstanden und bewirken eine lokale Verfestigung des Materials. Vorzugsweise verlaufen die Kerben mit einem konstanten Abstand um die Wälzkörpertaschenkante.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.
Demnach kann der Wälzlagerkäfig insbesondere nur ein Käfigelement umfassen. Dieses ist derart geformt, dass es nahezu den gesamten Teilkreisdurchmesser umschließt. Alternativ kann der Wälzlagerkäfig selbstverständlich durch mehrere Käfigelemente gebildet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden durch Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Käfigelements,
2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Wälzkörpertasche im Vergleich zu einer Wälzkörpertasche hergestellt durch herkömmliches Stanzen,
3 einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig bestehend aus einem einzigen Käfigelement und
4 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Käfigelements mit angedeuteten Kerben neben den Wälzkörpertaschen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Teil eines Käfigelements 1, das aus einem Metallband besteht, in welches durch Feinstanzen eine Vielzahl von Wälzkörpertaschen 2 eingebracht wurden. Das Metallband weist eine Längsachse 3, eine Breitenachse 4 sowie eine Höhenachse 5 auf. Das Metallband ist bezüglich aller drei Achsen spiegelsymmetrisch. Dargestellt ist links eine Draufsicht in Blickrichtung auf die Wälzkörpertaschen und rechts ein Schnitt gemäß der Blickrichtung A.
Die Wälzkörpertaschen weisen eine kreisrunde Form auf, d. h. das Käfigelement 1 kann in einem Kugellager eingesetzt werden. Wie in 1 zu erkennen ist, stellen die Wälzkörpertaschen 2 zylindrische Bohrungen in dem Me tallband dar. D. h. die Stanzrichtung des Feinstanzvorgangs war senkrecht zur Oberfläche des Metallbands. Das Metallband ist gemäß 1 noch nicht rundgebogen, es wurden lediglich die Wälzkörpertaschen 2 eingebracht. Zwei benachbarte Wälzkörpertaschen 2 werden durch einen Steg 6 voneinander entlang der Längsachse 3 beabstandet. Jeder Steg 6 weist eine minimale Stegbreite d auf. Das Verhältnis von Stegbreite d zu Dicke des Metallbandes b beträgt in diesem Fall 1:2, ein Wert, der durch herkömmliches Stanzen nicht erreichbar wäre.
2a) zeigt eine schematische Schnittdarstellung gemäß der Ansicht A-A aus 1. Zu sehen ist ein Teil des das Käfigelement 1 darstellende Metallband. Die Oberfläche 8, 9, 10 der Wälzkörpertasche 2 besteht aus einem Glattschnittbereich 8, einer Anfasung 9 sowie einem Radius 10. Der Glattschnittbereich 8 stellt etwa 70 Prozent der gesamten Oberfläche 8, 9, 10 der Wälzkörpertasche dar und dient als Anlauffläche für nicht dargestellte Wälzkörper. Dieser Glattschnittbereich 8 muss aufgrund seiner hohen Oberflächengüte nach dem Feinstanzvorgang nicht weiter bearbeitet werden. Die Anfasung 9 sowie der Radius 10 wurden nach dem Feinstanzvorgang eingebracht, um einen möglicherweise entstandenen Grat zu beseitigen. Diese Abrundungen der Wälzkörpertaschenkante 11 kann beispielsweise nach dem Feinstanzen durch Prägen erfolgen. Zu erkennen sind weiterhin Kerben 12, die aus Übersichtlichkeitsgründen in 1 nicht eingezeichnet wurden. Die Kerben 12 verlaufen in Blickrichtung auf die Wälzkörpertasche 2 beidseitig auf beiden Oberflächen des Metallbandes. Der Abstand der Kerben zum Glattschnittbereich 8, insbesondere zur Mantelfläche des Glattschnittbereichs, beträgt in etwa dem doppelten Wert der Tiefe der Kerben 12. In dem Metallband werden in einem Bereich um die V-förmigen Kerben herum durch Kaltverfestigung Druckspannung induziert, wodurch die Festigkeit in diesem Bereich erhöht wird.
Die Feinstanzrichtung des Schneidstempels (nicht dargestellt) ist durch den Pfeil gekennzeichnet.
2b) zeigt schematisch einen mit 2a) vergleichbaren Ausschnitt aus einem Metallband, welches durch herkömmliches Stanzen bearbeitet wurde. Bezüglich gleicher Bezugszeichen wird auf die Beschreibung der 2a) verwiesen. Erkennbar ist der wesentlich geringere Glattschnittanteil 8, sowie Bereiche in denen das Material während des Stanzens abgeschert bzw. zerrissen ist. Die Oberflächegüte der Wälzkörpertaschen ist im Vergleich zur 2a) geringer, d. h. die Führung der Wälzkörper ist weniger präzise bzw. mit größerer Reibung verbunden.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Käfig 13 für ein Radialkugellager, d. h. das Metallband weist eine Vielzahl von kreisförmigen Wälzkörpertaschen 2 auf. Der Käfig 13 besteht aus einem einzigen Käfigelement. Die Nahtstelle 14 ist offen ausgeführt, d. h. der Käfig kann beim Einbau noch geringfügig verformt werden. Der Teilkreisdurchmesser dt wird von einem Punkt halber Käfighöhe bis zu einem gegenüberliegenden Punkt halber Käfighöhe gemessen.
4 zeigt eine schematische Darstellung von drei möglichen Konturen der Kerben 12, wobei die Ansicht des Metallbandes der der 1 links entspricht. Zu sehen ist in 4a) eine Situation, in der aufgrund einer geringen minimalen Stegbreite die Kerben im Bereich der minimalen Stegbreite ausgesetzt sind. Aufgrund des breiteren Steges in 4b), können die Kerben 12 komplett um die Wälzkörpertasche 2 herumgeführt werden. In 4 c) ist pro Wälzkörpertasche 2 eine Kerbe um die Wälzkörpertasche herumgeführt, die jedoch jeweils unterbrochen ist.

1: Käfigelement
2: Wälzkörpertaschen
3: Längsachse
4: Breitenachse
5: Höhenachse
6: Wälzkörpertaschen
7: Steg
8: Glattschnittbereich
9: Anfasung
10: Radius
11: Wälzkörpertaschenkante
12: Kerbe
13: Käfig
13: Nahtstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 7019249 A [0006]
- EP 0043389 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Käfigelements für einen Wälzlagerkäfig, wobei in ein offenes Metallband Wälzkörpertaschen mittels Feinstanzen eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörpertaschen des Käfigelements in einer Reihe entlang einer Längserstreckung des Metallbandes eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörpertaschen des Käfigelements durch mehrere Feinstanzvorgänge in Folge eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro Feinstanzvorgang zwei Wälzkörpertaschen eingebracht werden.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband ein Endlosband, vorzugsweise ein Warmband, ist.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Käfigelement vor oder nach dem Einbringen der Wälzkörpertaschen rund gebogen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband eine Blechdicke von mindestens 3 mm, vorzugsweise von mindestens 4 mm, aufweist.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von minimaler Stegbreite zweier benachbarter Wälzkörpertaschen und Blechdicke des Metallbandes kleiner als 1:1 ist.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Feinstanzvorgang entstehenden Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen als Anlaufflächen für Wälzkörper ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen einen Glattschnittanteil von mindestens 70 Prozent aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen der Wälzkörpertaschen mittels Feinstanzen auf zumindest einer Oberfläche des Metallbandes in Draufsicht auf die Wälzkörpertaschen Kerben neben die Wälzkörpertaschen eingepresst werden, wobei die Kerben mit einem im Wesentlichen konstanten Abstand zu Wälzkörpertaschenkanten verlaufen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–10, dadurch gekennzeichnet, dass das rund gebogene Käfigelement radial nach außen gerichtete, kreisförmige Wälzkörpertaschen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5–11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stossstelle eines einzigen rund gebogenen Käfigelements oder Enden mehrerer rund gebogener Käfigelemente kraft schlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Käfigsegment für ein Großwälzlager, vorzugsweise eine Drehverbindung, ist.
Wälzlagerkäfig mit mindestens einem, aus einem offenen Metallband bestehenden, Käfigelement, wobei das Käfigelement mehrere in einer Reihe entlang einer Längserstreckung des Metallbandes angeordnete und mittels Feinstanzen eingebrachte Wälzkörpertaschen aufweist sowie zumindest auf einer Oberfläche des Metallbandes in Draufsicht auf die Wälzkörpertaschen Kerben neben den Wälzkörpertaschen aufweist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband eine Blechdicke von mindestens 3 mm, vorzugsweise mindestens 4 mm aufweist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von minimaler Stegbreite zweier benachbarter Wälzkörpertaschen und Blechdicke des Metallbandes kleiner als 1:1 ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 14–16, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Feinstanzvorgang entstehenden Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen Anlaufflächen für Wälzkörper bilden.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen einen Glattschnittanteil von mindestens 70 Prozent aufweisen.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 14–18, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Käfigelement rund gebogen ist und radial nach außen gerichtete kreisförmige Wälzkörpertaschen aufweist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 14–19, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerkäfig nur ein Käfigelement umfasst.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 14–20, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerkäfig in einem Großwälzlager, insbesondere in einer Drehverbindung, eingesetzt wird.