DE102008060752A1

DE102008060752A1 - Blechkäfig für zylindrische Wälzkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102008060752A1
Application number: DE200810060752
Authority: DE
Inventors: Ibrahim Muhamad; Michael STADTMÜLLER
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Aus einem Blechband (1) gerollter Käfig für zylindrische Wälzkörper mit rechteckigen, ausgestanzten Taschen (2) zur Aufnahme der Wälzkörper, deren Ecken (3) zur Verminderung von Kerbspannungen ausgerundet sind, bei dem wenigstens die Bereiche der Ecken (3) der Taschen (2) des Blechbandes (1) Materialverdickungen (4) aufweisen sowie Verfahren zur Herstellung des Käfigs durch Prägen oder Fließpressen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen aus einem Blechband gerollten Käfig für zylindrische Wälzkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung, wobei der Käfig rechteckige, ausgestanzte Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper aufweist, deren Ecken zur Vermindung von Kerbspannungen ausgerundet sind. Derartige Blechkäfige sind beispielsweise in der DE 101 26 217 A1 und der DE 103 54 684 A1 beschrieben.
Da die höchsten Beanspruchungen, nämlich Kerbspannungen, in den Ecken der Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper auftreten, ist bei diesen bekannten Wälzkörperkäfigen die Dicke des Blechbandes entsprechend diesen Beanspruchungen bemessen, so dass die übrigen Bereich des Käfigs, die weniger beansprucht sind, unnötig dick sind, was sowohl die endgültige Formgebung durch Biegen erschwert als auch den fertigen Käfig schwerer als nötig macht und dadurch auch die Fertigungskosten erhöht sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen aus einem Blechband gerollten Käfig für zylindrische Wälzkörper und ein Verfahren zum Herstellen des Käfigs vorzuschlagen, die eine verbesserte Sicherheit gegen Zerstörung durch Kerbspannungen sowie eine gewichtsmäßige und kostenmäßige Optimierung ergeben.
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird ein aus seinem Blechband gerollter Käfig für zylindrische Wälzkörper mit rechteckigen, ausgestanzten Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper, deren Ecken zur Verminderung von Kerbspannungen ausgerundet sind, vorgeschlagen, der erfindungsgemäß wenigstens in den Bereichen der Ecken der Taschen des Blechbandes Materialverdickungen aufweist.
Da die erfindungsgemäßen Materialverdickungen nur bereichsweise auf dem Blechband angeordnet sind, lässt sich von vornherein eine kleinere Blechdicke wählen, wodurch die Fertigung der Bauteile erleichtert und gleichzeitig an Gewicht gespart wird.
Vorzugsweise umgeben die Materialverdickungen die ausgerundeten Ecken noppenartig, wobei diese Materialverdickungen nur einseitig oder auch beidseitig am Blechband angeordnet sein können.
Die noppenartigen Verdickungen lassen sich durch plastisches Fließen des Bandmaterials mittels eines Prägevorgangs erzeugen, beispielsweise mittels eine Walzprägevorgangs, wodurch die Bereiche des Bandmaterials außerhalb der noppenartigen Verdickungen durch den Prägevorgang in ihrer Dicke vermindert werden und das dort verdrängte Material in Richtung von Vertiefungen im Prägewerkzeug, in denen die noppenartigen Verdickungen gebildet werden, fließt.
Durch diesen Prägevorgang wird die Festigkeit des Bandmaterials verbessert, da durch die plastische Verformung das so genannte Versetzungshärten eintritt. Je nach Zusammensetzung des Bandmaterials lässt sich auch eine Festigkeitsbeeinflussung durch eine zusätzliche Wärmebehandlung erreichen.
Die noppenartigen Verdickungen lassen sich auch durch plastisches Fließen des Bandmaterials mittels eines Fließpressvorgangs in Richtung der mit Untermaß mit den Taschen ausgestanzten Ausrundungen erzeugen, in denen das Material der mit Untermaß hergestellten Ausrundungen in entsprechende Vertiefungen eines Werkzeugs verdrängt wird.
Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe des Weiteren durch ein Verfahren zum Herstellen eines aus einem Blechband gerollten Käfigs für zylindrische Wälzkörper mit rechteckigen Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper, deren Ecken zur Vermindung von Kerbspannungen ausgerundet sind. Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Schritte auf:

– Abrollen eines Blechbandes von einer Rolle,
– Erzeugen von Verdickungen im Blechband wenigstens in den Bereichen der Ecken der Taschen für die Wälzkörper mittels eines Prägevorgangs,
– Ausstanzen der Taschen und Kalibrieren des Blechbandes,
– Abtrennen von vorgegebenen Blechbandlängen,
– Biegen der Blechbandlängen zu kreisförmigen Käfigen, und
– Stoßschweißen der zusammengebogenen Enden der Blechbandlängen.

Die Verdickungen im Blechband in den Bereichen der Ecken der Taschen für die Wälzkörper können vorzugsweise noppenartig durch den Prägevorgang erzeugt werden, der im Durchlaufverfahren als Walzprägevorgang ablaufen kann. Je nach Ausbildung des Prägewerkzeugs können die noppenartigen Verdickungen nur auf einer Seite oder beiderseits des Blechbandes erzeugt werden.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird auch noch durch ein abgewandeltes Verfahren zum Herstellen eines aus einem Blechband gerollten Käfigs für zylindrische Wälzkörper mit recheckigen Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper, deren Ecken zur Verminderung von Kerbspannungen ausgerundet sind, gelöst und ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:

– Abrollen eines Blechbandes von einer Rolle,
– Ausstanzen der Taschen mit Untermaß der Ausrundungen in den Ecken der Taschen,
– Erzeugen von Verdickungen im Blechband im Bereich der Ecken der Taschen für die Wälzkörper mittels eines Fließpressvorgangs in Richtung der Ausrundungen,
– Kalibrieren des Blechbandes,
– Abtrennen von vorgegebenen Blechbandlängen,
– Biegen der Blechbandlängen zu kreisförmigen Käfigen, und
– Stoßschweißen der zusammengebogenen Enden der Blechbandlängen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt
1a + 1b eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Blechbandes mit durch einen Prägevorgang beiderseits des Blechbandes hergestellten, noppenartigen Verdickungen,
2a + 2b eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Blechbandes mit durch einen Prägevorgang einseitig auf dem Blechband hergestellten, noppenartigen Verdickungen, und
3 einen Ausschnitt eines Blechbandes mit Darstellung der ausgestanzten Taschen vor und nach Anbringen der noppenartigen Verdickungen.
Ein in den 1a und 1b dargestellter Blechbandbereich 1 weist durch einen Prägevorgang hergestellte noppenartige Verdickungen 4 auf. Anschließend auszustanzende Taschen 2 sind gestrichelt dargestellt und weisen ausgerundete Ecken 3 auf. Die noppenartigen Verdickungen 4 umgeben diese ausgerundeten Ecken und verstärken diese, während die übrigen Bereiche des Blechbandes 1 durch den Prägevorgang eine Dickenverminderung bei gleichzeitiger Erhöhung der Festigkeit aufgrund der plastischen Verformung erfahren. Eine weitere Beeinflussung der Festigkeit lässt sich durch eine nachträgliche Wärmebehandlung erzielen.
Aus den 1a und 1b sowie 2a und 2b ist ersichtlich, dass die noppenartigen Verdickungen 4 sowohl beiderseits des Blechbandes 1 als auch nur einseitig angeordnet sein können.
Die noppenartigen Verdickungen 4 lassen sich im Durchlaufverfahren durch Walzprägen herstellen, wofür die Prägewalzen in den für die noppenartigen Verdickungen vorgesehenen Bereichen mit entsprechenden Vertiefungen versehen sind.
Im nächsten Schritt werden die Taschen 2 ausgestanzt, dann die Kanten des Blechbandes 1 kalibriert und sodann wird das Blechband 1 in vorgegebenen Blechbandlängen abgetrennt.
Das in 3 dargestellte Blechband 1 wird zunächst durch Ausstanzen mit rechteckigen Taschen 2 versehen, deren ausgerundete Ecken 5 ein Untermaß aufweisen. Anschließend wird Material mit Hilfe eines nicht dargestellten Werkzeugs in Richtung der Pfeile A in ein Haltewerkzeug mit Vertiefungen für die noppenartigen Verdickungen 4 verdrängt, so dass die noppenar tigen Verdickungen 4 die ausgerundeten Ecken 3 mit Fertigmaß in der beschriebenen Weise umgeben und diese verstärken.
In den 1 bis 3 ist stets ein flaches Blechband 1 dargestellt, jedoch ist es selbstverständlich möglich, daraus einen Käfig herzustellen, wie er in der DE 197 40 435 A1 dargestellt und beschrieben ist. Dieser Käfig weist rechtwinklig abgebogene Seitenringe auf, die durch Taschen bildende Stege miteinander verbunden sind, wobei die Stege so profiliert sind, dass sie die Wälzkörper mittels parallel zu deren Achsen verlaufenden Haltekanten einzeln beiderseits des Teilkreises halten und wobei, ausgehend von einem Blechband, dieses zunächst durch einen spanlosen Formgebungsvorgang in die gewünschte profilierte Querschnittsform gebracht wird, anschließend durch Ausstanzung im Mittelbereich des profilierten Bandes die Stege gebildet werden, bevor das Band rund gebogen und an seinen Stoßstellen miteinander verbunden wird. Nach dem Ausstanzen der Taschen werden durch einen zusätzlichen Formgebungsvorgang mittels Werkstoffverdrängung einerseits zwischen den Haltekanten der Taschen im Teilkreisbereich einander gegenüberliegende, planparallel zueinander laufende Führungsflächen für die Wälzkörper gebildet und andererseits die Haltekanten beidseitig des Teilkreises so bemessen, dass ihr gegenseitiger Abstand in Umfangsrichtung nur wenig kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper ist. Dieser zusätzliche Formgebungsvorgang, der als Anprägen bezeichnet wird, bewirkt, dass die Käfigtasche durch die Werkstoffverdrängung in die für eine präzise Funktion des Käfigs erforderliche Form gedrückt wird. Durch dieses Anprägen wird das Material nur geringfügig verdrängt, um die Wälzkörper in den Käfigtaschen zu halten und zu führen, ohne dass dadurch eine Festigkeitsverbesserung in den kritischen Bereichen der Ecken der Taschen erreicht wird.

1: Blechband
2: Taschen
3: Ausgerundete Ecken
4: Noppenartige Verdickungen
5: Mit Untermaß ausgerundete Ecken

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10126217 A1 [0001]
- DE 10354684 A1 [0001]
- DE 19740435 A1 [0022]

Claims

Aus einem Blechband (1) gerollter Käfig für zylindrische Wälzkörper mit rechteckigen, ausgestanzten Taschen (2) zur Aufnahme der Wälzkörper, deren Ecken (3) zur Verminderung von Kerbspannungen ausgerundet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Bereiche der Ecken (3) der Taschen (2) des Blechbandes (1) Materialverdickungen (4) aufweisen.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialverdickungen (4) die ausgerundeten Ecken (3) noppenartig umgeben.
Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialverdickungen (4) die ausgerundeten Ecken (3) beiderseits des Blechbandes (1) noppenartig umgeben.
Käfig nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die noppenartigen Verdickungen (4) durch plastisches Fließen des Bandmaterials (1) mittels eines Prägevorgangs erzeugt sind.
Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die noppenartigen Verdickungen (4) durch plastisches Fließen des Bandmaterials (1) mittels eines Walzprägevorgangs erzeugt sind.
Käfig nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die noppenartigen Verdickungen (4) durch plastisches Fließen des Bandmaterials (1) mittels eines Fließpressvorgangs in Richtung der mit Untermaß mit den Taschen (2) ausgestanzten Ausrundungen (5) erzeugt sind.
Verfahren zum Herstellen eines aus einem Blechband (1) gerollten Käfigs für zylindrische Wälzkörper mit rechteckigen Taschen (2) zur Aufnahme der Wälzkörper, deren Ecken (3) zur Verminderung von Kerbspannungen ausgerundet sind, gekennzeichnet durch die Schritte: – Abrollen eines Blechbandes von einer Rolle, – Erzeugen von Verdickungen im Blechband wenigstens in den Bereichen der Ecken der Taschen für die Wälzkörper mittels eines Prägevorgangs, – Ausstanzen der Taschen und Kalibrieren des Blechbandes, – Abtrennen von vorgegebenen Blechbandlängen, – Biegen der Blechbandlängen zu kreisförmigen Käfigen, und – Stoßschweißen der zusammengebogenen Enden der Blechbandlängen.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Erzeugen von noppenartigen Verdickungen im Bereich der Ecken durch einen Prägevorgang.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch das Erzeugen der noppenartigen Verdickungen durch einen Walzprägevorgang.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch beiderseits des Blechbandes erzeugte noppenartige Verdickungen.
Verfahren zum Herstellen eines aus einem Blechband (1) gerollten Käfigs für zylindrische Wälzkörper mit rechteckigen Taschen (2) zur Aufnahme der Wälzkörper, deren Ecken (3) zur Verminderung von Kerbspannungen ausgerundet sind, gekennzeichnet durch die Schritte: – Abrollen eines Blechbandes von einer Rolle, – Ausstanzen der Taschen mit Untermaß der Ausrundungen in den Ecken der Taschen, – Erzeugen von Verdickungen im Blechband im Bereich der Ecken der Taschen für die Wälzkörper mittels eines Fließpressvorgangs in Richtung der Ausrundungen, – Kalibrieren des Blechbandes, – Abtrennen einer vorgegebenen Blechbandlänge, – Biegen der Blechbandlängen zu kreisförmigen Käfigen, – Stoßschweißen der zusammengebogenen Enden der Blechbandlängen.