DE102009019678A1

DE102009019678A1 - Käfig für ein Rollenlager

Info

Publication number: DE102009019678A1
Application number: DE102009019678A
Authority: DE
Inventors: Berthold Beyfuss; Hans-Jürgen FRIEDRICH; Alfred Radina; Jonas Schierling
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2029-05-01
Also published as: DE102009019678B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Käfig (1) für ein Rollenlager, der ein aus Metall bestehendes Trägerteil (2) aufweist, das mit einem aus Kunststoff bestehenden Stützteil (3) verbunden ist. Um einen leichten und dennoch stabilen Verbund und günstige Montagemöglichkeiten zu schaffen, sieht die Erfindung vor, dass der Käfig als Kegelrollenlagerkäfig ausgebildet ist, wobei das Trägerteil (2) einen Ringabschnitt (4) aufweist, der in einem axialen Endbereich des Käfigs (1) angeordnet ist, wobei sich von dem Ringabschnitt (4) aus eine Anzahl Stegabschnitte (5) in eine Erstreckungsrichtung (E) erstreckt, wobei jeder Stegabschnitt (5) einen Verbindungsabschnitt (6) und einen Anlaufabschnitt (7) für Kegelrollen des Kegelrollenlagers aufweist und wobei der Verbindungsabschnitt (6) in Umfangsrichtung (U) eine kleinere Breite (b) aufweist als der Anlaufabschnitt (7, B).

Description

Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Rollenlager, der ein aus Metall bestehendes Trägerteil aufweist, das mit einem aus Kunststoff bestehenden Stützteil verbunden ist.
Ein Käfig dieser Art ist aus der DE 33 22 860 C2 bekannt. Hier wird ein Zylinderrollenlager beschrieben, das als Basisteil einen (metallischen) Blechring aufweist, in den Taschen für die Aufnahme der Zylinderrollen eingearbeitet sind. In den axialen Endbereichen des Blechrings sind an diesen Kunststoffringe angebracht.
Grundsätzlich kann mit einer Kombination eines metallischen Trägerteils mit aus Kunststoff bestehenden Stützteilen erreicht werden, dass einerseits die hohe mechanische Festigkeit des Metalls genutzt wird, um den Käfig hinreichend fest zu gestalten. Indes ermöglicht das Kunststoffteil eine kostengünstige Herstellung der benötigten Form von Teilen des Käfigs sowie ein relativ geringes Gewicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Käfig für ein Rollenlager der gattungsgemäßen Art speziell für den Einsatz in einem Kegelrollenlager auszugestalten. Dabei soll eine hohe Festigkeit bei günstiger Fertigungsmöglichkeit gegeben sein. Ein besonderes Augenmerk soll darauf liegen, dass die speziell bei Kegelrollenlagern schwierige Montierbarkeit des Lagers günstig realisierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig als Kegelrollenlagerkäfig ausgebildet ist, wobei das Trägerteil einen Ringabschnitt aufweist, der in einem axialen Endbereich des Käfigs angeordnet ist, wobei sich von dem Ringabschnitt aus eine Anzahl Stegabschnitte in eine Erstreckungsrichtung erstreckt, wobei jeder Stegabschnitt einen Verbindungsabschnitt und einen Anlaufabschnitt für Kegelrollen des Kegelrollenlagers aufweist und wobei der Verbindungsabschnitt in Umfangsrichtung eine kleinere Breite aufweist als der Anlaufabschnitt.
Die Erstreckungsrichtung verläuft dabei unter einem spitzen Winkel zur Achse des Käfigs, wobei bevorzugt ein Winkel zwischen 5° und 45° zur Achse des Käfigs vorgesehen ist.
Jeder Anlaufabschnitt kann an seinem vom Ringabschnitt abgewandten Ende frei von einem weiteren metallischen Abschnitt sein. Demgemäß ist also nur ein einziger metallischer Ringabschnitt vorgesehen, an den sich die Stegabschnitte kammartig anschließen.
Das aus Kunststoff bestehende Stützteil ist bevorzugt am radial außenliegenden Umfang des Trägerteils angeordnet. In diesem Falle deckt das Stützteil vorzugsweise mindestens 90% des radial außenliegenden Umfangs des Trägerteils ab.
Das aus Kunststoff bestehende Stützteil ist dabei bevorzugt am Trägerteil durch einen Spritzgießvorgang angespritzt.
Der sich im Betrieb des Kegelrollenlagers im Kontakt mit den Kegelrollen befindliche Bereich des Anlaufabschnitts ist bevorzugt frei von Kunststoff gehalten. Der Anlaufabschnitt kann in einem Schnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung eine V-förmige oder wannenförmige Gestalt haben.
Das aus Kunststoff bestehende Stützteil hat gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zwei Ringabschnitte, die in den beiden axialen Endbereichen des Käfigs angeordnet sind und die über Stegabschnitte miteinander verbunden sind. Die Stegabschnitte haben dabei bevorzugt in Umfangsrichtung eine konstante Breite.
Der Verbindungsabschnitt kann in Umfangsrichtung eine Breite aufweisen, die zwischen 10% und 40% der Breite des Anlaufabschnitts beträgt. Dies schafft einen Freiraum für die Kegelrollen, so dass diese in einfacher Weise montierbar sind.
Das Trägerteil besteht bevorzugt aus Blech, insbesondere aus Stahlblech. Es ist bevorzugt durch einen Stanz- und/oder Umformvorgang hergestellt.
Gemäß der Erfindung ergibt sich mithin ein kombinierter Blech-Kunststoff-Kegelrollenlagerkäfig, der sich durch ein relativ geringes Gewicht bei gleichzeitig relativ hoher Festigkeit auszeichnet.
Durch das Kunststoffmaterial werden dem Käfig gute Notlaufeigenschaften verliehen.
Weiterhin ist die Fertigung durch Stanzen und Umformen (für das Blechteil) bzw. durch Anspritzen (für das Kunststoffteil) in einfacher und damit kostengünstiger Weise möglich.
Die Montage der Kegelrollen ist ohne einen Aufweitvorgang des Käfigs möglich, der nach Art eines sog. H-Käfigs (mit „abgeknickter” Aufnahmetasche) ausgebildet ist.
Die Blechdicke kann sehr gering ausgeführt werden, wobei dennoch bereits eine deutlich höhere Festigkeit erreicht wird, als dies bei einem reinen Kunststoffkäfig der Fall wäre.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht ein Kegelrollenlager gemäß der Erfindung,
2 das Kegelrollenlager nach 1 in Explosionsdarstellung,
3 das Kegelrollenlager in der Draufsicht,
4 den Schnitt B-B gemäß 3 und
5 den Schnitt A-A gemäß 3.
In 1 ist ein Kegelrollenlagerkäfig 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Er hat eine Achse A, um die sich der kegelstupfförmige Grundkörper des Käfigs 1 erstreckt. Wie es insbesondere aus 2 hervorgeht, die den Käfig 1 in Ex plosionsdarstellung zeigt, besteht der Käfig 1 im Wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich aus einem aus Metall bestehenden Trägerteil 2 und einem aus Kunststoff bestehenden Stützteil 3.
Das Trägerteil 2 ist aus einem Stahlblechteil durch Stanzen und Umformen hergestellt. Er hat einen geschlossenen Ringabschnitt 4, an den sich eine der Anzahl der Stege des Kegelrollenlagerkäfigs 1 entsprechende Anzahl Stegabschnitte 5 anschließt. Die Stegabschnitte 5 erstrecken sich dabei in eine Erstreckungsrichtung E, die – wie es am besten in 1 gesehen werden kann – unter einem spitzen Winkel α zur Achse A verläuft, nämlich unter dem Kegelwinkel des Kegelrollenlagerkäfigs 1.
Um einerseits eine günstige Montierbarkeit der Kegelrollen beim Zusammenbau des Kegelrollenlagers zu ermöglichen, andererseits aber dem Käfig auch eine günstige Festigkeit bei geringem Metall-Materialeinsatz zu verleihen, ist für die Ausbildung der Stegabschnitte 5 eine spezielle Form vorgesehen. Die Stegabschnitte 5 grenzen an den Ringabschnitt 4 über einen Verbindungsabschnitt 6 an, der eine relativ geringe Erstreckung, d. h. Breite b (s. 2) in Umfangsrichtung U aufweist. Der Verbindungsabschnitt 6 geht dann in einen Anlaufabschnitt 7 über, der in Umfangsrichtung U wesentlich größer als der Verbindungsabschnitt 6 ausgeführt ist; die Breite B des Anlaufabschnitts 7 (s. 2) ist mindestens zwei Mal so groß wie die Breite b des Verbindungsabschnitts 6. Dies gibt der Aufnahmetasche im Bereich zwischen dem Anlaufabschnitt 7 und dem Ringabschnitt 4 in Umfangsrichtung eine gewisse Luft, die die Montage der Kegelrollen vereinfacht. Derartige Kegelrollenlagerkäfige sind als sog. H-Käfige bekannt.
Die Ausbildung der Anlaufabschnitte 7 geht gut aus 2 hervor. Hier ist zu sehen, dass die Anlaufabschnitte 7 in einem Schnitt senkrecht zur Erstre ckungsrichtung E eine V-förmige bzw. wannenförmige Gestalt haben. Die V- bzw. Wannen-Form erlaubt die beidseitige Anlage benachbarter Kegelrollen. Die den Kegelrollen zugewandte Seiten der Anlaufabschnitte 7 sind nämlich für den Kontakt mit den Rollen vorgesehen; sie sind daher frei von Kunststoff.
Indes ist die radial außenliegende Umfangsfläche des Trägerteils 2 weitgehend – bis auf die Stirnseiten der V- bzw. wannenförmigen Anlaufabschnitte – mit Kunststoff umspritzt. Namentlich ist das Stützteil 3 von außen an das Stützteil 2 angespritzt, wie es aus 1 hervorgeht.
Das Stützteil 3 hat eine Form, die im Wesentlichen der eines Kegelrollenlagerkäfigs entspricht. Es sind zwei Ringabschnitte 8 und 9 vorgesehen, die über Stegabschnitte 10 miteinander verbunden sind. Die Stegabschnitte 10 haben dabei in Umfangsrichtung U eine konstante Erstreckung, nämlich die Breite c (s. 2).
Details zum Aufbau des Träger- und des Stützteils gehen aus den 3 bis 5 hervor, in denen Schnitte durch den Kegelrollenlagerkäfig dargestellt sind. Aus diesen Schnitten geht insbesondere hervor, dass sich das metallische Trägerteil 2 mit der immanent hohen Materialfestigkeit nur in die Bereiche erstreckt, in denen eine hohe mechanische Belastung auftritt. Indes werden die anderen Bereiche durch das aus Kunststoff bestehende und damit leichte Stützteil 3 gebildet.
Bei der Fertigung wird zunächst aus einem Stahlblech konstanter Dicke durch Stanzen und Umformen das Trägerteil 2 hergestellt. Dieses wird dann in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und an der vorgesehenen Fläche – im Ausfüh rungsbeispiel an der radial außenliegenden Umfangsfläche – mit Kunststoff umspritzt.
Im Ausführungsbeispiel ist praktisch die gesamte äußere Umfangsfläche des Trägerteils mit Kunststoff umspritzt. Es kann auch vorgesehen werden, dass nur geringere Flächen umspritzt werden, z. B. nur die Stegabschnitte oder nur der Ringabschnitt.

1: Käfig (Kegelrollenlagerkäfig)
2: Trägerteil
3: Stützteil
4: Ringabschnitt
5: Stegabschnitt
6: Verbindungsabschnitt
7: Anlaufabschnitt
8: Ringabschnitt
9: Ringabschnitt
10: Stegabschnitt
E: Erstreckungsrichtung
U: Umfangsrichtung
b: Breite
B: Breite
c: Breite
α: Winkel
A: Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3322860 C2 [0002]

Claims

Käfig (1) für ein Rollenlager, der ein aus Metall bestehendes Trägerteil (2) aufweist, das mit einem aus Kunststoff bestehenden Stützteil (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (1) als Kegelrollenlagerkäfig ausgebildet ist, wobei das Trägerteil (2) einen Ringabschnitt (4) aufweist, der in einem axialen Endbereich des Käfigs (1) angeordnet ist, wobei sich von dem Ringabschnitt (4) aus eine Anzahl Stegabschnitte (5) in eine Erstreckungsrichtung (E) erstreckt, wobei jeder Stegabschnitt (5) einen Verbindungsabschnitt (6) und einen Anlaufabschnitt (7) für Kegelrollen des Kegelrollenlagers aufweist und wobei der Verbindungsabschnitt (6) in Umfangsrichtung (U) eine kleinere Breite (b) aufweist als der Anlaufabschnitt (7, B).
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckungsrichtung (E) unter einem spitzen Winkel (α) zur Achse (A) des Käfigs (1) verläuft.
Käfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckungsrichtung (E) unter einem Winkel (α) zwischen 5° und 45° zur Achse (A) des Käfigs (1) verläuft.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Anlaufabschnitt (7) an seinem vom Ringabschnitt (4) abgewandten Ende frei von einem weiteren metallischen Abschnitt ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoff bestehende Stützteil (3) am radial außenliegenden Umfang des Trägerteils (2) angeordnet ist.
Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoff bestehenden Stützteil (3) mindestens 90% des radial außenliegenden Umfangs des Trägerteils (2) abdeckt.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoff bestehende Stützteil (3) am Trägerteil (2) durch einen Spritzgießvorgang angespritzt ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der sich im Kontakt mit den Kegelrollen befindliche Bereich des Anlaufabschnitts (7) frei von Kunststoff ist.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufabschnitt (7) in einem Schnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung (E) eine V-förmige Gestalt hat.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufabschnitt (7) in einem Schnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung (E) eine wannenförmige Gestalt hat.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoff bestehende Stützteil (3) zwei Ringabschnitte (8, 9) aufweist, die in den beiden axialen Endbereichen des Käfigs (1) angeordnet sind und die über Stegabschnitte (10) miteinander verbunden sind.
Käfig nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegabschnitte (10) in Umfangsrichtung (U) eine konstante Breite (c) aufweisen.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (6) in Umfangsrichtung (U) eine Breite (b) aufweist, die zwischen 10% und 40% der Breite (B) des Anlaufabschnitts (7) beträgt.
Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (2) aus Blech besteht, insbesondere aus Stahlblech.
Käfig nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (2) durch einen Stanz- und/oder Umformvorgang hergestellt ist.