DE102009021333B4

DE102009021333B4 - Wälzlagerkäfig und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102009021333B4
Application number: DE102009021333.3A
Authority: DE
Inventors: Berthold Beyfuss; Hans-Jürgen Friedrich; Alfred Radina; Jonas Schierling
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2029-05-15
Also published as: DE102009021333A1

Abstract

Wälzlagerkäfig (1), der zwei Seitenringe (2) aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege (3) angeordnet ist, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen (3) eine Aufnahmetasche (4) für ein Wälzelement (5) gebildet wird, wobei die Seitenringe (2) und die Stege (3), als separate Bauteile gefertigt, zum Wälzlagerkäfig (1) zusammengesetzt sind und wobei die Stege (3) an den Seitenringen (2) mittels einer Befestigung (6) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung (6) durch je zwei Abschnitte (7) gebildet wird, die als streifenförmige Zungen ausgeführt sind, und die durch das Material des Seitenrings (2) gebildet werden und die aus der Grundkontur des Seitenrings (2) herausgebogen sind, wobei die Abschnitte (7) in axialer Richtung beidseits des Stegs (3) durch einen plastischen Umformvorgang jeweils an einen Oberflächenbereich (8) des Stegs (3) herangebogen oder in eine Ausnehmung (9) im Steg (3) hineingebogen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig, der zwei Seitenringe aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege angeordnet ist, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen eine Aufnahmetasche für ein Wälzelement gebildet wird, wobei die Seitenringe und die Stege, als separate Bauteile gefertigt, zum Wälzlagerkäfig zusammengesetzt sind und wobei die Stege an den Seitenringen mittels einer Befestigung befestigt sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs.
Ein Wälzlagerkäfig dieser Art ist beispielsweise aus der DE 30 02 689 A1 bekannt. Für einen Kegelrollenlagerkäfig werden hier zwei Seitenringe mit einer Anzahl streifenförmiger Stege aus Blech verschweißt, um die Käfigkontur zu erhalten.
Andere Lösungen, bei denen der Wälzlagerkäfig aus Einzelteilen zusammengesetzt wird, sind in der DE 40 31 337 A1 , in der US 5 660 485 A , in der DE 15 75 505 A , in der DE 23 33 237 C2 , in der DE 10 2007 049 119 A1 und in der DE 73 04 217 U beschrieben.
Bei den vorbekannten Lösungen ist teilweise ein erheblicher fertigungstechnischer Aufwand zu treiben, um den Käfig herzustellen. Auch ist teilweise die Verbindung der Einzelteile des Käfigs nicht immer zufriedenstellend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass bei relativ geringem fertigungstechnischen Aufwand und damit bei geringen Kosten die Einzelteile des Käfigs stabil verbunden werden können, so dass eine haltbare Käfigstruktur entsteht. Der Käfig soll also einfach und preiswert herstellbar sein und dennoch eine hohe Stabilität aufweisen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung zwischen Seitenring und Steg durch je zwei Abschnitte gebildet wird, die als streifenförmige Zungen ausgeführt sind, und die durch das Material des Seitenrings gebildet werden und die aus der Grundkontur des Seitenrings herausgebogen sind, wobei die Abschnitte in axialer Richtung beidseits des Stegs (3) durch einen plastischen Umformvorgang jeweils an einen Oberflächenbereich des Stegs herangebogen oder in eine Ausnehmung im Steg hineingebogen sind.
Vorzugsweise werden Mittel zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung in axiale Richtung zwischen Seitenring und Steg vorgesehen. Diese Mittel können durch eine in Umfangrichtung verlaufende Nut im Steg gebildet werden, in die ein Teil des Seitenrings eingreift. Hierbei sieht eine bevorzugte Lösung vor, dass in axiale Richtung beidseitig der Nut Abschnitte des Seitenrings an den Oberflächenbereich des Stegs herangebogen sind.
Eine Alternative schlägt vor, dass sich Mittel zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung durch eine in axiale Richtung begrenzte, fensterförmige Ausnehmung gebildet werden, in die die Abschnitte des Seitenrings hineingebogen sind.
Der Steg kann an beiden in Umfangsrichtung weisenden Stirnseiten mit mindestens je zwei Ausnehmungen versehen sein.
Der Abschnitt kann weiterhin am oder im Steg zusätzlich durch eine stoffschlüssige Verbindung festgelegt sein, wofür sich bevorzugt eine Schweißverbindung oder eine Lötverbindung anbietet.
Die Seitenringe bestehen bevorzugt aus Blech.
Der Wälzlagerkäfig kommt nicht ausschließlich, aber bevorzugt für Zylinderrollenlager und Kegelrollenlager zum Einsatz.
Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs der genannten Art zeichnet sich durch die Abfolge der folgenden Schritte aus:

a) Herausbiegen zweier Abschnitte, die als streifenförmige Zungen ausgeführt sind, aus dem Material des Seitenrings, so dass die Abschnitte aus der Grundkontur des Seitenrings herausragen;
b) Ansetzen des Stegs an den Seitenring zwischen den beiden Abschnitten;
c) Plastisches Umformen der Abschnitte, so dass sich diese in axialer Richtung beidseitig jeweils an einen Oberflächenbereich des Stegs heran erstrecken oder in eine Ausnehmung im Steg hinein erstrecken.

Das Herausbiegen des Abschnitts erfolgt dabei bevorzugt durch einen Stanzvorgang.
Mit den vorgeschlagenen Ausgestaltungen eines Wälzlagerkäfigs ergibt sich der Vorteil einer einfachen und kostengünstigen Herstellung. Ferner ist der Zusammenbauprozess einfach und führt zu einem guten Verbund der Seitenringe mit den Stegen. Es wird also ein einfacher, dennoch aber ein stabiler Aufbau erreicht. Hinsichtlich der Montage des Käfigs kann gesagt werden, dass auch ohne Durchführung aufwändiger Maßnahmen (Verschweißen der einzelnen Teile, etc.) eine hohe Stabilität erreicht werden kann.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Darstellung einen Teil eines Wälzlagerkäfigs, nämlich einen Teil eines Seitenrings, der mit einem Steg verbunden ist,
2 die Darstellung gemäß 1, aus der Richtung B (s. 1) betrachtet,
3 einen Teil eines Wälzlagerkäfigs in Achsrichtung betrachtet, wobei ein nutfreier Steg zum Einsatz kommt,
4 in der Darstellung nach 3 einen alternativ ausgeführten Wälzlagerkäfig, wobei ein mit einer Nut versehener Steg zum Einsatz kommt,
5 in perspektivischer Darstellung einen Teil eines Seitenrings eines Wälzlagerkäfigs und einen Steg, vor der Montage der beiden Teile,
6 die Darstellung gemäß 5, wobei nunmehr der Seitenring und der Steg miteinander verbunden sind,
7 einen Teil eines Wälzlagerkäfigs in Achsrichtung betrachtet, wobei ein Seitenring und ein Steg während ihrer Montage, jedoch noch vor Abschluss derselben dargestellt sind,
8 die Darstellung gemäß 7, wobei nunmehr die Montage abgeschlossen ist,
9 die Einzelheit „X“ gemäß 7 und
10 die Einzelheit „Y“ gemäß 8.
In den 1 und 2 ist ein Ausschnitt aus einem Wälzlagerkäfig 1 zu sehen, der in bekannter Weise zwei sich im axialen Abstand befindliche Seitenringe 2 aufweist, die über eine Anzahl Stege 3 miteinander verbunden sind. Demgemäß werden durch die Stege 3 Aufnahmetaschen 4 für Wälzkörper (s. 3 und 4) gebildet. Vorliegend sind die beiden Seitenringe 2 des Wälzlagerkäfigs als einstückige Ringe ausgeführt, während die Stege 3 als separate Bauteile ausgeführt und mit den Seitenringen 2 verbunden sind. Hierfür ist eine Befestigung 6 zwischen dem Seitenring 2 und dem Steg 3 vorhanden.
Diese Befestigung 6 ist im Falle der 1 und 2 wie folgt ausgestaltet:
Aus dem Blech des Seitenrings 2, der eine hohlzylindrische Grundform aufweist, sind mittels eines Stanzvorgangs an den Stellen, an denen ein Steg 3 zu befestigen ist, Abschnitte 7 aus der Grundkontur des Seitenrings 2 herausgebogen. Wie in 1 zu sehen ist, verbleibt von dem in Umfangsrichtung U umlaufenden Seitenring 2 im Bereich der Befestigung 6 nur ein Teil 2‘, der die ungestörte hohlzylindrische Kontur aufweist.
Aufgrund des Herausbiegens der Abschnitte 7 ergibt sich eine taschenförmige Aufnahme für das axiale Ende des Stegs 3. Dieser hat im Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 eine Nut 11, die sich in Umfangsrichtung U erstreckt und so bemessen ist, dass der Teil 2’ des Seitenrings 2 in sie hineinpasst. Hierdurch wird ein Mittel 10 zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung realisiert, die eine Relativverschiebung in axiale Richtung a zwischen Seitenring 2 und Steg 3 verhindert.
Der Steg 3 ist mit dem Seitenring 2 verbunden, indem die Abschnitte 7, die als streifenförmige Zungen ausgeführt sind, an einen Oberflächenbereich 8 des Steges 3 herangebogen sind. Hierdurch erfolgt eine Festlegung des Stegs 3 am Seitenring 2 sowohl in Umfangsrichtung U als auch in radialer Richtung sowie aufgrund der Mittel 10 auch in axiale Richtung a.
In den 3 und 4 sind hierzu zwei Alternativen zu sehen. Die Lösung gemäß 3 sieht Stege 3 vor, die an das Teil 2‘ des Seitenrings 2 angesetzt werden, bevor die Abschnitte 7 an die Oberflächenbereiche 8 herangebogen werden.
Bei der Lösung gemäß 4 ist die Ausgestaltung gemäß 1 und 2 skizziert, d. h. hier weist der Steg 3 die Nut 11 auf, in die das Teil 2‘ des Seitenrings 2 eingreift.
Die 5 bis 10 zeigen eine alternative Ausführungsform des Wälzlagerkäfigs. Die Verbindung zwischen den Seitenringen 2 und den Stegen 3 erfolgt hier auf grundsätzlich dieselbe Weise, jedoch in anderer Ausgestaltung.
Aus dem Blech des Seitenrings 2 sind wieder – wie es am besten aus 5 hervorgeht – Abschnitte 7 in Form von Streifen herausgebogen. Die Abschnitte 7 sind dabei so weit herausgebogen, dass der Steg 3 in die sich ergebende Öffnung zwischen den Abschnitten 7 eingesetzt werden kann. In 6 befinden sich die Stege 3 in der eingesetzten Position.
In die Stege 3 sind an den beiden in Umfangsrichtung U weisenden Stirnseiten 12 und 13 je zwei Ausnehmungen 9 eingearbeitet, die im Ausführungsbeispiel eine rechteckige Form aufweisen und von der Erstreckung in axiale Richtung a der Breite der Abschnitte 7 – gemessen in axiale Richtung a – entsprechen.
Ist der Steg 3 in die sich ergebende Öffnung zwischen den Abschnitten 7 eingesetzt (s. 6) werden die Abschnitte 7 durch einen Umformvorgang (Biegevorgang) so plastisch verformt, dass sie in die Ausnehmungen 9 eingreifen.
Details hierzu sind in den 7 bis 10 zu sehen.
Zunächst wird gemäß 7 der Steg 3 noch in einem radialen Abstand z zum Seitenring 2 gehalten. Mit einem nicht dargestellten Werkzeug werden die Enden der Abschnitte 7 in Richtung auf die Ausnehmungen 9 hin gebogen; dies ist in 7 durch die gebogenen Pfeile angedeutet. Ist die obere Endkante 14 (s. 9) in den Bereich der Ausnehmung 9 gelangt, wird der Steg 3 in Pfeilrichtung (s. 7) auf den Seitenring 2 gedrückt. Dies hat zur Folge, dass sich das Ende des Abschnitt 7 weiter in die Ausnehmung 9 hineinbiegt, wie es in 10 zu sehen ist. Nach dieser Umformung ist die feste Verbindung zwischen dem Seitenring 2 und dem Steg 3 hergestellt. Gegebenenfalls können die Enden der Abschnitte 7 noch mit einem geeigneten Werkzeug nachgebogen werden, um die Befestigung zu verbessern.
Die Festigkeit der Verbindung zwischen Seitenring und Steg kann bei Bedarf noch dadurch erhöht werden, dass die Kontaktstellen zwischen den beiden Teilen zumindest teilweise verlötet oder verschweißt werden.
Ein solcher Käfig kann auch – bei entsprechend großer Ausbildung – vor Ort beim Anwender montiert werden. Er eignet sich für diverse Lagertypen, wobei Zylinderrollenlager und Kegelrollenlager bevorzugt sind.
Für die einzelnen Teile des Käfigs 1 können in großer Anzahl vorgefertigte Bauteile verwendet werden. Besonders bevorzugt ist der Einsatz eines beispielsweise stranggegossenen Profils für die Stege 3. Bevorzugtes Material für die Teile ist Stahl.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlagerkäfig
2: Seitenring
2‘: Teil des Seitenrings
3: Steg
4: Aufnahmetasche
5: Wälzelement
6: Befestigung
7: Abschnitt
8: Oberflächenbereich des Stegs
9: Ausnehmung
10: Mittel zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung
11: Nut
12: Stirnseite
13: Stirnseite
14: Endkante
a: axiale Richtung
U: Umfangrichtung
z: Abstand

Claims

Wälzlagerkäfig (1), der zwei Seitenringe (2) aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege (3) angeordnet ist, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen (3) eine Aufnahmetasche (4) für ein Wälzelement (5) gebildet wird, wobei die Seitenringe (2) und die Stege (3), als separate Bauteile gefertigt, zum Wälzlagerkäfig (1) zusammengesetzt sind und wobei die Stege (3) an den Seitenringen (2) mittels einer Befestigung (6) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung (6) durch je zwei Abschnitte (7) gebildet wird, die als streifenförmige Zungen ausgeführt sind, und die durch das Material des Seitenrings (2) gebildet werden und die aus der Grundkontur des Seitenrings (2) herausgebogen sind, wobei die Abschnitte (7) in axialer Richtung beidseits des Stegs (3) durch einen plastischen Umformvorgang jeweils an einen Oberflächenbereich (8) des Stegs (3) herangebogen oder in eine Ausnehmung (9) im Steg (3) hineingebogen sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (10) zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung in axiale Richtung (a) zwischen Seitenring (2) und Steg (3) vorhanden sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) durch eine in Umfangrichtung (U) verlaufende Nut (11) im Steg (3) gebildet werden, in die ein Teil (2‘) des Seitenrings (2) eingreift.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in axiale Richtung (a) beidseitig der Nut (11) Abschnitte (7) des Seitenrings (2) an den Oberflächenbereich (8) des Stegs (3) herangebogen sind.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) durch eine in axiale Richtung (a) begrenzte, fensterförmige Ausnehmung (9) gebildet werden, in die der Abschnitt (7) des Seitenrings (2) hineingebogen ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (7) streifenförmig ausgebildet ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (3) an beiden in Umfangsrichtung (U) weisenden Stirnseiten (12, 13) mit mindestens je zwei Ausnehmungen (9) versehen ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (7) am oder im Steg (3) zusätzlich durch eine stoffschlüssige Verbindung festgelegt ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung ist.
Wälzlagerkäfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Lötverbindung ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenringe (2) aus Blech bestehen.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Zylinderrollenlagerkäfig ist.
Wälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Kegelrollenlagerkäfig ist.
Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs (1), der zwei Seitenringe (2) aufweist, zwischen denen eine Anzahl Stege (3) angeordnet ist, so dass zwischen zwei benachbarten Stegen (3) eine Aufnahmetasche (4) für ein Wälzelement (5) gebildet wird, wobei die Seitenringe (2) und die Stege (3), als separate Bauteile gefertigt, zum Wälzlagerkäfig (1) zusammengesetzt sind und wobei die Stege (3) an den Seitenringen (2) mittels einer Befestigung (6) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: a) Herausbiegen zweier Abschnitte (7), die als streifenförmige Zungen ausgeführt sind, aus dem Material des Seitenrings (2), so dass die Abschnitte (7) aus der Grundkontur des Seitenrings (2) herausragen; b) Ansetzen des Stegs (3) an den Seitenring (2) zwischen den beiden Abschnitten (7); c) Plastisches Umformen der Abschnitte (7), so dass sich diese in axialer Richtung beidseits des Stegs (3) jeweils an einen Oberflächenbereich (8) des Stegs (3) heran erstrecken oder in eine Ausnehmung (9) im Steg (3) hinein erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Herausbiegen des Abschnitts (7) durch einen Stanzvorgang erfolgt.