DE102010020629A1

DE102010020629A1 - Massivkäfig für ein einreihiges Zylinderrollenlager

Info

Publication number: DE102010020629A1
Application number: DE201010020629
Authority: DE
Inventors: Alexander Tietz; Ibrahim Muhamad
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-11-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Massivkäfig (2) für ein einreihiges Zylinderrollenlager, mit jeweils an einer Stirnseite der aufzunehmenden Zylinderrollen offenen Käfigtaschen, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Massivkäfigs. Der Massivkäfig (2) ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Käfigtaschen (8) in einer ersten Axialrichtung und ein Teil der Käfigtaschen (10) in der zweiten Axialrichtung des Käfigs offen ist. Die Käfigtaschen (22, 24) können im Querschnitt so ausgebildet sein, dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen im Bereich zweier einander gegenüberliegender Mantellinien umschließen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die Käfigtaschen im Querschnitt so ausgebildet, dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen radial nach innen abstützend umschließen, radial nach außen aber eine dem Durchmesser der Zylinderrollen entsprechende Öffnungsweite (W) haben (Käfigtaschen 30), oder dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen radial nach außen abstützend umschließen, radial nach innen aber eine dem Durchmesser der Zylinderrollen entsprechende Öffnungsweite (W) haben (Käfigtaschen 34, 36).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Massivkäfig für ein einreihiges Zylinderrollenlager, mit jeweils an einer Stirnseite der aufzunehmenden Zylinderrollen offenen Käfigtaschen.
Hintergrund der Erfindung
Käfige mit in einer Axialrichtung offenen Käfigtaschen sind ganz allgemein als Kammkäfige bekannt. Sie bestehen aus einem Basisring, von dem aus über den Umfang verteilt in axialer Richtung Stege abstehen, die als Abstandhalter zwischen benachbarten Wälzkörpern dienen. Eine Abstützung der Wälzkörper in Richtung zu den offenen Käfigtaschen erfolgt beispielsweise durch einen an einem der Lagerringe angeordneten Bord. Das deutsche Gebrauchsmuster GM 79 32 567 U1 zeigt ganz allgemein einen derartigen Kammkäfig für ein einreihiges Zylinderrollenlager, welcher aus einem ebenen Blechband gefertigt ist. Die Stege liegen im wesentlichen an einander gegenüberliegenden Mantellinien der Zylinderrollen (Teilkreis) an, ohne diese in Umfangsrichtung der Zylinderrollen über einen größeren Bereich zu umschließen, so dass die Zylinderrollen in radialer Richtung nicht gehalten werden und die Führung der Zylinderrollen in der unbelasteten Zone sowie in die Lastzone hinein unvollkommen ist. Um das radiale Käfigspiel zu begrenzen, sind jeweils am Innenring und/oder am Außenring anliegende Zungen vorgesehen.
Es sind auch schon so genannte Massivkäfige entwickelt worden, deren Stege eine größere radiale Dicke aufweisen, so dass sie die Wälzkörper zumindest teilweise umschließen können und damit eine bessere Führung desselben gewährleisten. Die DD 41 930 B1 zeigt beispielhaft einen als Kammkäfig ausgebildeten Massivkäfig für ein Kegelrollenlager, bestehend aus einem Basisring und einer Reihe von diesem abstehender Stege. Die Käfigtaschen werden entweder radial von außen oder von innen mittels Formfräs- oder Formräumwerkzeugen hergestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der dortigen 2 sind die Käfigtaschen durchgefräst, d. h. sie haben ebene Wände und bieten im wesentlichen keine radiale Führung. Im Ausführungsbeispiel gemäß der dortigen 3 sind die Käfigtaschen durch einen Formfräser radial von außen in der Weise ausgebildet, dass diese sich radial nach innen verengen und die Wälzkörper radial nach innen abstützen. In ähnlicher Weise ist eine Ausbildung der Käfigtaschen durch Fräsen radial von innen möglich, wobei die Wälzkörper durch eine entsprechende Verengung der Käfigtaschen radial nach außen abgestützt werden. In beiden Fällen besteht nur eine Teilumschließung der Wälzkörper, wobei das radiale Käfigspiel von der Wahl der Geometrie des Formfräsers abhängt und nur bis zu einem bestimmten Grad eingeschränkt werden kann. Ein weiterer Nachteil derartiger massiver Kammkäfige besteht auch in ihrer verhältnismäßig geringen Elastizität, bedingt durch den starren Basisring.
Auf die gleiche, in der DD 41 930 B1 beschriebene Weise werden auch massive Kammkäfige für einreihige Zylinderrollenlager hergestellt, so dass die oben genannten Nachteile auch bei diesen Käfigen bestehen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Massivkäfig der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher gegenüber herkömmlichen Massivkäfigen ein verbessertes elastisches Verhalten hat, dessen Herstellung sich vereinfachen lässt und welcher eine verbesserte Umschließung und damit Führung der Zylinderrollen sowie Beschränkung des radialen Käfigspiels ermöglicht.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die erste Teilaufgabe dadurch lösen lässt, dass ein durchgehender, starrer Basisring vermieden und der Basisring jeweils durch Lücken unterbrochen wird, die gleichzeitig axiale Öffnungen von Käfigtaschen bilden, wie anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargelegt wird.
Die Erfindung geht aus von einem Massivkäfig für ein einreihiges Zylinderrollenlager, mit jeweils an einer Stirnseite der aufzunehmenden Zylinderrollen offenen Käfigtaschen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Teil der Käfigtaschen in einer ersten Axialrichtung und ein Teil in der zweiten Axialrichtung des Käfigs offen ist.
Die Verteilung der in der ersten Axialrichtung bzw. in der zweiten Axialrichtung offenen Käfigtaschen ist grundsätzlich beliebig. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Käfigtaschen über den Käfigumfang verteilt abwechselnd in der ersten Axialrichtung offen sind und eine erste Taschenreihe bilden, beziehungsweise in der zweiten Axialrichtung offen sind und eine zweite Taschenreihe bilden. Der Käfig hat auf diese Weise eine im Wesentlichen mäanderartige Umfangsform, bei der sich jeweils eine in der ersten Axialrichtung öffnende Käfigtasche mit einer in der zweiten Axialrichtung öffnenden Käfigtasche abwechselt.
Der Erfindung liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, dass Käfigtaschen für Zylinderrollen nicht durch radiales Fräsen mittels Formfräsern hergestellt werden müssen, wie beispielsweise bei den vorne beschriebenen Kegelrollen, sondern auch durch axiales Fräsen oder sogar Bohren hergestellt werden können. Damit lässt sich die Herstellung gegenüber einem beispielsweise für Kegelrollen oder Pendelrollen obligatorischen radialen Formfräsen erheblich vereinfachen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Käfigtaschen zumindest einer Taschenreihe im Querschnitt so ausgebildet sind, dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen im Bereich zweier einander gegenüberliegender Mantellinien (Teilkreis) über einen der radialen Dicke der Käfigstege entsprechenden Umfang umschließen. Diese Umschließung gewährleistet eine gute Führung der Zylinderrollen in Umfangsrichtung und in radialer Richtung, womit einerseits eine gute Führung der Zylinderrollen in der Lastzone sowie in die unbelastete Zone hinein gewährleistet ist, andererseits aber auch ein radiales Käfigspiel weitgehend vermieden wird.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Käfigtaschen zumindest einer Taschenreihe im Querschnitt so ausgebildet, dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen radial nach innen abstützend umschließen, radial nach außen aber eine dem Durchmesser der Zylinderrollen entsprechende Öffnungsweite haben. Diese im folgenden als ”radial nach außen offen” bezeichnete Ausgestaltung ermöglicht es beispielsweise, die Zylinderrollen in radialer Richtung in den Käfigring einzulegen.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Käfigtaschen zumindest einer Taschenreihe im Querschnitt so ausgebildet, dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen radial nach außen abstützend umschließen, radial nach innen aber eine dem Durchmesser der Zylinderrollen entsprechende Öffnungsweite haben (radial nach innen offen). In diesem Fall besteht die Möglichkeit, die Zylinderrollen radial von innen in die Käfigtaschen einzuführen.
Die beschrieben Ausgestaltungen bieten insbesondere auch die Möglichkeit, eine Taschenreihe radial nach außen, die andere radial nach innen zu öffnen. Auf diese Weise wird beispielsweise das radiale Käfigspiel durch eine Zylinderrollenreihe radial nach außen, durch die andere radial nach innen begrenzt.
Die Herstellung eines Massivkäfigs mit ”radial nach außen und nach innen geschlossenen” Käfigtaschen erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung in der Weise, dass ein Ringrohling mit den Außenabmessungen des Käfigs bereitgestellt wird, und dass die Käfigtaschen durch axiales Fräsen oder Bohren mittels eines im Querschnitt dem Durchmesser der jeweiligen Käfigtaschen entsprechenden Fräswerkzeuges bzw. Bohrwerkzeuges in die jeweilige Stirn-Ringfläche des Ringes eingearbeitet werden, wobei, wie vorne beschrieben wurde, eine Taschenreihe in einer ersten und die zweite Taschenreihe in der zweiten Axialrichtung offen sein kann.
Um derartige Käfigtaschen radial nach innen oder nach außen auf eine dem Durchmesser der Zylinderrollen entsprechende Öffnungsweite zu öffnen, werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Käfigtaschen in einem weiteren Verfahrensschritt mittels eines Schaftfräsers mit einem dem Durchmesser der Käfigtasche entsprechenden Durchmesser radial nach außen bzw. radial nach innen aufgeweitet.
Die beschriebenen Verfahrensschritte lassen sich weiter vereinfachen, wenn für das Einbringen der radial nach außen bzw. nach innen geschlossenen Käfigtaschen (Verfahrensschritte 1 und 2) und das anschließende Aufweiten radial nach innen bzw. radial nach außen (Verfahrensschritt 3) ein einziges, als Stirn-Schaftfräser ausgebildetes Fräswerkzeug verwendet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 in einer perspektivischen Darstellung einen Massivkäfig für ein einreihiges Zylinderrollenlager,
2 in einer Vorderansicht einen Abschnitt eines Massivkäfigs mit radial nach innen und außen geschlossenen Käfigtaschen,
3 in einer Vorderansicht einen Abschnitt eines Massivkäfigs mit radial nach außen offenen Käfigtaschen,
4 einen Abschnitt des Massivkäfigs gemäß der 3 in einer Abwicklung, und
5 in einer Vorderansicht in Richtung des Pfeils 40 in 4 einen Abschnitt des Massivkäfigs gemäß 3 und 4 mit radial nach innen offenen Käfigtaschen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 dargestellte Massivkäfig 2 ist, wie weiter vorne erläutert wurde, aus einem Ringrohling mit den Außenabmessungen des gewünschten Käfigs gefertigt worden, indem abwechselnd in Richtung des Pfeils 4 und in Richtung des Pfeils 6 Käfigtaschen 8 bzw. 10 in den Ringrohling gefräst oder gebohrt wurden. Die in Richtung des Pfeils 4 erzeugten Käfigtaschen 8 bilden eine erste Taschenreihe, und die in Richtung des Pfeils 6 erzeugten Käfigtaschen 10 bilden eine zweite Taschenreihe. Wie die 1 erkennen lässt, hat der Massivkäfig 2 keinen durchgehenden Basisring mehr, vielmehr ist ein solcher in zwei aus Ringabschnitten 12 bzw. 14 bestehende Ringe aufgelöst, die jeweils das geschlossene Ende einer zugeordneten Käfigtasche 8 bzw. 10 bilden. Dadurch erhält der Massivring 2 ein günstiges elastisches Verhalten.
Mit der Bezugsziffer 16 ist schematisch ein Fräs- bzw. Bohrwerkzeug bezeichnet, welches in Richtung des Pfeils 18, d. h. in axialer Richtung beispielsweise die Käfigtaschen 10 erzeugt.
2 zeigt ein Segment 20 eines Massivkäfigs, bei welchem die Käfigtaschen 22, 24 durch einfaches Fräsen mittels eines Stirnfräsers oder durch Bohren in die Stirnfläche 26 des Ringrohlings erzeugt wurden. Wie die 2 erkennen lässt, ergeben sich dabei Käfigtaschen mit dem Querschnitt eines Kreises, bei welchem zwei einander gegenüberliegende Kreisabschnitte fehlen, so dass die Käfigtaschen 22, 24 radial nach innen und nach außen geschlossen sind.
3 zeigt ein Segment 28 eines Massivkäfigs, bei welchem zunächst Käfigtaschen 30 in der Art und Weise sowie mit der Form der Käfigtaschen 22, 24 der 2 erzeugt wurden, die dann in einem weiteren Verfahrensschritt radial nach außen auf eine dem Durchschnitt der aufzunehmenden Zylinderrollen entsprechende Öffnungsweite W aufgeweitet wurden, indem beispielsweise ein Schaftfräser radial nach außen bewegt wurde.
4 zeigt das Segment 28 der 3 mit der Käfigtasche 30, die in dieser Figur in der mit dem Pfeil 32 bezeichneten Axialrichtung offen ist. Beiderseits der Käfigtasche 30 sind Käfigtaschen 34 bzw. 36 ausgebildet, die wie schon im Beispiel der 1 gezeigt in der entgegengesetzten, mit dem Pfeil 38 bezeichneten Axialrichtung offen sind.
5 zeigt das Segment 28 aus der Richtung des Pfeils 40 in 4 gesehen. Die Käfigtaschen 34 bzw. 36 sind im wesentlichen auf die gleiche Art und Weise hergestellt wie die Käfigtasche 30 in 3 hergestellt, wobei jedoch diese Käfigtaschen radial nach innen auf eine Öffnungsweite W aufgeweitet wurden.
Der jeweils als Segment dargestellte Massivkäfig der 3 bis 5 besitzt demnach eine erste Taschenreihe, zu denen die Käfigtasche 30 gehört, welche radial nach außen offen sind, sowie eine zweite Taschenreihe, zu denen die Käfigtaschen 34 und 36 gehören, die radial nach innen offen sind. Dieser Käfig wird demnach durch die zugeordneten Zylinderrollen in beiden Radialrichtungen abgestützt, so dass er ein äußerst geringes radiales Spiel hat.
Bezugszeichenliste

2: Massivkäfig
4: Pfeil
6: Pfeil
8: Käfigtasche
10: Käfigtasche
12: Ringabschnitt
14: Ringabschnitt
16: Fräs- bzw. Bohrwerkzeug
18: Pfeil
20: Segment
22: Käfigtasche
24: Käfigtasche
26: Stirnfläche
28: Segment
30: Käfigtasche
32: Pfeil
34: Käfigtasche
36: Käfigtasche
38: Pfeil
40: Pfeil
W: Öffnungsweite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 7932567 U1 [0002]
DD 41930 B1 [0003, 0004]

Claims

Massivkäfig (2) für ein einreihiges Zylinderrollenlager, mit jeweils an einer Stirnseite der aufzunehmenden Zylinderrollen offenen Käfigtaschen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Käfigtaschen (8) in einer ersten Axialrichtung und ein Teil der Käfigtaschen (10) in der zweiten Axialrichtung des Käfigs offen ist.
Massivkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigtaschen (8, 10) über den Käfigumfang verteilt abwechselnd in der ersten Axialrichtung offen sind und eine erste Taschenreihe bilden bzw. in der zweiten Axialrichtung offen sind und eine zweite Taschenreihe bilden.
Massivkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigtaschen (22, 24) zumindest einer Taschenreihe im Querschnitt so ausgebildet sind, dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen im Bereich zweier einander gegenüberliegender Mantellinien (Teilkreis) umschließen.
Massivkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigtaschen (30) zumindest einer Taschenreihe im Querschnitt so ausgebildet sind, dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen radial nach innen abstützend umschließen, radial nach außen aber eine dem Durchmesser der Zylinderrollen entsprechende Öffnungsweite (W) haben.
Massivkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigtaschen (30, 36) zumindest einer Taschenreihe im Querschnitt so ausgebildet sind, dass sie die aufzunehmenden Zylinderrollen radial nach außen abstützend umschließen, radial nach innen aber eine dem Durchmesser der Zylinderrollen entsprechende Öffnungsweite (W) haben.
Verfahren zum Herstellen eines Massivkäfigs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: (a) Bereitstellen eines Ringrohlings mit den Außenabmessungen des Käfigs; (b) axiales Fräsen oder Bohren der Käfigtaschen (22, 24) mittels eines im Querschnitt dem Durchmesser der jeweiligen Käfigtaschen entsprechenden Bohr- und Fräswerkzeuges (16) in die jeweilige Stirn-Ringfläche des Ringrohlings.
Verfahren nach Anspruch 6, zum Herstellen eines Massivkäfigs gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen weiteren, dritten Verfahrensschritt (c), bei welchem die Käfigtasche (30; 34, 36) mittels eines Schaftfräsers mit einem dem Durchmesser der Käfigtasche entsprechenden Durchmesser radial nach außen bzw. radial nach innen aufgeweitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte (a) bis (c) nacheinander mit einem als Stirn-Schaftfräser ausgebildeten Fräswerkzeug durchgeführt werden.