DE102013221240A1 - Rolling bearing cage and method for producing a roller bearing cage - Google Patents
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Abstract
Ein Wälzlagerkäfig (1) weist zwei unter Bildung von Taschen (5) für Wälzkörper (6) durch als Abschnitte eines Endlosprofils (14) ausgebildete Stege (4) miteinander verbundene Seitenring (2, 3) auf, wobei die Stege (4) durch Nietverbindungen (11) mit elliptischem Querschnitt an den Seitenringen (2, 3) gehalten sind.A roller bearing cage (1) has two side rings (2, 3) interconnected to form pockets (5) for rolling elements (6) by webs (4) formed as sections of an endless profile (14), the webs (4) being connected by riveted joints (11) are held with elliptical cross section on the side rings (2, 3).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig, insbesondere für ein Zylinderrollenlager, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wälzlagerkäfigs.The invention relates to a roller bearing cage, in particular for a cylindrical roller bearing, according to the preamble of claim 1, and a method for producing such a roller bearing cage.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ein gattungsgemäßer Wälzlagerkäfig ist aus der
Ein weiterer Wälzlagerkäfig, welcher Stege aufweist, die als Strangpressprofile ausgebildet sind, ist aus der
Ein Wälzlagerkäfig, bei dem Stege mit Seitenscheiben verschraubt sind, ist auch aus der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig, insbesondere eines Zylinderrollenlagers, gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich eines günstigen Verhältnisses zwischen Herstellungsaufwand und mechanischer Belastbarkeit weiterzuentwickeln.The invention has for its object to further develop a roller bearing cage, in particular a cylindrical roller bearing over the cited prior art, in particular with regard to a favorable ratio between production cost and mechanical strength.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs gemäß Anspruch 9. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für den Wälzlagerkäfig und umgekehrt.This object is achieved by a rolling bearing cage with the features of claim 1 and by a method for producing a roller bearing cage according to
Der Wälzlagerkäfig weist in an sich bekanntem Grundaufbau zwei Seitenringe auf, welche unter Bildung von Taschen für Wälzkörper, insbesondere Zylinderrollen, durch Stege miteinander verbunden sind, wobei die Stege aus Abschnitten eines Endlosprofils gefertigt sind. Ein solches Endlosprofil ist in einem Strangguss-, Strangpress-, oder Wälzverfahren herstellbar. Jeder Steg greift beidseitig in jeweils eine Öffnung in einem Seitenring ein und ist dort erfindungsgemäß durch eine Nietverbindung mit ovalem Querschnitt gehalten. Unter einer Nietverbindung mit ovalem Querschnitt wird hierbei eine Nietverbindung verstanden, bei welcher ein Bereich umgeformten Materials am Nietkopf eine geschlossene, ovale, insbesondere elliptische, nicht jedoch kreisförmige Kontur beschreibt. Die Nietkontur befindet sich vorzugsweise an einem einstückig mit dem Steg verbundenen Zapfen, welcher durch spanende Bearbeitung des den Steg bildenden Profilabschnitts des Endlosprofils hergestellt ist.The rolling bearing cage has in known per se basic structure on two side rings, which are connected to form pockets for rolling elements, in particular cylindrical rollers, by webs, wherein the webs are made of sections of an endless profile. Such an endless profile can be produced in a continuous casting, extrusion or rolling process. Each web engages on both sides in each case an opening in a side ring and is held there according to the invention by a rivet connection with an oval cross-section. A rivet connection with an oval cross-section is understood to mean a riveted connection, in which a region of formed material at the rivet head describes a closed, oval, in particular elliptical, but not circular, contour. The rivet contour is preferably located on a pin connected in one piece with the web, which is produced by machining the profile section of the endless profile forming the web.
Ebenso wie der Steg ist vorzugsweise auch jeder Seitenring spanabhebend bearbeitet. Dies gilt insbesondere für die Öffnungen in den Seitenringen, in die die Zapfen der Stege eingesteckt sind. Die spanabhebende Bearbeitung sowohl der Stege als auch der Seitenringe ermöglicht eine sehr präzise Herstellung von Übergangsradien an den Öffnungen in den Seitenringen sowie am Fuß eines jeden Zapfens, das heißt im Übergangsbereich zwischen einem Zapfen und einem nicht durch spanende Bearbeitung nachbearbeiteten, mittleren Abschnitt eines jeden Steges. Der genannte mittlere Abschnitt eines jeden Steges füllt die komplette Breite zwischen den Innenseiten der Seitenringe aus und hat damit eine Ausdehnung, welche der Breite einer Wälzkörpertasche entspricht. Die sich nach außen erstreckenden Zapfen an einem Steg ragen beim fertig montierten Wälzlagerkäfig vorzugsweise nicht über die äußere Stirnseite der Seitenringe hinaus. Vielmehr befinden sich die aus den Zapfen geformten ovalen Nietköpfe bevorzugt in einer umlaufenden Nut, welche sich auf der Außenseite eines jeden Seitenrings befindet.Like the web, each side ring is preferably machined. This is especially true for the openings in the side rings, in which the pins of the webs are inserted. The machining of both the webs and the side rings allows a very precise production of transition radii at the openings in the side rings and at the foot of each pin, that is in the transition region between a pin and a non-machined, central portion of each web , Said middle portion of each web fills the entire width between the inner sides of the side rings and thus has an extension which corresponds to the width of a rolling body pocket. The outwardly extending pins on a web preferably do not protrude beyond the outer face of the side rings when the rolling bearing cage is fully assembled. Rather, the oval rivet heads formed from the pins are preferably in a circumferential groove located on the outside of each side ring.
Im Fall der Gestaltung des Wälzlagerkäfigs als Käfig eines Zylinderrollenlagers können die beiden Seitenringe identisch geformt sein. Abweichend hiervon kann der Wälzlagerkäfig beispielsweise auch als Lagerkäfig eines Kegelrollenlagers gestaltet sein. In beiden Fällen kommt als Werkstoff zur Herstellung der Käfigteile, nämlich Stege und Seitenringe, insbesondere eine Buntmetalllegierung in Frage. Die Stege einerseits und die Seitenringe andererseits sind nicht notwendigerweise aus demselben Werkstoff gefertigt. Während die Stege beispielsweise aus Buntmetall gefertigt sind, können die Seitenringe zum Beispiel aus Stahl hergestellt sein. Tribologisch belastete Oberflächen des Wälzlagerkäfigs können eine Beschichtung aus einem Material mit schmierenden Eigenschaften, beispielsweise MoS2, aufweisen.In the case of the design of the roller bearing cage as a cage of a cylindrical roller bearing, the two side rings can be formed identically. Notwithstanding this, the rolling bearing cage, for example, be designed as a bearing cage of a tapered roller bearing. In both cases comes as a material for the production of cage parts, namely webs and side rings, in particular a non-ferrous metal alloy in question. The webs on the one hand and the side rings on the other hand are not necessarily made of the same material. For example, while the lands are made of non-ferrous metal, the side rings may be made of steel, for example. tribologically loaded surfaces of the rolling bearing cage may have a coating of a material having lubricating properties, for example, MoS 2 .
Der Wälzlagerkäfig ist vorzugsweise als Käfig eines Radiallagers gestaltet. Die Führung des Käfigs innerhalb des Wälzlagers kann hierbei eine Außenbordführung, eine Innenbordführung oder eine Wälzkörperführung sein. Auch eine Mischführung des Wälzlagerkäfigs ist realisierbar.The roller bearing cage is preferably designed as a cage of a radial bearing. The leadership of the cage within the bearing can be an outboard guide, an inboard guide or a rolling element guide. A mixed guide of the rolling bearing cage is feasible.
Hinsichtlich der Geometrie der Zapfen der die Seitenringe verbindenden Stege sowie der die Zapfen aufnehmenden Nietlöcher in den Seitenringen gelten in bevorzugten Ausgestaltungen folgende Relationen:
Die in radialer Richtung des Seitenrings gemessene Weite des Nietlochs beträgt vorzugsweise das Doppelte der in Umfangsrichtung gemessenen Weite desselben Nietlochs. Für die Querschnittskontur des Zapfen gilt entsprechendes. Der Zapfen hat damit vorzugsweise die Querschnittform einer Ellipse, deren große Halbachse mindestens doppelt so groß wie deren kleine Halbachse ist. Die in radialer Richtung gemessene Weite des Nietlochs im Seitenring beträgt vorzugsweise mindestens die Hälfte der in derselben Richtung gemessenen Höhe des Seitenrings.With regard to the geometry of the pins of the webs connecting the side rings and of the pin-receiving rivet holes in the side rings, the following relationships apply in preferred embodiments:
The width of the rivet hole measured in the radial direction of the side ring is preferably twice the width of the same rivet hole measured in the circumferential direction. For the cross-sectional contour of the pin applies accordingly. The pin thus preferably has the cross-sectional shape of an ellipse whose major half-axis is at least twice as large as the small semi-axis. The width of the rivet hole in the side ring measured in the radial direction is preferably at least half of the height of the side ring measured in the same direction.
Ebenso wie der einstückig mit dem Steg ausgebildete Zapfen sowie das Nietloch weist auch der aus dem Zapfen durch spanende Bearbeitung gebildete Nietkopf einen ovalen, insbesondere elliptischen, Querschnitt auf, wobei vorzugsweise folgende Relationen gelten:
Eine in radialer Richtung des Seitenrings gemessene Höhe des Nietkopfes der Nietverbindung beträgt mindestens das Doppelte der in Umfangsrichtung des Seitenrings gemessenen Breite des Nietkopfes. Die genannte Höhe des Nietkopfes beträgt mindestens die Hälfte der in derselben Richtung gemessenen Höhe des Seitenrings.As well as the pin formed in one piece with the web and the rivet hole, the rivet head formed from the journal by machining also has an oval, in particular elliptical, cross section, the following relationships preferably being applicable:
A height of the rivet head of the rivet connection measured in the radial direction of the side ring is at least twice the width of the rivet head measured in the circumferential direction of the side ring. The said height of the rivet head is at least half of the height of the side ring measured in the same direction.
Das Verfahren zur Herstellung des aus zwei Seitenringen sowie einer Anzahl Stege gebildeten Wälzlagerrings umfasst mehrere umformende Schritte einerseits sowie spanabhebende Schritte andererseits:
- – Zwei vorzugsweise identische, als Drehteile ausgebildete, das heißt durch spanabhebende Verfahren, insbesondere Drehen, bearbeitete Seitenringe werden bereitgestellt,
- – von einem als Vorprodukt der Siege erzeugten Endlosprofil, insbesondere Strangpressprofil oder Stranggussprofil, werden Profilabschnitte abgetrennt, welche die späteren Stege bilden,
- – in den Seitenringen werden durch spanende Bearbeitung ovale, insbesondere elliptische, Bohrungen erzeugt,
- – an den Stirnseiten der Profilabschnitte werden durch spanende Bearbeitung Zapfen erzeugt, deren Querschnitt dem Querschnitt der ovalen Bohrungen angepasst ist,
- – die Zapfen werden in die Bohrungen eingesetzt,
- – durch Wälznieten werden die Zapfen in den Seitenringen befestigt.
- Two preferably identical side rings designed as turned parts, that is to say by machining processes, in particular turning, are provided,
- Profile sections, which form the later webs, are separated from an endless profile, in particular extruded profile or extruded profile, produced as a precursor of the victories,
- - In the side rings are produced by machining oval, in particular elliptical holes,
- - On the front sides of the profile sections are produced by machining pins whose cross section is adapted to the cross section of the oval holes,
- - the pins are inserted into the holes,
- - By rolling rivets, the pins are mounted in the side rings.
Das Wälznieten, welches auch als Taumelnietverfahren bezeichnet wird, erfolgt vorzugsweise ohne Erwärmung der Nietstelle. Im Gegensatz zu Nietverbindungen, welche unter Erhitzung der Nietstelle hergestellt werden, sind damit wesentlich präziser reproduzierbare Spannungsverhältnisse innerhalb der Nietverbindung herstellbar.The Wälznieten, which is also referred to as Taumelnietverfahren, preferably takes place without heating the riveting. In contrast to rivet joints, which are produced by heating the rivet, so much more precisely reproducible stress conditions within the rivet are produced.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass durch eine kombinierte spanlose und spanabhebende Bearbeitung metallischer Käfigkomponenten auf rationelle Weise ein stabiler Wälzlagerkäfig herstellbar ist, welcher eine dichte Bestückung mit Wälzkörpern, insbesondere Zylinderrollen, erlaubt. Die dank Taumelvernietung mit hoher Passgenauigkeit erzeugten Nietverbindungen zwischen Stegen und Seitenringen weisen hierbei ellipsoide Flächenkontakte auf, welche bei raumsparender Anordnung innerhalb von Nuten in den Seitenringen in der Lage sind, starke mechanische Belastungen in unterschiedlichen Richtungen aufzunehmen.The advantage of the invention is, in particular, that a stable rolling bearing cage can be produced in a rational manner by a combined non-cutting and machining metallic cage components, which allows a dense assembly with rolling elements, in particular cylindrical rollers. The riveting between webs and side rings produced by wobble riveting with high accuracy fit this ellipsoidal surface contacts, which are in a space-saving arrangement within grooves in the side rings in a position to absorb strong mechanical loads in different directions.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen
Sowohl die Stege
Während die kreisringförmigen, den Taschen
Beim fertig montierten Wälzlagerkäfig
Durch die Nietverbindung
Die in radialer Richtung des Seitenrings
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Wälzlagerkäfigs
In einem ersten, umformenden Herstellungsschritt U1 wird ein Endlosprofil
Was die Seitenringe
Ein spanabhebender Bearbeitungsprozess kommt auch beim Herstellungsschritt SP3 zum Einsatz, bei welchem aus Profilabschnitten, welche durch Ablängen des Endlosprofils
Nachdem sowohl die Seitenringe
Die Formung des Nietkopfes
Die Nietverbindungen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WälzlagerkäfigRolling bearing cage
- 22
- Seitenringside ring
- 33
- Seitenringside ring
- 44
- Stegweb
- 55
- Taschebag
- 66
- Wälzkörperrolling elements
- 77
- Mittelstückcenterpiece
- 88th
- Zapfenspigot
- 99
- Nietlochrivet hole
- 1010
- umlaufende Nutcircumferential groove
- 1111
- Nietverbindungrivet
- 1212
- Nietkopfrivet head
- 1313
- Vertiefungdeepening
- 1414
- Endlosprofilendless profile
- 1515
- KantenverrundungEdge rounding
- 1616
- Verrundungrounding
- BNBN
- Breite des NietkopfesWidth of the rivet head
- HNHN
- Höhe des NietkopfesHeight of the rivet head
- HSHS
- Höhe des SeitenringsHeight of the side ring
- U1, U2U1, U2
- umformende Herstellungsschrittetransforming manufacturing steps
- SP1... SP3SP1 ... SP3
- spanende Herstellungsschrittemachining production steps
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 19613441 B4 [0031] DE 19613441 B4 [0031]
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DE201310221240 DE102013221240A1 (en) | 2013-10-21 | 2013-10-21 | Rolling bearing cage and method for producing a roller bearing cage |
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DE102013221240A1 true DE102013221240A1 (en) | 2015-04-23 |
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