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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen zur Führung von Wälzkörpern, insbesondere Zylinderrollen, eines Wälzlagers ausgebildeten Wälzlagerkäfig nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wälzlagerkäfigs.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Wälzlagerkäfig der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 013 430 A1 bekannt. Dieser Wälzlagerkäfig weist zwei in dem genannten Dokument als Borde bezeichnete Seitenringe auf, wobei von jedem Seitenring in axialer Richtung eine Anzahl an Stegabschnitten ausgeht. Jeweils zwei Stegabschnitte ergänzen sich zu einem Steg des Wälzlagerkäfigs, wobei jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Stegen eine Wälzkörpertasche zur Führung eines Wälzkörpers, nämlich einer Zylinderrolle, gebildet ist. Die Stegabschnitte weisen an ihren einander zugewandten Enden Eingriffselemente auf, welche einen Formschluss zwischen den beiden Käfigabschnitten herstellen. Durch diesen Formschluss sind die beiden Käfigabschnitte nicht in Radialrichtung relativ zueinander verschiebbar.
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Aus der
DE 10 2004 003 655 A1 ist ein Käfig für ein Zylinderrollenlager bekannt, welcher aus zwei Seitenringen sowie einer Anzahl diese verbindender Stege aufgebaut ist. Die Stege sind aus einem Strangpressprofil erzeugt und in Durchbrüchen in den Seitenringen gehalten, wobei an die Stege durch einen spanlosen Umformungsprozess Zapfen angeformt sind. Jeder Zapfen weist eine von der Kreisform abweichende Form auf und besitzt gegenüber den Durchbrüchen ein Übermaß. Insgesamt ist die Verbindung der Stege mit den Seitenringen fertigungstechnisch anspruchsvoll.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere hinsichtlich einer günstigen Relation zwischen Herstellungsaufwand und langfristiger Haltbarkeit weiterzuentwickeln.
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Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzlagerkäfig mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiter wird die Aufgabe gelöst 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 die Vorrichtung, das heißt den Wälzlagerkäfig, und umgekehrt.
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Der Wälzlagerkäfig weist in an sich bekannter Grundform zwei Seitenringe auf, welche im Fall der Gestaltung des Wälzlagerkäfigs als Käfig für ein Zylinderrollenlager in der Regel identische Abmessungen aufweisen. An jeden Seitenring sind eine Anzahl in Axialrichtung der Seitenringe sowie des gesamten Wälzlagerkäfigs verlaufender Stegabschnitte angeformt. Jedes aus einem Seitenring sowie den mit diesem einstückig verbundenen Stegabschnitten gebildete Teil wird als Käfigabschnitt bezeichnet. Bei zusammengesetztem Wälzlagerkäfig stellen die Enden der Stegabschnitte Stoßstellen dar, an welchen die beiden Käfigabschnitte aneinander stoßen. Jeweils ein Steg des Wälzlagerkäfigs ist hierbei aus einem Stegabschnitt des ersten Käfigabschnitts und einem Stegabschnitt des zweiten Käfigabschnitts gebildet. Jede Tasche zur Aufnahme eines Wälzkörpers, insbesondere einer Zylinderrolle, ist durch je einen Abschnitt der beiden Seitenringe sowie durch zwei Stege begrenzt.
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Erfindungsgemäß befindet sich zumindest an einzelnen Stoßstellen eine Ringnut, welche zum Teil in einem Stegabschnitt des ersten Käfigabschnitts und zum Teil in einem Stegabschnitt des zweiten Käfigabschnitts verläuft. In der Ringnut ist ein Sicherungsring angeordnet, welcher die beiden Stegabschnitte zusammenhält. Diese Art des Zusammenhaltens von Teilen ist prinzipiell aus den Dokumenten
DE 1 185 867 A sowie
DE 20 42 722 C3 bekannt, wobei in diesen Fällen kein Wälzlagerkäfig, sondern ein Außenring eines Wälzlagers zusammengehalten ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die im Vergleich zu Lagerringen typischerweise wesentlich filigraneren Stege eines Wälzlagerkäfigs durch Sicherungsringe, welche jeweils in eine Nut eingelegt sind, die die beiden miteinander zu verbindenden Teile durchzieht, mit ausreichender Stabilität gefügt werden können.
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Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass sich die Eigenschaften der mit Hilfe des Sicherungsrings hergestellten Verbindung im Laufe des Betriebs des Wälzlagers praktisch nicht verändern. Der Sicherungsring ist vorzugsweise als offener Federring gestaltet. Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, in welchen der Sicherungsring als geschlossener Ring gestaltet und auf den radial innerhalb der Ringnut liegenden, geteilten Zapfen aufgepresst oder aufgeschrumpft ist. Bei der Montage des Rings kann vorgesehen sein, diesen zu stauchen. Dies kommt insbesondere in Ausführungsformen in Betracht, in denen der Ring die Form einer dünnwandigen Hülse oder, wie prinzipiell aus dem genannten Dokument
DE 20 42 722 C3 bekannt, eine profilierte Form aufweist.
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Die sich kontaktierenden Stirnflächen der Stegabschnitte sind vorzugsweise derart geformt, dass die beiden Käfigabschnitte nicht in Radialrichtung zueinander verlagerbar sind. Dies ist durch unterschiedlichste unebene Gestaltungen der Stirnflächen der Stegabschnitte erreichbar. Beispielsweise weist jeder Stegabschnitt eine Stufung oder mehrere Stufungen auf. In weiterentwickelten Ausführungsformen können die Enden der Stegabschnitte derartig ineinander greifen, wie prinzipiell aus der
DE 10 2006 013 430 A1 bekannt, dass auch eine stabile, formschlüssige Verbindung, welchen den Wälzlagerkäfig in axialer Richtung zusammenhält, gegeben ist. Die Sicherungsringe haben in diesem Fall lediglich eine Verdrehung der Käfigabschnitte relativ zueinander zu verhindern. In einfacheren Fällen, in welchen durch die Gestaltung der Stirnflächen der Stegabschnitte lediglich eine Abstützung in radialer Richtung gegeben ist, nehmen die Sicherungsringe zusätzlich zu Kräften in Umfangsrichtung auch Kräfte in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs auf.
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Die Sicherungsringe sind vorzugsweise gleichmäßig am Umfang des Wälzlagerkäfigs verteilt. Beispielsweise wird der Wälzlagerkäfig durch drei Sicherungsringe, durch Sicherungsringe an jedem Steg, oder durch Sicherungsringe an jedem zweiten Steg zusammengehalten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung befinden sich in den Seitenringen in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs verlaufende Durchflussbohrungen, mit welchen die Schmierung des Wälzlagers optimierbar ist. Die Durchflussbohrungen können konzentrisch zu den in dem Wälzlagerkäfig geführten Wälzkörpern angeordnet sein.
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Der Wälzlagerkäfig kann als bordgeführter oder als wälzkörpergeführter Käfig ausgebildet sein. In allen Fällen ist der Wälzlagerkäfig vorzugsweise aus einer Buntmetalllegierung durch spanende Bearbeitung gefertigt. Eine Fertigung des Wälzlagerkäfigs aus Stahl ist ebenfalls möglich. In alternativen Ausgestaltungen ist der Käfig aus Kunststoff, beispielsweise Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt. Auch in diesem Fall werden zum Zusammenhalten der beiden Käfigabschnitte vorzugsweise Sicherungsringe aus Metall, insbesondere Stahl, verwendet, wobei es sich um Standardteile handeln kann.
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Bei der Fertigung des Wälzlagerkäfigs wird vorzugsweise von einem rohrförmigen Rohling ausgegangen. Folgende Herstellungsschritte schließen sich an:
- – In die Oberfläche des Rohlings wird eine Markierung, insbesondere in Form einer Markierungsnut, eingebracht,
- – aus dem Rohling werden durch spanabhebende Bearbeitung zwei ringförmige Basisteile hergestellt, wobei ein Abschnitt der Markierung, insbesondere Markierungsnut, in jedem Basisteil verbleibt,
- – die Basisteile werden durch Zerspanung zu jeweils einem Käfigabschnitt weiterverarbeitet, wobei jeder Käfigabschnitt einen Seitenring sowie eine Anzahl von diesem ausgehende Stegabschnitte aufweist, wobei Abschnitte der Markierung auf Stegabschnitten beider Käfigabschnitte verbleiben, und wobei die jeweils von den Seitenringen abgewandten Stirnflächen der Stegabschnitte in zusammenpassender Weise gestuft oder in anderer Weise uneben geformt sind,
- – die beiden Käfigabschnitte werden derart zusammengesetzt, dass sich die Abschnitte der Markierung passend ergänzen,
- – am Umfang der Käfigabschnitte wird zumindest an einzelnen Stoßstellen, an welchen Stegabschnitte aneinandergesetzt sind und sich zu einem die Seitenringe verbindenden Steg ergänzen, jeweils eine Ringnut erzeugt,
- – in die Ringnuten werden die Käfigabschnitte zusammenhaltende Sicherungsringe eingesetzt.
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Sofern im Wälzlagerkäfig Durchflussbohrungen für ein Schmiermittel vorgesehen sind, können diese bereits im Rohling erzeugt werden, bevor dieser geteilt wird. Ebenso ist es möglich, Durchflussbohrungen in einem späteren Fertigungsschritt zu erzeugen, wobei eine Durchflussbohrung im ersten Käfigabschnitt nicht notwendigerweise mit einer Durchflussbohrung im zweiten Käfigabschnitt fluchtet.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs gegenüber Wälzlagerkäfigen mit Nietverbindungen liegt darin, dass nicht nur eine einfache, präzise Massenfertigung mit geringsten Serienschwankungen, sondern auch eine zerstörungsfreie Demontage des Wälzlagerkäfigs möglich ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 einen eine Anzahl Wälzkörper, nämlich Zylinderrollen, führenden Wälzlagerkäfig in perspektivischer Ansicht,
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2 einen zur Herstellung des Wälzlagerkäfigs nach 1 verwendbaren Rohling,
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3 zwei aus dem Rohling nach 2 gewonnene Basisteile, welche zur Weiterverarbeitung zu Käfigabschnitten vorgesehen sind,
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4 die Basisteile in einem weiteren Bearbeitungsstadium,
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5 und 6 jeweils zwei aus den Basisteilen gewonnene Käfigabschnitte,
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7 den aus den beiden Käfigabschnitten zusammengesetzten Wälzlagerkäfig,
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8 ein Detail zur Erläuterung des Zusammensetzens der Käfigabschnitte.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Ein in 1 mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Wälzlagerkäfig ist als Käfig eines nicht komplett dargestellten Zylinderrollenlagers ausgebildet, hinsichtlich dessen prinzipieller Gestaltung und Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird.
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Der Wälzlagerkäfig 1 weist zwei Seitenringe 2, 3 auf, zwischen welchen sich Stege 4 erstrecken, sodass Taschen 5 für die Führung von Wälzkörpern 6, nämlich Zylinderrollen, gebildet sind. Jeder Steg 4 setzt sich zusammen aus zwei Stegabschnitten 7, 8 wobei der erste Stegabschnitt 7 einstückig mit dem ersten Seitenring 2 und der zweite Stegabschnitt 8 einstückig mit dem Seitenring 3 verbunden ist. An Verbindungsstellen 9, auf welche im Folgenden noch näher eingegangen wird, sind die Stegabschnitte 7, 8 miteinander verbunden.
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Weiter ist in 1 eine Markierungsnut 10 erkennbar, welche am Umfang des Wälzlagerkäfigs 1 in axialer Richtung verläuft. Die Markierungsnut 10 befindet sich hierbei auf der Oberfläche von zwei Käfigabschnitten 11, 12, wobei der erste Käfigabschnitt 11 durch den ersten Seitenring 2 und die hieran angeformten Stegabschnitte 7 und der zweite Käfigabschnitt 12 durch den zweiten Seitenring 3 und die hieran angeformten Stegabschnitte 8 gebildet ist. In 1 sind ferner Durchflussbohrungen 13 im ersten Seitenring 2 erkennbar, welche sich in entsprechender Anordnung auch im zweiten Seitenring 3 befinden.
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Im Folgenden wird die Herstellung des Wälzlagerkäfigs 1 anhand der 2 bis 8 erläutert:
Zunächst wird ein in 2 dargestellter Rohling 14 aus einer Buntmetalllegierung bereitgestellt. Der Rohling 14 hat die Form eines Rohrabschnitts. Die in 2 erkennbare Markierungsnut 10 kann entweder am Rohling 14 in der in 2 dargestellten Form oder bereits auf der Oberfläche eines längeren Rohres, von welchem der Rohling 14 abgetrennt wird, erzeugt werden. Innen- und Außendurchmesser des Rohlings 14 entsprechen bereits dem Innen- beziehungsweise Außendurchmesser des späteren Wälzlagerkäfigs 1.
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Der Rohling 14, auf welchem sich die Markierungsnut 10 befindet, wird in zwei Basisteile 15, 16 geteilt, aus welchen in späteren Bearbeitungsschritten die Käfigabschnitte 11, 12 entstehen. Bereits in dem in 3 skizzierten Fertigungsstadium weisen die Basisteile 15, 16 eine Stirnflächenstufung 17 auf, welche dafür sorgt, dass die aneinander gesetzten Basisteile 15, 16 nicht in Radialrichtung gegeneinander verschoben werden können und der Stirnflächengestaltung der späteren Stegabschnitte 7, 8 entspricht.
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Die beiden Basisteile 15, 16, welche die Stirnflächenstufung 17 aufweisen, werden derart zusammengesetzt, dass die Markierungsnut 10, wie in 4 erkennbar, eine durchgehende Linie beschreibt. In diesem Zustand werden die Durchflussbohrungen 13, welche beide Basisteile 15, 16 durchdringen, gebohrt. Ebenso ist es möglich, die Durchflussbohrungen 13 bereits im ungeteilten Rohling 14 zu erzeugen.
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Anschließend werden die Basisteile 15, 16 wieder voneinander getrennt und durch weitere spanende Bearbeitung in die in den 5 und 6 erkennbare Form gebracht. Diese Form entspricht mit Ausnahme der Verbindungsstellen 9 bereits der Form der endgültigen Käfigabschnitte 11, 12.
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Erst nach dem in 6 angedeuteten Zusammenfügen der Käfigabschnitte 11, 12 werden an den Verbindungsstellen 9 Ringnuten 18 erzeugt, welche halb durch den ersten Stegabschnitt 7 und halb durch den zweiten Stegabschnitt 8 verlaufen, so dass ein am Umfang des Wälzlagerkäfigs 1 nach außen gerichteter, geteilter, halb zum Stegabschnitt 7 und halb zum Stegabschnitt 8 gehörender Zapfen radial innerhalb jeder Ringnut 18 verbleibt.
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Anschließend werden die Käfigabschnitte 11, 12 wieder auseinandergenommen und die Wälzkörper 6 (in 7 nicht dargestellt) eingesetzt. Als letzter Arbeitsschritt werden Sicherungsringe 19 in die Ringnuten 18 eingesetzt, um die Stegabschnitte 7, 8 in axialer Richtung zusammenzuhalten. Jeder Sicherungsring ist als offener Ring gestaltet, welcher an seinen durch einen Spalt voneinander getrennten Enden jeweils eine Bohrung 20 aufweist, an welchen ein nicht dargestelltes Werkzeug angreifen kann. Durch Entfernen der Sicherungsringe 19 von den Verbindungsstellen 9 kann der Wälzlagerkäfig 1 bei Bedarf einfach und zerstörungsfrei demontiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlagerkäfig
- 2
- Seitenring
- 3
- Seitenring
- 4
- Steg
- 5
- Tasche
- 6
- Wälzkörper
- 7
- Stegabschnitt
- 8
- Stegabschnitt
- 9
- Verbindungsstelle
- 10
- Markierungsnut
- 11
- Käfigabschnitt
- 12
- Käfigabschnitt
- 13
- Durchflussbohrung
- 14
- Rohling
- 15
- Basisteil
- 16
- Basisteil
- 17
- Stirnflächenstufung
- 18
- Ringnut
- 19
- Sicherungsring
- 20
- Bohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006013430 A1 [0002, 0009]
- DE 102004003655 A1 [0003]
- DE 1185867 A [0007]
- DE 2042722 C3 [0007, 0008]
