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Die Erfindung betrifft einen Drahtkäfig für ein Wälzlager, mit einer Mehrzahl von U-förmigen Haltebügeln, welche Taschen zur Aufnahme von jeweils einem Wälzköper bilden, wobei ein jeder Haltebügel zwei parallel zur Rotationsachse des Wälzlagers ausgerichtete Schenkel sowie einen diese Schenkel verbindenden und in Umfangsrichtung des Wälzlagers ausgerichteten Steg aufweist.
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Ein derartiger Drahtkäfig ist aus der
DE 2 150 982 A1 bekannt. Es handelt sich dabei um einen Drahtkäfig für ein Zylinderrollenlager, bei dem jede Zylinderrolle zwischen zwei U-förmigen Bügeln aufgenommen ist, deren gegenseitiger radialer Abstand kleiner ist als der Zylinderrollendurchmesser, und deren Schenkel jeweils oberhalb und unterhalb des Zylinderrollenmittelkreises verlaufen. Die Bügel weisen außerdem einen kleineren gegenseitigen Abstand als der Zylinderrollendurchmesser auf, wobei die beiden eine Zylinderrolle aufnehmenden Bügel an ihren einen Enden miteinander und an ihren anderen Enden mit den benachbarte Zylinderrollen aufnehmenden Bügeln verbunden sind, während sie auf der gegenüberliegenden Seite in Umfangsrichtung unverbunden sind. Dieser Drahtkäfig hat sich im Prinzip bewährt, jedoch können sich die Zylinderrollen wegen der nur einseitigen Führung unter besonderen Betriebsbedingungen verkanten, was zu Beschädigungen an den Zylinderrollen und/oder den Laufbahnen an dem Außenring und/oder dem Innenring führen kann. Auch ist dieser Drahtkäfig wegen der dreidimensionalen Ausdehnung nicht einfach zu fertigen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustellenden Drahtkäfig für ein Wälzlager vorzustellen, der eine sichere Führung der Wälzkörper ohne Gefahr von Verkantungen gewährleistet. Außerdem soll ein Verfahren vorgestellt werden, mit dem ein solcher Drahtkäfig einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Drahtkäfig für ein Wälzlager, der eine Mehrzahl von U-förmigen Haltebügeln aufweist, welche Taschen zur Aufnahme von jeweils einen Wälzköper bilden, wobei ein jeder Haltebügel zwei parallel zur Rotationsachse des Wälzlagers ausgerichtete Schenkel sowie einen diese Schenkel verbindenden und in Umfangsrichtung des Wälzlagers ausgerichteten Steg aufweist. Hierbei ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Drahtkäfig aus zwei mäanderförmig gebogenen, zu einem Ring geformten Drahtkäfigelementen besteht, wobei jedes Drahtkäfigelement in Bezug zur Rotationsachse des Wälzlagers in Umfangsrichtung des Wälzlagers ausgerichtete und axial außen angeordnete Stege sowie axial innen angeordnete Stege aufweist, und dass die im Wälzlager axial innen angeordneten Stege der beiden Drahtkäfigelemente durch Verwinden formschlüssig sowie ihre axialen Enden stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die beiden Drahtkäfigelemente spiegelbildlich mäanderförmig derart gebogen sind, dass die parallel zur Rotationsachse des Wälzlagers ausgerichteten Schenkel eine Länge aufweisen, welche geringfügig größer ist als die halbe axiale Länge der Wälzkörper, und dass die in Umfangsrichtung des Wälzlagers ausgerichteten sowie axial innen angeordneten Stege in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Taschen angeordnet sowie dort durch Verwinden formschlüssig miteinander verbunden sind.
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Es ist ersichtlich, dass die mäanderförmig gebogenen Drahtkäfigelemente zunächst zweidimensional gebogen werden und danach zu einem Ring geformt werden, was deren Herstellung gegenüber dem Stand der Technik stark vereinfacht. Zusätzlich sind die durch die beiden Drahtkäfigelemente gemeinsam gebildeten Taschen axial beidseitig verschlossen und gewährleisten eine einwandfreie axiale Führung der Wälzkörper, beispielsweise Zylinderrollen oder Kegelrollen, ohne Gefahr einer Verkantung.
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Die mäanderförmig gebogenen Drahtkäfigelemente können aus geraden, abgelängten Drahtstücken hergestellt sein, deren axiale Enden nach dem ringförmigen Biegen zu einem der Drahtkäfigelemente form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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Um die Enden eines jeden Drahtkäfigelements stoffschlüssig miteinander zu verbinden, weisen die umfangsbezogenen Enden der Drahtkäfigelemente beziehungsweise die axialen Enden der Drahtstücke Abflachungen auf, in deren Bereich dieselben übereinander gelegt stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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Die verfahrensbezogene Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend genannten Drahtkäfigs mit den folgenden Schritten gelöst:
- a) Ablängen von geraden Drahtstücken mit einer Länge, die gleich oder größer ist als die Länge der Abwicklung der mäanderförmig gebogenen Drahtkäfigelemente,
- b) mäanderförmiges Biegen der Drahtstücke und dabei Bildung von in Axialrichtung des Drahtkäfigs einseitig offenen, U-förmigen Taschen,
- c) Anordnen von zwei mäanderförmig gebogenen Drahtkäfigelementen derart zueinander, dass die U-förmigen Taschen zueinander fluchten und jeweils zwei dieser U-förmigen Taschen eine geschlossene Tasche bilden, wobei die im zusammengebauten Zustand axial innen angeordneten Stege einander entlang ihrer Längserstreckung berühren,
- d) formschlüssiges Verbinden der axial innen angeordneten Stege durch gegenseitiges Verwinden derselben,
- e) Umbiegen der mäanderförmig gebogenen Drahtkäfigelemente zu einem ringförmigen Drahtkäfig,
- f) stoffschlüssiges Verbinden der Enden der mäanderförmigen Drahtkäfigelemente.
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Um das stoffschlüssige Verbinden der axialen Enden der mäanderförmig gebogenen Drahtkäfigelemente durchführen zu können, ohne dass in diesem Bereich eine Verdickung der Enden gegenüber den übrigen stoffschlüssig verbundenen Bereichen der Drahtkäfigelemente auftritt, kann ein zusätzlicher Schritt vorgesehen sein, nämlich:
- g) Anbringen von Abflachungen an den axialen Enden der abgelängten Drahtstücke oder der Drahtkäfigelemente spätestens vor dem stoffschlüssigen Verbinden der Enden der mäanderförmig gebogenen Drahtkäfigelemente.
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Je zwei mäanderförmig gebogene Drahtkäfigelemente werden vor dem ringförmigen Umbiegen formschlüssig durch Verwinden miteinander verbunden und erst danach zu einem Drahtkäfigring umgeformt, dessen umfangsbezogene Enden dann wiederum stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Diese Ausführungsform ist beispielsweise für die Verwendung in einem Zylinderrollenlager vorgesehen, dessen Außenring oder Innenring seitliche Borde aufweist.
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Anstelle der Schritte a) und b) kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen: a1) mäanderförmiges Biegen von geradem Draht im Durchlauf und dabei Bildung von in Axialrichtung des Drahtkäfigs einseitig offenen, U-förmigen Taschen, sowie b1) Ablängen der flach liegenden, mäanderförmig gebogenen Drahtkäfigelemente, so dass Drahtkäfigelemente mit unterschiedlich großen Durchmesser sowie mit einer unterschiedlichen Anzahl von Taschen im Durchlauf herstellbar sind.
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Wenn dann zusätzlich noch das mäanderförmige Biegen mittels einer programmierbaren CNC-Drahtbiegemaschine durchgeführt wird, lassen sich Drahtkäfige mit den unterschiedlichsten Abmessungen für Zylinderrollen mit den entsprechenden Abmessungen für Zylinderrollenlager in unterschiedlichen Größen sehr kostengünstig herstellen. Die stoffschlüssige Verbindung der axialen Enden der Drahtkäfigelemente kann durch Widerstandschweißen, Induktionsschweißen oder Laserschweißen erfolgen.
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Der vorgestellte Drahtkäfig und das Verfahren zur Herstellung eines solchen Drahtkäfigs können für Drahtkäfige von allen Bauformen von Zylinderrollenlagern, Kegelrollenlagern, Kugellager und Kugelrollenlagern genutzt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. In dieser zeigt
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1 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines Zylinderrollenlagers mit Borden am Außenring sowie mit einem erfindungsgemäßen Drahtkäfig, und die
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2 bis 7 Schritte zur Herstellung eines Drahtkäfigs, ausgehend von einem abgelängten Drahtstück bis hin zu einem zu einem Ring geformten fertigen Drahtkäfig.
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1 zeigt demnach ein Zylinderrollenlager 1, welches einen Außenring 2 mit seitlichen Borden 3a, 3b, einen bordlosen Innenring 4, zwischen den beiden Lagerringen 2, 4 angeordnete Zylinderrollen 6, sowie einen die Zylinderrollen 6 führenden Drahtkäfig 20 aufweist. Der Drahtkäfig 20 besteht aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Drahtkäfigelementen 5a, 5b, die in Bezug zu der Rotationsachse 7 des Zylinderrollenlagers 1 axial innen durch gegenseitiges Verwinden formschlüssig miteinander verbunden sind.
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Die beiden Drahtkäfigelemente 5a, 5b sind jeweils mäanderförmig gebogen und zu einem Ring geformt. Die Herstellung des Drahtkäfigs 20 aus den beiden Drahtkäfigelementen 5a, 5b wird weiter unten mit Bezug auf die 2 bis 7 beschrieben.
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Wie 1 veranschaulicht, weisen die beiden Drahtkäfigelemente 5a, 5b zueinander sowie zur Rotationsachse 7 des Zylinderrollenlagers 1 parallele, geradlinige Schenkeln 11, 11’ auf, die mittels in Umfangsrichtung des Zylinderrollenlagers 1 verlaufenden Stege 12, 12’ 14, 14’ verbunden sind. Bei diesen in Umfangsrichtung ausgerichteten Stegen gibt es axial außen angeordnete Stege 12, 12’ und axial innen angeordnete Stege 14, 14’. Zwischen zwei parallel zur Rotationsachse 7 des Zylinderrollenlagers 1 ausgerichteten Schenkeln 11, 11’ sind dadurch an den Drahtkäfigelementen 5a, 5b jeweils in Bezug zum Zylinderrollenlager 1 nach axial innen beziehungsweise axial außen offene Taschen 13, 13’ gebildet. Dabei ist die axiale Erstreckung zumindest der nach axial innen weisenden Tasche 13, 13’ geringfügig größer als die halbe Länge der Zylinderrollen 6. Die in Bezug zum Zylinderrollenlager 1 axial innen angeordneten Stege 14, 14’ beabstanden daher in Umfangsrichtung zwei nach axial innen offene, unmittelbar benachbarte U-förmige Taschen 13, 13’ (3).
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Die beiden Drahtkäfigelemente 5a, 5b sind bei einem zusammengebauten Zylinderrollenlager 1 derart angeordnet, dass die axial innen angeordneten Stege 14, 14’ entlang ihrer Längserstreckung aneinander anliegen. In diesem Bereich sind die beiden Drahtkäfigelemente 5a, 5b miteinander durch gegenseitiges Verwinden der axial innen angeordneten Stege 14, 14’ formschlüssig miteinander verbunden. Die Verwindungspunkte sind in den Figuren mit der Bezugsziffer 19 bezeichnet.
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Die jeweiligen, auch als Halbtaschen bezeichenbaren, gegenüber liegenden Taschen 13, 13’ bilden dadurch jeweils eine geschlossene Tasche, welche jeweils eine Zylinderrolle 6 in sich aufnehmen. Die Verbindung erfolgt somit formschlüssig durch gegenseitiges Verwinden der axial innen angeordneten Stege 14, 14’, so dass der Drahtkäfig 20, bestehend aus zwei spiegelbildlich zueinander angeordneten Drahtkäfigelementen 5a, 5b, gebildet ist. Die axialen Enden 17, 17’ der Drahtkäfigelemente 5a, 5b sind stoffschlüssig, vorzugsweise mittels Widerstandsschweißen, Induktionsschweißen oder Laserschweißen miteinander verbunden.
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Die Montage des Zylinderrollenlagers 1 gemäß 1 erfolgt in der Weise, dass der Drahtkäfig 20 aus den form- und stoffschlüssig miteinander verbundenen Drahtkäfigelementen 5a, 5b innerhalb des Außenrings 2 positioniert wird, wonach die Zylinderrollen 6 in die Taschen 13, 13’ eingesetzt werden. Danach lässt sich der bordlose Innenring 4 in den Außenring 2 mit den im Drahtkäfig aus den Drahtkäfigelementen 5a, 5b angeordneten Zylinderrollen 6 hinein schieben, so dass die Zylinderrollen 6 nunmehr unverlierbar zwischen dem Außenring 2 und dem Innenring 4 gehalten sowie um deren Rotationsachsen drehbar sind.
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Die 2 bis 7 zeigen die verschiedenen Fertigungsschritte bis zum fertigen, zu einem Ring geformten und in 7 dargestellten Drahtkäfig 20.
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Zunächst wird ein Drahtstück 15 mit einer Länge L von einer Rolle abgelängt, welches vorzugsweise etwas länger ist als die abgewickelte Länge eines mäanderförmig gebogenen, flach liegenden Drahtkäfigelements 5a, 5b. Die axialen Enden 17, 17’ des Drahtstücks 15 sind mit Abflachungen 17a, 17b versehen, die dazu dienen, flach übereinander gelegt stoffschlüssig miteinander verbunden zu werden, ohne dass an dem Verbindungspunkt 18 der Drahtenden 17, 17’ Verdickungen auftreten (7).
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Das abgelängte Drahtstück 15 wird anschließend maschinell zu einem mäanderförmig gebogenen, flach liegenden Drahtkäfigelement 5a, 5b umgeformt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels einer programmierbaren CNC-Drahtbiegemaschine, die sich auf unterschiedliche Abmessungen der mäanderförmig gebogenen, flach liegenden Drahtkäfigelemente 5a, 5b einstellen lässt.
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Jeweils zwei spiegelbildlich angeordnete, flach liegende Drahtkäfigelemente 5a, 5b werden danach, wie in 4 und 5 dargestellt, an Verbindungspunkten 19 an den in Umfangsrichtung verlaufenden sowie axial innen angeordneten Stegen 14, 14’ durch gegenseitiges Verwinden formschlüssig miteinander verbunden. Das Verwinden erfolgt in axialer Richtung gesehen nacheinander an den jeweiligen Berührorten der benachbarte, axial innen angeordneten Stege 14, 14’.
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Zwei mäanderförmig gebogene, flach liegende, miteinander durch gegenseitiges Verwinden verbundene Drahtkäfigelemente 5a, 5b werden dann in einem oder mehreren Rundbiegeschritten, wie in 6 und 7 dargestellt, zu dem in 6 gezeigten ringförmigen Drahtkäfigelement 5a, 5b geformt. Abschließend werden die axialen Enden 17, 17’ der miteinander verbundenen Drahtkäfigelemente 5a, 5b mit ihren Abflachungen 17a, 17b übereinander gelegt und stoffschlüssig miteinander verbunden. Im Ergebnis liegt der Drahtkäfig 20 gemäß 7 vor. Das stoffschlüssige Verbinden der Drahtenden 17, 17’ erfolgt, wie bereits erwähnt, durch Widerstandsschweißen, Induktionsschweißen oder Laserschweißen.
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Durch die Verwendung einer programmierbaren CNC-Drahtbiegemaschine lassen sich die Fertigungsschritte gemäß den 2 bis 7 vollautomatisch sowie kostengünstig für die unterschiedlichsten Abmessungen eines Drahtkäfigs 20 aus den spiegelbildlich angeordneten Drahtkäfigelementen 5a, 5b herstellen, und es wird eine genaue Führung der Zylinderrollen 6 in dem Zylinderrollenlager 1 gemäß 1 erreicht.
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Alle in der vorstehenden Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen und beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinderrollenlager, Wälzlager
- 2
- Außenring
- 3a, 3b
- Seitliche Borde am Außenring
- 4
- Bordloser Innenring
- 5a, 5b
- Mäanderförmige Drahtkäfigelemente
- 6
- Zylinderrollen
- 7
- Rotationsachse des Zylinderrollenlagers
- 11, 11’
- In Axialrichtung ausgerichtete Schenkel
- 12, 12’
- Axial äußere, in Umfangsrichtung ausgerichtete Schenkel
- 13, 13’
- Taschen
- 14, 14’
- Axial innere, in Umfangsrichtung ausgerichtete Schenkel
- 15
- Abgelängtes Drahtstück
- 17, 17’
- Enden des Drahtstücks
- 17a, 17b
- Abflachungen an den Enden des Drahtstücks
- 18
- Verbindungspunkt der Drahtenden
- 19
- Verbindungspunkte der beiden Drahtkäfigelemente
- 20
- Drahtkäfig
- L
- Länge des abgelängten Drahtstücks
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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