DE102017119660A1 - Comb cage for an angular contact ball bearing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kammkäfig (28, 30) aus Kunststoff für ein Schrägkugellager (18), welcher einen an einem Bord (32, 34) eines Lagerringes (22) radial geführten Käfigring (35, 39) aufweist, an dem über den Ringumfang verteilt axial ausgerichtete Stege (36, 37) ausgebildet sind, von denen jeweils zwei unmittelbar benachbarte Stege (36, 37) jeweils eine Käfigtasche (4) begrenzen, welche zur Aufnahme von Lagerkugeln (24, 26) dienen, sowie mit am Kammkäfig (28, 30) einerseits sowie am Lagerring (22) andererseits ausgebildeten und zusammenwirkenden Mitteln zum Führen des Kammkäfigs in axialer Richtung.Unter anderem zur Vermeidung eines Ausschnappen eines solchen Kammkäfigs aus dem Schrägkugellager (18) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Käfigtaschen (4) eine weitgehend kreiszylindrische, nach radial innen hin offene Innenkontur (13) mit einer radial ausgerichteten Zylinderachse (14) haben, und dass an der dem zugeordneten Bord (32, 34) zugewandten radialen Seite der Stege (36, 37) jeweils ein Rastvorsprung (40, 41) ausgebildet ist, welcher beim axialen Einschieben des Kammkäfigs (28, 30) hinter den Bord (32, 34) elastisch radial einschnappt.The invention relates to a comb cage (28, 30) made of plastic for an angular contact ball bearing (18), which has a on a board (32, 34) of a bearing ring (22) radially guided cage ring (35, 39), distributed over the circumference of the ring axially aligned webs (36, 37) are formed, of which each two immediately adjacent webs (36, 37) each defining a cage pocket (4), which serve to receive bearing balls (24, 26), and with the comb cage (28, 30) on the one hand and on the bearing ring (22) on the other hand designed and cooperating means for guiding the comb cage in the axial direction. Among other things, to avoid snapping such a comb cage from the angular contact ball bearing (18) is provided according to the invention that the cage pockets (4) is a largely circular cylindrical , radially inwardly open inner contour (13) with a radially oriented cylinder axis (14) have, and that on the associated board (32, 34) facing radial Sei te of the webs (36, 37) each have a latching projection (40, 41) is formed, which snaps elastically radially in the axial insertion of the comb cage (28, 30) behind the board (32, 34).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Kammkäfig aus Kunststoff für ein Schrägkugellager, welcher einen an einem Bord eines Lagerringes radial geführten Käfigring aufweist, an dem über den Ringumfang verteilt axial ausgerichtete Stege ausgebildet sind, von denen jeweils zwei unmittelbar benachbarte Stege jeweils eine Käfigtasche begrenzen, welche zur Aufnahme von Lagerkugeln dienen, sowie mit am Kammkäfig einerseits sowie am Lagerring andererseits ausgebildeten und zusammenwirkenden Mitteln zum Führen des Kammkäfigs in axialer Richtung.The invention relates to a comb cage made of plastic for an angular contact ball bearing, which has a radially guided on a board of a bearing ring cage ring on which distributed over the ring circumference axially aligned webs are formed, of which two immediately adjacent webs each bound a cage pocket, which for receiving serve of bearing balls, and with the comb cage on the one hand and on the bearing ring on the other hand formed and cooperating means for guiding the comb cage in the axial direction.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Abhängig von der Bauart der Wälzlager, deren Baugröße, dem speziellen Einsatzspektrum und anderen Einsatzbedingungen sind ganz unterschiedliche Lagerkäfige entwickelt worden, und zwar sowohl hinsichtlich der verwendeten Materialien (gestanzte bzw. gepresste Blechkäfige; Massivkäfige aus Metall oder Kunststoff) als auch hinsichtlich ihrer Bauart (z.B. Fensterkäfige; Kammkäfige).Depending on the design of the bearings, their size, the specific range of application and other conditions of use quite different bearing cages have been developed, both in terms of the materials used (stamped or pressed sheet metal cages, solid cages of metal or plastic) and in terms of their design (eg Window cages; comb cages).
Kammkäfige aus Kunststoff bieten die Möglichkeit, sie nach dem Zusammenbau des eigentlichen Wälzlagers, also nach dem Zusammenfügen der Lagerringe sowie Einfüllen und Verteilen der Wälzkörper zwischen den Lagerringen, axial in das Lager einzuführen, wobei sich die Käfigstege jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarte Wälzkörper schieben. Sie haben darüber hinaus im Vergleich zu Lagerkäfigen mit zwei Käfigringen und geschlossenen Käfigtaschen den weiteren Vorteil, dass sie gegebenenfalls mehr Freiraum für Schmierstoff im Wälzlager übrig lassen. Anwendung finden Kammkäfige aus Kunststoff beispielsweise bei Schrägkugellagern und insbesondere bei zweireihigen Schrägkugellagern, bei denen dann für jede Kugelreihe ein eigener Kammkäfig erforderlich ist.Plastic comb cages offer the possibility of axially inserting them into the bearing after assembly of the actual rolling bearing, ie after assembly of the bearing rings as well as filling and distributing the rolling elements between the bearing rings, the cage webs each sliding between two directly adjacent rolling elements. In addition, in comparison to bearing cages with two cage rings and closed cage pockets, they have the further advantage that they possibly leave more free space for lubricant in the roller bearing. Plastic comb cages are used, for example, in angular contact ball bearings and, in particular, in double-row angular contact ball bearings, in which a separate comb cage is then required for each row of balls.
Herkömmliche Schrägkugellager werden üblicherweise mit niedrigen Schultern beziehungsweise niedrigen Borden hergestellt. Dabei sind deren Käfige als sogenannte Kugelschnappkäfige ausgeführt, bei denen die Käfigtaschen hohlkugel- beziehungsweise kalottenförmig und mit verhältnismäßig engem Taschenspiel ausgebildet sind. Bei der Montage des Kammkäfigs schnappen die Käfigtaschen elastisch über die zugeordneten Kugeln und umfassen diese mit engem Spiel. Käfige ohne Bordführung sind somit vollständig, also in radialer und axialer Richtung wälzkörpergeführt. Käfige mit zusätzlicher, radialer Bordführung erhalten zumindest ihre axiale Führung im Wälzlager über die Wälzkörper.Conventional angular contact ball bearings are usually made with low shoulders or low rims. Their cages are designed as so-called Kugelschnappkäfige, in which the cage pockets are hollow ball or dome-shaped and formed with relatively tight pocket play. When assembling the comb cage, the cage pockets snap elastically over the associated balls and surround them with close clearance. Cages without boarding are thus complete, ie in the radial and axial direction wälzkörpergeführt. Cages with additional, radial on-board guidance receive at least their axial guidance in the roller bearing via the rolling bodies.
Es hat sich gezeigt, dass infolge des engen Taschenspiels vom Wälzkörpersatz Kräfte auf den Käfig ausgeübt werden können, welches insbesondere bei rein wälzkörpergeführten Käfigen nachteilig zum Ausschnappen des Käfigs aufgrund der resultierenden Käfigbelastung unter bestimmten Betriebsbedingungen führen kann.It has been shown that forces can be exerted on the cage as a result of the tight pocket play of the set of rolling elements, which can disadvantageously lead to snap-out of the cage due to the resulting cage load under certain operating conditions, in particular in purely wälzkörpergeführt cages.
Außerdem sind Kugelschnappkäfige der beschriebenen Art bei modernen, speziell auf hohe Axial- und Momentenlasten ausgelegten Schrägkugellagern mit einteiligen Lagerringen, hohen Schultern beziehungsweise Borden, welche einen großen Schulterwinkel zulassen, und extrem niedrigem Lagerquerschnitt in radialer Richtung wegen der eingeschränkten Platzverhältnisse nicht einsetzbar.In addition, ball snap cages of the type described in modern, especially designed for high axial and torque loads angular contact ball bearings with one-piece bearing rings, high shoulders or Borden, which allow a large shoulder angle, and extremely low bearing cross section in the radial direction due to the limited space can not be used.
Aus der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kammkäfig der genannten Art so zu verbessern, dass eine Belastung des Käfigs durch den Kugelsatz und damit die Gefahr eines Ausschnappens des Käfigs ausgeschlossen ist, und dass ohne eine zusätzliche Bearbeitung eines Lagerringes eine sichere Verrastung des Käfigs am Lagerring für die axiale Käfigführung gewährleistet ist.Against this background, the invention has the object to improve a comb cage of the type mentioned so that a load on the cage by the ball set and thus the risk of Ausschnappens the cage is excluded, and that without additional processing of a bearing ring a secure locking of the Cage is guaranteed on the bearing ring for the axial cage guide.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The solution of this problem arises from the features of the main claim, while advantageous embodiments and further developments of the invention are the dependent claims can be removed.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe einerseits durch eine weitestgehende Entkopplung des Käfigs vom Wälzkörpersatz und andererseits durch eine Nutzung der gegenüber dem steifen Käfigring elastischer gestaltbaren Stege für die Verrastung des Käfigs am Lagerring lösbar sein sollte.The invention is based on the finding that this object should be solvable on the one hand by a largely decoupling of the cage from rolling elements and on the other hand by using the opposite elastic to the rigid cage ring formable webs for the locking of the cage on the bearing ring.
Demnach betrifft die Erfindung einen Kammkäfig aus Kunststoff für ein Schrägkugellager, welcher einen an einem Bord eines Lagerringes radial geführten Käfigring aufweist, an dem über den Ringumfang verteilt axial ausgerichtete Stege ausgebildet sind, von denen jeweils zwei unmittelbar benachbarte Stege jeweils eine Käfigtasche begrenzen, welche zur Aufnahme von Lagerkugeln dienen, sowie mit am Kammkäfig einerseits sowie am Lagerring andererseits ausgebildeten und zusammenwirkenden Mitteln zum Führen des Kammkäfigs in axialer Richtung.Accordingly, the invention relates to a comb cage made of plastic for an angular contact ball bearing, which has a radially guided on a board of a bearing ring cage ring, distributed over the ring circumference axially aligned webs are formed, of which each two immediately adjacent webs each bound a cage pocket, which for Serving of bearing balls serve, and with the comb cage on the one hand and on the bearing ring on the other hand formed and cooperating means for guiding the comb cage in the axial direction.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Kammkäfig vorgesehen, dass die Käfigtaschen eine weitgehend kreiszylindrische, nach radial innen hin offene Innenkontur mit einer radial ausgerichteten Zylinderachse haben, und dass an der dem zugeordneten Bord zugewandten radialen Seite der Stege jeweils ein Rastvorsprung ausgebildet ist, welcher beim axialen Einschieben des Kammkäfigs hinter den Bord elastisch radial einschnappt.To achieve the object is provided in this comb cage that the cage pockets have a largely circular cylindrical, radially inwardly open inner contour with a radially oriented cylinder axis, and that on the associated board facing the radial side of the webs in each case a locking projection is formed, which snaps elastically radially in the axial insertion of the comb cage behind the board.
Die beschriebene kreiszylindrische Innenkontur der Käfigtaschen ermöglicht eine weitestgehende Entkopplung des Käfigs vom Wälzkörpersatz, so dass von dem Wälzkörpersatz im Wesentlichen keine Kräfte auf den Käfig übertragen werden. Dessen radiale Führung erfolgt ausschließlich über den Bord eines der Lagerringe, während die axiale Führung durch eine sichere Verrastung des Käfigs an diesem Bord gewährleistet wird.The described circular-cylindrical inner contour of the cage pockets allows for the greatest possible decoupling of the cage from the rolling element set, so that essentially no forces are transmitted to the cage from the rolling element set. Its radial guidance takes place exclusively via the board of one of the bearing rings, while the axial guidance is ensured by a secure locking of the cage on this board.
Im Gegensatz zu den bekannten Kunststoff-Schnappkäfigen kann ein Käfig gemäß der vorliegenden Erfindung auch bei den speziell auf hohe Axial- und Momentenlasten ausgelegten Schrägkugellagern mit einteiligen Ringen, hohen Borden sowie extrem niedrigem Lagerquerschnitt und damit einhergehend extrem geringem Einbauraum für den Käfig montiert werden, wie anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert wird. Die vom Käfigring axial abstehenden Stege können ohne weiteres konstruktiv so ausgelegt und gestaltet werden, dass sie die gewünschten elastischen Eigenschaften aufweisen, welche ihnen eine Ausweichbewegung während des Montagevorganges sowie ein Einschnappen zum Ende des Montagevorganges ermöglichen. Da die Rastvorsprünge hinter dem zugeordneten Bord radial einrasten, muss dieser selbst nicht gesondert bearbeitet werden, so dass ein Käfig mit den Merkmalen der Erfindung in Verbindung mit allen herkömmlichen Wälzlagern Verwendung finden kann.In contrast to the known plastic snap cages, a cage according to the present invention can also be mounted in the specially designed for high axial and torque loads angular contact ball bearings with one-piece rings, high Borden and extremely low bearing cross-section and, consequently, extremely small installation space for the cage will be explained in more detail with reference to an embodiment. The webs projecting axially from the cage ring can readily be structurally designed and configured such that they have the desired elastic properties which allow them to move around during the assembly process as well as to snap in at the end of the assembly process. Since the latching projections engage radially behind the associated board, it does not have to be processed separately itself, so that a cage with the features of the invention can be used in conjunction with all conventional rolling bearings.
Wie bereits weiter vorne dargelegt wurde, sind die Käfigtaschen zum Lagerinneren hin offen, so dass sie axial über die zugeordneten Kugeln geschoben werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der Öffnungswinkel der kreiszylindrischen Innenkontur kleiner ist als 180°, vorzugsweise zwischen 130° und 110° liegt. Das bedeutet, dass jede Tasche die zugeordnete Kugel geringfügig umfasst, um diese auch in der unbelasteten Zone des Lagers zu führen.As stated earlier, the cage pockets are open to the bearing interior, so that they can be pushed axially over the associated balls. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the opening angle of the circular cylindrical inner contour is smaller than 180 °, preferably between 130 ° and 110 °. This means that each pocket slightly includes the associated ball in order to guide it in the unloaded zone of the camp.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Stege ist deren freies axiales Ende etwa schwalbenschwanzförmig beziehungsweise gabelförmig ausgebildet, nämlich derart, dass es zwei jeweils benachbarte Käfigtaschen begrenzende Arme bildet. Diese sind so ausgelegt, dass sie bei der Montage des Käfigs in Umfangsrichtung elastisch ausweichen und nach dem Passieren der Kugel in ihre diese leicht umgreifende Lage zurückfedern können.According to a structural design of the webs whose free axial end is approximately dovetail-shaped or fork-shaped, namely such that it forms two each adjacent cage pockets bounding arms. These are designed so that they dodge elastically in the circumferential direction during assembly of the cage and can spring back after passing the ball in this slightly encompassing position.
Um den Montagevorgang zu erleichtern, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an den Enden der Arme jeweils eine bezogen auf die Zylinderachse der Tasche radial nach außen sich öffnende Fangschräge ausgebildet ist, wie anhand eines Ausführungsbeispiels dargelegt wird. Diese erleichtern das Eingreifen der Kugeln in die Käfigtaschen.To facilitate the assembly process, it is provided according to a further embodiment of the invention that at the ends of the arms in each case one with respect to the cylinder axis of the pocket radially outwardly opening catch bevel is formed, as will be explained with reference to an embodiment. These facilitate the intervention of the balls in the cage pockets.
Figurenlistelist of figures
Der erfindungsgemäße Kammkäfig wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine axiale Frontalansicht eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Kammkäfigs, -
2 eine perspektivische SchnittansichtA -A des Kammkäfigs gemäß1 in vergrößerter Darstellung, -
3 eine SchnittansichtB -B gemäß der1 durch den Kammkäfig im Bereich einer Käfigtasche in vergrößerter Darstellung, -
4 eine perspektivische SchnittansichtC -C des Kammkäfigs gemäß der1 im Bereich eines Steges in vergrößerter Darstellung, und -
5 einen Axialschnitt durch ein zweireihiges Schrägkugellager, in dem zwei erfindungsgemäße Kammkäfige angeordnet sind.
-
1 an axial frontal view of a comb cage having the features of the invention, -
2 a perspective sectional viewA -A according to the comb cage1 in an enlarged view, -
3 a sectional viewB -B according to the1 through the comb cage in the area of a cage pocket in an enlarged view, -
4 a perspective sectional viewC -C of the comb cage according to the1 in the area of a bridge in an enlarged view, and -
5 an axial section through a double-row angular contact ball bearings, in which two comb cages according to the invention are arranged.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Der in
Die
Wie aus den
Das Schrägkugellager
Die am Käfigring
Wie insbesondere
Im Ganzen ergibt sich ein Kammkäfig
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Kammkäfigcomb cage
- 44
- Käfigtaschencage pockets
- 66
- StegeStege
- 88th
-
Erster Arm an einem Steg 6First arm on a
bridge 6 - 1010
-
Zweiter Arm an einem Steg 6Second arm on a
bridge 6 - 1212
-
Käfigring des Kammkäfigs 2Cage ring of
comb cage 2 - 1313
- Innenkontur einer KäfigtascheInner contour of a cage pocket
- 14 14
- Zylinderachsecylinder axis
- 1616
-
Rastvorsprung an einem Steg 6Locking projection on a
web 6 - 1818
- Zweireihiges SchrägkugellagerDouble row angular contact ball bearing
- 2020
- Äußerer LagerringOuter bearing ring
- 2222
- Innerer LagerringInner bearing ring
- 2424
- Lagerkugel einer ersten KugelreiheBearing ball of a first row of balls
- 2626
- Lagerkugel einer zweiten KugelreiheBearing ball of a second row of balls
- 2828
- Erster Kammkäfig im zweireihigen SchrägkugellagerFirst comb cage in double-row angular contact ball bearing
- 3030
- Zweiter Kammkäfig im zweireihigen SchrägkugellagerSecond comb cage in double row angular contact ball bearing
- 3232
- Erster Bord am inneren LagerringFirst board on the inner bearing ring
- 3434
- Zweiter Bord am inneren LagerringSecond board on the inner bearing ring
- 3535
-
Käfigring des ersten Kammkäfigs 28Cage ring of the
first comb cage 28 - 3636
-
Steg des ersten Kammkäfigs 28Bridge of the
first comb cage 28 - 3737
-
Steg des zweiten Kammkäfigs 30Bridge of the
second comb cage 30 - 3838
- Pfeilarrow
- 3939
-
Käfigring des zweiten Kammkäfigs 30Cage ring of the
second comb cage 30 - 4040
-
Rastvorsprung an einem Steg des ersten Kammkäfigs 28Detent projection on a web of the
first comb cage 28 - 4141
- Rastvorsprung an einem Steg des zweiten Kammkäfigs 30Locking projection on a web of the second comb cage 30th
- 4242
- Erste FangschrägeFirst catch slope
- 4444
- Zweite FangschrägeSecond catch angle
- αα
- Öffnungswinkel einer KäfigtascheOpening angle of a cage pocket
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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