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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper, umfassend eine aus einem Blechmaterial geformte Ringscheibe mit einem weitgehend W-förmigen Querschnittsprofil und einer Reihe von über den Umfang verteilten, ausgestanzten Wälzkörpertaschen, wobei das Querschnitts-profil sich zusammensetzt aus einem Mittelschenkel, der zur Anlage an einer Mantellinie der Wälzkörper bestimmt ist, welche oberhalb einer zur Rotationsebene der Ringscheibe parallelen Teilungsebene liegt, zwei an die beiden Enden des Mittelschenkels anschließenden, die Teilungsebene überbrückenden Übergangsschenkeln, an die Übergangsschenkel anschließenden, zur Anlage an einer unterhalb der Teilungsebene liegenden Mantellinie bestimmten Basisschenkeln, und an die Basisschenkel anschließende Randflansche, wobei an den die Wälzkörpertaschen radial begrenzenden Innenseiten der Wälzkörpertaschen jeweils eine beim Ausstanzen der Wälzkörpertaschen stehengelassene, zur Anlage an die Stirnseite der zugeordneten Wälzkörper abgebogene Zunge ausgebildet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei derartigen bekannten Axialkäfigen bilden die Mittel-, Übergangs- und Basisschenkel die seitlichen, auch als Stege bezeichneten Begrenzungen der Wälzkörpertaschen. Die in den Wälzkörpertaschen angeordneten Wälzkörper werden über ihre jeweiligen Mantellinien von den Mittel- und Basisschenkeln, seltener auch über entsprechend profilierte Übergangsschenkel in Umfangsrichtung des Axialkäfigs von diesen geführt. Die als sogenannte Borde ausgebildeten ringförmigen Randflansche begrenzen die Wälzkörpertaschen in radialer Richtung des Axialkäfigs und nehmen die im Betrieb auftretenden Radialkräfte auf. Insbesondere bei schnell drehenden Nadellagern unterliegen die Wälzkörper hohen Zentrifugalkräften, die von den radial außen liegenden Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen aufgenommen werden müssen. Dabei kommt es zu dem bekannten Effekt des sogenannten Nadelbohrens, bei dem die Lagernadeln mit ihren Stirnflächen beispielsweise mit den aus Festigkeitsgründen vorgesehenen Eckradien der Wälzkörpertaschen in Reibkontakt kommen, was einen unerwünschten Reibungswiderstand sowie einen vorzeitigen Verschleiß des Käfigs mit der möglichen Folge eines vorzeitigen Ausfalls des betroffenen Axiallagers mit sich bringt.
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Es ist schon bekannt, die zur radialen Abstützung der Wälzkörper dienenden Flächen so auszubilden beziehungsweise zu profilieren, dass ein Nadelbohren vermieden wird. So zeigt die
DE 101 43 089 A1 einen Axialkäfig, bei welchem wenigstens einer der Borde in einem Teilbereich der Bordhöhe mit einer radial nach innen und/oder radial nach außen gerichteten Ausbauchung versehen ist, so dass der Bord im zugehörigen anderen Teilbereich eine Einschnürung aufweist. Die Wälzkörper liegen dann an dem jeweils zum Tascheninneren hin gerichteten Teilbereich des Bordes an, so dass sie mit den Eckradien der Wälzkörpertasche nicht in Berührung kommen. Der zur Formung dieser Ausbauchungen erforderliche Bearbeitungsschritt ist jedoch herstellungstechnisch verhältnismäßig aufwendig und teuer.
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Aus der
WO 2011/138108 ist ein Axialkäfig bekannt, bei dem der äußere Bord mit einer kronkorkenartigen Gesamtform ausgebildet ist, durch welche dieser Bord jeweils im Bereich der Käfigtaschen axial in diese hinein ragende und jeweils mit der Stirnseite der Wälzkörper in Stützkontakt stehende Einschnürungen aufweist. Nachteilig bei dieser Lösung ist neben der aufwendigen Fertigung jedoch ein entstehender Hobeleffekt des Käfigs beim Anlaufen an die eine Laufbahn für die Wälzkörper bildende Winkelscheibe des Wälzlagers.
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Die
EP 2 103 825 A1 zeigt einen Axialkäfig der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art, also mit an radialen Begrenzungsflächen der Wälzkörpertaschen angeordneten Zungen oder Laschen. Dabei schließt sich jedoch an die Basisschenkel jeweils zunächst nochmal ein schräg nach außen ausgerichteter Schenkel und daran ein im Wesentlichen radialer Randflansch an, deren ersterer noch vollständig im Bereich der auszustanzenden Wälzkörpertasche liegt, während vom Randflansch der innere Randbereich ausgestanzt wird, wobei eine zur Anlage an einer Stirnseite eines zugeordneten Wälzkörpers bestimmte Zunge stehen bleibt. Diese Lösung führt zu einem Axialkäfig mit einem fertigungstechnisch komplizierten, radial sehr breiten Querschnittsprofil und damit zu einem großen Gesamtdurchmesser des Axialkäfigs.
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Allen genannten Lösungen ist gemeinsam, dass sie jeweils nur für eine vorgegebene Wälzkörperlänge ausgelegt und verwendbar sind, so dass bei der Vielzahl von geforderten und möglichen Lagergrößen unter anderem eine entsprechend umfangreiche Lagerhaltung an Käfigen erforderlich ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Axialkäfig der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welcher bei einfachem und kompaktem Aufbau ein Nadelbohren sicher verhindert, und welcher mit geringem Aufwand an unterschiedliche Wälzkörperlängen angepasst werden kann.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruches 1, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 entnehmbar sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Anordnung einer in die jeweilige Wälzkörpertasche hineinragende Zunge direkt an einem herkömmlichen Bord eine kompakte Bauweise, also mit geringstmöglichem Gesamtdurchmesser des Käfigs, erlaubt, und dass ein Abbiegen der Zunge in unterschiedlichen Winkeln die Aufnahme von Wälzkörpern unterschiedlicher Länge in den Wälzkörpertaschen ermöglicht.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper, umfassend eine aus einem Blechmaterial geformte Ringscheibe mit einem weitgehend W-förmigen Querschnittsprofil und einer Reihe von über den Umfang verteilten, ausgestanzten Wälzkörpertaschen, wobei das Querschnittsprofil sich zusammensetzt aus einem Mittelschenkel, der zur Anlage an einer Mantellinie der Wälzkörper bestimmt ist, welche oberhalb einer zur Rotationsebene der Ringscheibe parallelen Teilungsebene liegt, zwei an die beiden Enden des Mittelschenkels anschließenden, die Teilungsebene überbrückenden Übergangsschenkeln, an die Übergangsschenkel anschließenden, zur Anlage an einer unterhalb der Teilungsebene liegenden Mantellinie bestimmten Basisschenkeln, und an die Basisschenkel anschließende Randflansche, wobei an den die Wälzkörpertaschen radial begrenzenden Innenseiten der Wälzkörpertaschen jeweils eine beim Ausstanzen der Wälzkörpertaschen stehengelassene, zur Anlage an die Stirnseite der zugeordneten Wälzkörper abgebogene Zunge ausgebildet ist. Die hier verwendeten Begriffe „oberhalb“, „unterhalb“ und dergleichen beziehen sich auf die in der beigefügten Zeichnung dargestellte Lage des Axialkäfigs; sie sind also unabhängig von der jeweils tatsächlichen Einbaulage im Raum.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dabei vorgesehen, dass die Randflansche als weitgehend senkrecht zur Rotationsebene stehende Borde ausgebildet sind, und dass jeweils am Fuß des jeweiligen Bordes eine Zunge angeordnet ist, welche jeweils in Abhängigkeit von der Länge der mit dem Axialkäfig verwendeten Wälzkörper in unterschiedlichen Winkeln nach oben abbiegbar ist.
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Durch diese Konstruktion geht die Breite des Querschnittsprofils nicht wesentlich über die Breite herkömmlicher Querschnittsprofile von Axialkäfigen hinaus, da sich an die Basisschenkel unmittelbar als herkömmliche Borde ausgebildete Randflansche anschließen. Die jeweils direkt am Fuß der Borde angeordneten beziehungsweise ausgebildeten Zungen sind dazu bestimmt und ausgelegt, in unterschiedlichen Winkeln nach oben abgebogen zu werden und sich so an unterschiedliche Längen der jeweils in Verbindung mit dem betreffenden Axialkäfig zu verwendenden Wälzkörper anzupassen. Auf diese Weise ist ein gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellter Axialkäfig für unterschiedliche Wälzkörperlängen geeignet, so dass eine Vereinfachung und Reduzierung der Typenvielfalt und damit eine Vereinfachung der Lagerhaltung erzielbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zungen so ausgebildet und ausgerichtet sind, dass sie im Bereich der Wälzkörperlängsachse an die Stirnseiten der zugeordneten Wälzkörper anliegen. Auf diese Weise ergibt sich ein Kontakt im Bereich geringer Umfangsgeschwindigkeiten der Wälzkörper, so dass der Reibungswiderstand und der Verschleiß in diesem Bereich minimiert werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zunge im Wesentlichen bis zur Anlage an dem zugeordneten Bord aufgebogen beziehungsweise zurückgebogen ist, so dass sie von dem Bord abgestützt wird, womit hohe Radialkräfte aufgenommen werden können.
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Entsprechend einer anderen Ausgestaltung der Erfindung bildet die Zunge mit dem zugeordneten Bord im Querschnitt im Wesentlichen eine V-Form, wobei die Schenkel des V jeweils so weit geöffnet sind, wie es die jeweilige Länge der Wälzkörper erfordert. Auf diese Weise lassen sich auch Wälzkörper mit einer geringeren als der maximal zulässigen Länge verwenden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zunge an ihrem freien Ende eine zugespitzte Form hat, wobei die Spitze im Bereich der Wälzkörperlängsachse an der zugeordneten Stirnfläche anliegt. Hierdurch wird der Effekt einer im Wesentlichen punktförmigen Reibberührung erreicht.
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Figurenliste
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Der erfindungsgemäße Axialkäfig wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein auch als W-Profil bezeichnetes Querschnittsprofil eines Axialkäfigs im Bereich einer Wälzkörpertasche, mit an der Basis von Borden angeordneten, an diesen anliegenden Zungen,
- 2 den Axialkäfig gemäß der 1 mit einem in der Wälzkörpertasche aufgenommenen Wälzkörper,
- 3 ein Querschnittsprofil etwa gemäß 1, mit zu einer V-Form aufgebogenen Zungen,
- 4 den Axialkäfig gemäß 3 mit einem in der Wälzkörpertasche angeordneten Wälzkörper,
- 5 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Axialkäfigs etwa gemäß 1 im Bereich einer Wälzkörpertasche,
- 6 eine Ansicht etwa gemäß 5 mit einem in der Wälzkörpertasche angeordneten Wälzkörper,
- 7 in einer perspektivischen Darstellung einen Abschnitt eines Axialkäfigs im Bereich einer Wälzkörpertasche, mit einem darin angeordneten Wälzkörper, und
- 8 eine Ansicht etwa gemäß 4, mit als Laufflächen für die Wälzkörper dienenden Winkelscheiben.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Das in den 1 und 2 dargestellte Querschnittsprofil eines Axialkäfigs 30 im Bereich einer Wälzkörpertasche 32 umfasst einen oberhalb einer Teilungsebene 2 angeordneten Mittelschenkel 4, zwei mit dem Mittelschenkel 4 verbundene, die Teilungsebene 2 überbrückende Übergangsschenkel 6, ferner zwei jeweils mit einem Übergangsschenkel 6 verbundene, unterhalb der Teilungsebene 2 angeordnete Basisschenkel 8, und zwei an die Basisschenkel 8 anschließende Borde 10, 12. Der Mittelschenkel 4, die Übergangsschenkel 6 und die Basisschenkel 8 begrenzen die Wälzkörpertasche 32 in Umfangsrichtung, wobei der Mitteschenkel 4 einerseits und die Basisschenkel 8 andererseits den Wälzkörper 18 jeweils entlang einer Mantellinie desselben seitlich abstützen und führen. Die Borde 10, 12 begrenzen die Wälzkörpertasche 32 radial außen beziehungsweise radial innen. Beim Ausstanzen der Wälzkörpertasche 32, insbesondere der Basisschenkel 8, aus einem Blechabschnitt wird eine radial zum Inneren der Wälzkörpertasche 32 ausgerichtete Zunge 14, 16 stehen gelassen, die anschließend an den Stanzvorgang, in diesem Ausführungsbeispiel nach oben, im Wesentlichen bis zur Anlage am jeweils zugeordneten Bord 10, 12 aufgebogen ist.
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Wie 2 zeigt, bilden die Zungen 14, 16 jeweils eine radiale Abstützung für den in der Wälzkörpertasche 32 aufgenommenen Wälzkörper 18. Die durch die Borde 10, 12 abgestützten Zungen 14, 16 wirken als sehr stabile radiale Aufnahmelager für die Wälzkörper 18, welches insbesondere für die radial äußere, durch Zentrifugalkräfte hoch belastete Anordnung von Bord und Zunge 10, 14 von Bedeutung ist.
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3 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Axialkäfig 30 ähnlich dem in 1, wobei lediglich die Zungen 20, 22 soweit aufgebogen sind, dass sie mit den zugeordneten Borden 24, 26 eine V-Form bilden. Auf diese Weise sind die Wälzkörpertaschen 32 in radialer Richtung kleiner als sie bei einer Anordnung gemäß den 1 und 2 sein könnten, so dass hier bei ansonsten gleichen Außenmaßen des Axialkäfigs 30 kürzere Wälzkörper 28 verwendet werden können (siehe 4). Mit unterschiedlichen Aufbiegewinkeln der Zungen 20, 22 kann demnach der Axialkäfig 30 an Wälzkörper 28 unterschiedlicher Länge angepasst werden, mit den weiter vorne beschriebenen Vorteilen beispielsweise für die Lagerhaltung.
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5 zeigt einen Abschnitt des Axialkäfigs 30 in einer radialen Draufsicht im Bereich einer Wälzkörpertasche 32. Beim Ausstanzen der Wälzkörpertasche 32, insbesondere im Bereich der Basisschenkel 8, wurden Zungen 34, 36 stehen gelassen, die nach dem Stanzvorgang nach oben bis zur Anlage an den zugeordneten Borden 38, 40 aufgebogen worden sind, und von denen die Lage der radial äußeren Zunge 34 vor deren Aufbiegen gestrichelt dargestellt ist.
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Wie insbesondere 6 zeigt, bilden die Zungen 34, 36 die radialen Abstützungen für einen in der Wälzkörpertasche 32 aufgenommenen Wälzkörper 42, so dass dieser mit den Eckradien 44 der Wälzkörpertasche 32 nicht in Berührung kommt, so dass der Effekt des Nadelbohrens vermieden wird.
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7 zeigt zur besseren Veranschaulichung in einer perspektivischen Darstellung einen Abschnitt eines Axialkäfigs 46 im Bereich einer Wälzkörpertasche 48 mit einem in dieser Wälzkörpertasche 48 aufgenommenen Wälzkörper 50. Man erkennt die aufgebogenen, den Wälzkörper 50 an seinen Stirnflächen abstützenden Zungen 52, 54. Aus der 7 ist auch ersichtlich, dass die Zungen 52, 54 an ihrem freien Ende eine zugespitzte Form haben, die Zungen 52, 54 die Wälzkörper 50 etwa im Bereich von deren Wälzkörperlängsachse 56 abstützen, um so die unerwünschte Reibfläche zwischen den Zungen 52, 54 und dem Wälzkörper 50 zu minimieren.
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8 zeigt eine Ansicht gemäß der 4 mit zwei die Laufflächen für die Wälzkörper 28 bildenden Winkelscheiben 58, 60. Die Winkelscheiben 58, 60 sind in an sich bekannter Weise axial auf den mit den Wälzkörpern 28 bestückten Axialkäfig aufgesetzt, wobei dessen axial ausgerichteten Schenkel 62, 64 die zugeordneten Borde 24, 26 des Axialkäfigs umgreifen, die sodann durch Einwärtsbördeln von Randbereichen 66, 68 der Winkelscheiben 58, 60 fixiert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Teilungsebene
- 4
- Mittelschenkel
- 6
- Übergangsschenkel
- 8
- Basisschenkel des Axialkäfigs
- 10
- Bord des Axialkäfigs
- 12
- Bord des Axialkäfigs
- 14
- Zunge des Axialkäfigs
- 16
- Zunge des Axialkäfigs
- 18
- Wälzkörper
- 20
- Zunge
- 22
- Zunge
- 24
- Bord
- 26
- Bord
- 28
- Wälzkörper
- 30
- Axialkäfig
- 32
- Wälzkörpertasche
- 34
- Zunge
- 36
- Zunge
- 38
- Bord
- 40
- Bord
- 42
- Wälzkörper
- 44
- Eckradien
- 46
- Axialkäfig
- 48
- Wälzkörpertasche
- 50
- Wälzkörper
- 52
- Zunge
- 54
- Zunge
- 56
- Wälzkörperlängsachse
- 58
- Erste Winkelscheibe
- 60
- Zweite Winkelscheibe
- 62
- Schenkel der zweiten Winkelscheibe
- 64
- Schenkel der ersten Winkelscheibe
- 66
- Randbereich der zweiten Winkelscheibe
- 68
- Randbereich der ersten Winkelscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10143089 A1 [0003]
- WO 2011/138108 [0004]
- EP 2103825 A1 [0005]
