DE1174113B - Axialkaefig fuer zylindrische Waelzkoerper - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F 06 c

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

Deutsche Kl.: 47 b-12

1174113
J21322X11 /47 b
20. Februar 1962
16. Juli 1964

Die Anmeldung betrifft einen Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper, insbesondere einen Axial-Nadelkäfig, aus verhältnismäßig dünnwandigem Werkstoff, dessen die Taschen bildende Stege die Wälzkörper einzeln mittels beiderseits der Wälzkörperteilungsebene liegender Stegteile halten, die durch weitere, durch die Teilungsebene gehende Stegabschnitte miteinander verbunden sind.

Es sind bereits Käfige für Radiallager mit zylindrischen Wälzkörpern bekanntgeworden, bei denen die die Taschen bildenden Stege eine derartige Form aufweisen. Die Führung der in den Käfigtaschen untergebrachten Wälzkörper erfolgt bei diesen bekannten Käfigen entweder nur an den abgewinkelten Abschnitten der Stege oder aber sowohl an den abge- ¹S winkelten Abschnitten als auch an den innerhalb und außerhalb des Teilkreises verlaufenden achsparallelen Stegteilen. Im ersteren Falle ist eine besondere Formgebung für die abgewinkelten Stegteile erforderlich, um eine achsparallele Führung der Wälzkörper sicherzustellen. Zu diesem Zweck ist der Querschnitt der abgewinkelten Stegteile bei dieser bekannten Käfigform trapezförmig gestaltet, oder die Seitenkanten des Trapezes besitzen eine entsprechend dem Wälzkörpermantel gewölbte Form, die sehr schwierig zu berechnen und herzustellen ist. Noch bedeutend schwieriger ist die Herstellung der an zweiter Stelle genannten Käfige, bei denen die Führung der Wälzkörper sowohl an den abgewinkelten Stegabschnitten als auch den innerhalb und außer- 3 ο halb des Teilkreises angeordneten achsparallel verlaufenden Stegteilen erfolgen soll. Bei den üblichen kleinen Abmessungen dieser Käfige ist es praktisch unmöglich, die hierfür erforderliche außergewöhnlich große Genauigkeit mit wirtschaftlich vertretbaren Fertigungsmethoden zu erzielen.

Bei Axialkäfigen für zylindrische Wälzkörper war man bisher der Meinung, daß Käfigkonstruktionen erforderlich sind, die wesentlich starrer und massiver sein müssen als bei Radialkäfigen, da man annahm, daß die Führungskräfte, die von den Käfigteilen auf die Wälzkörper ausgeübt werden müssen, bei Axialkäfigen für zylindrische Wälzkörper deshalb wesentlich höher seien als bei Radialkäfigen, da die Wälzkörper in eine Kreisbahn gezwungen werden müssen, während sie von sich aus geneigt wären, entlang einer geraden Laufbahn abzurollen. Man hat deshalb für diesen Zweck in erster Linie Massivkäfige verwendet und daneben auch sogenannte Schachtelkäfige, bei denen zwei entsprechend profilierte Teile schachtelartig ineinandergreifen und damit eine sehr starre Käfigkonstruktion ergeben. Diesen bekannten Kon-Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper

Anmelder:

Industriewerk Schaeffler o. H. G.

Herzogenaurach

Als Erfinder benannt:
Rudolf Jahn, Herzogenaurach

struktionen haftet der Nachteil an, daß sie einerseits nur mit verhältnismäßig großem Aufwand herzustellen sind und daß sie andererseits eine ziemlich große Masse besitzen, was sich insbesondere dann nachteilig auswirkt, wenn der Käfig im Betrieb häufigen Drehzahländerungen unterworfen wird oder sogar bei Wellen mit oszillierender Bewegung zur Anwendung kommt. Bei jeder Beschleunigung oder Verzögerung des Käfigs in Betrieb hämmern dann die Führungsflächen bzw. -kanten des Käfigs gegen die Wälzkörper, was sehr schnell dazu führt, daß die Führungsgenauigkeit des Käfigs nachläßt.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß tatsächlich die Führungskräfte, die von dem Käfig auf die zylindrischen Wälzkörper zu übertragen sind, längst nicht die Größe haben, wie man bisher angenommen hat. Es konnte deshalb festgestellt werden, daß durchaus Käfige aus verhältnismäßig dünnem Werkstoff, wie z. B. dünnem Stahlblech, die mit einer entsprechenden Profilierung für die Halterung und Führung der Wälzkörper versehen sind, ausreichen, um auch bei sehr großen Axialbelastungen und hohen oder wechselnden Drehzahlen eine dauernde und einwandfreie Führung der Wälzkörper zu gewährleisten.

Es ist zwar schon ein Axialkäfig beschrieben worden, der aus einer verhältnismäßig dünnen Blechscheibe besteht, in die Taschen für die Aufnahme der Wälzkörper eingestanzt sind und wobei die zwischen den Taschen liegenden Stege zur Halterung und Führung der Wälzkörper wellenförmig profiliert sind. Die Herstellung der die Wälzkörper aufnehmenden Taschen ist bei einer solchen Profilierung der Käfigstege schon ziemlich schwierig. Es kommt aber noch hinzu, daß bei dieser Käfigausführung die Führung der Wälzkörper nur an den höchsten bzw. tiefsten Stellen der einzelnen Wellen der Käfigstege erfolgt.

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Die Führung erfolgt somit praktisch nur an einzelnen bunden. Diese zylindrischen Borde können gleich-Punkten, die selbstverständlich auch bei den ver- zeitig die Zentrierung des Käfigs auf der Welle oder hältnismäßig geringen Führungskräften, die aufzu- in der Gehäusebohrung übernehmen. Es ist nun bebringen sind, doch schon ganz erheblich belastet kannt, daß bei Axialkäfigen für zylindrische Wälzwerden, so daß an diesen Stellen mit einem nicht 5 körper, bei denen der äußere zylindrische Bord, der unwesentlichen Verschleiß zu rechnen ist, der bald gleichzeitig auch für den axialen Anlauf der zylindazu führt, daß eine einwandfreie radiale Führung drischen Wälzkörper dient, infolge der auf die Wälzder Wälzkörper nicht mehr sichergestellt ist. Man hat körper einwirkenden Zentrifugalkraft einer besondeentsprechend dieser Veröffentlichung versucht, den ren Belastung unterworfen ist, da die zylindrischen Nachteil dadurch auszugleichen, daß man den Wälz- i° Wälzkörper das Bestreben haben, sich an diesen körpern keine zylindrische, sondern eine leicht ballige Stellen in den Käfigwerkstoff einzubohren. Ins-Mantelfläche gibt, wodurch die erforderlichen Füh- besondere dann, wenn der Käfig wie nach der Errungskräfte für die Wälzkörper noch herabgesetzt findung aus verhältnismäßig dünnwandigem Werkwerden sollen. Das bedingt jedoch wiederum einen stoff bestehen soll, ist es deshalb zweckmäßig, Vorzusätzlichen Aufwand, da es wesentlich einfacher ist, 15 kehrungen dafür zu treffen, daß dieser äußere Käfig-Wälzkörper mit zylindrischer Mantelfläche herzu- bord eine Verstärkung aufweist. Das kann in einstellen, als solche mit balliger Oberfläche. fachster Weise dadurch geschehen, daß man den Es ist ein weiteres Axialkäfig bekanntgeworden, Käfigwerkstoff an dem äußeren Bord des Käfigs umder aus verhältnismäßig dünnwandigem Blech her- legt, so daß an dieser Stelle die doppelte Wandstärke gestellt ist. Dieser Käfig führt und hält die Wälz- 20 des Käfigwerkstoffes vorhanden ist. körper nur auf einer Seite der Wälzkörperteilungs- Eine weitere recht günstige Möglichkeit besteht ebene. Dabei wird der Käfig an der Wälzkörperlauf- darin, daß innerhalb des äußeren Käfigbordes ein bahn zentriert. Der Käfig schleift dabei auf der Lauf- Ring aus einem Werkstoff mit guten Gleiteigenbahn und es entsteht infolge der Reibung ein er- schäften angeordnet ist, gegen den die Wälzkörper höhter Verschleiß. ²5 axial anlaufen können. Es kann sich dabei um einen Einen wirklich brauchbaren Axialkäfig für zylin- Ring aus einem geeigneten Metall oder auch aus drische Wälzkörper aus verhältnismäßig dünnwandi- Kunststoff handeln. Auf diese Weise wird nicht nur gem Werkstoff, dessen die Taschen bildende Stege eine Verstärkung des äußeren Käfigbordes erreicht, die Wälzkörper einzeln mittels beiderseits der Wälz- sondern gleichzeitig der Reibungsanteil zwischen den körperteilungsebene liegender Stegteile halten, die 30 Wälzkörpern und dem Käfig an dieser Stelle noch durch weitere, durch die Teilungsebene gehende vermindert.

Stegabschnitte miteinander verbunden sind, der die Es wurde oben bereits darauf hingewiesen, daß

bekannten Mängel und Nachteile der bisherigen die Käfigborde in an sich bekannter Weise dazu Axialkäfige vollständig vermeidet, schafft die Er- dienen können, den Käfig auf der Welle oder in der findung dadurch, daß die beiderseits der Wälzkörper- 35 Gehäusebohrung zu zentrieren. Beispielsweise bei teilungsebene liegenden Stegteile in an sich bekannter den bekannten Massivkäfigen ist es sehr einfach Weise parallel zu den Wälzkörperachsen verlaufende möglich, den Innen- oder Außendurchmesser des Kanten aufweisen, die sowohl alleine die exakte Axialkäfigs auf die Welle oder die Gehäusebohrung radiale Führung der Wälzkörper als auch die Füh- abzustimmen, damit sich eine einwandfreie Führung rung des Käfigs auf den Wälzkörpern bewirken. Die 40 ergibt. Bei dem Käfig nach der Erfindung ist dies parallel zu den Wälzkörperachsen verlaufenden Füh- deshalb nicht ohne weiteres möglich, da die Lage rungskanten der Käfigstege gewährleisten, daß eine der Borde von der Wälzkörperlänge abhängt, weil linienförmige Berührung zwischen Käfig und Wälz- diese Borde zum axialen Anlauf der Wälzkörper körper über eine möglichst große Länge geschaffen dienen müssen, um zu verhindern, daß die Wälzwird. Im Gegensatz zu der punktförmigen Berührung 45 körper aus den Käfigtaschen axial herausrutschen bei dem vorbeschriebenen Axialkäfig wird hierdurch können. Wenn sich deshalb beispielsweise ein Käfigerreicht, daß die Führungskanten spezifisch schwä- innendurchmesser ergibt, der zu groß ist, als daß eher belastet werden, so daß sie tatsächlich über man den Käfig auf der Welle zentrieren könnte, dann lange Zeit hinweg eine einwandfreie Führung der erfordert dies zusätzliche Vorkehrungen, wie bei-Wälzkörper gewährleisten können. Gleichzeitig 5o spielsweise die Anbringung eines zusätzlichen Ringes sollen nach der Erfindung aber diese Führungskanten zwischen Welle und Käfig. Nach einem weiteren Vorauch die Führung des Käfigs auf den Wälzkörpern schlag der Erfindung kann dieser Nachteil in einübernehmen. Das ist insbesondere bei Axialkäfigen fächer Weise dadurch behoben werden, daß kondeshalb besonders wichtig, weil dafür gesorgt werden zentrisch zu einem oder beiden der zylindrischen muß, daß der Käfig während des Betriebes außer 55 Borde des Käfigs je ein weiterer zylindrischer Bord Berührung mit den Laufbahnen für die Wälzkörper angeordnet ist, wobei diese Borde durch radial gebleibt, richtete Ringteile miteinander verbunden sind. Diese Besonders zweckmäßig ist es, die Führungskanten zweiten zusätzlichen Borde lassen sich ohne weiteren der Stegteile in an sich bekannter Weise mit beson- Aufwand bei der spanlosen Herstellung des Käfigs ders angeformten, z. B. angeprägten Führungsflächen 60 gleich mit anformen.

zu versehen, wodurch einerseits die Berührungsver- In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der

hältnisse zwischen Käfigsteg und Wälzkörper ver- beschriebenen Erfindung dargestellt. Es zeigt bessert werden und andererseits die Möglichkeit ge- F i g. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungs-

schaffen wird, daß sich zwischen den Führungs- gemäßen Käfig, flächen und den Wälzkörpern Schmierkeile ausbilden. 65 F i g. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der F i g. 1 Die einzelnen radial gerichteten Käfigstege sind in größerem Maßstab,

nach der Erfindung in bekannter Weise an ihren F i g. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der F i g. 2

Enden durch zylindrische Borde miteinander ver- in nochmals vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 und 5 Schnitte entsprechend F i g. 2 durch Käfigausführungen mit verstärkten äußeren Borden und

F i g. 6 und 7 Schnitte entsprechend F i g. 2 durch Käfigausführungen mit zusätzlich angeordneten äußeren bzw. inneren Borden.

Die in den Figuren dargestellten Käfige können grundsätzlich sowohl durch spanlose als auch durch spanabhebende Fertigung hergestellt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Herstellung aus Blech durch spanlose Verformung herausgestellt. Der Axialkäfig 1 nach den F i g. 1 bis 3 besteht aus einer kreisringförmigen Blechscheibe, die in die Querschnittsform nach F i g. 2 gebracht wurde und in der durch Ausstanzen die Taschen 2 für die Aufnähme der Wälzkörper 3 angebracht wurden. Die die Taschen beiderseits begrenzenden Stege 4 bestehen aus den parallel zu der Wälzkörperteilungsebene 5 verlaufenden Abschnitten 6 und 7 sowie aus den diese Abschnitte miteinander verbindenden abgewinkelten und durch die Teilungsebene 5 hindurchgehenden Stegabschnitten 8. Wie die Fig. 3 deutlich erkennen läßt, sind die Stege im Bereich der Abschnitte 8 schmäler ausgeführt als im Bereich der Abschnitte 6 und 7. Daraus ergibt sich, daß die Führung der Wälzkörper 3 lediglich durch die diesen Wälzkörpern zugekehrten Kanten der Stegabschnitte 6 und 7 erfolgt, während die Stegabschnitte 8 gegenüber den Wälzkörpern zurücktreten. Die den Wälzkörpern zugekehrten Kanten der Stegabschnitte 6 und 7 können zweckmäßigerweise mit angeformten, insbesondere angeprägten Führungsflächen 9 versehen sein. Am inneren und äußeren Umfang ist der Käfig 1 mit axial gerichteten Borden 10 versehen, gegen die die Wälzkörper 3 axial anlaufen können. Diese Borde 10 sorgen gleichzeitig dafür, daß die Wälzkörper 3 nicht axial aus den Käfigtaschen 2 herausrutschen können.

In den F i g. 4 und 5 sind Käfigausführungen dargestellt, die sich von der nach F i g. 2 lediglich dadurch unterscheiden, daß die äußeren Käfigborde 10 verstärkt ausgeführt sind. Nach F i g. 4 ist innerhalb des Bordes 10 ein Ring 11 aus einem Werkstoff mit besonders guten Gleiteigenschaften angebracht, der durch eine zusätzliche Umbördelung 12 des Bordes 10 in seiner Lage gehalten wird. Nach F i g. 5 ist eine Verstärkung des Bordes 10 einfach dadurch erreicht, daß an dieser Stelle der Käfigwerkstoff nach innen umgelegt wurde und damit den zusätzlichen innenliegenden Bord 13 ergibt.

Die F i g. 6 und 7 zeigen schließlich Käfigausführungen, die gegenüber der Ausführung nach F i g. 2 noch, je einen zusätzlichen inneren oder äußeren Bord aufweisen, durch den die Zentrierung des Käfigs entweder auf der Welle oder in der Gehäusebohrung erfolgen kann. Zu diesem Zweck ist nach F i g. 6 innerhalb des inneren Bordes 10 ein zusätzlicher zylindrischer Bord 14 angebracht, der durch den radial gerichteten Ringteil 15 mit dem Bord 10 verbunden ist. Gleichzeitig ist der äußere Bord 10 ähnlich wie bei der Ausführung nach F i g. 5 dadurch verstärkt, daß dort der Käfigwerkstoff umgelegt wurde und dadurch den zusätzlichen außenliegenden Bord 16 ergibt. Im Gegensatz zu der Ausführung nach F i g. 5 wird hierbei allerdings der Käfigwerkstoff nicht nach innen, sondern nach außen umgelegt. Die F i g. 7 stellt praktisch nur die Umkehrung dieser Ausführung dar, wobei außerhalb des äußeren Bordes 10 ein zusätzlicher konzentrischer zylindrischer Bord 17 angeordnet ist, der durch den Ringteil 18 mit dem äußeren Bord 10 verbunden ist. In beiden Fällen werden die zusätzlichen Borde bzw. 17 bei der Herstellung des Käfigs zweckmäßigerweise durch spanlose Verformung angebracht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper, insbesondere Nadelkäfig, aus verhältnismäßig dünnwandigem Werkstoff, dessen die Taschen bildende Stege die Wälzkörper einzeln mittels beiderseits der Wälzkörperteilungsebene liegender Stegteile halten, die durch weitere, durch die Teilungsebene gehende Stegabschnitte miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits der Wälzkörperteilungsebene liegenden Stegteile in an sich bekannter Weise parallel zu den Wälzkörperachsen verlaufende Kanten aufweisen, die sowohl allein die exakte radiale Führung der Wälzkörper als auch die Führung des Käfigs auf den Wälzkörpern bewirken.

2. Axialkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zu den Wälzkörperachsen verlaufenden Kanten der beiderseits der Wälzkörperteilungsebene liegenden Stegteile in an sich bekannter Weise mit besonders angeformten, z. B. angeprägten Führungsflächen versehen sind.

3. Axialkäfig nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial verlaufenden Stege in bekannter Weise an ihren Enden durch zylindrische Borde miteinander verbunden sind.

4. Axialkäfig nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Bord durch Umlegen des Käfigwerkstoffes verstärkt ist.

5. Axialkäfig nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des äußeren Bordes ein Ring aus einem Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften angeordnet ist, gegen den die Wälzkörper axial anlaufen.

6. Axialkäfig nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zu einem oder beiden der zylindrischen Borde je ein weiterer zylindrischer Bord angeordnet ist, wobei diese Borde durch radial gerichtete Ringteile miteinander verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 023 932;
französische Patentschrift Nr. 1168 736.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 630/187 7.64 © Bundesdruckerei Berlin