DE1525145A1

DE1525145A1 - Kugellagerkaefig

Info

Publication number: DE1525145A1
Application number: DE1965K0056560
Authority: DE
Inventors: Joseph Kearns
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-07-17
Filing date: 1965-07-07
Publication date: 1969-08-14
Also published as: AT257288B; US3361499A; DE1525145B2; FR1428220A; GB1068009A

Description

"Kugellagerkäfig" Die Erfindung bezieht sich auf Kugellagerkäfige.
Ein übliches Kugellager enthält»einen inneren und einen äußeren. Laufring und eine Vielzahl von in einer ringförmigen Reihe zwischen die Laufringe eingesetzter Laufkugeln, die durch einen Kugellagerkäfig voneinander im Abstand gehalten, werden. Der Käfig wird häufig als Preßling aus Metallblech, insbesondere Stahlblech hergestellt. Unter bestimmten-erschwerten Betriebsbedingungen üblicher Kugellager,- wenn beispielsweise schwere Belastungen aufgenommen werden sollen und/oder unter extremen Bedingungen gearbeitet werden muß, sind solche Kugellager nicht vollständig zufriedenstellend. Beispielsweise haben in Förderern, bei denen eine große Anzahl von Kugellagern Verwendung finden, die Werkstücke durch Wärmebehandlungsofen oder durch säurehaltige Atmosphären bewegen, die Kugellager nur eine sehr kurze Lebensdauer, wobei sich herausgestellt hat, daß die zuerst ausfallenden Teile die Kugella,gerkäfige sind.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen verbesserten Kugellagerkäfig zu schaffen, der beispielsweise den oben umrissenen harten Betriebsbedingungen gewachsen ist. .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kugellagerkäfig zwei*ringa,rtige, in einer zur Käfigachse senkrechten Ebene aufeinandertre-ffende Teile enthält, die aus verdichtetem und gesintertem pulverförmigen Metall bestehen.
Vorzugsweise sind diese beiden ringartigen Teile identisch ausgebildet und weisen in weiterer Ausbildung der Erfindung über den ganzen Umfang a=ähernd konstante axiale Dicke auf. .
Dabei weist zweckmäßig die axial innen liegende Fläche jedes Teiles im gleichen Umfangsabstand liegende Ausnehmungen zur Aufnahme der Lagerkugeln auf, während die axial außen liegende Fläche mit versenkten Teilen zwisehen den Ausnehmungen versehen. ist,- die vorteilhaft ha,lbzylinderisch ausgebildet sind.
Einige der versenkten Teile sind zweckmäßig mit Löchern zur Aufnahme von Nieten-oder Stiften zur Verbindung der Teile versehen.
Die Ausnehmungen selbst sind in weiterer Ausbildung der Erfindung besonders vorteilhaft im gleichen Abstand auf den Teilen vorgesehen: Die Löcher in den versenkten Teilen können teilweise pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein, aber in weiterer Ausbildung der Erfindung auch teilweise eine kugelstumpfförmige Ausbildung allein oder zusätzlich dazu aufweisen. Die Zeichnungen zeigen in Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kugellagers; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II - II der Fig. 1; Fig- 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles des Kugellagerkäfigs vor dem Einbau in das Kugellagen nach Fig. 1; Fig.. 4 und 5 Schnitt- bzw.Draufsichtdarstellungen eines Teilausschnittes des erfindungsgemäßen Kugellagerkäfiga; und in Fig. 6 und 7 den Figuren 4 und-5 entsprechende Ansichten, jedoch bei einer abgeänderten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugellagerkäfige.
Nach den Figuren 1 - 5 enthält ein Kugellager einen Außensing @10 mit einem Laufring 11 an seiner radial innen liegenden Oberfläche, einem zugeordneten Innenring 12 mit einem Laufring 13 an seiner radial außenliegenden Ober-Fläche, eine Vielzahl von Lagerkugeln 14, im vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Lagerkugeln, und. einem Käfig 15. Der Käfig 15 hält !den gleichen Abstand der Zager- -kugeln 1`4 über und zwischen den Laufringen 11 und 13 aufrecht und einen großen Anteil an Staub und Schmutz von -den Lagerkugeln und. Laufringen fern, während er gleichzeitig das Schmiermittel festhält. Der Kugellagerkäfig 1.5 besteht beim bäachriebenen Ausftihrungebeispiel aus: zwei identischen ringartigen Teilen 16, welche mit ihren ax.ial innen liegenden Flächen 17 in einer Ebene zusammentreffen, die senkrecht zur Achs: des Käfigs 15 und des gesamten Kugellagers verläuft und die Lagerkugeln 14 halbierend schneidet, Die Teile 16 werden durch. vier Nieten 18:, die .auch als Schraubstifte oder dergleiahen:ausgebildet sein können, zusammengehalten. Diese Nieten 18 oder dergleichen bestehen vorzugsweise aus einem Stahl für Hochtemperaturbetrieb und verlaufen durch fluchtende lcicher 19 in den Teilen 16.
Die axial innen liegende Fläche 17 jedes ringförmigen Teiles 16 enthält acht halbzylindersche Ausnehmungen 20, die Im gleichen Abstand um den Ring mit radial vierlaufenden Achsen angeordnet sind. Jede Ausnehmung 20 anbeitet mit einer entsprechenden Ausnehmung 20 auf dem anderen Teil zusammen, so daß ein zylindrischer Käfig für eine entsprechende Lagerkugel 14 entsteht. Die axial außen liegende Fläche 21 jedes Teiles 16 ist mit acht versenkten Teilen-22 zwischen den Ausnehmungen 20 in der Innenfläche 17 versehen. Beim wiedergegebenen Ausführungebeispiel si4id vier solcher Löcher im gleichen :Winkelabstand auf den entsprechenden. versenkten Teilen 22' vorgesehen, wie man deutlich aus Fig. 1 erkennt.
Nach: den Figuren 4 und 5 ist jedes Loch 19 durch den Boden einer Ausnehmung 23 von kegelstumpffdrmiger Gestalt geführt, so daß der Kopf des Schaftes jeder Niete 1-8n die Ausnehmung 23 versenkbar ist.- Man. erhält- damit eine verbesserte Befestigung, welche die-Möglichkeit eines Bruches der Teile 1'6 während des Vernietens und im Gebrauch stark herabsetzt. Darüber hinaus ermöglicht diese Anordnung eine Toleranz in der notwendige. Dänge der Niete 18. Beim gewählten Ausführungsbeispiel hat die Ausnehmung 23 eine quadratische Grundfläche.
In den Figuren 6 und 7 ist eine abgeänderte AUsfÜhrungsform des Käfigs 15 wiedergegeben, bei dem die A.usnehmungen 13 für jedes Loch 19 sich von der Basis einer kegelstumpfförmigen Wandung 2¢ in dem entsprechend. gestuften Teil 22 öffnen. Die Verwendung der kegelstumpffüzmigen Wandung 24 vergrößert. die annehmbare Toleranz in der Nietenlänge und reduziert die axiale Dicke des Käfigteils an dieser Stelle.
Die Käfigteile 16@bestehen aus verdichtetem und gesintertem pulverförmigen Metall, dessen Verarbeitung nach üblichen pulvermetallurgischen Verfahren erfolgen kann.
-Beispielsweise kann man ein Pulvergemisch mit folgender Zusammensetzung verwenden:

Nickel 192 - 198 %

Kupfer 0,8 - 1,2 %

Mangan 2,2 - 2'6 "

Kohlenstoff 0,6 - 0gg

Eisen Rest bis zu insgesamt 100

Das Gemisch wird in Gesenken mit einem Minimaldruck von 3 500 kg/cm 2 verdichtet, um eine minimale grüne Dichte von 6,3 g/cm3 .zu erzielen. Das Sintern schließt sich bei annähernd 1150o C für die Dauer von ca. einer Stunde an. Kau erkennt, daß die Käfigteile 16 auf diese Weise in einer Form hergestellt werden, die keine Nachbearbeitung und keine weiteren Verarbeitungsstufen erforderlich macht. Die beschriebene Kugellageranordnung hat sich als außerordentlich zufriedenstellend im Vergleich-mit Kugellagern herausgestellt, die gepresste Stahlkäfige aufweisen. Dies geht insbesondere auf den geringen Käfigausfall zurück. Die Käfige b--sitzen ausgezeichnete Vers.chleißfestigkeitseigenschaften selbst unter den schiersten Betriebsbedingungen, beispielsweise in Förderersystemen, wo die Kugellager lasten aufnehmen und sie durch entfettende Bäder; Wärmebehandlungsöfen und dergleichen transportieren. Dies geht zum Teil auf die vergrößerte Materialstärke in den Käfigen zurück, was durch die Verwendung eines verdichteten Metalls ohne wesentliche Vergrößerung des Gesamtgewichtes des Käfigs möglich wird, und zum Teil auch die Durchlässigkeit des Käfigmaterals, wodurch geringe-- aber kritische-Mengen an Sctermittel im Käfigma.teral sowie -zwischen den Käfigteilen aufgenommen und gefangen gehalten werden, ab da;ß -sich nicht nur der Verschleiß an ., den Kugeln oder Rollen verrri ngert, sondern. auch ein. korrosiver Angriff auf das Käfigma.te-ria.l verhindert wird.
In diesem Zusammenhang darf- darauf hingewiesen werden, da,ß selbstverständlich die Kugeln nur a.1s Beispiel gewählt sind-und in. gleicher Käse- an die Stelle--von .Kugeln auch Rollen, Nadeln oder dergleichen treten können.
Vom Erfinder durchgeführte vorhergehende Versuche zur Erzeugung eines Meta.11 bestehenden Käfigteilen ergaben weniger zufriedenstellende Ergebnisse im Vergleich zu dem beschräebenen Käfigteil. Der a.uBergewöhnliche Erfolg des erfindungsgemäßen Käfigteils geht nicht zuletzt offenbar auf die vdrsenkten, abgesetzten Teile zurück, die -die Wirkung: haben, daß der Käfigteil eine an.-nähernd konstante Axaldicke über den gesamten Teil a,ufweist und somit Beanspruchungskonzentra;ti.onen an besonderen Stellen über den Teil vermieden werden. Dies steht im Gegensatz zu einem-Käfigtel mit nicht versenkten Teilen, wo Fehler an den Beanspruchungskonzentra.tionspunkten gegenüber den die Kugeln oder dergleichen aufnehmenden Ausnehmungen auftraten.. Die Ausnehmungen 23 und.de Wende 244 tragen wesentlich zur Konstanz in der axialen Dicke der Käfigteile bei.

Claims

F a t e n t a n s- p r ü c h e 1.) Kugellagerkäfig, d a; d u r e h g e k e n. n z e i c h -n e t , daß er 2 ringartige, .in einer zur Käfigachse senkrechten Ebene aufeinandertreffende Teile (16) enthält, die aus verdichtetem und gesintertem pulverförmigem Metall bestehen. 2.) Kugellagerkäfig nach Anspruch 1, d a. d u r c h g ei e n -n z e i c h n e t ,: daß die beiden ringartigen Teile (16) indentisch ausgebildet sind. . 3.) Kugella.gerkäfig nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden ringartigen Teile (16) über den ganzen Umfang annähernd konstante axiale Dicke aufweisen. 4.) Kugeilagerkäfig näeh den Ansprüchen 1 - 3 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h: n e t , daß die axial: innenliegende Fläche (17) jedes Teiles (16) im gleichen Umfangsabstand liegende Ausnehmungen (20) zur Aufnahme der lagerkugel (1¢) aufweist, während die axial außenliegende Fläche (21) mit versehkten Teilen (22) zwischen den Ausnehmungen (20) versehen ist. 5.) Kugellagerkäfig nasch Anspruch 4, d a d u r o h g e k e n- n z e i c h n e t , da;ß die Ausnehmungen (20) halbzylindrisch ausgebildet sind. 6.) Kugellagerkäfig nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß einige der versenkten Teile (22) Löcher (19) zur Aufnahme von Nieten oder Stiften (18) zur Verbindung der Teile (16) aufweisen. 7.) Kugellagerkäfig nach den vorhergehenden Ansprüchen,: d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausnehmungen (20) im gleichen Abstand auf den Teilen (16) vorgesehen sind. B.) Kugellagerkäfig nach den Ansprüchen-6 undloder' 7, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t , daß die Löcher (19) teilweise pyra,midenstumpfförmig (23) ausgebildet sind. -9.) Kugellagerkäfig nach den Ansprüchen 6,7, und/oder 8, d a d u -r c h g e k e n n z e ic h n e t , daß die Löcher (19) teilweise kegelstumpfförmig (24) ausgebildet sind. _