DE19745410A1

DE19745410A1 - Maschinenelement

Info

Publication number: DE19745410A1
Application number: DE19745410A
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Stark
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-04-22

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Maschinenelemente, insbesondere Wälzlager und Freiläufe, bei denen Wälzkörper oder Klemmelemente aufnehmende Käfige zwischen ineinander angeordneten Maschinenteilen angeordnet sind. Diese Käfige halten und führen die Klemmelemente und Wälzkörper; bei den die Erfindung betreffenden Maschinenelementen sind die Käfige mit Haltemitteln zum verliersicheren Verbinden der Maschinenteile und der Käfige ausgerüstet.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE-C 21 08 562 ist ein Schrägkugellager bekannt, dessen Kunststoff käfig an seinen beiden axialen Enden jeweils in eine radiale Richtung erstreckte Vorsprünge aufweist, die in Ausnehmungen eines äußeren Laufringes oder in Ausnehmungen einer Welle eingreifen. Zwar sind die Vorsprünge als Halte mittel ausgebildet, wobei in einer axialen Richtung einer der Laufringe über die Kugeln an dem anderen Laufring abgestützt ist; jedoch ist der hier offenbarte Käfig lediglich für Schrägkugellager geeignet. Bei einem Nadellager, dessen Laufbahnen parallel zur Drehachse angeordnet sind und dessen Laufringe keine Radialborde für die Nadeln aufweisen, kann ein derartiger Käfig nicht verwen det werden, da die Laufringe axial voneinander abgleiten würden. Weiterhin ist nachteilig, daß die Haltemittel außerhalb der axialen Erstreckung des Schrägku gellagers angeordnet sind, wodurch eine unerwünschte Erhöhung der Baubreite die Folge ist.

Aus dem DE-U 19 14 884 beispielsweise ist ein Nadellager bekannt, bei dem ein zylindrischer Kunststoffkäfig zwischen zwei Laufringen angeordnet ist. Der Kunststoffkäfig umfaßt Käfigborde und die Käfigborde miteinander verbindende Stege, die zusammen mit den Käfigborden Taschen für Kugeln oder Nadel begrenzen, die an einander zugewandten Laufbahnen der Laufringe abwälzen. Beide Laufringe weisen an beiden axialen Enden Randaussparungen auf, in die einstückig mit den Käfigborden des Kunststoffkäfigs verbundene radiale Vor sprünge eingreifen. Die radialen Vorsprünge sind hier allerdings als Dichtlippen ausgebildet, die das Eindringen von Verunreinigungen in den Laufbahnbereich verhindern sollen. Der Käfig ist zweiteilig ausgeführt, wobei die Teilungsebene quer zur Drehachse des Nadellagers verläuft. Die beiden Käfigteile werden je von einer axialen Seiten in den von den Laufringen gebildeten ringförmigen Spalt eingefügt und an ihren Stoßstellen miteinander verbunden. Bei dieser Montage werden die Dichtlippen nicht beschädigt. Die offenbarten Wälzlager bilden verliersichere Einheiten deshalb, weil die Laufringe mit Borden versehen sind, an denen sich die Wälzkörper axial abstützen. Einer der Borde ist zur einfachen Montage der Nadeln als separates Bauteil ausgeführt. Die Dichtlippen sind nicht als Haltemittel konzipiert, die ein Zusammenhalten des Wälzlagers sicherstellen sollen.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Maschinenelement nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß einerseits eine einteilige Ausführung des Käfigs möglich ist, der von lediglich einer axialen Seite her zwischen zwei ineinander angeordneten Maschinenteile eingeführt werden kann, wobei andererseits sichergestellt sein soll, daß der Käfig mit seinen Haltemitteln beide Maschinenteile an beiden axialen Enden sicher hintergreift.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der eine Käfigbord mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten radialen Vorsprüngen ver sehen ist, wobei unter elastischer Auslenkung des Kunststoffkäfigs die radial nach außen erstreckten Vorsprünge nach radial innen und die radial nach innen erstreckten Vorsprünge nach radial außen derart verlagert sind, daß die radialen Vorsprünge innerhalb des ringförmigen Spalts angeordnet sind. Der besondere Vorteil dieses erfindungsgemäßen Käfigs besteht darin, daß beispielsweise für den Einsatz in einem Wälzlager oder in einem Freilauf die Laufringe bzw. die Klemmringe bereits ineinander angeordnet sein können, bevor der Käfig einge führt wird. Die Auslenkung des Käfigs bzw. die Verlagerung der Vorsprünge erfolgt soweit, bis der Käfig problemlos zwischen die ineinander angeordneten Maschinenteile eingefügt werden kann. Nach Durchtritt durch einen von den beiden Maschinenteilen gebildeten ringförmigen Spalt wird die elastische Auslenkung zurückgenommen, wobei die Vorsprünge die Maschinenteile zu beiden radialen Seiten hintergreifen. Vorzugsweise ist der Käfigbord aus seiner Kreisform elastisch auslenkbar gestaltet, wobei die Vorsprünge an sich nicht elastisch auslenkbar sein müssen. Es ist aber auch im Rahmen der Erfindung möglich, die Vorsprünge an sich elastisch auslenkbar zu gestalten. Es genügt, wenn einer der beiden Käfigborde mit den Vorsprüngen versehen ist. Der andere Käfigbord kann beispielsweise radial derart erstreckt sein, daß er auf grund seiner radialen Bauhöhe die beiden Maschinenteile hintergreift.

Eine besonders günstige erfindungsgemäße Variante sieht vor, daß am Umfang einander gegenüberliegend angeordnete Vorsprünge des einen Käfigbordes in die gleiche radiale Richtung erstreckt sind. Wird der eine der einander gegen überliegenden Vorsprünge an einer Stütze abgestützt und der jeweils andere Vorsprung mit einer Kraft belastet, die auf einer die beiden Vorsprünge ver bindenden Linie liegt, so werden beide Vorsprünge in die gewünschte radiale Richtung ausgelenkt. Beispielsweise sind erfindungsgemäße Varianten denkbar, bei denen beispielsweise zwei oder vier Vorsprünge am Innenumfang und zwei oder vier Vorsprünge am Außenumfang des Käfigbordes vorgesehen sind. In diesem Fall können Kräfte aus mehreren Richtungen eingeleitet werden, um die gewünschte Auslenkung des Wälzlagerkäfigs zu erhalten.

Zum leichteren Einführen des Käfigs in den ringförmigen Spalt mag es zweckmä ßig sein, wenn die Vorsprünge keilförmig verjüngt sind.

Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für Nadellager und Klemmrollen freiläufe, die keine Borde zum axialen Abstützen der Klemmrollen und Nadeln aufweisen. Bei diesen Maschinenelementen sind die für den Kontakt mit den Nadeln und Klemmrollen vorgesehenen Bahnen parallel zur Drehachse ausge bildet, wobei die lichte Weite des ringförmigen Spalts durch die Bahnen be grenzt ist. Der mit den Klemmrollen oder den Nadeln bestückte erfindungs gemäße Käfig wird in der beschriebenen Weise ausgelenkt und problemlos in den ringförmigen Spalt eingeführt. Wenn das Maschinenelement durch ein Nadellager gebildet ist, sind die Maschinenteile durch Laufring, die Wälzkörper durch Nadeln und die Bahnen durch zylindrische Laufbahnen gebildet. Wenn das Maschinenelement durch einen Klemmrollenfreilauf gebildet ist, ist die eine Bahn glattzylindrisch ausgeführt und die andere Bahn weist über den Umfang verteilt angeordnete Klemmrampen für die Klemmrollen auf.

Vorzugsweise sind die Maschinenteile mit Randaussparungen versehen, in die die Vorsprünge des Käfigs eingreifen. Auf diese Weise sind Maschinenelemente gebildet, bei denen die Vorsprünge axial innerhalb des von den Maschinent eilen gebildeten ringförmigen Spalts angeordnet sind.

Zum Auslenken des Käfigs ist entweder der Käfigbord elastisch auslenkbar, oder die Vorsprünge an sich sind elastisch auslenkbar. Bevorzugt ist jedoch die Lösung, nach der der Käfigbord elastisch auslenkbar ist. Insbesondere aus Kunst stoff im Spritzverfahren hergestellte erfindungsgemäße Käfige sind besonders preiswert, wobei eine einfache Gestaltung der Vorsprünge möglich ist, wenn der Käfigbord an sich elastisch auslenkbar ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Nadellager

Fig. 2 eine Ansicht des Wälzlagerkäfigs aus Fig. 1,

Fig. 3 einen teilweisen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Frei laufs und

Fig. 4 einen Teil eines Freilaufkäfigs aus Fig. 3 in perspektivischer Darstellung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Nadellager, zwischen dessen Laufringen 1, 2 Nadeln 3 angeordnet sind, die an einander zugewandten Laufbahnen 4, 5 der Laufringe 1, 2 abwälzen. Die Laufbahnen 4, 5 begrenzen einen lichten Ringspalt 5a. Die Nadeln 3 sind in Taschen 6 eines aus Kunststoff gebildeten Wälzlagerkäfigs 7 angeordnet, der aus Käfigborden 8, 9 und die Käfigborde miteinander verbindenden Stegen 10 gebildet ist. Die Käfigborde 8, 9 und die Stege 10 begrenzen die Taschen 6. Der Käfigbord 9 ist mit Vorsprün gen 11 versehen, die in Randaussparungen 12, 13 der Laufringe 1, 2 eingreifen bzw. die die beiden Laufringe 1 und 2 hintergreifen. Der Käfigbord 8 ist mit Vorsprüngen 14, 15 versehen, wobei die Vorsprünge 14 nach radial außen gerichtet sind und in eine Randaussparung 16 des Laufrings 1 eingreifen, und wobei die Vorsprünge 15 in eine Randaussparung 17 des Laufrings 2 eingreifen. Die Randaussparung 17 reicht im Ausführungsbeispiel über die gesamte radiale Erstreckung des Laufrings 2, welche Randaussparung 17 sich im vorliegenden Fall dadurch ergibt, daß der Laufring 2 schmaler ist als der Laufring 1. Die Vorsprünge 14, 15 sind besser in der Fig. 2 zu erkennen, die eine Ansicht des Wälzlagerkäfigs 7 zeigt. Insgesamt sind vier Vorsprünge 14, 15 an dem Kä figring 8 vorgesehen, die jeweils um 90° zueinander versetzt am Umfang des Käfigbordes 8 vorgesehen sind. Einander gegenüberliegende Vorsprünge 14, 15 erstrecken sich in die gleiche radiale Richtung, also entweder nach radial außen oder nach radial innen.

Wird dieser Käfig 7 unter einer radialen Belastung aus seiner Kreisform heraus in eine Ellipsenform elastisch derart verformt, daß die Vorsprünge 15 auf der großen Halbachse der Ellipse und die Vorsprünge 14 auf der kleinen Halbachse der Ellipse angeordnet sind, läßt sich dieser verformte Käfig problemlos zwi schen die ineinander angeordneten und zueinander zentrierten Laufringe 1, 2 problemlos einführen. Die nach innen verschobenen Vorsprünge 14 passieren mühelos die Laufbahn 4 des Laufrings 1 und die nach außen verschobenen Vorsprünge 15 passieren problemlos die Laufbahn 5 des Laufrings 2.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines quergeschnittenen erfindungsgemäßen Klemmrollenfreilaufs. Ein mit Klemmrampen 18 versehener Klemmring 19 und eine Welle 20 begrenzen einen ringförmigen Spalt 21 in dem ein mit Klemm rollen 22 bestückter Freilaufkäfig 23 angeordnet ist. Die Klemmrollen sind gegen die Klemmrampen 18 und die zylindrische Klemmbahn 24 der Welle 20 angefedert.

Fig. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt des Freilaufkäfigs 23. Der Freilaufkäfig 23 weist Käfigborde 25, 26 auf, die mittels Stegen 27 einstückig miteinander verbunden sind. Die Stege 27 und die Käfigborde 25, 26 begrenzen Taschen 28, in denen die Klemmrollen 22 angeordnet und von Federn 29 gegen die Klemmrampen 18 und Klemmbahn 24 angefedert sind. Während die radiale Bauhöhe des Käfigbordes 26 so groß ist, daß der Klemm ring 19 und die Welle 20 hintergriffen werden, ist der Käfigbord 25 an seinem äußeren und an seinem inneren Umfang je mit Vorsprüngen 30, 31 versehen. Die Vorsprünge 30, 31 hintergreifen ebenfalls den Klemmring 19 und die Welle 20. Die Vorsprünge 30, 31 sind derart abgeschrägt, daß ein Einführen in den ringförmigen Spalt 21 problemlos möglich ist. Die Auslenkung und das Ein führen des Freilaufkäfigs 23 erfolgt in analoger Weise wie bei dem beschriebe nen Wälzlager.

Bezugszeichenliste

1

Laufring

2

Laufring

3

Nadel

4

Laufbahn

5

Laufbahn

5

a ringförmiger Spalt

6

Tasche

7

Wälzlagerkäfig

8

Käfigbord

9

Käfigbord

10

Steg

11

Vorsprung

12

Randaussparung

13

Randaussparung

14

Vorsprung

15

Vorsprung

16

Randaussparung

17

Randaussparung

18

Klemmrampen

19

Klemmring

20

Welle

21

ringförmiger Spalt

22

Klemmrolle

23

Freilaufkäfig

24

zylindrische Klemmbahn

25

Käfigbord

26

Käfigbord

27

Steg

28

Tasche

29

Feder

30

Vorsprung

Claims

1. Maschinenelement, dessen ineinander angeordnete Maschinenteile (1, 2, 19, 20) mit ihren einander zugewandten, für den Kontakt mit Klemmelementen (22) oder Wälzkörpern (3) vorgesehenen Bahnen (4, 5, 18, 24) einen ringförmigen Spalt (5a, 21) begrenzen, in dem ein Kunststoffkäfig (7, 23), insbesondere Wälz lagerkäfig (7) und Freilaufkäfig (23) angeordnet ist, dessen Käfigborde (8, 9, 25, 26) und die Käfigborde (8, 9, 25, 26) miteinander verbindende Stege (10, 27) Taschen (6, 28) für die Aufnahme von Wälzkörpern (3) oder Klemmelementen (22) bilden, wobei die Käfigborde (8, 9, 25, 26) mit Haltemitteln (11, 14, 15, 30, 31) zum verliersicheren Verbinden der Maschinenteile (1, 2, 19, 20) ver sehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Käfigbord (8, 25) mit mehre ren über den Umfang verteilt angeordneten radialen Vorsprüngen (14, 15, 30, 31) versehen ist, wobei unter elastischer Auslenkung des Kunststoffkäfigs (7, 23) radial nach außen erstreckten Vorsprünge (14, 30) nach radial innen und radial nach innen erstreckten Vorsprünge (15, 31) nach radial außen derart verlagert sind, daß die radialen Vorsprünge (14, 15, 30, 31) innerhalb des ringförmigen Spalts (5a, 21) angeordnet sind.

2. Maschinenelement nach Anspruch 1, bei dem am Umfang einander gegen überliegend angeordnete Vorsprünge (14, 15, 30, 31) des einen Käfigbordes (8, 25) in die gleiche radiale Richtung erstreckt sind.

3. Maschinenelement nach Anspruch 1, bei dem die Vorsprünge (30, 31, 14, 15) des einen Käfigbordes (8, 25) zum Einführen in den ringförmigen Spalt (5a, 21) keilförmig verjüngt sind.

4. Maschinenelement nach Anspruch 1, bei dem die lichte Weite des ringförmi gen Spalts (5a, 21) von den im wesentlichen parallel zur Drehachse angeord neten Bahnen (4, 5, 18, 24) begrenzt ist.

5. Maschinenelement nach Anspruch 4, das durch ein Nadellager oder Rollenla ger gebildet ist, wobei die Maschinenteile durch Laufringe (1, 2), die Wälzkör per durch Nadeln (3) oder Rollen und die Bahnen durch zylindrische Laufbah nen (4, 5) gebildet sind.

6. Maschinenelement nach Anspruch 4, das durch einen Klemmrollenfreilauf gebildet ist, wobei die eine Bahn (24) glattzylindrisch ausgeführt ist und die andere Bahn über den Umfang verteilt angeordnete Klemmrampen (18) für die Klemmrollen (22) aufweist.

7. Maschinenelement nach Anspruch 1, dessen Maschinenteile (1, 2, 19, 20) an beiden axialen Enden Randaussparungen (12, 13, 16, 17) aufweisen, die von den Vorsprüngen (14, 15, 30, 31) des Kunststoffskäfigs (7, 23) hintergriffen werden.

8. Verfahren zur Herstellung eines Maschinenelementes nach Anspruch 1, wobei der mit den Wälzkörpern (3) oder Klemmelementen (22) bestückte Kunst stoffkäfig (7, 23) an seinen mit den nach radial außen erstreckten Vorsprüngen (14, 30) versehenen Umfangsstellen elastisch nach radial innen und an seinen mit den nach radial innen ertreckten Vorsprüngen (15, 31) versehenen Umfangs stellen elastisch nach radial außen soweit ausgelenkt wird, bis die Vorsprünge (14, 15, 30, 31) des einen Bordringes (8, 25) innerhalb der radialen Erstreckung des ringförmigen Spalts (5a, 21) angeordnet sind, wobei nach Durchtritt der Vorsprünge (14, 15, 30, 31) durch den ringförmigen Spalt (5a, 21) die Vor sprünge (14, 15, 30, 31) in die Randaussparungen (12, 13, 16, 17) eingreifen.