DE19845051A1 - Kunststoff-Käfig für Rollenlager - Google Patents
Kunststoff-Käfig für RollenlagerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kunststoff-Käfig für ein Rollenlager, insbesondere
Verbesserungen eines Kunststoffkäfigs, der in ein Rollenlager eingebaut ist, das
einen Drehkörper, beispielsweise die Welle einer Werkzeugmaschine, abstützt,
die mit hoher Drehzahl angetrieben ist, wobei sie mit kleinen Mengen von
Schmierfett oder Schmieröl geschmiert ist.
Um die Genauigkeit der Bearbeitung zu verbessern, ist für die drehbare Lagerung
der Welle von Werkzeugmaschinen ein Lager erwünscht, das in hohem Maße
starr ist und eine hohe Umlaufgeschwindigkeit sowie eine geringe Wärmeerzeu
gung aufweist. Darüber hinaus ist in den letzten Jahren eine Hochgeschwindig
keits-Stabilität erwünscht, um die Bearbeitungseffizienz zu verbessern, so daß die
Ausrüstung mit hohen Geschwindigkeiten während langer Zeitspannen verwendet
werden kann.
In Hinblick auf diese Eigenschaften ist zur Verbesserung der Starrheit in Radial
richtung die Verwendung eines zylindrischen Rollenlagers als Lager üblich gewor
den. Auch ist zur Verbesserung der Umlaufgenauigkeit sowie weiter zur Verbesse
rung der Starrheit in Radialrichtung der Innenraum im Inneren des zylindrischen
Rollenlagers negativ ausgebildet worden, so daß eine Vorlast bzw. Vorspannung
auf das Lager zur Einwirkung gebracht ist.
Das zur Einwirkungbringen dieser Art einer Vorlast schafft jedoch äußerst ernst
hafte Bedingungen für ein Lager, wie beispielsweise ein Rollenlager, was es leicht
macht, daß ein Fehlverhalten, wie beispielsweise Verschleiß und Verklemmen in
nerer Teile, auftritt.
Daher sind Rollenlager für normale industrielle Maschinen üblicherweise derart
hergestellt, daß es innerhalb des Lagers während des Betriebes einen positiven
Raum gibt, der es möglich macht, die Lebensdauer des Lagers bis zum Abblättern
zu verlängern, sowie einen Abfall der Lagerungsfunktionen infolge von Störungen
zu überwinden.
Des weiteren ist es für Rollenlager von Werkzeugmaschinen üblich, daß sie unter
Schmierbedingungen, wie beispielsweise dem Zuführen sehr kleiner Mengen von
Schmierfett oder Schmieröl, betrieben werden, um die während des Betriebs er
zeugte Wärme zu minimieren. Mit anderen Worten ist es möglich, den Hin- und
Herbewegungswiderstand des Schmiermittels und die infolge des Hin- und Her
bewegungswiderstandes erzeugte Wärme zu verringern, indem die Menge des
Schmierfettes oder Schmiermittels auf der minimal erforderlichen Menge gehalten
wird.
Es gibt viele Probleme, die gelöst werden müssen, um die Drehzahl eines Dreh
körpers, beispielsweise einer Welle, die mittels eines Rollenlagers abgestützt ist,
damit sie sich frei dreht, unter den obenbeschriebenen strengen Betriebsbedin
gungen weiter zu erhöhen. Ein solches Problem ist das des Verschleißes des
Kupferlegierungs-Käfigs, der bei herkömmlichen Rollenlagern standardmäßig
verwendet wird.
Das heißt, wenn ein Rollenlager unter den obenbeschriebenen extrem strengen
Bedingungen verwendet wird, reiben die Fläche rund um sowohl den inneren als
auch den äußeren Umfang des Käfigs oder die innere Fläche von Taschen stark
gegen die Umfangsflächen der Laufbahnen oder gegen die Flächen der Rollen
(Rollfläche und Stirnfläche).
Da der Kupferlegierungs-Käfig, der im Vergleich mit dem harten Stahl des Lagers,
das die Laufbahn und den Käfig umfaßt, weich ist, verschleißt der Käfig, ist es ein
Leichtes, daß Abriebpulver von dem Käfig infolge des Abriebs erzeugt wird. Ins
besondere wenn ein Schmierfett zum Schmieren des Rollenlagers verwendet
wird, wird dieses Abriebpulver mit dem Schmierfett vermischt (verschmutztes
Schmierfett), wodurch die Schmierung mittels des Schmierfetts herabgesetzt wird.
Wenn die Schmierung in hohem Maße herabgesetzt wird, besteht die Möglichkeit,
daß das Rollenlager in einer kurzen Zeitspanne bis zum Festklemmen bzw. Fres
sen heiß werden kann oder daß ein anderer Schaden infolge des Verschleißes
auftreten kann.
Unter Berücksichtigung dieser Probleme ist in den letzten Jahren die Verwendung
von Kunststoff-Käfigen bei Rollenlagern zur freiumlaufenden Abstützung von
Drehkörpern, die schwere Lasten aufnehmen, wie beispielsweise die Welle von
Werkzeugmaschinen, immer üblicher geworden.
Normalerweise werden diese Kunststoff-Käfige durch Spritzformen von faserver
stärktem Kunststoff hergestellt, in dem eine geeignete Menge eines Verstär
kungsmaterials, beispielsweise Glasfaser, mit einem Kunststoff, beispielsweise
ein Polyamidkunststoff, vermischt ist, der besonders gute Reibeigenschaften
(Verschleißbeständigkeit) aufweist. Bei Rollenlagern mit einem Kunststoffkäfig
dieser Art ist es schwieriger, daß Abriebpulver unter den obenbeschriebenen
strengen Bedingungen erzeugt wird, und es ist somit schwieriger, daß eine Be
schädigung, wie beispielsweise ein Klemmen oder ein ernsthafter Verschleiß,
auftritt.
Jedoch kann es sein, daß ausschließlich durch Veränderung des Materials des
Käfigs bei dem Rollenlager zur drehbaren Lagerung eines Drehkörpers, wie bei
spielsweise der Welle von Werkzeugmaschinen, der eine große Last aufnimmt,
insbesondere durch Übergehen von einer Kupferlegierung zu einem Kunststoff
nicht möglich ist, in geeigneter Weise die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der
Drehlagerung aufrechtzuerhalten. Der Grund hierfür ist folgender. Bei Kunststoff
harzen wie beispielsweise einem glasfaserverstärktem Polyamidkunststoff, ist die
Steifigkeit und die Bruchfestigkeit geringer als bei einer Kupferlegierung. Daher ist
es, wenn die gleiche Gestalt wie bei einem herkömmlichen Kupferlegierungs-Käfig
verwendet wird, schwierig, eine geeignete Steifigkeit und Festigkeit beizubehalten.
Aus diesem Grund werden die Gestalt und Abmessungen des Kunststoff-Käfigs
dicker und größer gemacht als bei dem herkömmlichen Kupferlegierungs-Käfig.
Im allgemeinen wird zur Herstellung des Kunststoff-Käfigs im Wege des Spritz
gießens eine Form verwendet, und ist die Gestalt dieser Form in Abhängigkeit von
der Gestalt des herzustellenden Käfigs entweder eine solche des Typs mit radialer
Teilung oder eine solche des Typs mit einer axialen Teilung. Hierbei ist der Typ
mit einer axialen Teilung aus zwei Formelementen hergestellt, die sich in Axial
richtung des Kunststoff-Käfigs gegeneinander verschieben. Daher ist die Gestalt
des herzustellenden Käfigs eine solche, daß das Paar der Formelemente in axia
ler Richtung entfernt wird, oder mit anderen Worten muß der Käfig eine solche
Gestalt besitzen, daß das Paar der Formelemente voneinander getrennt werden
kann, damit der Kunststoff-Käfig nach dem Spritzformen nicht verkratzt wird. An
dererseits umfaßt der Typ einer Form mit radialer Teilung ein Paar Formelemente,
die sich in radialer Richtung des Kunststoff-Käfigs bewegen, und mehrere Form
elemente (üblicherweise in einer der Anzahl der vorgesehenen Taschen entspre
chenden Anzahl), die in radialer Richtung frei bewegt werden können. In diesem
Fall ist es nicht notwendig, daß die Gestalt des herzustellenden Kunststoff-Käfigs
eine solche ist, daß die Formelemente in axialer Richtung entfernt werden. In dem
Fall einer Form des Typs mit radialer Teilung ist jedoch die Herstellung der Form
kompliziert, so daß im Vergleich mit dem Kunststoff-Käfig, der unter Verwendung
einer Form des Typs mit axialer Teilung hergestellt wird, hohe Herstellungskosten
nicht vermieden werden können.
Kunststoff-Käfige, die in ein Rollenlager eingebaut sind, besitzen einen ersten und
einen zweiten kreisförmigen Ringabschnitt, die derart angeordnet sind, daß sie
konzentrisch und parallel zueinander verlaufen und einen zwischen ihnen liegen
den Raum aufweisen. Darüber hinaus sind mehrere Stege zwischen dem ersten
und dem zweiten kreisförmigen Ringabschnitt angeordnet und entlang des Um
fangs gleichmäßig beabstandet, und ist ein Ende der Stege in der Fortsetzung der
inneren Seitenfläche des ersten Ringabschnitts ausgebildet, und ist das andere
Ende der Stege in der Fortsetzung der inneren Seitenfläche des zweiten Ringab
schnitts ausgebildet. Des weiteren sind Rollen innerhalb von Taschen drehbar
untergebracht, die in den Abschnitten ausgebildet sind, die von den einander in
der Umfangsrichtung der benachbarten Stegabschnitte gegenüberliegenden Flä
chen, und den inneren Seitenflächen des ersten und des zweiten Ringabschnitts
umgeben sind.
Bei der Herstellung eines Kunststoff-Käfigs dieser Art eines Rollenlagers unter
Verwendung einer Form des Typs mit axialer Teilung ist es notwendig, den Innen
durchmesser des ersten Ringabschnitts zu auszubilden, daß er größer als der
Außendurchmesser des zweiten Ringabschnitts ist, um die zuvor genannten Ein
schränkungen bei der Herstellung zu erfüllen.
Wenn andererseits der Kunststoff-Käfig unter Verwendung einer Form des Typs
mit radialer Teilung hergestellt wird, können der erste und der zweite Ringab
schnitt mit den gleichen Abmessungen und der gleichen Gestalt hergestellt wer
den. Es wird herkömmlicherweise angenommen, daß dann, wenn die Abmessun
gen und die Gestalt des ersten und des zweiten Ringabschnitts in dieser Weise
gleich ausgebildet werden und wenn der Kunststoff-Käfig in Bezug auf das Zen
trum entlang der Axialrichtung symmetrisch ist, es dann möglich ist, das dynami
sche Gleichgewicht des Kunststoff-Käfigs aufrechtzuerhalten, wenn das Rollenla
ger mit hoher Drehzahl arbeitet und sich der Kunststoff-Käfig mit hoher Drehzahl
dreht, um so seine Haltbarkeit aufrechtzuerhalten. Daher ist herkömmlicherweise
die Form des Typs mit radialer Teilung für die Herstellung des Käfigs verwendet
worden, der in dem Rollenlager zur drehbaren Lagerung eines Drehkörpers, der
große Lasten aufnimmt, wie beispielsweise bei der Welle von Werkzeugmaschi
nen, eingebaut ist, und ist der Kunststoff-Käfig 1 mit einer symmetrischen Gestalt
mit Bezug auf das Zentrum entlang der axialen Richtung gemäß Darstellung in
Fig. 31 verwendet worden.
Wenn der Kunststoff-Käfig 1 mit einer symmetrischen Gestalt rund um das Zen
trum entlang der axialen Richtung wie oben beschrieben in ein zylindrisches Rol
lenlager ist, das die Drehlagerung für einen Drehkörper, der große Lasten auf
nimmt, wie beispielsweise die Welle von Werkzeugmaschinen, bildet, eingebaut
ist, haben die Erfinder im Wege einer Untersuchung festgestellt, daß es nicht
zwangsläufig möglich ist, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Kunststoff-Käfigs
1 in adäquater Weise aufrechtzuerhalten. Der Grund hierfür ist folgender.
Das heißt, es besteht kein Problem, wenn das Rollenlager mit Kunststoff-Käfig 1
in ordnungsgemäßer Weise in dem Drehlagerungsabschnitt eingebaut ist, es ist
jedoch nicht immer möglich, es ordnungsgemäß einzubauen. Wenn beispiels
weise die Einstellung des Zusammenbauspiels ungeeignet ist, wie beispielsweise
dann, wenn das Gehäuse und der Außenring oder die Welle und der Innenring zu
fest angebracht sind, besteht die Möglichkeit, daß sich das Innenspiel in dem
Rollenlager zur negativen Seite verschiebt. Sogar dann, wenn das Innenspiel des
Lagers unmittelbar nach dem Zusammenbau ordnungsgemäß ist, und das Rol
lenlager übermäßige Wärme infolge des Hin- und Herbewegungswiderstandes
des Schmiermittels während des Testbetriebes erzeugt, besteht darüber hinaus
die Möglichkeit, daß sich das Innenspiel des Rollenlagers während des Betriebs
stark zur negativen Seite verschiebt.
Wenn sich das Innenspiel des Rollenlagers stark zur negativen Seite verschiebt,
besteht, wenn die zentrale Achse des Innenrings und die zentrale Achse des Au
ßenrings infolge einer geringen Einbautoleranz unter einem Winkel zueinander
stehen oder eine geringe Bearbeitungspräzision der Welle und des Gehäuses
vorliegt, die Möglichkeit, daß der Kunststoff-Käfig 1 beschädigt werden kann. Das
heißt, in diesem Fall wird der Umlauf der Rollen, die das Rollenlager bilden, unre
gelmäßig, was bewirkt, daß eine Unterschiedlichkeit der Umlaufgeschwindigkeit
der Rollen in einer Reihe auftritt. Demzufolge werden die Rollflächen der Rollen
mit unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten zwischen den anderen Rollen ge
gen die gegenüberliegenden Stege 4 gedrückt, und wirken anormale Kräfte in der
Umfangsrichtung an diesen Stegen 4.
Wie oben angegeben sind in dem Fall des Kunststoff-Käfigs 1, der unter Verwen
dung einer Form des Typs mit radialer Teilung hergestellt ist und der in Hinblick
auf das Zentrum in der axialen Richtung symmetrisch gestaltet ist, die beiden En
den der Stege 4 durch den ersten kreisförmigen Ringabschnitt 2 und den zweiten
kreisförmigen Ringabschnitt 3 fest verbunden und abgestützt. Ebenfalls wie oben
beschrieben ist die Dicke des Kunststoff-Käfigs etwas vergrößert, und ist die ela
stische Deformation gering, so daß es nicht möglich ist, die an den Stegen 4 zur
Einwirkung gebrachte Kraft abzuführen. Daher werden die Beanspruchungen, die
in dem Kunststoff-Käfig 1 beispielsweise an den Bereichen, an denen die Enden
der Stege 4 mit dem ersten kreisförmigen Ringabschnitt 2 und dem zweiten
kreisförmigen Ringabschnitt 3 zusammentreffen, übermäßig groß, und besteht
weiter die Möglichkeit, daß der Kunststoff-Käfig 1 beschädigt werden kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, unter Berücksichtigung dieser Probleme einen
Kunststoff-Käfig mit verbesserter Zuverlässigkeit und Haltbarkeit zu schaffen, der
in ein zylindrisches Rollenlager einzubauen ist, das zur Abstützung von Drehkör
pern, wie beispielsweise der Welle von Maschineneinrichtungen, die große Lasten
aufnehmen und die genau gelagert sein müssen, verwendet wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kunststoff-Käfig für ein
zylindrisches Rollenlager zu schaffen, der in Hinblick auf die Regelung funktionel
ler Veränderungen, wie beispielsweise die Ruhe und Lebensdauer, effektiv ist, die
von Veränderungen der Betriebsbedingungen und der Zusammenbaubedingun
gen des zylindrischen Rollenlagers abhängen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kunststoff-Käfig für ein
zylindrisches Rollenlager zu schaffen, der einen kreisförmigen Ringabschnitt und
einen Stegabschnitt mit einer Vielzahl von Stegen umfaßt, die mit einem gleich
mäßigen Abstand in Umfangsrichtung angeordnet und an einem Ende mit dem
kreisförmigen Ringabschnitt verbunden und an dem anderen Ende frei gelassen
sind, damit sie eine Rolle zwischen den benachbarten Enden umschließen, dies
derart, daß die Verbindungsbereiche zwischen dem kreisförmigen Ringabschnitt
und den Stegen sogar dann kaum beschädigt werden, wenn Umfangskräfte auf
die Stege von der Rolle zwischen den Stegen zur Einwirkung gebracht werden.
Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend und ausschließlich
beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in
denen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht von der im kreisförmigen Ringabschnitt des Kunststoff-
Käfigs gegenüberliegenden Seite aus, und zwar eines ersten Ausfüh
rungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht in der Richtung des Pfeils II von Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers
mit einer einzigen Reihe, bei dem der Käfig von Fig. 1 eingebaut ist;
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers mit
einer einzigen Reihe, in dem ein Kunststoff-Käfig in der Form eines
zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung eingebaut ist;
Fig. 5 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers mit
einer einzigen Reihe, in dem ein Kunststoff-Käfig in der Form eines
dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung eingebaut ist;
Fig. 6 einen Schnitt durch eine Hälfte einer zylindrischen Rollenlagers mit
zwei Reihen, in dem der Käfig von Fig. 1 in einem Paar eingebaut ist;
Fig. 7 eine Ansicht von der dem kreisförmigen Ringabschnitt des Kunststoff-
Käfigs von Fig. 4 gegenüberliegenden Seite aus;
Fig. 8 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils des Käfigs von
Fig. 5;
Fig. 9 einen Schnitt durch einen Teil eines Kunststoff-Käfigs einer vierten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 10 eine Ansicht aus der Richtung des Pfeils X von Fig. 9;
Fig. 11 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers mit
einer einzigen Reihe, in dem der Käfig von Fig. 9 eingebaut ist;
Fig. 12 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers mit
zwei Reihen, in dem der Käfig von Fig. 9 in einem Paar eingebaut ist;
Fig. 13 eine Ansicht von der unteren Seite des linken Käfigs von Fig. 12 zur
Darstellung einer erwünschten Gestalt des Berührungsvorsprungs;
Fig. 14 eine Ansicht von der rechten Seite des linken Käfigs von Fig. 12 aus
zur Darstellung einer gewünschten Gestalt des Berührungsvorsprungs;
Fig. 15 eine Ansicht von der unteren Seite des linken Käfigs von Fig. 12 aus
zur Darstellung einer anderen erwünschten Gestalt des Berührungs
vorsprungs;
Fig. 16 eine Ansicht von der rechten Seite des linken Käfigs von Fig. 12 aus
zur Darstellung einer weiteren erwünschten Gestalt des Berührungs
vorsprungs;
Fig. 17 eine Ansicht von der unteren Seite des linken Käfigs von Fig. 12 aus,
zur Darstellung einer weiteren wünschenswerten Gestalt des Berüh
rungs- bzw. Erfassungsvorsprungs;
Fig. 18 eine Ansicht von der rechten Seite des linken Käfigs von Fig. 12 aus
zur Darstellung einer weiteren erwünschten Gestalt des Berührungs
vorsprungs;
Fig. 19 eine Ansicht gleich derjenigen von Fig. 10 zur Darstellung einer er
wünschten Gestalt des radial äußeren Öffnungsbereichs einer Tasche;
Fig. 20 einen Schnitt durch ein zylindrisches Rollenlager während eines Zu
sammenbauschritts unter Verwendung eines Kunststoff-Käfigs mit kür
zeren Stegen;
Fig. 21 eine Ansicht von der rechten Seite von Fig. 20 aus;
Fig. 22 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers unter
Verwendung eines Kunststoff-Käfigs mit kürzeren Stegen zur Darstel
lung des Zustandes der während des Hochgeschwindigkeitsbetriebes
elastisch deformierten Stege;
Fig. 23 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers unter
Verwendung eines Kunststoff-Käfigs mit Stegen einer erwünschten
Länge;
Fig. 24 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers unter
Verwendung von zwei Kunststoff-Käfigen mit kürzeren Stegen;
Fig. 25 einen Schnitt durch eine Versuchsvorrichtung, die zur Beurteilung
eines guten oder eines schwachen Schmierzustandes verwendet wor
den ist;
Fig. 26 ein Diagramm zur Darstellung des Versuchsergebnisses bei der Beur
teilung des guten oder schlechtes Schmierzustandes;
Fig. 27 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers unter
Verwendung eines Kunststoff-Käfigs mit verschwenkten Stegen, die
die elastische Deformation berücksichtigen;
Fig. 28 entlang der Linie XXVIII-XXVIII von Fig. 7 zur Darstellung der Bezie
hung zwischen den Seitenflächen der Stege und der Rollfläche der
Rolle;
Fig. 29 einen Schnitt entlang der Linie XXIX-XXIX von Fig. 27;
Fig. 30 einen Schnitt durch eine Hälfte eines zylindrischen Rollenlagers zur
Darstellung einer erwünschten Gestalt der äußeren und der inneren
Umfangsfläche der Stege eines Kunststoff-Käfigs;
Fig. 31 einen Schnitt durch eine Hälfte eines herkömmlichen Kunststoff-Käfigs
für ein zylindrisches Rollenlager.
Bei den Kunststoff-Käfigen für Rollenlager dieser Erfindung umfaßt der Kunststoff-
Käfig für ein Rollenlager in einer Ausbildung einen kreisförmigen Ringabschnitt,
der an einem Ende in der axialen Richtung angeordnet ist, und einen Stegab
schnitt mit mehreren Stegen, die gleichmäßig beabstandet in Umfangsrichtung
angeordnet sind, wobei deren eines Ende mit der inneren Seitenfläche des kreis
förmigen Ringabschnitts derart verbunden ist, daß mehrere Taschen an drei Sei
ten durch einander in der Umfangsrichtung gegenüberliegende Seiten der be
nachbarten Stege und die innere Seitenfläche des kreisförmigen Ringabschnitts
umgeben sind, so daß die Rollen dort drehbar gelagert sind. An dem anderen
Ende mindestens einiger der Stege ist des weiteren ein Rückhaltestück ausgebil
det, das verhindert, daß die innerhalb der durch die Stege gebildeten Taschen
angeordneten Rollen aus den Taschen austreten.
Darüber hinaus umfaßt der Kunststoff-Käfig für ein Rollenlager einer anderen
Ausbildung einen kreisförmigen Ringabschnitt, der an einem Ende in der axialen
Richtung angeordnet ist, einen Stegabschnitt mit mehreren Stegen, die in gleichen
Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei ein Ende mit der In
nenfläche des kreisförmigen Ringabschnitts verbunden ist, dies derart, daß meh
rere Taschen an drei Seiten durch die in der Umfangsrichtung einander gegen
überliegenden Seitenflächen der benachbarten Stege und die Innenfläche des
kreisförmigen Ringabschnitts umgeben sind, so daß Rollen drehbar im Inneren
gelagert sind. Insbesondere ist bei dem Kunststoff-Käfig für ein Rollenlager dieser
Ausbildung an der Umfangsfläche von mindestens einigen der Stegen ein Veran
kerungsabschnitt vorgesehen, der über eine Berührung bzw. Zusammenarbeit mit
einem Teil der Rollenlager-Laufbahn verhindert, daß sich der Kunststoff-Käfig für
das Rollenlager gegenüber einer Rollenlager-Laufbahn mindestens in Richtung zu
einem Ende verschiebt.
In jedem Fall eines Rollenlagers, das mit einem Kunststoff-Käfig dieser Erfindung
wie oben beschrieben zusammengebaut ist, treten keine übermäßige Kräfte in
nerhalb des Kunststoff-Käfigs auf, beispielsweise in der Verbindung zwischen
dem Stegabschnitt und dem kreisförmigen Ringabschnitt, dies sogar dann, wenn
die Rollen während des Betriebs stark gegen die Stege gedrückt werden. Mit an
deren Worten deformiert sich bei jedem dieser Rollenlager sogar dann, wenn eine
Rolle eine große Kraft in der Umfangsrichtung an einem gegenüberliegenden Steg
zur Einwirkung bringt, das andere Ende des Stegs, das nicht durch den kreisför
migen Ringabschnitt abgestützt ist, elastisch in der Umfangsrichtung, während der
kreisförmige Ring, der mit dem einen Ende des Stegs verbunden ist, plastisch
deformiert wird, um diese Kraft aufzunehmen. Daher ist verhindert, daß übermä
ßige Beanspruchungen innerhalb des Kunststoff-Käfigs größer werden, was es
möglich macht zu verhindern, daß die Beanspruchungen groß genug werden, um
den Kunststoff-Käfig zu beschädigen. Da die Möglichkeit einer verhältnismäßig
großen plastischen Deformation einschließlich derjenigen des kreisförmigen
Ringabschnitts, der mit einem Ende der Stege verbunden ist, sogar bei einer kur
zen Steglänge besteht, werden die auf die Stege in Umfangsrichtung zur Einwir
kung gebrachten Beanspruchungen glatt absorbiert.
Demzufolge kann unter veränderlichen Arbeitsbedingungen des Rollenlagers und
sogar dann, wenn der Zusammenbau etwas unsachgemäß ist, die maschinelle
Ausrüstung mit einem Drehlagerungs-Abschnitt der Rollenlager bei hohen Ge
schwindigkeiten während langer Zeitspannen stabil betrieben werden.
Darüber hinaus ist es möglich, die Gesamtfestigkeit des Kunststoff-Käfigs mittels
des kreisförmigen Ringabschnitts aufrechtzuerhalten. Obwohl die Stege in Um
fangsrichtung leicht deformiert werden, bleibt die Gesamtfestigkeit des Kunststoff-
Käfigs genügend aufrechterhalten.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung, die der ersten
Ausbildung entspricht. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird ein thermo
plastischer Kunststoff, beispielsweise Polyamid 66, Polyamid 46, Polyphenylen
sulfid oder Polyacetal, als das Basismaterial des Kunststoff-Käfigs 1a verwendet
und werden 10 bis 30 Gew.-% Glasfasern zugegeben, um die Festigkeit zu ver
bessern, und wird der Käfig im Wege des Spritzgießens hergestellt. Jedoch ist es
in Abhängigkeit der Verwendung, insbesondere dann, wenn eine große Elastizität
für den Kunststoff-Käfig 1a gewünscht wird, möglich, keinen Zusatz, wie bei
spielsweise Glasfasern, zuzugeben.
Darüber hinaus ist in dem Fall eines Kunststoff-Käfigs für ein zylindrisches Rol
lenlager zur Lagerung der Welle normaler Werkzeugmaschinen unter dem Ge
sichtspunkt der Kosten, der Festigkeit und der chemischen Stabilität Polyamid 66
das beste Material, das als Basismaterial des thermoplastischen Kunststoff-Käfigs
zu verwenden ist.
Andererseits ist n den Fällen extremer Temperaturbedingungen (hohe Tempera
tur) während des normalen Betriebs und beim Einfahren bzw. Einlaufenlassen
oder dann, wenn eine besonders gute Ermüdungsfestigkeit und Steifigkeit not
wendig sind, Polyamid 46 wünschenswert.
Und dann, wenn stabile Abmessungen für hohe Temperatur, chemische Wider
standsfestigkeit und Feuchtigkeit (Absorbieren von Feuchtigkeit) besonders benö
tigt werden, ist Polyphenylensulfid wünschenswert, und dann, wenn eine Ver
schleißfestigkeit besonders benötigt wird, ist Polyacetal am meisten wünschens
wert.
In dem Fall des Kunststoff-Käfigs 1a dieser Ausführungsform sind die 27 Stege 4
gleichmäßig rund um den Käfig 1a in Umfangsrichtung verteilt und durch einen
kreisförmigen Ringabschnitt 5 abgestützt, der an einem Ende in axialer Richtung
(an dem in Fig. 2 linken Ende) unter Verwendung einer freikragenden Lagerungs
weise angeordnet ist. Auch der Abschnitt, der an drei Seiten durch die einander in
gegenüberliegenden Seitenflächen Umfangsrichtung der Stege 4 und die Innen
fläche des kreisförmigen Rings 5 umgeben ist, bildet Taschen 7, und innerhalb
derselben sind die Rollen 6 derart aufgenommen, daß sie sich frei drehen können.
Des weiteren sind die anderen Enden (das in Fig. 2 rechte Ende) von drei Paaren
oder sechs Stegen 4, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind,
miteinander über einen Verbindungsrahmen 8 verbunden, der verhindert, daß die
Rollen herausfallen. Dieser Verbindungsrahmen 8 besitzt eine kleinere Quer
schnittsfläche als der kreisförmige Ring 5, und er ist in Umfangsrichtung abgebo
gen, und seine Steifigkeit ist in Umfangsrichtung herabgesetzt.
Des weiteren ist bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform der innere
Umfangsrand dieses Verbindungsrahmens 8 weiter außerhalb in radialer Richtung
angeordnet als der äußere Umfangsrand des kreisförmigen Rings 5, so daß der
Kunststoff-Käfig 1a unter Verwendung einer Form des Typs mit axialer Teilung
hergestellt werden kann.
Das Herabsetzen der Steifigkeit in Umfangsrichtung des Verbindungsrahmens 8
kann durchgeführt werden, indem anstelle des Abbiegens in Umfangsrichtung
oder zusammen mit dem Abbiegen an dem Bereich des Verbindungsrahmens 8
die Menge des Verstärkungsmaterials, beispielsweise der Glasfasern, verringert
wird, die mit dem Kunststoff, beispielsweise einem Polyamidkunststoff, kombiniert
wird, um den Kunststoff-Käfig 1a herzustellen.
Der Kunststoff-Käfig 1a für ein Rollenlager dieser Ausführungsform der Erfindung
wie oben beschrieben wird in einem zylindrischen Rollenlager 9, 9a, 9b gemäß
Darstellung in Fig. 3 bis 5 mit einer einzigen Reihe oder in einem zylindrischen
Rollenlager 10 gemäß Darstellung in Fig. 6 mit zwei Reihen eingebaut.
Bei dem Betrieb einer Werkzeugmaschine oder anderweitigen Maschineneinrich
tung, die mit einem zylindrischen Rollenlager 9, 9a, 9b mit einer einzigen Reihe
oder mit einem zylindrischen Rollenlager 10 mit zwei Reihen ausgestattet ist, in
dem der Kunststoff-Käfig 1a bzw. die entsprechenden Käfige dieser Ausfüh
rungsform eingebaut sind, treten keine extrem großen Belastungen innerhalb des
Kunststoff-Käfigs 1a beispielsweise in dem Verbindungsabschnitt zwischen den
Stegen 4 und dem kreisförmigen Ring auf, dies sogar dann nicht, wenn die Rollen
6 stark gegen die Stege 4 drücken.
Mit anderen Worten werden aus dem obenangegebenen Grund infolge der Dreh
zahl einiger der Rollen 6, die sich von der Drehzahl der anderen Rollen 6 unter
scheidet, die Stege 4, die an einem Ende in freikragender Weise durch den
kreisförmigen Ringabschnitt 5 abgestützt sind, in Umfangsrichtung verschoben,
dies sogar dann, wenn große Beanspruchungen in den Stegen 4 auftreten, die
diesen wenigen Rollen 6 gegenüberliegen. Infolge dieser Verschiebung werden
Beanspruchungen in dem Kunststoff-Käfig 1a davon abgehalten, übermäßig groß
zu werden, und ist es möglich zu verhindern, daß diese Beanspruchungen groß
genug werden, eine Beschädigung des Kunststoff-Käfigs 1a zu bewirken. Dem
zufolge kann sogar unter sich verändernden Betriebsbedingungen der zylindri
schen Rollenlager 9, 9a, 9b mit einer einzigen Reihe oder des zylindrischen Rol
lenlagers 10 mit zwei Reihen oder sogar dann, wenn der Zusammenbau des La
gers irgendwie unsachgemäß ist, eine Maschineneinrichtung mit einer Drehlage
rungssektion, die aus zylindrischen Rollenlagern 9, 9a, 9b mit einer einzigen
Reihe oder einem zylindrischen Rollenlager 10 mit zwei Reihen besteht, bei
spielsweise wie die Welle einer Werkzeugmaschine, bei hohen Geschwindigkeiten
während langer Zeitspanne stabil betrieben werden. Darüber hinaus werden sogar
dann, wenn große Beanspruchungen in Umfangsrichtung an den nebeneinander
liegenden Stegen 4 wirken, die an dem anderen Ende mittels des Verbindungs
rahmens 8 miteinander verbunden sind, die genannten Beanspruchungen absor
biert, wenn der Verbindungsrahmen 8 elastisch deformiert wird, insbesondere im
Wege eines Ausdehnens und Schrumpfens in Umfangsrichtung, was es möglich
macht zu verhindern, daß die Beanspruchungen groß werden.
Darüber hinaus verhindert der Verbindungsrahmen 8, der an drei Stellen rund
herum in Umfangsrichtung ausgebildet ist, daß sich der Kunststoff-Käfig 1a in
axialer Richtung in Hinblick auf die Rolle 6 infolge seiner Berührung bzw. Zusam
menarbeit mit der Stirnfläche der Rolle 6 verschiebt.
Auch sogar in dem Fall, bei dem der Kunststoff-Käfig 1a dieser Ausführungsform
gemäß Darstellung in Fig. 5 in dem zylindrischen Rollenlager 9b mit einer einzigen
Reihe eingebaut ist, das kein Element aufweist, das dem kreisförmigen Abschnitt
5 des Kunststoff-Käfigs 1a in axialer Richtung zugewandt ist, ist es möglich zu
verhindern, daß der Kunststoff-Käfig 1a in axialer Richtung zwischen der äußeren
Umfangsfläche der inneren Laufbahn 11 und der inneren Umfangsfläche der äu
ßeren Laufbahn 12 herausfällt.
Für den Kunststoff-Käfig 1a dieser Ausführungsform gemäß Darstellung in Fig. 3
und 4 sind für den Fall, bei dem der Käfig 1a in zylindrischen Rollenlagern 9, 9a,
mit einer einzigen Reihe eingebaut ist, die einen Stegabschnitt 13 oder ein Ab
standselement 14 aufweisen, der bzw. das den kreisförmigen Ringabschnitt 5 des
Kunststoff-Käfigs 1a in axialer Richtung zugewandt ist, die Abmessungen jedes
Teils solche wie nachfolgend angegeben.
Mit anderen Worten ist dann, wenn eine Stirnfläche der Rolle 6 (die in Fig. 3 und 4
linke Stirnfläche) mit einer Seitenfläche des kreisförmigen Ringabschnitts 5 (mit
der in Fig. 3 und 4 rechten Seitenfläche) in Berührung steht, die Breite Δ1 des
Freiraums, der zwischen dem Verbindungsrahmen 8 und der anderen Stirnfläche
der Rolle 6 besteht (der Raum zwischen dem kreisförmigen Ringabschnitt 5 und
dem Vorsprung des Verbindungsrahmens 8, dies ist die Länge, wenn die Tasche
7 die Länge L7 aufweist und die Länge der Rolle 6 die Länge L6 aufweist, wonach
dann gilt Δ1 = L7 - L6) größer gemacht als die Breite Δ2 des Freiraums zwischen
der anderen Seitenfläche des kreisförmigen Ringabschnitts 5 (der in Fig. 3 und 4
linken Seitenfläche) und dem Stegabschnitt 13 (Fig. 3) oder dem Abstandshalter
14 (Fig. 4) (Δ1 < Δ2).
Durch Einstellen der Breiten Δ1 und Δ2 dieser Freiräume ist es möglich ein Reiben
zwischen dem weichen Verbindungsrahmen 8 und dem anderen Ende der Rolle 6
zu verhindern, und ist es somit möglich, die Haltbarkeit des Verbindungsrahmens
8 aufrechtzuerhalten.
Es ist möglich, die Gesamtfestigkeit des Kunststoff-Käfigs 1a mittels des kreisför
migen Ringabschnitts 5 aufrechtzuerhalten. Entsprechend ist vermieden, daß,
wenn die Stege 4 in Umfangsrichtung leicht elastisch deformiert werden, die Ge
samtfestigkeit des Kunststoff-Käfigs 1a ungenügend ist.
Andererseits ist es bei Betrachtung ausschließlich der Absorption der Kräfte bei
spielsweise in Umfangsrichtung möglich, die Kräfte in Umfangsrichtung sogar zu
absorbieren, wenn beide Enden der mehreren Stege 4, die in Umfangsrichtung
voneinander beabstandet sind, in Umfangsrichtung alternativ angeschlossen sind.
Bei dieser Art der Bauweise ist die Abstützsteifigkeit der Stege 4 in radialer Rich
tung des Kunststoff-Käfigs 1a herabgesetzt, und verschieben sich, wenn der
Kunststoff-Käfig 1a mit hoher Drehzahl umläuft, die Stege 4 in axialer Richtung
des Kunststoff-Käfigs 1a leicht relativ nach außen, und wird der Betrieb einer
Dreheinrichtung mit zylindrischen Lagern 9, 9a, 9b mit einer einzigen Reihe oder
mit einem zylindrischen Lager 10 mit zwei Reihen instabil. Bei der Bauweise die
ser Ausführungsform steht ein Ende der Stege 4 mit dem kreisförmigen Ringab
schnitt 5 in Verbindung, der sich in Umfangsrichtung fortsetzt, so daß dieses Pro
blem nicht auftritt.
Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls der ersten
Ausbildung entspricht. In dem Fall des Kunststoff-Käfigs 1b dieser Ausführungs
form sind 28 Stege 4 gleichmäßig beabstandet in Umfangsrichtung angeordnet
und unter Verwendung einer freikragenden Weise mittels eines kreisförmigen
Ringabschnitts 5 abgestützt, der an einem Ende (dem in Fig. 7 fernen Ende) in
axialer Richtung angeordnet ist. Auch sind vier Paare oder acht Stege 4 an dem
anderen Ende (dem in Fig. 7 vorderen Ende) mittels eines Verbindungsrahmens 8
miteinander verbunden, der verhindert, daß die Rollen herausfallen.
Die Bauweise ist die gleiche wie diejenige der Ausführungsform 1 mit der Aus
nahme, daß bei einer Anzahl von 28 Stegen, einem Vielfachen von vier die Ver
bindungsrahmen 8 an vier Stellen in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Es ist erwünscht, daß die Verbindungsrahmen 8 in Umfangsrichtung gleichmäßig
verteilt sind, um das Rotationsgleichgewicht des Kunststoff-Käfigs aufrechtzuer
halten. Wenn jedoch die Umlaufgeschwindigkeit während des Betriebs niedrig ist
und es nicht notwendig ist, einen solchen hohen Level des Umlaufgleichgewichtes
aufrechtzuerhalten, oder wenn sich das Gewicht der Rahmen 8 zur Aufrechter
haltung des Gleichgewichts etwas verändert, ist es nicht notwendig, daß die Ver
bindungsrahmen 8 in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind.
Fig. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die auch der ersten Ausbil
dung entspricht. In dem Kunststoff-Käfig 1c dieser Ausführungsform sind mehrere
Stege 4 unter Anwendung einer freikragenden Weise mittels des kreisförmigen
Ringabschnitts 5 gelagert, der sich mit den Enden der Stege 4 fortsetzt, und ein
vorstehendes Teil oder Rückhalteteil 15, das verhindert, daß die Rollen heraus
fallen, ist an dem anderen Ende mindestens einiger der Stege 4 ausgebildet. Die
ses vorstehende Teil 15 ist der Stirnfläche der Rolle zugewandt, die in der Tasche
7 aufgenommen ist, und verhindert, daß sich der Kunststoff-Käfig 1c in axialer
Richtung in Hinblick auf die Rolle verschiebt. Auch sogar dann, wenn der Kunst
stoff-Käfig 1c dieser Ausführungsform in dem Rollenlager 9b mit einer einzigen
Reihe gemäß Darstellung in Fig. 5 eingebaut ist, ist dieser Kunststoff-Käfig 1c an
einem Herausfallen in axialer Richtung zwischen der äußeren Umfangsfläche der
inneren Laufbahn 11 und der inneren Umfangsfläche der äußeren Laufbahn 12
gehindert.
Die übrige Bauweise und Funktion dieser Ausführungsform ist im wesentlichen die
gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform.
Fig. 9 und 10 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung, die der zweiten
Ausbildung entspricht. Der Kunststoff-Käfig 1d dieser Ausführungsform besitzt
mehrere Stege 4, die gleichmäßig in Umfangsrichtung beabstandet und an einem
Ende in axialer Richtung mittels eines kreisförmigen Ringabschnitts 5 in freikra
gender Weise angeschlossen und abgestützt sind. Auch bilden die Abschnitte, die
an drei Seiten durch die einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seiten
der benachbarten Stege 4 und eine Seitenfläche des kreisförmigen Ringab
schnitts 5 umgeben sind, Taschen 7, in denen Rollen 6 (s. Fig. 11) drehbar auf
genommen sind.
Insbesondere in dem Fall des Kunststoff-Käfigs 1d für ein Rollenlager dieser
Ausführungsform sind dreieckig gestaltete Berührungsvorsprünge 16 an der inne
ren Umfangsfläche mindestens einiger der Stege 4 vorgesehen. In dem Fall eines
zylindrischen Rollenlagers mit einer einzigen Reihe gemäß Darstellung in Fig. 11
oder eines zylindrischen Rollenlagers mit zwei Reihen gemäß Darstellung in Fig.
12, in denen dieser Kunststoff-Käfig 1d eingebaut ist, kommen diese Berührungs
vorsprünge 16 mit der inneren Seitenfläche der Stegabschnitt 17, 17a in Berüh
rung, die an der äußeren Umfangsfläche der inneren Laufbahnen 11a, 11b aus
gebildet sind, um so zu verhindern, daß der Kunststoff-Käfig 1d zwischen der äu
ßeren Umfangsfläche der inneren Laufbahnen 11a, 11b und der inneren Um
fangsfläche der äußeren Laufbahnen 12, 12a herausfällt. Daher ist, wenn sich der
Kunststoff-Käfig 1d in freiem Zustand befindet, der Durchmesser des mittels die
ser Berührungsbereiche 16 gebildeten eingeschriebenen Kreises etwas kleiner als
der Außendurchmesser der Stegabschnitte 17, 17a.
Bei dieser Ausführungsform ist es wünschenswert, wenn diejenigen Fläche der
Vorsprünge, die den Stegabschnitten 17, 17a, zugewandt sind, die entlang der
äußeren Umfangsfläche der inneren Laufbahnen 11a, 11b ausgebildet sind, derart
gestaltet sind, daß sie das Schmierfett an den Seiten dieser Stegabschnitte 17,
17a nicht übermäßig abschaben. Fig. 13 bis 18 zeigen drei Beispiele von Gestal
ten, die verhindern, daß das Schmierfett übermäßig abgeschabt wird. In dem Fall
des ersten Beispiels, der in Fig. 13 und 14 dargestellt ist, ist der Flächenbereich
der Berührungsvorsprünge 16, der den Stegabschnitten 17, 17a zugewandt sind,
an beiden Seiten in Umfangsrichtung abgeschrägt bzw. angefast. In dem Fall des
zweiten Beispiels, das in Fig. 15 und 16 dargestellt ist, ist der Flächenbereich der
Berührungsvorsprünge 16, der den Stegabschnitten 17, 17a zugewandt ist, im all
gemeinen in einer teilzylindrischen konvexen Gestalt ausgebildet. Schließlich ist
bei dem dritten Beispiel, das in Fig. 17 und 18 dargestellt ist, der Flächenbereich
der Berührungsvorsprünge 16, der den Stegabschnitt 17, 17a, zugewandt ist, im
allgemeinen in einer konvexen Gestalt ausgebildet, die im Zentrum winkelartig ge
staltet ist.
Bei der in Fig. 9 und 10 dargestellten vierten Ausführungsform der Erfindung sind
die beiden Seitenflächen in Umfangsrichtung der Stege 4 mit einem gebogenen
Abschnitt 19 an der Außenseite in radialer Richtung des Kunststoff-Käfigs 1a und
mit einem flachen Abschnitt 20 an der Innenseite in radialer Richtung derart aus
gebildet, daß diese Abschnitte glatt ineinander übergehen. Hierbei ist der Radius
der Krümmung des gekrümmten Abschnitts 19 etwas größer (etwa 0,5 bis 10%)
als der Radius der Krümmung der Rollfläche der in der Tasche 7 aufgenommenen
Rolle 6. Weiter ist das Paar flacher Abschnitte 20 parallel zueinander, und bildet
es die Bereiche an der Innendurchmesserseite vom Zentrum aus in radialer
Richtung der Innenflächen, die in Umfangsrichtung in derselben Tasche 7 einan
der gegenüberliegen.
Des weiteren ist das Paar der gekrümmten Abschnitte 19 die die Bereiche an der
Außendurchmesserseite der inneren Seitenflächen bilden, die in Umfangsrichtung
derselben Tasche 7 einander gegenüberliegen, derart, daß der Raum zwischen
dem Paar gekrümmter Abschnitte 19 in Richtung auf die Öffnung an der Außen
durchmesserseite der Tasche 7 enger wird.
Durch Ausbilden der Gestalt der einander in Umfangsrichtung gegenüberliegen
den Seitenflächen der Stege 4 wie oben beschrieben besteht keine starke Rei
bung zwischen den Seitenflächen in Umfangsrichtung der Stege 4 und der Rollflä
che der Rollen, dies sogar dann, wenn die Stege 4, die in freikragender Weise an
einer Seite des kreisförmigen Ringabschnitts 5 abgestützt sind, in radialer Rich
tung des Kunststoff-Käfigs 1d nach außen infolge der Zentrifugalkraft verschoben
werden, die während des Betriebs an ihnen wirkt. Mit anderen Worten wird der
Raum zwischen dem Paar flacher Abschnitte 20, die den Innendurchmesserab
schnitt der einander gegenüberliegenden Innenseitenflächen in Umfangsrichtung
der Stege 4 bilden, nicht enger, dies auch dann, wenn sich die Stege 4 nach au
ßen in radialer Richtung verschieben. Wenn andererseits die einander gegen
überliegenden Seitenflächen in Umfangsrichtung der Stege 4 zylindrisch ausge
bildet sind, wobei sie in Richtung auf die Innendurchmesserseite gebogen sind,
und wenn die Abmessung der Taschen in Umfangsrichtung in radialer Richtung
an der Öffnung der Innendurchmesserseite schmaler als am Zentrum ist, besteht,
wenn die Stege 4 nach außen in radialer Richtung des Kunststoff-Käfigs 1d in
folge der Zentrifugalkraft, die während des Betriebes an ihnen wirkt, verschoben
werden, die Möglichkeit, daß eine ernsthafte Reibung zwischen den einander ge
genüberliegenden Seitenflächen in Umfangsrichtung der Stege 4 und der Rollflä
che der Rolle 6 auftreten kann, was nicht erwünscht ist.
Darüber hinaus ist es das Beste, wenn die Breite W7 der Tasche 7 in Umfangs
richtung an der Öffnung an der Außendurchmesserseite im Bereich des 0,7-0,9-
fachen des Durchmessers D6 (siehe Fig. 11) der Rolle 6 liegt, die innerhalb der
Tasche angeordnet ist (W7 = (0,7 bis 0,8) D6). Wenn diese Breite W7 größer als
dieser Bereich (W7 < 0,9 der D6) ist, dann wird, wenn der Raum zwischen den
Paaren benachbarter Stege 4 infolge der Zentrifugalkraft geöffnet ist, die Rolle 6
innerhalb der Öffnung an der Außendurchmesserseite der Tasche 7 eingeklemmt,
was die Möglichkeit der Behinderung der Drehbewegung der Rolle mit sich bringt.
Umgekehrt ist es, um diese Breite W7 schmaler als dieser Bereich (W7 < 0,7 D6)
zu machen, notwendig, die Dicke T4 der Stege 4 in radialer Richtung des Kunst
stoff-Käfigs 1d zu vergrößern. Demzufolge treten Probleme auf, nämlich daß es
leichter wird, daß ein Zusammentreffen zwischen der inneren Umfangsfläche der
äußeren Laufbahnen 12, 12a des Rollenlagers und dem Kunststoff-Käfig 1d auf
tritt oder daß das Schmierfett an der inneren Umfangsfläche der äußeren Lauf
bahnen 12, 12a durch den äußeren Umfangsrand der Stege 4 abgeschabt wird,
was zu einer schlechten Schmierung zwischen der Laufbahn und der Rollenfläche
der Rolle 6 führt.
Des weiteren wird infolge der Verwendung eingezogener Ränder 21 gemäß Dar
stellung in Fig. 19 an der Öffnung an der Außendurchmesserseite der Tasche 7
das Schmierfett an der Rollfläche der Rolle 6 nicht übermäßig an der Öffnung an
der Außendurchmesserseite abgeschabt, was erwünscht ist. Hierfür ist Winkel α
der eingezogenen Ränder 21 in Hinblick auf die radiale Richtung des Kunststoff-
Käfigs 1d größer als Null Grad und kleiner als der Winkel β der Öffnung an der
Außendurchmesserseite. Des weiteren ist es das Beste, wenn der Einziehungs
winkel α kleiner als der Öffnungswinkel β ist, und zwar um 10 Grad oder mehr (α ≦
β - 10 Grad). Der Winkel der Öffnung β ist der Winkel des Schnitts zwischen der
Tangente an die gebogenen Abschnitte 19 an der Öffnung an der Außendurch
messerseite der Tasche 7 unter der Voraussetzung, daß die gebogenen Ab
schnitte 19 ohne Veränderung des Krümmungsradius verlängert sind, und einer
geraden Linie, die durch das Zentrum der Tasche 7 und durch das Zentrum des
Kunststoff-Käfigs 1d hindurchgeht.
Des weiteren ist, wenn ein Kunststoff-Käfig 1d, der die obenbeschriebenen Bedin
gungen erfüllt, in einem zylindrischen Rollenlager 9b mit einer einzigen Reihe ge
mäß Darstellung in Fig. 11 oder in einem zylindrischen Rollenlager 10 mit zwei
Reihen gemäß Darstellung in Fig. 12 eingebaut ist, ein geeigneter Freiraum Δ3
zwischen den Berührungsvorsprüngen 16 und den Stegabschnitten 17, 17a vor
gesehen (s. Fig. 11, beispielsweise gilt Δ3 = etwa 0,1 mm bis etwa 2 mm). Durch
das Vorsehen dieses geeigneten Raums Δ3 ist es möglich, eine glatte Arbeits
weise aufrechtzuerhalten, dies sogar dann, wenn das zylindrische Rollenlager
einer großen Vibration während des Betriebs ausgesetzt ist, wenn der Kunststoff-
Käfig 1d vibriert.
Als nächstes werden die gewünschte Gestalt und die gewünschten Abmessungen
der Erfindung erläutert. Als erstes wird die Länge der Stege 4 erläutert.
Im Wege von Untersuchungen und einer Analyse haben die Erfinder den geeig
neten Bereich die Länge der Stege 4 in Erfahrung gebracht, die an dem elastisch
deformierbaren Kunststoff-Käfig 1d mit seiner freikragenden Lagerung ausgebildet
sind.
Fig. 20 zeigt den Fall eines kurzen Steges 4. Fig. 20 zeigt auch den Zusammen
bauzustand der Bauweise, bei der wie in dem Fall des zylindrischen Rollenlagers
9b mit einer einzigen Reihe, das in Fig. 11 dargestellt ist, oder des zylindrischen
Rollenlagers 10 mit zwei Reihen, das in Fig. 12 dargestellt ist, die äußeren Lauf
bahnen 12, 12a keinen Stegabschnitt besitzen, sondern nur die inneren Laufbah
nen 11, 11a Stegabschnitte 17 besitzen. In diesem Zustand sind die mehreren
Rollen so gehalten wie, wenn sie an dem Spitzenende der Stege 4 des Kunststoff-
Käfigs 1d an der äußeren Umfangsfläche der inneren Laufbahn 11 angehakt wä
ren. Daher fallen, wenn die Längen der Stege 4 kurz sind, dann die Rollen 6 leicht
aus den Taschen 7 heraus, die zwischen benachbarten Stegen 4 in Umfangs
richtung vorhanden sind.
Insbesondere die Steifigkeit des Kunststoff-Käfigs 1 ist im Vergleich mit derjenigen
eines Käfigs klein, der aus Metall, beispielsweise aus einer Kupferlegierung, her
gestellt ist, so daß dann, wenn die zentrale Achse des Kunststoff-Käfigs in hori
zontaler Richtung derart angeordnet ist, daß sie die horizontale Achse ist, wie in
Fig. 20 und 21 dargestellt ist, die Stege 4 einer Auslenkung infolge des Gewichts
der Rollen 6, die in den Taschen 7 aufgenommen sind, ausgesetzt sind, und es
dann, wenn sie ausgelenkt sind, für die Rollen 6 leichter ist, aus den Taschen 7
herauszutreten.
Bei der durch die Erfinder durchgeführten Untersuchung und Analyse wurde fest
gestellt, daß dann, wenn der Kunststoff-Käfig 1d für ein zylindrisches Rollenlager
einer Größe verwendet wird, die in der Drehlagerung für die Welle von Werk
zeugmaschinen einzubauen ist, sofern die Länge L4 der Stege 4 50% oder weni
ger der Länge L6 in axialer Richtung der Rollen 6 (L4 ≦ 0,5 L6) ausmacht, es für die
Rollen 6, die in dem zylindrischen Rollenlager eingebaut sind, leicht wird, aus dem
Kunststoff-Käfig 1d herauszutreten.
Andererseits muß der Wert der Obergrenze der Länge L4 der Stege 4 unter dem
Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung eines stabilen Umlaufs der zylindrischen
Rollen und nicht unter dem Stand der Verhinderung des Heraustretens der Rollen
6 bzw. festgelegt werden.
In Fig. 22 ist der Fall, bei dem die Länge L4 der Stege 4 lang ist, dargestellt. Ge
mäß Darstellung in Fig. 22 nimmt, wenn der Steg 4 länger wird, nicht nur das Ge
wicht des Steges 4 zu, sondern wird auch der Schwerpunkt der Rolle 4 weiter von
dem kreisförmigen Ringabschnitt 5 getrennt, der diesen abstützt. Daher wird,
wenn der Kunststoff-Käfig 1d in Umdrehung steht, die an dem Steg wirkende
Zentrifugalkraft größer, und nimmt die Größe der Deformation des Steges 4 in
folge der Zentrifugalkraft, die bei einem Hochgeschwindigkeits-Umlauf auftritt, mit
zunehmender Länge L4 zu, und zwar nach einer Kurve zweiter Ordnung. Demzu
folge verschiebt sich, wenn ein zylindrisches Rollenlager, das mit dem Kunststoff-
Käfig 1d zusammengebaut ist, bei dem die Länge L4 der Stege 4 lang ist, mit einer
hohen Drehzahl betrieben wird, der Steg 4 in radialer Richtung des Kunststoff-Kä
figs 1d, und trifft der äußere Umfangsrand an dem Spitzenende des Steges mit
der inneren Umfangsfläche der äußeren Laufbahn 12 zusammen. Wenn dieses
Zusammentreffen auftritt, treten nicht nur ein Drehwiderstand und eine starke In
stabilität in dem zylindrischen Rollenlager auf, sondern ist diese Situation auch
unerwünscht, da die während des Betriebs erzeugte Wärme zunimmt.
Daher ist es unter dem Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung eines stabilen Be
triebs des zylindrischen Rollenlagers das Beste, wenn die Länge L4 der Stege 4
kurz ist.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Angaben ist es, um zu verhindern, daß
die Rollen 6 heraustreten, sowie um ein Zusammentreffen zwischen dem äußeren
Umfangsrand an dem Spitzenende der Stege 4 und der inneren Umfangsfläche
der äußeren Laufbahn 12 während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebes zu ver
hindern, daß Beste, wenn die Länge L4 dieser Stege 4 größer als 50% und gleich
oder kleiner als 100% der Länge L6 der Rollen 6 ist (0,5 L6 < L4 ≦ L6), und ist es
das Beste, wenn sie zwischen 60% und 80% der Länge L6 in axialer Richtung
liegt (L4 = (0,6 bis 0,8)L6).
Gemäß Darstellung in Fig. 24 werden zwei Kunststoff-Käfige 1d verwendet, und
zwar einer für jede Reihe der Rollen 6, und wird unter Berücksichtigung der Be
wegung in axialer Richtung dieser Kunststoff-Käfige 1d die Länge der Stege 4
dieser Kunststoff-Käfige 1d so kurz wie möglich gemacht, solange die Rollen 6
nicht aus den Kunststoff-Käfigen 1d heraustreten. Wenn diese Art der Bauweise
verwendet wird, kann die Länge der Stege 4 der Kunststoff-Käfige 1d kleiner als
50% der Länge in axialer Richtung der Rollen 6 gemacht werden, und vorzugs
weise bis zu einem Wert von 30%. Durch die Verwendung von zwei Kunststoff-
Käfigen 1d in dieser Weise ist es möglich zu verhindern, daß die Rollen 6 aus den
Kunststoff-Käfigen 1d heraustreten sowie, die Deformation in radialer Richtung
der Stege 4 auf einem Minimum zu halten, was eine Hochgeschwindigkeits-Ver
wendung möglich macht.
Darüber hinaus ist bei dem Kunststoff-Käfig für das Rollenlager dieser Erfindung
das Basisende der Stege 4 mit dem kreisförmigen Ringabschnitt 5 verbunden,
und sind die Spitzenenden der Stege 4 voneinander getrennt, so daß der
Schmierzustand verbessert ist.
Die Erfinder haben die Schmierung während des tatsächlichen Betriebes eines
zylindrischen Rollenlagers, das mit dem Kunststoff-Käfig 1d dieser Erfindung aus
gebildet ist, mit einem zylindrischen Rollenlager untersucht und verglichen, das
mit dem herkömmlichen Kunststoff-Käfig 1 ausgebildet ist, das in Fig. 31 darge
stellt ist. Als Folge dieser Untersuchung wurde festgestellt, daß das zylindrische
Rollenlager, das mit dem Kunststoff-Käfig 1d dieser Erfindung ausgebildet ist, zu
einem Betrieb mit viel höheren Geschwindigkeiten bei kleinen Schmiermittelmen
gen in der Lage war, dies im Vergleich zu dem zylindrischen Rollenlager, das mit
dem herkömmlichen Kunststoff-Käfig 1 ausgebildet war.
Die Untersuchung wurde unter den nachfolgend beschriebenen Bedingungen
durchgeführt.
Die Drehzahl der Drehwelle, an der die innere Laufbahn befestigt war, wurde all
mählich schrittweise erhöht, wodurch sichergestellt wurde, daß die Temperatur bei
jeder Drehzahl einen ausgeglichenen Zustand erreichte. Bei der Drehzahl, bei der
die Temperatur instabil wurde, wurde angenommen, daß es sich um die maximal
zulässige Drehzahl handelte.
Verwendetes zylindrisches Rollenlager: N1014
Innendurchmesser: 70 mm, 1112 verjüngtes Loch,
Außendurchmesser: 110 mm,
Breite: 20 mm,
Rollengröße: 9 mm (Durchmesser) × 9 mm (Länge)
Käfigabmessungen:
Außendurchmesser: 97 mm,
Innendurchmesser: 87 mm,
Axialdicke des kreisförmigen Ringabschnitts in axialer Richtung: 2,3 mm,
Länge der Stege: 6,3 mm (70% der Länge der Rollen in axialer Richtung)
Käfigmaterial: Polyamid
Innendurchmesser: 70 mm, 1112 verjüngtes Loch,
Außendurchmesser: 110 mm,
Breite: 20 mm,
Rollengröße: 9 mm (Durchmesser) × 9 mm (Länge)
Käfigabmessungen:
Außendurchmesser: 97 mm,
Innendurchmesser: 87 mm,
Axialdicke des kreisförmigen Ringabschnitts in axialer Richtung: 2,3 mm,
Länge der Stege: 6,3 mm (70% der Länge der Rollen in axialer Richtung)
Käfigmaterial: Polyamid
46
mit 30 Gew.-% Glasfasern.
Fig. 25 zeigt die bei der Untersuchung verwendete Untersuchungsvorrichtung.
Von den für die Lagerung der Drehwelle 23 innerhalb des Gehäuses 22 verwen
deten mehreren Rollenlagern war das obere Rollenlager ein zylindrisches Rollen
lager 9 mit einer einzigen Reihe für den Untersuchungszweck, und diesem zylin
drischen Lager 9 mit einer einzigen Reihe wurde eine kleine Schmierölmenge zu
geführt.
Die verwendete Schmierbedingung war "Schmierung mit Hilfe von Öl/Luft" ver
sprüht von einer Düse 24 aus, und diese Düse 24 zeigte auf das zylindrische La
ger 9 mit seiner einzigen Reihe, und die Düse wurde mit Öl/Luft mit enthaltenem
VG32-Turbinenöl versorgt, dies derart, daß die Menge des zugeführten Turbinen
öls 0,01 cm3 je 16 Min. betrug. Die gleiche Untersuchung wurde für ein zylindri
sches Rollenlager durchgeführt, das mit dem Kunststoff-Käfig 1d dieser Erfindung
gemäß Darstellung in Fig. 23 ausgestattet war, und für ein zylindrisches Rollenla
ger, das mit einem herkömmlichen Kunststoff-Käfig gemäß Darstellung in Fig. 31
ausgestattet war.
Die Ergebnisse der Untersuchung sind in Fig. 26 dargestellt. In Fig. 26 zeigt die
ausgezogene Linie α die Untersuchungsergebnisse für das zylindrische Rollenla
ger, das mit dem Kunststoff-Käfig 1d dieser Erfindung ausgestattet war, und die
punktiert dargestellte Linie β zeigt die Untersuchungsergebnisse für das zylindri
sche Rollenlager, das mit dem herkömmlichen Kunststoff-Käfig 1 ausgestattet
war.
Wie aus den Untersuchungsergebnissen in Fig. 26 zu ersehen ist, war das zylin
drische Rollenlager, das mit dem Kunststoff-Käfig 1d dieser Erfindung ausgestat
tet war, in der Lage, eine merklich höhere Drehzahl zu erreichen als das zylindri
sche Rollenlager, das mit dem herkömmlichen Kunststoff-Käfig 1 ausgestattet
war.
Es wird angenommen, daß die Gründe hierfür die folgenden sind.
Das Verfahren der Zuführung kleiner Mengen von Schmiermittel war eine Schmie
rung mit Öl-Luft oder eine Schmierung mit Öl-Nebel, wobei eine kleine Menge Öl
mit einer großen Menge Druckluft vermischt wurde und dann auf das Rollenlager
aufgesprüht wurde. Daher ist es notwendig, daß die kleine Menge des Schmieröls
in der Lage ist, das Innere des Rollenlagers zu erreichen, und schnell abgegeben
werden muß, damit das das Lager erreichende Öl keinen Hin- und Herbewe
gungswiderstand innerhalb des Rollenlagers hervorruft.
Bei dem zylindrischen Rollenlager, das mit dem Kunststoff-Käfig, der Gegenstand
dieser Erfindung ist, ausgestattet war, ist die Zuführung und Abführung des
Schmieröls im Vergleich zu denjenigen eines Kugellagers geringer, ist jedoch, da
in dem Kunststoff-Käfig 1d dieser Erfindung nur das Basisende der Stege freikra
gend mittels des kreisförmigen Ringabschnitts 5 abgestützt ist, der die Rollen 6
abdeckende Abschnitt in seiner Fläche kleiner als für den herkömmlichen Käfig 1,
bei dem beide Enden der Stege 4 abgestützt ist, und besteht somit eine Vergröße
rung der Ölzuführung- und abführung.
Daher wird angenommen, daß diese Erfindung in der Lage war, eine besonders
gute Temperaturstabilität während eines Hochgeschwindigkeits-Betriebes bei klei
ner Schmiermittelmenge zu zeigen.
Bei der obenbeschriebenen Untersuchung wurde festgestellt, daß, obwohl der
Kunststoff-Käfig mittels der Rollen 6 geführt ist (damit er nur mit den Rollen 6 wäh
rend des Betriebs in Berührung komm, sind die Abmessungen der Freiräume zwi
schen der inneren und der äußeren Umfangsfläche des Kunststoff-Käfigs und der
äußeren Umfangsfläche der inneren Laufbahn und der inneren Umfangsfläche der
äußeren Laufbahn ordnungsgemäß eingestellt), der kreisförmige Ringabschnitt 5
zu einer elliptischen Gestalt während des Betriebs deformiert werden kann und
daß die innere und die äußere Umfangsfläche dieses kreisförmigen Ringab
schnitts 5 mit der äußeren Umfangsfläche der inneren Laufbahn oder der inneren
Umfangsfläche der äußeren Laufbahn in Berührung kommen können. In dem Fall
eines zylindrischen Lagers, das von einem Kunststoff-Käfig, der mittels der Rollen
6 geführt ist, Gebrauch macht, trifft der äußere Flächenbereich der Stegabschnitte
17, die von der inneren Laufbahn an der äußeren Umfangsfläche der inneren
Laufbahn getrennt sind, im wesentlichen nicht mit irgendwelchen anderen Teilen
zusammen, so daß normalerweise ihrem Fertigstellungszustand keine besondere
Beachtung gewidmet wurde und sie als eine Fläche mit einer großen Rauigkeit
unmittelbar nach dem Schneidevorgang durch Drehen oder als eine wärmebe
handelte Fläche belassen sein konnte.
Obwohl jedoch aufgrund dieses Versuchs bei dem Kunststoff-Käfig 1d dieser Er
findung, bei dem nur das Basisende der Stege freikragend mittels des kreisförmi
gen Ringabschnitts 5 abgestützt ist, der Kunststoff-Käfig 1d mittels der Rollen 6
geführt war, ist es das Beste, wenn mindestens die äußere Umfangsfläche des
Stegabschnittes 17, die der inneren Fläche des kreisförmigen Ringabschnitts 5
zugewandt ist, im Wege eines Schleifvorgangs zur Verbesserung der Rauigkeit
der Oberfläche fertiggestellt ist.
Mit anderen Worten besteht durch das Verbessern der Rauigkeit der Oberfläche
sogar dann, wenn ein Zusammentreffen zwischen der inneren Umfangsfläche des
kreisförmigen Ringabschnitts 5 des Kunststoff-Käfigs 1d und der äußeren Um
fangsfläche des Stegabschnittes 17 auftritt, ein sehr kleiner Reibungswiderstand
an der Berührungsstelle dieser beiden Umfangsflächen auf, und ist es somit mög
lich, die Probleme des Verschleißes und der Wärme zu verhindern. In diesem Fall
ist es unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung eines Verschleißes und des An
stiegs der Kosten das Beste, wenn die Rauigkeit der äußeren Umfangsfläche des
Stegabschnittes 17 zwischen 1S und 3s liegt.
Als nächstes wird die Richtung der Stege 4 unter Verwendung der Fig. 27 bis
29 beschrieben. Wenn diese Stege derart gestaltet sind, daß sie parallel zueinan
der und rechtwinklig zu dem kreisförmigen Ringabschnitt 5 verlaufen, wie in der
Beschreibung von Fig. 21 angegeben worden ist, kann es, wenn ein Steg durch
das Gewicht einer Rolle 6 während des Zusammenbauens des zylindrischen Rol
lenlagers elastisch deformiert wird, leicht geschehen, daß die Rollen 6 aus den
Taschen 7 herausfallen.
Sogar dann, wenn sich die Stege 4 in Richtung nach außen in radialer Richtung
des Kunststoffrings 1d während des Hochgeschwindigkeits-Betriebes elastisch
deformieren, ist es schwierig, daß die äußeren Umfangsränder an den Spitzenen
den der Stege 4 mit der inneren Umfangsfläche der äußeren Laufbahn 12 Zu
sammentreffen.
Der Schwenkwinkel der Stege 4 (Größe der Verschwenkung der Stege 4) in Hin
blick auf die zentrale Achse des Kunststoff-Käfigs 1d hängt, wenn keine äußeren
Kräfte an dem Käfig wirken, von dem Freiraum zwischen den gekrümmten Flä
chen 19 der Taschen 7 und der Rollfläche der Rollen 6 ab und ist gleich der
Größe der Bewegung des Kunststoff-Käfigs 1d in radialer Richtung des Käfigs in
Hinblick auf die Rollen 6 oder etwas größer als diese. Wenn die Größe der Ver
schwenkung der Stege 4 nicht genügend ist, kann sie, wenn die Stege 4 durch
das Gewicht der Rollen 6 elastisch deformiert werden, nicht ausreichend sein zu
verhindern, daß die Rollen herausfallen. Wenn andererseits der Schwenkwinkel
zu groß ist, schränken, wenn die an den Stegen 4 wirkende Zentrifugalkraft einge
schränkt ist, die Spitzenenden der Stege 4 die Rollen 6 ein, und nimmt die inner
halb des zylindrischen Rollenlagers erzeugte Wärme zu.
Wenn die Verschwenkung der Stege 4 auf einem geeigneten Wert eingestellt ist,
wie oben beschrieben ist, dann gibt es kein Problem mit dem Spitzenende der
Stege 4, das die Rollen 6 einschränkt. Wenn das zylindrische Rollenlager ange
halten wird, gibt es einen Spalt, der zwischen den Seitenflächen der Stege 4 in
der Nähe des Basisendes und der Rollfläche der Rollen gemäß Darstellung in Fig.
28 vorhanden ist, befinden sich jedoch die Seitenflächen der Stege 4 in der Nähe
der Spitzenenden sehr nahe bei der Rollfläche der Rollen 6, oder kommen sie so
gar mit dieser in Berührung, wie in Fig. 29 dargestellt ist. Als eine Folge der Sei
tenflächen an den Spitzenenden der Stege 4, die mit der Rollfläche der Rollen 6 in
Berührung kommen, bewegen sich sogar dann, wenn die Spitzenenden der Stege
4 die Rollen 6 etwas einschränken, wenn die Stege 4 durch die Zentrifugalkraft
elastisch deformiert werden, die auftritt, wenn das zylindrische Rollenlager im
Umlauf steht, die Spitzenenden der Stege 4 von den Rollen 6 weg. Darüber hin
aus ist es, wenn die maximale Drehzahl bekannt ist, möglich, die Größe der De
formation der Stege infolge der Zentrifugalkraft bei maximaler Drehzahl in Be
tracht zu ziehen und die Größe der Verschwenkung der Stege 4 so einzustellen,
daß sie etwa gleich der Größe der Bewegung des Käfigs plus der Größe der De
formation ist.
Durch das Einstellen der Größe der Verschwenkung der Stege 4 in dieser Weise
ist die Größe, bei der sich die Stege 4 infolge der Zentrifugalkraft bei einer niedri
gen Drehzahl elastisch deformieren, klein, so daß es möglich ist, daß die Spit
zenenden der Stege 4 die Rollen 6 beschränken, besteht jedoch bei niedriger
Drehzahl, da die Reibungsdrehzahl zwischen den Stegen 4 und den Rollen 6 bei
niedriger Drehzahl niedrig ist und da die an dem Berührungspunkt zwischen den
Rollen 6 und der Fläche der Laufbahnfläche erzeugte Wärme, die Menge der
mittels des zylindrischen Rollenlagers im allgemeinen erzeugte Wärme, niedrig ist
im Vergleich zu dem Hochgeschwindigkeits-Betrieb, kein besonderes Problem.
Als nächstes wird die gewünschte Gestalt sowohl der inneren als auch der äuße
ren Fläche der Stege 4 und des kreisförmigen Ringabschnitts 5 erörtert. In dem
Fall des Kunststoff-Käfigs 1d dieser Erfindung, bei dem nur das Basisende der
Stege 4 in freikragender Weise mittels des kreisförmigen Ringabschnitts 5 abge
stützt ist, ist es das Beste, die Querschnittsfläche des kreisförmigen Ringab
schnitts 5 so groß wie möglich zu machen, um seine Steifigkeit und Festigkeit zu
verbessern.
Andererseits ist es, um in der Lage zu sein, die elastische Deformation der Stege
4 infolge der Zentrifugalkraft an dem Abstützpunkt zu unterdrücken, an dem sie
mit dem kreisförmigen Ringabschnitt 5 in Berührung stehen, und um in der Lage
zu sein, mit höheren Drehzahlen zu arbeiten, das Beste, wenn die Querschnitts
fläche der Spitzenenden der Stege 4 so klein wie möglich ist.
Unter Berücksichtigung dieses ist es für den Kunststoff-Käfig 1d dieser Erfindung
das Beste, daß er eine Gestalt gemäß Darstellung in Fig. 30 besitzt. Mit anderen
Worten gilt für die Außendurchmesserabmessungen, wenn der Außendurchmes
ser des kreisförmigen Ringabschnitts 5 D5 ist und der Außendurchmesser an dem
Spitzenende der Stege 4 D4 ist, dann D5 < D4. Andererseits gilt für die Innen
durchmesser, wenn der Innendurchmesser des kreisförmigen Ringabschnitts R5
ist, und der Innendurchmesser des Spitzenendes der Stege 4 R4 ist, dann R5 <
R4. Durch Einstellen bzw. Berücksichtigen der Abmessungsbeziehung in dieser
Weise ist es möglich, die Festigkeit und Stärke des kreisförmigen Ringabschnitts
5 aufrechtzuerhalten, sowie es schwierig zu machen, daß der äußere Umfangs
rand an den Spitzenenden der Stege 4 mit der inneren Umfangsfläche der äuße
ren Laufbahn 12 ohne Rücksicht darauf zusammentrifft, ob es eine Deformation
infolge der Zentrifugalkraft während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs gibt.
Zur Erfüllung der Beziehung D5 < D4 ist die Außenumfangsfläche der Stege 4 in
Hinblick auf die Zentralachse verschwenkt, und liegt der Verschwenkungswinkel
am besten innerhalb des Bereichs von 2 bis 4 Grad. Wie oben unter Bezugnahme
auf Fig. 24 beschrieben ist, wird durch das Einstellen der Größe der Verschwen
kung der Stege 4 dann der Schwenkwinkel der äußeren Umfangsfläche der Stege
4 zu der Summe des Schwenkwinkels plus den obenangegebenen zwei bis vier
Grad.
Der Kunststoff-Käfig für ein Rollenlager dieser Erfindung ist wie oben beschrieben
ausgebildet und arbeitet entsprechend, so daß es sogar dann, wenn Veränderun
gen der Betriebsbedingungen, beispielsweise des Zusammenbauzustandes des
Rollenlagers, auftreten, möglich ist, innerhalb des Käfigs auftretende anormale
Beanspruchungen auf einem Minimum zu halten. Darüber hinaus ist es möglich,
in stabiler Weise bei hoher Drehzahl während langer Zeitperioden eine Maschine
zu betreiben, die eine Lagerungssektion aufweist, die ein Rollenlager umfaßt, das
mit dem Kunststoff-Käfig ausgestattet ist, und zwar ohne Beschädigung des Kä
figs.
Claims (2)
1. Kunststoff-Käfig zur Verwendung in einem Rollenlager, umfassend einen
kreisförmigen Ringabschnitt (5) mit einer inneren Seitenfläche, die an einem
axialen Ende des Käfigs vorgesehen ist, einen Stegabschnitt, der mit einer Viel
zahl von in einem gleichmäßigen Abstand in Umfangsrichtung angeordneten Ste
gen (4) ausgebildet ist und eine Fortsetzung an einem Ende der inneren Seiten
fläche des kreisförmigen Ringabschnitts (5) bildet und einander Umfangsrichtung
in gegenüberliegende Seitenflächen aufweist, dies derart, daß eine Vielzahl von
Taschen (7) an drei Seiten durch die in Umfangsrichtung einander gegenüberlie
genden Seitenflächen benachbarter Stege (4) und die innere Seitenfläche des
kreisförmigen Ringabschnitts (5) gebildet ist, in denen Rollen (6) drehbar aufge
nommen bzw. abgestützt sind, und ein Rückhaltestück, das an dem anderen Ende
mindestens einiger der Stege (4) vorgesehen ist, um zu verhindern, daß die Rol
len (6) in axialer Richtung aus den durch die mindestens einigen Stege (4) gebil
deten Taschen (7) heraustreten.
2. Kunststoff-Käfig zu Verwendung in einem Rollenlager mit einer Laufbahn,
umfassend:
einen kreisförmigen Ringabschnitt (5) mit einer inneren Seitenfläche an einem axialen Ende des Käfigs, einen Stegabschnitt, der mit einer Vielzahl von in einem gleichmäßigen Abstand in Umfangsrichtung angeordneten Stegen (4) ausgebildet ist und der eine Fortsetzung an einem Ende der inneren Seitenfläche des kreis förmigen Ringabschnitts (5) bildet und einander in Umfangsrichtung gegen über liegende Seitenflächen aufweist, dies derart, daß eine Vielzahl von Taschen (7) an drei Seiten durch die in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Seitenflä chen benachbarter Stege (4) und die innere Seitenfläche des kreisförmigen Ringabschnitts (5) gebildet ist, um dort die Rollen drehbar abzustützen bzw. auf zunehmen, wobei mindestens einige der Stege (4) einen Umfangsflächenbereich aufweisen, der mit einem Verankerungsbereich ausgebildet ist, der mit einem Teil der Laufbahn des Rollenlagers in Berührung bzw. zum Eingriff bringbar ist, um zu verhindern, daß der Kunststoff-Käfig mindestens in Richtung zu einem axialen Ende mit Bezug auf die Laufbahn verschoben wird.
einen kreisförmigen Ringabschnitt (5) mit einer inneren Seitenfläche an einem axialen Ende des Käfigs, einen Stegabschnitt, der mit einer Vielzahl von in einem gleichmäßigen Abstand in Umfangsrichtung angeordneten Stegen (4) ausgebildet ist und der eine Fortsetzung an einem Ende der inneren Seitenfläche des kreis förmigen Ringabschnitts (5) bildet und einander in Umfangsrichtung gegen über liegende Seitenflächen aufweist, dies derart, daß eine Vielzahl von Taschen (7) an drei Seiten durch die in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Seitenflä chen benachbarter Stege (4) und die innere Seitenfläche des kreisförmigen Ringabschnitts (5) gebildet ist, um dort die Rollen drehbar abzustützen bzw. auf zunehmen, wobei mindestens einige der Stege (4) einen Umfangsflächenbereich aufweisen, der mit einem Verankerungsbereich ausgebildet ist, der mit einem Teil der Laufbahn des Rollenlagers in Berührung bzw. zum Eingriff bringbar ist, um zu verhindern, daß der Kunststoff-Käfig mindestens in Richtung zu einem axialen Ende mit Bezug auf die Laufbahn verschoben wird.
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