DE19951387A1 - Kugellagerkäfig - Google Patents
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Abstract
Ein Kugellagerkäfig aus einem elastisch verformbaren Kunststoff mit in Taschen angeordneten sphärischen Kugelsitzflächen (5) zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerkugeln (6) in einer der Längenänderung angepassten Tasche (4) mit vergrößertem Taschenspiel über zwei einander entgegengerichtete Federelemente (7, 8, 12, 17) in deren Mitten in beiden Umfangsrichtungen von den sphärischen Kugelsitzflächen (5) beabstandet gehalten sind. DOLLAR A Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Käfigs wird der durch unterschiedliche Abrollverhältnisse der Lagerkugeln (6) verursachte Längenausgleich des Käfigs innerhalb der Tasche (4) realisiert.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kugellagerkäfig aus einem elastisch verformbaren
Kunststoff mit in Taschen angeordneten sphärischen Kugelsitzflächen, wobei
die Lagerkugeln in Umfangsrichtung durch in Richtung Lagerachse weisende
Trennelemente voneinander getrennt sind und Mittel zum Ausgleich von Län
genänderungen des Käfigs vorhanden sind, die durch unterschiedliche Abroll
geschwindigkeiten der Lagerkugeln bedingt sind.
Es ist ein altbekanntes Problem, dass Käfige für Kugellager, insbesondere für
Schrägkugellager, durch Verkippung der Laufringe einer erheblichen Bean
spruchung unterliegen. Die Kugeln laufen je nach Belastung/Verkippung nicht
in einem gleichen Laufkreis. Dadurch kann es zu einem Vor- oder Nachlauf
bestimmter Kugeln kommen. Da sich die Kugeln immer an der Taschenwand,
d. h. an der sphärischen Kugelsitzfläche orientieren, muss der Käfig die erfor
derliche Längsdehnung über Verformung aufnehmen. Es können je nach Grö
ße, Belastung oder Taumelweg Längenabweichungen bis in den Millimeterbe
reich auftreten. Dies führt zu erhöhter Reibung und damit zu Temperaturerhö
hungen, bis hin zu einer möglichen Zerstörung des Käfigs.
Aus der DE 37 06 013 C2 ist ein aus zwei Seitenringen bestehender Käfig be
kannt geworden, der die durch Kräfte stark beanspruchten und die Seitenringe
verbindenden Stege in Umfangsrichtung federnd ausbildet. Dies erfolgt derart,
dass zwischen den Stegen in Umfangsrichtung federnde Vorsprünge angeord
net sind, so dass die durch die unterschiedlichen Abrollgeschwindigkeiten der
Lagerkugeln entstehenden Kräfte federnd abgefangen werden können. Dabei
ist von Nachteil, dass immer der gesamte Käfig gedehnt bzw. zusammenge
presst werden muss.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Käfig der eingangs
genannten Art zu entwickeln, bei dem die durch unterschiedliche Abrollge
schwindigkeiten der Lagerkugeln bedingten, auf den Käfig einwirkende Kräfte
auf eine veränderte Art federnd aufgefangen werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von
Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Lagerkugeln in einer der Längenänderung
angepassten Tasche mit vergrößertem Taschenspiel über zwei einander ent
gegengerichtete Federelemente in deren Mitte in beiden Umfangsrichtungen
von den sphärischen Kugelsitzflächen beabstandet gehalten sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die
durch die unterschiedlichen Abrollgeschwindigkeiten der Lagerkugeln entste
henden Kräfte nicht durch den Käfig bzw. dessen Stege, sondern durch die
innerhalb der Taschen angeordneten Federelemente abgefangen werden. Auf
diese Weise wird nicht der gesamte Käfig auf Zug bzw. Druck beansprucht, da
der Ausgleich durch die Federelemente innerhalb der Taschen erfolgt und der
Käfig an sich unbelastet bleibt.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9
beschrieben.
So ist nach den Ansprüchen 2 bis 4 vorgesehen, dass die Federelemente
oberhalb, unterhalb oder im Bereich des Teilkreises angeordnet sein können.
Wie die Ansprüche 5 bis 9 zeigen, ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Art
der Halterung der Lagerkugeln über Federelemente in den Taschen prinzipiell
für alle Arten von Käfigen anwendbar. Nach Anspruch 5 ist vorgesehen, dass
der Käfig als ein Schnappkäfig ausgebildet ist, wobei aus einem Ring gleich
mäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, in axialer Richtung her
vorstehende Vorsprünge angeordnet sind, so dass durch die Vorsprünge und
den Ring die sphärische Kugelsitzfläche gebildet ist und die Lagerkugel in der
Tasche mittig durch die einander entgegengerichteten Federelemente gehalten
ist, die an je einem benachbarten Vorsprung angeformt sind. Der in Anspruch 6
beschriebene Schnappkäfig unterscheidet sich von dem in Anspruch 5 lediglich
dadurch, dass das Federelement als eine im Querschnitt U-förmige Feder aus
gebildet ist, die als separates Bauteil auf die Vorsprünge aufgesetzt ist, wobei
nach Anspruch 7 diese U-förmige Feder aus einem metallischen Werkstoff
gefertigt sein soll.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 8 ist der Käfig
als ein Fensterkäfig ausgebildet, wobei die Trennelemente als Stege ausgebil
det sind, die zwei unterschiedlich große Seitenringe miteinander verbinden, so
dass durch die Seitenringe und die Stege die sphärische Kugelsitzfläche gebil
det ist und die Lagerkugel in der Tasche mittig durch die einander entgegenge
richteten Federelemente gehalten ist, die am Seitenring mit der größeren oder
mit der kleineren radialen Ausnehmung angeformt sind.
Schließlich soll nach einem anderen zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 9
der Käfig als ein Mäanderkäfig ausgebildet sein, wobei die Trennelemente als
Stege ausgebildet sind, so dass durch die Stege und einen in Umfangsrichtung
diese verbindenden Abschnitt die sphärische Kugelsitzfläche gebildet ist und
die Lagerkugel mittig in der Tasche durch die einander entgegengerichteten
Federelemente gehalten ist, die an den Stegen angeformt sind.
Die Erfindung wird an den nachstehenden Ausführungsbeispielen näher er
läutert.
Es zeigen:
Fig. 1, 3, 5 und 7 eine Draufsicht auf unterschiedlich gestaltete,
erfindungsgemäße Wälzlagerkäfige,
Fig. 2, 4 und 6 den jeweils zugehörigen Querschnitt,
Fig. 8 den zu Fig. 7 gehörigen Längsschnitt.
Der mit einem Spritzwerkzeug hergestellte Kunststoffkäfig gemäß den
Fig. 1 und 2 ist als ein Schnappkäfig 1 ausgebildet und weist den Ring 2 auf,
der in Umfangsrichtung mit gleichmäßig voneinander beabstandeten Vorsprün
gen 3 versehen ist, die sich in axialer Richtung erstrecken. Innerhalb des
Schnappkäfigs 1 sind durch den Ring 2 und die Vorsprünge 3 die Taschen 4
mit der sphärischen Kugelsitzfläche 5 gebildet. In den Taschen 4 mit den Ku
gelsitzflächen 5 sind Lagerkugeln 6 untergebracht, wobei die Tasche 4 in Um
fangsrichtung eine Breite B aufweist, die größer als der Durchmesser der La
gerkugel 6 ist, d. h. ein vergrößertes Taschenspiel aufweist. Die Breite B, d. h.
der Abstand von linksseitiger zur rechtsseitiger Kugelsitzfläche, ist in Abhän
gigkeit von der Lagergeometrie und den unterschiedlichen Abrollgeschwindig
keiten der Lagerkugeln 6 so zu wählen, dass diese je nach Vor- oder Nachlauf
entweder linksseitig oder rechtsseitig maximal an den sphärischen Kugelsitz
flächen 5 der Vorsprünge 3 anliegen. Wie die Figuren weiter zeigen, sind im
Bereich des Teilkreises an den Vorsprüngen 3 Federelemente 7 angeformt, die
die Lagerkugel 6 von zwei Seiten umfassen. In der Neutralstellung, d. h. in der
Mittenstellung, ist die Lagerkugel 6 von den Kugelsitzflächen 5 der Vorsprünge
3 durch die Federelemente 7 beabstandet gehalten. Werden nun in der Last
zone die Lagerkugeln 6 nach der einen oder nach der anderen Seite ausge
lenkt, so liegen sie mit ihrer Mantelfläche an der sphärischen Kugelsitzfläche 5
des rechten oder des linken Vorsprunges 3 an. In der Entlastungszone bringt
das Federelement 7 die Lagerkugel 6 wieder in ihre Mittenstellung zurück, d. h.
sie ist in der Mitte der Tasche 4 beabstandet von ihren sphärischen Kugelsitz
flächen 5 gehalten. Auf diese Weise wird die nach dem bisherigen Stand der
Technik erforderliche Längenänderung des Käfigs nicht durch Stege oder an
dere Käfigteile ausgeglichen, sondern innerhalb der Käfigtasche 4.
Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Schnappkäfig 1 unterscheidet sich von
dem gemäß den Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, dass die Anfederung der
Lagerkugeln 6 durch eine Feder 8 erfolgt, die im Querschnitt gesehen U-förmig
gestaltet ist und als separates Bauteil auf die Vorsprünge 3 des Schnappkä
figs 1 aufgesetzt wird.
Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Mäanderkäfig 9 weist ebenfalls Ta
schen 4 mit ihren Kugelsitzflächen 5 auf. Die Taschen 4 sind in ihrer Umfangs
ausdehnung wiederum größer als der Durchmesser der Lagerkugel 6, d. h. sie
weisen ein vergrößertes Taschenspiel auf und werden von zwei voneinander
beabstandeten Stegen 10, die in axialer Richtung verlaufen und einem diese
verbindenden Abschnitt 11 gebildet. Außerhalb des Teilkreisbereiches sind die
Lagerkugeln 6 in der Tasche 4 in Mittenstellung wiederum beabstandet von
den sphärischen Kugelsitzflächen 5 durch Federelemente 12 gehalten.
In den Fig. 7 und 8 ist schließlich ein Fensterkäfig 13 für ein Schrägkugel
lager gezeigt, der aus den beiden Seitenringen 14 und 15 besteht, die jeweils
eine unterschiedliche radiale Ausdehnung besitzen und durch Stege 16 mitein
ander verbunden sind. Am Seitenring 15 mit der größeren radialen Ausdeh
nung sind zwei Federelemente 17 angeformt, die wiederum die Lagerkugeln 6
von zwei Umfangsrichtungen umfassen, so dass die Lagerkugeln 6 in den Ta
schen 4 in Mittenstellung wiederum beabstandet von den sphärischen Kugel
sitzflächen 5 gehalten sind.
1
Schnappkäfig
2
Ring
3
Vorsprung
4
Tasche
5
sphärische Kugelsitzfläche
6
Lagerkugel
7
Federelement
8
Feder
9
Mäanderkäfig
10
Steg
11
Abschnitt
12
Federelement
13
Fensterkäfig
14
Seitenring
15
Seitenring
16
Steg
17
Federelement
B Taschenbreite
B Taschenbreite
Claims (9)
1. Kugellagerkäfig aus einem elastisch verformbaren Kunststoff mit in Taschen
angeordneten sphärischen Kugelsitzflächen (5), wobei die Lagerkugeln (6)
in Umfangsrichtung durch in Richtung Lagerachse weisende Trennelemente
voneinander getrennt sind und Mittel zum Ausgleich von Längenänderun
gen des Käfigs vorhanden sind, die durch unterschiedliche Abrollgeschwin
digkeiten der Lagerkugeln (6) bedingt sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die Lagerkugeln (6) in einer der Längenänderung angepassten Tasche (4)
mit vergrößertem Taschenspiel über zwei einander entgegengerichtete Fe
derelemente (7, 8, 12, 17) in deren Mitte in beiden Umfangsrichtungen von
den sphärischen Kugelsitzflächen (5) beabstandet gehalten sind.
2. Kugellagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Fe
derelemente (7, 8, 12, 17) oberhalb des Teilkreises angeordnet sind.
3. Kugelkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fe
derelemente (7, 8, 12, 17) unterhalb des Teilkreises angeordnet sind.
4. Kugelkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fe
derelemente (7, 8, 12, 17) im Bereich des Teilkreises angeordnet sind.
5. Kugellagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kä
fig als ein Schnappkäfig (1) ausgebildet ist, wobei aus einem Ring (2)
gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, in axialer
Richtung hervorstehende Vorsprünge (3) angeordnet sind, so dass durch
die Vorsprünge (3) und den Ring (2) die sphärische Kugelsitzfläche (5) ge
bildet ist und die Lagerkugel (6) in der Tasche (4) mittig durch die einander
entgegengerichteten Federelemente (7) gehalten ist, die an je einem be
nachbarten Vorsprung (3) angeformt sind.
6. Kugellagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kä
fig als ein Schnappkäfig (1) ausgebildet ist, wobei aus einem Ring (2)
gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, in axialer
Richtung hervorstehende Vorsprünge (3) angeordnet sind, so dass durch
die Vorsprünge (3) und den Ring (2) die sphärische Kugelsitzfläche (5) ge
bildet ist und die Lagerkugel (6) mittig in der Tasche (4) durch die einander
entgegengerichteten Federelemente gehalten ist und die Federelemente als
eine im Querschnitt U-förmige Feder (8) ausgebildet sind, die als separates
Bauteil auf die Vorsprünge (3) aufgesetzt ist.
7. Kugellagerkäfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die U-
förmige Feder (8) aus einem metallischen Werkstoff besteht.
8. Kugellagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kä
fig als ein Fensterkäfig (13) ausgebildet ist, wobei die Trennelemente als
Stege (16) ausgebildet sind, die zwei unterschiedlich große Seitenringe (14,
15) miteinander verbinden, so dass durch die Seitenringe (14, 15) und die
Stege (16) die sphärische Kugelsitzfläche (5) gebildet ist und die Lagerku
gel (6) in der Tasche (4) mittig durch die einander entgegengerichteten Fe
derelemente (17) gehalten ist, die am Seitenring (14, 15) mit der größeren
oder mit der kleineren radialen Ausdehnung angeformt sind.
9. Kugellagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kä
fig als ein Mäanderkäfig (9) ausgebildet ist, wobei die Trennelemente als
Stege (10) ausgebildet sind, so dass durch die Stege (10) und einen in
Umfangsrichtung diese verbindenden Abschnitt (11) die sphärische Kugel
sitzfläche (5) gebildet ist und die Lagerkugel (6) mittig in der Tasche (4)
durch die einander entgegengerichteten Federelemente (12) gehalten ist,
die an den Stegen (10) angeformt sind.
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