DE19951387A1

DE19951387A1 - Kugellagerkäfig

Info

Publication number: DE19951387A1
Application number: DE19951387A
Authority: DE
Inventors: Leo Muentnich; Herbert Zettner; Joerg Wagner
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-03
Also published as: DE10083269D2; WO2001031214A1; DE10083269B4

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

Anwendungsgebiet der Erfindung

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.

Hintergrund der Erfindung

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.

Zusammenfassung der Erfindung

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

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.

Bezugszeichen

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

Claims

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.