DE2123188A1

DE2123188A1 - Käfig für Axialwälzlager

Info

Publication number: DE2123188A1
Application number: DE19712123188
Authority: DE
Inventors: Jörg 7000 Stuttgart Zielfleisch
Original assignee: Industriewerk Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1971-05-11
Filing date: 1971-05-11
Publication date: 1972-11-23
Also published as: DE2123188C2

Description

Käfig für Axialwälzlager Die Erfindung betrifft einen Käfig für Axialwälzlager.
Derartige Käfige sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt geworden. Dabei ist besonderer Wert darauf gelegt worden, neue Käfigkonstruktionen und auch neue Herstellungsverfahren zu finden, die insbesondere eine kostengünstige Massenfertigung zulassen. Nun zeigt sich aber, daß derartige Axiallagerkäfige in letzter Zeit insbesondere auch dort eingesetzt werden sollen, wo sie nur in sehr geringen Stückzahlen benötigt werden. Das trifft insbesondere dort zu, wo solche Käfige mit ungewöhnlich großen Durchmessern gebraucht werden.
In diesen Anwendungsfällen versagen zwangsläufig die bisherigen auf Massenfertigung zugeschnittenen Käfigkonstruktionen und Herstellungsverfahren.
Um den Nachteil zu vermeiden, daß man für die Herstellung jeder Käfiggroße besondere Werkzeuge und Einrichtungen benötigt, hat man bei Kugelkäfigen bereits vorgeschlagen, diese als flaches Band herzustellen, das aus einzelnen, in sich formsteifen Taschen für die Aufnahme der Kugeln und aus diese miteinander verbindenden, verformbaren Zwischenstücken besteht, und das je nach der erforderlichen Käfigabmessung mit dem entsprechenden Radius rundgebogen wird. Auf diese Weise ist es möglich, mit dem gleichen, als Ausgangsmaterial dienenden Käfigband Käfige der unterschiedlichsten Durchmesser herzustellen.
Dieses sehr wirtschaftliche Herstellungsverfahren mußte jedoch aus prinzipiellen Gründen beschränkt bleiben auf Käfige für Kugeln, welche in Laufrillen abrollen. Nur bei solchen Lagern ist nämlich gewährleistet, daß der Käfig im Betriebszustand die Form beibehält, in die er gebogen wurde, weil er über die Kugeln geführt wird. Anders ist das'dagegen bei Axialkäfigen für Wälzkörper, die um eine Achse rotieren und auch für Kugeln, die auf ebenen Laufflächen abrollen. Bei Verwendung von Wälzkörpern, die um eine eigene Achse rotieren, wie z.B. Nadeln, Rollen, Kegelrollen und dergleichen, muß nämlich das unabdingbare Erfordernis erfüllt sein, daß im Betriebszustand stets die Achsen sämtlicher Wälzkörper durch die Lagerachse verlaufen. Nur wenn dieses Erfordernis erfüllt ist, sind einwandfreie Abwälzverhältnisse gegeben. Aber auch bei Kugeln, die auf ebenen Laufbahnen abrollen, muß dafür gesorgt werden, daß der Käfig im Betriebszustand seine runde Form, in die er ursprünglich gebogen wurde, beibehält.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Käfig für Axialwälzlager zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Käfige vermeidet und der insbesondere in einfachster und wirtschaftlichster Weise aus einem flachen Käfigband hergestellt werden kann, wobei beliebige Käfigdurchmesser erzielt werden können und trotzdem gewährleistet ist, daß der Käfig im Betriebszustand immer seine runde Form, in die er gebogen wurde, beibehält und insbesondere bei Verwendung von Wälzkörpern, die eine eigene Rotationsachse besitzen, diese Achse stets durch die Lagerachse verläuft.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Käfig aus einem zu einem Ring mit Stirnkanten unterschiedlichen Durchmessers gebogenen Flachband besteht, das in sich formsteife, durch verformbare Zwischenstücke verbundene Taschen für die Aufnahme der Wälzkörper enthält und das im fertiggebogenen Zustand mit weiteren, den Käfig in Umfangsrichtung versteifenden Mitteln versehen ist. Die Erfindung geht aber primär aus vcn einem Flachband, das im wesentlichen dem oben beschriebenen bekannten Käfigband für Kugeln entspricht. Die in sich formsteifen Taschen, die ihrerseits durch verformbare Zwischenstücke untereinander verbunden sind, werden nun jedoch gemäß der Erfindung durch zusätzliche, den Käfig in Umfangsrichtung versteifende Mittel in eine solche, gegenseitig starre Lage gebracht, daß mit Sicherheit gewährleistet ist, daß der Käfig einerseits auch im Betriebszustand seine runde Form beibehält und andererseits bei Verwendung von Wälzkörpern, die um eine eigene Rotationsachse rotieren, diese Achse stets genau durch die Lagerachse verläuft.
Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der Käfig aus einem Flachkäfigband gebildet ist, dessen Taschen an ihrer einen Stirnseite durch mit ihnen einstückige verformbare Zwischenstücke verbunden sind und daß an den anderen Stirnseiten der Taschen ein Versteifungsring angebracht ist, der ein Ausweichen der Taschen in Käfigumfangsrichtung verhindert. Das für die Herstellung eines solchen Käfigs erforderliche Flachkäfigband kann im einfachsten Falle dadurch gewonnen werden, daß bei einem herkömmlichen Flachkäfig an jeder zweiten Wälzkörpertasche der Seitenbord an einer Seite der Tasche entfernt wird.
In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, abweichend von dieser Ausführung die verformbaren Zwischenstücke in Form von geraden Stegen auszubilden, die in der Mitte der Taschen angeordnet sind, oder sie als geknickte Stege auszubilden und an beiden Stirnseiten der Taschen anzuordnen.
Insbesondere die zuletzt genannte Ausführung ermöglicht es, bei Jedem Käfigdurchmesser die einzelnen Taschen so nahe aneinanderzuriicken, daß sie sich am Innendurchmesser gegenseitig berühren, was die Unterbringung einer größtmöglichen Wälzkörperanzahl möglich macht.
In den beiden letztgenannten Fällen ist es notwendig, an beiden Stirnseiten der Taschen Versteifungsringe vorzusehen, um die erforderliche Steifigkeit des gesamten Käfigs zu erreichen.
Die Versteifungsringe selbst können in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein. Nach einer bevorzugten Ausführungsform können sie im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein und die stirnseitigen Enden der Taschen umgreifen. Es ist jedoch auch möglich, sie im Querschnitt rund auszubilden und sie in entsprechende Nuten der stirnseitigen Enden der Taschen eingreifen zu lassen.
Bei der Verwirklichung der Erfindung ist es jedoch auch möglich, ohne besondere, als zusätzliche Teile ausgebildete Versteifungsmittel auszukommen. Zu diesem Zweck kann man z.B. an den in sich formsteifen Käfigtaschen Stegstummel vorsehen, die nach dem Rundbiegen des Käfigbandes gegeneinander anliegen. Diese Stegstummel können z.B. an der einen Stirnseite der Taschen vorgesehen sein, während an der an deren Stirnseite der Tasche die verformbaren Zwischenstücke vorgesehen sind. Wenn man ein derartiges Käfigband rundbiegt und dann natürlich an der Stoßstelle verbindet, dann ist dadurch, daß die an der einen Stirnseite der Taschen vorgesehenen Stegstummel gegeneinander anliegen, eine einwandfrei in sich starre Käfigeinheit geschaffen.
Nach einem anderen Vorschlag kann man aber auch die den Käfig in Umfangsrichtung versteifenden Mittel durch an der einen Stirnseite der Taschen vorgesehene, sich in Längsrichtung des Käfigbandes erstreckende stegartige Fortsätze bilden, die nach dem Rundbiegen des Käfigbandes sich gegenseitig überlappen und an diesen Stellen fest miteinander verbunden sind.
Der Käfig nach der Erfindung kann schließlich auch in einfachster Weise dort verwendet werden, wo Wälzkörper nicht auf ebenen und zueinander parallelen, sondern auf kegeligen Laufbahnen abrollen, wie dies z.B. bei Kegelrollenlagern, aber auch bei Lagern mit zylindrischen Wälzkörpern, aber kegeligen Laufbahnen der Fall ist. Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß beim Rundbiegen des Käfigbandes dieses gleichzeitig so kegelig verformt wird, daß die stirnseitigen Enden der Taschen auf einer Kegelmantelfläche liegen.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der beschriebenen Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig.1 ein flaches Käfigband in Draufsicht, Fig.2 dieses Käfigband nach dem Rundbiegen, Fig.3 das rundgebogene Käfigband nach Anbringung eines Versteifungsringes, Fig.4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig.3, Figur einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Axialkäfigs, Fig.6 einen Längsschnitt durch eine gegenüber Figur abgeänderte Ausführungsform, Fig.7 eine Draufsicht auf ein Käfigband, Fig.8 eine Draufsicht auf ein weiteres Käfigband, Fig.9 einen Längsschnitt durch einen Käfig für kegelige Laufbahnen, Fig.10 ein weiteres flaches Käfigband in Draufsicht, Fig.11 dieses Käfigband nach dem Rundbiegen und gegenseitigen Versteifen, Fig.12 die Draufsicht auf ein weiteres flaches Käfigband und Fig.13 das Käfigband nach Fig.12 nach dem Rundbiegen.
In Figur 1 sind die die Taschen 1 für die Aufnahme der Wälzkörper begrenzenden Rahmen 2 an ihrer einen Stirnseite durch Stege 3 miteinander verbunden. An der gegenüberliegenden Stirnseite ist gestrichelt dargestellt, daß dort ursprünglich ebenfalls Stege 4 vorhanden gewesen sein können, die aber entfernt wurden.
In Figur 2 ist das gleiche Käfigband dargestellt, jedoch nachdem es mit einem bestimmten Radius rundgebogen wurde.
Dieses Rundbiegen erfolgt einfach dadurch, daß die Stege 3 verformt werden, wobei sich diese Verformung im elastischen oder auch im plastischen Bereich bewegen kann.
Es ist leicht einzusehen, daß das-rundgebogene Käfigband nach Figur 2 für sich allein noch bindenfunktionsfähigen Axialkäfig ergeben kann, weil die in sich selbst formsteifen Rahmen 2 nur durch die verformbaren Stege 3, also nicht starr miteinander verbunden sind. Dadurch wäre es möglich, daß sich im Betrieb die einzelnen Rahmen 2 gegenseitig verschwenken, so daß dann die Achsen der in ihnen untergebrachten Wälzkörper nicht mehr genau radial verlaufen würden.
Um dies zu vermeiden, werden gemäß Figur 3 die freien Enden der Rahmen 2 durch den Versteifungsring 5 so untereinander verbunden, daß sie in Umfangsrichtung eindeutig festgelegt sind.
Wie die Figur 4, die einen Schnitt nach Linie IV-IV der Figur 3 darstellt, zeigt, ist der Versteifungsring 5 U-förmig ausgebildet und umgreift die inneren stirnseitigen Enden der Rahmen 2 von drei Seiten. Dadurch ist gewährleistet, daß diese stirnseitigen Enden der Rahmen einwandfrei festgelegt sind, Die gegenseitige Fixierung zwischen Versteifungsring 5 und den stirnseitigen Enden der Rahmen 2 kann durch reinen Form- oder Kraftschluß erfolgen, es kann jedoch auch eine zusätzliche Verbindung, z.B. durch Schweißen, Löten, Kleben oder dergleichen erfolgen.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß es für die Herstellung des erfindungsgemäßen Käfigs völlig belanglos ist, aus welchem Werkstoff er besteht. Der in den Figuren 1 - 4 dargestellte Käfig kann z.B. aus Kunststoff bestehen und mit einem Versteifungsring aus Blech versehen sein. Es ist aber ebenso gut möglich, das Käfigband selbst aus Metall herzustellen.
In den Figuren 5 und 6 dagegen sind ausgesprochene Blechkäfige dargestellt. Bei diesen werden die für die Aufnahme der strichpunktiert dargestellten Wälzkörper 6 dienenden Rahmen begrenzt einerseits von den profilierten Stegen 7 und andererseits von den Borden 8 und 9. Bei der Ausführung nach Figur 5 geht der äußere Bord über sämtliche Rahmen durch und stellt damit gleichzeitig das verformbare Zwischenstück zwischen den einzelnen Taschen dar. Der innere Bord 9 dagegen schließt jeweils nur einen eine Wälzkörpertasche begrenzenden Rahmen ab und ist dann unterbrochen.
Nach dem Rundbiegen dieses Käfigbandes wird über die inneren Borde 9 der Versteifungsring 10 mit annähernd U-förmigem Querschnitt gebracht und dort befestigt.
Bei der Käfigausführung nach Figur 6 ist im Gegensatz zu der nach Figur 5 der innere Bord 9 durchgehend und stellt damit gleichzeitig die verformbaren Zwischenstücke zwischen den einzelnen Käfigtaschen dar. Der außenliegende Käfigbord 11 ist so verformt, daß er eine halbrunde Nut besitzt, in die sich der Versteifungsring 12 mit rundem Querschnitt einlegt. Es handelt sich hierbei einfach um einen Drahtring.
In Figur 7 ist in einer Draufsicht wiederum ein ebenes Käfigband dargestellt, bei dem die Rahmen 2 durch mittige gerade Stege 13 untereinander verbunden sind.
In Figur 8 dagegen sind die einzelnen Rahmen 2 an beiden Stirnseiten durch geknickte Stege 14 miteinander verbunden.
Dadurch ist es ebenfalls möglich, das Band in jeden gewünschten Durchmesser zu biegen, wobei gleichzeitig dafür gesorgt werden kann, daß die einzelnen Rahmen 2 sich innen gegensetig berühren. Dabei ist es erforderlich, nach dem Rundbiegen des Bandes sowohl an der äußeren als auch an der inneren Stirnseite der Rahmen 2 einen Versteifungsring anzubringen.
In Figur 9 ist ein Käfig dargestellt, der für die Verwendung zusammen mit kegeligen Laufflächen gedacht ist. Dieser Käfig kann beispielsweise aus einem Flachband gemäß Figur 8 dadurch hergestellt werden, daß das Band rundgebogen und dabei gleichzeitig kegelig verformt wird. Nach dieser Verformung werden an beiden Stirnseiten der Rahmen 2 Verstärkungsringe 5 angebracht.
In Figur 10 ist ein weiteres flaches Käfigband dargestellt, bei dem die Rahmen 2 an ihrer einen Stirnseite durch die verformbaren Zwischenstücke 3 miteinander verbunden sind.
An der gegenüberliegenden Stirnseite sind an den Rahmen 2 stegartige Fortsätze 15 angebracht. Im dargestellten Beispiel gehen diese stegartigen Fortsätze ursprünglich über die ganze Länge des Käfigbandes durch und werden dann anschließend zwischen jeweils zwei Rahmen 2 durchgeschnitten.
Die Figur 11 zeigt dieses Käfigband nach dem Rundbiegen.
Die stegartigen Fortsätze 15 sind dabei so gegenseitig verbogen, daß sie sich überlappen und in diesem Bereich sind sie dann durch geeignete Mittel gegenseitig verbunden, nämlich z.B. verschweißt, verklebt oder dergleichen.
Figur 12 zeigt erneut ein anderes Käfigband, das sich z.B.
von dem nach Figur 1 nur dadurch unterscheidet, daß an der einen Stirnseite der Rahmen 2 kurze Stegstummel 16 vorgesehen sind, die nach dem Rundbiegen des Käfigbandes (siehe Fig.13) in gegenseitige Anlage kommen und damit den Käfig in sich versteifen. Zu diesem Zweck muß natürlich die Länge der Stegstummel 16 ebenso wie die Abschrägung an ihren Stirnflächen so ausgelegt sein, daß bei dem bestimmten, nach dem Rundbiegen zu erreichenden Radius diese Stegstummel genau in gegenseitige Anlage kommen.

Claims

Ansprüche

1. Käfig für Axialwälzlager, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig aus einem zu einem Ring mit Stirnkanten unterschiedlichen Durchmessers gebogenen Flachband besteht, das in sich formsteife, durch verformbare Zwischenstücke verbundene Taschen für die Aufnahme der Wälzkörper enthält und das im fertiggebogenen Zustand mit weiteren, den Käfig in Umfangsrichtung versteifenden Mitteln versehen ist.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Flachkäfigband gebildet ist, dessen Taschen an ihrer einen Stirnseite durch mit ihnen einstückige, verformbare Zwischenstücke verbunden sind.

3. Käfig' nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Zwischenstücke in Form von geraden Stegen in der Mitte der Taschen angeordnet sind.

4. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren Zwischenstücke als geknickte Stege ausgebildet und an beiden Stirnseiten der Taschen angeordnet sind,

5. Käfig nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Käfig in Umfangsrichtung versteifenden Mittel als Ringe ausgebildet sind, die an wenigstens einer der Stirnseiten der Taschen angeordnet sind.

6. Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsringe im Querschnitt U-förmig ausgebildet sind und die stirnseitigen Enden der Taschen umgreifen.

7. Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsringe im Querschnitt rund ausgebildet sind und in entsprechende Nuten der stirnseitigen Enden der Taschen eingreifen.

8. Käfig nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Käfig in Umfangsrichtung versteifenden Mittel als an den Taschen vorgesehene Stegstummel ausgebildet sind, die nach dem Rundbiegen des Käfigbandes gegeneinander anliegen.

9. Käfig nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Käfig in Umfangsrichtung versteifenden Mittel durch an der einen Stirnseite der Taschen vorgesehene, sich in Längsrichtung des Käfigbandes erstreckende stegartige Fortsätze gebildet sind, die nach dem Rundbiegen des Käfigbandes sich gegenseitig überlappen und an diesen Stellen fest miteinander verbunden sind.

lo. Käfig nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Enden der Taschen auf einer Kegelmantelfläche liegen.

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