DE2233041C2

DE2233041C2 - Axialwälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE2233041C2
Application number: DE2233041A
Authority: DE
Inventors: Alfred Paris Pitner
Original assignee: Nadella SA
Current assignee: Roulements Nadella Sa Vierzon Fr
Priority date: 1971-07-07
Filing date: 1972-07-05
Publication date: 1987-10-01
Also published as: GB1395963A; AR197470A1; IT962462B; US3809446A; JPS5737771B1; FR2145041A5; DE2233041A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft, einen Axialwälzlagerkäfig nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einem derartigen Lager, das vor allem aus der GB-PS 8 28 232 bekannt ist, muß die Gleitauflagefläche. auf der zum Beispiel die Enden von Nadeln eines benachbarten Radiaüagers zur Anlage kommen, von hervorragender Oberflächenbeschaffenheit und von großer Härte sein, die eine geeignete thermische Behandlung erforderlich machen. Darüberhinaus hat diese Anordnung, da der Käfig aus einem Stück besteht, den Nachteil, daß die Enden der Nadeln des Radiallagers oder dtjsen Käfig zu einer Drehbewegung auf dem Käfig des Axiallagers veranlaßt werden, der unter Umständen stark abgebremst wird, wenn der Druck des Radiallagers auf diesen Käfig nicht vernachlässigbar ist. Aufgrund der Tatsache, daß derjenige Teil des Käfigs, in den die Zellen zur Aufnahme der Wälzkörper geformt sind, dehnbar bleiben kann, damit im Betrieb die Wälzkörper nicht zerstört werden und damit sie gegebenenfalls durch eine elastische Deformation eingesetzt werden können, ist es sehr wünschenswert, daß die thermische Behandlung auf die ringförmige Zone beschränkt bleibt, die als Gleitauflagefläche dient. Eine derart ge lokalbeschränkte Behandlung stößt auf die bekannten Schwierigkeiten, so daß die Probleme, die sich bei der Realisierung eines Axiallagers mit Gleitfläche stellen, bis zum heutigen Tag noch keine zufriedenstellende Lösung gefunden haben. In diesem Zusammenhang kann auch die DE-OS 19 10 840 erwähnt werden, die einen zusammengesetzten Käfig für ein Axiallager beschreibt, bei dem die beiden Teile des Käfigs, die in radialer Richtung miteinander verschachtelt sind, gemeinsam eine Führung der Wälzkörper sicherstellen. Das Problem der Gleitauflagefläche ist jedoch ebenfalls nicht gelöst.

Aus dem DE-GM 19 51 358 ist ein mehrteiliges Axialrollenlager hoher Tragfähigkeit bekannt, bei dem zwei konzentrisch angeordnete Lagerscheiben einer ebenen Gehäusescheibe gegenüberliegen, zwischen denen eine Reihe von Zylinderrollen und eine Reihe von Kegelrollen konzentrisch zueinander angeordnet sind 'Dabei sind die Zylinderrollen in einem Käfig /wischen der Gehäusescheibe und de^r gegenüberliegenden Scheibe untergebracht. Die Kegelrollen sind daneben ohne Käfig /wischen der Gehäusescheibe und der gegenüberliegenden anderen Scheibe angeordnet, die zu diesem Zwecke neben einer kegeligen Laufbahn einen Führungsbord aufweist, an dem sich die einen Stirnseiten der Kegelrollen in radialer Richtung abstützen. Das zwischen den konzentrischen Scheiben befindliche Teil des Käfigs bildet einen Ring mit einer kugeligen Fläche, an der sich die anderen Stirnflächen

der Kegelrollen abstützen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen solchen Käfig eines Axialwälzlagers derart auszubilden, daß die Drehbewegung der an der Gleitauflagefläche anliegenden Wälzkörper bzw. des an ί dieser Gleitauflagefläche anliegenden Käfigs keine Auswirkung auf das Axiallager hat.

Diese Aufgabe wird durch einen Axialwälzlagerkäfig gelöst, der durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gekenn- m zeichnet ist

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich infolge der für die den Käfig bildenden Teile gewählten Maße und Toleranzen das die Wälzkörper führende Teil, das durch die Wälzkör- ι ~> per mitgenommen wird, frei dreht, wenn das Teil, an das die Gleitauflagefläche angeformt ist, mit der Verlängerung einer der Laufflächen der Wälzkörper in Berührung kommt Daraus ergibt sich vorteilhafterweise, daß das Teil, das die Gleitauflagefläche aufweist, mit zn einer der durch die Laufflächen der Wälzkörper definierten Flächen in Berührung kommen kann, ohne daß das andere Teil mit einer dieser Fachen in Berührung kommt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß _>s der Ring, der die Gleitauflagefläche bildet, einer thermischen Behandlung unterworfen werden kann, während das komplementäre Teil, das die Zellen aufweist, nicht im Hinblick auf eine Härtung thermisch behandelt wird und daher die erforderliche Dehnbarkeit s» aufweisen kann. Diese Dehnbarkeit ermöglicht es vorteilhafterweise, gegebenenfalls die Wälzkörper durch Deformation von Stegen einzubringen, selbst wenn diese nicht mit Vorsprüngen zum Halten der Wälzkörper in axialer Richtung versehen sind, und ji mittels einer elastischen oder plastischen Deformierung der Stege das Zusammenfügen der beiden Teile des Käfigs sicherzustellen, was vorzugsweise durch Angriff der Enden der Stege in einer Rille bewirkt wird, die in einer der zylindrischen Flächen des die große Härte aufweisende Ringes geformt ist. Dieses Eingreifen kann das Ergebnis einer plastischen Deformation der Stege sein, durch die die Enden der Stege in die Rille einführbar sind. Das Eingreifen kann aber auch durch ein elastisches Einrasten unter der Wirkung einer Biegung der Stege erreicht werden.

Das Zusammenfügen der beiden den Käfig bildenden Teile kann vorteilhafterweise ebenso dadurch erzielt werden, daß die beiden Flanken einer Rille, die in den Endbereich der Stege geformt ist. durch plastische in Deformation von beiden leiten einer Rippe her. die sich auf der zylindrischen Fläche des harten Ringes befindet, einander gtnähert werden

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der als Gleitauflaßefläche dienende Ring mit einer anderen Geschwindigkeit eine Lageveränderung vornehmen kann als derjenige Teil, der die Nadeln hält. Die Geschwindigkeit wird durch die Wirkung der Kontaktkräfte begrenzt, die durch die die Zellen begrenzenden Stege ausgeübt werden, oder aber durch eine Auflage benachbarter Elemente auf der Gleitauflagefläche. so daß sich eine automatische Anpassung der Bewegung des Ringes an die Betriebsbedingungen ergibt

Vorteilhafterweise können die Wälzkörper ohne Schwierigkeil in radialer Richtung eingeführt werden, wenn der Käfig nur einen Rand aufweist

Vorleilhafterweise wird die gegenseitige Zentrierung der Teile des Käfigs axirih die Wälzkörper und nicht durch die Enden eir.es der Teile des Käfigs sichergestellt, die mit der in dem anderen Teil des Käfigs angebrachten Rille niemals in Berührung kommen.

Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert us zeigt

Fig. 1 ein Axiallager, das neben ein Radiallager gesetzt ist, wobei beide Lager von einer Welle durchsetzt werden;

Fig.2 eine Anordnung, die derjenigen der Fig. 1 entspricht und in der ein von dem Radiallager umgebener Lagerzapfen in axialer Richtung auf dem Axiallager abgestützt ist;

Fig. 3 eine Anordnung, die derjenigen der Fig. 2 entspricht und in der das Axiallager zwei Reihen konzentrischer Wälzkörper aufweist;

Fig.4 bis 7 schematische Darstellungen, die der Erläuterung der verschiedenen Arten des Zusammensetzens der wesentlichen Teile des Käfigs der Axiallager gemäß den F i g. 1 bis 3 dienen, wobei der Teil des Käfigs, in den die Zellen geformt sind, durch ein Blech einfacher Dicke gebildet wird;

F i g. 8 ein Axiallager, dessen Wälzkörper Kugeln sind und

Fig.9 ein Axialnadellager, dessen Käfig aus einem Blech doppelter Dicke gebildet wird.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Fig. 1 bis 9 dargestellten Beispiele beschränkt, es ist insbesondere auch möglich, einen Axialkäfig zu verwenden, bei dem die freien Enden der Stege durch einen Rand miteinander verbunden sind.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 1 führen eine Welle 1 und ein Maschinenteil 2 eine gegenseitige Relativbewegung und eine Relativbewegung in bezug auf einen Maschinenkode·· 3 aus, der von der Welle 1 durchsetzt ist. Die Bewegung erfolgt unter Vermittlung eines zylindrischen Lagers 5. das Nadeln 4 aufweist, die in einem Käfig 6 gehalten sind, dessen dem Maschinenkörper 3 benachbarter Rand 6a mit einer ebenen Gleitauflagefläche. die in einen Ring 8 geform· ist, in gleitender Berührung steht. Dieser Ring 8 ist einer der wesentlichen Teile des Käfigs eines Axialrollenlagers 9. derben anderer wesentlicher Bestandteil durch eine aus Blech bestehende Rundscheibe U gebildet wird, die dünner als der Ring 8 ist und die einen peripheren Rand 12 aufweist, mit dem radial verlaufende Stege 13 einstückig verbunden sind, die Zellen 14 begrenzen, in denen die Rollen 16 gehalten werden, die sich zwischen den parallel verlaufenden Flächen 2a und 3a des Maschinenteils 2 und des Maschinenkörpers 3 befinden.

Der Zusammenhalt des Ringes 8 und der Rundscheibe 11. die zusammen den Käfig 10 bilden, wird durch Angriff des freien Endes 13a der Stege 13 am Innenbereich einer Rille mit ebenen Boden 17 erhalten, die in die zylindrische Peripherie des Ringes 8 geformt ist. Dieser Ring 8 wird durch Drehen oder auch durch Sintern hergesteüi und einer thermischer Behandlung unterworfen, die ihm eine ausreichende Härte verleiht, damit die Gleitauflagefläche 7 ihre Funktion als Anschlag für den Rand 6a des Käfigs des Radiallagers 5 ordnungsgemäß ■< jsüben kann. Die Stege 13 greifen unter Spiel am Inneren der Rille 17 an. so daß die beiden Teile 8 und 11 eine freie Relativdrehbewegung ausführen können.

Gemäß Fig. 2 befinden sich die Nadeln 4 des Radiallagers zwischen der Fläche einer Bohrung 15 des Maschinenkörpers 2$ und einem Drehzapfen 21, dessen Endfläche 21a auf den Rollen 16 des Axiallagers 9 sich abstützt Die Rundscheibe 11 dieses Axiallagers nimmt

eine mittige Lage ein und ist mit einem peripheren Ring 18 vereinigt, gegen dessen Gleitauflagefläche 7 direkt die Enden 4a der Nadeln des Radiallagers anliegen.

Gemäß Fig.3 befinden sich die Nadeln 4 des Radiallagers 5 zwischen dem Lagerzapfen 21 und dem sich drehenden Maschinenteil 2. Um die durch die beiden sich drehenden Teile 21 und 2 ausgeübten axialen Belastungen aufnehmen zu können, enthält das Axiallager 9 zwei Reihen von Rollen 16, 21, die von einer zentralen Rundscheibe 11 bzw. von einer peripheren Rundscheibe 21 gehalten werden, von denen jede Stege 13 bzw. 33 aufweist, deren freien Enden 13a. 33a in Rillen 27,37 angreifen und von diesen gehalten werden, die in die betreffenden zylindrischen Flächen des aus Hartmetall bestehenden Ringes 28 geformt sind. Die ebene Gleitauflagefläche dieses Ringes steht mit den Nadelenden 4a des Radiallagers in gleitender Berührung.

Aufgrund des unter Spiel erfolgenden Einbaus der

Rundscheiben 11, 31 eine freie gegenseitige Relativbewegung und eine Relativbewegung in bezug auf den sich zwischen ihnen befindenden harten Ring 28 ausführen.

Die Fig.4 bis 7 zeigen verschiedene Arten des Zusammenfügens der Rundscheibe 11 und des Ringes 8 bezüglich der Gleitauflagefläche 7.

Gemäß Fig.4 ist die Rundscheibe 11 in der Weise vorgefertigt, daß die Stege 13 eine hohe Wölbung 35 bilden und eine derartige Länge haben, daß ihr äußeres freies Ende 13a ohne Deformation im rechten Winkel zur Rille 17 um den Ring 8 herum angeordnet werden kann. Ein Druck (Pfeil A). der in Richtung auf die Wölbung 35 ausgeübt wird und der den Stegen 13 aufgrund elastischer Deformation eine geradlinige Form verleiht, bewirkt ein Eintreten der Enden 13a der Stege in die Rille 17 (Pfeil B) wodurcfi die Rundscheibe 11 und der Ring 8 verbunden sind.

Gemäß F i g. 5 greift das äußere Ende 13a der Stege 13 in der Rille 17 des Ringes 8 aufgrund eines elastischen Einklinkens an. das sich an eine Biegedeformation der Stege anschließt.

Beim Beispiel gemäß Fig6 sind die Stege 13 zunächst gerade und haben eine derartige Länge, daß ihr Ende 13a ohne Deformation in eine der Rille 17 gegenüberliegende Lage gebracht werden kann. Eine darauffolgende Stauchung des Gebietes der Enden 13a (Pfeile C. C) bewirkt eine Verlängerung dieser Enden (Pfeil DX die sie in den Innenraum der Rille 17 eintreten läßt, wodurch die Verbindung geschaffen ist.

Gemäß F i g. 7 weist der mit einer ebenen Gleitauflagefläche 7 versehene Ring 38 an seiner äußeren Zylinderfläche kei«e Rille 17 wie in den vorangehend beschriebenen Figuren sondern eine Rippe 39 auf. Die Enden der Stege 13 der Rundscheibe 11 weisen in Entsprechung eine Rille 40 auf, deren Flanken 42 und 43 anfänglich, wie die gestrichelte Darstellung zeigt, weit genug voneinander beabslandet sind, damit diese Rille 40 in entsprechende Lage bezüglich de!' Rippe 39 gebracht werden kann. Die Verbindung kommt durch eine plastische Deformation zustande, durch die die beiden Flanken 42 und 43 bis zu der mit ausgezogenen Linien dargestellten Lage einander genähert werden.

Die Fig. 8 zeigt ein Axiallager, dessen Rundscheibe 51, die Kugeln 54 enthält, durch ein derart abgekantetes Blech gebildet wird, daß zwei Schenkel 52 und 53 entstehen, dessen Kanten sich diesseits und jenseits der Rippe 54 befinden, die in die periphere zylindrische Außenfläche des Ringes 58 geformt ist, welcher eine ebene Gleitauflagefläche 7 darstellt. Der Zusammenhalt des Ringes 58 und der Rundscheibe 51 wird dadurch erhalten, daß man die Rundscheibe 51 in der Weise verformt, daß die beiden Schenkel 52 und 53 ausreichend weit V-förmig voneinander beabstandei

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Rippe 54 gebracht werden können, um dann durch plastische Deformation einander soweit genähert zu werden, bis eine axiale und radiale Verbindung der beiden Teile erreicht ist.

Gemäß Fig. 9 besteht die Rundscheibe 61, die die Nadeln 4 enthält, ebenfalls aus Blech doppelter Stärke, die Schenkel 62, 63 des Bleches stehen jedoch in gegenseitiger Berührung und ihre äußeren freien Enden greifen tn Inneren einer Rille 67 U-förmigen Querschnittes an. die durch Tiefziehen in einen Blechring 68 geformt ist. An seiner Peripherie bildet die Rundscheibe 61 eine Spange derartiger Abmessung, daß die Stege 13. die die Zellen begrenzen, ausreichend kurz sind, damit ihre Enden 13a gegenüber der Rille 67 angebracht werden können. Eine auf die Spange 64 (Pfeile D. D') ausgeübte Kraft bewirkt eine Verlängerung dieser Stege und ein Eintreten der äußeren Enden 13a derselben in die Rille 67.

Während bei den Beisspielen gemäß der Fig. 1 bis 8 die Oberflächen der Wälzkörper des Axiallagers im Prinzip mit dem Lagerring des Käfigs nicht in Berührung standen, zeigt die Fig.9 den Fall, daß die radialen Abmessungen der Stege der Rundscheibe 61 und der Rille des Ringes 68 eine Zentrierung der beiden Teile des Käfigs in der Mitte der inneren Endfläche der Nadeln 4 sicherstellen.

Aus Gründen der Klarheit sind die Elemente, die die Wälzkörper in axialer Richtung in bezug auf die Stege des Axiallagerkäfigs halten, nicht dargestellt Es versteht sich von selbst, daß derartige Mittel normalerweise vorgesehen sind, beispielsweise in Form von Vorsprüngen, die die Stege aufweisen und die in L₁-¹ZUg auf die Nadeln in radialer Richtung verlaufen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Axialwälzlagerkäfig, der wenigstens aus zwei Teilen besteht, in deren eines zur Aufnahme der Wälzkörper durch Stege begrenzte Zellen geformt ϊ sind, wobei das andere Teil, an das eine Gleitauflagefläche geformt ist, einen Ring bildet, der mit den Enden der Stege zusammengefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitauflagefläche

(7) als eine zur Lagerachse senkrecht verlaufende in ebene Fläche ausgebildet ist und daß der diese Fläche aufweisende Ring (8,18,28) so mit den Enden der Stege zusammengefügt ist, daß die beiden Teile gegeneinander frei drehbar sind.

2. Axialwälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch ιί gekennzeichnet, daß die Enden der Stege frei sind.

3. Axialwälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8, 18, 28) wenigstens auf einer seiner Zylinderflächen eine Rille (17, 27, 37, 67) aufweist, in die unter Spiel 2n die Enden(iia, 33a)der Stege (13,33) eingreifen und in dsr diese gehalten werden.

4. Axialwälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil oder jedes der Teile, in die die Zellen (14) geformt sind, 2'< eine Rundscheibe (11,31) ist, die aus Blech einfacher Stärke geformt ist.

5. Axialwälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Teil, in das die Zellen geformt sind, eine Rundscheibe (51,61) ist. die durch ein Blech doppelter Stärke gebildet wird.

6. Axialwä>lagerkäfig nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Reihen konzentrisch angeordneter »Wälzkörper (16, 26) aufweist, die in getrennten Rundscheiben (11, 31) » gehalten werden, deren Stegt (13, 33) mit den entsprechenden Zylinderflächen des Ringes (28) zusammengefügt sind.

7. Axialwälzlagerkäfig nach einem der Ansprüche

I, 2 oder 4 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Rundscheibe oder jede Rundscheibe (11) des Käfigs mit dem Ring (38) mittels einer Rippe (39) des letzteren zusammengefügt ist, die in die Rillen (401 eingreift, die in die Stege (13) geformt sind.

8. Axialwäl/Iagerkäfig nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (68) durch teilweises Tiefziehen eines Bleches entstanden ist und einen U förmigen Querschnitt aufweist, der eine Rinne (67) bildet, in die die Enden (13a^ der Stege (13) eingreifen. in

9. Axialwälzlagerkäfig nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die »xiale Ausdehnung des Ringes (8) größer als die Dicke des Stückes ist, in die die Zellen (14) geformt tind. die die Wälzkörper (16,26,54) enthalten. «

10. Axialwälzlagerkäfig nach einem der vorherge lienden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gleitauflagefläche aufweisende Ring mit einer der flächen in Berührung kommen kann, die durch die Laufflächen der Wälzkörper des Lagers definiert werden, ohne daß die zwischen den Wälzkörpern befindlichen Stege mit einer dieser Flächen oder mit den Wälzkörpern selbst in gleichem Maße in Berührung kommen.

1L Axialwälzlagerkäfig nach einem der vorherge* henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Zentrierung der beiden Teile des Käfigs durch die Wälzkörper bewirkt wird.

12, Verfahren zur Herstellung eines zweiteiligen Käfigs für ein Axialwälzlager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß getrennt eine Rundscheibe (11) aus nachgiebigem Blech einfacher Stärke, in die Stege (13) geformt sind, deren Enden (13a,) frei sind, und ein Ring (8) hergestellt werden, der dicker als die Rundscheibe (11) ist und der eine Rille (17) aufweist, daß der Ring (8) einer thermischen Härtungsbehandiung ausgesetzt wird und daß in die Rille (17) die freien Enden (13a,) der Stege (13) unter elastischer Verbiegung zum Eingriff gebracht werden.