DE3443379A1 - Doppelreihiger rollenlagerkaefig - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft doppelreihige Rollenlager. Insbesondere betrifft die Erfindung einen einstückigen Käfig für ein doppelreihiges Rollenlager, der aus flachem oder ebenem Metallmaterial oder Metallblech hergestellt wird.

Gegenwärtig verfügbare doppelreihige Rollenlager, die eine Metallkäfiganordnung haben, benötigen zwei getrennte Käfige, um die Rollen in dem doppelreihigen Rollenlager zu halten und zu führen. Ein getrennter Metallkäfig ist für jeden Rollensatz erforderlich. Als Beispiel ist der Rollenkäfig für Rollenlager gemäß US-Patent 2 805 108 anzusehen.

Durch die Erfindung wird ein doppelreihiger Rollenlagerkäfig geschaffen, der aus Metall hergestellt ist, der aber aus einem Stück hergestellt ist, um beide Rollensätze in dem Käfig zu halten.

Kurz gesagt wird der erfindungsgemäße doppelreihige Rollenlagerkäfig aus flachem oder ebenem Metallmaterial hergestellt. Der Käfig weist ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten Endringen auf, die durch in Umfangsrichtung mit Abständen versehene, sich axial erstreckende Querstege verbunden sind, und der Käfig weist einen axial zentrierten Ring auf. Der axial zentrierte Ring kann ein einstückig mit dem Käfig ausgebildeter Mittelring oder ein getrenntes Metallband sein, das mit den Querstegen durch solche Verfahren wie Schweißen verbunden ist.

Kurz gesagt, weist das Verfahren zum Herstellen eines doppelreihigen Rollenlagerkäfigs aus flachem oder ebenem Metallmaterial die Schritte des Herstellens einer Vielzahl von Taschen in einem flachen Metallstreifen auf. Wenn das komplettierte Lager einen einstückig ausgebildeten mittleren Ring aufweisen soll, sind die Abmessungen der Taschen so, daß ein einstückiger mittlerer Steg gebildet wird. Die durch das Herstellen der Vielzahl von Taschen gebildeten Querstege werden für die Rollenführung und Rollenhalterung geformt. Der flache oder ebene Metallstreifen wird dann U-förmig umgeformt, d. h. die Kanten des Streifens werden umgebogen, um einen Streifen mit einem U-förmigen Querschnitt zu bilden. Danach wird eine vorbestimmte Länge des U-förmigen Streifens abgeschnitten und zu einem ringförmigen Käfig aufgewickelt. Die Umfangsenden der Endringe werden dann miteinander verbunden, um einen vollständigen Käfig zu bilden, wenn der einstückige mittlere Steg durch die Taschen gebildet wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, wird ein separates axial zentriertes Metallband mit den Querstegen verbunden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Pig. 1 zeigt im Querschnitt eine Hälfte eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ;

Pig. 2 zeigt im Querschnitt eine Hälfte eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels;

Pig. 3 ist eine bruchstücksweise Draufsicht eines flachen oder ebenen Metallstreifens, bevor dieser U-förmig umgestaltet und für ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel aufgewickelt wird.

Pig. 4 ist eine bruchstücksweise Draufsicht des Metallstreifens von Fig. 3, nachdem dieser in die U-Form gebracht, aufgewickelt und geschweißt wurde;

Fig. 5 ist eine bruchstücksweise Draufsicht eines flachen Metall-

Streifens vor der U-Formung und dem Aufwickeln eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels;

Fig. 6 ist eine bruchstücksweise Draufsicht des Metallstreifens von Fig. 5j nachdem dieser U-geformt, zu einem ringförmigen Käfig aufgewickelt und geschweißt wurde;

Fig. 7 zeigt im Querschnitt eine Hälfte eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels, bei dem ein getrenntes Band verwendet wird, das mit den Querstegen des Käfigs verschweißt wurde;

Fig. 8 ist eine vergrößerte bruchstücksweise Draufsicht auf den Käfig gemäß Fig. 7;

Fig. 9 veranschaulicht einen der Schritte zur Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels aus flachem oder ebenem streifenförmigem Metallmaterial;

Fig. 10 dient zur Veranschaulichung eines nachfolgenden Schritts;

Fig. 11 ist eine Ansicht ähnlich derjenigen von Fig. 9 und Fig. 10 und veranschaulicht einen weiteren Schritt;

Fig. 12 ist eine Ansicht längs der Linie 12-12 von Fig. 11 in Richtung der Pfeile;

Fig. 13 zeigt den abschließenden Schritt des Aufwickeins des U-geformten Metallstreifens in ein ringförmiges Glied und des Verschweißens eines getrennten Bandes mit dem ringförmigen Glied;

Fig. 14 ist eine vergrößerte bruchstücksweise Ansicht eines Lagers, in dem der Käfig von Fig. 13 verwendet wird;

Fig. 15 ist eine Schnittansicht längs der Linie 15-15 von Fig. 14 in Richtung der Pfeile, wobei die Laufflächen und die Rollen entfernt sind;

Fig. 16 ist eine Ansicht nach der Linie 16-16 von Fig. 15 in Richtung der Pfeile;

Fig. 17 ist eine Ansicht nach der Linie 17-17 von Fig. 15 in Richtung der Pfeile;

Fig. 18 ist eine Ansicht, die die innere Laufbahn in einer um 90 aus der Normalstellung heraus gedrehten Stellung zusammen mit dem Käfig nach den Fig. 13 bis 17 für den Zusammenbau zeigt.

Wie insbesondere Pig. 1 zeigt, weist das dargestellte Ausführungsbeispiel eine ringförmige innere Laufbahn 10 und eine ringförmige äußere Laufbahn 12 auf. Eine innere gekrümmte Oberfläche 14 ist an der Innenseite der ringförmigen äußeren Laufbahn 12 ausgebildet. Die innere Laufbahn 10 hat gekrümmte Laufflächen 16 und 18, die sich unter einem Winkel gegenüber der Lagerachse erstrecken und die durch einen ringförmigen Vorsprung 44 voneinander getrennt sind. Die sphärischen Rollen 20 und 22 berühren die Laufflächen 16 und 18 und sie berühren auch die äußere Lauffläche 14. Die Achsen der Rollen 20 und stehen unter einem Winkel gegenüber der Achse des sphärischen Rollenlagers.

Der Käfig weist ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten Endringen 24 und 26 auf, die durch eine Vielzahl von in Umfangsrichtung mit Abständen angeordneten, sich axial erstreckenden Querstegen 30 (von denen einer in Pig. I gezeigt ist) miteinander verbunden sind. Ein axial zentrierter Ring 32 bildet einen einstückigen Teil des Käfigs. Ein erster Satz von in Umfangsrichtung mit Abständen angeordneten Taschen 28 wird durch den Endring 24, die Querstege 30 und den einstückigen, axial zentrierten Ring 32 gebildet. Ein zweiter Satz von in Umfangsrichtung mit Abständen angeordneten Taschen 31 ist durch den Endring 26, die Querstege 30 und den axial zentrierten Ring 32 gebildet.

Die Querstege sind allgemein im Querschnitt U-förmig und sie weisen Schenkel 36 und 38 auf, die sich von den Endringen 24 und 26 radial nach außen erstrecken, wobei ein gekrümmter Abschnitt die Schenkel miteinander verbindet. Der U-förmige Querschnitt schafft Taschen 28 und 31» von denen sich jede axial auf die Endringe 24 und 26 des Käfigs zu und radial nach innen erstreckt. Die Endringe 24 und 26 sind auf ringförmige Plansche 40 und 42 der inneren Laufbahn 10 hin ausgerichtet bzw. auf diesen geführt.

Zum Zusammenbauen, wenn die Endringe 24 und 26 jeweils den gleichen Innendurchmesser über ihren ganzen Umfang haben, muß der Innendurchmesser der Endringe 24 und 26 gleich oder größer sein als der Außendurchmesser des axial zentrierten ringförmigen Vorsprungs 44. Die Führung der Endringe 24 und 26 wird durch die Plansche 40 und 42 an der inneren Laufbahn 10 übernommen .

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 hat die innere Laufbahn

45 keine Endflansche. Um die Führung für die Endringe 24 und zu schaffen, sind nicht-metallische Ringe 46 und 48 über die Endringe 24 und 26 aufgesetzt. Die nicht-metallischen Ringe

46 und 48 können durch maschinelle oder spanabhebende Bearbeitung, durch Formgießen oder Formpressen oder durch einen Extrusionsvorgang·hergestellt werden und mit einem Schnappsitz über die und in die kleinen Durchmesser der Endringe 24 und 26 eingesetzt werden.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Käfige sind aus einem flachen Metallstreifen hergestellt. Die Käfige werden hergestellt, indem in dem flachen Metallstreifen eine Vielzahl von Taschen ausgestanzt oder auf andere Weise hergestellt wird. Die auf diese Weise ausgebildeten Querstege werden für die Rollenführung und Rollenhalterung ausgeformt. Der flache Metallstreifen wird dann U-förmig umgestaltet, um einen Streifen zu liefern, der einen U-förmigen Querschnitt hat. Eine vorbestimmte Länge des Streifens wird dann abgeschnitten und aufgewickelt, und die Endringe werden verschweißt oder auf andere Weise miteinander verbunden, um den in Fig. 1 oder den in Fig. 2 gezeigten ringförmigen Käfig zu bilden. Wenn das vorgeformte flache Stück in eine ringförmige...Gestalt aufgewickelt wird, wird der Mittelsteg 32 gestreckt, und die Endringe 24 und 26 werden zusammengedrückt . Für Käfige bestimmter Größe kann die erforderliche Streckung des Mittelstegs und das Zusammendrücken der Endringe so groß sein, daß es schwierig wäre, das Teil aus einem flachen Metallmaterial zu formen. Ein Weg zur Lösung dieses

Problems ist die Herstellung des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 3 und 4.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, die eine bruchstücksweise Draufsicht eines flachen Metallstreifens darstellt, der zur Bildung der Taschen ausgestanzt wurde, bleibt der Mittelsteg 32 ein einstückiger Teil des Käfigs, aber er wird aufgeschnitten oder durchgeschnitten, um eine Verbindung mit Zunge und Nut zu bilden, in der die Zunge 50 an einem Umfangsende des Stegs 32 in eine Nut 52 eingreift, die am anderen Umfangsende des Stegs 32 ausgebildet ist. Die Verbindung mit Zunge und Nut gestattet es dem Steg 32, sich frei in Umfangsrichtung zu bewegen, wenn der Käfigdurchmesser ausgebildet wird. Wie Fig. 4 zeigt, wird, nachdem der Käfigdurchmesser ausgebildet und die Endränder 54 und 56 in die Endringe 24 und 26 umgeformt sind, die Zunge 50 durch Widerstandsschweißung in der Nut 52 verschweißt, um den zentralen Steg 32 zu einem steifen Glied zu machen und um die aufgeschnittenen Teile daran zu hindern, ₄,,,, im Betrieb verformt zu werden.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Darstellung von Fig. 5 eine bruchstücksweise Ansicht eines flachen oder ebenen Streifens vor dem Umformen. Es sind Finger 55 und 57 durch Aufschneiden des Mittelstegs 32 ausgebildet. Jeder Finger erstreckt sich längs einer Seite des ande- . ren Fingers, wobei der Finger 55 eine Fläche 59 und der Finger ""'-'-57 eine Fläche 6l berührt. Fig. 6 zeigt das Ausführungsbeispiel von Fig. 53 nachx-dem der Käfigdurchmesser ausgebildet und die Ränder 54 und 56 nach innen gebogen wurden, um die Endringe und 26 zu bilden. Jeder Finger 55 und 57 erstreckt sich teilweise längs der Seite des anderen Fingers, und die Finger sind durch Widerstandsschweißung miteinander verbunden, um einen steifen Mittelsteg 32 zu bilden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 erstrecken sich Querstege 60 axial von einem Endring 24 zu dem anderen Endring 26,

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Mittelsteg nicht ein einstückiges Teil des Käfigs; er ist ein getrenntes Metallband 62, das mit den Querstegen 60 durch Schweißen oder andere geeignete Verbindungsverfahren verbunden ist. Das separate Metallband 62 hat eine Vielzahl von in Umfangsrichtung mit Abständen angeordneten, sich radial nach innen erstreckenden Vorsprüngen 58. Die Vorsprünge 58 erstrecken sich zwischen den Rollen 20 und 22 und reichen nach innen zwischen die Rollen 20 und 22, und sie dienen dazu, den Käfig auf dem Vorsprung 44 der inneren Laufbahn 10 zu führen. Es ist zu bemerken, daß das untere Ende des Vorsprungs 58 bis zu dem Vorsprung 44 der inneren Laufbahn 10 reicht.

Die Fig. 14 bis *l8 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß Fig. 14 ist der Käfig in dem Ringraum angeordnet, der die innere Laufbahn 63 von der äußeren Laufbahn 64 trennt. Der Käfig hat Taschen zum Führen und Halten eines ersten Satzes von Rollen 65. Ein zweiter, nicht dargestellter .^Rollensatz ist in denjenigen Taschen angeordnet, die mit den Taschen ausgerichtet sind, die die Rollen 65 führen und halten.

Wie deutlicher in den Fig. 15 bis 17 gezeigt ist, weist der Käfig ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten Endringen 66 und 68 auf. Jeder Quersteg 70 erstreckt sich von einem Endring 66 zu dem anderen Endring 68. Ein separates Metallband 72 ist axial auf den Querstegen 70 zentriert. Der Endring 66 hat abwechselnd gerade Abschnitte 74 und Ausbiegungen 76 (Fig. 14). Der Endring 68 hat dieselbe Gestalt wie der Endring 66.

Die innere Laufbahn 63 hat einen Querschnitt (Fig. l8) wie der Querschnitt der inneren Laufbahn 45 von Fig. 2 einschließlich des Vorsprungs 44. Der Vorsprung der inneren Laufbahn 63 hat einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Endringe 66 und 68. Jedoch haben die abgerundeten Spitzen der Ausbiegungen 76 einen größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Vorsprungs 44 der inneren Laufbahn. Obwohl somit der Innendurchmesser der Abschnitte 74 des Käfigs kleiner ist

als der Außendurchmesser des Vorsprungs der inneren Laufbahn, kann die innere Laufbahn in die Käfige eingesetzt werden, indem einfach die innere Laufbahn 63 mit ihrer Achse senkrecht zu der Achse des Käfigs angeordnet wird, worauf der Vorsprung mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Ausbiegungen 76 ausgerichtet wird, worauf die innere Laufbahn durch diese Ausbiegungen hindurch in den Käfig hineingedrückt und die innere Laufbahn so verdreht wird, daß ihre Achse die gleiche ist wie die Achse des Käfigs.

Bei Betrachtung von Fig. 15 ist ersichtlich, daß die Querstege 70 jeweils im allgemeinen U-Form haben, wobei sich die Schenkel 80 und 82 radial auswärts von den geraden Abschnitten 74 der Endringe 66 und 68 erstrecken. Radial versetzte Abschnitte 84 und 86 sind an den Querstegen 70 an Punkten vorgesehen, die axial zwischen dem Endring 68 und dem Band 72 und zwischen dem Endring 66 und dem Band 72 vorgesehen sind. Wie Fig. 16 zeigt, erstrecken sich in Umfangsrichtung weisende Vorsprünge 88 und 90 von dem abgesetzten Abschnitt 84. In Umfangsrichtung weisende Vorsprünge 92 und 9^ erstrecken sich von dem abgesetzten Abschnitt 86. Wie Fig. 17 zeigt, verjüngen sich die Seiten 96, 98, 100 und 102 der Vorsprünge 88, 90, 92 und 94 alle radial nach innen. Die Rollen werden in Umfangsrichtung durch diejenigen Bereiche geführt, die benachbart jeder Seite der Vorsprünge 88, 90, 92 und 94 liegen. Die Rollen werden gegen ein Herausfallen radial nach außen durch die geneigten Oberflächen 96, 98, 100 und 102 gehalten. In axialer Richtung werden die Rollen an Ort und Stelle durch die Endringe 66 und 68 und durch das Band 72 gehalten. Eingeprägte Vertiefungen 104, 105, 106 und 107 sind nahe jedem Ende jedes Querstegs vorgesehen. Somit wird bei der U-Formung des Käfigs, wenn das flache oder ebene Metallmaterial in die U-Form gebracht wird, die Spannung an dem Außenteil des Querstegs beim Biegen und der Druck an dem Innenteil des Querstegs beim Biegen auf ein Minimum gebracht.

Das Verfahren zur Herstellung des doppelreihigen Rollenlagerkäfigs nach den Fig. 14 bis 17 ist anhand der Figuren 9 bis 13 veranschaulicht. Wie Fig. 9 zeigt, wurde das flache oder ebene Metallmaterial 110 ausgestanzt, um die Taschen in dem flachen Metallstreifen zu bilden. Der Metallstreifen 110 hat auch die Ausbiegungen 76 an seinen Seitenkanten ausgeformt erhalten. Danach werden, wie Fig. 10 zeigt, die Rollenhaltevorsprünge 88, 90, 92 und 9^ an dem Metallstreifen ausgebildet.

In Fig. 11 und 12 ist der Metallstreifen 110 bereits U-förmig gestaltet. Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, sind die Querstege so gestaltet worden, daß sie die radial versetzten oder abgesetzten Abschnitte 84 und 86 und die geneigten Abschnitte, beispielsweise 96 und 100 in Fig. 12, aufweisen.

Die abschließenden Schritte bestehen in dem Aufwickeln des U-förmigen Glieds in eine Ringgestalt gemäß Fig. 13 und darin, daß das Band 72 an den in Umfangsrichtung mit Abständen angeordneten Querstegen angeschweißt oder auf andere Weise zufriedenstellend befestigt wird.

Die in Axialrichtung zentral angeordneten separaten Bänder, wie beispielsweise das Band 72, können auf die Außenseite der Querstege oder auf die Innenseite der Querstege oder auf beide Seiten aufgelegt werden. Um eine zusätzliche Stärke zu erreichen, können die Bänder auch überlappende Abschnitte haben.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Käfigs beschrieben, bei dem die Rollen gegen ein Herausfallen nach außen gehalten sind. Die Erfindung umfaßt jedoch auch Käfige, bei denen die Rollen sowohl gegen ein Entfernen nach außen als auch nach innen gehalten sind, sowie Separatoren, d. h. Käfige, in denen die Rollen voneinander getrennt sind, aber herausfallen können, wenn der Separator aus dem Lager entfernt wird.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig bestehend aus flachem oder ebenem Metallmaterial, gekennzeichnet durch ein Paar von mit axialem Abstand angeordneten Endringen und durch in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete, sich axial erstreckende Querstege, die die Endringe miteinander verbinden, sowie durch einen axial zentrierten Ring.

2. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der axial zentrierte Ring ein einstückig mit dem Käfig ausgebildeter mittlerer Ring ist,

3. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennz eichnet, daß die Umfangsenden des einstückigen mittleren Rings miteinander durch eine Zunge und eine Nut verbunden sind, die teilweise ineinander eingreifen,

4. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Pinger von jedem Umfangsende des einstückigen mittleren Rings erstreckt, wo-

D-7O7O SCHWÄBISCH GMÜND KONTEN: D-8000 MÜNCHEN

H. SCHROETER Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank AG Mündien 70/37369 (BLZ 700 700 10) K. LEHMANN Telefon: (089) 7252071

bei jeder Finger sich teilweise längs der Seite des anderen Fingers erstreckt.

5. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axial zentrierte Ring ein separates Metallband ist, das mit den Querstegen verbunden ist.

6. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das separate Metallband eine Vielzahl von in Umfangsrichtung mit Abständen angeordneten, sich radial nach innen erstreckenden Vorsprüngen hat, wobei jeder Vorsprung so ausgebildet ist, daß er sich zwischen den Rollen in axial ausgerichteten Taschen erstreckt.

7. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein nachgiebiger Einsatzring über die radial innere Oberfläche jedes Endrings mit einem Schnappsitz aufgebracht ist.

8. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Endring in Umfangsrichtung mit Abständen angeordnete Abschnitte aufweist, die einen Innendurchmesser haben, der größer ist als der Innendurchmesser des Rests des Endrings, wodurch ein innerer Laufring, der einen kurzen axialen Abschnitt seiner äußeren Oberfläche mit einem Durchmesser hat, der kleiner ist als der große Innendurchmesser des Endrings, aber größer als der kleinere Innendurchmesser des Endrings, in den Käfig eingesetzt werden kann.

9. Doppelreihiger Rollenlagerkäfig nach Anspruch 5₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Endringe die gleichen Abmessungen haben, daß jeder Quersteg im allgemeinen U-förmig ist, wobei die Schenkel des U mit den Endringen verbunden sind und sich radial von diesen nach außen erstrecken, und

daß die seitlichen Oberflächen jedes Querstegs so gestaltet sind, daß sie die Rollen daran hindern, radial nach außen aus dem Käfig herauszufallen.

10.Verfahren zum Herstellen eines doppelreihigen Rollenlagerkäfigs aus flachem oder ebenem Metallmaterial, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Herstellung einer Vielzahl von Taschen in einem flachen Metallstreifen;

- Umformung der Querstege zur Rollenführung und zur Rollenhalterung;

- Umformung des flachen Metallstreifens in eine U-Form zur Bildung eines Streifens mit U-förmigem Querschnitt;

- Abschneiden einer vorbestimmten Länge des U-förmigen Streifens;

- Aufwickeln der vorbestimmten Länge zu einem ringförmigen Käfig und

- Verbinden der Enden der Endringe miteinander.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Kante des flachen Metallstreifens Ausbiegungen zur gleichen Zeit wie die Taschen hergestellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial zentriertes Band um den Käfig herum gewickelt und mit den Querstegen verbunden wird.

13· Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Taschen so gewählt werden, daß ein in Querrichtung zentrierter, mit dem Käfig einstückiger Steg ausgebildet wird.