DE3520814A1

DE3520814A1 - Kaefig fuer schraegrollenlager

Info

Publication number: DE3520814A1
Application number: DE19853520814
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 8520 Erlangen Petri
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1986-12-11

Description

Käfig für Schrägrollenlager
Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Schrägrollenlager, dessen zylindrische Wälzkörper zwischen einer kegeligen, an ihrem kleineren Ende durch einen festen Bord begrenzten inneren Lauffläche und einer zu dieser parallelen äußeren Lauffläche abrollen, welcher Käfig aus zwei Stirnringen und diese zur Bildung von Fenstern verbindenden Stegen besteht und die Wälzkörper formschlüssig an der inneren Lauffläche haltert, wobei die Stege radial außerhalb des Wälzkörper-Teilkegels verlaufen.
Die radial außerhalb des Wälzkörper-Teilkegels verlaufenden Stege bieten den Vorteil, daß eine Anzahl von Wälzkörpern in dem Käfig aufgenommen werden kann, die der eines entsprechenden vollrolligen Lagers entspricht.
Allerdings ist es wegen der außerhalb des Wälzkörper-Teilkegels angeordneten Stege nicht möglich, beim Zusammenbau des Lagers die Wälzkörper in herkömmlicher Weise in die Fenster des Käfigs einzufedern, ohne daß bleibende- Verformungen der Stege und unter Umständen Beschädigungen an den Wälzkörpern auftreten.
Diesen Schwierigkeiten kann zwar durch die Verwendung eines inneren Laufringes begegnet werden, dessen kleinerer Bord als separater Ring hergestellt ist und nach dem Aufschieben des die Wälzkörper enthaltenden Käfigs auf den inneren Laufring mit diesem fest verbunden wird, jedoch wird durch diese Maßnahmen das Lager insgesamt erheblich verteuert.
Dagegen ist durch die DE-PS 451 825 ein gattungsgemäßer Käfig bekannt, der es erlaubt, einen separat hergestellten Bord des inneren Laufringes zu vermeiden, indem die Fenster an ihrem dem kleineren Bord des inneren Laufringes benachbarten Ende in Umfangsrichtung derart erweitert sind, daß die Wälzkörper radial nach außen auskippen können, wenn der die Wälzkörper enthaltende Käfig beim Zusammenbau des Lagers auf den inneren Laufring aufgeschoben wird, wobei die Erweiterungen der Taschen so bemessen sind, daß die Stege beim Zusammenbau des Lagers elastisch verformt werden. Die Wälzkörper sind somit durch den Käfig formschlüssig an der inneren Lauffläche gehaltert.
Der bekannte Käfig weist aber eine Reihe von Nachteilen auf. Zunächst weisen die Fenster eine vergleichsweise komplizierte Form auf. Außerdem müssen die Stege in ihrem für die Wälzkörper-Teilung maßgeblichen Bereich breiter als erforderlich ausgeführt werden, um einer Schwächung im Bereich der Erweiterungen entgegenzuwirken, so daß trotz der radial außerhalb des Wälzkörper-Teilkegels angeordneten Stege nur vergleichsweise wenige Wälzkörper in dem Lager untergebracht werden können. Schließlich sind die Wälzkörper wegen der Erweiterungen der Fenster nur im Bereich ihrer dem größeren Stirnring benachbarten Enden der Stege geführt, es sei denn, der Käfig wird nach dem Zusammenbau des Lagers in geeigneter Weise bleibend verformt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Käfig zu schaffen, der es erlaubt, einen inneren Laufring mit fest angebrachtem kleineren Bord zu verwenden, und der dennoch einfach und kostengünstig herstellbar ist, eine einwandfreie Führung der Wälzkörper gewährleistet und eine möglichst große Anzahl von Wälzkörpern aufnimmt.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fenster auf der Seite des größeren Stirnringes um ein Maß länger als die Wälzkörper ausgeführt sind, das Verlagerungen der Wälzkörper in den Fenstern zuläßt, derart, daß der Durchmesser des inneren Hüllkegels der verlagerten Wälzkörper an deren dem kleineren Stirnring benachbarten Enden im wesentlichen dem Durchmesser des kleineren Bordes der inneren Lauffläche entspricht.
Beim Zusammenbau eines mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Käfig versehenen Lagers wird so vorgegangen, daß die Wälzkörper jedenfalls so weit als möglich in Richtung auf den größeren Stirnring verschoben werden und dabei gegebenenfalls außerdem ihre dem kleineren Stirnring benachbarten Enden radial nach außen gekippt werden. Bei geeigneter Wahl des Maßes, um das die Taschen länger als die Wälzkörper ausgeführt sind, ist es dann möglich, den die Wälzkörper enthaltenden Käfig auf den inneren Laufring aufzuschieben. Für den Fall, daß der Durchmesser des inneren Hüllkreises der verlagerten Wälzkörper geringer ist als der des kleineren Bordes, wird der die Wälzkörper enthaltende Käfig unter elastischer Verformung der Stege über den kleineren Bord geschnappt. Wenn entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Durchmesser des inneren Hüllkegels der verlagerten Wälzkörper wenigstens dem Durchmesser des inneren Laufringes entspricht, ist es sogar möglich, den die Wälzkörper enthaltenden Käfig kraftfrei auf den inneren Laufring aufzuschieben. In beiden Fällen werden nach dem Aufschieben des Käfigs auf den inneren Laufring die Wälzkörper auf der inneren Lauffläche zur Anlage gebracht und der Käfig so weit als möglich in Richtung auf den inneren Laufring verschoben.
Da die Fenster lediglich länger als die Wälzkörper ausgeführt sind und keine Erweiterungen in Umfangsrichtung aufweisen, ist der erfindungsgemäße Käfig einfach und kostengünstig herstellbar. Wegen des Fehlens der Erweiterungen in Umfangsrichtung tritt eine Schwächung der Stege im Bereich des kleineren Stirnringes nicht auf, so daß eine einem vollrolligen Lager entsprechende Anzahl von Wälzkörpern in dem Käfig aufgenommen werden kann. Schließlich ist eine Führung der Wälzkörper auf ihrer gesamten Länge, bzw. ihren beiden Enden gegeben.
Wollte man bei Lagern mit relativ geringem Winkel zwischen der Lauffläche des inneren Laufringes und der Lagerachse den Zusammenbau des Lagers ausschließlich durch Verschiebung der Wälzkörper entlang ihrer Achsen bewerkstelligen, müßten die Fenster und damit der Käfig um ein Maß verlängert sein, das in der Praxis nicht tragbar ist. Eine Variante der Erfindung sieht deshalb vor, daß an den die Fenster begrenzenden Längskanten der Stege zwei jeweils den Stirnringen benachbarte Vorsprünge zur Halterung der Wälzkörper vorgesehen sind und daß das Maß, um das die Fenster länger als die Wälzkörper sind, so bemessen ist, daß die in Richtung auf den größeren Stirnring verschobenen Wälzkörper an ihren dem kleineren Stirnring benachbarten Enden mit den diesen benachbarten Vorsprüngen außer Eingriff sind. In der Regel, das heißt außer in Fällen, in denen beispielsweise die Wälzkörper an ihren dem kleineren Stirnring benachbarten Enden außergewöhnlich große Kantenverrundungen aufweisen, wird nach einer Ausführungsform der Erfindung das Maß, um das die Fenster länger als die Wälzkörper sind, wenigstens dem Abstand zwischen dem die Fenster begrenzenden Rand des kleineren Stirnringes und den von diesem abgewandten Enden der dem kleineren Stirnring benachbarten Vorsprünge entsprechen.
Beim Zusammenbau eines mit einem derartig ausgebildeten Käfig versehenen Lagers wird so verfahren, daß die Wälzkörper zunächst so weit als möglich in Richtung auf den größeren Stirnring verschoben werden. Die dem kleineren Stirnring benachbarten Enden der Wälzkörper stehen dann mit den dem kleinen Stirnring benachbarten Vorsprüngen nicht mehr in Eingriff und können radial nach außen ausgekippt werden. Es ist nun möglich, den die Wälzkörper enthaltenden Käfig auf den inneren Laufring aufzuschieben.
Um das unter Umständen beachtliche Axialspiel des Käfigs auf den Wälzkörpern zu eliminieren, sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß auf der Seite des größeren Stirnringes Körper in die Fenster eingreifen, deren Breite dem Maß entspricht, um das die Fenster länger als die Wälzkörper sind.
Nach einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Körper an einem ringförmigen, vorzugsweise mit einem durchgehenden Schlitz versehenen Bauteil angebracht sind. Hierdurch erübrigt es sich, einzelne Körper in die Fenster einzusetzen. Stattdessen kann der Ring in einem Arbeitsgang angebracht werden.
Schließlich sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß das Axialspiel des Käfigs auf den Wälzkörpern dadurch ausgeschaltet ist, daß der größere Stirnring in seinen die Fenster begrenzenden Bereichen jeweils derart bleibend verformt ist, daß die Länge der Fenster im Bereich der bleibenden Verformungen der Länge der Wälzkörper entspricht.
In den beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Schrägrollenlager mit einem erfindungsgemäßen Käfig, Fig. 2 eine teilweise Ansicht des Lagers nach Figur 1 ohne den äußeren Laufring, Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch das Lager nach Figur 1 während des Zusammenbaus, Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch ein mit einem erfindungsgemäßen Käfig versehenes Schrägrollenlager, Fig. 5 eine teilweise Ansicht des Lagers nach Figur 4 ohne den äußeren Laufring, Fig. 6 einen teilweisen Längsschnitt durch das Lager nach Figur 4 während des Zusammenbaus, Fig. 7 einen teilweisen Längsschnitt durch ein mit einem erfindungsgemäßen Käfig versehenes Schrägrollenlager und Fig. 8 eine teilweise Ansicht des Lagers nach Figur 7 ohne den äußeren Laufring.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Schrägrollenlager, welches aus einem inneren Laufring 1 und einem äußeren Laufring 2 besteht, die zueinander parallele kegelige Laufflächen 3 und 4 besitzen, zwischen welchen Zylinderrollen 5 abrollen, die in einem Käfig 6 aufgenommen sind.
Der Käfig 6 besteht aus einem kleineren Stirnring 7 und einem größeren Stirnring 8, welcher durch radial außerhalb des Teilkegels, auf dem die Zylinderrollen 5 angeordnet sind, verlaufende Stege 9 zur Bildung von Fenstern für die Zylinderrollen 5 verbunden sind. Die Fenster des Käfigs 6 sind um ein Maß länger als die an dem die Fenster begrenzenden Rand 10 des kleineren Stirnringes 7 anliegenden Zylinderrollen 5 ausgeführt. In den im Bereich des größeren Stirnringes 8 verbleibenden Freiraum ist jeweils ein aus polymerem Werkstoff bestehender Körper 11 eingeschnappt, der dazu dient ein unzulässiges Axialspiel der Wälzkörper in den Fenstern zu vermeiden.
Da der innere Laufring 1 beiderseits seiner kegeligen Lauffläche 3 Borde 12 und 13 aufweist, sind die Zylinderrollen 5 mittels des Käfigs 6 formschlüssig an dem inneren Laufring 1 gehaltert.
Der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Schrägrollenlagers ist in Figur 3 verdeutlicht. Es wird dabei so verfahren, daß die Zylinderrollen 5 in den Fenstern des Käfigs 6 so weit als möglich in Richtung auf dessen größeren Stirnring 8 verschoben werden. Das Maß, um das die Fenster länger als die Zylinderrollen 5 ausgeführt sind, ist so bemessen, daß dann der innere Hüllkegel der verschobenen Zylinderrollen 5 an deren dem kleineren Stirnring 7 benachbarten Enden 14 einen Durchmesser aufweist, der wenig kleiner ist als der des kleineren Bordes 12 des inneren Laufringes 1.
Es ist nun möglich, den inneren Laufring 1 unter elastischer Verformung der Stege 9 in den die verlagerten Zylinderrollen 5 aufnehmenden Käfig 6 axial einzuführen, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Anschließend wird der Käfig 6 in die in Figur 1 gezeigte Lage verschoben und die Körper 11 werden in die Fenster eingesetzt. Der äußere Laufring 2 kann nun auf die Zylinderrollen 5 aufgeschoben werden.
Die Figuren 4 und 5 zeigen ein Schrägrollenlager, das sich von dem zuvor beschriebenen durch einen abweichend ausgebildeten Käfig 15 unterscheidet.
Wie in Figur 5 gezeigt ist, sind die die Stirnringe 16 und 17 verbindenden Stege 18 an ihren die Fenster begrenzenden Längskanten mit zwei jeweils den Stirnringen 16 bzw. 17 benachbarten Vorsprüngen 19 und 20 zur Halterung der Zylinderrollen 5 versehen. Wie aus Figur 4 ersichtlich, sind auch hier die Fenster um ein Maß länger als die Zylinderrollen 5 ausgeführt, wobei die verbleibenden Freiräume mittels eines geschlitzten Ringes 21 verschlossen sind, der wellenartige Vorsprünge 22 aufweist, die in die Fenster eingreifen. Das Maß, um das die Fenster länger ausgeführt sind als die Zylinderrollen 5, entspricht wenigstens dem Abstand zwischen dem die Fenster begrenzenden Rand 23 des kleineren Stirnringes 16 und den von diesem abgewandten Enden 24 der ihm benachbarten Vorsprünge 19 der Stege 18.
Der Zusammenbau des Schrägrollenlagers erfolgt, wie in Figur 6 verdeutlicht ist, indem zunächst die Zylinderrollen 5 in den Fenstern des Käfigs 15 so weit als möglich in Richtung auf dessen größeren Stirnring 17 verschoben werden. Die dem kleineren Stirnring 16 benachbarten Enden 25 der Zylinderrollen 5 stehen dann mit den Vorsprüngen 19 nicht mehr in Eingriff und können, wie Figur 6 zeigt, so weit nach außen verlagert werden, daß der Durchmesser des inneren Hüllkegels der verlagerten Zylinderrollen 5 an deren dem kleineren Stirnring 16 benachbarten Enden 25 wenigstens dem Durchmesser des am inneren Laufring 26 vorgesehenen kleineren Bordes 27 entspricht. Der innere Laufring 26 kann nun kraftfrei axial in den die Zylinderrollen 5 aufnehmenden Käfig 15 eingeschoben werden. Anschließend werden die Zylinderrollen 5 auf die Laufbahn 28 des inneren Laufringes 26 aufgelegt und der Käfig 15 in die in Figur 4 gezeigte Lage verschoben, wodurch die dem kleineren Stirnring 16 benachbarten Enden 25 der Zylinderrollen 5 mit den Vorsprüngen 19 wieder in Eingriff kommen. Es muß nun nur noch der geschlitzte Ring 21 mit seinen Vorsprüngen 22 in die Fenster des Käfigs 15 eingesetzt und der äußere Laufring 29 auf die Zylinderrollen 5 aufgeschoben werden.
Schließlich ist in den Figuren 7 und 8 ein Schrägrollenlager dargestellt, das einen aus einem polymeren Werkstoff bestehenden Käfig 30 aufweist, dessen Fenster um ein Maß länger als die Wälzkörper 5 ausgeführt sind, das Verlagerungen der Wälzkörper 5 in den Fenstern zuläßt derart, daß der Durchmesser des inneren Hüllkegels der verlagerten Wälzkörper 5 an deren dem kleineren Stirnring 31 des Käfigs 30 benachbarten Enden 32 wenigstens dem Durchmesser des kleineren Bordes 33 der inneren Lauffläche 34 des inneren Laufrings 35 entspricht, so daß der die Wälzkörper 5 enthaltende Käfig 30 über den kleineren Bord 33 auf den inneren Laufring 35 aufgeschoben werden kann.
Bei diesem Lager kann das Axialspiel des Käfigs 30 auf den Wälzkörpern auf besonders vorteilhafte Weise ausgeschalten werden, ohne daß zusätzliche Teile erforderlich sind, indem der größere Stirnring 36 des Käfigs 30 in seinen die Fenster begrenzenden Bereichen nach dem Aufschieben des die Wälzkörper 5 enthaltenden Käfigs 30 auf den inneren Laufring 35 derart bleibend verformt wird, daß die Länge der Fenster im Bereich der bleibenden Verformungen 37 der Länge der Wälzkörper 5 entspricht.
Da der Käfig 30 aus einem polymeren Werkstoff besteht, können die Verformungen 37 auf einfache Weise unter Wärmeanwendung mittels eines geeigneten Stempels oder dergleichen erzeugt werden. Dabei besteht keine Gefahr, daß auch die Stege des Käfigs 30 verformt werden, was zum Klemmen der Wälzkörper 5 in den Fenstern führen könnte, vielmehr bleiben die Verformungen 37 ausschließlich auf den größeren Stirnring 36 beschränkt.

Claims

Ansprüche 1. Käfig für ein Schrägrollenlager, dessen zylindrische Wälzkörper zwischen einer kegeligen an ihrem kleineren Ende durch einen festen Bord begrenzten inneren Lauffläche und einer zu dieser parallelen äußeren Lauffläche abrollen, welcher Käfig aus zwei Stirnringen und diese zur Bildung von Fenstern verbindenden Stegen besteht und die Wälzkörper formschlüssig an dem inneren Laufring haltert, wobei die Stege radial außerhalb des Wälzkörper-Teilkegels verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster auf der Seite des größeren Stirnringes (8, 17, 36) um ein Maß länger als die Wälzkörper (5) ausgeführt sind, das Verlagerungen der Wälzkörper (5) in den Fenstern zuläßt, derart, daß der Durchmesser des inneren Hüllkegels der verlagerten Wälzkörper (5) an deren dem kleineren Stirnring (7, 16, 31) benachbarten Enden (14, 25, 32) im wesentlichen dem Durchmesser des kleineren Bordes (12, 27, 33) der inneren Lauffläche (3, 28, 34) entspricht.
2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des inneren Hüllkegels der verlagerten Wälzkörper (5) an deren dem kleineren Stirnring (7, 16, 31) benachbarten Enden (14, 25, 32) wenigstens dem Durchmesser des kleineren Bordes (12, 27, 33) der inneren Lauffläche (3, 28, 34) entspricht.
3. Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den die Fenster begrenzenden Längskanten der Stege (18) zwei jeweils den Stirnringen (16 und 17) benachbarte Vorsprünge (19 und 20) zur Halterung der Wälzkörper (5) vorgesehen sind und daß das Maß, um das die Fenster länger als die Wälzkörper (5) sind, so bemessen ist, daß die in Richtung auf den größeren Stirnring (17) verschobenen Wälzkörper (5) an ihren dem kleineren Stirnring (16) benachbarten Enden (25) mit den diesen benachbarten Vorsprüngen (19) außer Eingriff sind.
4. Käfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß, um das die Fenster länger als die Wälzkörper (5) sind, wenigstens dem Abstand zwischen dem die Fenster begrenzenden Rand (23) des kleineren Stirnringes (16) und den von diesem abgewandten Enden (24) der dem kleineren Stirnring (16) benachbarten Vorsprünge (19) entspricht.
5. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite des größeren Stirnringes (8, 17) Körper (11, 22) in die Fenster eingreifen, deren Breite dem Maß entspricht, um das die Fenster länger als die Wälzkörper (5) sind.
6. Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper (22) an einem ringförmigen, vorzugsweise mit einem durchgehenden Schlitz versehenen Bauteil (21) angebracht sind.
7. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Stirnring (36) in seinen die Fenster begrenzenden Bereichen jeweils derart bleibend verformt ist, daß die Länge der Fenster im Bereich der bleibenden Verformungen (37) der Länge der Wälzkörper (5) entspricht.