DE3608478C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Käfig für ein Linear- oder Drehbewegungen ausführendes Wälzlager ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein zugehöri­ ges Wälzlager.

Bei einem bekannten Käfig werden in die beiden glatten Begrenzungsflächen des aus Bandwerkstoff hergestellten Käfigs einzelne Vertiefungslöcher gegenseitig einge­ gedrückt und somit an der benachbarten Randfläche der Taschen Haltenasen für die Wälzkörper angeformt (FR-PS 11 37 577). Diese Haltenasen haben aber in die Tasche hineinragende, gewölbte Haltewände, deren Form- und Lagegenauigkeit in vielen Fällen nicht ausreicht. Auch erhalten die Ränder der Vertiefungen leicht schädliche Anrisse, weil der Werkstoff des Käfigs beim Eindrücken der Vertiefungen entlang dem Taschenrand nicht gleichmäßig verformt und zum Wälzkörper hin ge­ drückt wird.

Bei einem anderen bekannten ringförmigen Käfig sind die Vertiefungen auf beiden Seiten des Käfigs durch in die beiden zylindrischen Begrenzungswände des Käfigs einge­ drückte Ringnuten gebildet (DE-GM 15 21 163). Diese Ring­ nuten überqueren aber die Verbindungsstellen der zwischen benachbarten Taschen angeordneten Führungsstege des Kä­ figs, so daß die Festigkeit dieser Führungsstege empfind­ lich geschwächt ist. Hinzu kommt, daß beim Eindrücken der Ringnut die benachbarten Randflächen der Taschen im Be­ reich der versteifenden Führungsstege weniger verformt werden, als der Bereich zwischen zwei am Umfang benach­ barten Führungsstegen.

Es ist weiterhin ein Käfig der genannten Art bekannt, bei dem die Vertiefungen der Begrenzungsflächen als Rillen mit konstantem Querschnitt ausgebildet sind (US-PS 29 98 635). Diese Rillen sind jedoch an ihren beiden Enden geschlossen, so daß diese mit relativ hohen Drücken und entlang der Rille ungleichmäßigen Verformungsdrücken eingeformt werden müssen. Die Form­ genauigkeit der Ränder und Haltwände dieses bekannten Käfigs läßt deshalb zu wünschen übrig.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt demge­ genüber die Aufgabe zugrunde, einen Käfig für ein Linear- oder Drehbewegungen ausführendes Wälzlager der genannten Art zu schaffen, welcher Käfigtaschen aufweist, die mit besonders formgenauen Rändern und Haltewänden wirtschaft­ lich hergestellt werden können. Überdies soll der Käfig eine verhältnismäßig hohe Festigkeit aufweisen.

Mit der Ausbildung des Käfigs nach der Erfindung wird erreicht, daß die Randflächen der Taschen im wirtschaft­ lichen Stanzverfahren mit einem Profilstempel aus einem ausgehend von einem Bandwerkstoff gefertigten Rohling formgenau hergestellt werden können. Der plastisch ver­ formbare Bandwerkstoff kann dabei aus Aluminium, Bronze oder Kunststoff bestehen.

Nach dem Ausstanzen der Taschen können die Wälzkörper in die Taschen des Käfigs eingesetzt und mit Hilfe an sich bekannter Vorrichtungen in ihrer Tasche mittig festgehalten werden.

Anschließend können die Rillen in beide Begrenzungsflä­ chen (Bandflächen) des Käfigs gegenseitig eingeprägt, eingestemmt oder gerollt werden, damit so eine Haltenut auf der der Rille benachbarten Randfläche der Tasche an­ geformt wird. Die Wälzkörper werden dann von zwei Halte­ wänden der Haltenut umfaßt, so daß diese aus den Taschen des Käfigs nicht herausfallen können.

Beim spanlosen Einformen der Rille braucht lediglich der Abstand des Werkzeuges von der benachbarten Randfläche der Tasche genau eingestellt zu werden. Dagegen kann das Werkzeug entlang der Rille einen kleinen Versatz aufwei­ sen, denn die Rille läuft an ihren beiden Enden in die Tasche aus. Durch einen solchen Versatz des Werkzeuges wird die Form- und Lagegenauigkeit der Haltenut nicht be­ einträchtigt. Eine Massenfertigung des Käfigs mit Folge­ werkzeugen wird erleichtert.

Da die Rillen lediglich in den Haltezungen eingedrückt sind, haben die Führungsstege des Käfigs an ihren beiden Verbindungsstellen mit den quer zur Rollrichtung auf bei­ den Seiten des Käfigs angeordneten Käfigabschnitten eine gleichmäßige Dicke und Festigkeit. In Rollrichtung dür­ fen die Führungsstege deshalb relativ schmal ausgebildet sein, ohne daß Gefahr besteht, daß die Führungsstege im Betrieb des Wälzlagers abbrechen. Auf diese Weise können in Rollrichtung pro Längeneinheit relativ viele Wälzkör­ per im Käfig untergebracht werden. Die Tragfähigkeit des mit dem erfindungsgemäßen Käfig ausgerüsteten Wälzlagers ist dementsprechend groß.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Anspruch 2 bezieht sich auf eine Ausbildung des Käfigs, bei der die Herstellung der Rille mit relativ kleinen Ein­ formungskräften möglich ist.

Die Weiterbildungen der Erfindung nach Anspruch 3 bis 8 weisen auf ein Wälzlager hin, das in vorteilhafter Weise mit einem Käfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2 ausge­ rüstet ist.

Der erfindungsgemäße Käfig für ein Linear- oder Drehbe­ wegungen ausführendes Wälzlager wird in der nachfolgen­ den Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 die teilweise Draufsicht auf einen Käfig mit einer in jeder Tasche eingebauten Rolle mit jeweils einer im Winkel von 45° zu den Be­ grenzungsflächen verlaufenden Achse der Rolle,

Fig. 2 die Schnittansicht entlang A-A in Fig. 1,

Fig. 3 die Schnittansicht entlang B-B in Fig. 2, jedoch ohne Rollen,

Fig. 4 die teilweise Draufsicht auf einen abgeänder­ ten Käfig mit zwei Rollen je Tasche, die im Winkel von 90° gekreuzt zueinander angeordnet sind,

Fig. 5 die teilweise Draufsicht auf einen weiteren abgeänderten Käfig mit einer in jeder Tasche eingebauten Rolle, deren Achse in einer zwi­ schen den beiden Begrenzungsflächen angeord­ neten Mittenfläche liegend angeordnet ist,

Fig. 6 die Schnittansicht entlang C-C in Fig. 5,

Fig. 7 die teilweise Draufsicht auf einen weiteren geänderten Käfig mit zwei Rollen je Tasche, deren Achsen in einer zwischen den beiden Begrenzungsflächen angeordneten Mittenebene liegen und parallel zueinander verlaufen.

Fig. 8 die teilweise Draufsicht auf einen abgeänder­ ten Käfig mit einer Rolle je Tasche, deren Achse in einer zwischen den beiden Begrenzungs­ flächen angeordneten Mittenebene liegt und

Fig. 9 die Schnittansicht D-D in Fig. 8.

Mit 1 ist in den Fig. 1, 2 und 3 ein streifenförmi­ ger Käfig für ein Linearbewegungen ausführendes Kreuz­ rollenlager bezeichnet. Dieser Käfig ist ausgehend von einem plastisch verformbaren Aluminiumband gefertigt und besitzt zwei parallel zueinander verlaufende, glatte Be­ grenzungsflächen (Bandflächen) 2, 3.

Der Käfig 1 hat mehrere Taschen 4 die in Rollrichtung 5 in Reihe hintereinander angeordnet und im Stanzverfahren in das Aluminiumband eingearbeitet sind. Jede Tasche 4 besitzt zwei quer zur Rollrichtung 5 einander gegenüber­ liegende Randflächen 6, in die jeweils eine in Rollrich­ tung 5 verlaufende Haltenut 7 mit zwei Haltewänden 8 ge­ formt ist.

In jeder Tasche 4 ist ein als Rolle ausgebildeter Wälz­ körper 9 aus Wälzlagerstahl mit einer zylindrischen Rollfläche 10 und zwei einander gegenüberliegenden ebe­ nen Stirnflächen 11 eingebaut. Diese Wälzkörper 9 ro­ tieren um ihre Achse 12, die mit den ebenen Begrenzungs­ flächen 2, 3 des Käfigs 1 einen Winkel von ungefähr 45° bilden. Dabei weist ein Teil der Wälzkörper 9 des Kä­ figs 1 eine Achse 12 auf, die gegenüber den Achsen 12 des anderen Teils der Wälzkörper 9 in einem Winkel von ungefähr 90° gekreuzt angeordnet ist.

Im vorliegenden Fall verlaufen die Achsen 12 der Reihe von Wälzkörpern 9 abwechselnd gekreuzt zueinander. Die Wälzkörper 9 rollen in an sich bekannter Weise auf V-för­ mig angeordneten ebenen Laufbahnen von geraden Stahlpro­ filschienen 13 (siehe strichpunktierte Darstellung in Fig. 2).

Jede Haltenut 7 ist in der Randfläche 6 des Stirnendes einer in die Tasche 1 mittig hineinragenden Haltezun­ ge 14 durch gegenseitiges Eindrücken einer Vertiefung 16 in die beiden Begrenzungsflächen 2, 3 eingeformt. Beide gegenseitigen Vertiefungen befinden sich dabei in unmit­ telbarer Nähe der Randfläche 6 der zugehörigen Haltezun­ ge 14.

Jeder Wälzkörper 9 hat auf seinen beiden quer zur Roll­ richtung 5 liegenden Seiten einen Abschnitt 15, der sich zur Randfläche 6 des Käfigs 1 hin verjüngt und an seinem äußeren Ende auf dieser Randfläche 6 gleitend geführt ist. Dabei wird jeder dieser beiden Abschnit­ te 15 durch die beiden Haltewände 8 der Haltenut 7 ge­ genseitig eng umgriffen. Demgemäß können die Wälzkör­ per 9 im ausgebauten Zustand des Käfigs 1 aus den Ta­ schen 4 nicht herausfallen.

Die beiden Abschnitte 15 jedes Wälzkörpers 9 sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch jeweils einen vorspringenden Kantenübergang der zylindrischen Rollflä­ che 10 zur anschließenden ebenen Stirnfläche 11 gebildet.

Die gegenseitigen Vertiefungen der Begrenzungsflächen 2, 3 des Käfigs 1 sind als Rillen 16 mit konstantem Querschnitt ausgebildet, die lediglich auf der zugehörigen Haltezun­ ge 14 angeordnet sind und sich über die gesamte Breite der Haltezunge 14 durchgehend erstrecken.

Im vorliegenden Fall ist der Querschnitt der Rillen 16 V-förmig ausgebildet, die Rillen 16 sind mit einem messer­ artigen Stemmeisen in die beiden Begrenzungsflächen 2, 3 eingestoßen.

Beim Einstemmen der gegenseitigen Rillen 16 bilden sich die beiden Haltewände 8 der Haltenut 7 aus. Zwischen den zwei Haltewänden 8 jeder Haltenut 7 ist ein durch das Ein­ stemmen der Rillen 16 nicht verformter, in Rollrichtung 5 verlaufender Zwischenbereich 17 in der Randfläche 6 ste­ hengeblieben, der den Grund der Haltenut 7 bildet.

Die Tiefe der beiden Rillen 16 jeder der beiden Haltezun­ gen 14 der Taschen 4 beträgt etwa ein Drittel der Dicke des Käfigs 1 zwischen seinen Begrenzungsflächen 2, 3.

Die Wälzkörper 9 werden mit ihrer Rollfäche 10 an quer zur Rollrichtung 5 verlaufenden Rändern von zwischen den Wälzkörpern 9 angeordneten, schmalen Stegen 18 des Kä­ figs 1 geführt und mit geringem Führungsspiel in der Ta­ sche 4 gehalten.

In Fig. 4 ist ein abgeänderter Käfig 19 eines Kreuzrol­ lenlagers dargestellt, welcher Taschen 4 mit jeweils zwei im Winkel von 90° gekreuzt zueinander angeordneten Wälzkörpern 9 aufweist. Jeder Wälzkörper besitzt eine zylindrische Rollfläche 10 und zwei einander gegenüber­ liegende ebene Stirnflächen 11.

Für jeden der beiden Wälzkörper 9 einer Tasche 4 sind jeweils zwei seitlich einander gegenüberliegende Halte­ nuten in die Randfläche jeweils einer Haltezunge 14 ge­ formt, die in Rollrichtung 5 verlaufen. Die beiden Wälz­ körper 9 stützen sich in der Mitte ihrer Rollfläche 10 gegenseitig in Rollrichtung 5 ab.

In den Fig. 5 und 6 ist ein weiterer abgeänderter Käfig 20 dargestellt, in dessen Taschen 4 je ein einzel­ ner, als Rolle ausgebildeter Wälzkörper 9 mit einer zy­ lindrischen Mantelfläche 10 und einem rotationssymmetri­ schen, kegelstumpfförmigen Vorsprung 21 auf seinen bei­ den Stirnseiten eingebaut ist. Die Achse 12 jedes Wälz­ körpers 9 liegt in einer zwischen den beiden ebenen Be­ grenzungsflächen 2, 3 des Käfigs 20 angeordneten Mitten­ fläche 22.

Die beiden quer zur Rollrichtung 5 einander gegenüber­ liegenden Vorsprünge 21 bilden am Wälzkörper 9 einen Ab­ schnitt, der sich zur Randfläche des Stirnendes jeweils einer in die Tasche 9 hineinragenden Haltezunge 14 ver­ jüngt.

In jede Haltezunge 14 sind wiederum zwei Rillen 16 ge­ genseitig eingestemmt, die in Rollrichtung 5 verlaufen und in unmittelbarer Nähe der parallel dazu verlaufen­ den Randfläche des Stirnendes der Haltezunge 14 angeord­ net sind.

Diese Rillen 16 verlaufen durchgehend über die gesamte Breite der zugehörigen Haltezunge 14 und haben einen konstanten Querschnitt. Sie bilden auf der Randfläche der Haltezunge 14 eine in Rollrichtung 5 verlaufende Haltenut 7 mit zwei Haltewänden 8. Jeder Vorsprung 21 des zugehörigen Wälzkörpers 9 wird an seinen kegeligen Flächen von den Haltewänden 8 zum Teil eng umgriffen.

Fig. 7 zeigt einen abgeänderten Käfig 23, der ähnlich wie der in Fig. 5 und 6 dargestellte Käfig 20 gebaut ist. Dieser abgeänderte Käfig 23 besitzt in jeder Ta­ sche 4 jedoch jeweils zwei Wälzkörper 9. Diese beiden Wälzkörper 9 berühren sich entlang ihren zylindrischen Rollflächen 10 gegenseitig. Beide Wälzkörper 9 besitzen an ihren beiden Enden je einen, sich nach außen zu ver­ jüngenden, kugelkalottenförmig ausgebildeten Abschnitt 25. Jeder Abschnitt 25 ist zu einer Randfläche einer gemein­ samen Haltezunge 24 hin gerichtet, in die eine Haltenut eingeformt ist, deren zwei Haltewände den Abschnitt 25 der beiden Wälzkörper 9 eng umgreifen.

Zum Anformen dieser Haltenut sind zwei in Rollrichtung 5 verlaufende Rillen 16 mit konstantem Querschnitt in die beiden Begrenzungsflächen 2, 3 der Haltezungen 24 einge­ drückt. Diese Rillen 16 erstrecken sich über die gesamte Breite der Haltezunge 24 durchgehend.

In Fig. 8 und 9 ist ein abgeänderter Käfig 26 mit zwei ebenen Begrenzungsflächen 2, 3 dargestellt, welcher wie­ derum in Rollrichtung 5 hintereinander angeordnete, im wesentlichen rechteckig ausgebildete Taschen 4 aufweist. In jeder Tasche 4 ist ein als Rolle ausgebildeter Wälz­ körper 9 mit einer zylindrischen Rollfläche 10 und zwei ebenen Stirnflächen 11 eingebaut.

Jeweils zwei quer zur Laufrichtung 5 nebeneinander an­ geordnete Haltezunge 27 sind auf der in Rollrichtung 5 liegenden Seite jeder Tasche 4 angeformt, die beide ge­ gen die Rollrichtung 5 in die Tasche 4 hineinragen. Auf der in Rollrichtung 5 liegenden Seite hat jede Tasche eine gerade glatte Randfläche, die der zylindrischen Rollfläche 10 mit geringem Führungsspiel gegenüberliegt.

Die Achse 12 jedes Wälzkörpers 9 ist in einer zwischen den beiden ebenen Begrenzungsflächen 2, 3 des Käfigs 26 liegenden Mittelebene 22 angeordnet.

Im vorliegenden Fall ist der sich zur Randfläche der beiden Haltezungen 27 hin verjüngende Abschnitt 28 durch ein Teil der Rollfläche 10 des Wälzkörpers 9 gebildet, welcher der betreffenden Haltezunge 27 gegenüberliegt und welcher in die quer zur Rollrichtung 5 verlaufende Haltenut 7 der Haltezunge 27 eingreift. Dieser Teil der Rollfläche 10 wird von den zwei Haltewänden 8 der Halte­ nut 7 eng umfaßt, so daß der Wälzkörper 9 im ausgebau­ ten Zustand des Käfigs 26 aus seiner Tasche 4 nicht herausfallen kann.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung können konstruktiv abgeändert werden. Des­ halb brauchen die beiden Begrenzungsflächen 2, 3 des Käfigs nicht eben ausgebildet zu sein. Vielmehr kön­ nen diese auch konzentrisch zylindrisch und somit pa­ rallel zueinander verlaufend angeordnet sein, so daß der Käfig ringförmig ausgebildet ist und in an sich bekannter Weise in ein Drehbewegungen ausführendes Wälzlager eingebaut werden kann.

Die zugehörigen Wälzkörper können übrigens auch als Pendelrollen mit balliger Rollfläche und sogar als Kugeln ausgebildet und in die entsprechend geformten Taschen des erfindungsgemäßen Käfigs eingebaut bzw. eingeschnappt sein.

Claims (8)

1. Aus einem plastisch verformbaren Werkstoff herge­ stellter Käfig für ein Linear- oder Drehbewegungen ausführendes Wälzlager, der zwei, in Rollrichtung parallel zueinander verlaufende, glatte Begrenzungs­ flächen sowie in Rollrichtung hintereinander ange­ ordnete Taschen für jeweils mindestens einen Wälz­ körper des Wälzlagers aufweist, wobei jede Tasche mindestens eine Randfläche besitzt, die jeweils einen zur betreffenden Randfläche hin sich verjün­ genden Abschnitt des bzw. der Wälzkörper gleitend berührend angeordnet ist und mindestens eine durch gegenseitiges Eindrücken einer in unmittelbarer Nähe der Randfläche angeordneten Rille mit konstantem Querschnitt hergestellte Haltenut mit zwei den Abschnitt des bzw. der Wälzkörper zum Teil eng umgreifenden Haltewänden aufweist, und die Haltewände am Stirnende einer oder mehrerer, in die Tasche hineinragender, von den zwei Begren­ zungsflächen begrenzter Haltezung(n) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, da die zugehörigen Rillen (16) der Begrenzungsflächen (2, 3) ledig­ lich auf der bzw. den Haltezungen (14, 24, 27), sich über die gesamte Breite der betreffenden Halte­ zunge (14, 24, 27) durchgehend erstreckend, an ihren beiden Enden in die Tasche (4) auslaufend, eingeformt sind.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der beiden Rillen (16) jeder Haltezunge (14, 24, 27) der Tasche (4) des Käfigs (1, 19, 20, 23, 26) etwa ein Drittel der Dicke des Käfigs (1, 19, 20, 23, 26) zwischen seinen beiden Begrenzungs­ flächen (2, 3) beträgt.

3. Wälzlager mit mindestens einem Käfig nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein sich verjüngender Abschnitt jedes Wälzkörpers auf jeder der beiden, quer zur Rollrich­ tung liegenden Seiten angeordnet und durch die beiden Haltewände jeweils einer in Rollrichtung verlaufenden Haltenut der zugehörigen Haltezunge umfaßt ist und die Walzkörper als um ihre Achse rotierende, eine Rollfläche und zwei einander ge­ genüberliegende Stirnflächen aufweisende Rollen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (12) der Rollen (9) mit den ebenen Begren­ zungsflächen (2, 3) des Käfigs (1) einen Winkel von ungefähr 45° bilden und die sich verjüngenden Abschnitte (15) durch jeweils einen quer zur Roll­ richtung (5) vorspringenden Kantenübergang der Rollfläche (10) und der anschließenden Stirnfläche (11) gebildet sind.

4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Rollen (9) des Käfigs (1, 19) eine Achse (12) aufweist, die gegenüber den Achsen (12) des anderen Teils der Rollen (9) in einem Winkel von ungefähr 90 Grad gekreuzt angeordnet sind.

5. Wälzlager mit mindestens einem Käfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein sich verjüngender Abschnitt jedes Wälzkörpers auf jeder der beiden, quer zur Rollrichtung liegenden Seite angeordnet und durch die beiden Haltewände jeweils einer in Rollrichtung verlaufenden Haltenut der zugehörigen Haltezunge umfaßt ist und die Walzkörper als um ihre Achse rotierende, eine Rollfläche und zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen aufweisen­ de Rollen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (12) jeder Rolle (9) in einer zwi­ schen den beiden Begrenzungsflächen (2, 3) des Kä­ figs (20, 23) angeordneten Mittenfläche (22) liegt und die beiden Abschnitte jeder Rolle (9) durch jeweils einem rotationssymmetrisch zur Achse (12) ausgebildeten Vorsprung (21) auf der betreffenden Stirnseite der Rolle (9) gebildet sind.

6. Wälzlager mit mindestens einem Käfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (12) jedes Wälzkörpers (9) in einer zwischen den beiden Begrenzungsflächen (2, 3) des Käfigs (26) liegenden Mittenebene (22) angeordnet ist und der bzw. die sich verjüngenden Abschnitte (28) jedes Wälzkörpers (9) durch einen in bzw. gegen die Roll­ richtung (5) weisenden, in die Haltenut (7) eingrei­ fenden Teil der Rollfläche (10) des Wälzkörpers (9) gebildet ist (sind).

7. Wälzlager nach Anspruch 6 mit jeweils einem in ei­ ner Tasche des Käfigs eingebauten Wälzkörper, da­ durch gekennzeichnet, daß der bzw. die Haltezun­ gen (27) jeder Tasche (4) des Käfigs (26) auf le­ diglich einer der beiden in Rollrichtung (5) bzw. entgegen der Rollrichtung (5) liegenden Seite der Tasche (4) angeordnet sind.

8. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollflä­ che (10) der Wälzkörper (9) zylindrisch ausgebildet ist.