DE3724046A1 - Kugellagerkaefig - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffschnappkäfig für Kugellager mit einem ringförmigen Käfigkörper mit einer hinteren, entlang des Umfanges ge­ schlossenen, Rückseite, einer vorderen offenen Stirn­ seite und nach innen und außen sowie axial nach vorne offenen Taschen mit sich nach vorne er­ streckenden Haltekrallen für die Kugeln.

Derartige Kunststoffschnappkäfige werden als Massiv­ käfige vor allem für Rillenkugellager verwendet. Bei extrem hohen Drehzahlen werden diese Käfige infolge der Fliehkraft und der Elastizität des Kunststoffes an ihrer offenen Seite so stark nach außen ver­ wunden, daß die Gefahr besteht, daß dabei Teile des Käfigs mit ihren Außenkanten mit der Außenlaufbahn des Lagers zeitweise in Berührung kommen und die da­ bei entwickelte Reibungswärme in weiterer Folge zu einem vorzeitigen Ausfall des Lagers führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Gefahr zu be­ seitigen und einen Kunststoffkugellagerkäfig anzu­ geben, der auch bei extrem hohen Drehzahlen eine lange Lebensdauer des Lagers sicherstellt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Be­ reich des hinteren Endes des Käfigkörpers zumindest ein, sich zumindest entlang eines Teiles des Körpers erstreckender Verstärkungsbund sowie diesen am Körper abstützende Versteifungsrippen vorgesehen sind. Durch diese Ausbildung wird eine der Flieh­ kraft entgegenwirkende Verstärkung des Käfigs er­ reicht, welche die durch die Fliehkraft hervorge­ rufene Verwindung des Käfigs begrenzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann an der Rückseite des Käfigkörpers zumindest ein axialer Ver­ stärkungsbund vorgesehen sein, der radial niedriger ist als der Käfigkörper, von dessen Rückseite nach hinten vorsteht und an dieser Rückseite durch axiale Versteifungsrippen abgestützt ist. Diese Ausbildung ist besonders dann von Vorteil, wenn die radiale Er­ streckung der Kugeltaschen möglichst groß und damit gleich der Käfighöhe sein soll.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung können am hinteren Ende des Käfigkörpers zumindest ein radi­ aler Verstärkungsbund und diesen abstützende axiale Versteifungsrippen von einer Umfangswand des Körpers vorstehen. Ein solcher radialer Verstärkungsbund kann sowohl an der inneren Umfangswand des Käfigs als auch an der äußeren Umfangswand angeordnet sein. Die axialen Versteifungsrippen können sich über die gesamte jeweils vorhandene Breite der Käfigumfangs­ wand erstrecken. Die Versteifungsrippen können die gleiche radiale Höhe wie der Verstärkungsbund be­ sitzen oder vom Verstärkungsbund weg abgeschrägt sein.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können am hinteren Ende des Käfigkörpers sowohl ein radial nach außen, als auch ein radial nach innen vor­ stehender Verstärkungsbund und im Körper selbst zu­ mindest eine, zwischen diesen Bünden gelegene zur Käfigrückseite hin offene Vertiefung vorgesehen sein. Dabei können abhängig von der jeweils be­ nötigten Formstabilität des Käfigs eine einzige ring­ förmige Vertiefung oder mehrere entlang des Teil­ kreises im Abstand voneinander angeordnete Ver­ tiefungen vorgesehen sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann jeder Verstärkungsbund aus mehreren, sich in Umfangs­ richtung erstreckenden und im Abstand voneinander an­ geordneten Abschnitten bestehen. Dies kann sowohl bei radialen als auch bei axialen Verstärkungsbunden der Fall sein, wobei an den Enden dieser Abschnitte Versteifungsrippen vorgesehen sein können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können, zwei parallel zueinander angeordnete, nur aus Ab­ schnitten bestehende Verstärkungsbunde vorgesehen sein, deren Abschnitte zueinander versetzt ange­ ordnet und gegenseitig durch quer zu den Abschnitten verlaufenden Querrippen verbunden sind. Diese beiden Verstärkungsbunde bilden mit ihren Abschnitten und den Querrippen eine sich über den gesamten Umfang des Käfigs erstreckende geschlossene mäanderförmige Verstärkung.

Weiters kann erfindungsgemäß jeweils zwischen zwei nach vorne offenen Kugeltaschen eine zur Rückseite offene Vertiefung im Käfigkörper vorgesehen sein. Diese Vertiefungen können sich nur über den zwischen den Taschen gelegenen Bereich des Käfigkörpers er­ strecken und durch einen massiv ausgebildeten Be­ reich des Käfigkörpers oder durch weitere Ver­ tiefungen voneinander getrennt sein.

Vorzugsweise sind entlang des Teilkreises aufeinan­ derfolgende Vertiefungen jeweils nur durch eine radi­ ale Querwand getrennt.

Erfindungsgemäß kann jeweils eine zwischen zwei Ver­ tiefungen liegende Querwand an der Rückseite einer Kugeltasche angeordnet sein.

Von den axialen Versteifungsrippen können erfin­ dungsgemäß jeweils zumindest eine, einer Kugeltasche und/oder den zwischen zwei benachbarten Taschen ge­ legenen Bereich zugeordnet sein.

Die vorliegende Erfindung sieht einen verwindungs­ steifen sehr formstabilen verstärkten Kunststoff­ kugellagerkäfig vor, der der für die jeweilige Lager­ höchstdrehzahl erforderlichen Verwindungssteifigkeit und Formstabilität entsprechend, mit Hilfe der er­ findungsgemäßen Verstärkungsbunde, Verstärkungsbund­ abschnitte, Querrippen, Versteifungsrippen, Ver­ tiefungen und Querwände verstärkt ausgeführt ist. Die Erfindung erlaubt eine dreidimensionale netz­ artige Umschließung des Kunststoffkäfigs mit Ver­ stärkungselementen, die die für Höchstdrehzahlen er­ forderliche Formstabilität sicherstellt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der bei Kugellagern für den Käfig samt Verstärkungselementen zur Verfügung stehende Raum sehr gering ist.

Nachstehend wird die Erfindung an einzelnen Aus­ führungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher er­ läutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein ersten Ausführungsbeispiel eines Kunststoffkugel­ lagerkäfigs im Längsschnitt, Fig. 2 den Käfig der Fig. 1 von vorne, Fig. 3 den Käfig der Fig. 1 von hinten, Fig. 4 einen Teil der Außenseite des Käfigs der Fig. 1 in Abwicklung, Fig. 5 einen Teil der Innenseite des Käfigs der Fig. 1 in Abwicklung, Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kugel­ lagerkäfigs im Längsschnitt, Fig. 7 den Käfig der Fig. 6 von vorne, Fig. 8 den Käfig der Fig. 6 von hinten, Fig. 9 einen Teil der Außenseite des Käfigs der Fig. 6 in Abwicklung, Fig. 10 einen Teil der Innenseite des Käfigs der Fig. 6 in Abwicklung, Fig. 11 eine weitere Ausführungsform eines Kugel­ lagerkäfigs im Längsschnitt, Fig. 12 die Rückseite des Käfigs der Fig. 11, Fig. 13-16 weitere Aus­ führungsformen eines Käfigs gemäß Fig. 11 im Schnitt, Fig. 17 einen Teil der Außenseite des Käfigs der Fig. 11 in Abwicklung, Fig. 18 einen Teil der Innenseite des Käfigs der Fig. 11 in Ab­ wicklung, Fig. 19 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Kugellagerkäfigs. Fig. 20 die Rückseite des Käfigs der Fig. 19, Fig. 21- 24 weitere Ausführungsformen eines Käfigs gemäß Fig. 19 im Schnitt, Fig. 25 einen Teil der Außen­ seite des Käfigs der Fig. 19 in Abwicklung und Fig. 26 einen Teil der Innenseite des Käfigs der Fig. 19 in Abwicklung, Fig. 27 eine weitere Ausführungsform eines Käfigs im Schnitt und Fig. 28 die Rückseite des Käfigs der Fig. 27.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungs­ formen eines Kunststoffschnappkäfigs 1 für Kugel­ lager dargestellt. Der ringförmige Käfigkörper 2 ist in den einzelnen Schnittdarstellungen zur Verdeut­ lichung durch eine Kreuzschraffur hervorgehoben. Der ringförmige Körper 2 ist an seiner Rückseite am hinteren Ende 3 entlang des Umfanges geschlossen und an seiner vorderen Stirnseite mit Taschen 5 für die nicht dargestellten Kugellagerkugeln versehen. Die Kugeltaschen 5 sind an der Stirnseite 4 des Körpers 2 mit axial nach vorne abstehenden Halteklauen 6 für die Kugeln versehen. Die Kugeltaschen 5 durchsetzen den Käfigkörper 2 radial und sind axial zur Käfig­ stirnseite hin offen. Der jeweilige Teilkreis für die Kugeln ist mit der Bezugsziffer 7 versehen.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 5 sind im Bereich des hinteren Endes 3 des ringförmigen Körpers 2 ein von der äußeren Umfangswand radial vor­ stehender, entlang des Umfangs geschlossener äußerer Verstärkungsbund 8 und ein von der inneren Umfangs­ wand radial vorstehender, entlang des Umfanges ge­ schlossener innerer Verstärkungsbund 9 einstückig mit dem Körper 2 ausgebildet. Der äußere radiale Ver­ steifungsbund 8 ist über axial verlaufende äußere Versteifungsrippen 10 an der äußeren Umfangswand ab­ gestützt. In gleicher Weise ist der innere radiale Versteifungsbund 9 über axial verlaufende innere Ver­ steifungsrippen 11 an der inneren Umfangswand abge­ stützt. Zwischen den beiden Verstärkungsbünden 8 und 9 sind im ringförmigen Körper 2 zur Rückseite des Körpers 2 hin offene Vertiefungen 12 vorgesehen, die jeweils zwischen zwei Kugeltaschen 5 bzw. deren Rück­ seite angeordnet sind und voneinander durch radial verlaufende Querwände 13 getrennt sind. Somit ist jede Vertiefung 12 am hinteren Ende 3 des ring­ förmigen Körpers 2 von zwei radialen Querwänden 13 und von den um die Verstärkungsbünde 8, 9 ver­ breiterten Wandbereiche des Körpers 2 umgeben, wo­ durch ein sehr formstabiles Versteifungselement ent­ steht.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bis 10 besitzt ebenfalls einen äußeren radialen Versteifungsbund 8, der sich über äußere Versteifungsrippen 10 an der äußeren Umfangswand abstützt, und einen inneren radialen Versteifungsbund 9, der sich über innere Versteifungsrippen 11 an der inneren Umfangswand des Käfigkörpers 2 abstützt, sowie zwischen den beiden radialen Versteifungsböden gelegene zur Rückseite des Körpers 2 offene, in Umfangsrichtung durch radiale Querwände 13 getrennte Vertiefungen 12, ähn­ lich dem Käfig der Fig. 1-5. Zusätzlich ist im Be­ reich des hinteren Endes 3 des ringförmigen Körpers 2 ein, von dessen Rückseite axial abstehender, ring­ förmiger innerer Verstärkungsbund 14 vorgesehen, der über radial nach außen verlaufende Versteifungs­ rippen 15 an der Käfigrückseite abgestützt ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 11, 12, 17, 18 ist im Bereich des hinteren Käfigendes 3, am Teilkreis 7 ein axialer Verstärkungsbund 16 vorgesehen, der sich über innere radiale Versteifungsrippen 17 und äußere radiale Versteifungsrippen 18 am hinteren Käfigende 3 abstützt. Diese Versteifungsrippen können in der Seitenansicht rechteckig (Fig. 11) oder abgeschrägt (Fig. 13-16) ausgebildet sein. Zwei benachbarte äußere radiale Versteifungsrippen 18 begrenzen eine von axialen Verstärkungsbund nach innen begrenzte, radial nach außen und zur Käfigrückseite offene Aus­ nehmung 19.

Beim Ausführungsbeispiel Fig. 19, 20, 25, 26 ist der axiale Verstärkungsbund 20 am inneren Rand des Käfig­ körpers 2 angeordnet und über radial nach außen ver­ laufende Versteifungsrippen 21 am hinteren Käfigende 3 abgestützt. Die Versteifungsrippen können abge­ schrägt (Fig. 19, 23, 24) oder rechteckig sein (Fig. 21, 22). Die zwischen zwei Versteifungsrippen 21 ge­ legene Ausnehmung 22 kann mit einer Stufe 23 oder einer Hinterschneidung 24 versehen sein.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 27 und 28 sind an der Käfigrückseite 3 am inneren Rand und am äußeren Rand nach hinten ragende axiale Verstärkungsbunde 25, 26 vorgesehen, die jeweils aus im Abstand von­ einander in Umfangsrichtung verlaufende Abschnitten 25′ bzw. 26′ bestehen. An den Enden der Bundab­ schnitte 25′, 26′ sind radiale Querrippen 27 ange­ ordnet, die die Abschnitte 25′ des inneren Ver­ stärkungsbundes 25 mit den in Umfangsrichtung ver­ setzten Abschnitten 26′ des äußeren Verstärkungs­ bundes 26 verbinden. Zwischen zwei benachbarten, durch einen Bundabschnitt 25′ bzw. 26′ verbundenen Querrippen 27 ist eine zur Käfigrückseite 3 hin und radial nach innen bzw. außen offene Ausnehmung 28 in der Käfigrückseite 3 ausgebildet.

Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Aus­ bildungen der Verstärkungselemente bei Kugellager­ käfigen mit zylindrischen oder kugelförmigen Kugel­ taschen verwendet werden.

Claims (11)

1. Kunststoffschnappkäfig für Kugellager mit einem ringförmigen Käfigkörper mit einer hinteren, entlang des Umfanges geschlossenen, Rückseite, einer vor­ deren offenen Stirnseite und radial nach innen und außen sowie axial nach vorne offenen Taschen mit sich nach vorne erstreckenden Haltekrallen für die Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des hinteren Endes (3) des Körpers (2) zumindest ein, sich zumindest entlang eines Teiles des Körpers er­ streckender Verstärkungsbund (8, 9, 14, 16, 20) sowie diesen am Körper (2) abstützende Versteifungsrippen (10, 11, 15, 17, 18, 21) vorgesehen sind.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückseite des Körpers (2) zumindest ein axialer Verstärkungsbund (14, 16, 20) vorgesehen ist, dessen radiale Höhe kleiner als die radiale Höhe des Körpers ist und der durch radiale Versteifungsrippen (15, 17, 18, 21) an der Käfigrückseite abgestützt ist.

3. Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am hinteren Ende (3) des Körpers zumin­ dest ein radialer Verstärkungsbund (8, 9) vorgesehen ist, der zusammen mit den axialen Versteifungsrippen (10, 11) vom Körper (2) radial vorsteht und durch die Versteifungsrippen (10, 11) an der Körperoberfläche abgestützt ist.

4. Käfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Ende (3) des Körpers (2) ein radial nach außen vorstehender Verstärkungsbund (8) und ein radial nach innen vorstehender Verstärkungsbund (9) vorgesehen sind, und daß im Körper (2) Zwischen den beiden Verstärkungsbünden (8,9) zumindest eine, zur Käfigrückseite (3) hin offene Vertiefung (12, 24) vor­ gesehen ist.

5. Käfig nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Verstärkungsbund aus mehreren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden und im Abstand voneinander angeordneten Abschnitten be­ steht.

6. Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel zueinander angeordnete, nur aus Ab­ schnitten bestehende Verstärkungsbunde vorgesehen sind, deren Abschnitte zueinander versetzt ange­ ordnet und gegenseitig durch quer zu den Abschnitten verlaufenden Querrippen verbunden sind.

7. Käfig nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei zur vorderen Stirnseite (4) des Körpers (2) hin offene Taschen (5) eine zur Käfigrückseite (3) hin offene Ver­ tiefung (12, 24) angeordnet ist.

8. Käfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Teilkreises (7) aufeinanderfolgende Vertiefungen (12, 24) nur durch eine radiale Querwand (13) getrennt sind.

9. Käfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Querwand (13) an der Rückseite einer Tasche (5) angeordnet ist.

10. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zumindest eine den je­ weiligen Verstärkungsbund (8, 9, 14, 16, 20) abstützende Versteifungsrippe (10, 11, 15, 17, 18, 21) einer Tasche (5) zugeordnet ist.

11. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß jeweils zumindest eine den jeweiligen Verstärkungsbund (8, 9, 14, 16, 20) ab­ stützende Versteifungsrippe (10, 11, 15, 17, 18, 21) zwi­ schen zwei benachbarten Taschen (5) angeordnet ist.