DE4220585A1

DE4220585A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE4220585A1
Application number: DE4220585A
Authority: DE
Inventors: Leo Muentnich; Hartwig Waldert; Wolfgang Dipl Ing Steinberger
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-13

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig, insbesondere für Zylin derrollen- bzw. Nadellager, der zumindest an einer Stelle seines Um fangs einen durch einander gegenüberliegende Begrenzungsflächen gebil deten, axial verlaufenden Schlitz aufweist, wobei im Bereich des Schlitzes lösbare Verbindungselemente angeordnet sind, die in ent sprechende Ausnehmungen der freien Enden des Wälzlagerkäfigs eingrei fen.

Ein gattungsbildender Käfig ist in der US-Patentschrift 33 99 008 beschrieben. Ein in Fig. 10 und 11 dargestellter Rollenkranz besteht aus einem geschlitzten ringförmigen Käfig mit Taschen für die Aufnahme von Wälzkörpern. Die freien Enden des Käfigs sind im zusammengebauten Zustand durch eine Klammer befestigt, wobei voneinander im Abstand stehende Finger der Klammer in an der Außenfläche des Käfigs neben seinen freien Enden angeordnete nutförmige Spalten eingreifen.

Der Nachteil dieses starren Verbindungselementes besteht darin, daß ein derartig ausgerüsteter Käfig in seiner Umfangsausdehnung festge legt ist. Ein Auffedern des Käfigs, wie es beispielsweise zur Verhin derung der Riffelbildung bei der Lagerung von Zahnrädern auf Wellen in Schaltgetrieben von Kraftfahrzeugen erforderlich ist, ist somit nicht möglich.

In diesem Zusammenhang ist auch ein geschlitzter Wälzlagerkäfig be kannt, der die Wälzkörper zur Verhinderung der Riffelbildung radial federnd gegen eine Laufbahn drückt (DE-GM 90 06 526). Zwischen den beiden Begrenzungsflächen der Käfigenden sind über deren gesamte Breite zwei axial verlaufende elastische Stege angeordnet, die in ihrer Mitte in Umfangsrichtung durch ein starres Verbindungsteil fest miteinander verbunden sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die elastischen Abschnitte wellenförmig ausgeführt, wobei jeweils Wellenberge und -täler sich gegenüberliegend angeordnet sind.

Der Nachteil besteht darin, daß sich ein derartiger Käfig aufgrund der fest mit den freien Käfigenden verbundenen Verbindungselement nur sehr aufwendig fertigen läßt. Diese kompliziert geformten Verbindungsele mente erfordern bei der Herstellung durch Spritzgießen ebenso kom pliziert geformte Werkzeuge, die den Fertigungsprozeß erheblich ver teuern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Wälzlagerkäfig mit lösbaren Verbindungselementen zu entwickeln, der mit einfachen Mitteln eine Vorspannung des Käfigs über einen weiten Bereich erlaubt. Darüber hin aus soll der Wälzlagerkäfig einfach und wirtschaftlich in seiner Fertigung sein.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die Verbindungselemente elastisch ausgebildet sind.

Die beiden Begrenzungsflächen der freien Enden des Wälzlagerkäfigs werden durch die im Schlitzbereich angeordneten elastischen Verbin dungselemente voneinander weggedrückt oder einander näher gebracht, so daß je nach Druck- oder Zugbeanspruchung der Verbindungselemente der Wälzlagerkäfig radial nach außen oder innen vorgespannt werden kann.

Die Größe der Vorspannung ist von der Größe der aufgebrachten Feder kraft sowie von der Anzahl der Verbindungselemente abhängig. So kann beispielsweise die Vorspannung in einem weiten Bereich variiert wer den, wenn der Käfig mehrfach geteilt und mit den entsprechenden Ver bindungselementen ausgestattet wird.

Mit Hilfe der Verbindungselemente ist auch eine variable Einstellung des Durchmessers von Wälzlagerkäfigen möglich.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die elastischen Verbindungselemente für Käfige aus unterschiedlichen Werkstoffen eingesetzt werden können. Denkbar ist in diesem Zusammenhang die Fertigung von Käfigen aus Eisen- und Nichteisenmetallen sowie aus polymerem Werkstoff.

Schließlich können die Verbindungselemente auch so gestaltet sein, daß der geschlitzte Käfig ohne Vorspannung mit dem Verbindungselement als geschlossener Käfig eingesetzt werden kann. Letztendlich kann aufgrund der einfachen Befestigungsart der Verbindungselemente der Wälzlagerkä fig auch ohne diese verwendet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An sprüchen 2 bis 9 beschrieben.

So sollen nach Anspruch 2 die Verbindungselemente eine im wesentlichen M-förmige Gestalt aufweisen. Eine derartige Gestaltung erlaubt die Beanspruchung des Verbindungselementes sowohl auf Druck- als auch auf Zugkraft. Darüber hinaus läßt sich ein derartig gestaltetes Verbin dungselement ohne größeren Aufwand problemlos durch Spritzgießen herstellen.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist vorgesehen, daß die Verbindungselemente in radiale oder axiale Aussparungen der freien Enden des Wälzlagerkäfigs formschlüssig eingreifen. Welche Art der Verbindung gewählt wird, hängt von der Fertigungstechnologie des Wälzlagerkäfigs bzw. von der Montage des Wälzlagers ab.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist der Wälzlagerkäfig so ausgeführt, daß mindestens ein an einer der beiden Begrenzungsflächen in Umfangsrichtung herausragender Vorsprung in eine an der anderen Begrenzungsfläche vorhandene Ausnehmung eingreift. Durch den Eingriff des Vorsprunges in die gegenüberliegende Ausnehmung wird ein axiales Verschieben der freien Käfigenden verhindert.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 5 bis 7 schnappt das Verbindungselement jeweils in die beiden dem Schlitz benachbarten Käfigtaschen ein, so daß an dieser Stelle die Wälzkörper entfallen. Das Verbindungselement besteht aus zwei der Kontur der Käfigtaschen angepaßten Querstegen, die durch einen oder mehrere wellenförmige Längsstege verbunden sind. Die wellenförmigen Längsstege erlauben wiederum eine Beanspruchung des Verbindungselemen tes auf Zug- und auf Druckspannung. Schließlich sind die Querstege über ihre gesamte Länge mit einer in radialer Richtung nach oben offenen Nut versehen. Diese Nut ermöglicht eine federnde Wirkung der Querstege, so daß diese nach dem Einschnappen in die Käfigtaschen fest federnd an diesen anliegen.

Der Vorteil dieser in den Ansprüchen 5 bis 7 beschriebenen Ausfüh rungsvariante liegt darin, daß der Käfig aufgrund des Einschnappens des Verbindungselements in die Wälzkörpertaschen keine zusätzlichen Ausnehmungen zur Aufnahme der Verbindungselemente aufweisen muß.

Aus Anspruch 8 geht hervor, daß die Verbindungselemente vorzugsweise aus Polyurethan gefertigt sein sollen. Dieser Werkstoff weist einen Schmelzpunkt von 185°C auf, so daß auch bei erhöhten Betriebstempera turen eines Wälzlagers ein derartiges Verbindungselement seine Elasti zität nicht verliert. Darüber hinaus ist Polyurethan besonders alte rungsbeständig und ist stabil gegenüber Schmiermitteln.

Schließlich ist Anspruch 9 zu entnehmen, daß parallel zu den elasti schen Verbindungselementen an den Begrenzungsflächen Sollbruchstellen angeordnet sein können. Die freien Käfigenden sind durch die Soll bruchstellen festgelegt, so daß beim Erfassen des Käfigs beispiels weise durch den Greifer einer automatischen Montagevorrichtung dieser nicht verformt werden kann. Nach Aufbrechen der Sollbruchstelle werden die beiden Begrenzungsflächen der freien Enden des Wälzlagerkäfigs durch die im Schlitzbereich angeordneten elastischen Verbindungsele mente voneinander weggedrückt oder einander näher gebracht, d. h. mit einer entsprechenden Vorspannung beaufschlagt.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläu tert. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung aus einer Draufsicht auf den Schlitz bereich eines Wälzlagerkäfigs mit radialer Befestigung der Verbindungselemente;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung aus einer Draufsicht auf den Schlitz bereich eines Wälzlagerkäfigs mit axialer Befestigung der Verbindungselemente, teilweise geschnitten;

Fig. 4 eine Darstellung aus einer Draufsicht auf den Schlitz bereich eines Wälzlagerkäfigs mit Anordnung der Ver bindungselemente in den Taschen des Käfigs;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V von Fig. 4.

Mit 1 ist in den Fig. 1 bis 5 ein ringförmiger Wälzkörperkäfig bezeichnet, der Taschen 5 zur Aufnahme von Wälzkörpern 2 aufweist. Der Wälzlagerkäfig besteht aus einem elastischen Werkstoff und weist an einer Stelle seines Umfanges einen axial verlaufenden Schlitz 6 auf.

Nach Fig. 1 wird dieser Schlitz 6 von den Begrenzungsflächen 3, 4 der freien Enden 9, 10 des Wälzlagerkäfigs 1 gebildet. Die Begrenzungs fläche 4 des freien Käfigendes 10 ist im vorliegenden Beispiel so gestaltet, daß zwei im äußeren Bereich angeordnete Vorsprünge 11 in eine gegenüberliegende, sich nahezu über die gesamte Breite der Be grenzungsfläche 3 erstreckende Ausnehmung 12 eingreifen, so daß ein axiales Verschieben beider Käfigenden 9, 10 vermieden wird. Zwischen den beiden Vorsprüngen 11 sind die elastischen Verbindungselemente 7 angeordnet, die auf beiden Seiten der freien Enden 9, 10 des Wälz lagerkäfigs 1 in radialen Ausnehmungen 8a verankert sind, so daß eine problemlose Verbindung beider Käfighälften 9, 10 zu einer Einheit ermöglicht wird. Die von den beiden Begrenzungsflächen 3, 4 ausgehen den Vorsprünge 11 sind an ihren Berührungsstellen durch Sollbruch stellen 16 miteinander verbunden. In Fig. 1 sind diese jedoch in aufgebrochenem Zustand dargestellt, d. h. der Wälzlagerkäfig 1 hat seine endgültige, vom elastischen Verbindungselement 7 bestimmte Stellung eingenommen.

Aus dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt ist die M-förmige Gestalt des Verbindungselementes 7 zu erkennen. Wie bereits beschrieben, wird durch die M-förmige Gestaltung des Verbindungselementes 7 sowohl dessen Zug- als auch dessen Druckbeanspruchung ermöglicht. Aus der Darstellung ist weiter entnehmbar, daß im Bereich der Ausnehmungen 8a in radialer Richtung die Wandstärke des Wälzlagerkäfigs 1 vermindert wurde, so daß die Verbindungselemente 7 im eingebauten Zustand nicht über die äußeren Begrenzungslinien des Wälzlagerkäfigs 1 hinausragen.

Der in Fig. 3 dargestellte Wälzlagerkäfig 1 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dadurch, daß die elastischen Verbindungselemente 7 in axialen Ausnehmungen 8b verankert sind. Dabei weisen die Stirnflächen beider freien Enden 9, 10 des Wälzlagerkäfigs 1 im Bereich der Aus nehmungen 8b einen axialen Versatz auf, so daß die Verbindungselemente 7 im fertig montierten Zustand ebenfalls nicht über die Stirnflächen des Wälzlagerkäfigs 1 hinausragen. Die Begrenzungsflächen 3, 4 der freien Enden 9, 10 sind hierbei so ausgeführt, daß einerseits ein Vorsprung 11 der Begrenzungsfläche 4 in eine Ausnehmung 12 der Begren zungsfläche 3 und andererseits zwei Vorsprünge 11 der Begrenzungs fläche 3 in zwei Ausnehmungen 12 der Begrenzungsfläche 4 eingreifen.

Nach Fig. 4 besteht das Verbindungselement 7 aus zwei der Kontur der Käfigtaschen 5 angepaßten Querstegen 13. Diese Querstege 13 sind auf beiden Seiten des Schlitzes 6 in je eine Käfigtasche 5 eingeschnappt und werden durch zwei wellenförmige Längsstege 14 verbunden, deren Wellenberge im vorliegenden Beispiel jeweils in axialer Richtung nach außen zeigen. Aus Vereinfachungsgründen wurde auf die zur Verhinderung der axialen Verschiebung der freien Enden 9, 10 des Wälzlagerkäfigs 1 erforderlichen Vorsprünge 11 und entsprechende Ausnehmungen 12 ver zichtet. Die Querstege 13 sind zur Erzielung einer federnden Wirkung über ihre gesamte Breite mit einer dreieckförmigen Nut 15 versehen.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die dreieckförmige Nut 15 eine form schlüssige Verbindung durch ein enges Anpressen der beiden Hälften des Quersteges 13 an die führungsflächen der Käfigtaschen 5 bewirkt. Der Bereich des Wälzlagerkäfigs von den Begrenzungsflächen 3, 4 bis zur nächsten Tasche 5 wurde mit geschwächter Wandstärke ausgeführt, so daß das Verbindungselement 7 in radialer Richtung nicht die Begrenzungs linien des Wälzlagerkäfigs 1 überragt. Aus Gründen einer vereinfachten zeichnerischen Darstellung wurde jedoch in Fig. 5 im Gegensatz zu Fig. 4 der Längssteg 14 mit radialer Ausrichtung des Wellenberges gezeichnet.

Bezugszeichen

1 Wälzlagerkäfig
2 Wälzkörper
3, 4 Begrenzungsflächen
5 Tasche
6 Schlitz
7 Verbindungselement
8a radiale Ausnehmungen
8b axiale Ausnehmungen
9, 10 freie Enden
11 Vorsprung
12 Ausnehmung
13 Quersteg
14 Längssteg
15 Nut
16 Sollbruchstellen

Claims

1. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischem Material, insbesondere für Zylinderrollen- bzw. Nadellager, der zumindest an einer Stelle seines Umfanges einen durch einander gegenüberliegende Begrenzungsflächen (3, 4) gebildeten, axial verlaufenden Schlitz (6) aufweist, wobei im Bereich des Schlitzes (6) lösbare Verbindungselemente (7) angeordnet sind, die in entsprechende Ausnehmungen (8a, 8b) der freien Enden (9, 10) des Wälzlagerkäfigs (1) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (7) elastisch ausgebildet sind.

2. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischem Material nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (7) eine im wesent lichen M-förmige Gestalt aufweisen.

3. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischen Material nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (7) in radiale oder axiale Ausnehmungen (8a, 8b) der freien Enden (9, 10) des Wälzlagerkä figs (1) formschlüssig eingreifen.

4. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischem Material nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß mindestens ein an einer der beiden Begren zungsflächen (3, 4) in Umfangsrichtung herausragender Vorsprung (11) in eine an der anderen Begrenzungsfläche (3, 4) vorhandene Ausnehmung (12) eingreift.

5. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischem Material nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (7) jeweils in die beiden, dem Schlitz (6) benachbarten Käfigtaschen (5) einschnappt.

6. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischem Material nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (7) aus zwei der Kontur der Käfigtaschen (5) angepaßten Querstegen (13) besteht, die durch einen oder mehrere wellenförmige Längsstege (14) verbunden sind.

7. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischem Material nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege (13) über ihre gesamte Länge mit einer in radialer Richtung nach oben offenen Nut (15) ver sehen sind.

8. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischem Material nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente aus Polyurethan bestehen.

9. Wälzlagerkäfig (1) aus elastischem Material nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß parallel zu den elastischen Verbindungs elementen (7) an den Begrenzungsflächen (3, 4) Sollbruchstellen (16) angeordnet sind.