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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rollenlagerkäfig, der
beispielsweise für
ein niedrigeres größeres Ende,
bezeichnet als Stange, insbesondere „Pleuelfuß" einer Verbindungsstange in einem Motor
und speziell insbesondere an einem Rollenlagerkäfig, der für den Einsatz in einem geteilten
Schalenrollenlager geeignet ist, welches um eine Kurbelwelle passt
angewandt wird, in welcher Kurbelzapfen integral mit Kurbelarmen
ausgebildet sind.
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Da
von heutigen Motoren gefordert wird höhere Leistungen abzugeben,
muss die Kurbelwelle für
derartige leistungsstarke Maschinen entsprechend standfest sein,
um den erhöhten
Drehzahlen Stand zu halten. Um dieses zu erreichen werden die Nocken
oder Kurbelzapfen integral mit den Kurbelarmen ausgebildet, um die
Festigkeit oder Steifigkeit der Kurbelwelle zu verbessern. Die geteilten
Schalenrollenlager sind aufgrund des integralen Aufbaus der Kurbelzapfen
mit den zugehörigen
Kurbelarmen obligatorisch an den Pleuelfüßen der Verbindungsstangen
anzubringen, womit der Käfig
ebenso in einer geteilten Form auszulegen ist. Hoch aufgeladene Motoren
mit hoher Drehzahl verursachen sehr harte Betriebsbedingungen an
den Lagerungen.
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Ein
Beispiel eines herkömmlichen
Lagerkäfigs
wird in der japanischen offen gelegten Schrift Nr. 219149/1996 und
in der korrespondierenden EP-A-0754872 offenbart.
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Ein
bekannter Käfig
ist so gestaltet, dass er im Querschnitt einem Durchgang entspricht
und zum Tragen der Lasten geeignet ist, welche bei Motoren mit hohen
Drehzahlen auftreten. Soweit ist der Käfig in seinen äußeren Bereichen
mit Rückhalteelementen
ausgestattet, um die Rollenelemente gegen Herausfallen aus dem Käfig zu bewahren.
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Ein
weiteres Beispiel eines Lagerkäfigs
mit einem durchgangsähnlichen
Aufbau im Querschnitt wird in der japanischen offen gelegten Gebrauchsmusteranmeldung
Nr. 168014/1989 offenbart. Dieser bekannte Lagerkäfig wird
ebenso dazu verwendet, die Rollenelemente gegen Herausfallen aus
dem Käfig
zu bewahren und trägt
somit die schweren Lasten, welche bei schnell laufenden Motoren
zu tragen sind. Entsprechend weist ein Lagerkäfig, wie er in der 1 entsprechend
der obigen Beschreibung bildlich dargestellt ist, eine Unterteilung
auf, die zwei benachbarte Taschen voneinander trennt, wobei die schlanke
Zone mit Auskragungen versehen ist, welche sich bis in die Taschen
geringfügig über die
Flanken der verstärkten
Bereiche erstrecken, um wiederum die Rollenelemente gegen radiales
Herausfallen aus dem Käfig
zu bewahren.
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In
der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 240660/2000 wird eine
Rollenlagerung offenbart, welche in zwei Hälften aufgespalten ist und
welche vorzugsweise für
die Kurbelwelle ausgelegt ist, mit Kurbelzapfen, welche integral
mit den Kurbelwangen dargestellt sind. Die Rollenrückhaltelagerung
ist derart gestaltet, dass durch eine Reduzierung im äußeren Durchmesser
eine Annäherung
der entgegengesetzt gegenüberliegenden
zusammentreffenden Enden in einer ungefähr ovalen Form erreicht wird.
Der oben beschriebene Aufbau soll die Rückhalteeinrichtung gegen jede
unvorteilhafte Deformation bewahren, welche eine radiale Ausbauchung
an den diametral gegenüberliegenden
anstoßenden
Enden der Rückhaltehälften verursachen
könnte.
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Ein
weiterer Rollenlagerkäfig
mit Unterteilungen wird in dem offen gelegten japanischen Gebrauchsmuster
Nr. 6746/1994 offenbart, worin ein ringförmiger Käfig mit zentrierter Rundung
in zwei Hälften
entlang einer diametralen Ebene aufgeteilt ist, welche an den umfangsseitig
mittig gelagerten Punkten von jeweils zwei diametral gegenüberliegenden
Käfiglamellen
anliegt. Die Käfighälften sind
mit beliebigem Beschichtungsmaterial mit vorbestimmter Stärke bedeckt,
an irgendeiner ih rer Seiten der getrennten Enden, welche sich umfangsseitig
berühren.
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Weiterhin
wird in der japanischen offen gelegten Patentschrift Nr. 72332/1997
ein Koppelstangenlageraufbau für
Schifffahrtsmotoren offenbart, worin ein Nadellager für einen
Pleuelfuß zusammengesetzt
ist aus einem Paar von halbkreisförmigen Käfighälften, welche zusammengesetzt
werden zu einem vollständigen
runden Käfig.
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Keiner
der im Stand der Technik offenbarten Lagerkäfige mit Unterteilungen erzielt
jedoch eine Lösung
für ein
wesentliches Problem, bei dem der geteilte Käfig wesentlichen Deformationen
unterworfen ist, wobei er radiale Ausbauchungen an den zusammenstoßenden Enden
der Käfighälften nach
außen
hin aufweist, aufgrund zu großer
zentrifugaler Kräfte
die auftreten, wenn die Lagerung mit hoher Geschwindigkeit umläuft. Dies
verursacht einen ungenauen Sitz der Lagerung an der Bohrungsoberfläche in dem
Pleuelfuß,
was sich in falscher Lagerung auswirkt, beispielsweise auch in mangelnder Schmierölzuführung, Festsetzen
oder Klemmen zwischen Lagerung und Pleuel usw.
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Ein
Beispiel bezüglich
bekannter Lagerkäfige
des geteilten Typs, die das oben beschriebene Problem lösen sollen
ist in 10 dargestellt. Der bekannte
unterteilte Lagerkäfig 40 ist
allgemein aus einem Paar von halbkreisförmigen Käfighälften 41 aufgebaut,
welche an einem Rand 39 ausgekehlt sind, an dem die zusammenstoßenden Enden
der halbkreisförmigen
Käfighälften 41 mit
der äußeren peripheren
Oberfläche
des Käfigs
zusammenkommen. In den umfangsseitig an dem Käfig angeordneten Taschen sind
Rollen 43 eingesetzt.
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Bei
den bekannten Lagerkäfigen,
entsprechend dem geteilten Typ wie er oben beschrieben ist, werden
Auskehlungen an den Ecken an den halbkreisförmigen Käfighälften 41, in getrennter
Form angebracht, welche im Voraus durch Aufteilung eines zy lindrischen
Käfigmaterials
vorbereitet wurden. Dieser Auskehlungsvorgang ist äußerst unvorteilhaft
für die
genaue Ausführung
der Größe eines
Auskehlungsbereichs 39. Somit werden sich nicht nur in
dem ausgekehlten Bereich 39 Streuungen in der Größe ergeben,
sondern es werden sich ebenso an dem Rand, an dem die Kehlungsbereiche
mit dem zugehörigen äußeren Umfang 42 des
Käfigs
zusammenwirken, scharfe Kanten ergeben. Tendenziell wird die Wahrscheinlichkeit
erhöht,
dass mangelnde Schmierölversorgung
auftritt, Festsetzen der Lagerung usw. an den aneinander stoßenden Enden 38 und
an jedem weiteren Bereich in der Nähe der Enden. Bei den bekannten
Lagerkäfigen
des unterteilten Typs können
darüber
hinaus, da der zylindrische Käfig
einer Wärmebehandlung
zur Ausführung
der Trennung in halbkreisförmige
Käfighälften 41 unterzogen
wird, die sich ergebenden Käfighälften nicht dazu
beitragen, zum Zeitpunkt des Schnittvorgangs eine ringförmige Ausdehnung
nach außen
zu zeigen. Somit ist es schwierig, den Kehlungsbereich an den Ecken
mit hoher Genauigkeit darzustellen.
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Ein
hauptsächliches
Anliegen der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung des
wesentlichen Problems wie es oben beschrieben ist und insbesondere
darin, einen Rollenlagerkäfig
des geteilten Typs bereitzustellen, welcher wesentliche Funktionen
der Lagerung sicherstellt, beispielsweise eine Koppelstange für hohe Verdichtungen,
für Motoren mit
hoher Drehzahl und insbesondere für einen Rollenlagerkäfig, der
leicht herzustellen ist und in dem Auskehlungsbereiche präzise ausführbar sind
und an dem weiterhin in vorteilhafter Weise die Lagerung ausführbar ist,
welche den rauen Bedingungen widerstehen kann, die bei hohen Verdichtungen
oder hohen Drehzahlen in Motoren auftreten können.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Rollenlagerkäfig, in
welchem ein zylindrischer Käfig
entlang jeder diametralen Fläche
in ein Paar von zwei halbkreisförmige
Käfighälften gespalten
ist, welche gegenüberliegend
angeordnet sind und welche mit ihren Passenden in gegenseitigen
Kontakt kommen, wor in die halbkreisförmigen Käfighälften jeweils aus halbkreisförmigen Einfassungen
aufgebaut sind, welche axial gegenseitig beabstandet voneinander
angeordnet sind und sich am Umfang parallel zueinander erstrecken,
und Käfiglamellen,
die zwischen den halbkreisförmigen
Einfassungen in gleichmäßigen Intervallen
um gekrümmte
Oberflächen
der Einfassungen positioniert und integral mit den Einfassungen ausgebildet
sind, um eine Tasche zwischen jeweils zwei benachbarten Käfiglamellen
zu bilden, und worin eine Walze drehbar aufgenommen ist, dadurch
gekennzeichnet, dass die halbkreisförmigen Käfighälften an äußeren Umfangsbereichen in der
Nähe der Pass-Enden
angephast sind, um damit angephaste ebene Bereiche zu bilden, und
dass die angephasten ebenen Bereiche auf den äußeren Umfangsbereichen annähernd senkrecht
auf den Passflächen
der halbkreisförmigen
Käfighälften stehen
und ebenso in Flächen
liegen, welche sich parallel zueinander diametral gegenüberliegend
erstrecken.
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Entsprechend
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Rollenlagerkäfig offenbart,
in welchem die Käfiglamelle
mit dem Pass-Ende weitgehend in Kreisumfangsbreite mit anderen Käfiglamellen
gleich ist. Darüber
hinaus sind die Käfiglamellen
mit ihren äußeren Oberflächen bündig zu
den äußeren Peripherien
der Einfassungen positioniert.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird offenbart, dass
die Käfiglamelle
eine innere Oberfläche
aufweist, die in einem axial mittleren Bereich zur Bildung einer
Aussparung eingelassen ist, welche sich in der Tiefe radial nach
außen
hin über
einen Durchmesser über
einen Teilkreis auf den Walzen erstreckt und in axialer Länge kleiner
als die Tasche ist, sodass die Käfiglamelle
an dem mittleren Bereich aufgrund der Aussparung schlanker ausgebildet
ist, wobei axial gegenüberliegende
Enden in ihrer Stärke
belassen sind und umfangsseitig gegenüberliegende Seitenwände der
stärkeren
Enden stellen Führungsoberflächen dar,
auf welchen die Walze abrollt.
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Entsprechend
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein
Rollenlagerkäfig offenbart,
in dem auf den stärkeren
Ende der Käfiglamellen äußere der
Rückhaltenasen
angebracht sind, die in die Tasche hineinreichen, um die Walze gegen Herausfallen
aus der zugehörigen
Tasche zu bewahren und innere Rückhaltenasen,
die ebenfalls in die Tasche hineinragen, um die Walze gegen Herausfallen
nach innen aus der zugehörigen
Tasche zu bewahren.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Rollenlagerkäfig vor,
der einen ringförmigen
Vorsprung an der Stelle aufweist, wo die innere periphere Oberfläche und
irgendein Ende der axial gegenüberliegenden
Endoberflächen
der halbkreisförmigen
Einfassungen zusammenkommen, bis in eine Tiefe angephast ist, die
bis zu einem Drittel einer axialen Stärke der zugehörigen Einfassung
reicht, um eine geneigte ringförmige
Oberfläche
auszubilden, die bis zu einer Ebene ansteigt, die senkrecht zu einer
axialen Richtung der Einfassung liegt, bei einem Winkel mit weniger
als 45°.
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Als
weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Rollenlagerkäfig offenbart,
in welchem der Rand, an dem die äußere Peripherie
der halbkreisförmigen
Einfassung und die Käfiglamelle mit
dem zugehörigen
Passende zusammenkommen, angephast ist. Die Anphasung in den Zonen
in der Nähe
der Passenden ermöglichen,
da sie vor dem Einschneiden des zylindrischen Käfigs in zwei Hälften geschieht,
die Vorbereitung der Anphasung, sogar in Bereichen, welche sich
gleichermaßen über beide
der halbkreisförmigen
Käfighälften erstrecken. Die
Anphasung der Ränder
in der Nähe
der Passenden führt
somit vorteilhaft zu der Vermeidung von Interferenzen an der inneren
Oberfläche
der Bohrung in den Stabenden der Verbindungsstange, welche andernfalls
an diesen Rändern
während
der Rotation des Walzenlagerkäfigs
auftreten würden,
womit ein sanfter Umlauf des Rollenlagerkäfigs gesichert ist.
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Entsprechend
einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein
Rollenlagerkäfig offenbart,
in dem eine Ecke, an der die axiale Endoberfläche der halbkreisförmigen Einfassung
mit der äußeren Peripherie
der halbkreisförmigen.
Einfassung zusammentrifft, geringfügig abgerundet ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein
Rollenlagerkäfig
offenbart, in welchem der schlanke Bereich der Käfiglamellen mit einer inneren
Oberfläche
bestimmt ist mit einer axialen Länge,
die sich über
einen Bereich erstreckt, der 50 bis 80 % einer axialen Länge der
Tasche ausmacht.
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Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung offenbart einen Rollenlagerkäfig, in
welchem eine geneigte Oberfläche,
die den schlanken Bereich mit jedem der stärkeren Enden verbindet, derart
zu einer Ebene ansteigt, die senkrecht zu dem schlanken Bereich
liegt, bei einem Winkel von weniger als 45°.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung offenbart einen Rollenlagerkäfig, in
welchem die äußeren Rückhaltenasen,
die an den verstärkten Enden
der Käfiglamelle
ausgebildet sind, eine derartige Gestalt aufweisen, dass ihre radial
nach außen gerichteten
Spitzen bündig
mit der äußeren Peripherie
der Käfiglamellen
abschließen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Rollenlagerkäfig, in
welchem eine axiale mittlere Zone der Käfiglamelle seitlich an umfangsseitig
gegenüberliegenden
Wangen reduziert ist, um die Tasche in der Breite zu vergrößern.
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Schließlich offenbart
eine weitere Ausgestaltung der Erfindung einen Rollenlagerkäfig, in
welchem der Käfig
in einem von außen
geführten
Aufbau dargestellt ist, in welchem die äußere Peripherie an einer Bohrungsoberfläche in einem
Stabende einer Verbindungsstange ausgerichtet ist.
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Bei
einem Rollenlagerkäfig
des geteilten Typs, der entsprechend der Erfindung aufgebaut ist, wird
der Vorgang der Anphasung in den Bereichen in der Nähe der Passenden
der beiden Käfighälften vorbereitend
zum Trennen des zylindrischen Käfigmaterials
in zwei Käfighälften ausgeführt. Das
oben beschriebene Bearbeitungsverfahren verhindert in vorteilhafter
Weise, dass die angephasten Bereiche an ihrem Umfang beschädigt werden.
Genau dadurch wird die hochpräzise
Messung der angephasten Bereiche erleichtert und sichert somit das
Verfahrensmanagement hinsichtlich der Materialabtragsarbeit, um
die angephasten Bereiche in eine voraus gewählte Form zu bringen. Darüber hinaus
ermöglicht
die Anbringung von Anphasungen, die am Käfigmaterial vor dem Abtrennprozess
vorgenommen werden, den Abschluss der angephasten Bereiche an der äußeren Peripherie
mit hoher Genauigkeit. Nebenbei werden die angephasten Bereiche
im Wesentlichen gleichmäßig ausgeführt, wodurch
die Darstellung von Stößen zwischen
dem angephasten; geraden Bereich und der gekrümmten Oberfläche um den
Rollenlagerkäfig
in eine gleichmäßig gerundete
Zone auszubilden. Bearbeitung des Stoßes, an dem der abgeschrägte, gerade
Bereich mit der gekrümmten Oberfläche der äußeren Peripherie
mit in Form irgendeiner glatten und runden Oberfläche zusammentrifft
dient besonders dazu, alles daran vorbeizuführen, was an der äußeren Peripherie
des Käfigs
andernfalls ungleichmäßige Kräfte verursachen
könnte, die
am Stoß angreifen
und gegen die Bohrungsoberfläche
in dem verstärkten
Ende des Stabes der Verbindungsstange vorliegt, entlang der die
Rollenelemente abrollen. Somit ist der geteilte Käfig der
vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, um die auf ihn aufgebrachten
Lasten in Hochgeschwindigkeitsmaschinen zu tragen, ohne dass es
zu Ausfällen
bei der Abstützung
kommt.
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Die
Trennung des zylindrischen Käfigmaterials
in zwei Käfighälften wird
unter Einsatz eines Elektrodrahterosionsverfahrens vollzogen, worin
die Schnittfugenbreite oder die Breite des Schnittes klein ist,
wodurch folglich weniger Material abzuführen ist, als bei anderen herkömmlichen
Trennbearbeitungsverfahren. Somit wird vorzugsweise das Elektrodrahterosionsverfahren
zur genauen Trennung des Käfigmaterials
in zwei Halbkugel-/Halbkreiskäfighälften angewandt.
Das Abschrägungsverfahren
unter Einsatz der Drahtelektrode wird vorzugsweise zur Vereinfachung
der Bearbeitungsfunktion eingesetzt, wodurch insbesondere eine hohe
Genauigkeit bei der Bearbeitung ermöglicht wird.
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Der
oben beschriebene Rollenlagerkäfig wiegt
weniger, wodurch die äußere Peripherie
des Käfigs
größer ist
und eine Oberflächen-Oberflächen-Kontaktspannung
klein gehalten wird, welche zwischen der Bohrungsfläche in der
Verbindungsstange am verstärkten
Stabende und der äußeren Peripherie
des Rollenlagerkäfigs
auftritt, sodass die Abstützung
der Lasten, welche durch die hohe Geschwindigkeit beim Umlauf auftreten
ohne einen Fehler hinsichtlich der Lagerung bedient wird, wie beispielsweise
eine falsche Schmierung, ein Festsetzen der Lagerung oder ähnliches.
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Weitere
Ziele oder Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann
bei der Betrachtung der begleitenden Figuren und der folgenden Beschreibungen
offenbart, worin besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
als Varianten zu verstehen sind, Modifikationen oder als Auswahl von
Teilen, welche insgesamt innerhalb des Rahmens der begleitenden
Patentansprüche
fallen, ohne die Grenzen der Erfindung zu verlassen.
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Ausgestaltungen
der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezug auf
die begleitenden Figuren beschrieben, wobei folgendes dargestellt
ist:
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1 zeigt
eine Frontansicht mit der Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung
eines Rollenlagerkäfigs
entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine Querschnittsdarstellung in Längsrichtung mit der Darstellung
jeder halbkreisförmigen
Käfighälfte, aufgenommen
entlang der Ebene II-II entsprechend der 3, aufgenommen
in der Ebene, welche senkrecht zu einer axialen Richtung des Rollenlagerkäfigs entsprechend 1 liegt,
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3 zeigt
eine teilweise aufgebrochene Ansicht der halbkreisförmigen Käfighälfte nach 2,
aufgenommen in der Ebene I-I betrachtet aus der Sicht nach innen
in der Richtung eines Pfeils E entsprechend dieser Figur,
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4 zeigt
eine Teilansicht in der Aufsicht einer halbkreisförmigen Käfighälfte, entsprechend 2,
betrachtet in der Richtung des Pfeils F dieser Figur,
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5 zeigt
eine vergrößerte Teilansicht
mit der Darstellung eines abgeschrägten Bereichs, eingekreist
und gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen G in 1,
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6 zeigt
eine in der Längsrichtung
betrachtete Querschnittsdarstellung mit der Darstellung des zylindrischen
Käfiglagers,
aufgenommen in der Ebene, welche senkrecht zu einer axialen Richtung desselben
liegt, welche vorbereitend zur Trennung in zwei halbkreisförmige Käfighälften dargestellt
ist, um den Rollenlagerkäfig
entsprechend der Erfindung darzustellen,
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7 zeigt
eine vergrößerte Teilansicht
mit der Darstellung eines abgeschrägten Bereichs, eingekreist
und markiert mit dem Bezugszeichen H in 6,
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8 zeigt
eine schematische Darstellung eines abgeschrägten Bereichs an einer äußeren Peripherie
des Rollenlagerkäfigs
entsprechend der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem Käfigmaterial,
welches zur Abschrägung
vorbereitet ist,
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9 zeigt
eine vergrößerte Teilansicht
mit der Darstellung einer genauen Teilansicht, eingekreist und gekennzeichnet
mit C in 3,
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10 zeigt
eine Vorderansicht eines bekannten Rollenlagerkäfigs zur Erklärung von
abgeschrägten
Berei chen, die an den halbkreisförmigen Käfighälften eingearbeitet
sind.
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Unter
detailliertem Bezug auf die 1 bis 9 werden
nun vorteilhafte Ausgestaltungen eines Rollenlagerkäfigs entsprechend
der vorliegenden Erfindung erklärt
werden.
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Bei
der bevorzugten Ausgestaltung, die wie später beschrieben aufgebaut ist,
ist ein Rollenlagerkäfig 1 des
geteilten Typs vorhanden, der im Wesentlichen aus einem Paar von
halbkreisförmigen
Käfighälften 2 zusammengestellt
ist und Merkmale im Zusammenbau aufweist, welche insbesondere an
den Stoßenden 8 und
den Bereichen in der Nähe
der Enden vorliegen. Der Rollenlagerkäfig 1 ist aus einem zylindrischen
Käfiglager 10 dargestellt,
welches durch eine Trennfunktion in zwei Käfighälften unterteilt ist, um ein
Paar von halbkreisförmigen
Käfighälften 2 darzustellen.
Dieses zylindrische Käfiglager 10, wie
es in 6 und 7 dargestellt ist, wird an einem
diametral, gegenüberliegenden,
abgeschrägten Bereich 9 abgetrennt,
genauer betrachtet entlang einer diametralen Ebene 11,
welche an umfangsseitig mittigen Punkten liegt in Bezug auf zwei
diametral gegenüberliegende
Käfiglamellen 4,
von denen jede doppelt ausgeführt
ist, im Vergleich zu weiteren Käfiglamellen 4 in
der umfangsmäßigen Breite.
Jede der paarig ausgeführten,
halbkreisförmigen
Käfighälften 2 passt
in eine Bohrung in dem Stabende der Verbindungsstange derart, dass
sie gegenseitig aneinander gegen das jeweilige Gegenstück an ihren
Passenden 8 anstoßen,
um dabei einen Zylinder auszuformen, um den Rollenlagerkäfig 1 zu
vervollständigen.
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Die
halbkreisförmigen
Käfighälften 2 sind
jeweils derart in einem Paar von halbkreisförmigen Einfassungen 3 zusammengestellt
und, gegenseitig beabstandet, und derart parallel zueinander umfangsseitig
erstreckt, um eine voraus gewählte
axiale, intervallartige Beabstandung zwischen ihnen einzuhalten
und Käfiglamellen 4,
die an regelmäßigen Intervallen
entlang der gekrümmten
Oberfläche
der Einfassungen 3 positio niert sind und integral mit den
Einfassungen 3 verbunden sind, um ein Fenster oder eine
Tasche 6 zwischen jeweils zwei benachbarten Käfiglamellen 4 darzustellen,
in welchen ein Rollenelement 7 wie eine Nadelrolle eingebracht
ist. An Passenden 8 der halbkreisförmigen Käfighälften 2 sind sowohl
die Einfassung 3 als auch die Käfiglamelle 4 dargestellt,
die teilweise an einer äußeren Peripherie 22 der
zugehörigen
halbkreisförmigen
Käfighälfte 2 reduziert
sind in einer Art, um eine abgeschrägte gerade Zone 9 an
einer radial äußeren Ecke 5 bereitzustellen
und einen Bereich in der Nähe
der Ecke 5 eines Passendes 8 der halbkreisförmigen Käfighälfte 2.
Darüber
hinaus wird vorzugsweise die Abtragung eines Randes 23 ausgeführt, wo
die radiale äußere Ecke 5 mit
dem zugehörigen
Passende 8 zusammentrifft zur Bildung eines abgerundeten
Randes 23C.
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Die
Ausführung
der Abschrägung
an der radial äußeren Ecke 5.
in der Nähe
des Passendes 8 zur Ausbildung des abgeschrägten geraden
Bereichs 9 geschieht an der zylindrischen Käfiglagerung 10, dargestellt
in 6 vorbereitend zur Auftrennung des Lagers 10 in
zwei halbkreisförmige
Käfighälften 2 durch
Abtrennen eines gewünschten
Volumens des Materials von der äußeren Peripherie 22 des
Käfiglagers 10 in
einer Art, wodurch der abgeschrägte
gerade Bereich 9, welcher sich axial von der Käfiglagerung 10 über eine
umfangsseitige Breite mit seitlicher Symmetrie relativ zu einer
diametralen Ebene 11 erstreckt, welche an einer Schnittlinie
entlang des Käfiglagers 10 liegt
und wo die Trennung in zwei Käfighälften geschieht.
Das Volumen 12, welches von der äußeren Peripherie 22 des
Käfiglagers 10 entfernt wird,
wird bestimmt hinsichtlich des Betrags einer Deformation, welche
in dem Rollenlager mit geteiltem Käfig 1 auftreten kann,
wobei eine zentrifugale Kraft, die aufgrund des Hochgeschwindigkeitsumlaufs
an dem Rollenlager mit geteiltem Käfig 1 ausgeübt wird an
das verstärkte
Ende des Verbindungsstabes angepasst ist usf. Die Ausbildung des
geraden, abgeschrägten
Bereichs 9 an dem zylindrischen Käfiglager 10 vor dem
Trennprozess ermöglicht
es, die beiden abgeschrägten
geraden Bereiche 9 an der äußeren Peripherie des Käfiglagers 10 genau
in diametral gegenüberliegender
Positionen anzuordnen. Dies ermöglicht
eine hochgenaue Messung des abgeschrägten Bereichs 9 in
einfacher Weise und trägt dazu
bei, die Durchführung
des Verfahrens des Materialabtrags zu unterstützen, wodurch die abgeschrägten geraden
Bereiche 9 in einer vorausgewählten Form dargestellt werden.
Die an dem Käfiglager
vor dem Schneidprozess ausgeführte
Funktion zur Abschrägung
bzw. Anphasung ermöglicht
darüber
hinaus den Abschluss der angeschrägten geraden Bereiche 9 an
der äußeren Peripherie 22 mit
hoher Genauigkeit. Nebenbei kann jeder Stoß zwischen dem abgeschrägten geraden
Bereich 9 und den gekrümmten
Oberflächen,
welche sich über
die Einfassung 3 und die Käfiglamelle 4 erstrecken,
jeweils vorteilhaft als ein glatter gerundeter Bereich ausgebildet werden.
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Da
lediglich zwei diametral gegenüber
liegende Käfiglamellen 4 eine
umfangsseitige Breite aufweisen, die doppelt so groß ist wie
die anderer Käfiglamellen 4 an
der Stelle, wo das zylindrische Käfiglager 10 in zwei
Käfighälften 2 getrennt
wird, wird jeder umfangsseitige Abschluss einer Käfiglamelle 4 mit
dem Passende 8 der halbkreisförmigen Käfighälfte 2 bezüglich der
umfangsseitigen Breite gleich sein mit anderen Käfiglamellen 4. Bei
den halbkreisförmigen
Käfighälften 2,
die wie oben beschrieben aufgebaut sind, treten keine tatsächlich wesentlichen
mechanischen Kräfte
auf, da das Passende 8 durch die Kombination der halbkreisförmigen Einfassungen 3 mit
der Abschlusskäfiglamelle
besteht, die eine seitliche Breite aufweist, welche nicht kleiner
ist als die bei anderen Käfiglamellen 4.
Die Trennung des zylindrischen Käfiglagers 10 wird
unter Verwendung von beispielsweise einer Drahterosionsbearbeitungsmaschine
durchgeführt.
Da moderne, hoch entwickelte Drahterosionsverfahren einen dünnen Draht
als Elektrode benutzen, der so klein wie beispielsweise 0,1 mm im
Durchmesser ist, wird die Schnittfuge oder Breite des Schnitts klein
sein, wodurch folglich weniger Material abgetragen wird, als bei
anderen traditionellen Schneidbearbeitungsver fahren. Insofern ist die
Drahterosionsbearbeitung ein bevorzugtes Verfahren zur genauen Aufteilung
der Käfiglagerung 10 in
zwei halbkreisförmige
Käfighälften 2.
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Die
schattierten Bereiche an dem Käfiglager 10 in 8 (III)
werden zunächst
abgeschrägt
unter Verwendung der Drahterosionsbearbeitung, um die abgeschrägten geraden
Zonen 9 auszubilden, welche gegenseitig diametral gegenüberliegen.
Danach wird das Käfigmaterial 10 in
zwei halbkreisförmige Käfighälften 2 entlang
der axialen Schneidebene 11 entsprechend 8 (IV)
durch die Wirkung des Drahterosionsverfahrens unter Einsatz eines
dünnen Drahtes
getrennt. Gleichzeitig wird die Kante 23 zu einer runden
Kante 23C unter Einsatz der dünnen Drahtelektrode geschliffen,
die für
eine einfache Bearbeitung sorgt, sogar wenn eine besonders hohe Bearbeitungsgenauigkeit
möglich
sein soll. Es wird davon ausgegangen, dass irgendeine Materialabtragsmethode
anstelle der Drahterosionsbearbeitung eingesetzt werden kann, um
Teile am Werkstück
abzuschrägen,
insbesondere an der äußeren Peripherie
des Käfiglagers 10 und
den Kanten 23 der halbkreisförmigen Käfighälften 2.
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Entsprechend 5,
in der ein abgeschrägter
Bereich wie in 1 eingekreist und mit G bezeichnet,
vergrößert dargestellt
wird, kann der gerade, abgeschrägte
Bereich 9 genau abgeschlossen werden durch die Entfernung
eines speziellen Teils mit dem Bezugszeichen 12 aus der äußeren Peripherie 22 des
Käfiglagers 10,
derart, dass eine im Wesentlichen gerade Oberfläche erzeugt wird. Weiterhin wird,
während
eine Grenze 9c an der der abgeschrägte gerade Bereich 9 mit
der gekrümmten
Oberfläche
der äußeren Peripherie 22 zusammenläuft die Kante 23 jeweils
durch glatte und runde Oberflächen ausgeführt, wobei
der abgeschrägte
Bereich, der das Passende 8 trifft, so bearbeitet ist,
dass er einer sanft gerundeten Kante 23C ausläuft und
nicht mit einer scharfen Kante. Bei dem Teilkäfig 1, der wie oben
beschrieben bearbeitet ist, tritt normalerweise bei der äußeren Peripherie 22 des
Käfigs 1 kein
ungleichmäßig angedrückter Sitz
an den Grenzen 9C gegen die Bohrungsoberfläche in dem
verstärkten
Endstück
der Stange auf, entlang der die Kugeln rollen. Damit ist der Teilkäfig der
vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, dass wirksam die Lasten
getragen werden, welche bei heutigen Hochgeschwindigkeitsmaschinen auftreten,
ohne Fehler an der Lagerung wie beispielsweise Ölverlust an den Passenden 8 oder
an einem Bereich in der Nähe
der Enden.
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Die
Käfiglamelle 4 entsprechend 3 ist derart
angeordnet, dass ihre radial äußere Oberfläche 22P mit
der äußeren Peripherie 22 der
halbkreisförmigen
Einfassungen 3 fluchtend abschließt, sodass die Käfiglamelle
in gleicher Ebene wie die äußere Peripherie 22 des
halbkreisförmigen
Randes 3 über
die gesamte Länge
davon gehalten wird. Die Käfiglamelle 4 weist
ebenso eine radial innere Oberfläche 24 auf,
die an einem axial mittleren Bereich abgesenkt ist, um eine Aussparung 19 zu
bilden, die sich in der Tiefe radial nach außen hin über einen Teilkreisdurchmesser
D für die
aufeinander folgenden Rollen 7 erstreckt oder einen Abstand
D über den
Teilkreis an den diametral gegenüberliegenden Rollen 7 und
in axialer Länge
kürzer
ist als die zugehörige
Tasche 6. Die Darstellung der Aussparung 19 an
der inneren Oberfläche 24 der
Käfiglamelle 4 resultiert
in einer Verjüngung
der Käfiglamelle 4 in
dem mittleren Bereich 14 derselben, wobei die axial gegenüberliegenden
Enden 13 ihre Stärke
behalten. Umfangsseitig gegenüberliegende
Wangen der stärkeren
Enden 13 definieren das Fenster oder die Tasche 6 und
stellen gleichzeitig die Führungsoberflächen 18 dar,
auf denen die Rollen 7 abrollen.
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An
den stärkeren
Enden 13 der Käfiglamelle 4 sind äußere Rückhaltenasen 15 vorhanden,
die in die Tasche 6 hineinragen, um das Rollenelement 7 gegen
Herausfallen nach außen
hin aus der zugehörigen
Tasche 6 zu bewahren und innere Rückhaltenasen 16, welche
ebenso in die Tasche 6 hineinragen, um das Rollenelement 7 gegen
Herausfallen nach innen aus der zugehörigen Tasche zu bewahren. Die inneren
Rückhaltenasen 16 wer den
durch die Einprägung
von Nuten 28 an der inneren umfangsseitigen Oberfläche 24 der
Käfiglamelle 4 hergestellt
unter Verwendung von beispielsweise Rändelwerkzeugen usf., um das
verdrängte
Material in die zugehörige Tasche 6 fließen zu lassen.
Weiterhin sind die äußeren Rückhaltenasen 15 an
den stärkeren
Enden 13 der Käfiglamelle 4 derart
gestaltet, dass ihre radial äußeren Spitzen
bündig
mit der äußeren Peripherie 22 der
Käfiglamelle 4 abschließen.
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Entsprechend
der 3 und 9 wird der verjüngte Bereich 14 der
Käfiglamelle 4 durch
eine innere Oberfläche 24T einer
axialen Länge
Bj bestimmt, welche sich über
einen Bereich von 50 % bis 80 % erstreckt, vorzugsweise ungefähr 60 %,
wie es hier dargestellt ist, einer axialen Länge Bp der Tasche 6.
Auf der inneren peripheren Oberfläche 24 des Käfigs ist
eine schräge
Oberfläche 20 angesetzt,
die den verjüngten
Bereich 14 und jedes der breiteren Enden 13 verbindet,
um bis zu einer Ebene abzufallen, die senkrecht auf dem verjüngten Bereich 14 steht,
mit einem Winkel (θ2/2) geringer als 45°. Vorzugsweise ist der Winkel
(θ2/2) auf 30° eingestellt. Ein ringförmiger Rand,
an dem die innere periphere Oberfläche 28 mit dem jeweiligen
Ende der axial gegenüberliegenden
Endoberflächen 25 der
halbkreisförmigen
Einfassungen 3 zusammentrifft ist angephast bzw. abgeschrägt bis zu
einer Tiefe, die ein Drittel der axialen Stärke der zugehörigen Einfassung 3 ausmacht,
um eine schräge,
ringförmige Oberfläche 21 auszubilden,
die bis zu einer Ebene abfällt,
welche senkrecht auf einer axialen Richtung der Einfassung 3 ist
mit einem Winkel θ,
welcher kleiner als 45° ist.
Dies bedeutet, dass die angestellte schräge Oberfläche 21 auf der halbkreisförmigen Einfassung 3 an
einer ringförmigen
Linie auf der inneren Peripherie der halbkreisförmigen Einfassung 3 beginnt,
welche beabstandet ist von einer axial inneren Endebene, die senkrecht
zu der axialen Richtung liegt, bei zwei Drittel des axialen Abstandes
der halbkreisförmigen
Einfassung 3. Die Kante 23, an der die zu der
axialen Richtung senkrechte Endoberfläche mit der äußeren Peripherie 22 des
halbkreisförmigen Randes 3 zusammentrifft,
ist geringfügig
gerundet. Es sei angemerkt, dass die Kante 23, an der die Endoberfläche senkrecht
zu der axialen Richtung liegt, mit der äußeren Peripherie 22 der
halbkreisförmigen
Einfassung 3 zusammentrifft, in dem Maß gerundet sein sollte, dass
dort keine Störungen
oder Einwirkungen mit einer Kante R des mit der Kurbelwelle integralen
Kurbelzapfens auftritt, der mit der gerundeten Kante 23 zusammenpasst.
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Weiterhin
ist ein axial mittlerer Bereich der Käfiglamelle 4 seitlich
an umfangsmäßig gegenüberliegenden
Wangen reduziert, um die Tasche 6 in der Breite bei 17 zu
erweitern, wodurch ein Zufluss von Schmieröl eingerichtet ist. Dieser
Aufbau trägt
zu einer leichteren Schmierölführung um
die Rollenelemente bei. Eine ringförmige Kante 26 ist
dort geringfügig
abgerundet, wo die axiale Endoberfläche 25 mit der äußeren Peripherie 22 der
halbkreisförmigen
Einfassung 3 zusammentrifft.
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Ein
Paar von halbkreisförmigen
Käfighälften 2 wird
dargestellt mit den Käfiglamellen 4 und
halbkreisförmigen
Randzonen/Einfassungen 3, welche wie oben beschrieben,
aufgebaut sind. Nur der Zusammenbau der halbkreisförmigen Käfighälften 2, wobei
die Passenden 8 mit ihren Gegenstücken aneinander stoßen, kann
den Rollenlagerkäfig 1 darstellen,
welcher von geringem Gewicht ist und die äußere Peripherie 22 des
Käfigs 1 in
seiner Größe verstärkt. Der
Rollenlagerkäfig 1,
der, wie oben beschrieben, vollständig aufgebaut ist, ist klein
ausgelegt hinsichtlich der Oberflächen-Oberflächen-Kontaktspannung, die zwischen der Bohrungsoberfläche in dem
verstärkten
Ende der Verbindungsstange und der äußeren Peripherie 22 des
Rollenlagerkäfigs 1 vorhanden
sind, aufgrund der zentrifugalen Kraft, welche durch die hohe Drehzahl
verursacht wird, womit dieser in der Lage ist, die aufgebrachten
Lasten bei entsprechend hoher Drehzahl zu tragen, ohne dass Lagerschäden aufträten wie
falsche Schmierung, Festsetzen von Lagern o. ä. Die Rollenelemente 7 können betriebssicher
mit weniger Anschrägung wegen
der zugehörigen
Führungsoberflächen 18 an den
umfangsseitig gegenüberliegenden
Wangen der starken Enden 13 dargestellt werden. Zusätzlich werden
die Rollenelemente 7 vor direktem Kontakt gegen die Käfiglamellen
bewahrt, da die stärkeren
Enden 13 der Käfiglamelle 4 mit
der äußeren und
inneren Rückhaltenase 13, 15 ausgestattet
sind, dies sogar wenn die Führungsoberflächen 18 teilweise
abgenutzt sind. Es gibt keine Möglichkeit,
dass die Rückhaltenasen 15, 16 zu
irgendeiner Störung
führen
können.
Die Rollenelemente 7 können,
da sie gegen Herausfallen nach außen aus dem Rollenlagerkäfig 1 gesichert
sind, leicht gehandhabt oder betrieben werden, obwohl der Käfig 1 in
zwei paarige, halbkreisförmige
Käfighälften 2 unterteilt
ist.
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Der
Rollenlagerkäfig,
der wie beschrieben aufgebaut ist, wiegt weniger und tritt aufgrund
der Führungsoberfläche in Konkurrenz
zu bekannten Rollenführungsflächen. Der
Rollenlagerkäfig
der vorliegenden Erfindung ist weiterhin so aufgebaut, dass die
Steifigkeit der halbkreisförmigen
Einfassung 3 verbessert ist, insbesondere ist das Elastizitätsmodul eines
längs gestreckten
Abschnittes erhöht
und verstärkt
weiterhin bereichsweise die äußere Peripherie des
Rollenlagerkäfigs 1,
Somit stellt die vorliegende Erfindung einen Rollenlagerkäfig bereit,
der Lasten tragen kann, die einen sehr hohen Druck erzeugen, in
hochdrehenden Motoren eingesetzt wird, unabhängig davon, dass er in zwei
Käfighälften aufgeteilt ist.
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Der
Rollenlagerkäfig 1,
der wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird entsprechend der folgenden
Schritte hergestellt:
- 1. Es wird ein beliebiges
Material wie beispielsweise ein rohrförmiges Element usf. in eine
vor ausgewählte
Konfiguration gebracht, sodass ein zylindrisches Element zur Bearbeitung
bereit steht;
- 2. das sich ergebende zylindrische Element ist mit Taschen 7 durch
entsprechende Pressverfahren hergestellt;
- 3. das zylindrische Element wird dann mittels Prägevorgängen mit
außenseitigen
und innenseitigen Rückhaltenasen
versehen;
- 4. das zylindrische Element wird an den axial gegenüberliegenden
Endoberflächen
Schleifverfahren unterzogen, um eine vor ausgewählte axiale Länge aufzuweisen;
- 5. das zylindrische Element wird an seiner äußeren Peripherie grob entgratet;
- 6. das entgratete zylindrische Element wird einer Wärmebehandlung
unterzogen;
- 7. das zylindrische Element wird an seiner äußeren Oberfläche fertig
gestellt mittels einer Schleiffunktion;
- 8. das zylindrische Element wird zuerst an speziellen Bereichen
auf der äußeren Peripherie,
wo das zylindrische Element in zwei Hälften aufgeteilt wird, angeschrägt und dann
in die zwei Hälften mittels
einer Schleidfunktion mit Drahterosionsbearbeitung getrennt, um
ein Paar von halbkreisförmigen
Käfighälften 2 darzustellen;
- 9. die getrennten zwei Hälften
werden gesäubert, um
sämtliche
unregelmäßigen Kanten
zu entfernen, die durch die Drahterosionsbearbeitungsfunktion entstanden
sind;
- 10. die halbkreisförmigen
Käfighälften 2 werden Oberflächenbehandlungen
unterworfen, indem die gesamten Oberflächen der halbkreisförmigen Käfighälften 2 plattiert
werden; und
- 11. die Rollenelemente 7 werden jeweils in die zugehörigen Taschen 6 der äußeren halbkreisförmigen Käfighälften 2 eingepasst,
indem sie mit elastischer Verformung der äußeren Rückhaltenasen eingeschnappt
werden.