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Die
Erfindung betrifft einen Rollenlagerkäfig, der zum Beispiel in einem
unteren, weiteren Ende eingebaut ist, das als der Stange „großes Ende" eines Pleuels in
einem Motor bezeichnet wird, und insbesondere auf einen Rollenlagerkäfig, mit
im axialen Querschnitt gatterähnlicher
Struktur, die einen radial inneren Vorsprung aufweist, um eine Rolle
an ihrem Platz zu halten.
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Weil
bei modernen Motoren immer höhere Leistung
benötigt
wird, muss die Kurbelwelle für
die starken Motoren so ausgebildet werden, dass sie immer höheren Drehzahlen
standhält.
Um dem Rechnung zu tragen, werden die Kurbelzapfen integral mit den
Kurbelwangen ausgebildet, um die Biegesteifigkeit oder Formsteifigkeit
zu steigern. So beaufschlagen die hochverdichtenden, hoch drehenden
Motoren die zwischen der Kurbelwelle und dem Pleuel eingebauten
Rollenlager mit sehr harten Bedingungen.
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Ein
Beispiel herkömmlicher
Lagerkäfige
ist in der Japanischen Patentschrift Nr. 27526/1994 offenbart. Wie
in den 7 und 8 dargestellt ist, ist das bekannte
Lager, das zwischen dem großen
Ende 35 des Pleuels und dem zugehörigen Kurbelzapfen 36 im
Motor angeordnet ist, eine Art Nadellager, das eine Anzahl von Nadelrollen 22 und
einen Käfig 21 aufweist,
mit einer Struktur ausgebildet, die im axialen Querschnitt einem
Gatter ähnlich
ist. Bei dem besagten Rollenlagerkäfig besteht der Käfig 21 aus ringförmigen Rändern 23 und
Käfigstangen 24,
um Taschen 28 zu bilden. Die Käfigstangen 24 sind
jeweils an ihren axial gegenüberliegenden
Endbereichen 25 radial dick ausgebildet, während sie
in ihrem axialen Mittelbereich 26 radial eingezogen sind.
Der radial dicke Bereich 25 der Käfigstange 24 weist
radial innere Zacken 27 auf, die in der Mitte zwischen dessen
axial einander gegenüberliegenden
Kanten angeordnet sind, um die Rollen 22 vor einem Entschlüpfen aus
dem Käfig 21 radial
nach innen zu bewahren. Am schlanken Mittelbereich 26 der
Käfigstange 24 sind überdies
radial äußere Vorsprünge 32 vorgesehen,
die sich an einer äußeren kreisbogenförmigen Fläche 30 der
Käfigstange 24 in
Umfangsrichtung erstrecken, um die Rollen 22 vor einem
Entschlüpfen
aus dem Käfig 21 radial
nach außen
zu bewahren. Die radial inneren Zacken 27 sind durch Prägen von
Nuten 31 an der inneren kreisbogenförmigen Fläche 29 des radial
dicken Bereichs 25 der Käfigstange 24 hergestellt,
um den Werkstoff durch plastisches Fließen in Richtung der zugeordneten
Tasche 28 zu extrudieren. Zum Ausgleich für die radial
inneren Zacken 27 bleiben die umlaufenden Nuten 31 zurück, die
jeweils radial nach außen
unter die innere kreisbogenförmige
Fläche 29 des
radial dicken Bereichs 25 abgesenkt sind.
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Ein
anderes Beispiel des Rollenlagerkäfigs ist in dem offengelegten
Japanischen Gebrauchsmuster Nr. 124353/1977 offenbart. Dieser bekannte Rollenlagerkäfig ist
ebenfalls auf das Vorsehen einer Rollenhalteeinrichtung gerichtet,
um die Rollen vor einem Entschlüpfen
aus dem Käfig
radial nach innen zu bewahren. Die Rollenhalteeinrichtung besteht
aus radial inneren Haltevorsprüngen,
die an radial inneren umlaufenden Kanten kreisbogenförmiger Ränder angeordnet
sind, wobei sie sich zur axialen Innenseite des Käfigs erstrecken.
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Die
Druckschrift
US 5 584 583 offenbart
einen Rollenlagerkäfig
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die
Druckschrift EP-A-0919739 offenbart einen Käfig für ein Rollenlager, in dem eine
innere Rollenhalteeinrichtung durch zwei axial beabstandete Teile
gebildet wird, die an entgegengesetzten Endbereichen eines säulenförmigen Abschnitts
ausgebildet sind, so dass ein mittlerer unversperrter Teil zwischen den
inneren Rollenhalteteilen gebildet ist.
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Moderne
hochverdichtende, hoch drehende Motoren bei drehende Motoren benötigen einen
Lagerkäfig
für das
große
Ende des Pleuels, der eine hohe Belastung tragen und eine viel höhere Drehzahl ertragen
kann als früher
gedacht wurde.
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Der
Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, das zuvor
dargelegte Hauptproblem zu lösen
und einen Rollenlagerkäfig
zu schaffen, der für Lager
in, zum Beispiel einem großen
Ende eines Pleuels in modernen hochverdichtenden, hoch drehenden
Motoren bestens verwendbar ist, und insbesondere einen Rollenlagerkäfig, bei
dem gewährleistet
ist, dass die Rollen gegen ein Entschlüpfen aus dem Käfig gehalten
sind, dessen Herstellung sehr erleichtert ist, der es ermöglicht,
eine große
Vielfalt an Käfiggrößen mit
einfacher Prozessführung
zu fertigen, und ferner sehr günstig
für Nadellager
ist, die sehr gut eine hohe Belastung tragen können, wobei sie unter den harten
Bedingungen, die durch hochverdichtende, hoch drehende Motoren auferlegt
werden, sogar weniger wiegen.
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Die
Erfindung betrifft einen Rollenlagerkäfig, der Folgendes aufweist:
einen Käfig,
der aus einem Paar in axialer Richtung auseinander liegender kreisringförmiger Ränder und
am Umfang mit regelmäßigen Abständen zwischen
den Rändern
angeordneten und mit den Rändern
einstückig
gefertigten Käfigstäben, um
eine Tasche zwischen jeweils zwei benachbarten Käfigstäben zu bilden, und aus in die
Taschen eingepassten Rollen besteht, eine in jeder Tasche, wobei
die Käfigstäbe jeweils
aus axial einander gegenüber
liegenden dicken Enden zur Schaffung von Führungsflächen, auf denen die Rolle läuft, und einem
sich zwischen den dicken Enden erstreckenden schlanken Mittelabschnitt
zur Bildung einer Ausnehmung bestehen, und wobei bei den Käfigstäben jeweils
ein radial äußerer Vorsprung
an einer äußeren kreisbogenförmigen Fläche von
ihnen ausgebildet ist, während
ein radial innerer Vorsprung an einer inneren kreisbogenförmigen Fläche von
ihnen ausgebildet ist, um die zugehörige Rolle vor einem Entschlüpfen aus
dem Käfig
zu bewahren, dadurch gekennzeichnet, dass sich der radial innere
Vorsprung an einer kreisbogenförmigen
Kante an dem dicken Ende des Käfigstabs
in Umfangsrichtung erstreckt und geformt wurde, indem nur die kreisbogenförmige Kante
am dicken Ende getrieben wurde, sich durch plastisches Fließen in eine
solche Form zu verschieben, dass sie sich ohne eine innere kreisbogenförmige Fläche an dem
dicken Ende in der Tasche in Umfangsrichtung erstreckt, um dadurch
eine axiale Länge
des dicken Endes zu verringern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird die plastische Verformung an der kreisbogenförmigen Kante
am dicken Ende mittels einer Prägewalze
durchgeführt,
die gewaltsam gegen die kreisbogenförmige Kante am dicken Ende
gedrängt wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird ein Rollenlagerkäfig geschaffen, bei dem die
kreisbogenförmige
Kante am dicken Ende nach der plastischen Verformung vorzugsweise
unter einem Winkel im Bereich von 15° bis 45° in Bezug auf die axiale Richtung
geneigt liegt.
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Der
radial innere Vorsprung gerade an der kreisbogenförmigen Kante
nahe der Ausnehmung an der inneren kreisbogenförmigen Fläche des dicken Endes trägt zur Verringerung
einer axialen Länge
des dicken Endes bei, das die Führungsfläche bildet,
auf der die Rolle läuft.
Zum Beispiel kann die axiale Länge
jedes der einander axial gegenüberliegenden
dicken Enden auf ein Maß verringert
werden, das nur etwa 11% bis 15% der gesamten axialen Länge der Tasche
beträgt.
Das bedeutet, dass im Vergleich zum bekannten Käfig, bei welchem der radial
innere Vorsprung in der Mitte zwischen den in Längsrichtung einander gegenüberliegenden
Kanten der dicken Enden liegt, das Ausbilden des radial inneren
Vorsprungs zum Bewahren der Rolle vor einem Entschlüpfen aus
dem Käfig
gerade an der kreisbogenförmigen
Kante am dicken Ende dazu beiträgt,
die axiale Länge
der Führungsfläche zu verringern,
auf der die Rolle läuft,
wodurch eine Gewichtseinsparung beim Gesamtgewicht des Käfigs erzielt
wird, was dazu beiträgt,
einen Rollenlagerkäfig
zu schaffen, der tauglicher ist, den hohen Drehzahlen der Motoren standzuhalten.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird ein Rollenlagerkäfig geschaffen, bei dem das
dicke Ende der Käfigstäbe gleich
oder ungleich mit den Rändern
in deren radialer Dicke ausgebildet ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird ein Rollenlagerkäfig geschaffen, der als Nadellager
dienen kann, das für
ein großes
Ende eines Pleuels in einem Motor verwendbar ist.
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Bei
dem zuvor beschriebenen Rollenlager kann der radial innere Vorsprung
zum Bewahren der Rolle vor einem Entschlüpfen aus dem Käfig radial nach
innen leicht an der kreisbogenförmigen
Kante ausgebildet werden, die zur Ausnehmung hin freiliegt. Mit
anderen Worten kann die Kante am dicken Ende, verglichen mit einem
beliebigen anderen Teil, einer plastischen Verformung zu dem radial
inneren Vorsprung durch die Verwendung von Formwerkzeugen, wie der
Prägewalze,
weitaus besser unterworfen werden.
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Der
erfindungsgemäße Verformungsvorgang mittels
der Prägewalze
ist darüber
hinaus einfach im Prozessmanagement zur Steuerung der plastischen Verformung
bei einer beliebigen gewünschten
Größe, so dass
es ermöglicht
wird, den radial inneren Vorsprung mit hoher Genauigkeit fertig
zu stellen. Ein behutsames plastisches Fließen an der Kante stellt beim
inneren radialen Vorsprung sicher, dass er von einem ungleichmäßigen Eingriff
mit der Rolle abgehalten wird, was der hohen Drehzahl der Lager
mit geringerer Abhängigkeit
von Fehlern in der Schmierung entspricht. Überdies stellt das durch die
Prägewalze
bewirkte plastische Fließen
an der Kante eine Vereinfachung und hohe Genauigkeit des Formvorgangs
sicher. Der erfindungsgemäße Rollenlagerkäfig, der
so auf gebaut ist, wie es zuvor beschrieben wurde, wiegt an sich
weniger und vermindert den Kontaktdruck, der zwischen der inneren
kreisringförmigen
Fläche
in dem großen
Pleuelende und der äußeren kreisringförmigen Fläche des
Rollenlagerkäfigs
aufgrund der Zentrifugalkraft auftreten kann, die durch die hohe
Drehzahl aufgebracht wird, wodurch Schmierungsversagen und ein Fressen
zwischen Teilen wirksam verhindert werden, und er ferner eine hohe
Drehzahl von Motoren verarbeitet.
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Andere
Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden für Fachleute unter Berücksichtigung der
Zeichnung und der folgenden Beschreibung klar, in der bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung mit der Übereinkunft
offenbart werden, dass Variationen, Abwandlungen und das Weglassen
von Teilen darin vorgenommen werden können, wie sie in den Umfang
der Ansprüche
fallen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung lediglich als Beispiel
beschrieben, in der:
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1 eine
axiale Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfigs ist,
bei der Teile weggebrochen sind und die besonders einige Taschen
im Käfig darstellt,
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2 ein
vergrößerter bruchstückartiger Schnitt
eines mit A bezeichneten Abschnitts des Rollenlagers der 1 ist,
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3 eine
vergrößerte Draufsicht
eines andern mit B bezeichneten Abschnitts des Rollenlagers der 1 ist,
die darstellt, wie die Tasche von der Innenseite des Käfigs her
aussieht,
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4 ein
bruchstückartiger
Schnitt entlang einer Mittelebene senkrecht zur axialen Richtung
des in 1 dargestellten Rollenlagerkäfigs ist,
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5 eine
vergrößerte bruchstückartige
Ansicht einer anderen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Rollenlagers,
die einen Abschnitt entsprechend dem mit A bezeichneten Abschnitt
der 1 darstellt,
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6 eine
erläuternde
Ansicht eines Prägewerkzeugs,
von dem Teile weggebrochen sind, zum Treiben des Werkstoffs durch
plastisches Fließen zum
Herstellen eines radialen inneren Vorsprungs an einem Käfigstab
eines erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfigs entlang
nur einer kreisbogenförmigen
Kante eines dicken Endes am Käfigstab
ist, wobei die Kante nahe bei einem schlanken Mittelabschnitt des Käfigstabs
liegt,
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7 eine
vergrößerte bruchstückartige
Ansicht entsprechend der 4 ist, die jedoch einen herkömmlichen
Rollenlagerkäfig
darstellt, und
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8 ein
vergrößerter bruchstückartiger Schnitt
entsprechend der 2 ist, die jedoch einen herkömmlichen
Rollenlagerkäfig
darstellt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfigs wird
im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 und auch
der 6 erläutert,
die ein Prägewerkzeug
darstellt, das besonders für
die Herstellung des Rollenlagerkäfigs
der Erfindung durch plastisches Fließen ausgelegt ist.
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Der
Rollenlagerkäfig
der Erfindung ist durch einen Käfig 1 gekennzeichnet,
der eine Gestalt aufweist, die im Querschnitt ei nem Gatter ähnelt, das
in Form eines Nadellagers verwendet werden soll, das in ein großes Pleuelende 35 eines
Pleuels eines Motors eingepasst ist. Der Rollenlagerkäfig wird
in einer Weise verwendet, bei der er zwischen dem großen Ende 35 des
Pleuels und einem Pleuellager oder Kurbelzapfen 36 einer
Kurbelwelle angeordnet ist. So besteht der Rollenlagerkäfig der
Erfindung hauptsächlich
aus dem Käfig 1 mit
mehr als einer Tasche 8, der zwischen dem großen Pleuelende 35 und
dem Kurbelzapfen 36 angeordnet ist, und einer in der Tasche 8 gehaltenen
Rolle 2, die auf einem Wälzkreis laufen kann, der auf
einem Wälzkreisdurchmesser P.C.D.
liegt.
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Der
Käfig 1 ist
aus einem Paar kreisringförmiger
Ränder 3,
die sich in Umfangsrichtung erstrecken und axial voneinander beabstandet
sind, und mehr als einem Käfigstab 4 zusammengesetzt.
Die Käfigstäbe sind
in regelmäßigen Abständen um
die Ränder 3 angeordnet
und integral mit den Rändern 3 ausgebildet,
um die Ränder 3 miteinander
zu verbinden. Der Käfigstab 4 weist
dicke Endbereiche 5, die an axial entgegengesetzten Enden
angeordnet sind, um Führungsflächen 14 zu
bilden, auf denen die Rolle 2 rollen kann, und einen schlanken
Mittelabschnitt 6 auf, der sich zwischen den längs einander
gegenüberliegenden
dicken Enden 5 erstreckt, um dort eine axiale Ausnehmung 19 zu
bilden. Die Rolle 2 ist in der Tasche 8 aufgenommen,
die zwischen zwei benachbarten Käfigstäben 4 mitten
unter den Käfigstäben 4 offen
ist, die in regelmäßigen Abständen am Umfang
des Käfigs 1 angeordnet
sind. Bei dem Rollenlagerkäfig,
der in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, weist der Käfig 1 einen
radial äußeren Vorsprung 11 an
einer radialen Außenfläche 10 des Mittelabschnitts 6 der
Käfigstange 4 auf,
wobei die Außenfläche 10 auf
dem radialen Außenumfang
um den Käfig 1 liegt.
Der Käfig 1 ist
auch mit einem radial inneren Vorsprung 7 an dem dicken
Ende 5 des Käfigstabs 4 ausgebildet,
der den radial inneren Umfang des Käfigs 1 definiert.
Sowohl die radial äußeren als auch
die radial inneren Vorsprünge 11 und 7 dienen dazu,
die Rolle 2 vor einem Ent schlüpfen aus der zugeordneten Tasche 8 zu
bewahren, die zwischen jeweils zwei benachbarten Käfigstäben 4 offen
ist.
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Der
Rollenlagerkäfig
der Erfindung weist den radial inneren Vorsprung auf, der am dicken
Ende 5 des Käfigstabs 4 ausgebildet
ist, indem ringsum nur an einer kreisbogenförmigen Kante 12 am
dicken Ende 5 umlaufend extrudiert wird, wobei die Kante der
axialen Ausnehmung 19 oder dem schlanken Mittelabschnitt 6 des
Käfigstabs 4 benachbart
oder näher
ist. Das Formen des radial inneren Vorsprungs 7 gerade
an einer Kante 12 am dicken Ende 5 kann durch
einen plastischen Bearbeitungsprozess ausgeführt werden, bei dem eine Prägewalze 16,
die zuvor innerhalb des Käfigs 1 angeordnet
wurde, den Werkstoff an der kreisbogenförmigen Kante 12 durch
plastisches Fließen
in die Form des radial inneren Vorsprungs 7 verschiebt.
Die Prägewalze 16 weist
einen Formzylinder 18 mit axial gegenüberliegenden ringförmigen Enden 17 auf,
die unter einem vorgewählten
Winkel θ schräg geschnitten
sind.
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Der
Formzylinder 18 wird tief in die Ausnehmung 19 eingeführt. Auf
diese Weise wird jedes der ringförmigen
Enden 17 gegen die kreisbogenförmige Kante 12 des
dicken Endes 5 gepresst. Dann treibt der Formzylinder 18,
wenn er sich entlang der kreisbogenförmigen Kante 12 bewegt,
während
er sich um seine eigene Achse dreht, den Werkstoff an der kreisbogenförmigen Kante 12 durch
plastisches Fließen dazu,
sich in die mit den abgeschrägten
Enden 17 übereinstimmende
Form zu bewegen, wodurch der radial innere Vorsprung 7 gefertigt
wird, der sich in Umfangsrichtung des Käfigs 1 erstreckt.
Bei der Prägewalze 16,
die so konstruiert ist, wie es zuvor beschrieben wurde, ist der
vorgewählte
Winkel θ des schrägen Endes 17 des
Formzylinders 18 vorzugsweise so festgelegt, dass die schräge Fläche des
radial inneren Vorsprungs 7 auf einen beliebigen Winkel
von 15° bis
45° in Bezug
auf die axiale Richtung des Käfigs 1 eingestellt
wird. Bei der hier behandelten Ausführungsform ist er auf ungefähr 45 Grad eingestellt.
Der radial innere Vorsprung 7 am dicken Ende 5 kann
leicht durch plastisches Fließen
geformt werden, das sich aus der Prägekraft ergibt, die weit geringer
sein kann als die Kraft, die zum herkömmlichen Prägen des radial inneren Vorsprungs
am dicken Bereich 25 an irgendeinem Abschnitt in der Mitte
zwischen dessen axial gegenüberliegenden
Kanten benötigt
wird.
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Wie
in 3 dargestellt ist, erstreckt sich der radial innere
Vorsprung 7 kreisbogenförmig
in die zugehörige
Tasche 8 bis zu einer Reichweite, wo die Endpunkte 13 der
radial inneren Vorsprünge 7,
die einander ringsum gegenüberliegen,
mit einem Abstand L1 voneinander entfernt liegen, der mindestens kleiner
als der Durchmesser D der Rolle 2 ist. So können die
radial inneren Vorsprünge 7 gut
dazu dienen, die Rolle 2 gegen radiales Entschlüpfen aus
dem Käfig 1 nach
innen zu halten. Überdies
erstrecken sich die radial äußeren Vorsprünge 11 dermaßen entgegengesetzt
ringsum in die zugehörigen
Taschen 8, dass die Endpunkte 13a der radial äußeren Vorsprünge 11,
die ringsum einander gegenüberliegen, mit
einem Abstand L0 voneinander entfernt liegen, der mindestens kleiner
als der Durchmesser D der Rolle 2 ist. Es versteht sich,
dass die äußeren Vorsprünge 11 dazu
dienen, die Rolle 2 gegen ein radiales Entschlüpfen aus
dem Käfig 1 nach
außen
zu halten. Das heißt,
sowohl die radial inneren als auch die radial äußeren Vorsprünge 7 und 11 werden
benötigt, um
die Rollen 2 zusammenzuhalten, wobei die Rollen 2 davor
bewahrt werden, dass sie vor dem Zusammenbau verstreut werden, wodurch
der Zusammenbau des Rollenlagers erleichtert wird, aber nicht, um
nach dem Zusammenbau direkten Kontakt mit den Rollen 2 zu
haben. Direkter Kontakt der Rollen 2 mit irgendwelchen
inneren und äußeren radialen
Vorsprüngen 7 und 11 könnte ein
Fressen zwischen dem großen
Pleuelende und dem Pleuellager verursachen, was dazu beitragen würde zu verhindern,
dass das große
Ende 35 der Pleuelstange dem Kurbelzapfen problemlos folgt,
wenn er im Kreis um die Kurbelwelle schwingt. Obwohl allerdings
der radial äußere Vorsprung 11 bei
der zuvor erläuterten
Ausfürungsform
dargestellt ist, wie er an dem schlanken Mittelabschnitt 6 des
Käfigstabs 4 ausgebildet
ist, versteht es sich, dass der äußere Vorsprung
am dicken Ende 5 des Käfigstabs 4 ausgebildet
werden kann.
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Bei
dem Rollenlagerkäfig,
in welchem der radial innere Vorsprung 7 am dicken Ende 5 gerade
an der kreisbogenförmigen
Kante 12 benachbart oder näher der axialen Ausnehmung 19 des
Käfigstabs 4 ausgebildet
ist, kann die Führungsfläche 14 des
dicken Endes 5 oder der Führungsbereich 15,
auf welcher der Rolle 2 das Rollen ermöglicht ist, wie in 2 dargestellt
ist, in ihrer axialen Länge
Ba kleiner ausgebildet werden als die axiale Länge einer Führungsfläche 33 in dem bekannten
Rollenlagerkäfig, der
in den 7 und 8 dargestellt ist. Zum Beispiel
kann die axiale Länge
Ba jedes der axial gegenüberliegenden
dicken Enden 5 oder der Führungsflächen 15 auf eine Größe verringert
werden, die nur etwa 11% bis 15% der gesamten axialen Länge der Tasche
beträgt.
Mit anderen Worten, die axiale Länge Ba
des dicken Endes 5 kann um annähernd 6% bis 2% verringert
werden im Vergleich zur axialen Länge Bb des bekannten dicken
Endes, die bis zu ungefähr 17%
der gesamten axialen Länge
der Tasche ausgemacht hat. Die Verringerung der axialen Länge Ba des
Führungsbereichs 15 kann
zu einer Gewichtsersparnis des Gesamtgewichts des Käfigs 1 führen, was
dazu beiträgt,
einen Rollenlagerkäfig
zu schaffen, der tauglicher ist, den hohen Drehzahlen der Motoren
standzuhalten. Bei dem in 1 dargestellten Käfig 1 ist
der kreisringförmige
Rand 3 ferner so ausgebildet, dass er einen Innenumfang 20 aufweist, dessen
Durchmesser mit dem einer inneren kreisbogenförmigen Fläche 9 am dicken Ende 5 des
Käfigstabs 4 identisch
ist.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik, bei dem der radial innere Vorsprung
bzw. Zacken 27 in einer Weise gebildet ist, bei der zum
Ausgleich für das
Prägen
der umlaufenden Nut 31 durch plastisches Fließen unter
die innere kreisbogenförmige Fläche 29 am dicken
Ende 25 abgesenkt wird, liegt der erfindungsgemäße radial
innere Vorsprung 7 an der inneren kreisbogenförmigen Fläche 9 am
dicken Ende 5 nur an der Kante 12, die der Ausnehmung 19 benachbart
oder näher
ist, und unterstützt
entsprechend eine Vergrößerung des
in 1 dargestellten Durchmessers DA der inneren kreisbogenförmigen Fläche 9 am
dicken Ende 5. Die Vergrößerung des inneren Durchmessers
DA, der die innere kreisbogenförmige
Fläche 9 definiert,
ermöglicht
es, eine in Umfangsrichtung liegende Breite L der üblicherweise durch
Stanzen gefertigten Tasche 8 zu verringern. Auf diese Weise
kann die Anzahl der zwischen je zwei benachbarten Käfigstäben 4 definierten
Taschen 8 um eine oder zwei erhöht werden. Dies ergibt letztendlich
eine Erhöhung
der Anzahl der im Käfig 1 aufgenommenen
Rollen, so dass eine Steigerung der Belastungsfähigkeit des Rollenlagerkäfigs gewährleistet
wird.
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Die
Vergrößerung des
inneren Durchmessers DA, der die innere kreisbogenförmige Fläche 9 am
dicken Ende 5 definiert, trägt ferner dazu bei, das dicke
Ende 5 in seiner radialen Dicke Ta zu verringern, wodurch
eine Gewichtsersparnis des Gesamtgewichts des Käfigs 1 erzielt wird,
um den Rollenlagerkäfig
tauglicher zu machen, den hohen Drehzahlen der Motoren standzuhalten.
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Nun
wird auf 5 Bezug genommen, wo eine andere
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfigs dargestellt
ist. Dieser alternative Käfig 1A ist
im Aufbau der gleiche wie der in den 1 bis 4 dargestellte
Käfig 1,
ausgenommen, dass eine radiale Abmessung Ta des dicken Endes 5 von
der radialen Dicke T des Randes 3 verschieden ist. In diesem
Umfang sind die Bauteile oder Teile, die in der Konstruktion oder
Funktion identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen,
so dass die vorhergehende, den Käfig 1 betreffende
Beschreibung auf den alternativen Käfig 1A anwendbar ist.
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Wie
der zuvor beschriebene Käfig 1 ist
der alternative Käfig 1A hauptsächlich aus
den ringförmigen
Rändern 3 und
den Käfigstäben 4 zusammengesetzt,
die das dicke Ende 5 und den schlanken Abschnitt 6 aufweisen.
Das dicke Ende 5 weist eine innere kreisbogenförmige Fläche 9a auf,
die in Bezug auf den Innenumfang 20 des Randes 3 nach
außen versetzt
angeordnet ist, und entsprechend kann die Führungsfläche 14 im Führungsbereich 15 in
der radialen Abmessung verkleinert werden. Dementsprechend kann
der Käfigstab 4 in
dem Ausmaß mit
geringerem Gewicht gefertigt werden, dass es für die Gewichtsersparnis des
Rollenlagerkäfigs
wirksam ist, und es auch leicht gemacht ist, den radial inneren Vorsprung 7 zu
formen.
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Diese
Erörterung
wird aufzeigen, wie die in 6 dargestellte
Prägewalze 16 die
kreisbogenförmige
Kante 12 des dicken Endes 5 im Käfig 1, 1A durch
plastisches Fließen
in die neue Form verschiebt. Die Prägewalze 16 wird zuerst
innerhalb des Käfigs 1, 1A angeordnet.
Wenn die Prägewalze 16 radial
nach außen
bewegt wird, während
sie sich um ihre eigene Achse dreht, wird der Formzylinder 18 der
Prägewalze 16 tief
in die Ausnehmung 19 innerhalb des Käfigs 1, 1A eingeführt, um
Druckkontakt mit der kreisbogenförmigen
Kante 12 des dicken Endes 5 an jeweils einem der
schrägen
Enden 17 des Formzylinders 18 herzustellen. Der
Käfig 1, 1A beginnt
sich zu drehen, nachdem das schräge
Ende 17 des Formzylinders 18 mit der zugehörigen kreisbogenförmigen Kante 12 des
dicken Endes 5 in Eingriff gekommen ist. Weil der Formzylinder 18 radial
nach außen
bewegt wird, um die schrägen
Enden 17 gewaltsam gegen die kreisbogenförmige Kante 12 des dicken
Endes 5 zu drängen,
wirkt das schräge
Ende 17 so, dass die kreisbogenförmige Kante 12 des
dicken Endes 5 durch plastisches Fließen in den radial inneren Vorsprung 7 verschoben
wird, der sich quer über
den Käfigstab 4 umlaufend
im Käfig 1, 1A erstreckt.
Es ist besonders zu erwähnen,
dass der Winkel θ des
schrägen
Endes 17 eine wichtige Rolle bei der plastischen Verformung
zum Formen des radial inneren Vorsprungs spielt. Wenn der Winkel θ des schrägen Endes 17 größer als
45° ist,
wirkt die Kraft für
das plastische Fließen
vorherrschend in der axialen Richtung des Käfigs 1, 1A,
so dass sie ein Aufweiten der Ausnehmung 19 bewirkt, anstatt
die kreisbogenförmige
Kante 12 dazu zu treiben sich durch plastisches Fließen in den
Vorsprung zu verschieben. Wenn man bedenkt, wie die axiale Komponente und
die radiale Komponente der Kraft für das plastische Fließen ausbalanciert
sind, ist es vorzuziehen, dass der Winkel θ des schrägen Endes nicht größer als
45° ist.
Demgegenüber
beeinflusst ein Winkel θ von
weniger als 15° das
Formen des radial inneren Vorsprungs 7 negativ, weil die
aufgebrachte Kraft wie beim Stand der Technik hauptsächlich auf
die innere kreisbogenförmige
Fläche 9 wirkt,
was eine zu große Kraft
für ein
plastisches Fließen
verursacht. Daher liegt der Winkel θ des radial inneren Vorsprungs
vorzugsweise in dem Bereich von 15° bis 45°.
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Zur
Herstellung des Rollenlagerkäfigs,
bei dem die radial inneren Vorsprünge 7 an den kreisbogenförmigen Kanten 12 durch
plastisches Fließen geformt
werden, sieht die Erfindung die Prägewalze 16 mit dem
Formzylinder 18 vor, der die axial gegenüberliegenden
Enden 17 aufweist, um die kreisbogenförmigen Kanten 12 zu
treiben, sich durch plastisches Fließen in die radial inneren Vorsprünge 7 zu verschieben.
Die axial gegenüberliegenden
Enden 17 liegen jeweils schräg unter dem Winkel θ von 15° bis 45° in Bezug
auf die kreisbogenförmige
Kante 12. Wenn die tief in die Ausnehmung 19 des
Käfigstabs 4 eingefügte Prägewalze 16 mit
dem Formzylinder 18 umlaufend bewegt wird, während sie
sich dreht, wobei sie gewaltsam radial auswärts gedrängt wird, wird die kreisbogenförmige Kante 12 dazu
getrieben, sich in die radial inneren Vorsprünge 7 zu verschieben, die
sich umlaufend einander gegenüber
außerhalb der
inneren kreisbogenförmigen
Flächen 9, 9a am
dicken Ende 5 in die benachbarten Taschen 8 erstrecken.
Der in der zuvor beschriebenen Weise geformte radial innere Vorsprung 7 benötigt keinen
axialen Platz oder Spielraum am dicken Ende 5, der herkömmlich aufgewendet
werden würde,
um den bekann ten radial inneren Vorsprung 27 vorzusehen. Dadurch
ermöglicht
es die Erfindung, die Führungsfläche 14 im
Führungsbereich 15 in
ihrer axialen Länge
zu verringern, was zu einer Gewichtseinsparung des Käfigs 1, 1A führt.
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Weil
erfindungsgemäß darüber hinaus
ein Werkstoff dazu getrieben wird, sich durch plastisches Fließen, das
an der kreisbogenförmigen
Kante 12 anstatt an der kreisbogenförmigen Oberfläche wie
bei dem früheren
radial inneren Vorsprung 27 stattfindet, in den radial
inneren Vorsprung 7 zu verschieben, kann die plastische
Verformung sogar mit geringerer Kraft oder Belastung zum Bewirken
des plastischen Fließens
als früher
erforderlich war, leicht durchgeführt werden. Sowohl Restspannungen
als auch irgendeine Verformung, die von einer Wärmebehandlung herrührt, können ebenfalls
verringert werden. Die plastische Verformung, die gerade an der
kreisbogenförmigen
Kante 12 näher
zur Ausnehmung 19 am Käfigstab 4 durchgeführt wird,
ermöglicht
es, den Innendurchmesser am Käfigstab 4 des
Käfigs 1, 1A im
Vergleich zum früheren
Käfigstab
viel größer auszubilden
und außerdem
das dicke Ende 5 in seiner radialen Abmessung schlank auszubilden,
was dazu beiträgt,
eine bemerkenswerte Gewichtsersparnis beim Gesamtgewicht des Käfigs selbst
zu erreichen. Der Käfigstab,
der an einem großen
Innendurchmesser angeordnet ist, hat eine Verringerung des Abstands
zwischen jeweils benachbarten gestanzten Taschen 8 am Innenumfang
zur Folge, wodurch die Anzahl der Taschen 8 ansteigt, zum
Beispiel von zuvor zulässigen 19 auf
bis zu 20 oder 22, was dazu beiträgt die Tragfähigkeit
des Rollenlagers zu erhöhen.