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Einteiliger Fensterkäfig für Zylinderrollenlager mit festen Außenborden
Käfige einfachster Form aus einem glatten, einteiligen zylindrischen Ring mit ausgesparten
Taschen, sog. Fensterkäfige, haben sich bei Wälzlagern für viele Zwecke bestens
bewährt. Die Herstellung aus einem Stück ohne Teil- oder Trennfugen ermöglicht bei
größter Steifigkeit geringste Wandstärken der Stege und Randringe, so daß diese
Käfige leichter werden und sich meist mindestens eine Rolle mehr unterbringen läßt
als bei den ül)rigen Bauarten. Ihrer größeren Anwendung bei handelsüblichen Zylinderrollenlagern,
z. B. nach DIN 5412, mit hohen jeweils beidseitigen Führungshorden für die Rollen
am-Innen- oder Außenring stehen jedoch verschiedene Schwierigkeiten im Wege. Derartige
einteilige Käfige lassen sich wegen.der Führungsborde weder samt den Rollen noch
für sich ohne weiteres in die Lager einführen. Man hilft sich deshalb häufig so,
daß man zunächst den Käfig mit dem die Führungsborde tragenden Außen- oder Innenring
zusammensetzt und dann die Rollen einzeln in die Käfigtaschen einschiebt. Dies erfordert
aber eine Form der Käfigtaschen, die die Rollen nach dem Einbau nicht festzuhalten
vermag, so daß das ganze Lager auseinanderfällt, wenn der freie Laufring zwecks
Einbaues des Lagers an seinem endgültigen Bestimmungsort abgezogen werden muß.
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Durch nachträgliches Verstemmen der Taschen sucht man zwar das Herausfallen
der Rollen beim
Auseinandernehmen des Lagers zu vermeiden, doch
werden hierbei oft Wälzkörper und Laufringe beschädigt, und der Käfig verliert,
wenn er nicht sehr kräftig ausgeführt ist, seine genaue Form. Die radiale Beweglichkeit
der Rollen ist trotz des Verstemmens der Taschenstege meist noch so groß, daß sie
beim Einbau stark stört.
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Bei Zylinderrollenlagern mit festen Borden am Innenring ging man auch
schon so vor, daß man die seitlichen Borde außergewöhnlich niedrig ausführte und
dann den Käfig, nachdem er auf den Innenring aufgeschoben war, auf einer Seite so
weit aufweitete, daß die Rollen zwischen Bord und Käfig eingeführt werden konnten.
Anschließend wurde dann die aufgeweitete Seite des Käfigs radial wieder zusammengedrückt.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich die aufgeweitete Seite des Käfigs nie völlig
in ihre alte Form zurückbringen läßt. Der Käfig bekommt nicht mehr die genaue Zylinderform
und schlägt beim Lauf. Auch sind die Käfigtaschen nicht mehr ausreichend parallel,
so daß während des Laufes Schubkräfte im Lager entstehen können, zumal die Borde
am Innenring bei einer solchen Einbauart derartig niedrig gehalten werden müssen,
daß sie die Rollen nicht mehr achsparallel führen, sondern nur noch am seitjichen
Herausfallen hindern können. Häufig werden auch die Rollen bei dem Durchzwängen
zwischen Bord und Käfig beschädigt. Alle diese Nachteile bringen es mit sich, daß
derartig zusammengebaute Lager nur für untergeordnete Zwecke verwendet werden können.
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Inder entgegengehaltenen österreichischen Patentschrift
156 296 wird auch ein aus Blech gepreßter Käfig beschrieben und geschützt.
Seine kennzeichnenden Merkmale unterscheiden sich aber wesentlich von dem hier angemeldeten
Käfig. Der Blechkäfig nach dem österreichischen Patent 156 296 hat keine
gewellte Form. Er wird nicht radial wie der angemeldete Käfig, sondern in axialer
Richtung verformt. Dabei wird der Mittelteil des Steges sehr hoch beansprucht, so
daß diese Bauart auf verhältnismäßig dünne Bleche beschränkt ist, da die in Stegmitte
zusammengedrückten Zungen sonst einreißen. Beim axialen Zusammendrücken der Stege
verformt sich der Käfig, so daß er die genaue achsparallele Lage der Rollen nicht
gewährleisten kann.
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Der Käfig gemäß vorliegender Erfindung wird nur geringfügig verformt.
Er kann deshalb aus verhältnismäßig dickem Blech angefertigt werden, ist dadurch
formbeständig, führt die Rollen genau und schlägt nicht.
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Bei dem deutschen Patent 572 341 handelt es sich um ein Kegelrollenlager
mit zweiteiligem Käfig aus verhältnismäßig dünnem Blech. Der innere Käfigteil hat
auf der inneren Endringseite Einbuchtungen, die wohl auch der Erleichterung des
Lagerzusammenbaues dienen, hauptsächlich aber den Zweck haben, nach dem Flachdrücken
den inneren und äußeren Käfigteil über die Rollen miteinander zu verbinden und damit
auch das Auseinanderfallen des Lagers in axialer Richtung zu verhindern. Abgesehen
davon, daß die Einbuchtungen nur auf einer Käfigseite angeordnet sind, dienen sie
auch einem ganz anderen Zweck als bei dem angemeldeten Fensterkäfig.
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Das amerikanische Patent i 356 790 bezieht sich auf einen Käfig
für Kegelrollenlager, dessen auf der kleineren Käfigseite liegender Endring wellig
verformt ist, damit er beim Zusammenbau des Lagers besser federt und das Aufschieben
des Käfigs mit den Rollen auf den Innenring leichter vonstatten geht. Die wellige
Form des Käfigs wird nach dem Zusammenbau des Lagers nicht zur Kreisform geglättet.
Auch behält er seine beim Aufbringen auf den Innenring verdrückte Form. Bei dieser
Art des Zusammenbaues muß außerdem immer damit gerechnet werden, daß die Rollen
und die Innenringlaufbahn beschädigt werden.
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Allen drei Entgegenhaltungen ist gemeinsam, daß es sich um einen Blechkäfig
handelt, an den keine besonderen Ansprüche hinsichtlich Rundlaufes und genauer Rollenführung
gestellt werden. Der Käfig gemäß vorliegender Erfindung ist hingegen ein einteiliger,
formbeständiger Fensterkäfig mit ausgezeichneten Führungseigenschaften, die ihn
auch für schnellaufende Lager geeignet machen. Dabei ist er wesentlich billiger
als ein massiver Fensterkäfig.
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Bei dem Käfig gemäß der Erfindung wird der Einbau in Zylinderrollenlager
mit hohen Führungsborden am Außenring dadurch ermöglicht, daß er vor dem Einbau
im Bereich des Käfigrandes eine wellig aus- oder eingebogene Gestalt besitzt, die
es erlaubt, ihn entweder samt den Rollen in den Außenring einzusetzen oder in die
bereits in den Außenring eingesetzten Rollen zu schieben. Nach dem Einbau werden
die Ausbiegungen beseitigt, wobei der Käfig seine endgültige Zylindergestalt annimmt
und die Rollen im Außenring festhält.
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An Hand der Figuren soll der Erfindungsgedanke näher veranschaulicht
werden.
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Fig. i zeigt im Schnitt einen Außenring mit einem geschlossenen einteiligen
Käfig üblicher Bauart; Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Käfigs gemäß dem
Erfindungsgedanken und zeigt die wellige Form des Käfigs beim Einbau; Fig. 3 und
4 veranschaulichen an diesem Ausführungsbeispiel die Beseitigung der Wellen nach
dem Einbau.
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Fig.5 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung in Abwicklung
dar; Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel in Abwicklung mit Verstärkung an den Randringen.
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Die heute vielfach gebräuchliche Art von Fensterkäfigen gemäß Fig.
i besitzt im allgemeinen Taschen a, die ein nachträgliches Einsetzen der Rollen
gestatten. An zNvei Taschen ist gezeigt, wie durch Verstemmen des inneren Randes
des Käfigsteges b die Taschen an dieser Stelle so verengt werden, daß die Rollen
nicht mehr herausfallen können. Es ist jedoch trotz dieser Maßnahme meist nicht
zu verhindern, daß, wie in Fig. i gezeigt, die Rollen nach Entfernung des freien
Laufringes einen ziemlichen Durchliang c zeigen, der bei dem Einbau des Lagers sehr
stört. Der Käfig gleitet auf den Außenborden, weil die Form der Taschen keine Führung
auf den Rollen gestattet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der
Erfindung nach Fig. 2 rechte Hälfte ist der Durchmesser des Käfigs durch wellige
Form der Randringe d so verengt, daß er sich trotz der Borde samt den Rollen in
den Außenring hineinschieben läßt. In der linken Hälfte der Fig. 2 ist eine Einbauart
gezeigt, bei der zuerst die Rollen in den Außenring eingesetzt werden und dann erst
der Käfig.in das Lager gebracht wird. Die Wellen d können bei einem solchen Einbau
flacher sein, wodurch der Käfigwerkstoff geringeren Formänderungen ausgesetzt ist
und geschont wird.
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F ig. 4 linke Hälfte zeigt denselben Käfig in seiner endgültigen Gestalt
e nach Entfernung der Wellen. Außenring samt Käfig und Rollensatz bilden nun ein
fest zusammengefügtes Ganzes, so daß zwecks Einbaues des Lagers an seinem Bestimmungsort
jederzeit der Innenring entfernt werden kann, ohne daß die Rollen herausfallen oder
nennenswert durchhängen. ' Die Herstellung der Endform gestaltet sich sehr einfach,
wenn man gemäß dem in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel Stützringe f zwischen
Käfig und Außenborde legt, deren Bohrung dem Fertigdurchmesser der Käfige entspricht.
Man braucht dann nur mit Werkzeugen g, deren Druck in der Hauptsache radial gerichtet
ist, den Käfigrand soweit zu verformen, bis er auf seinem ganzen Umfang an den Stützringen
anliegt.
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Es ist auch möglich, wie in Fig. 5 gezeigt, die Wellen der Randringe
nach der Seite oder in beliebiger Richtung anzuordnen, um die für den Einbau erforderliche
Verengung des Käfigs zu'erhalten.
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Die Werkzeuge, mit denen der Käfig in seine endgültige Gestalt gebracht
wird, werden zweckmäßigerweise so gebaut, daß sie den Käfig im Bereich der Taschenecken
nicht oder möglichst wenig verformen, weil hier erhöhte Rißgefahr besteht. Unter
Umständen kann es vorteilhaft sein, die Randringe gemäß Fig. 6 an den Taschenecken
mit Verstärkungen h zu versehen. .
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Ein Käfig, wie vorstehend beschrieben, besitzt alle Vorzüge des einteiligen
Fensterkäfigs, weist aber eine ganze Reihe von Nachteilen, die diesem bisher noch
anhafteten, nicht mehr auf. So bietet der Wegfall der Käfigführung durch die Borde
den Vorzug, daß weder die Borde noch der äußere Umfang des Käfigs einer besonders
sorgfältigen Bearbeitung bedürfen. Die Form der Taschen gewährleistet nicht nur
eine einwandfreie Führung des Käfigs auf den Rollen und hindert die letzteren bei
ausgebautem Innenring am Herausfallen, sondern sie macht auch ein nennenswertes
Durchhängen der Rollen unmöglich. Dies ist besonders bei schwer zugänglichen Einbaustellen
von Wichtigkeit. Der Käfig kann zudem leichter und dünnwandiger ausgeführt werden
als ein Fensterkäfig, dessen Stege nachträglich verstemmt werden. Außer dem Werkstoff,
den man hierbei spart, macht das geringe Gewicht diesen Käfig besonders für solche
Verwendungszwecke wertvoll, wo starke Erschütterungen, Schwingungen oder gar hin
und her gehende Bewegungen auftreten, wie z. B. bei Pleuellagerungen u. dgl.