DE965459C

DE965459C - Needle roller cage

Info

Publication number: DE965459C
Application number: DED13839A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Neese
Original assignee: Duerkoppwerke GmbH
Current assignee: Duerkoppwerke GmbH
Priority date: 1952-12-12
Filing date: 1952-12-12
Publication date: 1957-06-06

Description

Nadelrollenkäfig Die Erfindung bezieht sich auf Nadelrollenkäfige aus Blech, Rohr oder Massivmaterial, bei denen die Rollkörper einzeln in Käfigtaschen achsparallel geführt sowie allseitig gegen Herausfallen gesichert sind und die für hohe Umlaufgeschwindigkeiten und beschränkte Einbauverhältnisse besonders geeignet sind.Needle Roller Cage The invention relates to needle roller cages made of sheet metal, pipe or solid material, in which the rolling elements are individually placed in cage pockets are guided axially parallel and secured on all sides against falling out and for high circulation speeds and limited installation space are particularly suitable are.

Für Walzenrollen und tonnenförmige Rollkörper sind aus einem ringförmigen Blechkörper von U-Querschnittsform bestehende Käfige bekannt, welche die Wälzkörper in den ausgestanzten Käfigtaschen achsparallel führen sowie nach innen und außen halten. Die Halterung der Wälzkörper wird durch an den Käfigtrennstegen angeformte Lappen bewirkt, die die Wälzkörper an ihren Mantelflächen formschlüssig umfassen. Ferner sind Walzenkäfige bekannt, bei denen die Wälzkörper in den Käfigtaschen durch gekröpfte oder gewellte Stege achsparallel geführt werden. Als Rollenhaltemittel sind bei dieser Ausführung an den Käfigseitenringen Haltezapfen vorgesehen, die in axiale Bohrungen der Wälzkörper eingreifen. Derartige Käfige können nur für verhältnismäßig dicke Walzen- oder Zylinderrollen verwendet werden, für Nadelrollen üblicher Abmessungen sind sie dagegen nicht brauchbar. Zum achsparallelen Führen und Halten von dünnen Nadelrollen werden verschiedene Käfigbauarten verwendet. Bei einer bekannten Konstruktion werden die Nadelrollen durch aus den Trennstegen herausgequetschte, nasenartige Vorsprünge an einigen Stellen ihres Umfanges gehalten, während bei einer anderen bekannten Konstruktion die Halterung der Nadelrollen durch Umfassen ihrer kegelig verjüngten Enden erfolgt.For roller rollers and barrel-shaped rolling bodies are made of an annular Sheet metal body of U-shaped cross-sectional shape known cages, which the rolling elements in the punched-out cage pockets parallel to the axis as well as inwards and outwards keep. The mounting of the rolling elements is molded onto the cage separators Causes flaps, which enclose the rolling elements on their outer surfaces in a form-fitting manner. Furthermore, roller cages are known in which the rolling elements in the cage pockets through cranked or corrugated webs are guided axially parallel. As roll holding means holding pins are provided on the cage side rings in this version, which engage in axial bores of the rolling elements. Such cages can only be used for proportionately thick roller or cylindrical rollers are used for needle rollers of normal dimensions on the other hand, they are not usable. For axially parallel guiding and Various types of cage are used to hold thin needle rollers. At a known construction, the needle rollers are squeezed out of the separators, Nose-like projections held in some places of their circumference, while at a Another known construction supports the support of the needle rollers by embracing them conically tapered ends takes place.

Ferner sind Blechkäfige für Nadellager vorgeschlagen worden, die aus einer .konisch gezogenen Büchse mit gewellten Taschenrändern oder mit verschränkten Taschenlappen bestehen. Derartige Käfige sind jedoch nur in Verbindung mit einem Innenlaufring und einem Außenlaufring mit je einer Schulter zur axialen Führung der Nadelrollen zu verwenden. Als Einzelbauelement, d. h. zum direkten Einbau zwischen einer Welle und einer Gehäusebohrung, sind diese Käfige ungeeignet, weil sich die Nadelrollen axial verschieben und verklemmen würden. Außerdem haben diese Käfige, infolge ihrer konischen Gestaltung, keine einwandfreie Führung in der Laufbahn. Bei der Ausführung mit verschränkten Taschenlappen tritt noch hinzu, daß die Anzahl der Nadelrollen gering ist, da die Stegbreite verhältnismäßig groß gewählt werden muß, um ein Hochbiegen der Haltelappen zu ermöglichen.Furthermore, sheet metal cages for needle roller bearings have been proposed, which from a .conically drawn rifle with corrugated pocket edges or with crossed Pocket flaps exist. Such cages are only in connection with one Inner race and an outer race, each with a shoulder for axial guidance of the needle rollers. As a single component, i.e. H. for direct installation between a shaft and a housing bore, these cages are unsuitable because the The needle rollers would move axially and jam. In addition, these cages have due to their conical design, no proper guidance in the track. In the case of the version with folded pocket flaps, there is also the fact that the number the needle rollers is small, since the web width is chosen to be relatively large must in order to enable the retaining tabs to be bent upwards.

Es ist weiterhin bei Langrollenkäfigen, mit in Käfigtaschen einzeln geführten und gehaltenen Rollkörpern, vorgeschlagen worden, die die Taschen bildenden Trennstege in mehrere teils innerhalb, teils außerhalb des Rollenteilkreises liegende Abschnitte mit axial und parallel verlaufenden Begrenzungskanten, zur bohrungs- und mantelseitigen Rollkörperhalterung sowie schräg zur Käfigachse verlaufenden Verbindungsabschnitten, zur Rollkörperführung, zu unterteilen. Bei dem vorbekannten Käfig werden die Trennstege von einem breiteren Mittelabschnitt und zwei schmaleren Seitenabschnitten gebildet. Die Stegmittelabschnitte sind radial nach außen durchgekröpft und bilden die mantelseitige Rollkörperhalterung. Die schmaleren Stegseitenabschnitte bilden, mit ihren axial verlaufenden äußeren Teilabschnitten, die bohrungsseitige Rollkörperhalterung und mit ihren schräg zur Käfigachse stehenden, inneren Teilabschnitten die Führungszone für die Rollkörper. Eine besondere Formgebung ist für die schräg stehenden Teilabschnitte nicht vorgesehen, der erforderliche Rollenlaufraum wird lediglich durch das Nach-außen-Biegen dieser Teilabschnitte geschaffen.It is still used in long roller cages, with individual cage pockets guided and held rolling bodies have been proposed which form the pockets Separators in several parts, some inside and some outside of the pitch circle Sections with axially and parallel limiting edges, for drilling and shell-side rolling element holder as well as inclined to the cage axis To subdivide connecting sections for rolling element guidance. With the previously known In the cage, the dividers are made up of a wider central section and two narrower ones Side sections formed. The web center sections are bent radially outward and form the shell-side rolling element holder. The narrower bridge side sections form, with their axially extending outer sections, the bore-side Rolling body holder and with its inner sections inclined to the cage axis the guide zone for the rolling elements. A special shape is for the oblique standing sections are not provided, the required roller running space is created only by the outward bending of these sections.

Für eine begrenzte Reihe von Käfigabmessungen, und zwar bis zu einem ungefähren Verhältnis von Rollkörperdurchmesser zu Käfiginnendurchmesser dw : d = I : 5, ist eine derartige Ausbildung der Trennstege möglich, wobei allerdings die achsparallele Führung der Rollkörper an den schräg stehenden Stegabschnitten ungünstig ist, da die Rollen in jedem Falle unterhalb des Rollenteilkreises an den Stegen anliegen. Durch die Führung der Rollkörper unterhalb ihres Mittenkreises ergibt sich eine Keilwirkung, woraus, unter Einwirkung der tangentialen Rollenlaufkräfte, radial gerichtete Kräfte, und zwar, auf den Rollkörper bezogen, nach außen wirkend und, auf den Käfigsteg bezogen, nach innen wirkend, entstehen. Durch diese aus der Keilwirkung resultierenden Radialkräfte ergeben sich eine hohe Reibung, ein hoher Verschleiß, sowohl der Käfigstege als auch der Rollkörper, und eine zusätzliche mechanische Beanspruchung der Stege in radialer Richtung. Das gleiche gilt auch bezüglich der axialen Rollkörperführung. Auch die axialen Anlaufflächen liegen bei dem vorbekannten Käfig, infolge des Fehlens hochgestellter Käfigseitenringe, immer unterhalb der Rollenachsen. Da bei Nadelrollen die Enden ballig ausgeführt sind, ergibt sich durch den Axialschub der Rollkörper ebenfalls eine Keilwirkung, die dazu noch stets einseitig auftritt.For a limited range of cage dimensions, up to one approximate ratio of rolling element diameter to inner cage diameter dw: d = I: 5, such a design of the separating webs is possible, although the axially parallel guidance of the rolling elements on the inclined web sections is unfavorable, because the roles in each case below the pitch circle of the rollers Rest on the webs. By guiding the rolling elements below their center circle there is a wedge effect, from which, under the action of the tangential roller running forces, radially directed forces, in relation to the roller body, acting outwards and, in relation to the cage bar, acting inwards, arise. Through this from the The radial forces resulting from the wedge effect result in high and high friction Wear, both of the cage bars and the rolling elements, and an additional one mechanical stress on the webs in the radial direction. The same is also true with regard to the axial roller guide. The axial contact surfaces are also included the previously known cage, due to the lack of raised cage side rings, always below the roller axes. Since the ends of needle rollers are convex, there is also a wedge effect due to the axial thrust of the rolling elements, which also always appears one-sided.

Für Nadelrollenkäfigabmessungen, bei denen das Verhältnis dw : d = I : 5 und darüber beträgt, ist der vorbekannte Käfig überhaupt nicht ausführbar, da bei diesen Abmessungen durch das Hochbiegen der schmaleren Stegabschnitte kein ausreichender Rollenlaufraum geschaffen wird. Die schräg zur Käfigachse verlaufenden Stegabschnitte bedürfen folglich, auf dem Sondergebiet der Nadellager, einer besonderen Formgebung, um den Nadelrollen das erforderliche tangentiale Spiel in der Käfigtasche zu verschaffen und eine einwandfreie Führung der Nadelrollen im Bereich des Mittenkreises sicherzustellen. Um dies zu erreichen, sind gemäß der Erfindung die schräg zur Käfigachse verlaufenden, die äußeren und die inneren Stegabschnitte verbindenden sowie die Nadelrollen achsparallel führenden Stegabschnitte trapezförmig gestaltet, und zwar unter Berücksichtigung des Nadelrollendurchmessers und des Krümmungsradius des Käfigs, d. h. die endgültige Form dieser trapezförmigen Stegabschnitte muß für die jeweiligen Käfig- und Nadelrollenabmessungen ermittelt werden. Dabei ist zu beachten, daß die Nadelrollen in dem Käfigtaschenraum ausreichendes Tangentialspiel haben und die achsparallele Führung der Nadelrollen entweder auf der gesamten Höhe der schräg stehenden Stegabschnitte erfolgt, was durch kurvenförmige Gestaltung der seitlichen Begrenzungskanten der trapezförmigen Stegabschnitte erreicht wird, oder daß die Führung entlang einer Linie erfolgt, die in Rollenteilkreishöhe verläuft, was durch die trapezförmige Gestaltung der schräg stehenden Stegabschnitte bei geradlinigem Verlauf der Begrenzungskanten erreicht wird.For needle roller cage dimensions where the ratio dw: d = I: 5 and above, the previously known cage is not feasible at all, because with these dimensions, due to the bending up of the narrower web sections, there is no sufficient roller running space is created. The ones that run obliquely to the cage axis Web sections therefore require a special one in the special field of needle roller bearings Shaping to give the needle rollers the required tangential play in the cage pocket to provide and a perfect guidance of the needle rollers in the area of the center circle to ensure. To achieve this, according to the invention, the oblique to the cage axis extending, the outer and inner web sections connecting and the Needle rollers axially parallel leading web sections designed trapezoidal, namely taking into account the needle roller diameter and the radius of curvature of the cage, d. H. the final shape of these trapezoidal web sections must be for the respective Cage and needle roller dimensions can be determined. It should be noted that the Needle rollers in the cage pocket space have sufficient tangential play and the axially parallel guidance of the needle rollers either over the entire height of the diagonally standing web sections takes place, which is due to the curved design of the lateral Boundary edges of the trapezoidal web sections is achieved, or that the Guidance takes place along a line that runs at the roller pitch circle height, which is through the trapezoidal design of the inclined web sections in the case of straight lines Course of the boundary edges is reached.

Gegenüber den bekannten Nadelrollenkäfigen aus Blech, Rohr oder Massivmaterial weist der Käfig gemäß der Erfindung fertigungstechnische. und funktionelle Vorteile auf. Er ist in allen Abmessungen einfach herzustellen, insbesondere auch aus Stahl, und seine verhältnismäßig geringe Wandungsstärke im Bereich der Taschentrennstege gestattet die Unterbringung einer größeren Anzahl von Nadelrollen, als dies bei einem dickwandigen Käfig, mit auf stanztechnischem Wege erzeugten Rollentaschen, möglich ist. Die Tragfähigkeit des Lagers liegt dadurch besonders hoch. Die Stabilität und die sichere Nadelhalterung sind weitere hervorzuhebende Eigenschaften des erfindungsgemäßen Käfigs. Bei der bekannten Nadelkäfigkonstruktion, mit aus den Stegen herausgequetschten Haltevorsprüngen, besteht die Gefahr, daß die kleinen Vorsprünge abrechen, wodurch einerseits der Nadelrückhalt verlorengeht und andererseits durch den metallischen Abrieb auch Lagerstörungen verursacht werden können.Compared to the well-known needle roller cages made of sheet metal, pipe or solid material the cage according to the invention has manufacturing engineering. and functional benefits on. It is easy to manufacture in all dimensions, especially made of steel, and its relatively low wall thickness in the area of the pocket dividers allows a larger number of needle rollers to be accommodated than at a thick-walled cage with roller pockets produced by punching technology, is possible. The bearing capacity is therefore particularly high. The stability and the safe needle holder are more characteristics to be highlighted of the cage according to the invention. In the known needle cage construction, with off the bars squeezed out retaining projections, there is a risk that the small Break off projections, whereby on the one hand the needle retention is lost and on the other hand the metallic abrasion can also cause bearing malfunctions.

Ein weiterer Vorteil wird durch die besondere Ausbildung der schrägen Führungsabschnitte erreicht, die eine gute achsparallele Führung der Nadeln, bei geringem Anlaufwiderstand, ergeben. Dadurch ist der Käfig auch für sehr hohe Umlaufgeschwindigkeiten geeignet, bei denen die Gefahr übermäßiger Wärmebildung besonders groß ist. Durch die erfindungsgemäße Profilierung der Käfigstege werden große, günstig gelegene Schmiermittelvorratsräume gebildet, auf Grund deren sich lange Nachschmierfristen für das Lager ergeben. Der Käfig gemäß der Erfindung kann direkt, d. h. ohne zugeordnete Laufringe, eingebaut werden und gewährleistet eine einwandfreie Führung in der Laufbahn.Another advantage is the special design of the bevels Reached guide sections that provide good axially parallel guidance of the needles low starting resistance. This means that the cage is also suitable for very high rotational speeds suitable where the risk of excessive heat build-up is particularly great. By the inventive profiling of the cage bars are large, conveniently located Lubricant reservoirs formed, due to which long relubrication periods surrendered to the camp. The cage according to the invention can be directly, i. H. without assigned Races, are installed and ensures proper guidance in the raceway.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Nadelrollenkäfigs gemäß der Erfindung dargestellt.In the drawing is an embodiment of a needle roller cage shown according to the invention.

Fig. I zeigt den Käfig in Vorderansicht und Fig. 2 in Seitenansicht; Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie A-B in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie G-H, Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie C-D und Fig. 6 ein Schnitt nach der Linie E-F in Fig. 3; Fig.7 zeigt eine Rollentasche vor der Verformung der Stegteile.FIG. 1 shows the cage in a front view and FIG. 2 in a side view; Fig. 3 is a section along the line A-B in Fig. 2 on an enlarged scale, Fig. 4 a section along the line G-H, FIG. 5 a section along the line C-D and FIG. 6 a section along the line E-F in FIG. 3; Fig.7 shows a roller bag in front of the Deformation of the web parts.

Der Käfig besteht aus einem ringförmigen Blech-, Rohr- oder Drehkörper, dessen radial verlaufende Seitenringe I, durch gleichmäßig über den Umfang verteilte Trennstege 2, miteinander verbunden sind. Die Trennstege 2, die zusammen mit den Seitenringen I die Käfigtaschen 4 begrenzen, sind in mehrere Abschnitte von unterschiedlicher Breite und Form unterteilt, und zwar in zwei seitliche Stegabschnitte a, einen verbreiterten Mittelabschnitt b und zwei trapezförmig gestaltete Verbindungsabschnitte c. Die breiteren Stegmittelabschnitte b sind nach der Käfigmantelseite hin bis über den Rollenteilkreis durchgekröpft, und ihre Ränder bilden die äußeren Haltezonen für die Wälzkörper 3, wie insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich ist. Die inneren Haltezonen werden von den innerhalb des Rollenteilkreises liegenden Stegseitenabschnitten a gebildet, wie Fig. 5 veranschaulicht. Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit der Umkehrung, d. h. die Stegseitenabschnitte a können außerhalb des Rollenteilkreises liegen und die Stegmittelabschnitte 6 nach innen durchgekröpft sein.The cage consists of a ring-shaped sheet metal, tubular or rotating body, whose radially extending side rings I, distributed evenly over the circumference Separators 2, are connected to one another. The dividers 2, which together with the Side rings I delimit the cage pockets 4 are divided into several sections of different types Width and shape divided into two lateral web sections a, a widened one Middle section b and two trapezoidal connecting sections c. the wider web middle sections b are after the cage jacket side up to the Roll pitch circle cranked through, and their edges form the outer holding zones for the rolling elements 3, as can be seen in particular from FIG. 6. The inner holding zones are located within the roller pitch circle web side sections a formed, as Fig. 5 illustrates. Of course there is also the possibility the inversion, d. H. the web side sections a can be outside the roller pitch circle lie and the web center sections 6 be cranked inward.

Die achsparallele Führung der Wälzkörper 3 erfolgt durch die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kurvenförmig gekrümmten Kanten der schräg zur Käfigachse geneigten, trapezförmigen Verbindungsabschnitte c. Bei der Herstellung des dargestellten Käfigs kann beispielsweise von einer zylindrischen Hülse ausgegangen werden, die durch Ziehen eines Topfes aus einer ebenen Blechplatte gebildet wird, von dem der Boden und der Halterand entfernt werden. Die Enden der Hülse werden nach außen umgebördelt und bilden die Seitenringe I. In dem zwischen den Seitenringen I liegenden Hülsenabschnitt werden sodann die Käfigtaschen 4, in der Form, wie in Fig. 7 gezeigt, ausgestanzt. Die zwischen den Taschen 4 stehenbleibenden Trennstege 2 besitzen als Haltezone für die Wälzkörper 3 an beiden Enden schmale Abschnitte a' mit im wesentlichen parallelen Begrenzungskanten und einen breiteren Mittelabschnitt b', ebenfalls mit parallelen Begrenzungskanten. Die zwischen den Abschnitten a' und b' befindlichen, trapezförmigen Stegabschnitte c' weisen dagegen, entsprechend der Abwicklung des Wälzkörpermantels, kurvenförmig gekrümmte Begrenzungskanten auf. Nach dem Ausstanzen der Käfigtaschen 4 wird der Mittelabschnitt b der Trennstege 2 nach außen gekröpft, wodurch die Seitenringe I näher aneinandergerückt werden. Die Stegbreite bzw. der Abstand der gegenüberliegenden Stegwände ist so gewählt, daß die Wälzkörper 3 nach Fertigstellung des Käfigs von außen in die Taschen eingefedert werden können, nach dem Einfedern jedoch gegen Herausfallen allseitig gesichert sind.The axially parallel guidance of the rolling elements 3 is carried out by the illustrated embodiment curvilinearly curved edges of the oblique to Cage axis inclined, trapezoidal connecting sections c. In the preparation of of the cage shown can, for example, start from a cylindrical sleeve formed by pulling a pot out of a flat sheet metal plate, from which the bottom and the retaining edge are removed. The ends of the sleeve will be flanged outwards and form the side rings I. In the one between the side rings I lying sleeve section are then the cage pockets 4, in the form, as in 7, punched out. The separating webs that remain between the pockets 4 2 have narrow sections at both ends as a holding zone for the rolling elements 3 a 'with essentially parallel delimiting edges and a wider central section b ', also with parallel delimiting edges. The between sections a ' and b 'located, trapezoidal web sections c', however, point accordingly the development of the rolling element jacket, curved delimiting edges. After the cage pockets 4 have been punched out, the middle section b becomes the separating webs 2 cranked outwards, whereby the side rings I are moved closer together. The web width or the distance between the opposing web walls is selected so that that the rolling elements 3 are spring-loaded into the pockets from the outside after the cage has been completed can be, but secured against falling out on all sides after the compression are.

Bei einem aus Blech oder Rohr hergestellten Käfig weisen die Seitenringe I die gleiche Wandstärke wie die Käfigstege 2 auf. In manchen Fällen kann es jedoch erwünscht sein, den Seitenringen I eine größere Wandstärke zu geben, was z. B. dadurch erreicht werden kann, daß als Ausgangswerkstück ein Drehkörper verwendet wird, welcher aus einem dünnwandigen, zylindrischen Stegteil mit an den beiden Enden vorgesehenen Ringflanschen von beliebiger Wandstärke besteht. Bei Verwendung eines Drehkörpers ist es auch möglich, gleich das endgültige Käfigprofil durch Formdrehen zu erzeugen und die Taschen 4 in dem profilierten Hülsenabschnitt mittels Profilstempel auszustanzen. Bei dieser Art der Fertigung fällt das nachträgliche Durchkröpfen der Stegmittelabschnitte weg.In the case of a cage made of sheet metal or pipe, the side rings have I have the same wall thickness as the cage bars 2. In some cases, however, it can be desirable to give the side rings I a greater wall thickness, which z. B. thereby can be achieved that a rotary body is used as the starting workpiece, which from a thin-walled, cylindrical web part with provided at both ends There is ring flanges of any wall thickness. When using a rotating body it is also possible to create the final cage profile by form turning and punching out the pockets 4 in the profiled sleeve section by means of a profile punch. With this type of production, the subsequent crimping of the web center sections is no longer necessary path.

Claims

PATENT CLAIM: Needle roller cage with rolling elements individually guided and held in cage pockets, in which the separating webs forming the pockets are divided into several sections, partly inside and partly outside of the pitch circle, with axially and parallel limiting edges, for the roller element holder on the bore and shell side as well as connecting sections running obliquely to the cage axis, for roller guide, are divided, characterized in that the oblique to the cage axis, the outer and inner web sections connecting and the axis-parallel leading web sections (c) are designed trapezoidal and that the separating webs (2) in a known manner by two the Needle rollers axially leading cage side rings (I), which extend approximately over the entire height of the roller running space, are connected to one another. Considered publications: German Patent Nos. 88I 286, 87-2 700, 831 626, 8o2 668, 5o2 607, 500 5I0, 465 535; German utility model No. I 028 023, I 0II 940, 993 8I6; British Patent Specification No. 320,592. U.S. Patent Nos. 2 202 79-2, I 764 I98.