WO2014019751A1 - Wälzlagerbausatz, wälzlager aus dem wälzlagerbausatz sowie verfahren zur montage des wälzlagerbausatzes - Google Patents

Wälzlagerbausatz, wälzlager aus dem wälzlagerbausatz sowie verfahren zur montage des wälzlagerbausatzes Download PDF

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rolling
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Alexander Tietz
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/02—General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned

Definitions

  • This invention relates to a rolling bearing assembly having at least one outer race portion and rolling elements and a cage, the cage having side ring portions and a plurality of lands, and wherein the lands extend between the side ring portions and form windows associated with the rolling elements , wherein the number of rolling elements corresponds to the number of windows and wherein the rolling elements in a mounting position in the outer ring portion can be arranged rolling.
  • the invention also relates to a rolling bearing, which was built from the rolling bearing assembly and a method for mounting the rolling bearing assembly.
  • Rolling bearings usually include an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling elements, which are arranged rolling between outer ring and inner ring.
  • full complement (or full spherical) roller bearings are known, which are formed without cages and have particularly high load ratings.
  • the disadvantage of this full complement bearing is that the rolling elements can contact each other and friction can occur in this way.
  • cages which keep the rolling elements in the rolling bearings spaced from each other.
  • Such cages can be made of plastic or metal depending on the application.
  • sheet metal cages ie cages made from semi-finished sheet metal, as well as solid cages, which are usually made of brass.
  • the document DE 833147 which probably forms the closest prior art, describes a one-piece window cage for cylindrical roller bearings with fixed outboards.
  • the installation of the cage in the cylindrical roller bearing is made possible by the fact that the cage before installation in the region of the cage edge between the webs has a wavy off or inflected shape, which allows him to use either together with the rollers in the outer ring or in the already to push rollers inserted in the outer ring. After installation, the bends are removed so that the cage assumes its final cylindrical shape and holds the rollers in the outer ring.
  • the invention has for its object to provide a rolling bearing assembly, which is easy and / or reproducible to assemble.
  • the invention is also based on the object to propose a corresponding rolling bearing and a method for assembling the rolling bearing assembly.
  • the invention relates to a rolling bearing assembly, which is suitable for the construction of a rolling bearing, in particular radial roller bearing, and / or formed.
  • the rolling bearing assembly is used to build a cylindrical roller bearing.
  • the rolling bearing assembly comprises at least one outer ring portion and rolling elements.
  • the outer ring portion may be formed as an outer ring, but in modified embodiments, the outer ring portion may be an integral part of a more complex component, such as an outer ring. a housing or a shaft or an axle form.
  • the rolling elements can be arranged to roll in an installed position in the outer ring section. Particularly preferably, the rolling elements are designed as cylindrical rollers.
  • the roller bearing assembly comprises a cage which in particular has two side ring sections and a plurality of webs which extend between the side ring sections. cut and connect these. By the webs windows are formed, in which the rolling elements are arranged in the constructed rolling bearing. The number of rolling elements thus corresponds to the number of windows in the cage. In particular, each window is assigned exactly one rolling element.
  • the rolling bearing assembly additionally comprises an inner ring section. This may be formed as an inner ring or as a portion of a more complex component, such as a housing or a shaft or an axle.
  • the cage is designed as a sheet metal cage, which is in particular made of a metal strip made of metal.
  • the webs are arranged on at least two different circular diameters, wherein at least one of the circle diameter is smaller than that formed by the rolling elements in the installed position in the outer ring portion free diameter.
  • the free diameter as a reference is thus obtained by the fact that the rolling elements are inserted into the outer ring section in the position in which they are also arranged later in the operation of the resulting rolling bearing.
  • the webs of the cage are distributed in the assembled state of the cage to at least two different circular diameters.
  • the cage can be transferred from the assembled state by a change in shape in an installed state, wherein the radial position of at least a part of the webs changes.
  • the advantage of the invention lies in the fact that the change in shape of the cage from the mounting state to the installed state is achieved in that the webs are moved in the radial direction and at the same time to each other.
  • This change in position of the "nodes" in the cage means that the cage areas between the bars must be less deformed, so that in these areas the load is less.
  • the change in shape thus takes place by a "concertina-like unfolding" of the webs and not or not significantly by a change in curvature of the cage areas between the webs. In this way, the assembly is simplified and at the same time increases the reproducibility, since the "unfolding" of the webs can be performed in a controlled manner than a change in curvature of the side ring portion between the webs.
  • the webs of the cage are distributed in the direction of rotation about a rotational axis of the rolling bearing or the outer ring portion in a zigzag manner on the at least two circular diameters.
  • the webs are distributed over exactly two circular diameters, wherein in the direction of rotation in each case one web is arranged on one of the circular diameters and the following web on another of the circular diameters.
  • the circle diameters differ by more than 2 mm, preferably by more than 5 mm and in particular more than 10 mm.
  • the zigzag arrangement of the webs allows - as already explained - a transfer of the cage from the mounting state in the installed state by unfolding of the cage, so that the load on the areas between the webs is kept low.
  • the cage in an axial plan view, it is formed star-shaped in this embodiment, wherein the teeth of the star are generated by the alterna ting arrangement of the webs on the two circular diameters.
  • the two circle diameters are preferably selected so that the inner circle diameter is smaller than the aforementioned free diameter of the rolling elements in the installed position and the outer circle diameter is greater than the free diameter.
  • the cage can be clamped in the assembled state, for example, in the outer ring portion with the rolling elements, so that it is arranged self-holding.
  • the increase in the load rating is achieved in that the webs of the cage are in the installed state on a circle diameter, which is either greater or smaller than the pitch circle diameter of the rolling elements, ie the diameter, which is formed by the Drehach- sen of the rolling elements, but this does not match.
  • the webs are laid in radial areas, which have sufficient space for the webs without having to reduce the number of rolling elements in the resulting rolling bearing in order to create space between the rolling elements for the webs of the cage.
  • all webs of the cage are in the installed state on a circular diameter which is larger than the free diameter of the rolling elements, but smaller than the pitch circle diameter of the rolling elements is formed.
  • the webs of the cage lie in the installed state on two circle diameters, wherein a first circle diameter is larger and a second circle diameter smaller than the pitch circle diameter of the rolling elements is formed.
  • the webs are distributed alternately on the two circle diameters.
  • the two circle diameters are greater than the free diameter of the rolling elements.
  • Another object of the invention relates to a rolling bearing, which was built from the rolling bearing assembly according to one of the preceding claims or as previously described.
  • the rolling bearing is uniquely identifiable by structural features resulting from the change in shape from the assembled state to the installed state of the cage.
  • the cage may be guided by the body or in the body. Particularly preferably, the outer ring portion on two shelves, which guide the rolling elements laterally. Especially with an outer ring portion with two lateral rims, the assembly is particularly difficult because initially the rolling elements used and subsequently the cage must be mounted.
  • the advantages of the invention emerge particularly strong.
  • the cage for the transfer of the mounting state in the installed state is plastically deformed.
  • a plastic deformation can be achieved, for example, by applying a radially acting forming force to the webs to be displaced in the radial position.
  • aids such as e.g. Washers are used, which prevent axial deflection of the cage during the forming and / or which form a radial abutment as an assembly aid for the webs.
  • FIG. 1 a, b, c, d show the mounting of a roller bearing of a roller bearing assembly as a first embodiment of the invention
  • FIGS. 2 a, b, c, d show an alternative embodiment in the same representation as in FIG. 1.
  • Figures 1 a, b, c, d show in an axial, schematic plan view of various assembly steps in which a rolling bearing assembly 1 (Figure 1 a) to a rolling bearing 2 (Figure 1 c) is assembled.
  • Figure 1 a the rolling bearing assembly 1 is shown in an assembled state.
  • Figure lb an intermediate step in the assembly is shown.
  • FIG. 1c shows the assembled rolling bearing 2.
  • FIG. 1d shows a possible simplification of the assembly.
  • FIG. la is in an axial, schematic plan view of the rolling bearing assembly 1 is shown, which shows an outer ring as outer ring portion 3, a plurality of rolling elements 4 and a cage 5 in an assembled state.
  • the outer ring portion 3 has two solid, laterally leading shelves 6, wherein between the shelves 6 a raceway for the rolling elements 4 is arranged so that they can roll on the outer ring portion 3.
  • the outer ring portion 3 is formed for a radial rolling bearing.
  • the rolling elements 4 are realized as cylindrical rollers, which roll on the track and are arranged between the rims 6.
  • the axes of rotation of the rolling elements 4 form a pitch circle diameter T of the rolling elements. 4
  • the cage 5 is formed as a sheet metal cage, which is made of a metal semi-finished, in particular a metal sheet or metal strip, with a thickness of less than 5 mm, preferably a thickness of less than 3 mm and in particular a thickness of less than 1 mm.
  • the cage 5 is in particular made of a sheet metal strip, bent or folded and welded.
  • the cage 5 has a plurality of webs 7, which extend in an axial direction, in particular parallel to a main axis of rotation D of the outer ring portion 3 and the rolling bearing 2.
  • the cage 5 Arranged laterally in the axial direction, the cage 5 has side ring sections 8 which connect the webs 7 to one another, so that the windows for receiving the rolling elements 4 are formed between the webs 7.
  • the windows are manufactured for example by means of punching, laser beam cutting, water jet cutting, etc.
  • the webs 7 are distributed in axial plan view of two different diameters Kl and K2.
  • the first circle diameter Kl is smaller than a free diameter O, which is formed by the rolling elements 4 in the installed position.
  • the free diameter O is formed by the radially inner upper sides of the rolling elements 4 in the installed position.
  • the second circle diameter K2, however, is larger than the free diameter O formed.
  • a web 7 is arranged on the small diameter Kl and the adjacent web 7 on the circle diameter K2, so that in the direction of rotation a zigzag line or in plan view forms a star-shaped shape, wherein the teeth 9 of the star defined by the webs 7 are.
  • each spike 9 exactly two rolling elements 4 are arranged, so that in each case two rolling elements 4 are arranged in contact in a region between two webs 7 on the second circle diameter K2.
  • the windows formed by the webs 7 and the side ring portions 8 are in the width, perpendicular to the longitudinal extent of the webs 7 narrower than the diameter of the rolling elements 4 designed so that the rolling elements 4 can not fall through the windows.
  • the roller bodies 4 secure in a form-fitting manner in the outer ring section 3, so that the arrangement is designed to be self-retaining.
  • the webs 7 on the second circle diameter K2 be moved so far that they are on a circle diameter K2 '( Figure lc) greater than the pitch circle diameter T of the rolling elements 4.
  • this assembly part step is between the full complement or vollkugelig arranged rolling elements 4 remaining space used to position a subset of the webs 7.
  • the webs 7 of the second circular diameter are successively shifted, each time a gap between the rolling elements 4 is utilized.
  • the total distance between the rolling elements 4 in the pitch circle diameter T is greater than the width of at least one web 7 of the circle diameter K2 is formed in the circumferential direction, but at the same time, for example. smaller than the sum of the widths of less than five, three or two of the webs 7 of the circle diameter K2 is formed in the circumferential direction.
  • the webs 7 of the first circle diameter Kl are displaced radially outwards, so that the rolling elements 4 are pressed apart and evenly distributed in the outer ring section 3 in the circumferential direction.
  • an assembly aid 10 is shown, which is designed as an annular disc, wherein the annular disc is radially outwardly supported on one of the shelves 6 and radially inwardly on the annular disc as an assembly aid 10, the webs 7 of the second circle.
  • Diameter K2 in the installed state ie on the circle diameter K2 'rest.
  • the annular disk as an assembly aid 10 can be used to the effect that according to the assembly step in the figure lb the webs 7 of the second pitch circle diameter K2 are guided radially outward so far that they rest on the disk as an assembly aid 10.
  • the cage 5 is folded in a star shape and then welded.
  • the cage 5 is only folded so much that it can be placed between paired rolling elements 4.
  • the webs 7 of the second pitch circle diameter K2 have enough space to be pushed through between the rolling elements 4.
  • the annular disc can be used as an assembly aid 10, which holds the webs 7 of the second circle diameter K2 and K2 'in the correct position.
  • FIGS. 2 a, b, c, d show a second exemplary embodiment of the invention in the same representation as in FIGS. 1 a, b, c, d.
  • the structure in FIG. 2a is comparable to the structure in FIG. 1a, but the distances between two adjacent webs 7 are significantly smaller and consequently also the first and the second circular diameters K1 and K2 are closer to one another.
  • the cage 5 is unfolded in an analogous manner, the webs 7 are brought to a common circle diameter K3, which is smaller than the pitch circle diameter T.
  • the resulting cage 5 thus has inner webs 7 only with respect to the pitch circle diameter T.
  • an annular disc as an assembly aid 10 wherein the disc rests again on one of the shelves 6 and the webs 7 lean in the installed state of the disc as an assembly aid 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlagerbausatz, Wälzlager aus dem Wälzlagerbausatz sowie Verfahren zur Montage des Wälzlagerbausatzes
Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerbausatz mit mindestens einem Außenringabschnitt und Wälzkörpern und mit einem Käfig, wobei der Käfig Seitenringabschnitte und eine Mehrzahl von Stegen aufweist und wobei sich die Stege zwischen den Seitenringab- schnitten erstrecken und Fenster bilden, die den Wälzkörpern zugeordnet sind, wobei die Anzahl der Wälzkörper der Anzahl der Fenster entspricht und wobei die Wälzkörper in einer Einbaulage in den Außenringabschnitt abwälzend anordbar sind. Die Erfindung betrifft auch ein Wälzlager, welches aus dem Wälzlagerbausatz gebaut wurde sowie ein Verfahren zur Montage des Wälzlagerbausatzes.
Wälzlager umfassen üblicherweise einen Außenring, einen Innenring sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern, welche zwischen Außenring und Innenring abwälzend angeordnet sind. Es sind so genannte vollrollige (oder auch vollkugelige) Wälzlager bekannt, welche käfiglos ausgebildet sind und die besonders hohe Tragzahlen aufweisen. Der Nachteil dieser vollrolligen Lager ist jedoch, dass die Wälzkörper sich gegeneinander kontaktieren können und auf diese Weise Reibung auftreten kann. Um diese zu vermeiden werden Wälzlager mit Käfigen eingesetzt, welche die Wälzkörper in den Wälzlagern voneinander beabstandet halten. Derartige Käfige können je nach Anwendungsfall aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Bei den Metallausführungen unterscheidet man insbesondere zwischen Blechkäfigen, also Käfigen, die aus einem Blechhalbzeug gefertigt sind, sowie Massivkäfigen, welche üblicherweise aus Messing hergestellt sind.
Die Druckschrift DE 833147, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt einen einteiligen Fensterkäfig für Zylinderrollenlager mit festen Außenborden. Der Einbau des Käfigs in das Zylinderrollenlager wird dadurch ermöglicht, dass der Käfig vor dem Einbau im Bereich des Käfigrandes zwischen den Stegen 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 schie- ben. Nach dem Einbau werden die Ausbiegungen beseitigt, sodass der Käfig seine endgültige Zylindergestalt annimmt und die Rollen im Außenring festhält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerbausatz vorzuschlagen, der einfach und/oder reproduzierbar zu montieren ist. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Wälzlager sowie ein Verfahren zur Montage des Wälzlagerbausatzes vorzuschlagen.
Diese und weitere Aufgaben werden durch einen Wälzlagerbausatz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einem Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerbausatz, welcher zum Aufbau eines Wälzlagers, insbesondre Radialwälzlagers, geeignet und/oder ausgebildet ist. Insbesondere dient der Wälzlagerbausatz zum Aufbau eines Zylinderrollenlagers.
Neben weiteren optionalen Komponenten umfasst der Wälzlagerbausatz mindestens einen Außenringabschnitt und Wälzkörper. Der Außenringabschnitt kann beispielsweise als ein Außenring ausgebildet sein, bei abgewandelten Ausführungsformen kann der Außenringabschnitt jedoch einen integralen Teil eines komplexeren Bauteils, wie z.B. eines Gehäuses oder einer Welle bzw. einer Achse, bilden. Die Wälzkörper können in einer Einbaulage in dem Außenringabschnitt abwälzend angeordnet werden. Besonders bevorzugt sind die Wälzkörper als Zylinderrollen ausgebildet.
Der Wälzlagerbausatz umfasst einen Käfig, welcher insbesondere zwei Seitenringab- schnitte und eine Mehrzahl von Stegen aufweist, welche sich zwischen den Seitenringab- schnitten erstrecken und diese verbinden. Durch die Stege werden Fenster gebildet, in denen in dem aufgebauten Wälzlager die Wälzkörper angeordnet sind. Die Anzahl der Wälzkörper entspricht somit der Anzahl der Fenster in dem Käfig. Insbesondere wird jedem Fenster genau ein Wälzkörper zugeordnet. Optional ergänzend umfasst der Wäl- zlagerbausatz noch einen Innenringabschnitt. Dieser kann als ein Innenring oder als ein Abschnitt eines komplexeren Bauteils, wie z.B. eines Gehäuses oder einer Welle bzw. einer Achse ausgebildet sein. Besonderes bevorzugt ist der Käfig als ein Blechkäfig ausgebildet, welcher insbesondere aus einem Blechstreifen aus Metall gefertigt ist. Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in einem Montagezustand des Käfigs die Stege auf mindestens zwei unterschiedlichen Kreisdurchmessern angeordnet sind, wobei mindestens einer der Kreisdurchmesser kleiner als der durch die Wälzkörper in Einbaulage in dem Außenringabschnitt gebildete freie Durchmesser ist. Den freien Durchmesser als Referenz erhält man somit dadurch, dass die Wälzkörper in den Außen- ringabschnitt in die Position eingesetzt werden, in der sie auch später im Betrieb des resultierenden Wälzlagers angeordnet sind. Die Stege des Käfigs sind in dem Montagezustand des Käfigs auf mindestens zwei unterschiedliche Kreisdurchmesser verteilt. Wie später noch genauer erläutert wird, kann der Käfig aus dem Montagezustand durch eine Gestaltänderung in einen Einbauzustand überfuhrt werden, wobei sich die radiale Posi- tion von mindestens einem Teil der Stege ändert.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Gestaltänderung des Käfigs von dem Montagezustand in den Einbauzustand dadurch erreicht wird, dass die Stege in radialer Richtung und zugleich zueinander verschoben werden. Diese Positionsänderung der "Knotenpunkte" in dem Käfig führt dazu, dass die Käfigbereiche zwischen den Stegen weniger verformt werden müssen, sodass in diesen Bereichen die Belastung geringer ist. Die Gestaltänderung erfolgt somit durch ein "ziehharmonikaartiges Ausklappen" der Stege und nicht oder nicht maßgeblich durch eine Krümmungsänderung der Käfigbereiche zwischen den Stegen. Auf diese Weise wird die Montage vereinfacht und zugleich die Reproduzierbarkeit erhöht, da das "Ausklappen" der Stege kontrollierter durchgeführt werden kann als eine Krümmungsänderung der Seitenringabschnitt zwischen den Stegen. Besonders bevorzugt sind die Stege des Käfigs in Umlaufrichtung um eine Drehachse des Wälzlagers bzw. des Außenringabschnitts zickzackartig auf den mindestens zwei Kreisdurchmessern verteilt. Besonders bevorzugt sind die Stege auf genau zwei Kreisdurch- messer verteilt, wobei in Umlaufrichtung jeweils ein Steg auf einem der Kreisdurchmesser und der nachfolgende Steg auf einem anderen der Kreisdurchmesser angeordnet ist. Beispielsweise unterscheiden sich die Kreisdurchmesser um mehr als 2 mm, vorzugsweise um mehr als 5 mm und im speziellen mehr als 10 mm. Die zickzackartige Anordnung der Stege erlaubt - wie bereits erläutert - eine Überführung des Käfigs von dem Montagezustand in den Einbauzustand durch ein Auseinanderfalten des Käfigs, sodass die Belastung der Bereiche zwischen den Stegen gering gehalten ist. Betrachtet man den Käfig in einer axialen Draufsicht, so ist dieser in dieser Ausführungsform sternförmig gebildet, wobei die Zacken des Sterns durch die abwech- selnde Anordnung der Stege auf den zwei Kreisdurchmessern erzeugt sind.
Die zwei Kreisdurchmesser sind vorzugsweise so gewählt, dass der innere Kreisdurchmesser kleiner als der zuvor genannte freie Durchmesser der Wälzkörper in Einbaulage ist und der äußere Kreisdurchmesser größer als der freie Durchmesser ist. In dieser bevorzugten Ausgestaltung ist es möglich, den Käfig in den Außenringabschnitt mit bereits vormontierten Wälzkörpern einzuführen, wobei jedem Zacken des Käfigs genau zwei Wälzkörper zugeordnet sind. In dieser Ausgestaltung kann der Käfig in Montagezustand beispielsweise in den Außenringabschnitt mit den Wälzkörpern eingeklemmt werden, sodass dieser selbsthaltend angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Breite der Fenster senkrecht zur Längserstreckung der Stege kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper. Diese Ausgestaltung führt dazu, dass die Wälzkörper nicht durch die Fenster durchfallen können, sodass die Wälzkörper nach Einführung des Käfigs im Montagezustand gesichert sind und somit die Montage noch weiter vereinfacht ist. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Käfig durch die Gestaltänderung von dem Montagezustand in den Einbauzustand überführt, wobei der Käfig in dem Einbauzustand zur Beabstandung der Wälzkörper zueinander ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wälzkörper in dem Außenringabschnitt vollrollig oder vollkugelig anordbar bzw. angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird die Tragzahl des resultierenden Wälzlagers deutlich erhöht. Die Erhöhung der Tragzahl wird dadurch erreicht, dass sich die Stege des Käfigs im Einbauzustand auf einem Kreisdurchmesser befinden, welcher wahlweise größer oder kleiner als der Teilkreisdurchmesser der Wälzkörper ist, also dem Durchmesser, der durch die Drehach- sen der Wälzkörper gebildet ist, jedoch diesem nicht entspricht. Durch diese Ausgestaltung werden die Stege in radiale Bereiche verlegt, die ausreichend Bauraum für die Stege aufweisen, ohne die Anzahl der Wälzkörper in dem resultierenden Wälzlager verringern zu müssen, um Platz zwischen den Wälzkörpern für die Stege des Käfigs schaffen zu müssen.
Bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung liegen alle Stege des Käfigs in dem Einbauzustand auf einem Kreisdurchmesser, der größer als der freie Durchmesser der Wälzkörper, jedoch kleiner als der Teilkreisdurchmesser der Wälzkörper ausgebildet ist. Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung liegen die Stege des Käfigs in dem Einbauzustand auf zwei Kreisdurchmessern, wobei ein erster Kreisdurchmesser größer und ein zweiter Kreisdurchmesser kleiner als der Teilkreisdurchmesser der Wälzkörper ausgebildet ist. Besonders bevorzugt sind die Stege abwechselnd auf den zwei Kreisdurchmessern verteilt. Insbesondere sind die zwei Kreisdurchmesser größer als der freie Durchmesser der Wälzkörper.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Wälzlager, welches aus dem Wälzlagerbausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche bzw. wie dieser zuvor beschrieben wurde gebaut wurde. Das Wälzlager ist durch konstruktive Merkmale, die durch die Gestaltänderung von dem Montagezustand in den Einbauzustand des Käfigs resultieren, eindeutig identifizierbar. Der Käfig kann wälzkörper- oder innenbordgeführt sein. Besonders bevorzugt weist der Außenringabschnitt zwei Borde auf, die die Wälzkörper seitlich führen. Gerade bei einem Außenringabschnitt mit zwei seitlichen Borden ist die Montage besonders schwierig, da zunächst die Wälzkörper eingesetzt und nachträglich der Käfig montiert werden muss. Hier treten die Vorteile der Erfindung besonders stark hervor.
Ein letzter Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage des Wälzlagerbausatzes, wie dieser zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Bau eines Wälzlagers, wie dieses zuvor beschrieben wurde, wobei der Käfig in dem Montagezustand in den Außenringabschnitt eingesetzt wird und in den Einbauzustand überführt wird.
Besonders bevorzugt wird der Käfig zur Überführung von dem Montagezustand in den Einbauzustand plastisch verformt. Eine plastische Verformung kann beispielsweise durch Beaufschlagung einer radial wirkenden Umformkraft auf die in der radialen Position zu versetzenden Stege erreicht werden. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können Hilfsmittel, wie z.B. Scheiben eingesetzt werden, welche ein axiales Ausweichen des Käfigs während der Umformung verhindern und/oder welche eine radiale Anlage als Montagehilfe für die Stege bilden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen: Figuren 1 a, b, c, d die Montage eines Wälzlagers aus einem Wälzlagerbausatz als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figuren 2 a, b, c, d eine alternative Ausführungsform in gleicher Darstellung wie in der Figur 1. Die Figuren 1 a, b, c, d zeigen in einer axialen, schematischen Draufsicht verschiedene Montageschritte, bei denen ein Wälzlagerbausatz 1 (Figur 1 a) zu einem Wälzlager 2 (Figur 1 c) zusammengebaut wird. In der Figur 1 a ist der Wälzlagerbausatz 1 in einem Montagezustand gezeigt. In der Figur lb ist ein Zwischenschritt bei der Montage gezeigt. Die Figur lc zeigt das montierte Wälzlager 2. Die Figur ld zeigt eine mögliche Vereinfachung der Montage.
In der Figur la ist in einer axialen, schematischen Draufsicht der Wälzlagerbausatz 1 gezeigt, welcher einen Außenring als Außenringabschnitt 3, eine Mehrzahl von Wälzkörpern 4 sowie einen Käfig 5 in einem Montagezustand zeigt. Der Außenringabschnitt 3 weist zwei feste, seitlich führende Borde 6 auf, wobei zwischen den Borden 6 eine Laufbahn für die Wälzkörper 4 angeordnet ist, sodass diese auf dem Außenringabschnitt 3 abwälzen können. Der Außenringabschnitt 3 ist für ein Radialwälzlager ausgebildet. Die Wälzkörper 4 sind als Zylinderrollen realisiert, welche auf der Laufbahn abwälzen und zwischen den Borden 6 angeordnet sind. Die Drehachsen der Wälzkörper 4 bilden einen Teilkreisdurchmesser T der Wälzkörper 4.
Der Käfig 5 ist als ein Blechkäfig ausgebildet, welcher aus einem Metallhalbzeug, insbe- sondere einem Metallblech oder Metallband, mit einer Dicke kleiner 5 mm, vorzugsweise einer Dicke kleiner 3 mm und insbesondere einer Dicke kleiner 1 mm gefertigt ist. Der Käfig 5 wird insbesondere aus einem Blechstreifen gefertigt, gebogen bzw. gefaltet und geschweißt. Der Käfig 5 weist eine Mehrzahl von Stegen 7 auf, welche sich in einer axialen Richtung, insbesondere parallel zu einer Hauptdrehachse D des Außenringabschnitts 3 bzw. des Wälzlagers 2 erstrecken. In axialer Richtung seitlich angeordnet weist der Käfig 5 Seitenringabschnitte 8 auf, welche die Stege 7 untereinander verbinden, sodass zwischen den Stegen 7 die Fenster zur Aufnahme der Wälzkörper 4 gebildet sind. Die Fenster sind beispielsweise mittels Stanzen, Laserstrahlschneiden, Wasserstrahlschneiden etc. gefertigt.
Wie sich aus der Figur 1 a ergibt, sind die Stege 7 in axialer Draufsicht auf zwei unterschiedliche Kreisdurchmesser Kl und K2 verteilt. Der erste Kreisdurchmesser Kl ist kleiner als ein freier Durchmesser O, der durch die Wälzkörper 4 in Einbaulage gebildet ist. Insbesondere wird der freie Durchmesser O durch die radial innen liegenden Oberseiten der Wälzkörper 4 in Einbaulage gebildet. Der zweite Kreisdurchmesser K2 ist dagegen größer als der freie Durchmesser O ausgebildet.
In Draufsicht ist jeweils ein Steg 7 auf dem kleinen Durchmesser Kl und der benachbarte Steg 7 auf dem Kreisdurchmesser K2 angeordnet, sodass sich in Umlaufrichtung eine Zickzack-Linie oder in Draufsicht eine sternförmige Gestalt bildet, wobei die Zacken 9 des Sterns durch die Stege 7 definiert sind.
Besonders hervorzuheben ist, dass zwischen jedem Zacken 9 genau zwei Wälzkörper 4 angeordnet sind, sodass jeweils zwei Wälzkörper 4 kontaktierend in einem Bereich zwischen zwei Stegen 7 auf dem zweiten Kreisdurchmesser K2 angeordnet sind. Die durch die Stege 7 und die Seitenringabschnitte 8 gebildeten Fenster sind in der Breite, senkrecht zur Längserstreckung der Stege 7 schmaler als der Durchmesser der Wälzkörper 4 ausgelegt, sodass die Wälzkörper 4 durch die Fenster nicht durchfallen können. Diese Ausgestaltung führt dazu, dass in dem gezeigten Montagezustand des Käfigs 5 dieser die Wälzkörper 4 in dem Außenringabschnitt 3 formschlüssig sichert, sodass die Anordnung selbsthaltend ausgebildet ist. Bei einer Montage des Wälzlagers 2 müssen somit nur die Wälzkörper 4 eingesetzt und nachfolgend der Käfig 5 eingeschoben werden, um zu einer selbsthaltenden Einheit zu kommen.
In der Figur lb ist ein Montageschritt zur Montage des Wälzkörperbausatzes 1 dargestellt, wobei während des Montageschritts über eine radial wirkende Kraft F die Stege 7 in radialer Richtung verschoben werden und zugleich umgeformt oder gebogen werden, um diesen in den Einbauzustand gemäß der Figur lc zu überführen.
Es ist insbesondere möglich, dass in einem ersten Montageteilschritt die Stege 7 auf dem zweiten Kreisdurchmesser K2 soweit verschoben werden, dass diese auf einem Kreisdurchmesser K2' (Figur lc) größer als der Teilkreisdurchmesser T der Wälzkörper 4 liegen. Bei diesem Montageteilschritt wird der zwischen den vollrollig oder vollkugelig angeordneten Wälzkörpern 4 verbleibende Zwischenraum genutzt, um eine Teilmenge der Stege 7 zu positionieren.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass alle Stege 7 von dem zweiten Kreis- durchmesser K2 gleichzeitig verschoben werden, sodass der Gesamtabstand zwischen den Wälzkörpern 4 im Teilkreisdurchmesser T, also der Abstand zwischen zwei Wälzkörpern 4, wenn alle Wälzkörper 4 bis auf die zwei genannten kontaktierend aneinander liegen, größer als die Summe der Breiten der Stege 7 des Kreisdurchmessers K2 in Umlaufrichtung ausgebildet ist. Alternativ werden die Stege 7 des zweiten Kreis- durchmessers nacheinander verschoben, wobei jedes Mal eine Lücke zwischen den Wälzkörpern 4 ausgenutzt wird. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass der Gesamtabstand zwischen den Wälzkörpern 4 im Teilkreisdurchmesser T größer als die Breite von mindestens einem Steg 7 des Kreisdurchmessers K2 in Umlaufrichtung ausgebildet ist, jedoch zugleich z.B. kleiner als die Summe von den Breiten von weniger als fünf, drei oder zwei der Stege 7 des Kreisdurchmessers K2 in Umlaufrichtung ausgebildet ist.
In einem zweiten Montageteilschritt nach der Platzierung der Stege 7 des zweiten Kreisdurchmessers K2 werden die Stege 7 des ersten Kreisdurchmessers Kl radial nach außen verschoben, sodass die Wälzkörper 4 auseinander gedrückt und gleichmäßig in dem Außenringabschnitt 3 in Umlaufrichtung verteilt sind.
In der Figur lc ist das Wälzlager 2 im Einbauzustand zu sehen, wobei die Stege 7 des zweiten Kreisdurchmessers K2 nun auf einem Kreisdurchmesser K2' angeordnet sind, welcher größer als der Teilkreisdurchmesser T ist und die Stege 7 des ersten Kreis- durchmessers Kl auf einem Kreisdurchmesser ΚΓ angeordnet sind, der kleiner als der Teilkreisdurchmesser T ist, jedoch größer als der freie Durchmesser O ist. In einem nachfolgenden Montageschritt kann beispielsweise ein Innenring, eine Welle, Achse oder dergleichen in das Wälzlager 2 eingeführt werden. In der Figur ld ist eine Montagehilfe 10 gezeigt, welche als eine Ringscheibe ausgebildet ist, wobei sich die Ringscheibe radial außen auf einem der Borde 6 abstützt und sich radial innen auf der Ringscheibe als Montagehilfe 10 die Stege 7 des zweiten Kreis- durchmessers K2 im Einbauzustand, also auf dem Kreisdurchmesser K2' anliegen. Die Ringscheibe als Montagehilfe 10 kann dahingehend genutzt werden, dass gemäß dem Montageschritt in der Figur lb die Stege 7 des zweiten Teilkreisdurchmessers K2 soweit radial nach außen geführt werden, dass diese an der Scheibe als Montagehilfe 10 anliegen.
Bei einer möglichen Ausgestaltung wird der Käfig 5 sternförmig gefaltet und anschließend geschweißt. Der Käfig 5 wird nur soviel gefaltet, dass er zwischen paarweise zusammen geschobenen Wälzkörpern 4 platziert werden kann. Durch gleich- mäßiges Drücken auf die Stege 7 des zweiten Teilkreisdurchmessers K2 wird der Käfig 5 in den Einbauzustand gebracht. Die Stege 7 des zweiten Kreisdurchmessers K2 haben dabei ausreichend Platz, um zwischen den Wälzkörpern 4 durchgeschoben zu werden. Wenn der Käfig 5 in seinem Einbauzustand ist, schieben die Stege 7 des Kreisdurchmessers Kl die Wälzkörper 4 auseinander, sodass diese gleichmäßig in Umlaufrichtung verteilt sind. Für die Montage kann die Ringscheibe als Montagehilfe 10 genützt werden, die die Stege 7 des zweiten Kreisdurchmessers K2 bzw. K2' in der richtigen Position hält.
Die Figuren 2 a, b, c, d zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in gleicher Darstellung wie in den Figuren 1 a, b, c, d. Der Aufbau in der Figur 2a ist mit dem Aufbau in der Figur la vergleichbar, wobei jedoch die Abstände zwischen zwei benachbarten Stegen 7 deutlich geringer ausfallen und folglich auch der erste und der zweite Kreisdurchmesser Kl und K2 enger beieinander liegen. Gemäß der Figur 2b wird der Käfig 5 in analoger Weise auseinandergefaltet, die Stege 7 werden jedoch auf einen gemeinsamen Kreisdurchmesser K3 gebracht, welcher kleiner als der Teilkreisdurchmesser T ist. Der resultierende Käfig 5 weist somit nur in Bezug auf den Teilkreisdurchmesser T innenliegende Stege 7 auf. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Ringscheibe als Montagehilfe 10 einzusetzen, wobei die Scheibe wieder an einem der Borde 6 anliegt und sich die Stege 7 in dem Einbauzustand an der Scheibe als Montagehilfe 10 anlehnen. Bezugszeichenliste
1 Wälzlagerbausatz
2 Wälzlager
3 Außenringabschnitt
4 Wälzkörper
5 Käfig
6 Bord
7 Stege
8 Seitenringabschnitt
9 Zacken
10 Montagehilfe
T Teilkreisdurchmesser
D Hauptdrehachse
K Kreisdurchmesser
O Freier Durchmesser
F radial wirkende Kraft

Claims

Patentansprüche
Wälzlagerbausatz (1)
mit mindestens einem Außenringabschnitt (3) und Wälzkörpern (4),
mit einem Käfig (5), wobei der Käfig (5) Seitenringabschnitte (8) und eine Mehrzahl von Stegen (7) aufweist und wobei sich die Stege (7) zwischen den Seitenringabschnitten (8) erstrecken und Fenster bilden, die den Wälzkörpern (4) zugeordnet sind, wobei die Anzahl der Wälzkörper (4) der Anzahl der Fenster entspricht und wobei die Wälzkörper (4) in einer Einbaulage in dem Außenringabschnitt (3) abwälzend anordbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Montagezustand des Käfigs (5) die Stege (7) auf mindestens zwei unterschiedlichen Kreisdurchmessern (Kl, K2) angeordnet sind, wobei mindestens einer der Kreisdurchmesser (Kl) kleiner als der durch die Wälzkörper (4) in Einbaulage in dem Außenringabschnitt (3) gebildete freie Durchmesser (O) ist.
Wälzlagerbausatz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Montagezustand die Stege (7) des Käfigs (5) in Umlaufrichtung zickzackartig auf den mindestens zwei Kreisdurchmessern (Kl, K2) verteilt sind.
Wälzlagerbausatz (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Fenster senkrecht zur Längserstreckung der Stege (7) kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper (7) ausgebildet sind.
Wälzlagerbausatz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (7) in dem Außenringabschnitt (3) vollrollig anordbar sind.
Wälzlagerbausatz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (5) durch eine Gestaltänderung von dem Montagestand in einen Einbauzustand überführbar ist, wobei der Käfig (5) in dem Einbauzustand zur Beabstandung der Wälzkörper (4) zueinander ausgebildet ist. Wälzlagerbausatz (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (7) des Käfigs (5) in dem Einbauzustand auf einem Kreisdurchmesser (K3) liegen, der kleiner als der Teilkreisdurchmesser (T) der Wälzkörper ausgebildet ist.
Wälzlagerbausatz (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (7) des Käfigs (5) in dem Einbauzustand auf zwei Kreisdurchmesser (ΚΓ, K2') verteilt sind, wobei ein erster Kreisdurchmesser (ΚΓ) kleiner und ein zweiter Kreisdurchmesser (Κ2') größer als der Teilkreisdurchmesser (T) der Wälzkörper (4) ausgebildet ist.
Wälzlager (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (2) aus einem Wälzlagerbausatz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaut ist.
Verfahren zur Montage des Wälzlagerbausatzes (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (5) in dem Montagezustand in den Außenringabschnitt (3) eingesetzt wird und in den Einbauzustand überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (5) zur Überführung von dem Montagezustand in den Einbauzustand plastisch verformt wird.
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DE833147C (de) 1941-05-11 1952-04-07 Ver Kugellagerfabriken A G Einteiliger Fensterkaefig fuer Zylinderrollenlager mit festen Aussenborden
GB967645A (en) * 1960-04-15 1964-08-26 Pitner Alfred Improvements in cylindrical needle bearings embodying a guiding cage and method of manufacture thereof
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