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Käfig für Nadellager Die Erfindung bezieht sich auf Käfige für Nadellager.
Fensterkäfige für Nadellager mit einzeln geführten und gehaltenen Nadeln, werden
auf Grund ihrer geringen Wandstärke vorwiegend aus glattem Rohr in der Weise hergestellt,
daß man die Fenster stanzt und durch Profilrollen innen und außen Haltenasen erzeugt,
welche die Halterung der Nadeln im Fenster übernehmen. Die Profilrollen bilden am
Mantel des Käfigs Rillen, in den Stegen und drücken einen Teil des Materials in
den freien Raum der Fenster, so daß dort nasenartige Haltevorsprünge gebildet werden,
deren gegenseitiger Abstand kleiner ist als der Nadeldurchmesser. Die Gefahr der
Verformung der Stege und die Beanspruchung des Werkstoffes ist dabei außerordentlich
groß.
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Bei den kleinen Wandstärken der Käfige und der Käfigstege z.B. von,
etwa 1 mm für Nadeln mit einem Durchmesser von 1,5 mm oder von etwa 1,5 mm für Nadeln
mit einem Durchmesser von 2 mm, aber auch für Nadeln mit einem Durchmesser von 3
mm, bei denen etwa 2,4 mm Käfigwandstärke benötigt wird, können solche Verformungen
Deformierungen der Stege und Materialverdrängung bis in den Teilkreisdurchmesser,
also bis zu jener Linie ergeben, an der der Käfigsteg die Nadeln achsparallel führt.
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Es ist besonders ungünstig, daß beim Rollen mit Profilrollen die Wandstärke
der Stege an der Stelle, an. der die Haltenasen sich bilden, um die Tiefe der Rille
verringert werden, so daß damit der radiale Abstand, der inneren und äußeren Haltenase
kleiner wird und die Verformung sich bis zur Berührungslinie der Nadeln, etwa dem
Mittelkreis des Käfigzylinders auswirkt. Dies tritt um so eher ein, je dünner die
Wandstärke des Käfigs ist. Die Nachteile solcher, auch von der Materialfestigkeit
und Verformungsfähigkeit des Materials abhängigen Deformierungen sind bei Nadellagern
mit kleinem Nadeldurchmesser besonders groß. Die achsparallele Führung der Nadeln
erfolgt nicht wie bei Zylinderrollen durch die seitlichen Laufbahn borde an den
Stirnflächen der Rollkörper, sondern allein durch die Berührung der Zylindererzeugenden
der Nadeln mit den gegenüberliegenden Flächen der Käfigstege. Daraus ergibt sich
aber bei einer Deformierung der Stegflächen an der Berührungsstelle der Nadeln eine
Anlagefläche, die nicht achsparallel ist.
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Eine wesentliche Verbesserung der bisherigen Käfige für Nadellager
dieser Art und damit eine Beseitigung der geschilderten Nachteile wird mit einem
Käfig, bei dem die Nadeln einzeln in Käfigfenstern an den Stegen geführt und gehalten
werden, gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß die Nadeln nach außen durch Verformen
von in Umfangsrichtung auf den Stegen verlaufenden Rippen gehalten sind. Dadurch
wird erreicht, daß die Nadeln an den Stegflächen etwa im Teilkreisdurchmesser achsparallel
geführt werden. Nach innen können die Nadeln in bekannter Weise z. B. durch die
Käfigtaschenform oder durch Verstemmen der Steginnenflächen gehalten werden.
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Die Ausbildung der äußeren Haltevorsprünge wird durch die Erfindung
in geometrisch besonders günstiger Weise erreicht. Fensterkäfige, als Zylinder gedreht,
werden an ihrer äußeren Mantelfläche z. B. mit Profilstahl derart geformt, daß in
Umfangsrichtung verlaufende Rillen ausgedreht werden und Rippen stehenbleiben, welche
in ihrem Ausgangsdurchmesser sogar über das Maß des Käfigs hinwegragen können. Die
Haltevorsprünge, welche die Nadeln gegen Herausfallen nach außen sichern, werden
nach dem Stanzen der Fenster z. B. derart gebildet, daß glatte zylindrische Rollen
den Käfig überwalzen, während dieser sich vorzugsweise in beiden Richtungen dreht,
wobei die dachförmigen, durch die Ausstanzungen der Fenster unterbrochenen. Rippen
allseitig verformt werden. Das in die Käfigfenster hineingedrückte Material bildet
so die Haltenasen für die Nadeln.
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Die Höhe und der Querschnitt dieser radial gerichteten Rippen oder
Vorsprünge ist so gewählt, daß bei einem bestimmten Verformungsgrad, welcher erforderlich
ist, um die Vorsprünge von zwei gegenüberliegenden Stegen so weit zu bilden, daß
ihr Abstand kleiner ist als der Nadeldurchmesser, der Verformungswiderstand, welcher
aus den Profilveränderungen der radialem Rippen und ihrer Abstützung aus den Käfigstegen
sich bildet, so groß wird, daß eine tiefer greifende Verformung der Haltenasen an
den Stegwänden bis zur Berührungsfin.ie der Nadeln. nicht
stattfinden
kann. Damit wird die Verformung in gewünschter Weise auf die äußeren Teile des Käfigzylinder
beschränkt, was in einfacher Weise z. B. durch die Größe des Durchmessers der Nuten
geschieht.
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Die Größe der Vorsprünge und die Materialverformung in radialer Richtung
kann auch dadurch begrenzt werden, daß die umlaufenden Rippen sehr nahe an die stirnseitigen
Begrenzungsringe der Stege gelegt werden. Damit entsteht nach einer Seite in Richtung
zur Käfigmitte ein stärkerer Querschnittsabfall, während zum stirnseitigen Begrenzungsring
ein geringer, möglichst flacher Querschnittsabfall ausgeführt sein kann. Die Verformung
der dachförmigen Rippen, deren Querschnitt in der geschilderten Weise für eine Bildung
von: Haltevorsprüngen an der äußeren Peripherie besonders günstig gestaltet ist,
kann auch durch in radialer Richtung wirkende Stempel oder in anderer bekannter
Weise geschehen.
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Die Stufen oder Aussparungen ergeben auch, daß die Nadeln im eingelegten
Zustand auf einem Teil ihres Mantels nach außen frei liegen, damit entsteht die
Möglichkeit, diese Nadeln durch profilierte Greifer so zu umfassen, daß sie genau
in achsparalleler Lage liegen, wenn die Bildung der Haltevorsprünge z. B. durch
Verstemmen vorgenommen wird. Dabei werden die Nadeln. in radialer Richtung aus ihrem
Teilkreisdurchmesser verschoben. Wenn in dieser Lage das Material gegen die Nadeln
gepreßt wird, wird eine begrenzte Verformung erzielt, und es entsteht durch den
nachträglichen Rücktritt der Nadeln in ihren wirklichen Teilkreis eine hinreichende
radiale Freiheit der Nadeln, um die auftretenden Fehler beim Lauf des Käfigs auszugleichen
und eine Berührung der Nadeln mit den Haltevorsprüngen zu vermeiden.
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Die Verformungen ergeben ebenfalls den Vorteil, daß die Haltevorsprünge
an der äußersten Peripherie des Zylinders, also ganz außen an den Fensterkanten
entstehen und nicht wie beim Einrollen mit Profilrollen um die Rillentiefe nach
dem Teilkreisdurchmesser der Nadeln. verschoben werden.
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Die Ausnehmungen am Käfigumfang ergeben weiterhin eine Gewichtsersparnis,
die sich bei dem geringen Gewicht der Nadeln günstig auswirkt.
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Beim Stanzen entsteht der Vorteil, daß durch die geringere Wandstärke
die Fenster enger aneinanderliegen können und der Käfig somit mehr Nadeln enthält.
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Diese Ausnehmungen dienen weiterhin zur Einlagerung von Fett, welches
besonders bei niedrigen Drehzahlen .die Nachschmierfristen erhöht. Einzelheiten
der Erfindung werden beispielsweise in den Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Fensterkäfig für Nadellager
mit ringförmig ausgedrehten Nuten und dachförmig ausgebildeten Vorsprüngen; Fig.
2 zeigt einen Schnitt durch den gleichen Käfig an der Stelle A-B der Fig. 1; Fig.3
zeigt einen Fensterkäfig mit einer Nut in der Mitte des Käfigs, Fig. 4 einen Schnitt
durch Fig. 3 an der Stelle C-D
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Zeichnung
eines ' Käfigs ähnlich Fig. 1, Fig.6 die Verformung der dachförmigen Vorsprünge
als Längsschnitt ähnlich Fig. 1, Fig.7 einen Schnitt durch Fig.6 an der Stelle E-F
und Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Käfigsteg mit in ihrem mittleren Teil unterbrochenen
Rippen.
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Der in Fig. 1 dargestellte Käfig zeigt im Längsschnitt das Profil
der Stege 1, die an ihren Enden durch die Stirnringe 2 verbunden sind. Bei der Herstellung
dieses Käfigs wird z. B. so vorgegangen, daß aus einem zylindrischen Rohr das Profil
mit den Nuten 3 und 4 ausgedreht wird und die Vorsprünge 5 als Ringe mit dachförmigem
Profil stehenbleiben. Die Fenster für die Nadeln werden ausgestanzt und geräumt,
und im Innern des Zylinders werden aus den Stegen heraus durch Stemmen Haltenasen
gebildet, oder es werden in beliebiger Weise Vorsprünge angeformt, die entweder
an den Stegen oder an den Stirnflächen der Fensterwände liegen können. Auf dem Wege
der Spritz-und Preßtechnik kann der Käfig mit seinem äußeren Profil und mit den
Haltevorsprüngen nach innen in den Fensterraum in der geschilderten Form fertig
hergestellt werden. In einem solchen Käfig werden die äußeren Haltevorsprünge dann
durch Überrollen der Stege derart gebildet, daß die dachförmigen Vorsprünge sich
insbesondere in den Raum der Fenster hinein verformen.
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Eine Ausbildungsform solcher Vorsprünge nach der Verformung zeigt
Fig.2, in welcher nach innen durch kerbartige Verstemmungen 6 Vorsprünge 7 gebildet
sind und außen die radial gerichteten Rippen 8 an ihren Einmündungen in die Fenster
zu Vorsprüngen 9 geformt sind.
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Die Fig.3 zeigt als Beispiel, daß die gewünschte Lage der Vorsprünge
in größtmöglicher Entfernung von dem Teilkreis oder der Berührungslinie der Nadeln
auch dadurch erreicht werden kann, daß die Nut 10 in der Mitte und die Rippen 11
an den Seiten in der Nähe der Führungsborde der Käfige liegen und die Haltevorsprünge
12, wie Fig. 4 zeigt, durch Kerben 13 erzeugt werden.
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Die Lage der Nadeln 14 in dem Käfig zeigt in perspektivischer Form
Fig. 5, die besonders günstige Verformung der dachförmigen Vorsprünge zeigen.
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In den Fig. 6 und 7 stellt das gestrichelte Profil 15 die Ausgangsform
und das ausgezogene Profil 16 die Form nach der Verformung dar. Beide Darstellungen
veranschaulichen, daß die Deformierung gelenkt und so die Berührungslinie der Stegfläche
mit der Nadel nicht deformiert wird.
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Weitere Vorteile beim Verformen und Anformen der Haltevorsprünge ergeben
sich, wenn die in der Umfangsrichtung verlaufenden Rippen 17 unterbrochen werden.
Derartige Unterbrechungen 18 werden vorzugsweise dann angebracht, wenn der Käfig
nach dem Gieß- oder Spritzgießverfahren hergestellt wird. In einfacher Weise kann
dies z. B. mittels Formstempel geschehen, die an den. Unterbrechungen oder Aussparungen
17 entsprechend ausgebildete Vorsprünge aufweisen.