DE102004031027A1

DE102004031027A1 - Käfig für zylindrische Wälzkörper

Info

Publication number: DE102004031027A1
Application number: DE102004031027A
Authority: DE
Inventors: Steffen Dipl.-Ing.(FH) Säbsch
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-06-26
Filing date: 2004-06-26
Publication date: 2006-01-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Käfig für zylindrische Wälzkörper (14), insbesondere Nadelkäfig, dessen Seitenringe (1, 2) durch Taschen (6) bildende Stege (5) miteinander verbunden sind. DOLLAR A Die Taschen (6) zeichnen sich dadurch aus, dass an ihren in axialer Richtung gegenüberliegenden Stirnseiten je eine beidseitig in Umfangsrichtung freigestellte Zunge (15) angeordnet ist, die im radial abgewinkelten Zustand die Anlauffläche für die Wälzkörper (14) bildet. DOLLAR A Durch diese Zungen wird ein stirnseitiges Herausgleiten der Wälzkörper (14) aus den Taschen (6) verhindert. Außerdem wird der Schmiermitteldurchfluss durch den Käfig wesentlich verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Käfig für zylindrische Wälzkörper, insbesondere Nadelkäfig, dessen Seitenringe durch Taschen bildende Stege miteinander verbunden sind, wobei die Stege so profiliert sind, dass sie die Wälzkörper mittels parallel zu deren Achsen verlaufenden Stegkanten einzeln beiderseits eines Teilkreises halten und die Seitenringe im Bereich der Taschen radial gerichtete Anlaufflächen aufweisen, an denen die Wälzkörper mit ihren Stirnflächen anlaufen.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Käfig ist in der US 5,391,005 vorbeschrieben. Dieser Käfig hat ein M-förmiges Querschnittsprofil und besteht aus zwei Seitenringen, die durch gleichmäßig über den Umfang verteilte Trennstege miteinander verbunden sind. Die Stege, die zusammen mit den Seitenringen Taschen zur Aufnahme der Wälzkörper begrenzen, sind in mehrere Abschnitte unterteilt und zwar in zwei seitliche Stegabschnitte, einen Mittelabschnitt und zwei schräg verlaufende Verbindungsabschnitte. Das heißt, sie sind in Richtung Lagermittelpunkt bis über den Teilkreis hinaus durchgekröpft. Die Halterung der Wälzkörper nach außen bzw. nach innen erfolgt durch die außerhalb bzw. innerhalb des Teilkreises liegenden Stegabschnitte.

Bei derartigen Nadelkäfigen sind Nadellänge und Käfigbreite so aufeinander abgestimmt, dass die Nadeln in ihrer axialen Ausdehnung nahezu von Seitenring zu Seitenring reichen, um ein stirnseitiges Kippen der Nadeln aus den Taschen zu verhindern. Nun kann aber der Fall eintreten, dass unter bestimmten technischen Gegebenheiten, beispielsweise bei großen Übergangsradien an abgestuften Wellen, derartige Käfige mit verkürzten Nadeln bestückt werden müssen, da andernfalls die Nadeln im Übergangsbereich der Welle teilweise im Bereich des Übergangsradius abrollen müssten. Würde man nun einen solchen Käfig mit verkürzten Nadeln bestücken, könnten diese möglicherweise über die Stege kippen und unter den angestanzten Halterung hindurchschlüpfen und somit aus der Tasche fallen. Dies wird nach dem bisherigen Stand der Technik gemäß der US 5,391,005 dadurch verhindert, indem die Wälzkörper mit ihren Stirnflächen an radial nach innen gerichteten Ausbauchungen der Seitenringe anlaufen.

Nachteilig dabei ist zum einen, dass diese Ausbauchungen einen nur unzureichenden Anlauf der Lagernadeln mit deren Stirnflächen erlauben. Dies ist dadurch bedingt, dass die Ausbauchung aufgrund ihrer festen Anbindung an den Seitenringen keine planparallele Anlagefläche aufweist, d.h., zwischen Ausbauchung und Stirnfläche der Lagernadel ist kein Flächenkontakt, sondern bestenfalls ein Linienkontakt möglich. Zum anderen ist ebenfalls von Nachteil, dass ein solcher Anlauf der Lagernadeln den Öldurchfluß durch den Lagerkäfig unnötig erschwert. Dieses Problem tritt insbesondere dort auf, wenn aus konstruktiven Gründen zwei Lagerkäfige nebeneinander angeordnet werden müssen.

Eine andere Art der Ausbauchung zur Anlage der Lagernadeln bei einem gattungsgemäßen Käfig ist aus der DE 198 12 252 A1 bekannt geworden. Dieser profilierte Käfig zeichnet sich dadurch aus, dass die Seitenringe zwischen den Stegen in Umfangsrichtung mit einem von den Stirnseiten der Taschen beabstandeten Schlitz versehen sind, so dass ein Materialabschnitt entsteht, der von zwei benachbarten Stegen gehalten ist und der im radial nach innen gebogenen Zustand die Ausbauchung bildet. Ein Käfig mit einer derart gestalteten Ausbauchung lässt sich in nachteiliger Weise nur aufwendig herstellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von den technischen Ursachen der bekannten Lösungen liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Lagerkäfig zu entwickeln, der sich einerseits problemlos herstellen lässt und der andererseits einen verbesserten Schmiermitteldurchfluß ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass an den in axialer Richtung gegenüberliegenden Stirnseiten der Taschen je eine Zunge angeordnet ist, die beidseitig in Umfangsrichtung durch je einen Freiraum freigestellt ist und im radial abgewinkelten Zustand die Anlauffläche für die Wälzkörper bildet.

Der Vorteil eines solch erfindungsgemäß gestalteten Käfigs liegt einerseits darin, dass sich eine solche Zunge in einfacher Weise, beispielsweise durch einen Stanzvorgang herstellen lässt. Es ist auch kein Problem, eine solche Zunge in radialer Richtung entsprechend umzubiegen, so dass ein einwandfreier Anlauf der Wälzkörper mit ihren Stirnflächen an dieser Zunge gewährleistet ist. Je nach vorgegebenem Anwendungsfall ist es außerdem möglich, Zungen mit unterschiedlicher Umfangserstreckung herzustellen. Andererseits wird das Durchströmen von Schmiermittel zwischen Tasche und zylindrischen Wälzkörpern entscheidend verbessert, da die angeformte Zunge in beiden Umfangsrichtungen Freistellungen aufweist, durch die das Schmiermittel hindurchtreten kann. Unter Freistellung ist im Sinne der Erfindung ein Freiraum zu verstehen, der in axialer Richtung nach innen offen ist und in Umfangsrichtung durch die Zunge und die beiden angrenzenden Stege begrenzt ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass die Stege schräg zu einer Käfigachse verlaufende Abschnitte mit beidseitig in Um fangsrichtung angeordneten Freistellungen aufweisen.

Diese im Profilierungsbereich angeordneten Freistellungen haben eine Doppelfunktion. Zum einen begünstigen sie den Schmiermitteldurchtritt zwischen Käfig und Wälzkörper im Taschenbereich und zum anderen sorgen sie dafür, dass ein mögliches Klemmen der Wälzkörper im Taschenbereich von vornherein verhindert ist.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Käfigs,
2 einen Längsschnitt durch den Käfig entlang der Linie II – II gemäß 1,
3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes gemäß 2 mit eingesetztem Wälzkörper,
4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer angeformten Zunge,
5 eine vergrößerte Darstellung eines Schnittes entlang der Linie V-V in 2 und
6 einen Ausschnitt aus einer perspektivischen Darstellung eines Käfigs nach dem bisherigen Stand der Technik.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in 6 nach dem bisherigen Stand der Technik dargestellte Käfig besteht aus den beiden Seitenringen 1 und 2, die mit in Richtung Lagermittelpunkt weisenden Borden 3 und 4 versehen sind und durch eine Anzahl gleichmäßig um den Umfang verteilte profilierte Stege 5 miteinander verbunden sind. Die dabei entstehenden Taschen 6 zur Aufnahme von nicht dargestellten Wälzkörpern werden einerseits durch die Stege 5 und andererseits durch beiden Seitenringe 1 und 2 begrenzt. Die Stege 5 des M-förmig ausgebildeten Käfigs sind in Richtung Lagermittelpunkt über den Wälzkörperteilkreis durchgekröpft und bestehen aus zwei an die Seitenringe 1 und 2 sich anschließende Abschnitte 7 und 8, die parallel zur Käfigachse verlaufen. Die Abschnitte 7 und 8 liegen außerhalb des Teilkreises und gehen in je einen schräg zur Käfigachse gerichteten Abschnitt 9 und 10 über, die sich wiederum zu einem parallel zur Käfigachse verlaufenden innerhalb des Teilkreises liegenden Abschnitt 11 vereinen. Die inneren Kanten der Stegabschnitte 11 begrenzen das radiale Spiel der Wälzkörper nach innen, während das radiale Spiel nach außen durch die Stegabschnitte 7 und 8 begrenzt ist. Wie aus der Figur weiter erkennbar, sind die Seitenringe 1 und 2 im Bereich der Tasche 6 mit einer in Richtung Lagermittelpunkt gerichteten Ausbauchung 12 und 13 versehen. Diese Ausbauchung 12, 13 wird beim Ausstanzen der Taschen durch einen Prägestempel realisiert. An dieser Ausbauchung 12, 13 liegen dann die nicht dargestellten zylindrischen Wälzkörper mit ihren Stirnflächen an. Es ist erkennbar, dass ein solcher nach den bisherigen Stand der Technik ausgebildeter Käfig schwer von Schmiermittel zu durchströmen ist, weil die zylindrischen Wälzkörper nahezu allseitig vom Käfig umschlossen sind.
Wie die 1 bis 5 zeigen, wird das Problem eines verbesserten Schmiermitteldurchtritts dadurch gelöst, dass an den in axialer Richtung gegenüberliegenden Stirnseiten der Taschen 6 je eine Zunge 15 angeordnet ist, die in axialer Richtung mit dem Seitenring 1, 2 verbunden ist und in beiden Umfangsrichtungen durch einen Freiraum 16, 17 begrenzt ist. Anders ausgedrückt, die Zunge 15 ist nur über einen Teil der Umfangsbreite der Tasche 6 mit dem Seitenring 1, 2 verbunden. Durch diese Freiräume 16, 17 kann nun ein ungehinderter Durchtritt des Schmiermittels erfolgen. Wie insbesondere die 2 zeigt, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Käfig M-förmig ausgebildet, so dass die die Zunge 15 in radialer Richtung nach innen umgebogen wird. Die Wälzkörper 14 laufen dann mit ihren Stirnflächen an den radial nach innen umgebogenen Zungen 15 an. Je nach Größe von Käfig und Wälzkörper 14 kann die Zunge 15 im Bereich zwischen 15 und 30° abgewinkelt sein. Auf diese Weise ist verhindert, dass die Wälzkörper 14 stirnseitig aus den Taschen 6 kippen können. Die 5 zeigt, dass die Zunge 15 in Richtung der Stirnfläche der Wälzkörper 14 eine ebene Fläche aufweist, um einen vollständigen Anlauf zwischen Zunge 15 und Wälzkörper 14 zu gewährleisten.
Wie aus 1 und besonders aus der vergrößerten Darstellung in 4 entnehmbar, weisen die Stege 5 im Profilierungsbereich, d. h., im Bereich der schräg zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte 9, 10 beidseitig in Umfangsrichtung angeordnete Freistellungen 18, 19 auf, die einerseits den Schmiermitteldurchtritt zwischen Wälzkörper 14 und Steg 5 des Käfigs begünstigen und andererseits ein Klemmen des Wälzkörpers 14 in der Tasche 6 verhindern.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte M-förmige Ausbildung des Käfigs für ein Radiallager beschränkt. Dieser kann auch W-förmig ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die Abschnitte 7, 8 innerhalb und der Abschnitt 11 außerhalb des Teilkreises angeordnet sind. In vorteilhafter Weise wird man einen erfindungsgemäßen Käfig aus einem profilierten Endlosband derart herstellen, dass man zunächst entsprechend dem gewünschten späteren Käfigdurchmesser ein Bandstück ablängt, dieses rund biegt und abschließend an seinen aneinander stoßenden Enden miteinander verbindet. Es ist aber auch vorstellbar, dass ein erfindungsgemäß gestalteter Käfig für ein Axiallager verwendet ist.

1: Seitenring
2: Seitenring
3: Bord
4: Bord
5: Steg
6: Tasche
7: Abschnitt
8: Abschnitt
9: Abschnitt
10: Abschnitt
11: Abschnitt
12: Ausbauchung
13: Ausbauchung
14: Wälzkörper
15: Zunge
16: Freiraum
17: Freiraum
18: Freistellung
19: Freistellung

Claims

Käfig für zylindrische Wälzkörper (14), insbesondere Nadelkäfig, dessen Seitenringe (1,2) durch Taschen (6) bildende Stege (5) miteinander verbunden sind, wobei die Stege (5) so profiliert sind, dass sie die Wälzkörper (14) mittels parallel zu deren Achsen verlaufenden Stegkanten einzeln beiderseits eines Teilkreises halten und die Seitenringe (1,2) im Bereich der Taschen (6) radial gerichtete Anlaufflächen aufweisen, an denen die Wälzkörper (14) mit ihren Stirnflächen anlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass an den in axialer Richtung gegenüberliegenden Stirnseiten der Taschen (6) je eine Zunge (15) angeordnet ist, die beidseitig in Umfangsrichtung durch je einen Freiraum (16, 17) freigestellt ist und im radial abgewinkelten Zustand die Anlauffläche für die Wälzkörper (14) bildet.
Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) schräg zu einer Käfigachse verlaufende Abschnitte (9, 10) mit beidseitig in Umfangsrichtung angeordneten Freistellungen (18, 19) aufweisen.