DE3320763C2

DE3320763C2 - Käfig für ein Rollenlager

Info

Publication number: DE3320763C2
Application number: DE3320763A
Authority: DE
Inventors: Rolf Hindås Gustafsson; Bo Göteborg Göransson; Anders Mölndal Sahlgren
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1982-06-09
Filing date: 1983-06-09
Publication date: 1984-10-25
Also published as: JPS5913121A; SE432977B; IT8322074V0; FR2528509B1; GB2129504A; SE8203576L; IT8321541A0; GB8315845D0; US4472006A; FR2528509A1; IT1163489B; DE3320763A1; JPS6347930B2; GB2129504B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rollenlager mit einem im Gießverfahren hergestellten Massivkäfig, welcher aus einem im Durchmesser größeren Seitenring, einem im Durchmesser kleineren Seitenring und diese beiden Seitenringe einstückig miteinander verbindenden Stegen (3) besteht, von denen jeweils zwei eine Käfigtasche bilden, in der jeweils eine geringfügig schiefstellbar angeordnete Rolle (4) eingesetzt ist. Damit das Rollenlager mit einem im Gießverfahren wirtschaftlich herstellbaren, auf den Rollen (4) geführten Massivkäfig ausgerüstet werden kann, ist der Innendurchmesser des größeren Seitenringes kleiner als der Außendurchmesser des kleineren Seitenringes und die größte radiale Höhe jedes Steges (3) größer als die radiale Höhe der beiden Seitenringe. Die durch die Berührungsstelle der Rolle (4) gehende Normale (8) eines Zentrierungswandabschnitts (7) bildet mit einer die Lagerachse mit der Drehachse verbindenden radialen Verbindungslinie (9) einen Winkel ( α), der kleiner als 60 ° ist. Ein Führungswandabschnitt (10) liegt in einer durch die Kontaktstelle der Rohre (4) gehenden Berührungsebene (11) welche mit der Schiefstellungsebene (12) der Rolle (4) einen Winkel ( β) kleiner als 15 ° bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Käfig für ein Rollenlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine einwandfreie Führung der Rollen mit geringer Rollenschiefstellung wird erzielt, wenn die umfangsseitigen Wandflächen der Stege des Käfigs die Rollen in der Nähe der Rollenenden berühren und ausrichten und die Wandflächen gegenüber der Mantelfläche der zugehörigen Rolle einen möglichst kleinen Abstand haben. Die Normale durch die Kontaktstelle auf den entsprechenden Führungswandabschnitt des Steges soll dabei ungefähr in der Rollenschiefstellungsebene liegen, in der sich

ίο die einzelne Rolle in der Käfigtasche in geringeu Maße schiefstellen kann, so daß die Achse des Rollenlagers und die Drehachse der schiefgestellten Rolle nicht mehr genau in einer gemeinsamen Längsebene liegen. Die Rollenschiefstellungsebene wird durch die durch die

is Rollenmitte verlaufende Tangentialebene an den Teilhreis des Rollenlagers gebildet

Es sind Rollenlager bekannt, bei denen der entsprechende Käfig aus Blech (Metallband) hergestellt ist (DE-OS 19 13 351). Die umfangsseitigen Wandflärhen der Stege des gestanzten Blechkäfigs erstrecken sich aber in radialer Richtung, d. h. parallel zur durch die Taschenmitte und die Lagerachse verlaufenden Längsebene. Diese Wandflächen können die Rollen also nicht umgreifen, so daß eine Zentrierung des Blechkäfigs auf den Rollen nicht ohne weiteres möglich ist. Aus diesem Grund sind die Stege des bekannten Käfigs nach innen oder außen durchgekröpft, so daß Zentrierungsabschnitte entstehen, » eiche die Rollen radial außerhalb bzw. radial innerhalb des Teilkreises berühren und den Blechkäfig somit auf den Rollen zentrieren. Derartig durchgekröpfte Stege können lediglich bei einem Käfig aus Blech angeformt werden.

Wenn es sich um einen massiven Käfig handelt, der aus einem Kunststoff im Gießverfahren hergestellt werden soll, was in vielen Fällen Vorteile bringt, ist es schwierig oder sogar unmöglich, in den Stegen die entsprechenden Vertiefungen bzw. Vorsprünge zum Zentrieren des Käfigs auf den Rollen anzuformen. Käfige herkömmlicher Rollenlager, die aus einem Kunststoff im Gießverfahren hergestellt sind, haben eine relativ kleine radiale Querschnittshöhe und sind deshalb für eine Zentrierung auf den Rollen nicht geeignet.

Jede in einer Käfigtasche zum freien Drehen eingebaute Rolle hat ein Laufspiel in der Käfigtasche und kann sich somit in der Käfigtasche etwas schiefstellen (DE-OS 22 50 213, DE-OS 24 47 908). Die Größe dieser Schiefstellung wird durch geeignete Formgebung und Toleranz des Laufspiels der Rollen an den Seitenwänden der Taschen in engen Grenzen gehalten.

Bei einem Käfig für ein Rollenlager mit Rollen, deren Drehachsen mit der Lagerachse einen Winkel bilden, ist es üblich, daß der Innendurchmesser des größeren Seitenringes kleiner als der Außendurchmesser des kleineren Seitenringes ist (DE-OS 27 39 367, Fig. 2).

Ein Käfig für ein Rollenlager der genannten Gattung ist bekannt, welcher Rollen aufweist, deren Drehachsen mit der Lagerachse einen Winkel bilden (DE-OS 29 06 210). Dieser bekannte Käfig hat jeweils einen in der Nähe der beiden Enden der Rolle angeordneten, die Rolle an einer Kontaktstelle ausrichtenden Führungswandabschnitt. Haltevorsprünge sind an den Stegen des Käfigs vorhanden, welche ein Herausfallen der Rollen aus den Käfigtaschen verhindern.

Damit dieser bekannte Käfig die in den Käfigtaschen eingebauten Rollen genau führt, so daß diese einen geringen Berührungsverschleiß aufweisen, ist es wichtig, daß der Käfig im Rollenlager zentrisch umläuft. Die entsprechende Zentrierung des Käfigs kann grundsätz-

lieh auf der Bohrungsfläche des Lageraußenringes, auf der Mantelfläche des Lagerinnenringes oder auf den umlaufenden Rollen erfolgen.

Beim bekannten Käfig (DE-OS 29 06 210) sind Flächenabschnitte an den Stegen vorhanden, die einerseits der Zentrierung des Käfigs, andererseits der Führung der Rollen dienen. Bei diesem bekannten Käfig können sich Führungskräfte und Schiefstellungskräfte im Kontakt an den Flächenabschnitten des Steges überlagern und gegenseitig beeinflussen, so da3 diese Fläehenab- <o schnitte einem schädlichen Berührungsverschleiß ausgesetzt sind. Dadurch kann die genaue zentrische Führung des bekannten Käfigs auf den Rollen auf Dauer nicht gewährleistet sein.

Der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Gießverfahren herstellbaren Käfig der genannten Gattung zu schaffen, der auf den Rollen immer genau zentrisch geführt ist und eine große Anzahl von langen Rollen zwischen dem Lagerinnen- und Lageraußenring aufnehmen kann. Dabei sollen die Rollen aber soviel Bewegungsspiel haben, daß sie einen bestimmten kleinen Schiefsteiiungswinkei in der Käfigtasche einnehmen können.

Mit dem Käfig der Erfindung wird erreicht, da3 dieser auf den Rollen genau zentriert ist. wobei dieser als Massivkäfig im Gießverfahren aus Kunststoff in großen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden kann. In den Käfig können relativ lange und tragfähige Rollen eingebaut werden, weil der radial innere Abschnitt des im Durchmesser größeren Seitenringes und der radial äußere Abschnitt des im Durchmesser kleineren Seitenringes in axialer Richtung relativ schmal abgegossen werden können.

Zwischen der Normalen durch die Berührungsstelle des Zentrierungswandabschnittes und der in der Querebene liegenden Verbindungslinie zwischen der Achse des Rollenlagers und der Drehachse der betreffenden Rolle wird ein Winkel α gebildet. Je kleiner der Winkel λ ist, desto besser ist die Zentrierwirkung der Zentrierungswandabschnitte des Massivkäfigs. Den Wert von 0° kann der Winkel λ natürlich nicht erreichen, weil bei diesem Wert die Rolle die Laufbahn auf dem Innenring des Rollenlagers nicht mehr berühren könnte. Es wurde festgestellt, daß bei einem Winke! von λ kleiner 60° eine gute Zentrierung des Käfigs auf den Rollen erreicht wird und daß ein solcher Winkel χ sich ohne Schwierigkeiten bei einem im Gießverfahren hergestellten massiven Käfig einfach verwirklichen läßt.

Zwischen der durch die Kontaktstelle auf dem Führungswandabschnitt und die Drehachse der Rolle verlaufenden Berührungsebene und der Schiefstellungsebene der betreffenden Rolle einer Käfigtasche wird der Winkel//gebildet. Beste Führungsverhältnisse werden im Rollenlager geschaffen, wenn dieser Winkel β gleich 0 ist. Je weiter die Kontaktstellen der Führungswandabschnitte zu den Enden der Rolle hin verlagert werden, desto besser ist die Führungswirkung dieser Abschnitte, denn der Hebelarm zum Ausrichten der Rolle in der Käfigtasche wird dann länger und die entsprechenden Berührungskräfie an den Abschnitten werden kleinen Die wirksame Komponente der Kraft zum Ausrichten (Geradestellen) einer Rolle in seiner Käfigtasche wirkt rechtwinkelig zur radial verlaufenden, in einer Querebene durch die Mitte der Drehachse und die Lagerachse gehenden Verbindungslinie. Sie ist am großten. wenn der Winkei,fgleich 0 ist.

Es hat sich herausgestellt, daß mit einem Winkel β kleiner als 15° die Rolle ivj ihrer Käfigtasche noch einwandfrei geführt wird. Für den Fall, daß die Führungswandabschnitte parallel zur Verbindungslinie liegen, so daß der Winkel β gleich 0 ist, wird der Vorteil erzielt, daß sich das Führungsspiel zwischen jeder Rolle und den beiden Stegen auch dann kaum ändert, wenn der massive Käfig im Rollenlager eine etwas exzentrische Lage einnimmt

Dadurch, daß die Zentrierungswandabschnitte getrennt vom Führungswandabschnitt am Steg angeordnet sind, ergeben sich getrennt voneinander am Steg wirkende Berührungskräfte zum Führen der Rollen und zum Zentrieren des Käfigs auf den Rollen. Dabei ist trotz geringer Schiefstellungsmöglichkeit der Rollen immer eine genaue Zentrierung des Käfigs gewährleistet

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Käfigs sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der Ausbildung des Käfigs nach Anspruch 2 wird der Vorteil erzielt, daß zwischen den Stegen der Käfigtasche das Schmiermittel (Schmierfet-' iestgehalten und gespeichert wird.

Die Ausbildung nach Anspruch 3 bewirkt, daß jede Rolle bei ihrer Montage unter elastischer Verbiegung des Haltevorsprungs in die zugehörige Käfigtasche eingeschnappt werden kann, so daß diese im ausgebauten Zustand des Käfigs aus der Käfigtasche nicht herausfällt.

Der erfindungsgemäße Käfig wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch den Käfig eines Rollenlagers,

Fi g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 1I-II durch den in F i g. 1 gezeigten Käfig und

F i g. 3 eine -Draufsicht in Richtung des Pfeiles X auf eine einzelne Käfigtasche des in Fig. 1 dargestellten Käfigs.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist der massive Käfig ijines Pendelrollenlagers dargestellt. Dieser massive Käfig ist aus einem spritzgießfähigen Kunststoff mit biegeelastischen Eigenschaften im Gießverfahren hergestellt. Er besteht aus einem im Durchmesser größeren Seitenring 1, einem im Durchmesser kleineren Seiteniing 2 und diese beiden Seitenringe 1, 2 einstückig miteinander verbindenden, axial verlaufenden Stegen 3. Die Stege 3 sind gleichmäßig am Umfang des Käfigs angeordnet. Dabei wird jeweils eine Käfigtasche zwischen zwei umfangsseitigen Wänden zweier am Umfang benachbarter Stege 3 des Käfigs gebildet. Zwischen den Stegen jeder Käfigtasche ist eine Rolle 4 geführt (siehe strichpunktierte Darstellung in Fig. 2). Die Drehachse der Rolle 4 kann sich innerhalb einer durch die Mitte der Rolle 4 gehen.leti Tangentialebene zum Teilkreis 6 in der Lagertasche geringfügig schiefstellen.

Jede Rolle 4 des Käfigs läuft in an sich bekannter Weise zwischen einem Innenring (nicht gezeigt) und einem Außenring (nicht gezeigt) des Pendelrollenlagers und hat eine Drehachse, die mit der Lagerachse in der Längsebene durch diese beiden Achsen einen bestimmten Winkel bildet. Die Stege 3 des Käfigs besitzen eine große radiale Dicke, so daß diese zum Teil über den kleineren Seitenring 2 radial nach außen und über den größeren Seitenring 1 radial nach innen vorstehen. Aus gießtechnischen Gründen ist die radiale Höhe der beiden Seitenringe 1, 2 nicht so groß wie die der zugehörigen Stege 3.

Da die Drehachsen der Rollen 4 mit der Lagerachse

einen Winkel bilden und beide Stirnflächen der Rollen 4 eben ausgebildet sind, haben beide Seitenringe 1, 2 einen keilförmigen Querschnitt (Fi g. 1).

In F i g. 2 ist der durch die Mitte der Stege verlaufende Querschnitt durch eine der am Umfang angeordneten Käfigtaschen dargestellt. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß jeder Steg 3 an seinem radial inneren Ende einen in Umfangsrichtung verbreiterten Stegabschnitt 5 aufweist, der radial innerhalb des Teilkreises 6 der Rollen 4 liegt. Dieser Stegabschnitt 5 hat einen um- to fangsseitigen Zentrierungswandabschnitt 7, welcher die Mantelfläche der Rolle 4 an einer Berührungsstelle berührt und den Käfig somit auf den Rollen 4 des Rollenlagers relativ zur Lagerachse zentrisch hält.

In Fig. 2 ist eine Normale 8 auf dem Zentrierungswandabschnitt 7 eingezeichnet, welche durch die Berührungsstelle der Rolle 4 am Zentrierungswandabschnitt 7 und durch die Mitte der Drehachse der Rolle 4 geht. Diese Normale 8 liegt in einer senkrecht zur Lagerachse verlaufenden Querebene und bildet mit einer in dieser Querebene liegenden, die Lagerachse mit der Drehachse der Rolle 4 verbindenden Verbindungslinie 9 den Winkel λ, der kleiner als 60° ist. An seinen beiden umfangsseitigen Wänden hat jeder Steg 3 außerdem zwei Führungswandabschnitte 10, welche die gegenüberliegende Mantelfläche der Rolle 4 an einer Kontaktstelle berühren, wenn diese Rolle ihre größtmögliche Schiefstellung in ihrer Käfigtasche eingenommen hat. Die Kontaktstelle jedes Führungswandabschnittes 10 liegt in der Nähe des betreffenden Endes der Rolle 4 (F i g. 3). Die beiden Führungswandabschnitte 10 jedes Steges 3 begrenzen also die Größe der Schiefstellung der Rollen 4 in der betreffenden Käfigtasche. Dabei ist der gegenseitige Abstand der beiden Führungswandabschnitte 10 einer umfangsseitigen Wand des Steges 3 relativ groß.

In Fig.2 ist eine Berührungsebene 11 angedeutet, welche durch die Kontaktstelle der Rolle 4 auf einem Führungsabschnitt 10 und durch die Drehachse der Rolle 4 geht, so daß die Drehachse in dieser Berührungsebene 11 liegt. Die Rolle 4 jeder Käfigtasche kann sich innerhalb einer Tangentialebene 12 zum Teilkreis 6 geringfügig schiefstellen. Die Drehachse der Rolle 4 bewegt (dreht) sich dabei in dieser Tangentialebene 12. Die Berührungsebene 11 bildet übrigens mit der Tangentialebene 12 der Rolle 4 in der betreffenden Käfigtasehe einen Winkel/?, der kleiner als 15° ist.

Jeder radial innere Stegabschnitt 5 weist eine in Umfangsrichtung breite, radial nach innen weisende Begrenzungsfläche 13 auf, welche in die Bohrungsfläche des kleineren Seitenringes 2 stufenlos übergeht Der Käfig kann auf di^se Weise einen bestimmten Schmiermittelvorrat zwischen den Stegen 3 aufnehmen. Die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Begrenzungsfläche 13 ist größer als 0,2 mal dem Durchmesser der Rolle 4, und die Länge dieser Begrenzungsfläche 13 ist größer als 0,3 mal der Länge der Rolle 4.

Eine der beiden gegenüberliegenden, umfangsseitigen Wände eines Steges 3 hat an ihrem radial äußeren Ende einen in die Käfigtasche hineinragenden Hakevorsprung 14. Dieser Haltevorspmng 14 iist radial außerhalb des Teilkreises 6 in der Käfigtasche angeordnet und liegt somit gegenüber dem Zentrierungswandabschnitt 17 auf der anderen Seite des Teilkreises 6. Jede Rolle 4 wird durch den Haltevorsprung 14 in ihrer Käfigtasche festgehalten, so daß diese im ausgebauten Zustand des Käfigs aus der Käfigtasche nicht radial nach außen herausfallen kann. Da der Käfig im vorliegenden Fall aus einem elastisch biegsamen Werkstoff (Kunststoff) abgegossen ist, kann jede Rolle 4 bei ihrer Montage unter elastischer Verbiegung des Haltevorsprungx 14 in ihre Käfigtasche eingeschnappt werden.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel eines Käfigs für ein Rollenlager kann konstruktiv abgewandelt werden. Zum Beispiel können die umfangsseitigen Wände der Stege des Käfigs mit Zentrierungswandabschnitten 7 versehen sein, die nicht radial innerhalb, sondern radial außerhalb des Teilkreises 6 der Rollen 4 angeordnet sind. Die entsprechenden Haltevorsprünge sind dann radial innerhalb des Teilkreises 6 liegend an den Stegen 3 anzugießen. Bei ihrer Montage werden die Rollen 4 dann radial von innen nach außen in die einzelnen Käfigtaschen eingeschnappt. Die Stirnflächen der Rollen 4 brauchen nicht ebenflächig ausgebildet zu sein Vielmehr können diese Stirnflächen Vertiefungen aufweisen, in denen entsprechende, in die Käfigtasche hineinragende Vorsprünge der Seitenringe des Käfigs eingreifen, so daß die einzelnen Rollen 4 in der Käfigtasche radial festgehalten sind. Schließlich können die Kontaktstellen der Führungswandabschnitte 10 auch radia über der Tangentialebene 12 liegend angeordnet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Im Gießverfahren hergestellter Käfig für ein Rollenlager mit mindestens einer Reihe von Rollen, deren Drehachsen mit der Lagerachse einen Winkel bilden, bestehend aus einem im Durchmesser größeren und kleineren Seitenring sowie diese beiden Seitenringe einstückig miteinander verbindenden, axial verlaufenden Stegen, wobei jeweils eine Käfigtasche zwischen zwei umfangsseitigen Wänden zweier am Umfang benachbarter Stege des Käfigs gebildet ist, in der eine Rolle in jeweils einer durch seine Rollenmitte gehenden Tangentialebene zum Teilkreis gegenüber einer durch die Rollenmitte und die Lagerachse gehenden Längsebene geringfügig schiefstellbar angeordnet ist und jeder Steg jeweils einen der Rolle gegenüberliegenden, in der Nähe der beiden Enden der Rolle angeordneten, die Rolle an einer Kontaktstelle ausrichtenden Führungswandabschnitt sowk einen in der Mitte zwischen den Enden des Steges Siegenden, den Käfig an einer Berührungsstelle auf der Rolle zentrisch haltenden Zentrierungswandabschnitt aufweist und wobei eine durch die Kontaktstelle des Führungswandabschnittes und die Drehachse der Rolle gelegte Berührungsebene mit der Tangentialebene der Rolle einen Winkel (ßj kleiner als 15° bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des größeren Seitenringes (1) kleiner als der Außendurchmesser des kleineren Seitenringes (2) und die größte radial Höhe jedes Steges größer als die radiale Höhe der beiden Seitenringe (1, 2) ist und der Zentrierung-swandabschnitt (T> getrennt vom Führungswandabschnitt (10; am Steg angeordnet ist, wobei jeder Steg einen mit der Liegmitte verbundenen, radial unter oder über dem Teilkreis liegenden, den Zentrierungswandabschnitt (7) tragenden, in Umfangsrichtung des Rollenlagers verbreiterten Stegabschnitt (5) besitzt und wobei eine in einer senkrecht zur Lagerachse verlaufenden, durch die Berührungsstelle gehenden Querebene liegende, durch die Berührungsebene gehende Normale (8Ί auf den Zentrierungswandabschnitt (7) mit einer in dieser Querebene liegenden, die Lagerachse mit der Drehachse der betreffenden Rolle (4) verbindenden Verbindungslinie (9) einen Winkel (λ) kleiner als 60" bildet.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg (3) des Käfigs eine radial ;üch innen weisende Begrenzungsfläche (13) aufweist, deren Breite in Umfangsrichtung größer als 0,2 mal dem Durchmesser der Rolle (4) und deren Länge größer als 03 mal der Länge der Rolle (4) ist.

3. Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangsseitige Wand mindestens eines der beiden Stege (3) einer Käfigtasche einen in die Käfigtasche in Umfangsrichtung hineinragenden, gegenüber der Lage des Zentrierungswandabschnittes (7) auf der radial gegenüberliegenden Seite des Teilkreises (6) liegenden Haltevorsprung (14) aufweist.