DE3635261A1 - Aus einem werkstoff spritzbarer kaefig fuer waelzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für Wälzlager, der aus einem spritzbaren Werkstoff besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Käfigprinzip zu erstellen, das es erlaubt, in einem Werkzeug bzw. in ein und demselben Produktionsgang Käfige herzustellen, die bei gleichen und gleich großen Wälzkörpern für Lager unterschiedlichen Durchmessers, also große und kleine Lager, verwendbar sind. Dabei wird angestrebt, dieses Käfigprinzip so auszugestalten, daß auch Käfige gebildet werden können, die entweder in ihrer Ebene oder in senkrechter Richtung dazu zu einem Ring biegbar und die schließlich auch für Linearlager geeignet sind. Schließlich ist die Aufgabe gestellt, mit einem Werkzeugsatz auch Käfige herzustellen, die zum einen für kleine oder große gleichartige oder zum anderen für ungleichartige Wälzkörper geeignet sind.

Diese Forderungen sollen ferner so gelöst werden, daß durch den Käfig eine einseitige Wälzkörperführung vorhanden ist.

Diese Aufgabe nach der Erfindung wird gelöst, wenn der Käfig einteilig aus einem endlosen, in einem einzigen Werkzeug in an sich bekannter Weise gespritzten Band besteht, das Aussparungen für die Aufnahme von Wälzkörpern hat und das im Bereich der Aussparungen diese zu einem kleinen Teil überdeckende und aus der Ebene des Bandes herausragende Halter für die Wälzkörper aufweist, die durch die einzudrückenden Wälzkörper verdrängbar sind.

Damit ist die Aufgabe im Prinzip gelöst: Der Käfig kann als endloses Band hergestellt und jeweils in der entsprechenden Länge abgetrennt und die Wälzkörper von wenigstens einer Seite aus so eingedrückt werden, daß sie beidseitig gehaltert sind. Das Band kann dann entweder für ein Linearlager dienen oder zu Ringlagern großen und kleinen Durchmessers zusammengebogen werden. Vorzugsweise sind die Halter auf ihrer Innenseite der Kontur der Wälzkörper angepaßt, so daß diese bereits hierdurch wälzkörpergeführt sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften und sehr wesentlichen Weiterbildung der Erfindung sind nur die Halter der einen Seite des Käfigbandes durch die einzudrückenden Wälzkörper verdrängbar, wogegen die Halter der anderen Bandseite, die die Aussparung verengen, als durchgehende starre Kanten ausgebildet sind, wodurch sie, der Kontur der Wälzkörper angepaßt, eine noch bessere Wälzkörperführung ergeben. Eine gute Wälzkörperführung sichert aber einen ruhigen Lauf der Wälzkörper, erhöht die Tragkraft und mindert das Lagergeräusch.

Ferner läßt sich das Verhältnis zwischen Werkstoffeigenschaften und Banddicke dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen. Hat das Band eine größere Dicke, dann können Dünnstellen und/oder Schlitze in den Stegen zwischen den Aussparungen vorgesehen sein, so daß auch solche Käfigbänder aus ihrer Ebene heraus zu einem Ring gebogen werden können.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, das Käfigband auch in dessen Ebene zu einem Ringband zu biegen, wenn die Schlitze sich keilförmig nach außen öffnen.

Schon vor Jahrzehnten ist durch die deutsche PS 8 04 737 vorgeschlagen worden, einen Käfig für Wälzkörper aus einem Kunststoff durch Pressen oder Gießen herzustellen. Der ein- oder zweiteilige Käfig ist als Ring hergestellt, so daß, würde man diesen Vorschlag in die Praxis umsetzen, für jede Lagerart und Größe andere Werkzeuge benötigt würden. Diese Vorlage ist also nicht geeignet, die der Erfindung gestellten Aufgaben auch nur annähernd zu lösen.

Daß es in der Kunststoffindustrie ebenso lang geläufig ist, komplizierte und auch endlose Teile (Meterware) in Werkzeugen mit Schiebern der unterschiedlichsten Art herzustellen, geht aus der DE-AS 11 98 990 hervor. Bei Meterware wird dort - wie bei der Erfindung - so verfahren, daß ein Teil eines Bandes o. dgl. vorgespritzt und das nächste Teil im selben Werkzeug aufgespritzt wird.

Diese in der allgemeinen Kunststofftechnik also seit langem bekannte Produktion ist durch die DE-OS 15 75 484 auf Lager übertragen worden, und zwar rein als papierne Technik; denn diese Technik hat nachweisbar keinen Eingang in die Praxis gefunden. Dies hängt wohl damit zusammen, daß jener Erfinder in Kenntnis der DE-AS 11 98 990 versuchen wollte, die bis dahin übliche zylindrische und mit Kugeln bestückte Hülse aus Messing durch eine gespritzte Kunststoffmatte zu ersetzen, was ihm aber nicht gelungen ist. Diese Hülsen bestehen nämlich noch heute aus Messing und auch sein Hinweis darauf, daß man in dieser Weise auch Käfigbänder herstellen könnte, hat in der Fachwelt keinen Niederschlag gefunden, obgleich die Mittel dazu bekannt gewesen sind.

Die vorgeschlagene Kunststoffmatte für den gedachten Zweck hätte wirtschaftlichen Erfolg bringen können, da sie für Lager gedacht war, die weder an Präzision besondere Ansprüche stellen, noch hohe Umlaufgeschwindigkeiten zu bewältigen haben. Dies geht schon allen daraus hervor, daß die Hinterschneidungen über den gesamten Umfang der Wälzkörper verlaufen, sie also nur ganz gering sein können oder sehr labil sein müssen. Eine Wälzkörperführung ist damit also nicht möglich, wogegen die Erfindung diese Möglichkeit vor allem dann in besonderem Maße eröffnet, wenn die Wälzkörper nur von einer Seite aus eindrückbar sind.

Diese DE-AS offenbart also keinen Käfig für - im Sinne dieses Wortes - Lager, sondern eher einen Käfig für Gleitkörper, bei denen es weder auf Präzision noch auf Geräuscharmut ankommt.

Die Unbrauchbarkeit dieser Käfigmatte bzw. dieses Käfigbandes für Lager hoher Präzision, hoher Belastbarkeit und hoher Umlaufgeschwindigkeit belegt die nach Offenbarung der DE- OS 15 75 484 erschienene Patentliteratur und nicht zuletzt der Markt. So zeigt die DE-OS 34 24 741 aus dem Jahr 1984, von der endlosen Käfigmatte abweichend, einen ringförmigen Käfig wie eh und je.

Die wesentlich ältere DE-OS 15 75 484 hatte also diesem Erfinder keine Regel zum technischen Handeln geben können, um einen Käfig nach Art der Erfindung herstellen zu können. Bestätigt wird dies auch durch die DE-OS 34 22 657, in der ein Wälzlagerkäfig dargestellt und beschrieben ist, der aus mehreren Segmenten besteht, die durch Zwischenstücke miteinander verbunden sind.

Alle diese Käfige sind noch heute auf dem Markt, obgleich das Bedürfnis nach besseren und preiswerteren Käfigen besteht.

Die Erfindung eröffnet aber auch die Möglichkeit, in einem Grundwerkzeug verschiedenartige Lager durch den Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge herzustellen, Matrix und Patrix des einen Käfigbandes gegen andere auszutauschen, so daß vorallem im Falle kleinerer Serien nur ein Teil der Werkzeuge ausgetauscht werden muß.

In den Ansprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Erfindung beansprucht, die anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung im folgenden erläutert werden. Die schematischen Zeichnungen bedeuten hierbei:

Fig. 1 ein Käfigband für ein Kugellager,

Fig. 1a einen Schnitt nach a-a der Fig. 1,

Fig. 1b einen Schnitt nach b-b der Fig. 1,

Fig. 1c die Seitenansicht der Fig. 1,

Fig. 2 ein Käfigband für Zylinderrollenlager, gestreckt,

Fig. 2a dieses Käfigband in seiner Ebene gebogen und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Bandes der Fig. 1

Alle Käfigbänder werden als Meterware so hergestellt, daß das jeweilige Werkzeug bei Beginn der Fertigung nicht ganz mit spritzbarem Material gefüllt wird, so daß beim ersten Spritzvorgang nur etwa ein Teil des Käfigbandes, beispielsweise vier Fünftel der Werkzeuglänge, zum Spritzen ausgetragen wird. Dabei ist Vorsorge getroffen, daß das im Produktionsprozeß hintere Stück (Fünftel) unter der verlangten Käfigbanddicke bleibt, so daß beim nächsten Spritzvorgang auf dieses Bandstück Spritzmasse aufgespritzt werden kann. Jeder weitere Spritzvorgang erfolgt, nachdem der größte Teil des fertig gespritzten Bandteils aus dem Werkzeug hinausgeschoben worden ist.

Ein auf diese Weise hergestelltes endloses Kugellager-Käfigband ist in den Fig. 1 und 3 in zwei verschiedenen Versionen dargestellt. Ein Käfigband 1 mit nur bedingter Wälzkörperführung ist in Fig. 1a, 1c und Fig. 3 und in Fig. 1 bis auf dessen rechtes Ende dargestellt. Es weist Aussparungen als Kugelhalterungen 10 und beidseitig über seine Ebene und über die Aussparungen hinausreichende, als elastische Finger 11 ausgebildete Halter für die Kugeln 2 auf, die beim Einsetzen der Kugeln 2 aber dennoch während ihres Laufens ausreichenden Halt und eine 2 gewisse Führung geben, da deren Innenkontur dem Kugelumfang angepaßt ist.

In Fig. 1b und der Fig. 1 und 1c am rechten Ende ist eine Ausführung gezeigt, bei der Finger 11 nur auf einer Bandseite als Wälzlagerführung ausgebildet sind. Bei diesem Käfigband können die Kugeln 2 also nur von der einen Seite aus in die Aussparungen 10 eingedrückt werden. Hierbei handelt es sich um ein endloses Käfigband mit einseitiger Wälzkörperführung.

Je nach Anwendungsfall kann dieses Käfigband 1 so beschaffen sein, wie es in Fig. 1a und dem dazugehörigen Teil der Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Form und ohne die Nuten 14 ist das Käfigband 1 besonders für Linearlager geeignet. Sind aber Nuten 14 in den Stegen 13 vorgesehen, dann ist es auch für Ringlager geeignet, weil es aus seiner Ebene heraus zu einem Ring gebogen werden kann. In beiden Fällen wird es vom endlosen Band in der erforderlichen Länge abgeschnitten und entweder gestreckt in die linearen Laufbahnen eingelegt oder zu einem Ring gebogen. In diesem Fall können die beiden gegeneinanderstoßenden Enden im Werkzeug selbst zusammengespritzt werden.

Sowohl beim Linear- als auch beim Ringlager kann das Käfigband durch die entsprechende Material- und/oder Wandstärkenwahl eine ausreichende Steifigkeit haben. Es ist aber auch möglich, wie in Fig. 1, rechts, Fig. 1b und 3 gezeigt ist, das Käfigband flexibel zu halten und außen eine Nut 15 vorzusehen, in die ein Draht 3, eine Feder 30 oder eine Dichtung 31 eingelegt wird, so daß hierdurch die nötige Steifigkeit erreicht wird.

In den Fig. 2 und 2a ist ein in gleicher Weise hergestelltes Käfigband dargestellt, das zwar für Zylinderrollen ausgelegt, aber nicht auf solche Wälzkörper beschränkt ist. Es ist im Gegensatz zum vorbeschriebenen Beispiel so ausgebildet, daß es zwar als linear verlaufendes endloses Band hergestellt wird, daß es aber in seiner Ebene zu einem Ring biegbar ist.

Dies ermöglichen die Schlitze 16, die je nach dem Durchmesser des zu bildenden Rings mehr oder weniger stark nach außen offen sind.

Die Aussparungen 10 sind der Kontur der Zylinderrollen angepaßt, die Wälzkörperführungen sind ebenfalls mit 12 bezeichnet. Auf deren Gegenseite sind nicht erkennbare, schmale und leicht gewölbt in die Aussparungen 10 hineinreichende Kanten vorgesehen, die Zylinderrollen einzudrücken.

Auch bei diesem Käfigband können Nuten 15 vorgesehen sein, in die ein Draht 3, eine Feder 30 oder eine Dichtung 31 eingelegt werden können.

Claims (9)

1. Käfig für Wälzlager aus einem spritzfähigen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß er einteilig aus einem endlosen, in einem Werkzeug in an sich bekannter Weise abschnittsweise gespritzten Band (1) besteht, welches Aussparungen (10) für die Aufnahme von Wälzkörpern (2) und diese wenigstens zu einem Teil überdeckende Halter (11, 12) für die Wälzkörper (2) aufweist, die wenigstens auf einer Bandseite elastisch verdrängbar sind.

2. Einteiliger Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter auf ihrer Innenseite der Form der Wälzkörper (2) angeglichen sind.

3. Einteiliger Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter der einen Seite des Bandes als aus der Ebene des Bandes (1) herausragende, elastische Eigenschaften aufweisende Finger (11) ausgebildet und auf der anderen Seite überstehende Kanten (12) vorgesehen sind, die starr sind und eine Wälzkörperführung darstellen.

4.Einteiliger Käfig nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Bandes die Aussparungen (10) für die Wälzkörper überdeckende Kanten (12) vorgesehen sind, von denen die Kanten der einen Seite nur geringfügig in die Aussparung hineinragen, so daß sie ein Eindrücken der Wälzkörper erlauben, und die Kanten (12) der anderen Seite weiter in die Aussparung hineinragen und eine Wälzkörperführung ergeben.

5. Einteiliger Käfig nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Dicke und Eigenschaften des Bandmaterials so aufeinander abgestimmt sind, daß es, mit Wälzkörpern bestückt, aus seiner Ebene heraus biegbar ist.

6. Einteiliger Käfig nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Dicke und Eigenschaften des Bandmaterials so aufeinander abgestimmt sind, daß es an sich nicht ohne weiteres biegbar ist und daß im Verlauf des Bandes quer zu ihm verlaufende, ein Biegen des Bandes ermöglichende, Dünnstellen (Nuten 14) vorgesehen sind.

7. Einteiliger Käfig nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Bandes quer zu ihm angeordnete Schlitze (16) vorgesehen sind.

8. Einteiliger Käfig nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das linear gespritzte Band Schlitze (16) aufweist, die sich nach der einen Bandseite nach außen öffnen und auf der anderen Seite geschlossen sind.

9. Einteiliger Käfig nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Käfigband außen eine Nut zur Einlage eines Verstärkungsteils, beispielsweise eines Drahtes (3), einer Feder (30) oder einer Dichtung (31) aufweist.