DE4125730A1 - Rollenlager mit durch verformen gebildeten rollenhalterungsvorspruengen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Rollenlager mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Rollenlager mit einer Käfig-und-Rollenanordnung, welche sich für die Lagerung eines Endes einer Pleuelstange einer Innenbrenn­ kraftmaschine eignet.

Es ist bekannt, Rollenlager für eine Pleuelstange einer kompakten Innenbrennkraftmaschine, z. B. eines Motorrad­ motors, zu verwenden. Solche Rollenlager enthalten typischer­ weise einen Käfig und eine Rollenanordnung, sie sind in Radialrichtung relativ kompakt und sie haben eine relativ große Belastbarkeit. Ein Rollenlager dieser Art ist beispielsweise aus der offengelegten japanischen Gebrauchs­ musteranmeldung JP-U-52-1 24 353 A bekannt. Es enthält eine verhältnismäßig große Anzahl von Rollen, wie es schematisch in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, und ferner einen Käfig 1 mit zwei Seitenstegen oder Seitenteilen 12, 13 und einer Mehrzahl von Hauptstegen oder Längsteilen, die zwischen den Seitenteilen 12 und 13 verlaufen und voneinander in Umfangs­ richtung einen vorgegebenen Schrittabstand aufweisen. Jeweils zwei benachbarte Längsteile begrenzen ein Fenster 14 und in jedem Fenster 14 ist eine Rolle R drehbar gelagert. Die Längsteile weisen jeweils zwei seitliche Vorsprünge 16 auf, die von entgegengesetzten Seiten in die jeweiligen Fenster 14 vorspringen und die zugehörigen Rollen R daran hindern, radial nach außen herauszufallen. An beiden Seiten jedes Endes jedes Fensters 14 ist außerdem ein Rollen­ führungsteil 17 vorgesehen und an den Innenseiten jedes Seitenteiles 12 und 13 ist ein Rollenhalterungsvorsprung 18 gebildet, der radial nach innen vorspringt und verhindert, daß die Rollen R nach innen herausfallen.

Bei der Herstellung des oben erwähnten bekannten Rollen­ lagers ist es jedoch schwierig, die nach innen reichenden Rollenhalterungsvorsprünge 18 zu bilden. Die Rollenhalte­ rungsvorsprünge 18 lassen sich insbesondere nur schwierig mit der erforderlichen Genauigkeit herstellen, sodaß bei der Halterung der Rollen R in den zugehörigen Fenstern 14 daher eine gewisse Instabilität auftritt. In extremen Fällen besteht sogar die Gefahr, daß die Rollen R aus dem zugehöri­ gen Fenster 14 herausgleiten. Eine Herstellung der Rollen­ halterungsvorsprünge 18 mit hoher Genauigkeit würde anderer­ seits die Herstellungskosten erheblich erhöhen.

Die oben geschilderten Nachteile sollen durch eine Käfig- und Rollen-Anordnung vermieden werden, die aus der US 47 97 015 (Hidano et al.) bekannt ist. Diese Konstruktion stellt zwar einen gewissen Fortschritt dar, die Herstellung ist jedoch immer noch relativ schwierig.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend, ausgehend von dem obengenannten Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, ein Rollenlager anzugeben, welches relativ hoch belastbar ist, eine relativ geringe radiale Dicke hat und mit geringen Kosten herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichnete Rollenlager gelöst. Weiterbildungen und vorteil­ hafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rollenlagers sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das vorliegende Rollenlager enthält einen im wesentlichen zylinderförmigen Käfig mit einer Mehrzahl von Fenstern, in denen jeweils eine Rolle drehbar angeordnet ist. Der Käfig hat zwei Seitenteile oder Umfangsteile sowie eine Mehrzahl von axialen Hauptstegen oder Längsteilen, die zwischen den Seiten- oder Umfangsteilen verlaufen, mit einem vorgegebenen Schrittabstand voneinander angeordnet sind und die Fenster in Umfangsrichtung begrenzen. Die axialen Längsteile sind jeweils in ihrem mittleren Teil an ihrer inneren Seite mit einer Vertiefung oder Ausnehmung versehen, so daß die axialen Teile jeweils einen relativ dünnen Abschnitt in ihrer Mitte und einen relativ dicken Abschnitt an jedem Ende aufweisen. Der mit der Ausnehmung versehene oder vertiefte mittlere Abschnitt erstreckt sich über eine vorgegebene Strecke, die jedoch etwas kürzer ist als die Länge einer Rolle. Der dicke Abschnitt der axialen Längsteile hat unge­ fähr die gleiche Dicke wie die Umfangsteile.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der dicke Abschnitt der axialen Längsteile an der Innen­ fläche teilweise verformt oder verstemmt, so daß zwei ent­ gegengesetzte innere Rollenhalterungsvorsprünge gebildet werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird durch die Verstemmung oder Verformung in der Innenfläche des dicken Abschnittes des axialen Teiles eine Innennut gebildet und die beiden sich in entgegengesetzten Richtungen erstrecken­ den inneren Rollenhalterungsvorsprünge werden als Ergebnis der Bildung der Innennut durch Verstemmen oder Verformen gebildet. Die Fenster haben also eine im wesentlichen recht­ eckige Form, die etwas größer ist als die Außenabmessungen der zugehörigen Rollen und die rechteckigen Fenster haben jeweils zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen, die axial verlaufen sowie zwei Stirnflächen. Die inneren Rollen­ halterungsvorsprünge verlaufen in Umfangsrichtung und der Abstand zwischen den Spitzen der sich in entgegengesetzten Richtungen erstreckenden inneren Rollenhalterungsvorsprünge ist kleiner als der Durchmesser einer Rolle, so daß die Rollen daran gehindert werden, aus dem Fenster nach innen herauszufallen. Die äußere Umfangsfläche der axialen Längs­ teile ist zusätzlich teilweise verformt oder verstemmt, um eine Außennut und zwei sich in entgegengesetzten Richtungen erstreckende äußere Rollenhalterungsvorsprünge an den Enden der Außennut als Resultat der Verformung oder Verstemmung zu bilden. Der Abstand zwischen den Spitzen dieser sich gegen­ überstehenden äußeren Rollenhalterungsvorsprünge ist eben­ falls kleiner bemessen als der Durchmesser einer Rolle, so daß die Rollen auch nicht aus dem Fenster nach außen heraus­ fallen können. Die äußeren Rollenhalterungsvorsprünge werden vorzugsweise ebenfalls im dicken Abschnitt der axialen Längsteile und axial fluchtend mit den inneren Rollen­ halterungsvorsprüngen gebildet.

Durch die vorliegende Erfindung wird also eine Käfig-und- Rollenanordnung für ein Rollenlager geschaffen, welche eine besonders hohe Belastungsfähigkeit aufweist, robust und steif ist, einen geringen Rollwiderstand und ein ausgezeich­ netes Betriebsverhalten hat, sich durch einen kompakten und einfachen Aufbau auszeichnet und mit geringen Kosten her­ gestellt werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugsnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte isometrische Darstellung einer Käfig-und-Rollenanordnung für ein Rollenlager gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2a eine etwas vergrößerte Ansicht eines Teiles des Rollenlagers gemäß Fig. 1;

Fig. 2b eine etwas vergrößerte Schnittansicht des Rollen­ lagers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine etwas vereinfachte Darstellung eines Rollen­ lagers gemäß der Erfindung, das zwischen einer Welle und einem Außenring angeordnet ist;

Fig. 4 eine schematische, teilweise geschnittene Dar­ stellung eines Rollenlagers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5 und 6, auf die bereits Bezug genommen worden ist, Darstellungen einer bekannten Käfig- und -Rollen­ anordnung für ein Rollenlager.

Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellte Käfig-und-Rollenanordnung enthält einen Käfig 1, der eine im wesentlichen zylindrische Form hat und zwei Seiten- oder Umfangsteile 1b sowie eine Mehrzahl von axialen Haupt- oder Längsteilen 1a enthält, die sich zwischen den beiden Umfangsteilen 1b erstrecken und in Umfangsrichtung mit einer vorgegebenen Teilung angeordnet sind. Durch Stücke der beiden Umfangsteile 1b und zwei benachbarte axiale Längsteile 1a werden also jeweils im wesentlichen rechteckige Fenster 2 gebildet. Der Umfang des Käfigs weist also mehrere solcher Fenster auf, die in Umfangsrichtung eine vorgegebene Teilung oder einen vorgegebenen Schrittabstand aufweisen und jeweils eine zugehörige Rolle drehbar aufnehmen. Die Fenster 2 haben also eine etwas größere Länge und Breite als eine Rolle 3.

Wie am besten aus Fig. 2b ersichtlich ist, weisen die axialen Längsteile 1a in der Mitte an der Innenseite eine Ausnehmung auf und haben daher einen verhältnismäßig dünnen mittleren Abschnitt 1a1 sowie zwei relativ dicke Endab­ schnitte 1a2. Die relativ dicken Endabschnitte 1a2 haben im wesentlichen die gleiche Dicke wie die Umfangs- oder Seiten­ teile 1b. Der verhältnismäßig dünne Abschnitt 1a weist an den Innenseite eine Höhlung auf, die weitestgehend ver­ hindert, daß er in Kontakt mit der zugehörigen Rolle 3 kommt. Da der mittlere Abschnitt der axialen Teile 1a die zugehörigen Rollen 3 nicht berühren, ist die Reibung zwischen dem Käfig 1 und den Rollen 3 minimal und die Rollen 3 können sich freier drehen. Die relativ dicken End­ abschnitte 1a bilden seitliche Führungsflächen 4c, die rollenden Kontakt mit der zugehörigen Rolle 3 machen. Die Rollen 3 werden also im wesentlichen durch Angriff an den seitlichen Führungsflächen 4c der axialen Längsteile 1a und mit stirnseitigen Führungsflächen, die durch die Seitenteile 1b gebildet werden, in ihrer Position gehalten.

Ein wichtiges Merkmal des Käfigs 1 besteht darin, daß an den inneren Umfangsflächen jedes der relativ dicken Endabschnitte 1a2 eine Innennut 1d durch Verformen oder Verstemmen gebildet ist. Als Folge davon, daß die Innennut 1d durch Verformen oder Verstemmen geformt wird, werden zwei sich in entgegen­ gesetzte Richtungen erstreckende innere Rollenhalterungsvor­ sprünge 4b1 und 4b2 als Verlängerungen der Innennut 1d gebildet, wie am deutlichsten aus Fig. 2b ersichtlich ist. Die inneren Rollenhalterungsvorsprünge 4b werden also jeweils durch plastisches Verformen eines Teiles der relativ dicken Endabschnitte 1a2 gebildet. Der Abstand zwischen den Spitzen zweier einander zugewandter innerer Rollenhalterungs­ vorsprünge 4b1 bzw. 4b2 ist kleiner als der Durchmesser der im betreffenden Fenster 2 angeordneten Rolle 3, so daß die Rolle 3 daran gehindert wird, aus dem Fenster radial nach innen herauszufallen. Bei der praktischen Ausführungsform erfolgt nach der Bildung der Innenuten 1d und der inneren Rollenhalterungsvorsprünge 4b1 und 4b2 eine Wärmebehandlung sowie eine Behandlung durch Schleifen und Polieren sowie, falls erwünscht, eine Oberflächenbehandlung, wie Verkupfern oder Versilbern, um die Reibung herabzusetzen. Die durch Verformen gebildeten Innennuten 1d können als Öltaschen dienen, die einen gewissen Vorrat an Schmieröl aufnehmen und dadurch die Schmierung verbessern. Es sei in diesem zu­ sammenhang darauf hingewiesen, daß die Verstemm- oder Ver­ formungsoperation zur Bildung der Innennuten 1d und der inneren Rollenhalterungsvorsprünge 4b1 und 4b2 leicht durch­ geführt werden kann, da die relativ dicken Endabschnitte 1a2 im wesentlichen die gleiche Dicke wie die Umfangsteile 1b aufweisen. Aus diesem Grunde ist es auch einfach, die inneren Halterungsvorsprünge 4b1 und 4b2 zu bilden und diese Vorsprünge können dadurch auch mit hoher Genauigkeit herge­ stellt werden. Die Rollen 3 werden daher ordnungsgemäß und sicher in den Fenster 2 gehalten.

Wie am deutlichsten aus Fig. 2b ersichtlich ist, bilden der relativ dünne Abschnitt 1a1 und die beiden relativ dicken Endabschnitte 1a2 eine Ausnehmung 1c, die groß genug ist um sich radial nach außen über den Rollkreisaußendurchmesser P.C.D. der Rollen 3 zu erstrecken. in Axialrichtung er­ streckt sich die Ausnehmung 1c nicht ganz bis zum Ende der Fenster 2. Durch diese Konstruktion wird das Gesamtgewicht des Käfigs 1 erheblich verringert und die Reibung zwischen dem Käfig 1 und den Rollen 3 wird erheblich herabgesetzt.

Die äußeren Umfangsfläche der axialen Teile 1a des Käfigs ist durch Verformen oder Verstemmen mit zwei Außennuten 1e versehen, wodurch zwei sich in entgegengesetzte Richtungen erstreckende äußere Rollenhalterungsvorsprünge 4a1 bzw. 4a2 gebildet werden. Wenn also die Außennuten 1e durch Verformen oder Verstemmen gebildet werden, tritt eine teilweise plastische Verformung der axialen Längsteile ein, was zur Bildung der äußeren Rollenhalterungsvorsprünge 4a1 und 4a2 führt. Die äußeren Rollenhalterungsvorsprünge 4a1 und 4a2 erstrecken sich in Umfangsrichtung und zum Teil in die Fenster 2 hinein. Der Abstand zwischen den Spitzen einander gegenüberliegender äußerer Rollenhalterungsvorsprünge 4a1 bzw. 4a2 wird etwas kleiner als der Durchmesser einer Rolle 3 gewählt, so daß die Rollen 3 daran gehindert werden, unbe­ absichtigt aus den Fenstern 2 nach außen herauszufallen. Die Rollen 3 werden also drehbar in ihrer Position in den Fenstern 2 gehalten. Die äußeren Nuten 1e und die äußeren Rollenhalterungsvorsprünge 4a1 und 4a2 werden vorzugsweise in den relativ dicken Endabschnitten 1a2 der axialen Teile 1a gebildet und besonders bevorzugte axial fluchtend mit den entsprechenden Innennuten 1d und den inneren Rollenhalte­ rungsvorsprüngen 4b1 und 4b2. Wie die Innennuten 1d können auch die Außennuten 1e in vorteilhafter Weise als Öltaschen zur Aufnahme eines Ölvorrates dienen. Die Außennuten 1e können also auch zur Verbesserung der Schmierung beitragen. Es sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Konstruktion in Hinblick auf die Herstellung besonders vorteilhaft ist, da beide Außennuten 1e und die äußeren Rollenhalterungs­ vorsprünge 4a1 und 4a2 durch die gleiche Verformungs- oder Verstemmungsoperation gleichzeitig gebildet werden können.

Fig. 3 zeigt die vorliegende Käfig- und -Rollenanordnung zwischen einer Welle und einem äußeren Lagerring. In diesem zustand stehen die Rollen 3 in Berührung mit den seitlichen Führungsflächen 4c an beiden Enden der Fenster 2 und werden im wesentlichen längs des Rollkreises geführt. Die Rollen 3 berühren daher die äußeren und die inneren Rollenhalterungs­ vorsprünge 4a1, 4a2 bzw. 4b1, 4b2 nicht. Die Abmessungen sind ferner so gewählt, daß die äußere Umfangsfläche des Käfigs 1 Kontakt mit der Laufbandfläche des Außenringes macht, bevor die innere Umfangsfläche des Käfigs 1 Kontakt mit der Welle macht.

Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Käfig-und-Rollenanordnung, bei der zusätzlich an der äußeren Umfangsfläche der axialen Teile 1a zwischen den Außennuten 1e eine äußere Ausnehmung 1f vorgesehen ist. Die äußere Ausnehmung 1f ist vorzugsweise flacher als die innere Ausnehmung und hat zweckmäßigerweise eine Tiefe von etwa 0,2 mm. Durch die äußere Ausnehmung 1f wird die Berührungs­ fläche am Außenumfang erheblich verringert. Die Reibung zwischen dem vorliegenden Rollenlager und dem äußeren Lagerring und außerdem auch das Gesamtgewicht des Rollen­ lagers können auf diese Weise erheblich verringert werden.

Die beschriebenen Ausführungsformen lassen sich beispiels­ weise dadurch abwandeln, daß man an der inneren Umfangs­ richtung der relativ dicken Abschnitte 1a2 der Längsteile 1a eine in Umfangsrichtung verlaufende Rippe vorsieht und die inneren Rollenhalterungsvorsprünge 4b1 sowie 4b2 durch Verformen oder Verstemmen dieser Rippe bildet.

Claims (6)

1. Rollenlager mit einer Mehrzahl von Rollen (3) und einem zur Halterung der Rollen dienenden zylindrischen Käfig (1) , der zwei Umfangsteile (1b) sowie eine Mehrzahl von axialen Längsteilen (1a) enthält, welch letztere zwischen den beiden Umfangsteilen verlaufen und in Umfangsrichtung mit einer vorgegebenen Teilung im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß eine Mehrzahl von im wesentlichen rechteckförmigen Fenstern (2) mit vorgegebenem Teilungsabstand gebildet werden, die jeweils eine der Rollen (3) drehbar aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsteile (1a) jeweils in der Mitte an ihrer Innenseite eine Ausnehmung (1c) auf­ weisen, so daß sie einen relativ dünnen Mittelabschnitt (1a1) und zwei relativ dicke Endabschnitte (1a2) aufweisen; daß jeder der beiden relativ dicken Endabschnitte (1a2) ein Paar innerer und äußerer Umfangsflächen hat, die jeweils mit inneren und äußeren Rollenhalterungsvorsprüngen (4a1, 4a2; 4b1, 4b2) versehen sind, die durch Verformen oder Verstemmen der inneren bzw. äußeren Umfangsfläche gebildet sind und die Rollen am Herausfallen aus dem Käfig hindern.

2. Rollenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangsfläche des relativ dicken Endabschnittes (1a2) eine durch Verformen gebildete Innennut (1d) aufweist.

3. Rollenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des relativ dicken Endabschnittes (1a2) eine durch Verformen gebildete Außennut (1e) aufweist.

4. Rollenlager nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außennut (1e) axial im wesentlichen mit der Innennut (1d) fluchtet.

5. Rollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und die äußeren Rollenhalterungsvorsprünge (4b1, 4b2; 4a1, 4a2) axial fluchten.

6. Rollenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Teile im mittleren Bereich ihrer Außenfläche eine Ausnehmung (1f) aufweisen.