DE4136745A1 - Waelzlagerkaefig fuer vollrollige radialwaelzlager - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig für vollrol­ lige Radialwälzlager, bei dem axial gerichtete Stege an zumindest einem ihrer axialen Enden mit einem Stirnring fest verbunden sind und Wälzkörpertaschen begrenzen, wobei die Stege ausschließlich in einem Raum angeordnet sind, der durch einander tangierende Wälzkörper einer­ seits und durch Laufbahnen der Wälzkörper andererseits begrenzt ist, und wobei die Stege radial zu beiden Seiten der einander tangierenden Wälzkörper derart angeordnet sind, daß die Wälzkörper in den Wälzkör­ pertaschen verliersicher gehalten sind.

Ein solcher Wälzlagerkäfig ist durch die FR-PS 24 60 416 bekannt. Bei diesem Wälzlagerkäfig schnappen die Wälzkörper in Wälzkörpertaschen ein, und der so gebildete Wälzkörperkranz kann problemlos transpor­ tiert werden und in die Lagerstelle eingebaut werden. Bei solchen Wälzlagerkäfigen müssen aber die Durchmesser der Wälzkörper in einem bestimmten, mit Toleranzen behafteten Verhältnis zum inneren oder äußeren Laufbahndurchmesser der Wälzkörper stehen. Wird dieses Ver­ hältnis unter- oder überschritten, beispielsweise bei einer Vergröße­ rung des inneren Laufbahndurchmessers, so entsteht bei konstant ge­ bliebenem Durchmesser und konstanter Anzahl der Wälzkörper zwangs­ läufig ein Spiel zwischen aufeinanderfolgenden Wälzkörpern in Umfangs­ richtung. Wenn dieses Spiel nun größer als das Wälzkörpertaschenspiel eines Wälzkörpers in einer Wälzkörpertasche wird, besteht die Gefahr, daß dieser Wälzkörper gegen einen der Stege anläuft und diesen zer­ stört.

Aus wirtschaftlicher Sichtweise ist es wünschenswert, gleiche Wälzkör­ per für unterschiedliche Laufbahngeometrien bei vollrolligen Radial­ wälzlagern einzusetzen, da auf diese Weise die Herstellung von Wälz­ körpern auf einige ausgewählte Durchmesser begrenzt werden kann. Mit einem Käfig nach der FR-PS 24 60 416 ist es jedoch erforderlich, die Herstellung vieler unterschiedlicher Wälzkörper aufrechtzuerhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wälzlagerkäfig für vollrollige Radialwälzlager so zu gestalten, daß die Wälzkörper einerseits in dem Wälzkörperkäfig für den Transport verliersicher gehalten sind, und das andererseits bei gleichbleibendem Wälzkörperdurchmesser dieser Wälzlagerkäfig an unterschiedliche Lauf­ bahngeometrien derart angepaßt werden kann, daß die Wälzkörper im Wälzlager unter allen Umständen von den Stegen beabstandet sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein als Winkel gemessenes Wälzkörperendspiel zwischen dem ersten und dem letzten einander tangierender Wälzkörper durch Einfügen von wenigstens einem fest mit dem Stirnring verbundenen Füllstück derart begrenzt ist, daß dieses Wälzkörperendspiel kleiner ist als ein als Winkel gemessenes Wälzkörpertaschenspiel der Wälzkörper in jeder der durch die Stege begrenzten Wälzkörpertaschen.

Bei einem derartigen Wälzlagerkäfig ist gewährleistet, daß die Wälz­ körper nach ihrem Einbau in die Wälzlagerstelle mit ihren zylindri­ schen Mantelflächen nur mit benachbarten Wälzkörpern oder dem Füll­ stück in Berührung kommen. Das Füllstück erstreckt sich in Umfangs­ richtung derart, daß das gesamte Wälzkörperendspiel der Wälzkörper in Umfangsrichtung des Wälzkörperkäfigs kleiner ist als das Wälzkörperta­ schenspiel der Wälzkörper in jeder der Wälzkörpertaschen.

Vergrößert man bei gleichbleibender Geometrie der Wälzkörper bei­ spielsweise den inneren Laufbahndurchmesser der Wälzkörper, so wird bei einem entsprechend angepaßten Wälzlagerkäfig die Erstreckung des Füllstücks in Umfangsrichtung derart vergrößert, daß das gesamte Spiel aller Wälzkörper in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs kleiner ist als das Wälzkörpertaschenspiel der Wälzkörper in jeder der Wälzkörper­ taschen; damit ist auch gewährleistet, daß die Wälzkörper von den Stegen beabstandet sind.

In bestimmten Anwendungsfällen werden derartig ausgebildete Wälzlager auch dann eingesetzt, wenn neben hohen Radiallasten auch hohe Drehzah­ len auftreten. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, dieses eine Füllstück in mehrere Füllstücke zu zergliedern, die gleichmäßig über den Umfang des Wälzkörperkäfigs verteilt sind; auf diese Weise wird eine günstigere Massenverteilung am Wälzlagerkäfig erzielt, als es bei einem Wälzlagerkäfig mit nur einem Füllstück möglich ist.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht nach Anspruch 2 darin, daß die Stege und die Füllstücke mit beiden axialen Enden einstückig mit den Stirnringen verbunden sind: Die Stirnringe weisen dabei unterschiedliche Innen- und Außendurchmesser auf, während je eines der Enden der Stege eine radiale Einschnürung hat, die inner­ halb des Innen- und Außendurchmessers des diesem Ende zugewandten Stirnringes liegt. Ein derartiger mit Wälzkörpern bestückter Wälz­ lagerkäfig wird auf einen Innenring geschoben, der an einem axialen Ende einen radial vorstehenden Bord aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des diesem axialen Ende zugewand­ ten Stirnringes. In diesem Fall weist der Außenring in Bezug auf den Innenring einen am gegenüberliegenden Ende ausgebildeten radial nach innen vorstehenden Bord auf, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des diesem axialen Ende zugewandten Stirnringes. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die radial vorstehenden Borde des Innen- und des Außenringes an den Stirnseiten der Wälzkörper anliegen können, ohne daß die Stirnringe oder die Stege gegen diese vorstehenden Borde anlaufen.

Für das leichte Einführen der Wälzkörper in den Wälzkörperkäfig wird in Anspruch 3 vorgeschlagen, diesen Wälzlagerkäfig aus Kunststoff herzustellen, wobei die Stege und die Füllstücke derart elastisch ausgebildet sind, daß die Wälzkörper radial von außen in die Wälzkör­ pertaschen einführbar sind und in diese einschnappen. Derartige Wälz­ lagerkäfige können problemlos im Spritzgießverfahren hergestellt werden.

Eine einfache Ausführungsform, die das leichte Einschnappen der Wälz­ körper in die Wälzkörpertaschen ermöglicht, wird in Anspruch 4 vor­ geschlagen, wonach die Stege ein im Querschnitt gesehen keilförmiges Profil mit einer Keilspitze aufweisen, wobei die Keilspitzen jeweils zweier Stege einander zugewandt sind. Beim radialen Einführen der Wälzkörper in die Wälzkörpertaschen kommen die Wälzkörper mit den Stegen in Kontakt und verformen diese elastisch. Nach dem Einschnappen der Wälzkörper in die Wälzkörpertaschen ist aufgrund der keilförmigen Ausbildung der Stege ein Spiel der Wälzkörper in den radialen und Um­ fangsrichtungen gewährleistet.

Zur Vermeidung aufwendiger Stegkonstruktionen von Stegen, die dem Füllstück benachbart sind, wird in Anspruch 5 vorgeschlagen, daß das Füllstück im Querschnitt gesehen an seinen radialen Enden Querschnitt­ serweiterungen derart aufweist, daß die Wälzkörper durch diese Quer­ schnittserweiterungen und die diesem Füllstück benachbarten Stege in den radialen Richtungen verliersicher gehalten werden.

Diese Querschnittserweiterungen sind nach Anspruch 6 derart ausgebil­ det, daß das Füllstück im Querschnitt gesehen weitgehend eine konkave Kontur aufweist. Derartige Füllstücke können problemlos in einem Spritzgießverfahren hergestellt und den jeweiligen Laufbahngeometrien angepaßt werden.

Nach Anspruch 7 ist es zweckmäßig, daß die Stege und das bzw. die Füllstücke aus einem gegenüber dem Stirnring elastischeren Kunststoff bestehen. Das Einschnappen der Wälzkörper in die Wälzkörpertaschen kann durch eine geeignete Kunststoffauswahl optimiert werden, ohne daß der Käfig seine erforderliche Steifigkeit verliert.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen ver­ wiesen, die zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Wälz­ lagerkäfigs vereinfacht darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Wälz­ lagerkäfigs mit drei am Umfang verteilten Füll­ stücken,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 durch die Stege des Wälzkör­ perkäfigs.

Fig. 4 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Wälz­ lagerkäfigs mit nur einem Füllstück;

Fig. 5 eine Vergrößerung der Teilansicht V aus Fig. 4.

Ein erfindungsgemäßer Wälzlagerkäfig für vollrollige Wälzlager weist in Fig. 1 einen kreisförmigen Stirnring 1 und Wälzkörpertaschen 2 begrenzende axial verlaufende Stege 3 auf, wobei in einer Wälzkörper­ tasche 2 jeweils ein Wälzkörper 4 angeordnet ist. Die axialen Enden der Stege 3 sind einstückig mit den einander gegenüberliegenden Stirn­ ringen 1 verbunden, wobei in dieser Figur aufgrund der Schnittdar­ stellung nur ein Stirnring 1 abgebildet ist. Die Stege 3 sind radial zu beiden Seiten von einander tangierenden Wälzkörpern 4 angeordnet und sind in etwa keilförmig ausgebildet, wobei die Keilspitzen 5 der Stege 3 gegeneinander gerichtet sind. Die lichte Öffnung der Wälzkör­ pertaschen 2 in Umfangsrichtung ist kleiner als der Durchmesser der Wälzkörper 4. Wird nun ein Wälzkörper 4 radial von außen in die Wälz­ körpertasche 2 eingeführt, berührt dieser mit seiner Umfangsfläche zunächst die keilförmigen Stege 3 und verformt diese elastisch und schnappt dann bei einer weitergehenden radialen Bewegung in die Wälz­ körpertasche 2 ein. In dieser Position weist der Wälzkörper 4 gegen­ über den Stegen 3 ein Spiel in den Umfangs- und Radialrichtungen auf.

Zwischen aufeinander folgenden Wälzkörpern 4 sind in dieser Darstel­ lung drei gleichmäßig über den Umfang des Wälzkörperkäfigs verteilte Füllstücke 6 angeordnet, die mit ihren axialen Enden einstückig mit den Stirnringen 1 verbunden sind. Diese Füllstücke 6 trennen einander benachbarte Wälzkörper 4 vollständig voneinander.

Die Füllstücke 6 weisen weitgehend ein konkaves Querschnittsprofil auf. In dieser Darstellung begrenzen die Füllstücke 6 gemeinsam mit den benachbarten Stegen 3 die Wälzkörpertaschen 2, deren lichte Öff­ nung in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs kleiner ist als der Durch­ messer der Wälzkörper 4.

In Fig. 2 sind die Stirnringe 1 in einem teilweisen Längsschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit einem zwischen diesen Stirnrin­ gen 1 angeordneten Wälzkörper 4 dargestellt. Die Stirnringe 1 weisen unterschiedliche Innen- und Außendurchmesser auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Außen- und der Innendurchmesser des einen Stirnringes größer als der entsprechende Durchmesser des anderen Stirnringes ist. Je nach Anwendungsfall ist es selbstverständlich möglich, daß die Stirnringe identisch sind.

Fig. 3 zeigt die Stirnringe 1 und die Stege 3 nach dem Schnittverlauf entlang der Linie III-III in Fig. 1, die mit ihren axialen Enden mit den einander gegenüberliegenden Stirnringen 1 einstückig verbunden sind. An je einem der axialen Enden der Stege 3 ist eine radiale Ein­ schnürung 7 ausgebildet, die innerhalb des Innen- und Außendurchmes­ sers des diesem Ende zugewandten Stirnringes 1 liegt. Diese Einschnü­ rung 7 verhindert, daß ein radial vorstehender Bord eines Bauteiles, welches eine Laufbahn für die Wälzkörper 4 bildet, gegen dieses axiale Ende des Steges 3 anlaufen kann.

Die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs wird nun anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels nach den Fig. 4 und 5 erläutert, wobei die dort gezeigten Bauelemente, so weit sie mit den Teilen der Fig. 1 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen ver­ sehen sind.

Fig. 4 zeigt einen in einer Wälzlagerstelle montierten Wälzlagerkä­ fig, der von seinem prinzipiellen Aufbau dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entspricht, jedoch ist hier nur ein einziges Füllstück vor­ gesehen. Die Wälzkörper 4 liegen an der inneren und äußeren Laufbahn 8, 9 an; diese Wälzkörper 4 sind hier so angeordnet, daß sie an dem Füllstück 6 anliegen bzw. einander mit ihren Umfangsflächen tangieren, wobei zwei benachbarte Wälzkörper 4 einander nicht berühren.

Betrachtet man nun den eingekreisten Teil in dieser Darstellung in einer Vergrößerung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, erkennt man, daß das als Winkel gemessene Wälzkörperendspiel α kleiner ist als das überhaupt mögliche als Winkel gemessene Wälzkörpertaschenspiel β:

Die den Winkel α eingrenzenden Strahlen schneiden die Achse eines Wälzkörpers 4 in den Positionen 4a und der gestrichelt dargestellten Position 4b. Dieser Wälzkörper 4 kann sich nur zwischen diesen beiden Positionen bewegen, bevor er benachbarte Wälzkörper 4 berührt. Das theoretische Wälzkörpertaschenspiel β eines Wälzkörpers 4 in einer Wälzkörpertasche 2 ist durch die gestrichelten Positionen 4c und 4d dargestellt. In diesen Positionen berührt dieser Wälzkörper 4 jeweils die Stege 3 des Wälzlagerkäfigs. Die den Winkel β eingrenzenden Strah­ len schneiden die Achse dieses Wälzkörpers 4 in den Positionen 4c bzw. 4d. Da das Wälzkörperendspiel α kleiner ist als das Wälzkörper­ taschenspiel β, ist ausgeschlossen, daß die Wälzkörper 4 gegen die Stege 3 anlaufen können; bevor einer der Wälzkörper 4 gegen die Stege 3 anlaufen kann, berührt dieser den benachbarten Wälzkörper 4. Die Bewegung des Wälzlagerkäfigs erfolgt also ausschließlich über die an dem Füllstück 6 anliegenden Wälzkörper 4, wobei natürlich das Füll­ stück 6 fest mit den Stirnringen 1 verbunden sein muß. Die Festlegung des Wälzkörperendspiels α ist durch die entsprechende Erstreckung des Füllstücks 6 in Umfangsrichtung gegeben.

Natürlich ist auch denkbar, daß das Füllstück 6 derart dimensioniert ist, daß das Wälzkörperendspiel α zu Null wird. In diesem Fall würden aber die Wälzkörper unter Druck einander tangieren, so daß eine für eine leichtgängige Wälzlagerung unerwünschte Reibung auftritt.

Bezugszahlenliste

1 kreisförmiger Stirnring
2 Wälzkörpertasche
3 Stege
4 Wälzkörper
4a bis 4d Wälzkörper in unterschiedlichen Positionen
5 Keilspitzen
6 Füllstück
7 radiale Einschnürung
8 innere Laufbahn
9 äußere Laufbahn
α Wälzkörperendspiel
β Wälzkörpertaschenspiel

Claims (7)

1. Wälzlagerkäfig für vollrollige Radialwälzlager, bei dem axial gerichtete Stege (3) an zumindest einem ihrer axialen Enden mit einem Stirnring (1) fest verbunden sind und Wälzkörpertaschen (2) begrenzen, wobei die Stege (3) ausschließlich in einem Raum angeordnet sind, der durch einander tangierende Wälzkörper (4) einerseits und durch Lauf­ bahnen (8, 9) der Wälzkörper (4) andererseits begrenzt ist, und wobei die Stege (3) radial zu beiden Seiten der einander tangierenden Wälz­ körper (4) derart angeordnet sind, daß die Wälzkörper (4) in den Wälzkörpertaschen (2) verliersicher gehalten sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein als Winkel gemessenes Wälzkörperendspiel (α) zwi­ schen dem ersten und dem letzten einander tangierenden Wälzkörper (4) durch Einfügen von wenigstens einem fest mit dem Stirnring (1) ver­ bundenen Füllstück (6) derart begrenzt ist, daß dieses Wälzkörperend­ spiel (α) kleiner ist als ein als Winkel gemessenes Wälzkörpertaschen­ spiel (β) der Wälzkörper (4) in jeder der durch die Stege (3) begrenz­ ten Wälzkörpertaschen (2).

2. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) und die Füllstücke (6) mit ihren beiden axialen Enden ein­ stückig mit unterschiedliche Innen- und Außendurchmesser aufweisenden Stirnringen (1) verbunden sind, wobei je eines der Enden der Stege (3) eine innerhalb des Innen- und Außendurchmessers des diesem Ende zu­ gewandten Stirnringes (1) ausgebildete radiale Einschnürung (7) auf­ weist.

3. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzlagerkäfig aus Kunststoff hergestellt ist, wobei die Stege (3) und die Füllstücke (6) derart elastisch ausgebildet sind, daß die Wälzkör­ per (4) radial von außen in die Wälzkörpertaschen (2) einführbar sind und in diese einschnappen.

4. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) im Querschnitt gesehen ein keilförmiges Profil mit einer Keilspitze (5) aufweisen, wobei die Keilspitzen (5) jeweils zweier Stege (3) einander zugewandt sind.

5. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück im Querschnitt gesehen an seinen radialen Enden Quer­ schnittserweiterungen derart aufweist, daß die Wälzkörper (4) durch die Querschnittserweiterung und die diesem Füllstück (6) benachbarten Stege (3) in den radialen Richtungen verliersicher gehalten sind.

6. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück (6) im Querschnitt gesehen weitgehend eine konkave Kontur aufweist.

7. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) und das Füllstück (6) aus einem gegenüber dem Stirnring (1) elastischeren Kunststoff bestehen.