DE4222175A1

DE4222175A1 - Wälzlagerkäfig

Info

Publication number: DE4222175A1
Application number: DE4222175A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Steinberger; Peter Schnapp; Reinhart Dipl Ing Malik
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2012-07-07
Also published as: DE4222175C2; KR100251401B1; KR950702684A; WO1994001691A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig, insbesondere für Zylin derrollen- und Nadellager, der an zumindest einer Stelle seines Um fanges ausgehend von beiden Stirnflächen je einen axial verlaufenden Einschnitt aufweist, wobei die Einschnitte ein Verbindungselement begrenzen.

Geschlossene Wälzlagerkäfige der verschiedensten Arten sind seit langem bekannt (W. Jürgensmeyer: "Die Wälzlager", Berlin, Verlag von Julius Springer 1937, Seite 38 und folgende).

In Verbindung mit der automatischen Montage von Wälzlagern gewinnen derartige Käfige wieder an Bedeutung, da insbesondere ihre Formen genauigkeit, ihre Stabilität und ihr fehlender Versatz in radialer und axialer Richtung den Greiforganen von Robotern die Arbeit erleichtern. Der Nachteil dieser geschlossenen Käfige besteht hauptsächlich darin, daß sie in ihrer Umfangsausdehnung festgelegt sind. Ein Auffedern eines derartigen Käfigs, wie es beispielsweise bei einer Montage auf eine Welle erforderlich ist, die einen Abschnitt mit einem gegenüber der übrigen Welle vergrößerten Wellendurchmesser (Wellenbord) auf weist, ist nicht möglich.

In diesem Zusammenhang sind geschlitzte Käfige bekannt, die sich insbesondere durch eine Anpassungsfähigkeit in ihrer Umfangsausdehnung auszeichnen.

Ein derartiger Wälzlagerkäfig ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 90 06 526 bekannt. Dieser Käfig weist im Schlitzbereich an beiden Käfi genden zwei Stege auf, die in Umfangsrichtung von der einen Seite von einer Ausnehmung und von der anderen Seite von einem Einschnitt be grenzt werden. In ihrer Mitte sind die beiden Stege in Umfangsrichtung durch ein Verbindungsteil miteinander verbunden. Die Stege sind wel lenförmig ausgeführt, wobei jeweils Wellenberge und Wellentäler sich gegenüberliegend angeordnet sind.

Der Nachteil eines derartigen Käfigs besteht darin, daß aufgrund der kompliziert geformten Verbindungselemente bei der Herstellung ebenso kompliziert geformte Spritzwerkzeuge erforderlich sind. Ein weiterer Nachteil dieses Käfigs besteht darin, daß er nur eine geringe Auf weitung zuläßt. Eine Montage eines derartigen Käfigs auf eine Welle, die einen Abschnitt mit einem gegenüber der übrigen Welle vergrößerten Wellendurchmesser aufweist, würde mit Sicherheit zu einer Überdehnung der im Schlitzbereich angeformten Verbindungselemente führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Wälzlagerkäfig zu entwickeln, der die Vorteile einer geschlossenen Ausführung mit denen einer geschlitzten Ausführung verbindet. Darüber hinaus soll der Wälzlagerkäfig einfach und wirtschaftlich in seiner Fertigung sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einschnitte, die sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Wälzlagerkäfigs erstrecken, in Umfangsrichtung versetzt gegeneinander angeordnet sind, so daß das Verbindungselement den Wälzlagerkäfig an seinen diagonal gegenüberliegenden Enden verbindet.

Durch die diagonale Verbindung der Enden des Wälzlagerkäfigs, nach stehend als Borde bezeichnet, wird ermöglicht, daß dieser in seiner Umfangsrichtung besonders dehn- oder zusammendrückbar ist. Das Ver bindungselement, nachstehend als Diagonalbord bezeichnet, wird dabei auf Biegung, d. h. auf Zug- oder Druckkraft beansprucht und sorgt durch seine federnde Wirkung dafür, daß der Käfig stets versucht, seine Ausgangslage wieder einzunehmen.

Dadurch wird auch erreicht, daß der Käfig radial federnd die Wälzkör per gegen eine Laufbahn drückt und somit eine Riffelbildung entgegen wirkt. Dies setzt allerdings voraus, daß die Taschen des Wälzlagerkä figs in bekannter Weise ein Querschnittsprofil aufweisen, das eine radial nach innen gerichtete Bewegung der Wälzkörper begrenzt, d. h. ein Herausfallen der Wälzkörper nach innen verhindert. Ein derartiger Käfig kann daher auch zur Lagerung von Zahnrädern auf Wellen in Schalt- und Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen verwendet werden.

Auch Wärmeausdehnungen infolge einer Erwärmung des Wälzlagers bei länger dauerndem Betrieb werden durch den erfindungsgemäßen Wälz lagerkäfig problemlos kompensiert. Dies trifft insbesondere für Käfige aus einem elastischen Material, z. B. Kunststoff mit einem großen Durchmesser zu.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die diagonale Verbindung der Borde des Wälzlagerkäfigs eine ausgezeichnete Seitenführung des Käfigs erreicht wird. Dadurch läßt sich der erfindungsgemäße Wälz lagerkäfig wie ein geschlossener Käfig handhaben, der insgesamt form stabil für Handling, Transport und Montage ist.

Auch ist der erfindungsgemäße Käfig mit seinem als Diagonalbord ausge bildeten Verbindungsteil relativ einfach durch Spritzgießen zu ferti gen, da die unkomplizierte Form des Diagonalbordes keine aufwendigen Spritzwerkzeuge erfordert.

Der erfindungsgemäße Käfig läßt sich vielseitiger als ein geschlosse ner oder geschlitzter Käfig einsetzen, da er die Vorteile beider Käfigarten wie Formengenauigkeit, gutes Handling, kein Versatz der freien Käfigenden, Stabilität, Anpassungsfähigkeit in der radialen Vorspannung und Montagefreundlichkeit in sich vereinigt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben.

So sollen nach Anspruch 2 bis 6 die Einschnitte ausgehend von den Stirnflächen der Borde

- eine gleichbleibende Breite aufweisen
- in ihrer Breite zunehmen
- in ihrer Breite abnehmen
- in ihrer Breite stufenweise abnehmen
- zunächst eine konstante Breite aufweisen, die dann abnimmt.

Durch die unterschiedliche Ausformung der Einschnitte werden ebenso unterschiedliche Diagonalborde mit Wanddickenschwankungen möglich. Über die Wanddicke der Diagonalborde kann Einfluß auf deren Federken nung genommen werden.

In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 kann der Diagonalbord in beiden Umfangsrichtungen mit Nocken versehen sein. Dadurch wird erreicht, daß der Käfig in seiner Umfangsrichtung sehr dehnbar ist, aber in der Gegenrichtung durch Verkürzung des Federweges mit Hilfe der Nocken nicht in der gleichen Weise zusammengepreßt werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 8 ist der Diagonalbord an seinen beiden Enden in Umfangsrichtung mit einem wellenförmigen Fortsatz versehen.

Dadurch wird ermöglicht, daß die Federwirkung des Diagonalbordes sowohl von seinem in axialer Richtung verlaufenden Teil als auch von seinem in Umfangsrichtung verlaufenden Teil bestimmt wird. Durch diese Ausgestaltung des Diagonalbordes wird eine besondere Aufspreizung des erfindungsgemäßen Lagerkäfigs erreicht.

Schließlich soll nach einem zusätzlich weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 9 der Diagonalbord auf der einen Seite des Wälzlagerkä figs in der unteren Hälfte des Bordes und auf der anderen Seite in der oberen Hälfte des Bordes angebunden sein.

Durch die unterschiedliche Anbindung des Diagonalbordes soll erreicht werden, daß bei einer Änderung der Ausgangslage des Käfigs in Umfangs richtung durch Spreizen oder Zusammenpressen der Diagonalbord sowohl einer Biegebeanspruchung als auch einer Torsionsbeanspruchung unter worfen wird. Durch diese zusätzliche Beeinflussung der Federkennung des Diagonalbordes mittels Torsion wird eine verstärkte Federwirkung erzielt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu tert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2 durch einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die mit Einschnitten versehene Stelle des in Fig. 1 gezeigtem Wälzlagerkäfigs;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Wälzlagerkäfig, bei dem die Einschnitte zunächst eine konstante Breite aufweisen, die dann abnimmt;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Wälzlagerkäfig, bei dem die Einschnitte in ihrer Breite stufenweise abnehmen;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Wälzlagerkäfig, bei dem der Diagonalbord in beiden Umfangsrichtungen mit Nocken versehen ist;

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Wälzlagerkäfig, bei dem der Diagonalbord an beiden Enden in Umfangsrichtung mit einem wellenförmigen Fortsatz versehen ist;

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Wälzlagerkäfig, bei dem die Einschnitte in ihrer Breite abnehmen;

Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Diagonalbord entlang der Linie VII-VII in Fig. 7.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise eines geschlitzten Käfigs innerhalb eines Wälzlagers wird zunächst auf Fig. 1 verwiesen. Darin ist ein Wälzlagerkäfig 1 aus einem elastischen Material dargestellt, der an einer Stelle seines Umfanges ausgehend von beiden Stirnflächen je einen axial verlaufenden Einschnitt 5, 6 aufweist. Die beiden axial verlaufenden Einschnitte 5, 6 begrenzen ein Verbindungselement 7, nachstehend Diagonalbord genannt, das die beiden Borde 9, 10 des Wälzlagerkäfigs 1 miteinander verbindet. Der Wälzlagerkäfig 1 ist mit Taschen 12 für die Aufnahme von Wälzkörpern 11 ausgestattet, in denen diese radial nach innen gehalten und achsparallel geführt sind. Dazu verengt sich der Abstand beider Führungsflächen 14 an den Käfigtaschen 12 in radialer Richtung nach innen, so daß die Wälzkörper 11 bei abgezogener Welle 15 nicht herausfallen können. Ein derartiger Wälz lagerkäfig ist in seiner radialen Vorspannung sehr anpassungsfähig und kann dadurch zur Verminderung der Riffelbildung beitragen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Wälzlagerkäfig 1 ausgehend von seinen Stirnflächen 3, 4 mit je einem in axialer Richtung verlaufenden Einschnitt 5, 6 versehen. Beide Einschnitte 5, 6 erstrecken sich nahezu über die gesamte Breite des Wälzlagerkäfigs und begrenzen in Umfangsrichtung ein Verbindungsteil 7, das die beiden diagonal gegen überliegenden Borde 9, 10 des Wälzlagerkäfigs miteinander verbindet.

Die diagonale Verbindung der Borde 9, 10 des Wälzlagerkäfigs 1 mit Hilfe des sog. Diagonalbordes 7 erlaubt eine besonders große Flexibi lität des Wälzlagerkäfigs 1 in Umfangsrichtung nach außen, ohne daß der Diagonalbord 7 in seiner Federwirkung überbeansprucht wird.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Diagonalborde 7 unterscheiden sich lediglich in ihrer äußeren Geometrie. Während in Fig. 3 die Einschnitte 5, 6 ausgehend von den Stirnflächen 3, 4 zunächst eine konstante Breite aufweist und sich anschließend verjüngen, nehmen nach Fig. 4 die Einschnitte 5, 6 in ihrer Breite stufenweise ab. Dadurch entstehen Diagonalborde 7, die sich ausgehend von ihrer Mitte kon tinuierlich bzw. stufenweise in Richtung Stirnflächen 3, 4 des Wälz lagerkäfigs 1 verbreitern.

Der in Fig. 5 dargestellte Diagonalbord 7 ist in beiden Umfangsrich tungen mit Nocken 8 versehen. Während in radialer Richtung nach außen eine Aufweitung des Wälzlagerkäfigs 1 im Rahmen der Elastizität des Diagonalbordes 7 möglich ist, wird ein zu starkes Zusammenpressen des Wälzlagerkäfigs 1 durch die Anlage der Nocken 8 an den inneren Begren zungsflächen der Einschnitte 5, 6 vermieden.

Gegenüber den bisher dargestellten Diagonalbord 7 zeichnet sich der in Fig. 6 dadurch aus, daß an seinen beiden Enden in Umfangsrichtung ein wellenförmiger Fortsatz 16 angeordnet ist, der an die Borde 9, 10 angeformt ist und diese über den Diagonalbord 7 miteinander verbindet. Durch diese federelastische Ausbildung des wellenförmigen Fortsatzes 16 wird die Federwirkung des Diagonalbordes 7 noch einmal verstärkt, so daß eine noch größere Spreizung des Wälzlagerkäfigs 1 möglich ist.

In Fig. 7 ist ein Wälzlagerkäfig 1 mit Einschnitten 5, 6 darge stellt, die ausgehend von den Stirnflächen 3, 4 in ihrer Breite ab nehmen. Der Diagonalbord 7 verbindet wiederum die gegenüberliegenden Borde 9, 10 des Wälzlagerkäfigs 1.

Der in Fig. 8 entlang der Linie VII-VII in Fig. 7 geschnittene Diagonalbord 7 zeichnet sich dadurch aus, daß er linksseitig in der unteren Hälfte des Bordes 10 und rechtsseitig in der oberen Hälfte des Bordes 9 angebunden ist. Der Diagonalbord 7 verläuft dabei zunächst von seiner unteren Anbindung im Bord 10 in axialer Richtung in einer Ebene bis zu einem Mittelpunkt 17 und geht von dort über einen radia len Versatz 18 in eine höhere Ebene über, bevor er rechtsseitig in der oberen Hälfte des Bordes 9 eingebunden wird. Bei einer derartigen Ausbildung des Diagonalbordes 7 beträgt dessen radiale Höhe etwa die Hälfte der Wandstärke der Borde 9, 10 des Wälzlagerkäfigs 1.

Bezugszeichen

1 Wälzlagerkäfig
2a, 2b Laufbahn
3, 4 Stirnflächen
5, 6 Einschnitt
7 Verbindungselement
8 Nocken
9, 10 Bord
11 Wälzkörper
12 Taschen
13 Steg
14 Führungsflächen
15 Welle
16 Fortsatz
17 Mittelpunkt
18 Versatz

Claims

1. Wälzlagerkäfig (1), insbesondere für Zylinderrollen- und Nadel lager, der an zumindest einer Stelle seines Umfanges ausgehend von beiden Stirnflächen (3, 4) je einen axial verlaufenden Einschnitt (5, 6) aufweist, wobei die Einschnitte (5, 6) ein Verbindungselement (7) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (5, 6), die sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Wälzlagerkäfigs (1) erstrecken, in Umfangsrichtung versetzt gegeneinander angeordnet sind, so daß das Verbindungselement (7) den Wälzlagerkäfig (1) an seinen diagonal gegenüberliegenden Borden (9, 10) verbindet.

2. Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (5, 6) ausgehend von den Stirnflächen (3, 4) der Borde (9, 10) eine gleichbleibende Breite aufweisen.

3. Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (5, 6) ausgehend von den Stirnflächen (3, 4) der Borde (9, 10) in ihrer Breite zunehmen.

4. Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (5, 6) ausgehend von den Stirnflächen (3, 4) der Borde (9, 10) in ihrer Breite abnehmen.

5. Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (5, 6) ausgehend von den Stirnflächen (3, 4) der Borde (9, 10) in ihrer Breite stufenweise abnehmen.

6. Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (5, 6) ausgehend von den Stirnflächen (3, 4) der Borde (9, 10) zunächst eine konstante Breite aufweisen, die dann abnimmt.

7. Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (7) in beiden Umfangsrichtungen mit Nocken (8) versehen ist.

8. Wälzlagerkäfig (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (7) an beiden Enden in Umfangsrichtung mit einem wellenförmigen Fortsatz (16) versehen ist.

9. Wälzlagerkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (7) auf der einen Seite des Wälzlagerkäfigs (1) in der unteren Hälfte des Bordes (10) und auf der anderen Seite in der oberen Hälfte des Bordes (9) angebunden ist.