DE973310C - Vollwandiger zylindrischer Nadel-Fensterkaefig, welcher die Nadeln einzeln in Kammern aufnimmt und der gemeinsam mit den Nadeln ein einbaufertiges Bauelement bildet - Google Patents
Vollwandiger zylindrischer Nadel-Fensterkaefig, welcher die Nadeln einzeln in Kammern aufnimmt und der gemeinsam mit den Nadeln ein einbaufertiges Bauelement bildetInfo
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Description
- Vollwandiger zylindrischer Nadel-Fensterkäfig, welcher die Nadeln einzeln in Kammern aufnimmt und der gemeinsam mit den Nadeln ein einbaufertiges Bauelement bildet Die Erfindung bezieht sich auf ein Nadellager, das allein mittels eines Fensterkäfigs und darin aufgenommener Nadeln gemeinsam mit diesen ein einbaufertiges Bauelement bildet. Sie bezweckt vornehmlich, einen in einfachster Weise und billig in der Massenproduktion herzustellenden Nadelkäfig zu schaffen, der als selbständiges Bauelement auf Lager genommen werden kann und als Ersatz für Gleitlager heranziehbar ist.
- Wälzlager, deren zylinderförmige Wälzkörper sehr kleinen Durchmesser haben, sind als Nadellager bekannt. Sie werden wegen ihrer geringen Bauhöhe bei gleichzeitig großer Tragfähigkeit den Rollen- oder Kugellagern häufig vorgezogen.
- Kugel- und Rollenlager stellen fast ausschließlich Baueinheiten dar, die aus den beiden Laufringen und den Rollkörpern bestehen. Solche Lager werden von den Wälzlagerherstellern einbaufertig geliefert. Nadellager dagegen werden in großem Maße dadurch gebildet, daß die einzelnen Nadeln zwischen die zu lagernden Maschinenteile eingelegt werden. Dabei wird die innere Laufbahn von einem Teil der Welle und die äußere Laufbahn unmittelbar von dem Gehäuse gebildet. Fast ebenso häufig werden Nadellager angewendet, die lediglich aus den Nadeln und einem äußeren Laufring bestehen. Solche Nadellager finden insbesondere deswegen Anwendung, weil sie raumsparend und preisgünstig sind und weil die Nadellaufbahnen wegen ihrer einfachen zylindrischen Form von den Maschinenbauanstalten selbst gefertigt werden können. In diesem Fall werden die Nadeln vom Wälzlagerhersteller bezogen und von der Maschinenbauanstalt eingebaut. Bei den vollnadeligen Nadelkränzen werden gehärtete Bordscheiben benötigt, gegen welche die Nadeln stirnseitig anlaufen können. Es kommt hinzu, daß der Laufbahndurchmesser abhängig ist von der vorgesehenen Anzahl Nadeln und deren Durchmesser. Es ergeben sich daher in den meisten Fällen keine genormten Wellenabmessungen, wie solche ansonsten üblich sind.
- Die bisher verwendeten Nadellager weisen in der Regel zur Führung der Nadeln keinen Käfig auf. Die Nadeln liegen vielmehr in geschlossener Reihe dicht nebeneinander und füllen den gesamten ringförmigen Raum zwischen Innen- und Außenlaufring aus. Bei solchen Lagern besteht die Gefahr, daß die Nadeln beim Lauf des Lagers unter Belastung nicht immer achsparallel zueinander bleiben, sondern sich zeitweise mehr oder weniger schräg stellen. Dieses sogenannte Schränken der Nadeln verhindert ihr einwandfreies Abrollen und gibt zu Verklemmungen des Lagers sowie zu großen axialen Schüben Anlaß. Diese Mängel werden dadurch zu beheben versucht, daß das radiale Spiel des Lagers vergrößert wird. Hierdurch wird aber ein befriedigendes Ergebnis nicht erreicht, weil solche Lager dann nicht verwendbar sind, wenn an ihre Genauigkeit hohe Anforderungen gestellt werden.
- Bei Nadellagern, deren Nadeln lose zwischen Innen- und Außenlaufring eingelegt sind, ergeben sich außerdem beim Zusammenbau und beim Ausbau erhebliche Schwierigkeiten, weil die Nadeln herausfallen können., da sie nicht einzeln gehalten sind. Dieser Mißstand tritt namentlich bei Instandsetzungsarbeiten sehr unliebsam in Erscheinung. Um das Herausfallen der Nadeln verhindern zu können, ist schon vorgeschlagen worden, Nadeln mit konisch zulaufenden Enden zu verwenden und die Seitenborde am Außen- und Innenlaufring mit dünnen vorspringenden Ringen zu versehen, welche über die Enden der Nadeln greifen und so deren Herausfallen verhindern. In diesem Fall ist aber die Gefahr des Schränkens der Nadeln nicht beseitigt, abgesehen davon, daß diese Art der Halterung der Nadeln in vielen Fällen nicht anwendbar ist. Auch sind Rollenlager mit bordgeführten Rollen und Käfigen bekanntgeworden, durch deren Stege die Rollen in Abstand voneinander gehalten werden und in welchem die Rollen in einer radialen Richtung durch aus den Stegen herausgestemmte Vorsprünge in den Fenstern gehalten werden. Bei solchen Lagern werden die Käfige mit dem inneren oder äußeren Laufring zusammengefügt, die Rollen in radialer Richtung eingelegt und die Käfige nach dem Einlegen der Rollen von einer Seite her verstemmt. Hierdurch entsteht durch Verformen des Käfigaußenmantels eine Baueinheit aus Innenring, Rollkörpern und Käfig und bei Verformen des Käfiginnenmantels eine Baueinheit aus Außenring, Rollkörpern und Käfig. Dabei übernehmen die achsparallele und axiale Führung der Rollkörper die Borde der Laufringe und die axiale Führung des Käfigs die Stirnflächen der Zylinderrollen. In radialer Richtung sind die Käfige auf den geschliffenen Borden der Laufringe geführt. Ihre Wandstärke ist dabei wesentlich geringer gehalten als der Rollkörperdurchmesser und vorwiegend kleiner, als dem halben Rollkörper entspricht.
- Es sind auch solche Käfige bekanntgeworden, deren Wand zwischen den Borden durch eine über den Umfang verlaufende Rippe verstärkt ist. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Haltevorsprünge in einfacher Weise erzeugt werden können und zugleich den Rollkörpern eine große radiale Beweglichkeit gegeben werden kann. Außerdem soll der Einbau der Käfige mit den Rollkörpern in ihre Laufbahnringe mit den Borden vereinfacht werden.
- Für Rollenkäfige, sogenannte Walzenkränze, sind vorwiegend genietete Käfige bekanntgeworden, die in Form von Kammkäfigen mit kreisbogenförmigen Begrenzungsflächen der Fenster versehen sind. Massivkäfige ähnlicher Ausbildung mit durchgehenden Stegen wurden durch Fräsen oder Gießen gleichfalls mit kreisbogenförmig gehaltenen Begrenzungsflächen an den Stegen hergestellt. Neben fertigungstechnischen Schwierigkeiten tritt bei solchen Käfigen mit kreisbogenförmigen, dem Wälzkörperumfang angepaßten Fensterbegrenzungsflächen die Gefahr der zusätzlichen Beanspruchung der Stege infolge Radialschlags des Käfigs auf.
- Rollen- oder Walzenkäfige, welche die Rollen einzeln in Fenstern aufnehmen und nach einer Richtung hin gegen Herausfallen sichern, sind in gegossener Ausführung ebenfalls bekanntgeworden. Die Fenster solcher Käfige werden in einer radialen Richtung dadurch verengt, daß die Stege am inneren oder äußeren Mantel angegossene, kreisförmig in die Stege übergehende, über die gesamte Länge der Fenster sich erstreckende Ansätze aufweisen, deren gegenseitiger Abstand geringer ist als der Wälzkörperdurchmesser. Die Ausbildung der Stegflächen in dieser Weise bereitet für die Bearbeitung nach dem Gießen erhebliche Schwierigkeiten. Anderseits bringt die Verwendung solcher Käfige mit unbearbeiteten Stegflächen große Nachteile hinsichtlich der Führung der Rollkörper mit sich. Die Halterung der Rollkörper ist bei diesen Käfigen nur in einer radialen Richtung gegeben. Die Verwendung solcher Käfige für Nadeln würde wegen der großen Zahl der für ein einziges Nadellager benötigten Nadeln gießtechnisch auf große Schwierigkeiten stoßen, insbesondere deswegen, weil bei Nadeln mit einem Durchmesser von z bis 4 mm auch die Stegdicke relativ geringer gehalten weiden muß, und weil der achsparallelen Führung der Nadeln bei den hohen Drehzahlen ganz besondere Bedeutung beizumessen ist.
- Auch ist ein Scheibenkäfig für axiale Lager bekanntgeworden, in dessen Käfigscheibe radiale Taschen -zur Aufnahme je einer Nadelrolle ausgestanzt sind, die gegen Herausfallen aus dem Käfig dadurch gesichert werden sollen, daß die Ränder der Taschen verstemmt werden, so daß die entstehenden Grate die Nadelrollen am Herausfallen hindern. Der bekannte Käfig ist zur Verwendung bei Verstell-Luftschrauben bestimmt. Diese werden beim Verstellen jeweils nur um einen verhältnismäßig kleinen Winkel gedreht. Eine Wälzbewegung der Nadelrollen erfolgt dabei zum einen nur kurzzeitig und zum andern verhältnismäßig langsam. Der bekannte Käfig ist nur zum Lagern schwenkbeweglicher Elemente gedacht; er ist zum Lagern rotierender Bauteile aber ungeeignet.
- Ferner ist ein vollwandiger zylindrischer Nadelkäfig bekanntgeworden, der die Nadeln einzeln in Kammern aufnimmt, wobei die die Nadeln fassenden Kammerwände auf sämtlichen vier Seiten in umständlicher Weise der Nadeloberfläche entsprechend ausgefräst werden müssen. Der zur Herstellung solcher Käfige erforderliche Aufwand an Arbeit und Zeit ist so groß, daß die Verwendung solcher Lager wirtschaftlich untragbar isst. Ein weiterer bekannter zylindrischer Käfig, der die nadelartigen Wälzkörper einzeln in Kammern aufnimmt, besitzt zwar durchgehend ebene Stegwände, deren gegenseitiger Abstand von der Außenseite zur Lagerachse hin abnimmt, wodurch die Wälzkörper nach innen zu gehaltert werden, nach außen können sie aber frei herausfallen, so daß der Käfig mit den Nadeln kein geschlossenes Bauelement im Sinne der angegriffenen Erfindung bildet und zum mindesten noch eines Außenringes für den Einbau und den Transport bedarf.
- Um nun das durch die Erfindung erstrebte Ziel zu erreichen und zugleich die Nachteile der bekannten Lager zu überwinden, geht die Erfindung aus von einem vollwandigen zylindrischen Nadel-Fensterkäfig, welcher die Nadeln einzeln in Kammern aufnimmt und gemeinsam mit den Nadeln ein einbaufertiges Bauelement bildet. Die Erfindung besteht darin, daß die Nadeln in an sich bekannter Weise in den Kammern mittels zweckmäßig durch Stanzen erzeugter, durchgehend ebener Laufflächen der Kammerstegwände geführt sind, wobei ihre Innenhalterung durch eine Neigung der ebenen Kammerstegwände, ihre Außenhalterung dagegen durch Vorsprünge erfolgt, welche aus den zwischen den Kammern liegenden Nadelführungsstegen herausgeformt sind. Diese Kombination ist neu und stellt einen wesentlichen Fortschritt dar.
- Das erfindungsgemäße Lager ist in einfachster Weise und billig in der Massenproduktion herzustellen und bildet ein selbständiges Bauelement, das auf Lager genommen werden kann. Die einzelnen Bauelemente können bereits im Herstellungswerk fertiggestellt und in dieser Form auf den Markt gebracht werden. Hinzu kommt, daß das erfindungsgemäße Bauelement in einfacher Weise eingebaut werden kann, da es hierzu genügt, das gesamte Element einerseits auf die zu lagernde Welle aufzuschieben und anderseits in die Bohrung eines Lagerbockes einzusetzen. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Lager, weil es in radialer Richtung klein bemessen werden kann, auch an Stelle von Gleitlagern verwendbar. Dabei sind die Nadeln am Herausfallen gehindert, und das nachteilige Schränken der Nadeln ist zuverlässig hintangehalten. Dieser Vorteil wird sowohl dann erreicht, wenn die Käfigstege bei gegossenen Käfigen mitangeformt werden, als auch dann, wenn die Stege durch Ausstanzen der Kammern erzeugt werden. In beiden Fällen werden nämlich ebene Begrenzungsflächen geschaffen, so daß sich zwischen Nadeln und Käfig nur eine Berührungslinie ergibt, wodurch die Reibungsverluste sehr gering werden.
- Während bei bordgeführten Zylinderrollen eine Schwächung des Käfigs entsprechend der Bordhöhe erforderlich ist, kann bei den erfindungsgemäßen Nadellagern der Nadelkäfig wegen des Fortfallens der Bordführung eine verhältnismäßig große Wanddicke erhalten, so daß die Haltevorsprünge in radialer Richtung weit voneinander entfernt sind und eine verhältnismäßig große radiale Verschiebung der eingebauten Nadeln zulassen. Im eingebauten Zustand werden die Haltevorsprünge praktisch nicht beansprucht. Die axiale Führung der Lagernadeln erfolgt durch die ebenen Stirnflächen der Käfigfenster. Die Käfige selbst können mit ihren Stirnringen gegen Verschlußscheiben, Gleitscheiben oder Sprengringe anlaufen.
- Im Gegensatz zu den für Wälzkörper mit großem Durchmesser bestimmten dickwandigen Käfigen, die eine Reihe von Nachteilen, wie großes Gewicht und schlechte Bearbeitungsmöglichkeit, haben, erbringen die Nadelkäfige mit großer Wanddicke besondere Vorteile. Wenn der Nadelkäfig eines erfindungsgemäßen Lagers beispielsweise Nadeln mit einem Durchmesser von I bis 4 mm aufnehmen soll und die Wandstärke des Käfigs dabei wenigstens drei Viertel des Nadeldurchmessers beträgt, dann wird bei geringem Spiel in einer radialen Richtung die Führung des Käfigs auf der Innen- oder Außenlaufbahn erreicht und zugleich die Anbringung der Haltevorsprünge auf beiden Seiten erleichtert, indem ein hinreichend großer Abstand der Haltevorsprünge vom Teilkreisdurchmesser bzw. der Berührungslinie der einzelnen Nadeln am Käfigsteg vorhanden ist.
- Bei Nadellagern, deren Käfige einen großen Durchmesser aufweisen und eine Vielzahl von Nadeln aufnehmen sollen sowie aus Blech bestehen, empfiehlt es sich, vor bzw. beim Ausstanzen der die Nadelkammern bildenden Ausschnitte, dem Blechstreifen eine der Krümmung des Käfigs entgegengesetzte Krümmung zu geben.
- In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulichst. Es zeigt Abb. I einen Nadellagerkäfig im Querschnitt, Abb. a den Käfig in Seitenansicht, Abb. 3 einen Querschnitt durch den zur Bildung des Käfigs dienenden Blechstreifen in gestrecktem Zustand mit ausgestanzten Nadelkammern, Abb. d. einen teilweisen im Querschnitt des zylindrisch gebogenen Blechstreifens nach Abb. 3, Abb. 5 im Querschnitt das Einstanzen der Nadelkammern in den Blechstreifen, der entgegengesetzt der späteren Krümmung gebogen ist, Abb. 6 einen teilweisen Querschnitt eines aus dem Blechstreifen nach Abb. 5 zu einem Käfig zylindrisch gebogenen Blechstreifens.
- Der Käfig a besitzt Nadelkammern b zur Einlagerang der Nadeln c. Jeweils zwei Kammern b sind durch einen Nadelführungssteg e voneinander getrennt, der rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt besitzt. Die beiden Nadelführungsflächen f eines Steges e verlaufen parallel zueinander, während die Mittellinie g jedes Steges mit einem durch die Nadelachse gehenden Durchmesser zusammenfällt. Die beiden Nadelführungsflächen einer Nadelkammer b sind in Richtung zur Lagerachse gegeneinander geneigt, so daß der Abstand der beiden Innenkanten n einer Nadelkammer kleiner ist als der Durchmesser der Nadeln c.
- Im Bereiche der Außenkanten der Nadelkammern sind die Nadelführungsstege 4 mit Vorsprüngen m versehen, welche in die Nadelkammern einragen, und zwar so weit, daß der quer zu den Nadeln gemessene Abstand der beiden Vorsprünge einer Kammer kleiner als der Nadeldurchmesser ist. Die Nadelführungsstege e sind untereinander durch Randbrücken h verbunden, welche gleichzeitig als Halterung der Nadeln in Längsrichtung dienen. Sie sind zweckvoll ebenflächig, so daß die an ihren Enden abgerundeten Nadeln c gegebenenfalls nur eine punktförmige Berührung finden.
- Ein solcher Käfig kann im Wege des Gießens, z. B. des Spritzgießens, erzeugt werden. In diesem Fall ist also der Käfig als Hohlzylinder erstellt.
- Der Käfig kann auch aus Blech gefertigt werden, das gerollt wird. Bei größeren Lagern mit großer Nadelzahl kann es sich dabei ereignen, daß der von den Nadelführungsflächen f der einzelnen Nadelkammern b gebildete Winkel zu klein ausfällt, um das Herausfallen der Nadeln nach innen zuverlässig zu verhindern. Es wird deshalb gemäß der Erfindung für solche Lager derart vorgegangen, daß dem Blechstreifen vor dem Ausstanzen eine der Krümmung des fertigen Käfigs entgegengesetzte Krümmung erteilt wird (s. Abb. 5) und in diesem Zustand des auf der Schnittplatte h einer Stanze aufliegenden Blechstreifens die Nadelkammernausschnitte b mittels des Stempels i eingestanzt werden. In diesem Falle verlaufen die Nadelführungsflächen f1 eines Nadelführungssteges e1 nicht parallel zueinander. Sie sind vielmehr nach außen gegeneinander geneigt. Die Stege e1 haben also einen nach außen sich verengenden Querschnitt. Wird daraufhin der so vorbehandelte Blechstreifen zum Nadelkäfig zylindrisch gebogen, so ergibt sich wiederum ein polygonales, rohrförmiges Gebilde, wobei sich eine genügend große Verengung der Nadelkammern in Richtung zur Lagerachse einstellt, um das Durchfallen der Nadeln nach innen mit Sicherheit hintanzuhalten.
- In beiden Fällen können die das Herausfallen der Nadeln nach außen verhindernden Vorsprünge m dadurch erzeugt werden, daß in die Außenfläche der Nadelführungsstege nahe deren Kanten eine oder mehrere Kerben I eingepreßt werden, welche Lappen ergeben, die, in die Nadelkammern eingebogen, die Sicherungsvorsprünge m bilden. Die Stoßstelle d des Blechstreifenringes kann, falls erforderlich, durch Schweißen, Löten oder in sonstiger geeigneter Weise geschlossen werden.
- Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Nadelkäfig bildet zusammen mit den eingelegten Nadeln ein geschlossenes Ganzes. Er kann daher mühelos, auch bei Reparaturfällen, ein- und ausgebaut werden, ohne daß die Gefahr des Herausfallens der Nadeln besteht.
Claims (3)
- PATENTANSPRÜCHE: I. Vollwandiger zylindrischer Nadel-Fensterkäfig, welcher die Nadeln einzeln in Kammern aufnimmt und der gemeinsam mit den Nadeln ein einbaufertiges Bauelement bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln in an sich bekannter Weise in den Kammern mittels zweckmäßig durch Stanzen erzeugter, durchgehend ebener Laufflächen der Kammerstegwände geführt sind, wobei ihre Innenhalterung durch eine Neigung der ebenen Kammerstegwände, ihre Außenhalterung dagegen durch Vorsprünge erfolgt, welche aus den zwischen den Kammern liegenden Nadelführungsstegen herausgeformt sind.
- 2. Fensterkäfig nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wandstärke mindestens drei Viertel des Nadeldurchmessers beträgt.
- 3. Verfahren zur Herstellung von Nadelkäfigen nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Käfigen mit großem Durchmesser und großer Nadelzahl aus Blechstreifen dieser vor bzw. beim Ausstanzen der die Nadelkammern bildenden Ausschnitte eine der Krümmung des Käfigs entgegengesetzte Krümmung erhält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 897 936, 7I i 815 500 5i0, 424 7i2; deutsche Gebrauchsmuster Nr. I 521 163, i 508:23:2; österreichische Patentschriften Nr. 169 24q., 147 o66; USA.-Patentschriften Nr. 2 288 564, 2 O62 041, 2044663, 1765648, 1764198, 1446487, 1318092, 1 173 719, 1 165 434 725 763; britische Patentschriften Nr. 410 891, 19 315 aus dein Jahre 1898, 3587 aus dem Jahre 1898; niederländische Patentschrift Nr. 50 2I i ; schwedische Patentschrift Nr. 130 77i.
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