EP0253857A1 - Aus einem werkstoff spritzbarer käfig für wälzlager - Google Patents

Aus einem werkstoff spritzbarer käfig für wälzlager

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EP0253857A1
EP0253857A1 EP19870900797 EP87900797A EP0253857A1 EP 0253857 A1 EP0253857 A1 EP 0253857A1 EP 19870900797 EP19870900797 EP 19870900797 EP 87900797 A EP87900797 A EP 87900797A EP 0253857 A1 EP0253857 A1 EP 0253857A1
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EP
European Patent Office
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strip
cage according
cage
rolling elements
piece
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19870900797
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfons Herrmann
Georg Nicklas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MASCHINENFABRIK HORST KABUS GmbH
Original Assignee
MASCHINENFABRIK HORST KABUS GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by MASCHINENFABRIK HORST KABUS GmbH filed Critical MASCHINENFABRIK HORST KABUS GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/3825—Ball cages formed as a flexible belt, e.g. spacers connected by a thin film
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    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/3831—Ball cages with hybrid structure, i.e. with parts made of distinct materials
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    • F16C33/4611—Cages for rollers or needles with hybrid structure, i.e. with parts made of distinct materials
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7893—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted to a cage or integral therewith
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10—Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14—Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm

Definitions

  • the invention relates to a cage for rolling bearings, which consists of a sprayable material.
  • the object of the invention is to create a cage principle which makes it possible to produce cages in one tool or in one and the same production run, which can be used for bearings of different diameters, ie large and small bearings, with the same and the same size rolling elements .
  • the aim is to design this cage principle in such a way that cages can also be formed which can be bent into a ring either in their plane or in the vertical direction thereto and which are ultimately also suitable for linear bearings.
  • the task is to use a tool set to also produce cages which are suitable for small or large identical bodies or for dissimilar rolling bodies.
  • the cage consists in one piece of an endless band which is injection molded in a single tool in a manner known per se, which has recesses for receiving rolling elements and which in the area of the recesses form one has a small part covering and protruding from the plane of the band holder for the rolling elements, which can be displaced by the rolling elements to be pressed.
  • the cage can be produced as an endless band and cut off in the appropriate length, and the rolling elements can be pressed in from at least one side in such a way that they are held on both sides.
  • the band can then either serve for a linear bearing or can be bent together to form ring bearings of large and small diameters.
  • the holders on their inside are preferably adapted to the contour of the rolling elements, so that they are already guided by the rolling elements.
  • the holders on one side of the cage strip can be displaced by the rolling elements to be pressed in, whereas the holders on the other side of the strip, which narrow the recess, are designed as continuous rigid edges, so that they Contour of the rolling elements adapted e .. result in an even better rolling element guidance.
  • good rolling element guidance ensures smooth rolling of the rolling elements, increases the load capacity and reduces bearing noise.
  • the relationship between material properties and strip thickness can be adapted to the respective application. If the Eand has a greater thickness, then thin points and / or slots can be provided in the webs between the cutouts, so that cage strips of this type can also be bent out of their plane to form a ring.
  • the cage band in its plane to form a ring band if the slots open outward in a wedge shape.
  • German PS 804 737 proposed to produce a cage for rolling elements from a plastic by pressing or casting.
  • the one- or two-part cage is made as a ring, so that if you put this proposal into practice, different tools would be required for each type of bearing and size.
  • This template is therefore not suitable for even solving the objects of the invention even approximately.
  • DE AS 1 shows that it is just as common in the plastics industry to manufacture complicated and endless parts (by the meter) in tools with sliders of all kinds. 198 990.
  • the procedure is such that part of a band or the like. pre-injected and the next part is injected in the same tool.
  • This DE-AS thus does not disclose a cage for - in the sense of this word - bearing, but rather a cage for sliding bodies, in which neither precision nor low noise are important.
  • the invention also opens up the possibility of producing different types of bearings in a basic tool by using different tools, and exchanging the matrix and patrix of one cage strip for another, so that, in particular in the case of smaller series, only some of the tools have to be replaced.
  • 1 is a cage belt for a ball bearing
  • FIG. 1a is a section along a-a of Fig. 1,
  • FIG. 1b shows a section according to b-b of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a perspective view of the tape of FIG. 1st
  • All cage belts are manufactured by the meter so that the respective tool is not completely filled with sprayable material at the start of production, so that during the first spraying operation only about a part of the cage belt, for example four fifths of the tool length, is discharged for spraying. Precautions are taken to ensure that the rear part (fifth) in the production process remains below the required cage strip thickness so that the next spraying process is carried out on this strip. piece of molding compound can be sprayed on. Every further spraying process takes place after most of the finished sprayed strip part has been pushed out of the tool.
  • FIGS. 1 and 3 An endless ball bearing cage belt produced in this way is shown in FIGS. 1 and 3 in two different versions.
  • a cage strip 1 with only limited rolling element guidance is shown in FIGS. 1 a, 1 c and 3 and in FIG. 1 to the right end thereof. It has recesses as ball holders 10 and on both sides beyond its level and beyond the recesses, designed as elastic fingers 11 holders for the balls 2, which nevertheless provide sufficient support and a certain amount of guidance when the balls 2 are inserted while they are running the inner contour of which is adapted to the circumference of the sphere.
  • this cage strip 1 can be designed as shown in FIG. 1a and the associated part of FIG. 1.
  • the cage strip 1 is particularly suitable for linear bearings.
  • grooves 14 are provided in the webs 13, then it is also suitable for ring bearings because it can be bent out of its plane into a ring. In both cases, it is cut from the endless belt to the required length and either stretched inserted in the linear raceways or bent into a ring. In this case, the two opposing ends can be molded together in the tool itself.
  • the cage strip can have sufficient rigidity due to the appropriate choice of material and / or wall thickness.
  • FIGS. 2 and 2a show a cage strip produced in the same way, which is designed for cylindrical rollers, but is not limited to such rolling elements. In contrast to the example described above, it is designed in such a way that, although it is produced as a linear endless belt, it is bendable in its plane to form a ring.
  • slots 16 which, depending on the diameter of the ring to be formed, are more or less open to the outside.
  • the recesses 10 are adapted to the contour of cylindrical rollers, the rolling element guides are also denoted by 12. On the opposite side, not recognizable, narrow and slightly arched edges extending into the recesses 10 are provided to press in the cylindrical rollers.
  • Grooves 15 can also be provided in this cage belt, into which a wire 3, a spring 30 or a seal 31 can be inserted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

Aus einem Werkstoff spritzbarer Käfig für Wälzlager
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 Durch¬ messers, 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 Liπearlager geeignet sind. Schlie߬ lich ist die Aufgabe gestellt, mit einem Werkzeugsatz auch Kä¬ fige herzustellen, die zum einen für kleine oder große gleich¬ artige oder zum anderen für ungleichartige Wεlzkcrper 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 Ausspa¬ rungen für die Aufnahme von Wälzkörpern hat und das im Be¬ reich der Aussparungen diese zu einem kleinen Teil überdecken¬ de und aus der Ebene des Bandes herausragende Halter für die Wälzkörper aufweist, die durch die einzudrückenden Wälz¬ körper 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 zusammen¬ gebogen werden. Vorzugsweise sind die Halter auf ihrer Innen¬ seite der Kontur der Wälzkörper angepaßt, so daß diese bereits hierdurch wälzkörpergeführt sind .
Nach einer weiteren vorteilhaften und sehr wesentlichen Weiter¬ bildung 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 angepaßte ..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 Eand 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 804 737 vor¬ geschlagen worden, einen Käfig für Wälzkörper aus einem Kunst¬ stoff 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 1 . 198 990 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 1 .575. 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 1 .198 990 versuchen wollte, die bis dahin übliche zylindrische und mit Kugeln bestückte Hülse aus Messing durch eine gespritzte Kunststoffmatte zu ersetzen a 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 allein daraus hervor, daß die Hinterschneϊdungen 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 an¬ kommt.
Die Unbrauchbarkeit dieser Käfigmattε bzw . dieses Käfigbandes für Lager hoher Präzision, hoher Belastbarkeit und hoher Umlaufgeschwindigkeit belegt die nach Offenbarung der DE- OS 1 .575. 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 1 . 575.484 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 Erfin¬ dung im folgenden erläutert werden . Die schematischen Zeich¬ nungen bedeuten hierbei:
Fig. 1 ein Käfigband für ein Kugellager,
Fig. 1a einen Schnitt nach a-a der Fig. 1 ,
Fig. lb einen Schnitt nach b-b der Fig. 1 ,
Fig. lc die Seitenansicht der Fig. 1 ,
Fig. 2 ein Käfigband für Zylihderrollenlager, 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 Spritzvor¬ gang 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 Band- stück Spritzmasse aufgespritzt werden kann. Jeder weitere Spritzvorgang erfolgt, nachdem der größte Teil des fertig ge¬ spritzten 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. la, 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 Laufes ausreichenden Halt und eine 2 gewisse Führung geben, da deren Innenkontur dem Kugel¬ umfang angepaßt ist.
In Fig. 1b und der Fig. 1 und lc am rechten Ende ist eine Ausführung gezeigt, bei der Finger 11 nur auf einer Eandseite 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 zusammengesprit∑t 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 Kεfigband 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 Käfig¬ band 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 äer Zylinderrollen angepaßt, die Wälzkörperführungen sind ebenfalls mit 12 bezeichnet. Auf deren Gegenseite sind nicht erkennbare, schmale und leicht ge¬ wölbt 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

Patentansprüche
1. Käfig für Wälzlager aus einem spritzfähigen Werkstoff, da¬ durch gekennzeichnet, daß er einteilig aus einem endlosen, in einem Werkzeug in an. sich bekannter Weise abschnitts¬ weise 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 Eandseite 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«! oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, 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 gekenn¬ zeichnet, 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 V/älzkörper erlauben, und die . Kanten ( 12) der anderen Seite weiter in die Aussparung hineinragen und eine Wälzkörper¬ führung 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 Wälzkϋrpern 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 Eand Schlitze ( 16) aufweist, die sich nach der einen Eεndseite 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.
EP19870900797 1986-01-17 1987-01-15 Aus einem werkstoff spritzbarer käfig für wälzlager Withdrawn EP0253857A1 (de)

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DE8601058U 1986-01-17
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DE3635261 1986-10-16

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