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Dokumentenidentifikation DE10143089A1 20.03.2003
Titel Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper und damit gebildete Axiallager
Anmelder INA-Schaeffler KG, 91074 Herzogenaurach, DE
Erfinder Fugel, Wolfgang, 90453 Nürnberg, DE;
Reimchen, Alexander, 90765 Fürth, DE;
Brown, J. Kevin, Fort Mill, US
DE-Anmeldedatum 03.09.2001
DE-Aktenzeichen 10143089
Offenlegungstag 20.03.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.03.2003
IPC-Hauptklasse F16C 33/46
IPC-Nebenklasse F16C 19/30   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen profilierten spanlos geformten Axialkäfig (1, 12) für zylindrische Wälzkörper (3), insbesondere Nadelkäfig, dessen Taschen bildende Stege (4) die Wälzkörper (3) einzeln mittels beiderseits einer Wälzkörperteilungsebene (5) liegende Stegteile (4.1, 4.2) halten, die durch weitere, durch die Teilungsebene (5) gehende Stegabschnitte (4.3, 4.4) miteinander verbunden sind, wobei der Käfig (1, 12) am inneren und/oder äußeren Umfang mit einem axial gerichteten Bord (6) versehen ist.
Der Käfig (1, 12) zeichnet sich in erfindungsgemäßer Weise dadurch aus, dass wenigstens einer der Borde (6) in einem Teilbereich mit einer radial nach innen und/oder radial nach außen gerichteten Ausbauchung (7) versehen ist, so dass der Bord (6) im zugehörigen anderen Teilbereich eine Einschnürung aufweist.
Durch diese Maßnahme wird das Laufverhalten eines Axialwälzlagers (10, 11) in vorteilhafter Weise wesentlich verbessert.

Beschreibung[de]
Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen profilierten spanlos geformten Axialkäfig für zylindrische Wälzkörper, insbesondere Nadelkäfig, dessen Taschen bildende Stege die Wälzkörper einzeln mittels beiderseits einer Wälzkörperteilungsebene liegende Stegteile halten, die durch weitere, durch die Teilungsebene gehende Stegabschnitte miteinander verbunden sind, wobei der Käfig am inneren und/oder äußeren Umfang mit einem axial gerichteten Bord versehen ist. Außerdem betrifft die Erfindung unter Verwendung dieses Axialkäfigs gebildete Axiallager.

Hintergrund der Erfindung

Derartige gattungsgemäße Axialkäfige sind schon seit langem vorbekannt. So ist beispielsweise in der DE-AS 11 74 113 ein Axialkäfig beschrieben, der aus einer kreisringförmigen Blechscheibe besteht, die in eine profilierte Querschnittsform gebracht ist und in der durch Ausstanzungen Taschen für die Aufnahme der zylindrischen Wälzkörper gebildet sind. Die die Taschen beiderseits begrenzenden Stege bestehen aus den parallel zur Wälzkörperteilungsebene verlaufenden Abschnitten, sowie aus den diese Abschnitte miteinander verbindenden abgewinkelten und durch die Teilungsebene hindurchgehenden Abschnitten. Ein solch profilierter Axialkäfig wird in der Fachwelt auch als W-Käfig bezeichnet.

Nachteilig dabei ist, dass ein solch gattungsgemäß ausgebildeter Käfig einen undefinierten Anlauf hat, falls Käfig und Laufscheibe nicht parallel zueinander verlaufen. Es ist weiter von Nachteil, dass die die Wälzkörper aufnehmenden Taschen in radialer Richtung größer gestanzt werden müssen, als es die Wälzkörperlänge erfordert, weil ansonsten die Wälzkörper in den Taschenecken anlaufen. Dadurch bedingt ergibt sich ein höheres radiales Spiel, das ein unerwünschtes Aufsteigen der Wälzkörper ermöglicht. Es ist ebenfalls von Nachteil, dass bei Montage eines Käfigs mit zugehörigen Axialscheiben der Käfig beschädigt werden kann. Dies rührt daher, dass beim formschlüssigen Verbindung von Käfig und Laufscheiben die gesamte Bordhöhe des Käfigs überschnappt werden muss.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen profilierten Axialkäfig so zu gestalten, dass das Laufverhalten des Axiallagers positiv beeinflusst wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass wenigstens einer der Borde in einem Teilbereich mit einer radial nach innen und/oder radial nach außen gerichteten Ausbauchung versehen ist, so dass der Bord im zugehörigen anderen Teilbereich eine Einschnürung aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Käfigs weist dieser über seine axiale Dicke gesehen einen unterschiedlichen Durchmesser auf. Dadurch ist sichergestellt, dass der Käfig einen definierten Anlauf im Bereich der Ausbauchung hat, der sich positiv auf das Laufverhalten auswirkt. Mögliche Fehlstellungen von Käfig und Laufscheiben, sogenannte Winkelfehler, können also vernachlässigt werden. Auch bisher störende Einflüsse wie Beschneideränder oder überstehende Bandanbindungen haben keinerlei Auswirkung auf die Käfigfunktion. Es ist weiter von Vorteil, dass beim Verschnappen von Käfig und Laufscheibe bzw. Laufscheiben zu einem Komplettlager die Bauhöhe des Käfigs keine Rolle spielt, d. h., durch den veränderten Schnappmechanismus kann die Bordhöhe des Käfigs auf den Nadeldurchmesser eingestellt und so eine hohe Käfigstabilität erreicht werden. Es ist weiterhin von Vorteil, dass durch die neue Bauform des Käfigs, speziell durch seine Einschnürung, die radiale Freigängigkeit der Wälzkörper in den Taschen eingeschränkt ist. Dadurch wird ein Verkippen der Wälzkörper in den Taschen minimiert, so dass deren axiales Aufsteigen ausgeschlossen ist. Durch die erfindungsgemäße Bauform des Käfigs wird auch erreicht, dass die Taschen in radialer Richtung größer als der später verbleibende innere Bordabstand gestanzt werden können. Dies ermöglicht deutlich größere Verrundungsradien in den Taschenecken und dadurch eine Verringerung der Kerbwirkung in diesem Bereich. Durch die neugewählte Käfigbauform wird ein Verkanten bei der Montage der Käfige mit den Laufscheiben ausgeschlossen, da immer über die am Käfig vorhandene Ausbauchung montiert wird. Die ehemals engen Toleranzvorgaben bei der Montageüberdeckung Scheibe/Käfigs können somit erweitert werden. Außerdem wird durch die Ausbauchung der Schnappmechanismus an den Laufscheiben vom Bordrand des Käfigs nunmehr in die Mitte des Käfigbordes verlegt, so dass mögliche fertigungsbedingte Risse und Stauchungen vermieden sind. Der erfindungsgemäße Käfig ermöglicht es außerdem, dass er durch unterschiedlich zurückgestellte Einschnürungen auch unterschiedliche axiale Wälzkörperlängen aufnehmen kann.

Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass die Ausbauchung im Längsschnitt gesehen konvex ausgebildet ist.

Aus Anspruch 3 geht hervor, dass der Verrundungsradius der Ecken der Taschen im Bereich der Ausbauchung größer als der Verrundungsradius der Wälzkörper ist.

Ein aus zwei Bestandteilen, nämlich Laufscheibe und Wälzkörperkranz bestehendes Axiallager ist im Anspruch 4 beschrieben. Danach ist vorgesehen, dass die Ausbauchung am äußeren Umfang des Käfigs angeordnet ist und eine Laufscheibe an ihrer äußeren peripheren Kante einen axial gerichteten Kragen aufweist, von dem wenigstens eine Haltenase ausgeht, die die Ausbauchung formschlüssig hintergreift.

Ein dreiteiliges Axiallager, bestehend aus Wälzkörperkranz und zwei Laufscheiben geht aus Anspruch 5 hervor. Danach ist vorgesehen, dass je eine Ausbauchung am äußeren und am inneren Umfang des Käfigs angeordnet ist und je eine Laufscheibe an ihrer äußeren bzw. inneren peripheren Kante einen axial gerichteten Kragen aufweist, von dem wenigsten eine Haltenase ausgeht, die die Ausbauchung formschlüssig hintergreift. In den beiden letztgenannten Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Haltenasen im Längsschnitt gesehen verrundet ausgebildet sind.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Käfig,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht von unten auf den Käfig gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht von oben auf den Käfig gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ein aus zwei Bauteilen bestehendes erfindungsgemäßes Axiallager und

Fig. 5 ein aus drei Bauteilen bestehendes erfindungsgemäßes Axialwälzlager.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Der in den Fig. 1 bis 4 mit 1 bezeichnete Axialkäfig besteht aus einer kreisringförmigen Blechscheibe, die in eine Querschnittsform gemäß den Fig. 1 und 4 gebracht ist und in der durch Ausstanzen die Taschen 2 für die Aufnahme der Wälzkörper 3 angebracht sind. Die die Taschen 2 beiderseits begrenzenden Stege 4 bestehen aus den parallel zur Wälzkörperteilungsebene 5 verlaufenden Abschnitten 4.1 und 4.2, wobei die Abschnitte 4.1 unterhalb der Wälzkörperteilungsebene 5 und der Abschnitt 4.2 oberhalb der Wälzkörperteilungsebene 5 liegt. Die beiden Abschnitte 4.1 sind mit dem Abschnitt 4.2 durch die abgewinkelten Abschnitte 4.3 und 4.4 verbunden, die durch die Wälzkörperteilungsebene 5 hindurch gehen. Demnach erfolgt die Führung der Wälzkörper 3 durch die diesen zugekehrten Kanten der Stegabschnitte 4.1 und 4.2, während die Stegabschnitte 4.3 und 4.4 zurücktreten. Die den Wälzkörpern 3 zugekehrten Kanten der Stegabschnitte 4.1, 4.2 können dabei zweckmäßigerweise mit angeprägten Führungsflächen versehen sein. Am inneren Umfang ist der Axialkäfig 1 mit dem axial gerichteten Bord 6 versehen, dessen Bordhöhe mit e angegeben ist, während am rechtsseitigen äußeren Umfang dieser Bord 6 im unteren Bereich mit der konvexen Ausbauchung 7 versehen ist, so dass im oberen Bereich eine Einschnürung gebildet ist. Diese Einschnürung wird durch sachgerechtes Umformen des ursprünglich axial ausgerichteten Bordes 6 bewerkstelligt.

Wie insbesondere die Fig. 1 bis 3 weiter zeigen, werden die Taschen 2 ausgehend von der nicht profilierten Scheibe linksseitig von der Fläche a bis zu Fläche b rechtsseitig ausgestanzt. Durch das Umlegen des rechtsseitigen Bordes 6 zur Erzielung der Ausbauchung 7 erfolgt die Führung der Wälzkörper 3 durch die Fläche a und durch die zurückgesetzte Fläche c. Durch die Anordnung der Ausbauchung 7 bzw. die dadurch bedingte Einschnürung ist es möglich, dass radiale Spiel der Wälzkörper 3 in den Taschen 2 einzuengen. Die rechtsseitig angeordnete Ausbauchung 7 ermöglicht es außerdem, dass der Verrundungsradius R1 der Ecken der Taschen 2 größer ausgebildet werden kann, so dass in diesem Bereich die Kerbspannung vermindert ist. In vorteilhafter Weise ist dabei vorgesehen, dass im Bereich der Ausbauchung 7 der Verrundungsradius R1 der Taschen 2 größer als der Verrundungsradius R2 der Wälzkörper 3 ist, während linksseitig in den Taschen 2 der Verrundungsradius R3 kleiner als der Verrundungsradius R2 der Wälzkörper 3 ist.

Das in teilweisem Längsschnitt in Fig. 4 gezeigte Axialwälzlager 10 besteht aus dem aus Wälzkörpern 3 und Käfig 1 bestehenden Nadelkranz und der dünnwandigen, insbesondere aus Blech gebildeten Laufscheibe 8, die an ihrer äußeren peripheren Kante den axial gerichteten Kragen 8.1 aufweist, von dem wenigstens an einer Umfangsstelle eine radial nach innen gerichtete Haltenase 8.2 abzweigt. Diese ist in den Freiraum 9 eingeschnappt, der einerseits von der Einschnürung des rechtsseitigen Bordes 6 des Käfigs 1 und andererseits dem Kragen 8.1 der Laufscheibe 8 gebildet ist. Auf diese Weise ist eine aus Nadelkranz und Laufscheibe 8 bestehende unverlierbare Axiallagerbaueinheit 10 gebildet. Fig. 4 lässt weiter in vorteilhafter Weise erkennen, dass durch die konvexe Ausbauchung 7 ein sicherer Anlauf des Käfigs 1 in der Laufscheibe 8 realisiert ist. Die Fig. 4 zeigt außerdem, dass die mit d bezeichnete axiale Freigängigkeit des Käfigs 1 gegeben ist. Dadurch ist auch dessen ungehinderte Rotation möglich, auch wenn beim Wärmebehandeln des Käfigs ein geringfügiges Verziehen eingetreten sein sollte.

In Fig. 5 schließlich ist das Axialwälzlager 11 gezeigt, das den Käfig 12 besitzt, der sowohl innen als auch außen mit der erfindungsgemäßen Ausbauchung 7 versehen ist. Weiter zählt zum Axiallager 11 die obere Laufscheibe 13, die an ihrer inneren peripheren Kante den axial gerichteten Kragen 13.1 aufweist, von dem die Haltenase 13.2 abzweigt, die die innere Ausbauchung 7 formschlüssig hintergreift. Die untere Laufscheibe 8 entspricht der in Fig. 4 gezeigten, wobei jedoch die Haltenase 8.2 verrundet ausgebildet ist. Auf diese Weise ist das aus drei Bestandteilen, nämlich Wälzkörperkranz und Laufscheiben 8, 12 bestehende unverlierbare Axialwälzlager 11 gebildet. Fig. 5 ist weiter entnehmbar, dass bei beidseitig vorhandenen Ausbauchungen 7 die Führung der Wälzkörper 3 über die Flächen c und f erfolgt, wobei durch unterschiedlich weiter zurückgesetzte Einschnürungen unterschiedlich lange Wälzkörper 3 bei ansonsten gleichen Abmessungen des Axiallagers 11 verwendbar sind. Bezugszeichen 1 Axialkäfig

2 Tasche

3 Wälzkörper

4 Steg

4.1 Stegabschnitt

4.2 Stegabschnitt

4.3 Stegabschnitt

4.4 Stegabschnitt

5 Wälzkörperteilungsebene

6 Bord

7 Ausbauchung

8 Laufscheibe

8.1 Kragen

8.2 Haltenase

9 Freiraum

10 Axialwälzlager

11 Axialwälzlager

12 Axialkäfig

13 Laufscheibe

13.1 Kragen

13.2 Haltenase

a Fläche

b Fläche

c Fläche

d axiale Freigängigkeit

e Bordhöhe

f Fläche

R1 Verrundungsradius

R2 Verrundungsradius

R3 Verrundungsradius


Anspruch[de]
  1. 1. Profilierter spanlos geformter Axialkäfig (1, 12) für zylindrische Wälzkörper (3), insbesondere Nadelkäfig, dessen Taschen (2) bildende Stege (4) die Wälzkörper (3) einzeln mittels beiderseits einer Wälzkörperteilungsebene (5) liegende Stegteile (4.1, 4.2) halten, die durch weitere, durch die Teilungsebene (5) gehende Stegabschnitte (4.3, 4.4) miteinander verbunden sind, wobei der Käfig (1, 12) am inneren und/oder äußeren Umfang mit einem axial gerichteten Bord (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Borde (6) in einem Teilbereich mit einer radial nach innen und/oder radial nach außen gerichteten Ausbauchung (7) versehen ist, so dass der Bord (6) im zugehörigen anderen Teilbereich eine Einschnürung aufweist.
  2. 2. Axialkäfig (1, 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbauchung (7) im Längsschnitt gesehen konvex ausgebildet ist.
  3. 3. Axialkäfig (1, 12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verrundungsradius (R1) der Ecken der Taschen (2) im Bereich der Ausbauchung (7) größer als der Verrundungsradius (R2) der Wälzkörper (3) ist.
  4. 4. Unter Verwendung eines Axialkäfigs (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche gebildetes Axiallager (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbauchung (7) am äußeren Umfang des Käfigs (1) angeordnet ist und eine Laufscheibe (8) an ihrer äußeren peripheren Kante einen axial gerichteten Kragen (8.1) aufweist, von dem wenigstens eine Haltenase (8.2) ausgeht, die die Ausbauchung (7) formschlüssig hintergreift.
  5. 5. Unter Verwendung eines Axialkäfigs (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche gebildetes Axiallager (11), dadurch gekennzeichnet, dass je eine Ausbauchung (7) am äußeren und am inneren Umfang des Käfigs (12) angeordnet ist und je eine Laufscheibe (8, 13) an ihrer äußeren bzw. inneren peripheren Kante einen axial gerichteten Kragen (8.1, 13.1) aufweist, von dem wenigstens je eine Haltenase (8.2, 13.2) ausgeht, die die Ausbauchung (7) formschlüssig hintergreift.
  6. 6. Axiallager (10, 11) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltenase (8.2, 13.2) im Längsschnitt gesehen verrundet ist.






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