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Dokumentenidentifikation DE10217463A1 08.01.2004
Titel Wälzlagerkäfig
Anmelder INA-Schaeffler KG, 91074 Herzogenaurach, DE
Erfinder Müntnich, Leo, 91086 Aurachtal, DE;
Fugel, Wolfgang, 90453 Nürnberg, DE;
Reimchen, Alexander, 90765 Fürth, DE
DE-Anmeldedatum 19.04.2002
DE-Aktenzeichen 10217463
Offenlegungstag 08.01.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.01.2004
IPC-Hauptklasse F16C 33/46
IPC-Nebenklasse F16C 19/46   F16C 33/56   
Zusammenfassung Ein aus einem profilierten Blechband gerollter Käfig für zylindrische Wälzkörper (16) zeichnet sich dadurch aus, dass die schräg zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte (9, 10) mit einer Anprägung (13) versehen sind.

Beschreibung[de]
Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen aus einem profilierten Blechband gerollten Käfig für zylindrische Wälzkörper, insbesondere Nadelkäfig, mit zwei Seitenringen, die durch Taschen bildende Stege miteinander verbunden sind, wobei die Stege aus zueinander parallel verlaufenden teils innerhalb und teils außerhalb des Teilkreises liegenden Abschnitten bestehen, die durch schräg zur Käfigachse verlaufende Abschnitte miteinander verbunden sind.

Ein derartiger Käfig ist aus der DE-OS 21 47 170 vorbekannt. Bei diesem Verfahren zur Herstellung eines solchen Käfigs geht man von einem flachen Blechband aus, dass man durch Walzen in das gewünschte Querschnittsprofil bringt, wobei man entweder vor dem Profilieren oder daran anschließend die Taschen für die Aufnahme der Wälzkörper ausstanzt und schließlich das Band rundbiegt und gegebenenfalls an den Stoßstellen verschweißt. Bei derartigen dünnwandigen profilgebogenen M- bzw. W-Käfigen werden die Wälzkörper durch innerhalb und außerhalb des Teilkreises angeordnete Haltekanten gehalten. Die Käfig werden aus dünnwandigen Blech hergestellt, da die geringe Wandstärke eine besonders wirtschaftliche Herstellung der Taschen durch Stanzen ermöglicht. Dies hat jedoch den Nachteil, dass Stanzausrisse und insgesamt rauhe Stanzflächen an den Stegen gebildet werden, dass heißt, die Führungsflächen für die Wälzkörper sind insgesamt rauh und ungenau. Rauhe Stegflächen aber, gegen die die Lagernadeln anlaufen, ergeben Abrieb. Ungenaue Stegflächen wiederum führen zu einem axialen Schub und axialen Anlauf der Käfigstirnflächen gegen die axialen Begrenzungsflächen des Lagers mit einer erheblichen Flächenpressung. Bei der Losradlagerung in Schaltgetrieben kann das dazu führen, dass die Loslager erheblichen Quer- bzw. Schränkungskräften ausgesetzt sind und zu Taumelbewegungen neigen. Ein anderer Nachteil ist durch das Ausstanzen der Taschen vor dem Rundbiegen des Käfigbandes gegeben. Im fertigen Käfig weisen dann die Taschen in Richtung Lagermittelpunkt ein V-förmiges Profil auf, so dass die Gefahr der Klemmung der Wälzkörper besteht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik hat man in der DE 197 40 435 A1 versucht, diesen Nachteil, dass heißt die V-förmige Ausbildung der die Lagernadeln aufnehmenden Taschen im Käfig fertiggebogenen Zustand zu vermeiden. Dies erfolgt derart, dass nach dem Ausstanzen der Taschen durch einen zusätzlichen Formgebungsvorgang, dem Fachmann unter dem Begriff Anprägen bekannt, die Käfigtaschen durch Werkstoffverdrängung in eine für die präzise Funktion des Käfigs erforderliche Funktion gedrückt werden. Dies heißt in erster Linie, dass die Wälzkörper im Bereich des Teilkreises am Käfigsteg anliegen und nicht wie bisher, inner- oder außerhalb des Teilkreises. Durch diese Führung im Teilkreisbereich, die durch parallel zueinander verlaufende Führungsflächen der Taschen gegeben ist, werden die unerwünschten Quer- bzw. Schränkungskräfte auf den Käfig vermieden. Dieses Anprägen erfolgt derart, dass jeder einzelne Steg eines Käfigs von Prägewerkzeugen mit einer Kraft beaufschlagt wird, so dass eine Werkstoffverdrängung im Stegbereich realisiert ist.

Nachteilig dabei ist, dass diese Prägewerkzeuge eine vertikale und einer horizontale Bewegung ausführen müssen. Zunächst müssen die Prägewerkzeuge über dem Band positioniert werden, bevor sie anschließend in eine Käfigtasche vertikal abgesenkt werden. Danach erfolgt eine horizontale Bewegung der Prägewerkzeuge, so dass die Stege des Käfigs die gewünschte Form annehmen. Es liegt auf der Hand, dass eine solch zusammengesetzte Bewegung der Prägewerkzeuge eine bestimmte Zeit erfordert. Hinzu kommt, dass jeder Steg einzeln angeprägt werden muss, was den Herstellungsaufwand nochmals erhöht. Dieser an sich bekannte Anprägevorgang ist sehr ausführlich in der DE-AS 11 45 126 dargestellt und braucht daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Käfig derart weiterzuentwickeln, dass er unter Beibehaltung seiner hervorragenden Laufeigenschaften einfacher herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass die schräg zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte mit einer Anprägung versehen sind.

Das Anprägen im schräg zur Käfigachse verlaufenden Bereich, im Profilsprung, erfolgt nach dem Taschenstanzen im profilierten Band und erzeugt eine geglättete Fläche, an der die Wälzkörper anlaufen und so präzise geführt sind, wobei die Reibung minimiert ist. Das Anprägen erfolgt dabei so, dass erst nach dem Rundbiegen des profilierten Käfigbandes die Anlaufflächen parallel zueinander stehen, wobei über die Prägetiefe die radiale Freigängigkeit der Nadel bestimmt wird. Auf diese Weise ist ein optimaler Anlauf der Wälzkörper im Teilkreisbereich im Bereich der schräg verlaufenden Käfigabschnitte realisiert. Dabei ist von entscheidendem Vorteil, dass dieses Anprägen im Profilsprung an den Taschen des profilierten Käfigbandes mit nur einem vertikalen Hub erfolgt, wobei ein Gegenhalter erforderlich ist, der die gleiche Bandkontur aufweist. Der zweite Bewegungsschritt der Prägewerkzeuge, das horizontale aufeinander Zubewegen im Taschenbereich, ist also nicht mehr erforderlich. Es liegt auf der Hand, dass durch das Fehlen dieses zweiten Bewegungsschrittes der Prägewerkzeuge die Produktivität zur Herstellung der Käfige wesentlich gesteigert werden kann. Hinzu kommt, dass nur mit einem Hub sämtliche Taschen eines Käfigs angeprägt sind.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.

So geht aus Anspruch 2 hervor, dass im Anschluß an die Anprägung die Stege beidseitig in Umfangsrichtung mit einer Freistellung versehen sind. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn bei ungünstigen Verhältnissen von Nadeldurchmesser zu Käfigdurchmesser unerwünschte Materialverdrängungen an den Halterung für die Wälzkörper vermieden werden müssen.

Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, dass der Käfig M- oder V-förmig ausgebildet ist, wobei seine an den Seitenringen anschließenden parallel zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte außerhalb des Teilkreises angeordnet sind.

Der umkehrte Fall geht aus Anspruch 4 hervor. Danach ist er Käfig W- oder A-förmig ausgebildet, dass heißt seine an den Seitenringen sich anschließenden parallel zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte sind innerhalb des Teilkreises angeordnet.

Schließlich ist nach einem letzten Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 5 vorgesehen, dass der Käfig außen-, innen- oder wälzkörpergeführt ist.

In zweckmäßiger Weise wird bei der Herstellung des Käfigs von einem Endlosband ausgegangen, dass nach Erreichen seiner gewünschten Banddicke entsprechend der gewünschten späteren Käfigform profiliert wird. Nach dem Profilieren des Käfigbandes werden die Taschen ausgestanzt, bevor die Anprägung im Profilbereich, oder anders ausgedrückt, in den schräg zur Käfigachse verlaufenden Abschnitten der Stege, mit einem Prägewerkzeug vorgenommen wird, das nur in vertikaler Richtung zu führen ist. Danach werden die Bandstücke entsprechend dem späteren gewünschten Käfigdurchmesser zu Einzelbändern abgelängt, rundgebogen und gegebenenfalls an ihren Stoßstellen durch einen Schweißvorgang miteinander verbunden.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

1 einen Ausschnitt aus einer perspektivischen Darstellung eines M-Käfig nach dem bisherigen Stand der Technik,

2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß profiliertes Käfigband im ungebogenen Zustand,

3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 2,

4 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß angeprägten Käfigbandes im nicht gebogenen Zustand,

5 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß gestalteten Käfig,

6 eine Querschnitt durch einen erfindungsgemäß gestalteten Käfig mit Wälzkörpern im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitte und

7, 8 und 9 verschiedene Ablaufstufen der Bandanprägung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Der in 1 nach dem bisherigen Stand der Technik dargestellte M-förmige Käfig besteht aus den Seitenringen 1 und 2, die mit radial nach innen gerichteten Borden 3 und 4 versehen sind. Die Seitenringe 1 und 2 sind durch eine Anzahl gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnete profilierte Stege 5 miteinander verbunden, so dass Taschen 6 zur Aufnahme von Wälzkörpern 16 gebildet sind. Die so entstanden Taschen 6 werden einerseits durch die Seitenringe 1, 2 und anderseits durch die Stege 5 begrenzt. Die Stege 5 sind in Richtung Lagermittelpunkt über den Wälzkörperteilkreis durchgekröpft und bestehen aus zwei an die Seitenringe 1, 2 sich anschließende Abschnitte 7, 8 die parallel zur Käfigachse verlaufen. Die Abschnitte 7, 8 liegen außerhalb des Teilkreises und gehen in je einen schräg zur Käfigachse gerichteten Abschnitt 9, 10 über, die sich wiederum zu einem parallel zur Käfigachse verlaufenden und innerhalb des Teilkreises liegenden Abschnitt 11 vereinen. Die inneren Kanten der Stegabschnitte 11 begrenzen das radial Spiel der Wälzkörper 16 nach innen während das radial Spiel nach außen durch die äußeren Stegabschnitte 7, 8 begrenzt ist. Der 1 ist weiter entnehmbar, dass im Bereich der schräg verlaufenden Abschnitte 9, 10, dass heißt im Profilierungsbereich der Stege 5 beidseitig vom Wälzkörper 16 je ein Freiraum 12 angeordnet ist. Dieser freigestellte Bereich 12 ist nach dem bisherigen Stand der Technik erforderlich, um beim Klemmen der Wälzkörper 16 zu verhindern. Die Wälzkörper 16 gelangen demnach außerhalb des Teilkreises an den Stegabschnitten 7, 8 zur Anlage, was sich in der beschriebenen Weise nachteilig auf die Laufeigenschaften des Lagers auswirkt.

Wie aus den 2, 3, 4, 5 und 6 erkennbar, besteht der Käfig ebenfalls aus den mit Borden 3, 4 versehenen Seitenringen 1, 2, die durch Stege 5 miteinander verbunden sind, so dass Taschen 6 gebildet sind. Im Anschluß an die Seitenringe 1, 2 weisen die Stege 5 die ebenfalls parallel zur Lagerachse verlaufenden Abschnitte 7, 8 auf, die außerhalb des Teilkreises angeordnet sind und mit dem Abschnitt 11, der innerhalb des Teilkreises liegt, über die beiden schräg verlaufenden Abschnitten 9, 10 verbunden sind. Die Abschnitte 7, 8 sind mit den Haltevorsprüngen 7.1, 8.1 versehen, während der Abschnitt 11 den Haltevorsprung 11.1 aufweist, so dass ein Herausfallen der Wälzkörper 16 aus dem Käfig verhindert ist.

In erfindungsgemäßer Weise sind die schräg verlaufenden Abschnitte 9, 10 der Stege 5 mit einer Anprägung 13 versehen, an der die Wälzkörper 16 anlaufen. Diese Anprägung 13 ist als eine glatte Fläche ausgebildet und erstreckt sich nicht über die gesamte Stärke der schräg verlaufenden Bereiche 9, 10. Wie aus 3 erkennbar, sind im Profilsprung die Anprägungen 13 V-förmig zueinander gestellt und werden durch das Rundbiegen in Pfeilrichtung nahezu parallel zueinander ausgerichtet, wie die zugehörige 6 zeigt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Krafteinleitung, wie in 6 durch den Pfeil zeichnerisch dargestellt, in vorteilhafter Weise nur in Umfangsrichtung erfolgt.

In den 5 und 6 ist das in den 2, 3 und 4 eben gezeigte Käfigband in runder Form zu einem endgültigen Käfig gezeigt. Wie erkennbar, sind die Anprägungen 13 innerhalb einer Tasche 6 einander zugewandt und verlaufen nach dem Rundbiegen nahezu parallel zueinander. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht also demnach darin, dass allein durch ein vereinfachtes Anprägen, wobei dieses Anprägen im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik nur in einer Richtung, in Hubrichtung des Prägestempels erfolgt, so dass anschließend der Anlauf der Wälzkörper im Profilsprung vollzogen ist. Schließlich lassen die genannten Figuren auch noch erkennen, dass die schräg verlaufenden Abschnitte 9, 10 mit in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Freistellungen 14 versehen sind.

In den 7, 8 und 9 schließlich sind unterschiedliche Fertigungsstufen dargestellt. In 7 ist der Prägestempel 15 vor dem Eintauchen in eine Tasche 6 des Käfigbandes gezeigt. Wie erkennbar, verlaufen in diesem Fall die einander zugewandten Flächen der Stege 5 im Profilbereich 9, 10 parallel zueinander. Die 8 und 9 zeigen, dass nach dem Eindringen des Prägestempels 15 in diesen Bereich die Anprägungen 13 zunächst V-förmig zueinander verlaufen und nach dem Rundbiegen in Pfeilrichtung, wie in 6 erkennbar, nahezu parallel zueinander ausgerichtet sind. Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung ist jeweils nur das Anprägen einer Tasche 6 gezeigt. Entsprechend der gewählten Käfigbandlänge ist jedoch eine Vielzahl von Prägestempeln 15 miteinander verbunden, so dass mit nur einem Pressenhub, wie in 7 durch den Pfeil gezeigt, der gesamte Käfig anprägbar ist. Aus Vereinfachungsgründen ebenfalls nicht dargestellt ist das zum Prägestempel 15 zugehörige Gesenk, das ein unerwünschtes Verformen des Käfigbandes verhindert und dessen Kontur angepasst ist.

1 Seitenring 2 Seitenring 3 Bord 4 Bord 5 Steg 6 Tasche 7 Abschnitt 7.1 Haltevorsprung 8 Abschnitt 8.1 Haltevorsprung 9 Abschnitt 10 Abschnitt 11 Abschnitt 11.1 Haltevorsprung 12 Freiraum 13 Anprägung 14 Freistellung 15 Prägestempel 16 Wälzkörper

Anspruch[de]
  1. Aus einem profilierten Blechband gerollter Käfig für zylindrische Wälzkörper (16), insbesondere Nadelkäfig, mit zwei Seitenringen (1, 2), die durch Taschen (6) bildende Stege (5) miteinander verbunden sind, wobei die Stege (5) aus zueinander parallel verlaufenden, teils innerhalb und teils außerhalb des Teilkreises liegenden Abschnitten (11, 7, 8) bestehen, die durch schräg zur Käfigachse verlaufende Abschnitte (9, 10) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg verlaufenden Abschnitte (9, 10) mit einer Anprägung (13) versehen sind.
  2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Anprägung (13) die Stege (5) beidseitig in Umfangsrichtung mit einer Freistellung (14) versehen sind.
  3. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er M- oder V-förmig ausgebildet ist, wobei seine an den Seitenringen sich anschließenden parallel zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte (7, 8) außerhalb des Teilkreises angeordnet sind.
  4. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er W- oder A-förmig ausgebildet ist, wobei seine an den Seitenringen sich anschließenden parallel zur Käfigachse verlaufenden Abschnitte innerhalb des Teilkreises angeordnet sind.
  5. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außen-, innen- oder wälzkörpergeführt ist.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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