PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60211613T2 10.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001296076
Titel Rollenlagerkäfig
Anmelder Nippon Thompson Co. Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yokota, c/o Nippon Thompson Co. Ltd., Yasunori, Kamakura-shi, Kanagawa-ken 248-0022, JP
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner GbR, 80801 München
DE-Aktenzeichen 60211613
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.09.2002
EP-Aktenzeichen 022562300
EP-Offenlegungsdatum 26.03.2003
EP date of grant 24.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.05.2007
IPC-Hauptklasse F16C 33/46(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Rollenlagerkäfig, der zum Beispiel in einem unteren, weiteren Ende eingebaut ist, das als der Stange „großes Ende" eines Pleuels in einem Motor bezeichnet wird, und insbesondere auf einen Rollenlagerkäfig, mit im axialen Querschnitt gatterähnlicher Struktur, die einen radial inneren Vorsprung aufweist, um eine Rolle an ihrem Platz zu halten.

Weil bei modernen Motoren immer höhere Leistung benötigt wird, muss die Kurbelwelle für die starken Motoren so ausgebildet werden, dass sie immer höheren Drehzahlen standhält. Um dem Rechnung zu tragen, werden die Kurbelzapfen integral mit den Kurbelwangen ausgebildet, um die Biegesteifigkeit oder Formsteifigkeit zu steigern. So beaufschlagen die hochverdichtenden, hoch drehenden Motoren die zwischen der Kurbelwelle und dem Pleuel eingebauten Rollenlager mit sehr harten Bedingungen.

Ein Beispiel herkömmlicher Lagerkäfige ist in der Japanischen Patentschrift Nr. 27526/1994 offenbart. Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, ist das bekannte Lager, das zwischen dem großen Ende 35 des Pleuels und dem zugehörigen Kurbelzapfen 36 im Motor angeordnet ist, eine Art Nadellager, das eine Anzahl von Nadelrollen 22 und einen Käfig 21 aufweist, mit einer Struktur ausgebildet, die im axialen Querschnitt einem Gatter ähnlich ist. Bei dem besagten Rollenlagerkäfig besteht der Käfig 21 aus ringförmigen Rändern 23 und Käfigstangen 24, um Taschen 28 zu bilden. Die Käfigstangen 24 sind jeweils an ihren axial gegenüberliegenden Endbereichen 25 radial dick ausgebildet, während sie in ihrem axialen Mittelbereich 26 radial eingezogen sind. Der radial dicke Bereich 25 der Käfigstange 24 weist radial innere Zacken 27 auf, die in der Mitte zwischen dessen axial einander gegenüberliegenden Kanten angeordnet sind, um die Rollen 22 vor einem Entschlüpfen aus dem Käfig 21 radial nach innen zu bewahren. Am schlanken Mittelbereich 26 der Käfigstange 24 sind überdies radial äußere Vorsprünge 32 vorgesehen, die sich an einer äußeren kreisbogenförmigen Fläche 30 der Käfigstange 24 in Umfangsrichtung erstrecken, um die Rollen 22 vor einem Entschlüpfen aus dem Käfig 21 radial nach außen zu bewahren. Die radial inneren Zacken 27 sind durch Prägen von Nuten 31 an der inneren kreisbogenförmigen Fläche 29 des radial dicken Bereichs 25 der Käfigstange 24 hergestellt, um den Werkstoff durch plastisches Fließen in Richtung der zugeordneten Tasche 28 zu extrudieren. Zum Ausgleich für die radial inneren Zacken 27 bleiben die umlaufenden Nuten 31 zurück, die jeweils radial nach außen unter die innere kreisbogenförmige Fläche 29 des radial dicken Bereichs 25 abgesenkt sind.

Ein anderes Beispiel des Rollenlagerkäfigs ist in dem offengelegten Japanischen Gebrauchsmuster Nr. 124353/1977 offenbart. Dieser bekannte Rollenlagerkäfig ist ebenfalls auf das Vorsehen einer Rollenhalteeinrichtung gerichtet, um die Rollen vor einem Entschlüpfen aus dem Käfig radial nach innen zu bewahren. Die Rollenhalteeinrichtung besteht aus radial inneren Haltevorsprüngen, die an radial inneren umlaufenden Kanten kreisbogenförmiger Ränder angeordnet sind, wobei sie sich zur axialen Innenseite des Käfigs erstrecken.

Die Druckschrift US 5 584 583 offenbart einen Rollenlagerkäfig gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Druckschrift EP-A-0919739 offenbart einen Käfig für ein Rollenlager, in dem eine innere Rollenhalteeinrichtung durch zwei axial beabstandete Teile gebildet wird, die an entgegengesetzten Endbereichen eines säulenförmigen Abschnitts ausgebildet sind, so dass ein mittlerer unversperrter Teil zwischen den inneren Rollenhalteteilen gebildet ist.

Moderne hochverdichtende, hoch drehende Motoren bei drehende Motoren benötigen einen Lagerkäfig für das große Ende des Pleuels, der eine hohe Belastung tragen und eine viel höhere Drehzahl ertragen kann als früher gedacht wurde.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, das zuvor dargelegte Hauptproblem zu lösen und einen Rollenlagerkäfig zu schaffen, der für Lager in, zum Beispiel einem großen Ende eines Pleuels in modernen hochverdichtenden, hoch drehenden Motoren bestens verwendbar ist, und insbesondere einen Rollenlagerkäfig, bei dem gewährleistet ist, dass die Rollen gegen ein Entschlüpfen aus dem Käfig gehalten sind, dessen Herstellung sehr erleichtert ist, der es ermöglicht, eine große Vielfalt an Käfiggrößen mit einfacher Prozessführung zu fertigen, und ferner sehr günstig für Nadellager ist, die sehr gut eine hohe Belastung tragen können, wobei sie unter den harten Bedingungen, die durch hochverdichtende, hoch drehende Motoren auferlegt werden, sogar weniger wiegen.

Die Erfindung betrifft einen Rollenlagerkäfig, der Folgendes aufweist: einen Käfig, der aus einem Paar in axialer Richtung auseinander liegender kreisringförmiger Ränder und am Umfang mit regelmäßigen Abständen zwischen den Rändern angeordneten und mit den Rändern einstückig gefertigten Käfigstäben, um eine Tasche zwischen jeweils zwei benachbarten Käfigstäben zu bilden, und aus in die Taschen eingepassten Rollen besteht, eine in jeder Tasche, wobei die Käfigstäbe jeweils aus axial einander gegenüber liegenden dicken Enden zur Schaffung von Führungsflächen, auf denen die Rolle läuft, und einem sich zwischen den dicken Enden erstreckenden schlanken Mittelabschnitt zur Bildung einer Ausnehmung bestehen, und wobei bei den Käfigstäben jeweils ein radial äußerer Vorsprung an einer äußeren kreisbogenförmigen Fläche von ihnen ausgebildet ist, während ein radial innerer Vorsprung an einer inneren kreisbogenförmigen Fläche von ihnen ausgebildet ist, um die zugehörige Rolle vor einem Entschlüpfen aus dem Käfig zu bewahren, dadurch gekennzeichnet, dass sich der radial innere Vorsprung an einer kreisbogenförmigen Kante an dem dicken Ende des Käfigstabs in Umfangsrichtung erstreckt und geformt wurde, indem nur die kreisbogenförmige Kante am dicken Ende getrieben wurde, sich durch plastisches Fließen in eine solche Form zu verschieben, dass sie sich ohne eine innere kreisbogenförmige Fläche an dem dicken Ende in der Tasche in Umfangsrichtung erstreckt, um dadurch eine axiale Länge des dicken Endes zu verringern.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die plastische Verformung an der kreisbogenförmigen Kante am dicken Ende mittels einer Prägewalze durchgeführt, die gewaltsam gegen die kreisbogenförmige Kante am dicken Ende gedrängt wird.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Rollenlagerkäfig geschaffen, bei dem die kreisbogenförmige Kante am dicken Ende nach der plastischen Verformung vorzugsweise unter einem Winkel im Bereich von 15° bis 45° in Bezug auf die axiale Richtung geneigt liegt.

Der radial innere Vorsprung gerade an der kreisbogenförmigen Kante nahe der Ausnehmung an der inneren kreisbogenförmigen Fläche des dicken Endes trägt zur Verringerung einer axialen Länge des dicken Endes bei, das die Führungsfläche bildet, auf der die Rolle läuft. Zum Beispiel kann die axiale Länge jedes der einander axial gegenüberliegenden dicken Enden auf ein Maß verringert werden, das nur etwa 11% bis 15% der gesamten axialen Länge der Tasche beträgt. Das bedeutet, dass im Vergleich zum bekannten Käfig, bei welchem der radial innere Vorsprung in der Mitte zwischen den in Längsrichtung einander gegenüberliegenden Kanten der dicken Enden liegt, das Ausbilden des radial inneren Vorsprungs zum Bewahren der Rolle vor einem Entschlüpfen aus dem Käfig gerade an der kreisbogenförmigen Kante am dicken Ende dazu beiträgt, die axiale Länge der Führungsfläche zu verringern, auf der die Rolle läuft, wodurch eine Gewichtseinsparung beim Gesamtgewicht des Käfigs erzielt wird, was dazu beiträgt, einen Rollenlagerkäfig zu schaffen, der tauglicher ist, den hohen Drehzahlen der Motoren standzuhalten.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Rollenlagerkäfig geschaffen, bei dem das dicke Ende der Käfigstäbe gleich oder ungleich mit den Rändern in deren radialer Dicke ausgebildet ist.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Rollenlagerkäfig geschaffen, der als Nadellager dienen kann, das für ein großes Ende eines Pleuels in einem Motor verwendbar ist.

Bei dem zuvor beschriebenen Rollenlager kann der radial innere Vorsprung zum Bewahren der Rolle vor einem Entschlüpfen aus dem Käfig radial nach innen leicht an der kreisbogenförmigen Kante ausgebildet werden, die zur Ausnehmung hin freiliegt. Mit anderen Worten kann die Kante am dicken Ende, verglichen mit einem beliebigen anderen Teil, einer plastischen Verformung zu dem radial inneren Vorsprung durch die Verwendung von Formwerkzeugen, wie der Prägewalze, weitaus besser unterworfen werden.

Der erfindungsgemäße Verformungsvorgang mittels der Prägewalze ist darüber hinaus einfach im Prozessmanagement zur Steuerung der plastischen Verformung bei einer beliebigen gewünschten Größe, so dass es ermöglicht wird, den radial inneren Vorsprung mit hoher Genauigkeit fertig zu stellen. Ein behutsames plastisches Fließen an der Kante stellt beim inneren radialen Vorsprung sicher, dass er von einem ungleichmäßigen Eingriff mit der Rolle abgehalten wird, was der hohen Drehzahl der Lager mit geringerer Abhängigkeit von Fehlern in der Schmierung entspricht. Überdies stellt das durch die Prägewalze bewirkte plastische Fließen an der Kante eine Vereinfachung und hohe Genauigkeit des Formvorgangs sicher. Der erfindungsgemäße Rollenlagerkäfig, der so aufgebaut ist, wie es zuvor beschrieben wurde, wiegt an sich weniger und vermindert den Kontaktdruck, der zwischen der inneren kreisringförmigen Fläche in dem großen Pleuelende und der äußeren kreisringförmigen Fläche des Rollenlagerkäfigs aufgrund der Zentrifugalkraft auftreten kann, die durch die hohe Drehzahl aufgebracht wird, wodurch Schmierungsversagen und ein Fressen zwischen Teilen wirksam verhindert werden, und er ferner eine hohe Drehzahl von Motoren verarbeitet.

Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden für Fachleute unter Berücksichtigung der Zeichnung und der folgenden Beschreibung klar, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit der Übereinkunft offenbart werden, dass Variationen, Abwandlungen und das Weglassen von Teilen darin vorgenommen werden können, wie sie in den Umfang der Ansprüche fallen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung lediglich als Beispiel beschrieben, in der:

1 eine axiale Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfigs ist, bei der Teile weggebrochen sind und die besonders einige Taschen im Käfig darstellt,

2 ein vergrößerter bruchstückartiger Schnitt eines mit A bezeichneten Abschnitts des Rollenlagers der 1 ist,

3 eine vergrößerte Draufsicht eines andern mit B bezeichneten Abschnitts des Rollenlagers der 1 ist, die darstellt, wie die Tasche von der Innenseite des Käfigs her aussieht,

4 ein bruchstückartiger Schnitt entlang einer Mittelebene senkrecht zur axialen Richtung des in 1 dargestellten Rollenlagerkäfigs ist,

5 eine vergrößerte bruchstückartige Ansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rollenlagers, die einen Abschnitt entsprechend dem mit A bezeichneten Abschnitt der 1 darstellt,

6 eine erläuternde Ansicht eines Prägewerkzeugs, von dem Teile weggebrochen sind, zum Treiben des Werkstoffs durch plastisches Fließen zum Herstellen eines radialen inneren Vorsprungs an einem Käfigstab eines erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfigs entlang nur einer kreisbogenförmigen Kante eines dicken Endes am Käfigstab ist, wobei die Kante nahe bei einem schlanken Mittelabschnitt des Käfigstabs liegt,

7 eine vergrößerte bruchstückartige Ansicht entsprechend der 4 ist, die jedoch einen herkömmlichen Rollenlagerkäfig darstellt, und

8 ein vergrößerter bruchstückartiger Schnitt entsprechend der 2 ist, die jedoch einen herkömmlichen Rollenlagerkäfig darstellt.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfigs wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 und auch der 6 erläutert, die ein Prägewerkzeug darstellt, das besonders für die Herstellung des Rollenlagerkäfigs der Erfindung durch plastisches Fließen ausgelegt ist.

Der Rollenlagerkäfig der Erfindung ist durch einen Käfig 1 gekennzeichnet, der eine Gestalt aufweist, die im Querschnitt einem Gatter ähnelt, das in Form eines Nadellagers verwendet werden soll, das in ein großes Pleuelende 35 eines Pleuels eines Motors eingepasst ist. Der Rollenlagerkäfig wird in einer Weise verwendet, bei der er zwischen dem großen Ende 35 des Pleuels und einem Pleuellager oder Kurbelzapfen 36 einer Kurbelwelle angeordnet ist. So besteht der Rollenlagerkäfig der Erfindung hauptsächlich aus dem Käfig 1 mit mehr als einer Tasche 8, der zwischen dem großen Pleuelende 35 und dem Kurbelzapfen 36 angeordnet ist, und einer in der Tasche 8 gehaltenen Rolle 2, die auf einem Wälzkreis laufen kann, der auf einem Wälzkreisdurchmesser P.C.D. liegt.

Der Käfig 1 ist aus einem Paar kreisringförmiger Ränder 3, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und axial voneinander beabstandet sind, und mehr als einem Käfigstab 4 zusammengesetzt. Die Käfigstäbe sind in regelmäßigen Abständen um die Ränder 3 angeordnet und integral mit den Rändern 3 ausgebildet, um die Ränder 3 miteinander zu verbinden. Der Käfigstab 4 weist dicke Endbereiche 5, die an axial entgegengesetzten Enden angeordnet sind, um Führungsflächen 14 zu bilden, auf denen die Rolle 2 rollen kann, und einen schlanken Mittelabschnitt 6 auf, der sich zwischen den längs einander gegenüberliegenden dicken Enden 5 erstreckt, um dort eine axiale Ausnehmung 19 zu bilden. Die Rolle 2 ist in der Tasche 8 aufgenommen, die zwischen zwei benachbarten Käfigstäben 4 mitten unter den Käfigstäben 4 offen ist, die in regelmäßigen Abständen am Umfang des Käfigs 1 angeordnet sind. Bei dem Rollenlagerkäfig, der in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, weist der Käfig 1 einen radial äußeren Vorsprung 11 an einer radialen Außenfläche 10 des Mittelabschnitts 6 der Käfigstange 4 auf, wobei die Außenfläche 10 auf dem radialen Außenumfang um den Käfig 1 liegt. Der Käfig 1 ist auch mit einem radial inneren Vorsprung 7 an dem dicken Ende 5 des Käfigstabs 4 ausgebildet, der den radial inneren Umfang des Käfigs 1 definiert. Sowohl die radial äußeren als auch die radial inneren Vorsprünge 11 und 7 dienen dazu, die Rolle 2 vor einem Entschlüpfen aus der zugeordneten Tasche 8 zu bewahren, die zwischen jeweils zwei benachbarten Käfigstäben 4 offen ist.

Der Rollenlagerkäfig der Erfindung weist den radial inneren Vorsprung auf, der am dicken Ende 5 des Käfigstabs 4 ausgebildet ist, indem ringsum nur an einer kreisbogenförmigen Kante 12 am dicken Ende 5 umlaufend extrudiert wird, wobei die Kante der axialen Ausnehmung 19 oder dem schlanken Mittelabschnitt 6 des Käfigstabs 4 benachbart oder näher ist. Das Formen des radial inneren Vorsprungs 7 gerade an einer Kante 12 am dicken Ende 5 kann durch einen plastischen Bearbeitungsprozess ausgeführt werden, bei dem eine Prägewalze 16, die zuvor innerhalb des Käfigs 1 angeordnet wurde, den Werkstoff an der kreisbogenförmigen Kante 12 durch plastisches Fließen in die Form des radial inneren Vorsprungs 7 verschiebt. Die Prägewalze 16 weist einen Formzylinder 18 mit axial gegenüberliegenden ringförmigen Enden 17 auf, die unter einem vorgewählten Winkel &thgr; schräg geschnitten sind.

Der Formzylinder 18 wird tief in die Ausnehmung 19 eingeführt. Auf diese Weise wird jedes der ringförmigen Enden 17 gegen die kreisbogenförmige Kante 12 des dicken Endes 5 gepresst. Dann treibt der Formzylinder 18, wenn er sich entlang der kreisbogenförmigen Kante 12 bewegt, während er sich um seine eigene Achse dreht, den Werkstoff an der kreisbogenförmigen Kante 12 durch plastisches Fließen dazu, sich in die mit den abgeschrägten Enden 17 übereinstimmende Form zu bewegen, wodurch der radial innere Vorsprung 7 gefertigt wird, der sich in Umfangsrichtung des Käfigs 1 erstreckt. Bei der Prägewalze 16, die so konstruiert ist, wie es zuvor beschrieben wurde, ist der vorgewählte Winkel &thgr; des schrägen Endes 17 des Formzylinders 18 vorzugsweise so festgelegt, dass die schräge Fläche des radial inneren Vorsprungs 7 auf einen beliebigen Winkel von 15° bis 45° in Bezug auf die axiale Richtung des Käfigs 1 eingestellt wird. Bei der hier behandelten Ausführungsform ist er auf ungefähr 45 Grad eingestellt. Der radial innere Vorsprung 7 am dicken Ende 5 kann leicht durch plastisches Fließen geformt werden, das sich aus der Prägekraft ergibt, die weit geringer sein kann als die Kraft, die zum herkömmlichen Prägen des radial inneren Vorsprungs am dicken Bereich 25 an irgendeinem Abschnitt in der Mitte zwischen dessen axial gegenüberliegenden Kanten benötigt wird.

Wie in 3 dargestellt ist, erstreckt sich der radial innere Vorsprung 7 kreisbogenförmig in die zugehörige Tasche 8 bis zu einer Reichweite, wo die Endpunkte 13 der radial inneren Vorsprünge 7, die einander ringsum gegenüberliegen, mit einem Abstand L1 voneinander entfernt liegen, der mindestens kleiner als der Durchmesser D der Rolle 2 ist. So können die radial inneren Vorsprünge 7 gut dazu dienen, die Rolle 2 gegen radiales Entschlüpfen aus dem Käfig 1 nach innen zu halten. Überdies erstrecken sich die radial äußeren Vorsprünge 11 dermaßen entgegengesetzt ringsum in die zugehörigen Taschen 8, dass die Endpunkte 13a der radial äußeren Vorsprünge 11, die ringsum einander gegenüberliegen, mit einem Abstand L0 voneinander entfernt liegen, der mindestens kleiner als der Durchmesser D der Rolle 2 ist. Es versteht sich, dass die äußeren Vorsprünge 11 dazu dienen, die Rolle 2 gegen ein radiales Entschlüpfen aus dem Käfig 1 nach außen zu halten. Das heißt, sowohl die radial inneren als auch die radial äußeren Vorsprünge 7 und 11 werden benötigt, um die Rollen 2 zusammenzuhalten, wobei die Rollen 2 davor bewahrt werden, dass sie vor dem Zusammenbau verstreut werden, wodurch der Zusammenbau des Rollenlagers erleichtert wird, aber nicht, um nach dem Zusammenbau direkten Kontakt mit den Rollen 2 zu haben. Direkter Kontakt der Rollen 2 mit irgendwelchen inneren und äußeren radialen Vorsprüngen 7 und 11 könnte ein Fressen zwischen dem großen Pleuelende und dem Pleuellager verursachen, was dazu beitragen würde zu verhindern, dass das große Ende 35 der Pleuelstange dem Kurbelzapfen problemlos folgt, wenn er im Kreis um die Kurbelwelle schwingt. Obwohl allerdings der radial äußere Vorsprung 11 bei der zuvor erläuterten Ausfürungsform dargestellt ist, wie er an dem schlanken Mittelabschnitt 6 des Käfigstabs 4 ausgebildet ist, versteht es sich, dass der äußere Vorsprung am dicken Ende 5 des Käfigstabs 4 ausgebildet werden kann.

Bei dem Rollenlagerkäfig, in welchem der radial innere Vorsprung 7 am dicken Ende 5 gerade an der kreisbogenförmigen Kante 12 benachbart oder näher der axialen Ausnehmung 19 des Käfigstabs 4 ausgebildet ist, kann die Führungsfläche 14 des dicken Endes 5 oder der Führungsbereich 15, auf welcher der Rolle 2 das Rollen ermöglicht ist, wie in 2 dargestellt ist, in ihrer axialen Länge Ba kleiner ausgebildet werden als die axiale Länge einer Führungsfläche 33 in dem bekannten Rollenlagerkäfig, der in den 7 und 8 dargestellt ist. Zum Beispiel kann die axiale Länge Ba jedes der axial gegenüberliegenden dicken Enden 5 oder der Führungsflächen 15 auf eine Größe verringert werden, die nur etwa 11% bis 15% der gesamten axialen Länge der Tasche beträgt. Mit anderen Worten, die axiale Länge Ba des dicken Endes 5 kann um annähernd 6% bis 2% verringert werden im Vergleich zur axialen Länge Bb des bekannten dicken Endes, die bis zu ungefähr 17% der gesamten axialen Länge der Tasche ausgemacht hat. Die Verringerung der axialen Länge Ba des Führungsbereichs 15 kann zu einer Gewichtsersparnis des Gesamtgewichts des Käfigs 1 führen, was dazu beiträgt, einen Rollenlagerkäfig zu schaffen, der tauglicher ist, den hohen Drehzahlen der Motoren standzuhalten. Bei dem in 1 dargestellten Käfig 1 ist der kreisringförmige Rand 3 ferner so ausgebildet, dass er einen Innenumfang 20 aufweist, dessen Durchmesser mit dem einer inneren kreisbogenförmigen Fläche 9 am dicken Ende 5 des Käfigstabs 4 identisch ist.

Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem der radial innere Vorsprung bzw. Zacken 27 in einer Weise gebildet ist, bei der zum Ausgleich für das Prägen der umlaufenden Nut 31 durch plastisches Fließen unter die innere kreisbogenförmige Fläche 29 am dicken Ende 25 abgesenkt wird, liegt der erfindungsgemäße radial innere Vorsprung 7 an der inneren kreisbogenförmigen Fläche 9 am dicken Ende 5 nur an der Kante 12, die der Ausnehmung 19 benachbart oder näher ist, und unterstützt entsprechend eine Vergrößerung des in 1 dargestellten Durchmessers DA der inneren kreisbogenförmigen Fläche 9 am dicken Ende 5. Die Vergrößerung des inneren Durchmessers DA, der die innere kreisbogenförmige Fläche 9 definiert, ermöglicht es, eine in Umfangsrichtung liegende Breite L der üblicherweise durch Stanzen gefertigten Tasche 8 zu verringern. Auf diese Weise kann die Anzahl der zwischen je zwei benachbarten Käfigstäben 4 definierten Taschen 8 um eine oder zwei erhöht werden. Dies ergibt letztendlich eine Erhöhung der Anzahl der im Käfig 1 aufgenommenen Rollen, so dass eine Steigerung der Belastungsfähigkeit des Rollenlagerkäfigs gewährleistet wird.

Die Vergrößerung des inneren Durchmessers DA, der die innere kreisbogenförmige Fläche 9 am dicken Ende 5 definiert, trägt ferner dazu bei, das dicke Ende 5 in seiner radialen Dicke Ta zu verringern, wodurch eine Gewichtsersparnis des Gesamtgewichts des Käfigs 1 erzielt wird, um den Rollenlagerkäfig tauglicher zu machen, den hohen Drehzahlen der Motoren standzuhalten.

Nun wird auf 5 Bezug genommen, wo eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rollenlagerkäfigs dargestellt ist. Dieser alternative Käfig 1A ist im Aufbau der gleiche wie der in den 1 bis 4 dargestellte Käfig 1, ausgenommen, dass eine radiale Abmessung Ta des dicken Endes 5 von der radialen Dicke T des Randes 3 verschieden ist. In diesem Umfang sind die Bauteile oder Teile, die in der Konstruktion oder Funktion identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass die vorhergehende, den Käfig 1 betreffende Beschreibung auf den alternativen Käfig 1A anwendbar ist.

Wie der zuvor beschriebene Käfig 1 ist der alternative Käfig 1A hauptsächlich aus den ringförmigen Rändern 3 und den Käfigstäben 4 zusammengesetzt, die das dicke Ende 5 und den schlanken Abschnitt 6 aufweisen. Das dicke Ende 5 weist eine innere kreisbogenförmige Fläche 9a auf, die in Bezug auf den Innenumfang 20 des Randes 3 nach außen versetzt angeordnet ist, und entsprechend kann die Führungsfläche 14 im Führungsbereich 15 in der radialen Abmessung verkleinert werden. Dementsprechend kann der Käfigstab 4 in dem Ausmaß mit geringerem Gewicht gefertigt werden, dass es für die Gewichtsersparnis des Rollenlagerkäfigs wirksam ist, und es auch leicht gemacht ist, den radial inneren Vorsprung 7 zu formen.

Diese Erörterung wird aufzeigen, wie die in 6 dargestellte Prägewalze 16 die kreisbogenförmige Kante 12 des dicken Endes 5 im Käfig 1, 1A durch plastisches Fließen in die neue Form verschiebt. Die Prägewalze 16 wird zuerst innerhalb des Käfigs 1, 1A angeordnet. Wenn die Prägewalze 16 radial nach außen bewegt wird, während sie sich um ihre eigene Achse dreht, wird der Formzylinder 18 der Prägewalze 16 tief in die Ausnehmung 19 innerhalb des Käfigs 1, 1A eingeführt, um Druckkontakt mit der kreisbogenförmigen Kante 12 des dicken Endes 5 an jeweils einem der schrägen Enden 17 des Formzylinders 18 herzustellen. Der Käfig 1, 1A beginnt sich zu drehen, nachdem das schräge Ende 17 des Formzylinders 18 mit der zugehörigen kreisbogenförmigen Kante 12 des dicken Endes 5 in Eingriff gekommen ist. Weil der Formzylinder 18 radial nach außen bewegt wird, um die schrägen Enden 17 gewaltsam gegen die kreisbogenförmige Kante 12 des dicken Endes 5 zu drängen, wirkt das schräge Ende 17 so, dass die kreisbogenförmige Kante 12 des dicken Endes 5 durch plastisches Fließen in den radial inneren Vorsprung 7 verschoben wird, der sich quer über den Käfigstab 4 umlaufend im Käfig 1, 1A erstreckt. Es ist besonders zu erwähnen, dass der Winkel &thgr; des schrägen Endes 17 eine wichtige Rolle bei der plastischen Verformung zum Formen des radial inneren Vorsprungs spielt. Wenn der Winkel &thgr; des schrägen Endes 17 größer als 45° ist, wirkt die Kraft für das plastische Fließen vorherrschend in der axialen Richtung des Käfigs 1, 1A, so dass sie ein Aufweiten der Ausnehmung 19 bewirkt, anstatt die kreisbogenförmige Kante 12 dazu zu treiben sich durch plastisches Fließen in den Vorsprung zu verschieben. Wenn man bedenkt, wie die axiale Komponente und die radiale Komponente der Kraft für das plastische Fließen ausbalanciert sind, ist es vorzuziehen, dass der Winkel &thgr; des schrägen Endes nicht größer als 45° ist. Demgegenüber beeinflusst ein Winkel &thgr; von weniger als 15° das Formen des radial inneren Vorsprungs 7 negativ, weil die aufgebrachte Kraft wie beim Stand der Technik hauptsächlich auf die innere kreisbogenförmige Fläche 9 wirkt, was eine zu große Kraft für ein plastisches Fließen verursacht. Daher liegt der Winkel &thgr; des radial inneren Vorsprungs vorzugsweise in dem Bereich von 15° bis 45°.

Zur Herstellung des Rollenlagerkäfigs, bei dem die radial inneren Vorsprünge 7 an den kreisbogenförmigen Kanten 12 durch plastisches Fließen geformt werden, sieht die Erfindung die Prägewalze 16 mit dem Formzylinder 18 vor, der die axial gegenüberliegenden Enden 17 aufweist, um die kreisbogenförmigen Kanten 12 zu treiben, sich durch plastisches Fließen in die radial inneren Vorsprünge 7 zu verschieben. Die axial gegenüberliegenden Enden 17 liegen jeweils schräg unter dem Winkel &thgr; von 15° bis 45° in Bezug auf die kreisbogenförmige Kante 12. Wenn die tief in die Ausnehmung 19 des Käfigstabs 4 eingefügte Prägewalze 16 mit dem Formzylinder 18 umlaufend bewegt wird, während sie sich dreht, wobei sie gewaltsam radial auswärts gedrängt wird, wird die kreisbogenförmige Kante 12 dazu getrieben, sich in die radial inneren Vorsprünge 7 zu verschieben, die sich umlaufend einander gegenüber außerhalb der inneren kreisbogenförmigen Flächen 9, 9a am dicken Ende 5 in die benachbarten Taschen 8 erstrecken. Der in der zuvor beschriebenen Weise geformte radial innere Vorsprung 7 benötigt keinen axialen Platz oder Spielraum am dicken Ende 5, der herkömmlich aufgewendet werden würde, um den bekann ten radial inneren Vorsprung 27 vorzusehen. Dadurch ermöglicht es die Erfindung, die Führungsfläche 14 im Führungsbereich 15 in ihrer axialen Länge zu verringern, was zu einer Gewichtseinsparung des Käfigs 1, 1A führt.

Weil erfindungsgemäß darüber hinaus ein Werkstoff dazu getrieben wird, sich durch plastisches Fließen, das an der kreisbogenförmigen Kante 12 anstatt an der kreisbogenförmigen Oberfläche wie bei dem früheren radial inneren Vorsprung 27 stattfindet, in den radial inneren Vorsprung 7 zu verschieben, kann die plastische Verformung sogar mit geringerer Kraft oder Belastung zum Bewirken des plastischen Fließens als früher erforderlich war, leicht durchgeführt werden. Sowohl Restspannungen als auch irgendeine Verformung, die von einer Wärmebehandlung herrührt, können ebenfalls verringert werden. Die plastische Verformung, die gerade an der kreisbogenförmigen Kante 12 näher zur Ausnehmung 19 am Käfigstab 4 durchgeführt wird, ermöglicht es, den Innendurchmesser am Käfigstab 4 des Käfigs 1, 1A im Vergleich zum früheren Käfigstab viel größer auszubilden und außerdem das dicke Ende 5 in seiner radialen Abmessung schlank auszubilden, was dazu beiträgt, eine bemerkenswerte Gewichtsersparnis beim Gesamtgewicht des Käfigs selbst zu erreichen. Der Käfigstab, der an einem großen Innendurchmesser angeordnet ist, hat eine Verringerung des Abstands zwischen jeweils benachbarten gestanzten Taschen 8 am Innenumfang zur Folge, wodurch die Anzahl der Taschen 8 ansteigt, zum Beispiel von zuvor zulässigen 19 auf bis zu 20 oder 22, was dazu beiträgt die Tragfähigkeit des Rollenlagers zu erhöhen.


Anspruch[de]
Rollenlagerkäfig, der Folgendes aufweist: einen Käfig (1, 1a), der aus einem Paar in axialer Richtung auseinander liegender kreisringförmiger Ränder (3) und am Umfang mit regelmäßigen Abständen zwischen den Rändern (3) angeordneten und mit den Rändern (3) einstückig gefertigten Käfigstäben (4), um eine Tasche (8) zwischen jeweils zwei benachbarten Käfigstäben (4) zu bilden, und aus in die Taschen (8) eingepasste Rollen (2) besteht, eine in jeder Tasche (8), wobei die Käfigstäbe (4) jeweils aus axial einander gegenüber liegenden dicken Enden (5) zur Schaffung von Führungsflächen (14), auf denen die Rolle (2) läuft, und einem sich zwischen den dicken Enden (5) erstreckenden schlanken Mittelabschnitt (6) zur Bildung einer Ausnehmung (19) bestehen, und wobei bei den Käfigstäben (4) jeweils ein radial äußerer Vorsprung (11) an einer äußeren kreisbogenförmigen Fläche von ihnen ausgebildet ist, während ein radial innerer Vorsprung (7) an einer inneren kreisbogenförmigen Fläche von ihnen ausgebildet ist, um die zugehörige Rolle (2) vor einem Entschlüpfen aus dem Käfig (1, 1a) zu bewahren, dadurch gekennzeichnet, dass sich der radial innere Vorsprung (7) an einer kreisbogenförmigen Kante (12) an dem dicken Ende (5) des Käfigstabs (4) in Umfangsrichtung erstreckt und geformt wurde, indem nur die kreisbogenförmige Kante (12) am dicken Ende (5) getrieben wurde, sich durch plastisches Fließen in eine solche Form zu verschieben, dass sie sich ohne eine innere kreisbogenförmige Fläche (9, 9a) an dem dicken Ende (5) in der Tasche (8) in Umfangsrichtung erstreckt, um dadurch eine axiale Länge des dicken Endes (5) zu verringern. Rollenlagerkäfig, der so konstruiert ist, wie in Anspruch 1 definiert ist, wobei die plastische Verformung an der kreisbogenförmigen Kante (12) am dicken Ende (5) mittels einer Prägewalze (16) durchgeführt wird, die gewaltsam gegen die kreisbogenförmige Kante (12) am dicken Ende (5) gedrängt wird. Rollenlagerkäfig, der so konstruiert ist, wie in Anspruch 1 oder 2 definiert ist, wobei die kreisbogenförmige Kante (12) am dicken Ende (5) nach der plastischen Verformung unter einem Winkel im Bereich von 15° bis 45° in Bezug auf die axiale Richtung geneigt liegt. Rollenlagerkäfig, der so konstruiert ist, wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert ist, wobei das dicke Ende (5) der Käfigstäbe (4) gleich oder ungleich mit den Rändern (3) in deren radialer Dicke ausgebildet ist. Rollenlagerkäfig, der so konstruiert ist, wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert ist, der als Nadelleger dient, das für ein großes Ende (35) eines Pleuels in einem Motor verwendbar ist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com