DE3701705C2 - Käfig für ein Wälzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager mit insbesondere zylindrischen Wälzkörpern, welcher aus einem gieß- oder spritzbaren Werkstoff besteht und zwei einander gegenüberliegende Bordringe aufweist, welche durch Stege zur Bildung von Fenstern für die Wälzkörper verbunden sind.

Ein derartiger Käfig ist durch das DE-GM 76 25 839 bekannt. Hinsicht­ lich seiner Funktion kann dieser Käfig durchaus befriedigen, jedoch stößt seine Herstellung dann auf. Schwierigkeiten, wenn Käfige großer Ab­ messungen benötigt werden. Der bekannte Käfig hat dann nämlich einen derart hohen Materialbedarf, daß er nach dem Spritzen in der Form nur äußerst langsam abkühlt, was zu einer unwirtschaftlich langsamen Her­ stellungsweise führt. Außerdem ist infolge der erheblichen Mengen an Werkstoffen, die nach dem Gieß- oder Spritzvorgang zur Abkühlung kommen und aufgrund der ungleichmäßigen Mengenverteilung bzw. Wanddickenverteilung zwischen den Stegen einerseits und den Bordringen andererseits, die Maßhaltigkeit der fertigen Käfige nicht befriedigend. Schließlich kann der bekannt gewordene Käfig den durch den Schleuder­ effekt des Öls bzw. des Fetts hervorgerufenen Schmiermittelverlust nur ungenügend verhindern.

Aus dem DE-GM 83 29 410 ist es bereits bekannt, einen Wälz­ lagerkäfig der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Seitenteile, die Stegteile und Versteifungsrippen etwa eine gleich dünne Wandstärke aufweisen. Hierdurch wird auch bei großen Abmessungen der Käfige ein hoher Material­ verbrauch vermieden und beim Herstellungsvorgang eine kürzere Abkühlzeit im Formwerkzeug und eine bessere Maß­ haltigkeit erreicht. Der Käfig besitzt dort im Querschnitt U-förmige Bordringe mit nach außen abstehenden Schenkeln und einer durchgehend geschlossenen Basiswandung. Die Stege sind durch an diese Basiswandung angeformte dünnwandige, in Umfangsrichtung hintereinander und im Abstand voneinander angeordnete gekrümmte Stegteile, deren Außenflächen einander zugewandt sind, gebildet. Dabei kann zwischen zwei Steg­ teilen ein im wesentlichen axial verlaufender Verbindungs­ steg angeordnet sein. Zur Herstellung eines solchen Käfigs ist jedoch ein relativ aufwendiges Werkzeug erforderlich, da bei der Herstellung des Verbindungssteges das Werkzeug sowohl radiale Schieber besitzen muß, die von außen nach innen bewegbar sind, als auch solche, die vom Zentrum nach außen verschiebbar sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Käfig für ein Wälzlager der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringstmöglichem Materialeinsatz und Schmiermittel­ verlust auch bei größeren Abmessungen und den damit ver­ bundenen Volumenanhäufungen präzise und wirtschaftlich herstellbar ist und zu dessen Herstellung außerdem ein kostengünstiges Werkzeug verwendet werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Käfig mit den Merkmalen nach Anspruch 1.

Durch diese Maßnahme wird der Materialbedarf für den Käfig ent­ sprechend gesenkt, wodurch gewährleistet ist, daß der Zeitraum, den der Käfig zum Abkühlen benötigt, erheblich verringert und seine Maßhaltig­ keit verbessert ist. Durch die schalenartige Konstruktion des Käfigs wird seine Steifigkeit trotz des geringeren Materialaufwands nicht wesentlich verringert. Die Spritzform zur Herstellung des erfindungsgemäßen Käfigs ist gegenüber der Spritzform zur Herstellung des bekannten Käfigs praktisch nicht aufwendiger, da keine zusätzlichen bewegten Formteile erforderlich sind.

Nach einer Variante der Erfindung weisen die Bohrungen der Stege jeweils eine im wesentlichen quer zu ihrer Längsachse verlaufende Trennwand auf, welche im Bereich der Fenster angeordnet ist. Hierdurch wird ebenso eine Versteifung des Käfigs erzielt wie durch gemäß einer Ausführungs­ form der Erfindung an den Bohrungswandungen der Stege vorgesehene Rippen, welche sich in parallel zu den Längsachsen der Stege ver­ laufenden Ebenen erstrecken.

Eine weitere Versteifung des Käfigs kann dadurch erreicht werden, daß nach einer Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einer der Bordringe einen U-förmigen Querschnitt aufweist und seine Schenkel von den Fen­ stern weg in Richtung der Längsachsen der Stege verlaufen. Dabei kann der Bordring nach einer Ausführung der Erfindung mittels eines an den freien Enden seiner Schenkel befestigten Ringes verschlossen sein. Vor­ ausgesetzt, daß die Wandungen der Stege entsprechende Durchbrüche auf­ weisen, kann der so gebildete Hohlraum als Schmiermittelreservoir dienen.

Wenn die die Fenster begrenzenden Wandungen der Stege zur formschlüs­ sigen Halterung der Wälzkörper deren Kontur angepaßt sind, können nach einer Ausführung der Erfindung die Stege an einer der Mantelflächen des Käfigs benachbarten Wand mit einer rillenartigen Wandverjüngung ver­ sehen sein, welche in Richtung der Längsachse des jeweiligen Steges ver­ läuft und sich über die gesamte Länge des Käfigs erstreckt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Stege eine ausreichende elastische Nach­ giebigkeit besitzen, die es erlaubt, die zur Bildung der Fenster dienenden Kerne der Spritzform auch dann problemlos entfernen zu können, wenn sie einstückig ausgebildet sind.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die die Fenster begrenzenden Wandungen der Stege Vorsprünge zur form­ schlüssigen Halterung der Wälzkörper aufweisen, daß Wandverjüngungen in den die Vorsprünge tragenden Wandungen vorgesehen sind, welche in Richtung der Längsachse des jeweiligen Steges entlang derjenigen Begren­ zungskanten der Vorsprünge verlaufen, die der diesen benachbarten Mantelfläche des Käfigs benachbart sind, wobei die Wandverjüngungen rillenartig ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme erhalten die Vor­ sprünge eine elastische Nachgiebigkeit, die ausreicht, um die zur Bildung der Fenster dienenden Kerne entfernen und die Wälzkörper in die Fenster einschnappen zu können.

Eine letzte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Wandverjün­ gungen als Sollbruchstellen ausgebildet sind. Durch die beim Entfernen der zur Bildung der Fenster dienenden Kerne auftretende Verformung tritt an diesen Stellen ein Bruch auf, so daß elastisch federnde Mittel zur formschlüssigen Halterung der Wälzkörper entstehen. Eine nennenswerte Verringerung der Steifigkeit des Käfigs tritt jedoch nicht ein.

In den beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Käfigs,

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 3,

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung einen teilweisen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Käfig,

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt entsprechend der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 in vergrößerter Darstellung einen teilweisen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Käfig,

Fig. 8 einen Schnitt entsprechend der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 einen Schnitt entsprechend der Linie IX-IX in Fig. 7 und

Fig. 10 in vergrößerter Darstellung einen teilweisen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Käfig.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Käfig 1 für ein Wälzlager mit in den Fig. 2 und 3 strichliert eingetragenen zylindrischen Wälzkörpern 2. Der Käfig 1 besteht aus zwei einander gegenüberliegenden Bordringen 3 und 4, welche durch Stege 5 zur Bildung von Fenstern 6 für die Wälz­ körper 2 verbunden sind.

Die Stege 5 sind jeweils mit einer entlang ihrer Längsachse verlaufenden Bohrung 7 versehen, welche die Bordringe 3 und 4 durchdringt. Dabei sind die Bohrungen 7 derart ausgeführt, daß die Stege 5 eine konstante Wand­ stärke aufweisen, welche der der Stirnringe 3 und 4 entspricht.

Der erfindungsgemäße Käfig 1 weist somit einen reduzierten Materialbe­ darf auf, wodurch der Zeitraum, den er zum Abkühlen benötigt, erheblich verringert und seine Maßhaltigkeit aufgrund der gleichmäßigeren Wand­ stärkenverteilung verbessert ist. Trotz des geringeren Materialaufwands wird die Steifigkeit des Käfigs 1 aufgrund seiner schalenartigen Kon­ struktion nicht verringert. Auch die zu seiner Herstellung erforderliche Spritzform ist gegenüber Spritzformen zur Herstellung herkömmlicher Käfige praktisch nicht aufwendiger, da keine zusätzlichen beweglichen Formteile erforderlich sind.

In den Fig. 4 bis 6 ist ein erfindungsgemäßer Käfig 8 gezeigt, der sich von dem zuvor beschriebenen dadurch unterscheidet, daß seine die Bord­ ringe 9 und 10 zur Bildung von Fenstern 11 für in den Fig. 4 und 5 strich­ liert eingetragene zylindrische Wälzkörper 2 verbindenden Stege 12 im Bereich ihrer die äußere Mantelfläche 13 des Käfigs 8 bildenden Stegwand 14 jeweils eine Wandverjüngung 15 aufweisen, welche als von der Bohrung 16 des jeweiligen Stegs 12 ausgehende rillenartige Kerbe ausgebildet ist und sich über die gesamte Länge des Käfigs 8 erstreckt. Die Wandver­ jüngungen 15 geben den Stegen 12 eine derartige elastische Nachgiebig­ keit, daß es möglich ist, die zur Bildung der Fenster 11 in der Spritzform vorgesehenen Kerne auch dann zu entfernen, wenn sie einstückig ausge­ bildet sind. Dadurch, daß sich die Wandverjüngungen 15 jeweils über die gesamte Länge des Käfigs 8 erstrecken, treten beim Entformen des Käfigs 8 keine Schwierigkeiten auf.

Der in den Fig. 7 bis 9 gezeigte erfindungsgemäße Käfig 17 weist an den die Fenster 18 für die in den Fig. 7 und 8 strichliert dargestellten zylin­ drischen Wälzkörper 2 begrenzenden Stegwandungen 19 Haltevorsprünge 21, 21′ auf, welche die Wälzkörper 2 in Richtung auf die äußere Mantel­ fläche 22 des Käfigs 17 haltern.

Im Bereich der Haltevorsprünge 21, 21′ weisen die außenliegenden Enden der Stegwandungen 19 Wandverjüngungen 23, 23′ auf, die als scharf­ kantige Kerben ausgebildet sind und sich ausgehend von den beiden Enden der in den Stegen 20 vorgesehenen Bohrungen 24, 24′ entlang der der äußeren Mantelfläche 22 benachbarten Begrenzungskante der Haltevor­ sprünge 21, 21′ axial jeweils über diese hinaus erstrecken. Da die Wand­ verjüngungen 23, 23′ extrem scharfkantig ausgebildet sind, entstehen beim Entfernen der zur Bildung der Fenster 18 dienenden Kerne Sollbruch­ stellen 25, 25′, durch die sich die Haltevorsprünge 21 beim anschließenden Einsetzen der Wälzkörper 2 in den Käfig 17 elastisch federnd verformen können.

Die Bohrungen 24, 24′ weisen jeweils in ihrem mittleren, den Fenstern 18 benachbarten Bereich eine Trennwand 26 auf, die in einer rechtwinklig zur Längsachse der jeweiligen Bohrung 24, 24′ verlaufenden Ebene ange­ ordnet ist. Im Bereich der Trennwand 26 sind die Wandverjüngungen 23, 23′ unterbrochen. Außerdem weisen die Bordringe 27 und 28 des Käfigs 17 einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei die Schenkel 29, 30 und 29′, 30′ in Richtung der Längsachsen Stege 20 verlaufen und mit ihren freien Enden von den Fenstern 18 weg gerichtet sind. Dabei sind die Bordringe 27 und 28 durch an den freien Enden der Schenkel 29, 30 und 29′, 30′, z. B. mittels Ultraschallschweißen befestigte Ringe 31 und 32 verschlossen.

Durch die Trennwand 26 wie auch die U-förmige Ausbildung der Bordringe 27 und 28, sowie die Ringe 31 und 32, wird die Steifigkeit des Käfigs 17 zusätzlich erhöht, ohne daß damit ein nennenswerter Materialauf­ wand verbunden ist.

Die Fig. 10 zeigt schließlich einen erfindungsgemäßen Käfig 33, der Stege 34 aufweist, in deren Bohrungen 35 Rippen 36 zur zusätzlichen Verstei­ fung des Käfigs 33 vorgesehen sind. Die Rippen 36 verlaufen in den sich parallel zu den Längsachsen der Stege 34 erstreckenden Ebenen.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die Herstellung sämtlicher obiger erfindungsgemäßer Käfige selbstverständlich nicht nur auf die gieß- oder spritzbaren Werkstoffe beschränkt ist. Insbesondere bei großvolumigen Käfigen kann ihre Herstellung auch durch spanende und/oder elektroerosive Bearbeitungsverfahren wirtschaftlich erfolgen.

Claims (8)

1. Käfig für ein Wälzlager mit insbesondere zylindrischen Wälzkörpern, welcher aus einem gieß- oder spritzbaren Werk­ stoff besteht und zwei einander gegenüberliegende Bordringe aufweist, welche durch Stege zur Bildung von Fenstern für die Wälzkörper verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (5, 12, 20, 34) entweder jeweils mit einer entlang ihrer Längsachse verlaufenden, die Bordringe (3 und 4, 9 und 10, 27 und 28) durchdringenden Bohrung (7, 16, 24, 35) oder mit zwei entlang ihrer Längsachse verlaufenden Bohrungen (24, 24′) von denen jede Bohrung (24, 24′) einen Bordring (3, 4,, 9, 10, 27, 28) durchdringt, versehen sind, wobei die Bohrungen (7, 16, 24, 24′, 35) derart ausgeführt, sind, daß die sie begrenzenden Wände der Stege (5, 12, 20, 34) eine im wesentlichen konstante, der Bordringe (3, 4, 9, 10, 27, 28) entsprechende Wanddicke besitzen.

2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei Bohrungen (24, 24′) je Steg (20) die Bohrungen der Stege (20) durch eine im wesentlichen quer zu ihrer Längsachse verlaufende Trennwand (26) stirnseitig voneinander getrennt werden, welche im Bereich der Fenster (18) angeordnet ist.

3. Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wandungen der Bohrungen (35) der Stege (34) Rippen (36) vorgesehen sind, welche sich in parallel zu den Längsachsen der Stege (34) verlaufenden Ebenen erstrecken.

4. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Bordringe (27 bzw. 28) einen U-förmigen Querschnitt aufweist und seine Schenkel (29, 30; 29′, 30′) von den Fenstern (18) weg in Richtung der Längsachsen der Stege (20) verlaufen.

5. Käfig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordring (27, 28) mittels eines an den freien Enden seiner Schenkel (29, 30; 29′, 30′) befestigten Ringes (31, 32) verschlossen ist.

6. Käfig nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fenster (11) begrenzenden Wandungen der Stege (12) zur formschlüssigen Halterung der Wälzkörper (2) deren Kontur angepaßt sind und die Stege (12) an einer ihrer den Mantelflächen (13) des Käfigs (8) benachbarten Stegwand (14) mit einer rillenartigen Wandverjüngung (15) versehen sind, welche in Richtung der Längsachse des jeweiligen Steges (12) verläuft und sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Fenster (11) des Käfigs (8) erstreckt.

7. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fenster (18) begrenzenden Stegwandungen (19) Vorsprünge (21) zur formschlüssigen Halterung der Wälzkörper (2) aufweisen, daß Wandverjüngungen (23) in den die Vorsprünge (21) tragenden Stegwan­ dungen (19) vorgesehen sind, welche in Richtung der Längsachse des jeweiligen Steges (20) entlang derjenigen Begrenzungskanten der Vor­ sprünge (21) verlaufen, die der diesen benachbarten Mantelfläche (22) des Käfigs (17) benachbart sind, wobei die Wandverjüngungen (23) rillenartig ausgebildet sind.

8. Käfig nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand­ verjüngungen (15, 23) als Sollbruchstellen (25) ausgebildet sind.