DE102005005567B3

DE102005005567B3 - Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für ein Wälzlager

Info

Publication number: DE102005005567B3
Application number: DE200510005567
Authority: DE
Inventors: Berthold Beyfuss; Manfred Brandenstein; Hubert Herbst; Peter Horling
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigs (1) für ein Wälzlager. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein streifenförmiges Blechteil (6) in den im Querschnitt kreisförmigen Käfig (1) umgeformt und es werden Aufnahmetaschen (2) zur Aufnahme von Wälzkörpern (5) ausgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Blechteil (6) vor der vollständigen Ausbildung der Aufnahmetaschen (2) so umgeformt wird, dass es in ersten Bereichen (7), in denen die Aufnahmetaschen (2) ausgebildet werden, die Krümmung des fertigen Käfigs (1) aufweist und in zweiten Bereichen (8), die zwischen den ersten Bereichen (7) angeordnet sind, ein vom fertigen Käfig (1) abweichende Form aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für ein Wälzlager.
Käfige für Wälzlager sind in vielfältigen Ausführungen bekannt, die auf unterschiedlichste Weise hergestellt werden können. Beispielsweise können Blechkäfige aus einem Blechring hergestellt werden, in den Ausnehmungen zur Aufnahme der Wälzkörper gestanzt werden. Allerdings sind die Stanzoperationen am Blechring mit einem gewissen Aufwand verbunden. Wesentlich einfacher ist es, die Stanzoperationen für die Ausnehmungen an einem Blechstreifen durchzuführen, der anschließend in eine zylindrische Form gebogen wird.

Eine derartige Vorgehensweise ist in der GB 577 194 für die Herstellung eines Kugelkäfigs offenbart. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden in einem ersten Blechstreifen Ausnehmungen ausgebildet, die jeweils von je zwei gegenüberliegenden Laschen eingerahmt sind. Die Laschen weisen eine Krümmung auf, die der Oberfläche der vorgesehenen Kugeln nachempfunden ist. Dabei nähern sich die freien Enden der Laschen jeweils soweit an, dass die Kugeln den verbleibenden Zwischenraum nicht passieren können. In entsprechender Weise wird ein zweiter Blechstreifen bearbeitet, wobei die Abstände zwischen benachbarten Ausnehmungen etwas größer bemessen werden. Die beiden Blechstreifen werden bezüglich der Laschen in entgegengesetzte Richtungen jeweils in die Form eines halben Zylinders gebogen, so dass sich die Ausnehmungen der beiden Halbzylinder paarweise decken und die Laschen voneinander weg orientiert sind. In jeweils einer Ausnehmung eines jeden Paares wird vor dem Zusammenfügen der beiden Halbzylinder eine Kugel angeordnet, die nach dem Zusammenfügen der Halbzylinder durch die Laschen in Position gehalten wird.

Die Herstellung sehr präzise gearbeiteter Käfige aus Blechstreifen ist allerdings schwierig, da durch das Biegen der Blechstreifen die Ausnehmungen geringfügig verformt werden und somit keine präzise Führung der Kugeln mehr gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem vertretbaren Aufwand einen präzise ausgebildeten Käfig für ein Wälzlager herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für ein Wälzlager wird ein streifenförmiges Blechteil in den im Querschnitt kreisförmigen Käfig umgeformt und es werden Aufnahmetaschen zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Blechteil vor der vollständigen Ausbildung der Aufnahmetaschen so umgeformt wird, dass es in ersten Bereichen, in denen die Aufnahmetaschen ausgebildet werden, die Krümmung des fertigen Käfigs aufweist und in zweiten Bereichen, die zwischen den ersten Bereichen angeordnet sind, eine vom fertigen Käfig abweichende Form aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass mit relativ geringem Aufwand Käfige hergestellt werden können, die insbesondere im Bereich der Aufnahmetaschen sehr präzise ausgebildet sind. Derart hergestellte Käfige sind für hohe Wälzkörper-Drehzahlen geeignet und besitzen eine lange Lebensdauer.

Das Blechteil kann vor der vollständigen Ausbildung der Aufnahmetaschen in den zweiten Bereichen ebenfalls mit einer Krümmung versehen werden. Insbesondere kann die Krümmung des Blechteils in den zweiten Bereichen jeweils entgegengesetzt zur Krümmung in den ersten Bereichen ausgebildet werden. Dies hat den Vorteil, dass das Blechteil bei der Ausbildung der Aufnahmetaschen eine lang gestreckte Form aufweist und die ersten Bereiche zur Ausbildung der Aufnahmetaschen mit Werkzeugen gut zugänglich sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Blechteil vor der vollständigen Ausbildung der Aufnahmetaschen so umgeformt wird, dass es eine Wellenform aufweist.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, dass das Blechteil innerhalb der zweiten Bereiche geschwächt wird. Dadurch wird die Umformung der zweiten Bereiche des Blechteils nach Ausbildung der Aufnahmetaschen erleichtert und es wird vermieden, dass diese Umformung zu einer unerwünschten Verformung der ersten Bereiche führt.

Zur Herstellung der Aufnahmetaschen werden vorzugsweise jeweils eine Ausnehmung und ein die Ausnehmung wenigstens bereichsweise umgebender Kragen ausgebildet. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn für einen Kontakt mit den Wälzkörpern vorgesehene Flächen der Aufnahmetaschen kalibriert werden. Bei einer derartigen Ausführung der Aufnahmetaschen ist eine gute Führung der Wälzkörper gewährleistet und es wird die Ausbildung eines Schmierfilms zwischen den Wälzkörpern und den Aufnahmetaschen begünstigt.

Die Aufnahmetaschen werden beispielsweise zur Aufnahme von Kugeln ausgebildet. Insbesondere werden mehrere Reihen von Aufnahmetaschen ausgebildet.

Zur Ausbildung des Käfigs werden die Enden des Blechteils bevorzugt durch eine Clinch-Operation miteinander verbunden. Eine derartige Verbindung lässt sich schnell und kostengünstig ausführen und hat keine thermische Belastung des Käfigs zur Folge. Ein weiterer Vorteil der Clinch-Operation besteht darin, dass der Käfig unmittelbar danach voll belastbar ist und auf Dauer hohen Belastungen stand hält.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere Käfige für Linearwälzlager hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Käfigs für ein Wälzlager in Schnittdarstellung,

2 ein Ausführungsbeispiel eines im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeiteten Blechstreifens in Schnittdarstellung und

3 den Blechstreifen aus 2 in Aufsicht.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Käfigs 1 für ein Wälzlager in Schnittdarstellung. Der dargestellte Käfig 1 kann insbesondere bei Linearlagern eingesetzt werden und ist zylinderförmig ausgebildet. Der Käfig 1 weist drei Reihen von Aufnahmetaschen 2 auf, die äquidistant über seinen Umfang verteilt sind und sich jeweils in Axialrichtung des Käfigs 1 erstrecken. Jede Aufnahmetasche 2 wird durch Ausnehmung 3 und einen Kragen 4 gebildet. Der Kragen 4 umgibt die Ausnehmung 3 und erstreckt sich nach außen. In jeder Aufnahmetasche 2 ist eine Kugel 5 angeordnet, wobei aus Darstellungsgründen die Kugel 5 aus einer der Aufnahmetaschen 2 entfernt wurde. Der Kragen 4 verjüngt sich radial nach außen und sichert dadurch die Kugeln 5 in dieser Richtung. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kragen 4 so geformt, dass er die Kugeln 5 zusätzlich radial nach innen sichert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Käfigs 1 wird im Folgenden anhand der 2 und 3 näher erläutert.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeiteten Blechstreifens 6 in Schnittdarstellung. Eine zugehörige Aufsicht auf den Blechstreifen 6 ist in 3 dargestellt. Zur Herstellung des Käfigs 1 wird der Blechstreifen 6 auf ein durch den Umfang des Käfigs 1 vorgegebenes Maß abgelängt. Anschließend wird der ursprünglich eben ausgebildete Blechstreifen 6 in die in 3 dargestellte Wellenform gebracht, in der sich Wellentäler 7 und Wellenberge 8 abwechseln. Die ursprünglichen Konturen des Blechstreifens 6 sind in 2 ebenfalls eingezeichnet. Der Krümmungsradius des Blechstreifens 6 im Bereich der Wellentäler 7 entspricht dabei dem Radius des, Käfigs 1. Im Bereich der Wellenberge 8 weist der Blechstreifen 6 beim dargestellten Ausführungsbeispiel den gleichen Krümmungsradius wie im Bereich der Wellentäler 7 auf.
Als nächster Bearbeitungsschritt werden im Bereich der Wellentäler 7 Stanzoperationen zur Ausbildung der Ausnehmungen 3 ausgeführt und im Bereich der freien Enden des Blechstreifens 6 für eine spätere Verclinchung Clinchelemente 9 und zugehörige Gegenstücke 10 ausgestanzt. Außerdem werden im Bereich der Wellenberge 8 rechteckige Fenster 11 ausgestanzt, deren Längserstreckung jeweils parallel zu den Reihen der Ausnehmungen 3 verläuft. Mittels eines Durchhalsprozesses wird jede Ausnehmung 3 mit einem Kragen 4 umgeben. Zur Fertigstellung der Aufnahmetaschen 2 wird die Innenseite jedes Kragens 4 inklusive der Wandung der zugehörigen Ausnehmung 3 durch einen Prägevorgang kalibriert, so dass sich eine genau definierte Anlauffläche für die Kugel 5 ergibt.
Danach wird der Blechstreifen 6 durch Umformen der Wellenberge 8 in eine zylindrische Form gebracht. Die Umformoperation wird durch die Fenster 11 erleichtert, durch die der Blechstreifen 6 geschwächt wird. Die Wellentäler 7 oder zumindest die Umgebungen der Aufnahmetaschen 2 sind von der Umformoperation ausgenommen. Infolge der Schwächung des Blechstreifens 6 durch die Fenster 11 ist der Einfluss der Umformung der Wellenberge 8 auf die Form der Wellentäler 7 sehr gering. Dementsprechend bleiben auch die Anlaufflächen der Aufnahmetaschen 2 mit hoher Präzision erhalten. Es ist daher im Rahmen der Erfindung von großer Bedeutung, dass nach der Ausbildung der Aufnahmetaschen 2 zumindest in deren unmittelbarer Umgebung keine Materialumformung mehr durchgeführt wird.
Im Rahmen der Umformung des Blechstreifens 6 werden die freien Enden, an denen die Clinchelemente 9 und die Gegenstücke 10 ausgebildet sind, einander angenähert und durch Zusammenfügen der Clinchelemente 9 und der Gegenstücke 10 miteinander verbunden. Prinzipiell ist es auch möglich, die freien Enden des Blechstreifens 6 auf andere Weise miteinander zu verbinden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben usw.

1: Käfig
2: Aufnahmetasche
3: Ausnehmung
4: Kragen
5: Kugel
6: Blechstreifen
7: Wellental
8: Wellenberg
9: Clinchelement
10: Gegenstück
11: Fenster

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Käfigs (1) für ein Wälzlager, wobei ein streifenförmiges Blechteil (6) in den im Querschnitt kreisförmigen Käfig (1) umgeformt wird und Aufnahmetaschen (2) zur Aufnahme von Wälzkörpern (5) ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (6) vor der vollständigen Ausbildung der Aufnahmetaschen (2) so umgeformt wird, dass es in ersten Bereichen (7), in denen die Aufnahmetaschen (2) ausgebildet werden, die Krümmung des fertigen Käfigs (1) aufweist und in zweiten Bereichen (8), die zwischen den ersten Bereichen (7) angeordnet sind, eine vom fertigen Käfig (1) abweichende Form aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (6) vor der vollständigen Ausbildung der Aufnahmetaschen (2) in den zweiten Bereichen (8) ebenfalls mit einer Krümmung versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung des Blechteils (6) in den zweiten Bereichen (8) jeweils entgegengesetzt zur Krümmung in den ersten Bereichen (7) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (6) vor der vollständigen Ausbildung der Aufnahmetaschen (2) so umgeformt wird, dass es eine Wellenform aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (6) innerhalb der zweiten Bereiche (8) geschwächt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Aufnahmetaschen (2) jeweils eine Ausnehmung (3) und ein die Ausnehmung (3) wenigstens bereichsweise umgebender Kragen (4) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Kontakt mit den Wälzkörpern (5) vorgesehene Flächen der Aufnahmetaschen (2) kalibriert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetaschen (2) zur Aufnahme von Kugeln ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen von Aufnahmetaschen (2) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Blechteils (6) insbesondere durch eine Clinch-Operation miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (1) für einen Einbau in ein Linearwälzlager ausgebildet wird.