DE102006045436A1

DE102006045436A1 - Wälzlagerkäfig und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102006045436A1
Application number: DE102006045436A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schröder
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-03-27
Also published as: WO2008040290A1; EP2066909A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für ein Wälzlager der als solcher einen Ringkorpus umfasst, welcher mehrere in Umfangsrichtung abfolgende und durch Stegabschnitte voneinander getrennte Fensteröffnungen definiert, die der Aufnahme von Wälzkörpern dienen. Weiterhin richtet sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Käfigs. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Fensterkäfige für Wälzlager zu schaffen die eine große Gestaltungsfreiheit hinsichtlich des Käfigdurchmessers sowie der Wälzkörperführung bieten und auf kostengünstige Weise effizient gefertigt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Fensterkäfig mit einem ersten Tragring, einem zweiten Tragring und mehreren Käfigsegmenten, die als solche über die beiden Tragringe zu einem Ringkorpus zusammengefasst sind, wobei die Käfigsegmente als Blechumformteile ausgeführt sind, und jeweils mit Aufnahmestrukturen versehen sind, zur Aufnahme eines Umfangsabschnittes des jeweiligen Tragringes. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, einen Fensterkäfig für ein Wälzlager zu schaffen, bei welchem die einzelnen Käfigsegmente optimal auf den jeweils zu führenden Wälzkörper abgestimmt ausgebildet werden können und diese Käfigsegmente in prozesstechnisch gut kontrollierbarer Weise zu einem Ringkorpus mit den jeweils geforderten Abmessungen zusammengefügt werden können.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für ein Wälzlager der als solcher einen Ringkorpus umfasst welcher mehrere in Umfangsrichtung abfolgende und durch Stegabschnitte voneinander getrennte Fensteröffnungen definiert die der Aufnahme von Wälzkörpern dienen. Weiterhin richtet sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Käfigs.
Hintergrund der Erfindung
Käfige der vorgenannten Art dienen insbesondere dazu, zwischen den Wälzkörpern eines Wälzlagers einen geforderten Abstand in Umlaufrichtung sicherzustellen. Bei Wälzlagern mit nicht-sphärischen Wälzkörpern, insbesondere Zylindern und Nadeln dienen die entsprechenden Käfige zudem auch der Sicherung einer geforderten Ausrichtung, sowie ggf. auch der Seitenführung der Wälzkörper. Neben Käfigen aus Metallwerkstoffen sind auch Kunststoff-Käfige weit verbreitet.
Aus DE 33 27 623 A1 ist beispielsweise ein Fensterkäfig bekannt, der einen relativ dickwandig ausgeführten Ringkorpus umfasst in welchen mehrere Aufnahmefenster eingeformt sind. In den jeweiligen Aufnahmefenstern sind Zylinderrollen aufgenommen. Die der Außenumfangsfläche der jeweiligen Zylinderrollen zugewandten Innenwandungen der Aufnahmefenster sind profiliert um eine bestimmte Führungs- und Haltewirkung zu erreichen.
Aus GB 1,014,198 ist ebenfalls ein Fensterkäfig bekannt der einen relativ dickwandigen und mit Aufnahmefenstern versehenen Ringkorpus umfasst. Der Ringkorpus ist in wenigstens zwei Halbschalen unterteilt. Die Innenwandungen der Aufnahmefenster sind so gestaltet, dass durch diese die entsprechend geführten Wälzkörper unterhalb eines Wälzkörperteilkreises Untergriffen werden. Hierdurch wird es möglich, über die Wälzkörper eine Anlagefläche zu schaffen durch welche einer fliehkraftbedingten Aufweitung der Halbschalen entgegengewirkt werden kann.
Aus GB 1,178,462 ist ein Fensterkäfig für ein Zylinderrollenlager bekannt der einen Ringkorpus umfasst welcher aus einem relativ dünnen Blechmaterial gefertigt ist. Der Ringkorpus ist profiliert ausgebildet und im Bereich seiner Umfangskanten mit einer Bördelung versehen, wodurch sich im Bereich jener Umfangskanten eine relativ massive, zwei Materiallagen umfassende Struktur ergibt.
Aus GB 2,104,600 ist eine Segmentkäfig bekannt, welcher mehrere über Kippkontaktflächen aneinander angrenzende Kunststoffsegmente umfasst. Diese Kunststoffsegmente sind in einem den Seitenkanten benachbarten Bereich mit Nuten versehen und über diese Nuten in Ringpaar eingesetzt.
Aus DE 1 901 911 U1 ist ein Gliederkäfig bekannt welcher mehrere Fensterglieder um fasst. Diese Fensterglieder sind derart ausgebildet, dass diese in der Art einer Gliederkette miteinander gelenkig koppelbar sind.
Aus DE 36 27 153 C1 ist ein Käfigelement für ein Kreuzrollenlager bekannt das ebenfalls mehrere Fensterglieder umfasst die über ein Sicherungsringpaar zu einem Fensterkäfig zusammengefasst sind.
Bei der Herstellung von Wälzlagern besteht das Problem, dass für die Fertigung starrer Fensterkäfige relativ aufwendige Sonderwerkzeugsysteme erforderlich sind durch welche sich insbesondere bei Klein- und Sonderserien hohe Werkzeug- und Rüstkosten ergeben.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Lösungen zu aufzuzeigen durch welche bei einer hinsichtlich des Käfigdurchmessers sowie der Wälzkörperführung großen Gestaltungsfreiheit, Fensterkäfige für Wälzlager auf kostengünstige Weise effizient gefertigt werden können.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorstehend angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Fensterkäfig mit:

– einem ersten Tragring,
– einem zweiten Tragring, und
– mehreren Käfigsegmenten die als solche über die beiden Tragringe zu einem Ringkorpus zusammengefasst sind,

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, einen Fensterkäfig für ein Wälzlager zu schaffen, bei welchem die einzelnen Käfigsegmente optimal auf den jeweils zu führenden Wälzkörper abgestimmt ausgebildet werden können und diese Käfigsegmente in prozesstechnisch gut kontrollierbarer Weise zu einem Ringkorpus mit den jeweils geforderten Abmessungen zusammengefügt werden können. Die erfindungsgemäßen Käfigsegmente können in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise aus einem Blechband durch Stanz-/Biegeumformung gefertigt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die einzelnen Käfigsegmente derart ausgebildet, dass die am Umfangsrandbereich derselben jeweils ausgebildeten Aufnahmestrukturen als Rinnenabschnitte ausgeführt sind. Diese Rinnenabschnitte können so gestaltet sein, dass diese in ihrem Querschnitt derart auf den Querschnitt des jeweiligen Tragrings abgestimmt sind, dass diese mit einem relativ belastbaren Klemmsitz auf den jeweiligen Tragring aufgeklemmt werden können. Die Aufnahmestrukturen können so gestaltet sein, dass die Käfigsegmente im wesentlichen von außen auf die beiden Tragringe aufgesetzt sind und hierbei den jeweiligen Außenumfangsabschnitt des Tragrings von außen übergreifen. Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es möglich, die Aufnahmestrukturen so auszubilden, dass diese den jeweiligen Umfangsabschnitt des Tragrings von innen untergreifen. Bei der Gestaltung der Käfigsegmente als den Tragring von innen untergreifende Strukturen wird eine besonders hohe Drehzahlfestigkeit des erfindungsgemäßen Fensterkäfigs erreicht. Es ist weiterhin auch möglich, die Aufnahmestrukturen so auszubilden, dass diese abwechselnd den Tragring von innen und von außen aufgreifen. Es ist auch möglich, die Aufnahme- oder Anbringungsstrukturen so auszubilden, dass diese in Einsatzabschnitte einsetzbar sind die als solche durch die Tragringe bereitgestellt sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die jeweiligen Käfigsegmente mit den Tragringen stofflich verbunden. Diese stoffliche Verbindung wird vorzugsweise über Schweißstellen bewerkstelligt. Diese Schweißstellen können insbesondere als Laserschweißstellen ausgeführt sein. Über die Schweißstellen könne die Segmente untereinander sowie die Segmente mit den Tragringen verschweißt werden. Alternativ zu der Realisierung der stofflichen Verbindung durch Schweißverbindungsstellen, oder in Kombination mit dieser Maßnahme ist es auch möglich, die Käfigsegmente mit den Tragringen zu verlöten.
Eine besonders hochfeste und steife Gestaltung des Fensterkäfigs kann erreicht werden, indem auch die jeweils benachbarten Käfigsegmente miteinander verbunden, insbesondere über Schweißverbindungsstellen verschweißt sind. Es ist möglich, die Käfigsegmente im Bereich der jeweils für die Bildung der Schweißstellen maßgeblichen Zonen so auszubilden, dass hierdurch besonders günstige Strukturen, zum Beispiel Überlappungs- oder Einsteckabschnitte für die Realisierung der Schweißverbindungsstelle gegeben sind.
Vorzugweise ist jedes Käfigsegment so ausgebildet, dass dieses ein zur Aufnahme eines Wälzkörpers, insbesondere einer Zylinderrolle vorgesehenes Führungsfenster bildet. Dieses Führungsfenster kann so gestaltet sein, dass dieses ein sich in Umfangsrichtung des Fensterkäfigs erstreckendes Umfangsflankenpaar und ein sich quer zur Umlaufrichtung erstreckendes Axialflankenpaar umfasst. Sowohl das Umfangsflankenpaar als auch das Axialflankenpaar ist vorzugsweise so gestaltet, dass dieses Führungswandungen bildet, durch welche eine vorteilhafte Umfangs- und Seitenführung des jeweiligen Wälzkörpers ermöglicht wird.
Die beiden sich jeweils in Umfangsrichtung des Fensterkäfigs erstreckenden Umfangsflanken des jeweiligen Käfigsegmentes können so ausgebildet sein, dass diese eine Rinnenstruktur bilden die sich eng an die entsprechende Außenfläche des jeweiligen Tragrings anschmiegt. Durch diese Rinnenstruktur wird es möglich, zwischen dem jeweiligen Käfigsegment und dem Tragring eine günstige Krafteinleitung zu erreichen und zudem auch das Käfigsegment an sich jeweils relativ wirkungsvoll auszusteifen.
Die sich quer zur Umlaufrichtung des Fensterkäfigs erstreckenden Axialflanken des jeweiligen Käfigsegments können so ausgebildet sein, dass diese jeweils einen Führungssteg bilden, der als solcher Stegzonen umfasst die sich auf verschiedenen Radialhöhen erstrecken. Insbesondere ist es möglich, diese Axialflanken so zu gestalten, dass ein Fensterkäfig entsteht, in welchem die entsprechenden Wälzkörper im Käfig leichtgängig gesichert sind. Diese Führungswandungen können durch die Schnittwandungen des jeweiligen Käfigsegments sowie auch durch Umformabschnitte, insbesondere aufgeklappte Führungsflanken gebildet sein. Insbesondere ist es möglich, die Axialstege so zu gestalten, dass diese M- oder W-Profilkäfige bilden. Die Käfigsegmente können als ein- oder mehrteilige Rahmenstrukturen ausgebildet sein, die als solche eine der Aufnahme und Führung der Wälzkörper dienende Aufnahmeöffnung definieren. Die Käfigsegmente können auch durch zunächst separate Querstegelemente gebildet sein. Vorzugsweise weist jeder Quersteg sich im wesentlichen auf Höhe des Tragrings erstreckende Randabschnitte auf die als solche in die Aufnahmestrukturen münden. zwischen diesen Randabschnitten befindet sich vorzugsweise ein unter den Teilkreisdurchmesser der Wälzkörperbahn abgesenkter Brückenabschnitt der über aufsteigende Verbindungsschenkel an die Randabschnitte angebunden ist. Die in Richtung einer Umlaufachse gemessene Länge dieses radial einwärts versenkten Brückenabschnitts beträgt vorzugsweise wenigstens 30% der Axiallänge des zu führenden Wälzkörpers.
Die Käfigsegmente können so gestaltet sein, dass deren Laufbahnhöhe, oder Laufbahnabstand gegenüber dem Teilkreis des Wälzlagers in einem Bereich von ca. 20 % des Wälzkörperdurchmessers gegenüber dem Teilkreisdurchmesser variabel festlegbar ist. Die Tragringe selbst sind vorzugsweise so gestaltet, dass deren Durchmesser wenigstens dem Teilkreisdurchmesser der Wälzkörperlaufbahn entspricht.
Die Tragringe sind vorzugsweise aus einem hochfesten Stahlmaterial gefertigt, insbesondere gebogen und stirnseitig verschweißt. Vorzugsweise wird diese Verbindungsstelle des zur Bildung der Tragringe verwendeten Flach- oder Drahtmaterials so gelegt, dass die Tragringe jeweils auch über ein Käfigsegment geschlossen sind, sodass diese Stoßstelle durch eine Umfangsflanke des jeweiligen Käfigsegments überbrückt ist. Vorzugsweise werden die Verbindungsstellen der Tragringe so gelegt, dass sich diese aufeinander diametral gegenüberliegenden Umfangsbereichen des Fensterkäfigs befinden.
Die Erfindung richtet sich weiterhin auch auf ein Wälzlager an sich, das mit einem Fensterkäfig der vorgenannten Art ausgestattet ist. Die Wälzkörper dieses Wälzlagers sind vorzugsweise als Zylinderrollen ausgeführt. In den Fensterkäfig können auch weitere Führungsstrukturen, insbesondere Kunststoffsegmente eingesetzt werden. Die Tragringe können als Drahtringe mit einem im wesentlichen kreisförmigen Torusquerschnitt ausgeführt sein. Die Tragringe können auch einen im wesentlichen rechteckförmigen, oder auch rinnenartigen Torusquerschnitt aufweisen. An den Fensterkäfig können auch Abdeckungsringe angebracht, insbesondere aus einem Elastomermaterial anvulkanisiert sein durch welche eine seitliche Lagerabdichtung erreicht wird.
Die eingangs angegebene, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung eines Fensterkäfigs auch durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 18 angegebenen Merkmalen gelöst.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine perspektivische Detaildarstellung eines erfindungsgemäßen Fensterkäfigs mit darin aufgenommenen Wälzkörpern;
2 eine perspektivische Ansicht eines zur Bildung eines erfindungsgemäßen Fensterkäfigs vorgesehenen Käfigsegments;
3 eine perspektivische Detaildarstellung zur Veranschaulichung des Montagezustands eines Käfigsegments an einem Tragringpaar;
4 eine perspektivische Detaildarstellung zur Veranschaulichung der Ausbildung von Schweißverbindungsstellen bei der weiteren Fertigung eines erfindungsgemäßen Fensterkäfigs;
5 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Wälzlagers;
6a eine Skizze zur Veranschaulichung des Aufgriffs des Tragringes durch die Aufnahmestruktur;
6b eine weitere Skizze zur Veranschaulichung eine weiteren Variante zur Bewerkstelligung der Koppelung des Käfigsegments mit einem aus einem Blechstreifen gefertigten Tragring.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Der in 1 abschnittsweise dargestellte Fensterkäfig umfasst einen ersten Tragring 1 und einen in dieser Ansicht weitgehend verdeckten zweiten Tragring 2 sowie mehrere Käfigsegmente S, die als solche über die beiden Tragringe 1, 2 zu einem Ringkorpus zusammengefasst sind. Der hier dargestellte Fensterkäfig zeichnet sich dadurch aus, dass die Käfigsegmente S als Blechumformteile ausgeführt sind und hierbei jeweils mit Aufnahmestrukturen (2, Bezugszeichen AR1, AR2, AL1, AL2) versehen sind zur Aufnahme eines entsprechenden Umfangsabschnittes des jeweiligen Tragrings 1, 2.
Die Käfigsegmente S sind derart ausgebildet, dass diese Führungsfensterabschnitte bilden, in welchen jeweils Wälzkörper W aufgenommen sind. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper W als Zylinderrollen ausgeführt. Die Käfigsegmente S sind mit den beiden Tragringen 1, 2 sowie untereinander im Bereich der aneinander anstehenden Stirnseiten lokal miteinander verschweißt.
Wie aus 2 ersichtlich bildet das jeweilige Käfigsegment S Aufnahmestrukturen AR1, AR2 sowie AL1, AL2. Diese Aufnahmestrukturen AR1, AR2, AL1, AL2 sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Pratzen- oder Rinnenabschnitte ausgeführt, die den jeweiligen Umfangsabschnitt des Tragrings 1, 2 (siehe 3) von außen übergreifen. Es ist auch möglich, diese Aufnahmestrukturen AR1, AR2, AL1, AL2 so zu gestalten, dass die durch diese jeweils bereitgestellten Rinnenabschnitte radial nach außen frei liegen und damit den jeweiligen Umfangsabschnitt des Tragrings von innen untergreifen.
Die Käfigsegmente S sind jeweils so ausgebildet, dass diese ein zur Aufnahme eines Wälzkörpers W, (hier Zylinderrollen) vorgesehenes Führungsfenster F bilden. Dieses Führungsfenster F umfasst ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Paar von Flanken LL, LR sowie ein sich quer zur Umlaufrichtung des Käfigs erstreckendes Axialflankenpaar LQ1, LQ2. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Umfangsflanke LL, LR derart ausgebildet, dass durch diese eine Rinnenstruktur bereitgestellt ist, die im Querschnitt im wesentlichen so abgestimmt ist, dass diese in enger Anschmiegung auf dem jeweiligen Umfangsabschnitt des Tragrings 1 bzw. 2 sitzt.
Die Aufnahmestrukturen AR1, AR2 sowie AL1, AL2 sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel derart gefertigt, dass das Segment S mit einer relativ hohen Klemmkraft auf den Tragring 1 bzw. 2 (siehe 3) aufschnappbar ist.
Die jeweilige Axialflanke LQ1, LQ2 des Käfigsegments ist so ausgebildet, dass diese hinsichtlich ihrer Radialhöhe unterschiedliche Zonen durchquert. Hierdurch wird es möglich, das Führungsfenster F so zu gestalten, dass in diesem der entsprechende Wälzkörper in radialer Richtung gegen Herausfallen hinreichend gesichert aufgenommen werden kann.
Wie aus 3 ersichtlich, wird das erfindungsgemäße, durch Blechumformung gefertigte Käfigsegment S über die Aufnahmestrukturen AR1, AR2, AL1, AL2 auf die Tragringe 1, 2 aufgesetzt. Die Längsflanken LL, LR sind so ausgebildet, dass diese eine Innenwandung bilden welche auf den Tragringen 1, 2 aufsitzt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Führung des hier nicht näher erkennbaren Wälzkörpers über die Laibungswandung 4 des Führungsfensters F bewerkstelligt. Es ist möglich, an dem Käfigsegment S auch anderweitige Geometrien, insbesondere Flankenabschnitte, beispielsweise durch Aufklappen von Materialabschnitten bereitzustellen, durch welche erforderlichenfalls größere und definiert gewölbte, insbesonde re konkave Führungskontaktflächen bereitgestellt werden können. Es ist auch möglich, an den Käfigsegmenten S, insbesondere im Bereich der Querflanken LQ1, LQ2 Strukturen auszubilden durch welche die Ankoppelung benachbarter Segmente S weiter unterstützt werden kann.
Wie aus der Darstellung nach 4 ersichtlich ist es möglich, die erfindungsgemäßen Käfigsegmente S durch Schweißstellen SL, SR sowie SZ miteinander zu verbinden. Über die Schweißstellen SL, SR können die Käfigsegmente sowohl im Bereich ihrer benachbarten Stoßstellen miteinander verbunden werden sowie auch unmittelbar an den Tragring 1 bzw. 2 (Tragring 2 in dieser Darstellung nicht sichtbar) angeschweißt werden. Über die hier dargestellten Schweißstellen SZ können die Querflanken LQ1, LQ2 miteinander verschweißt werden. Die Schweißstellen können als lokale, punktartige Schweißstellen oder auch als Längsnaht-Schweißstellen ausgeführt sein. Es ist möglich, alternativ zu den hier gezeigten Schweißstellen, oder auch in Kombination hiermit die Käfigsegmente mit den Tragringen 1 zusätzlich zu verlöten.
Der so geschaffene Käfig kann durch ein Kalibrierwerkzeug ausgerichtet werden. Der Käfig kann einer Wärmebehandlung und einer beispielsweise elektrochemischen Oberflächenbehandlung unterzogen werden. An dem Käfig können weitere Lagerorgane, insbesondere Schmierstoff abgebende Kunststoffelemente befestigt werden.
In 5 ist in Form einer perspektivischen Detaildarstellung ein Zylinderrollenlager gezeigt, das mit einem erfindungsgemäßen Fensterkäfig versehen ist. Dieses Zylinderrollenlager umfasst einen Innenring 11 und einen Außenring 12. Zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 sind unter Einbindung des erfindungsgemäßen Fensterkäfigs Wälzkörper W aufgenommen, die hier als Zylinderrollen ausgeführt sind. Der Fensterkäfig umfasst einen ersten Tragring 1 und einen zweiten, hier nicht deutlich erkennbaren Tragring 2, an dem, wie vorangehend beschrieben, die erfindungsgemäß als Blechumformteile ausgeführten Käfigsegmente S über Aufnahmestrukturen AR1, AR2 bzw. AL1, AL2 befestigt sind. Die Käfigsegmente S sind bei diesem Ausführungsbeispiel, wie in Verbindung mit 4 beschrieben, mit den Tragringen 1, 2 verschweißt.
Auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes wird es möglich, die Geometrie der zur Aufnahme der Wälzkörper vorgesehenen Führungsfenster F auf den jeweiligen Anwendungsfall optimiert abzustimmen. Die entsprechenden Käfigsegmente S können auf einen auf den Teilkreisdurchmesser des Wälzlagers abgestimmten Tragring aufgeschnappt und mit diesem Tragring jeweils stofflich verbunden werden. Durch die Käfigsegmente können klassische Käfigprofile, insbesondere M-Profile sowie W-Profile realisiert werden. Auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes wird es möglich, einen Fensterkäfig unter relativ geringem Materialverbrauch einfach und kostengünstig zu fertigen. Die Käfigsegmente können Teile eines Baukastensystems bilden, durch welches Fensterkäfige mit verschiedensten Teilkreisdurchmessern gefertigt werden können.
Die Segmente und die hierin befindlichen Rollen können als Grundeinheit gefertigt werden durch welche ein mit Wälzkörpern bestückter Käfig insbesondere auch für Kleinserien- oder Sonderlager gefertigt werden kann. Segment und Rolle stellen eine 1:1 Beziehung dar. Diese Baugruppe lässt sich in unterschiedlich großen Lagern verbauen. Es wird lediglich die Anzahl der Segmente auf die entsprechenden Lagerdurchmesser abgestimmt: Beispiel:
Lager 1 --> Rollendurchmesser 12mm. Rollenlänge 20mm Teilkreis 200mm
Lager 2 --> Rollendurchmesser 12mm. Rollenlänge 20mm Teilkreis 240mm
Lager 3 --> Rollendurchmesser 12mm. Rollenlänge 20mm Teilkreis 170mm
D.h. die vorgefertigten Segmente und die diesen zugeordneten Rollen können als Standardbauelemente zu unterschiedlichsten Lagern verbaut werden.
Der erfindungsgemäß aufgebaute Käfig kann mit weiteren Lagerkomponenten bestückt werden. Der erfindungsgemäß aufgebaute Käfig kann auch als Insert-Molding Komponente in einen Kunststoffkörper eingespritzt werden. Es ist auch möglich anderweitige Kunststoffstrukturen, z.B. Wälzkörperführungskörbchen an den erfindungsgemäßen Käfig anzuspritzen oder z.B. über Raststrukturen anzustecken.
Die Käfigsegmente können hinsichtlich ihrer Geometrie und Gesamtgestaltung auf die jeweils zu führenden Wälzkörper, insbesondere Zylinderrollen abgestimmt werden, d.h. die Breite und die Bogenlänge des jeweiligen Segmentes wird so abgestimmt, dass die Segmentfestigkeit für die entsprechende Rollengröße ausreichend ist. Das Käfigsegment kann in hoher Stückzahl, insbesondere im Folgeschrittverfahren aus einem Blechband hergestellt werden. Die Kontur des Käfigsegments kann hierbei insbesondere so gestaltet werden, dass hierdurch ein M-Profil erreicht wird. Durch diese Kontur ist es möglich, die Zylinderrollen sowohl nach innen zu führen, als auch gegen Herausfallen nach außen zu sichern.
Die Tragringe können aus einem Draht- oder Blechmaterial gefertigt werden. Vorzugsweise werden entsprechende Drahtabschnitte abgelängt und zu einem Torus mit dem geforderten Durchmesser gebogen. Dieser Torus wird vorzugsweise im Bereich der Stirnseiten des Drahtmaterials verschweißt. Die Schweißstelle befindet sich vorzugsweise an einer Stelle die von einem an dem Trangring angebrachten Käfigsegment überbrückt wird.
Die Montage der Segmente erfolgt, indem die einzelnen Segmente mit den an ihren beiden in Umfangsrichtung verlaufenden Längsseiten angebrachten Aufnahmestrukturen, insbesondere Laschen auf die beispielsweise aus Runddraht gefertigten Drahtringe aufgeschnappt werden. Nach dem Bestücken der Drahtringe mit sämtlichen Segmenten werden die Segmente untereinander und vorzugsweise auch mit den Tragringen verschweißt.
Es ist möglich, die Segmente so zu gestalten, dass mit diesen Fensterkäfige verschiedener Käfigdurchmesser gefertigt werden können.
Die gebogenen und vorzugsweise stumpf verschweißten Trägerringe werden auf das erforderliche Maß des Lagers kalibriert. Bei der Festlegung des Durchmessers der Ringe wird vorzugsweise darauf geachtet, dass die Summe der Segmentbogenlängen der Länge des Umfangs des Trägerrings entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, dass nach der Montage ein allenfalls kleiner Spalt zwischen den Stirnseiten der aneinander grenzenden Segmenten verbleibt. Es ist möglich, die Segmente so zu gestalten, dass sich diese im Bereich ihrer einander benachbarten Stirnenden überlappen. Hierdurch wird es möglich, durch den Grad der Überlappung ein Übermaß der Umfangslänge des jeweiligen Käfigsegmentes über das Teilungsmaß zu kompensieren. Weiterhin wird es möglich, durch diese Überlappung auch die Querstege weiter auszusteifen.
Wie aus 6a ersichtlich ist es möglich, die Aufnahmestruktur AR1 so zu gestalten, dass sich diese am seitlichen Auslaufende des Querstegs LQ1 befindet und diesen damit relativ steif an den Tragring 1 anbindet. Die Aufnahmestruktur AR1 ist so gestaltet, dass diese mit einer relativ hohen Haltekraft auf den Tragring 1 aufschnappbar ist. Der Tragring 1 ist aus einem Drahtmaterial gefertigt das zu einem Ring gebogen ist. Die entsprechenden Endabschnitte Drahtmateriales sind verschweißt.
In 6b ist eine Variante der Aufnahmestruktur AR1 dargestellt, bei welcher diese einen Abschnitt des Tragrings 1 von innen untergreift. Der Tragring 1 ist aus einem Streifenmaterial gefertigt und mit einer Bördelung versehen. Die Aufnahmestruktur AR1 untergreift einen durch die Bördelung gebildeten, einwärts gerichteten Umfangssteg. der Tragring 1 ist mit einer Verstemmung V versehen durch welche das Käfigsegment S an dem Tragring 1 formschlüssig gesichert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Konzept auch zur Realisierung von Fensterkäfigen für Wälzkörper in Form balliger Laufrollen sowie gegebenenfalls auch zur Führung von Wälzkörpern in Form von Kugeln.
Es ist möglich auch das jeweilige Käfigsegment durch Zusammensetzen und Verbinden mehrerer Einzelelemente zu fertigen. Das erfindungsgemäße Lösungskonzept schließt auch Wälzkörperkäfige ein, bei welchen einzelne Querstegelemente unter Belassung eines durch die zu führenden Wälzkörper bestimmten Umfangs-Abstand an die Trägeringe angesetzt werden.

1: Tragring
2: Tragring
11: Innenring
12: Außenring
AR1: Aufnahmestruktur
AR2: Aufnahmestruktur
AL1: Aufnahmestruktur
AL2: Aufnahmestruktur
F: Führungsfenster
LL: Flanke
LQ1: Qerflanke
LQ2: Querflanke
LR: Flanke
S: Käfigsegment
SZ: Schweißstelle
SL: Schweißstelle
SR: Schweißstelle
W: Wälzkörper

Claims

Fensterkäfig mit: – einem ersten Tragring (1), – einem zweiten Tragring (2), und – mehreren Käfigsegmenten (S) die als solche über die beiden Tragringe (1; 2) zu einem Ringkorpus zusammengefasst sind, wobei die Käfigsegmente (S) als Blechumformteile ausgeführt sind, und jeweils mit Aufnahmestrukturen (AR1, AR2, AL1, AL2) versehen sind, zur Aufnahme eines Umfangsabschnittes des jeweiligen Tragringes (1; 2).
Fensterkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestrukturen (AR1, AR2, AL1, AL2) als Rinnenabschnitte ausgebildet sind.
Fensterkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Aufnahmestrukturen (AR1, AR2, AL1, AL2) den jeweiligen Umfangsabschnitt des Tragrings (1; 2) von außen übergreifen.
Fensterkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmestrukturen (AR1, AR2, AL1, AL2) den jeweiligen Umfangsabschnitt des Tragrings (1; 2) von innen übergreifen.
Fensterkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigsegmente (S) mit den Tragringen (1; 2) stofflich verbunden sind.
Fensterkäfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffliche Verbindung über Schweißstellen bewerkstelligt ist.
Fensterkäfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißstellen als Laserschweißstellen ausgeführt sind.
Fensterkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Käfigsegmente (S) miteinander über eine Verbindungsstelle verbunden sind.
Fensterkäfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jene Verbindungsstelle als Schweißverbindungsstelle ausgeführt ist.
Fensterkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Käfigsegment (S) ein zur Aufnahme einer Zylinderrolle vorgesehenes Führungsfenster (F) bildet, wobei dieses Führungsfenster (F) ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Umfangsflankenpaar (LR, LL) und ein sich quer zur Umlaufrichtung erstreckendes Axialflankenpaar (LQ1, LQ2) umfasst.
Fensterkäfig nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Umfangsflanke (LL, LR) eine Rinnenstruktur bildet.
Fensterkäfig nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Axialflanke (LQ1, LQ2) einen Führungssteg bildet der als solcher Stegzonen umfasst die sich bezüglich einer Umlaufachse des Käfigs auf verschiedenen Radialhöhen erstrecken.
Fensterkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der jeweiligen Tragringe (1, 2) wenigstens dem Teilkreisdurchmesser der Wälzkörperlaufbahn entspricht.
Fensterkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragringe (1, 2) aus einem Materialstreifen oder Draht gebogen und über eine Stoßstelle geschlossen sind, wobei die Käfigsegmente so angeordnet sind, dass diese Stoßstelle durch ein Käfigsegment (S) überbrückt ist.
Wälzlager mit einem Lagerinnenring (11), einem Lageraußenring (12), zwischen diesen Lagerringen aufgenommenen Wälzkörpern (W) und einem Fensterkäfig, wobei der Fensterkäfig einen ersten Tragring (1), einen zweiten Tragring (2), und mehrere Käfigsegmente (S) umfasst über welche die beiden Tragringe (1, 2) zu einem Ringkorpus zusammengefasst sind, wobei die Käfigsegmente (S) als Blechumformteile ausgeführt sind, und jeweils mit Aufnahmestrukturen (AR1, AR2, AL1, AL2) versehen sind, zur Aufnahme eines Umfangsabschnittes des jeweiligen Tragringes (1, 2).
Verfahren zur Herstellung eines Fensterkäfigs der einen ersten Tragring, einen zweiten Tragring, und mehrere Käfigsegmente umfasst die als solche über die beiden Tragringe zu einem Ringkorpus zusammengefasst sind, wobei die Käfigsegmente im Rahmen eines Umformschrittes durch Blechumformung aus einem Blechmaterial derart gefertigt werden, dass diese jeweils Aufnahmestrukturen aufweisen, und die so geschaffenen Käfigsegmente im Rahmen eines nachfolgenden Fügeschrittes an die Tragringe angesetzt und mit diesen stofflich verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Fertigungsschritt umfasst in dessen Rahmen benachbarte Käfigsegmente miteinander verschweißt werden.