DE2031535A1 - Rollenlagerkäfig und Rollen sowie Verfahren zu deren Zusammenbau - Google Patents

Description

• Rollenlagerkäfig und ollen sowie Verfahren zu deren Zusammenbau Die Erfindung bezieht sich auf einen Rollenlagerkäfig und Rollen und auf ein Verfahren zu deren Zusammenbau. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollenlagerkäfig und die zugehörigen Rollen derart zusammenzubauen, daß sie für den leichten Einbau in einen inneren und einen äußeren Laufring eines Rollenlagers bzw. den leichten Ausbau aus diesen als Einheit gehandhabt werden können.
• Bei gewissen Rollenlagern, insbesondere bei solchen für hohe Beanspruchungen, die in wiederkehrenden Zeitabständen auseinandergenommen, gereinigt und nachgesehen werden müssen, besteht eine der Schwierigkeiten darin, daß sämtliche Rollen gleichzeitig in die Rollbahnen oder Laufrillen und in den Käfig eingebaut werden müssen. Wenn derartige Lager von Hand zusammengebaut werden, ist die Durchführung dieser Arbeit nicht nur zeitraubend, sondern es besteht auch die Gefahr der Verschmutzung.
• Die Erfindung schafft nun ein verbessertes Verfahren zum Halten der Rollen in einem ringförmigen Käfig in solcher Weise, daß der Käfig und die stollen eine als Einheit zu handhabende Anordnung bilden, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die einzelnen sollen als getrennte Teile zu behandeln.
• Die Erfindung schafft einen ve-rbesserten Käfig für Rollen mit stirnseitigen Aussparungen.
• Der verbesserte Rollenlagerkäfig eignet sich in hohem Maßezur maschinellen Herstellung aus duktilem Material, und- Matria1-verformungen der Art, wie sie beim Festlegen von Rollen im eingebauten Zustand auftreten, erzeugen keine schädliche Asymmetrie der sich daraus ergebenden Gestalt, so daß keine merkliche Beeinträchtigung der Auswuchtung beim Lauf eines-Lagers hervorgerufen wird, in dem der Käfig eingebaut ist.
• Der Gegenstand der Erfindung-zeichnet sich u. a. insbesondere dadurch aus, daß diese aXs-Einheit handzuhabenden Teile, nämlich Käfig und Rollen,- unter Verwendung von-einfachsten Werkzeugen in der gewünschten Weise zusammengebaut werden können.
• In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt und das Verfahren zu dessen Herstellung veranschaulicht.
• Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines teilweise weggebrochenen Längsschnittes durch ein Rollenlager mit den Merkmalen der Erfindung; Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer Seitenansicht des Käfigs und der Rollen in ihrem zu dem in Fig. 1 gezeichneten Bausatz zusammengebauten Zustand; und Fig. 3 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 1 zur Veranschaulichang eines Arbeitsschrittes des Verfahrens gemäß der Erfindung.
• Gemäß der Erfindung ist ein aus duktilem Material maschinell hergestellter Rollenlagerkäfig vorgesehen, bei dem durch örtliche Verformung der Stirnwände der Hollentaschen die Beziehung hergestellt wird, die eine Handhabung des Käfigs mit den darin eingesetzten Rollen als Einheit ermöglicht. Die Rollen sind solche mit stirnseitigen Aussparungen, und das Käfigmaterial wird in diese stirnseitigen Aussparungen der Rollen hinein verdrSngt und dort zum haltenden Eingriff gebracht. Die Art dieser Verformung oder Verdrängung von Material ist von solcher Art, daß ein Satz Hollen im Käfig gehalten ist, während jede Störung der inhärenten Auswuchtung des Lagers sowie der Genauigkeit der maschinell erzeugten Käfigkonstruktion vermieden wird.
• Die Erfindung ist auch bei Kegelrollenlagern anwendbar, ist jedoch hier an Hand ihrer Anwendung bei Zylinderrollenlagern mit zylindrischem Innen- und Außenring 10-11 und dazwischen in Abständen entlang des Umfangs eingesetzten Rollen 12 veranschaulicht. Eine Käfigringkonstruktion 13 hat mehrere Rollentaschen 14, die je zwischen einstückig mit dem Käfig verbundenen Armen oder Brückengliedern 15 verbunden sind. Die Rollen sind solche mit stirnseitigen Aussparungen und sind arial einwärts der Endfläche der Rollenabstützung zur Vermeidung von stirnseitig wirkenden Spannungskonzentrationen (end-effect stress concentrations) bei ausgespart, wie eingehender in der U.S.A.-Patentschrift 2 947 581 (Van Dorn) beschrieben. Das dargest.llt. Lager ist von der Art, bei dem die Rollen zwischen in einen Abstand voneinander liegenden Schultern asial festgelegt sind, die beiderseits einer der Rollbahnen, im vorliegenden Fall dsr inneren Rollbahn liegen. Die Rollen 12 liegen also zwischen radial auswOrtsgerichteten Flanschen oder Seiteuwäuden 17-18 des inneren Laufringes 10.
• Der Käfigring kann aus einer einstückigen Konstruktion bestehen, die aus einem geeigneten duktilem Material, beispielsweise Bronze oder Flußstahl, maschinell hergestellt ist. Die Gestalt des Rohlings ist im Ganzen zylinderringförmig, und die Rollentaschen können in geeigneten Abständen voneinander durch ein-+ mittig leitendes Bohren von radialen Führungsbohrungen von begrenztem Durchmesser und durch späteres Aufweiten auf den Rechtecksquerschnitt von gewünschter Größe durch Räumen in radialer Richtung gebildet werden.
• Gemäß der Erfindung sind in dem Käfig, in der Nähe des Ortes der axialen Ausrichtung der Mittellinien der Rollen jeder Tasche örtlich geschwächte Taschenseitenwandbereiche vorgesehen. Ein solcher Bereich ist bei 20 in Fig, 3 veranschaulicht und ist durch Herstellung einer axial einwärtsgerichteten Bohrung 21 in der gewünschten Flucht begrenzt. Ähnliche Bohrungen 21 sind in den Seitenwänden jedes axialen Endes jeder Rollenhaltetasche gebildet.
• Zum Einbauen der Rollen in den Käfig bei der Bildung des Bausatzes gemäß Fig. 2 wird jede Rolle 12 in ihrer Tasche gehalten, während die geschwächten Seitenwandbereiche 20 axial einwärts in das Volumen der benachbarten Aussparung 16 in der Stirnfläche der zugeordneten Rolle verformt werden. Dies kann mittels eines (nicht dargestellten) Spezialwerkzeuges geschehen, das gegenüberliegende Vorsprünge aufweist, die in die gegenüberliegenden Bohrungen 21 einer gegebenen Rollentasche einführbar sind, und diese Vorsprünge können zur Bildung der gewünschten Verformungen 24 (Fig. 1) für die Abstützung der Rollen gegeneinanderdrückbar sein; bei der dargestellten Ausführungsform braucht jedoch ein einziges P'rägewerkzeug 22 in jede Bohrung 21 eingesetzt und dort, wie durch den Pfeil 23 angedeutet, eingedrückt oder mit einem Hammer eingeschlagen zu werden; um zu gewährleisten, daß die Verformungen 24 gleichmäßig ausfallen, ist eine entsprechende Einrichtung vorgesehen, die hier als zwangsläufiger Anschlag oder eine Schulter 22' an dem Werkzeug 22 angedeutet ist. Für jede Rolle bilden so entstehenden Auswölbungen 24 an beiden axialen Stirnenden eine Rollenhalterung, ohne daß dem Lauf irgendein Widerstand entgegengesetzt wird. Außerdem befindet sich die verdrängte Metallmasse auch weiterhin auf dem gleichen Radius in bezug auf die Achse des Lagers, so daß der ausgeglichene Lauf des Lagers nicht durch eine Unwucht infolge des Entstehens einer Asymmetrie beeinträchtigt wird; darüberhinaus sind die Verformungen 24 so angeordnet, daß die Gefahr örtlicher Verzerrungen sowohl der Stegauflagerflächen (land-riding surfaces) des Käfigs als auch der-Rollenberührungsflächen der Taschenseitenwände ausgeschlossen sind.
• Wenn die Lagerrolen 12 in der im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Weise zusammengebaut sind, bilden die Rollen und der Käfig einen als Einheit zu handhabenden Bausatz, der natürlich noch sowohl mit dem inneren als auch dem äußeren Laufring axial zusammengebaut werden muß. In einem solchen Fall muß, um die Rollen in bezug auf die Laufflächen axial zu halten, notwendigerweise einer der Stirnflanschen 17, 18 abnehmbar sein.
• Andererseits sollten speziell für die in Fig. 1 und 3 gezeigte Anordnung die Rollen 12 in der beschriebenen Weise zusammengebaut werden, während sie über der Rollbahn zwischen den Flanschen 17-18 des inneren Laufringes stehen. Der Anbau der Rollen 12 an dem Käfig 13 hat dann nämlich notwendigerweise auch zur Folge, daß diese mit dem Innenring 10 in einer Weise verbunden werden, daß das Ganze als Einheit zu handhaben ist. Die Montage des Lagers wird zuendegeführt, indem der beschriebene Bausatz in die Bohrung axial eingeschoben wird, die die Lauffläche des äußeren Lagerringes 11 begrenzt. Dieser endgültige Zusammenbau wird natürlich durch sich mäßig erweiternde Endzonen oder Schrägen 25 in der Nähe der Enden der lasttragenden äußeren Rollbahn erleichtert.
• Wie ersichtlich, ermöglichen die verbesserte Käfigkonstruktion und das Verfahren zu dessen Montage die Anwendung einfacher Verfahrensweisen der Montage ahne Beeinträchtigung der Auswuchtung und Genauigkeit eines fertigen Lagers selbst für Anwendungen bei hohen Drehzahlen. Die hier verwendete gezielte Verformung örtlich begrenzter Teile für das Halten und Stützen der Rollen ist unauffällig und führt zu keinen Hindernissen, an denen sich Fremdkörper ansammeln könnten oder die auf Abnutzung oder Zerstörung im Gebrauch anfällig sind0 Das verdrängte Material 24 ist in einem so wesentlichen Maß geringer als die Größe des ausgesparten Bereiches der benachbarten Rollenstirnflächen, so daß bei 24 keine körperliche Berührung auftritt, solange das Lager vollständig zusammengebaut ist0 Mit anderen Worten, die einzige mechanische Funktion, der die Verformungen 24 dienen, besteht darin, die Rollen im halb zusammengebauten Zustand zu halten, Es ist zu erkennen, daß in dem Bereich der axialen Überlappung zwischen den Vorsprüngen 24 und den Aussparungen 16 an den Rollenstirnflächen das Radialspiel jedes Vorsprunges 24 in der zugeordneten Aussparung 16 größer ist als die radiale Bewegungsfreiheit der Rolle in der zugeordneten Tasche, wenn diese für jede Rolle in bezug zur Achse des zugeordneten Vorsprunges 24 betrachtet wird. Eine solche Beziehung gewährleistet, daß, wenn ein Lager vollständig zusammengebaut ist, an der Führung der Rolle in dem Käfig nur die Zylinderfläche sowie die Stirnflächen jeder Rolle beteiligt sind und daß diese Führung von der Berührung eines Vorsprunges 24 mit seiner Aussparung vollständig unabhängig ist. Außerdem ist für den Fall, daß die als Einheit zu handhabende Anordnung aus einem Käfig, Rollen und einem geflanschten Laufring besteht, die Bewegungsfreiheit der Vorsprünge 24 in ihren Aussparungen 16 in radialer Richtung in bezug auf die nutzbare radiale Ausdehnung der Flansche 17, 18 derart, daß die Rollen nicht frei genug sind, um sich aus ihrer Einbettung zwischen den Laufringflanschen zu lösen.
• In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß durch Wahl des wirksamen Halbmessers der Aussparung 16 in bezug sum wirksamen Radius der Vorsprünge 24 in einem solchen als Einheit zu handhabenden Bausatz eine gewünschte Einstellung des "Rolleneinfalls "(control of"roller drop") erzielt werden kann, wodurch der endgültige Zusammenbau des Bausatzes mit dem verbleibenden Laufring vereinfacht wird. Darüberhinaus ermöglicht es die Erfindung, den Rollen den gewünschten vorläufigen Halt zu geben, ohne daß die bei herkömmlichen Konstruktionen mit zulaufenden Spitzen (staked-nib constructions) charakteristischen Spannungskonzentrationen an den Kanten, scharfkantigen Übergängen oder anderen bruchgefährdeten Teilen auftreten.
• Die Erfindung wurde oben nur an Hand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, Abwandlungen sind jedoch ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken in mannigfaltiger Weise möglich.
• Patentansprüche

Claims (6)

1. Patentansprüche U Rollenlagerkäfig, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Ring (13) aus duktilem Material mit mehreren, in der Umfangsrichtung in Abständen voneinander angeordneten Rollenaufnahmetaschen (14) besteht, deren jede sich radial durch den Ring hindurch erstreckt und an den axialen Enden durch Stirnwände begrenzt ist, die einen Teil des Ringes (13) bilden, und daß jede solche Wand eine auf ihren mittleren Bereich an der benachbarten Tasche beschränkte und axial auswärts offene Aussparung (21) hat, die kurz vor dem axial inneren Ende der Wand endet und deren Tiefe im Vergleich zur übrigen Wanddicke so bemessen ist, daß die dem örtlich begrenzten mittleren Bereich gegenüberliegende Stirnwand um ein Maß aus der Ebene der übrigen Wand heraus zum Halten einer mit einer Aussparung versehenen Rolle (12) in der Tasche im wesentlichen unter Ausschluß der übrigen Wand verformbar ist.
2. 2. Bausatz für Rollenlager, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer als eine Einheit zu handhabenden Anordnung eines Rollenlagerkäfigs mit darin gehaltenen Rollen (12) besteht, deren jede eine mittige Aussparung (16) an jedem Ende hat, daß der Käfig ein einstückiger Ring (13) mit mehreren in Abständen entlang des Umfangs angeordneten Rollenaufnahmetaschen (14) ist, deren jede sich radial durch den Ring hindurch erstreckt und an ihren axialen Enden durch Stirnwände begrenzt ist, die Teile des Ringes bilden, und daß sich von jeder dieser Stirnwände axial einwärts ein mit der Stirnwand aus einem Stück bestehender örtlicher Vorsprung erstreckt, der zum lose haltenden Eingriff in die stirnseitige Aussparung der benachbarten Rolle hinein vorspringt, so daß die Rollen (12) in dem Käfig in solcher Weise gehalten sind, daß die Anordnung sich als Einheit handhaben läßt.
3. 3. Bausatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bereich der axialen Überlappung zwischen den Vorsprüngen und den Aussparungen an den Rollenenden das Radialspiel jedes Vorsprunges in der ihm zugeordneten Aussparung an der Stirnseite der betreffenden Rolle größer ist als die radiale Freiheit der Rollenbewegung innerhalb ihrer Tasche in bezug auf die Achse jedes der Vorsprünge.
4. 4. Bausatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich als Teil der als Einheit zu handhabenden Anordnung einen Lagerring aufweist, der eine zylindrische Rollbahn zwischen in einem Abstand voneinander liegenden Radialflanschen (17-18) aufweist, zwischen denen die Rollen eingefügt sind, und daß die örtlichenVorsprünge die Rollen gegen solche Radialverschiebungen halten, bei denen sich die Rollen aus ihrer zwischen den Flanschen eingefügten Stellung lösen könnten.
5. 5. Verfahren zum Halten von mit stirnseitigen Aussparungen versehenen Lagerrollen in einem Käfigring (13) aus duittilem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen in eine entsprechende Anzahl von in der Umfangsrichtung in Abständen angeordneten Rollenaufnahmetaschen (14) eingefügt werden, deren jede sich radial durch den ringförmigen Käfig erstreckt und an den axialen Enden durch Stirnwände begrenzt ist , die einen Teil des Käfigringes bilden, daß die Rollen so angebracht werden, daß die Verlängerung der Mittelachse jeder Rolle durch die benachbarten Stirnwände der zugeordneten Tasche durch den mittleren Bereich der betreffenden Stirnwände hindurchgeht, und daß jede Stirnwand im allgemeinen in deren mittlerem Bereich (24), mit einer axial einwärtsgerichteten, örtlichen Verformung versehen wird, die sp beschaffen ist, daß Material der Stirnwand zur Bildung von Vorsprüngen axial einwärts verdrängt wird, die in den ausgesparten Bereich (16) der zugeordneten Rolle hinein vorspringen, so daß die Rollen in dem Käfigring gehalten werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verformung (24) des Käfigs im wesentlichen nur in dem Bereich der örtlichen Verformungen der Stirnwände erfolgt.