DE102014206240A1

DE102014206240A1 - Lagerkäfig

Info

Publication number: DE102014206240A1
Application number: DE102014206240.3A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Mahler; Peter Zay; Hermann Geyer; Jörg Neukirchner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2015-10-08
Also published as: US10145416B2; WO2015149760A1; CN106133357B; US20170102033A1; CN106133357A; EP3126688A1

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Lagerkäfig 1 zur Aufnahme von Wälzkörpern 6 angegeben, der neben zwei Ringen 2, 3 auch einen Mehrzahl von axial zwischen den Ringen 2, 3 verlaufenden Stegen 4 aufweist. Um ein Herausfallen von Wälzkörpern 6 aus den zwischen den Ringen 2, 3 und den Stegen 4 gebildeten Taschen 5 zu verhindern, sind die Stege 4 zumindest mit einer in Richtung des jeweiligen Stegs 4 verlaufenden Nut 7a versehen. Sind die Wälzkörper 6 in die Taschen 5 eingesetzt, greift ein Werkzeug 9 in die Nut 7a ein und biegt den Randrandbereich 11 des Stegs 4 in Richtung der in die Taschen 5 eingesetzten Wälzkörper 6.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung befasst sich mit der Ausbildung von Lagerkäfigen, wie sie zur Beabstandung Führung und Halterung von Wälzkörpern von Wälzlagern verwendet werden.
Ein solcher Lagerkäfig ist aus DE 10 2004 026 291 bekannt. Die Lagerkäfig wird im Wesentlichen von zwei in axialen Abstand zueinander angeordneten Ringen und einer Mehrzahl von Stegen gebildet, wobei die Stege sich in axialer Richtung erstrecken und mit den beiden Ringen verbunden sind. Zwischen den Stegen und Ringen werden im verbundenen Zustand Taschen ausgebildet, die in sie eingesetzte Wälzkörper ausnehmen.
Um zu verhindern, dass die in die Taschen eingesetzten Wälzkörper beim Transport oder bei der Montage aus den Taschen herausfallen, ist an jedem der eine Tasche begrenzenden Stege mindestens eine Haltenase vorgesehen, die in Richtung der Mitte einer jeden Tasche ragt und somit den freien Querschnitt einer Tasche etwa verkleinert. Ist ein Wälzkörper in eine solche Tasche eingesetzt, wird ein radiales Herausfallen der eingesetzten Wälzkörper verhindert. Solle eine Einheit von äußerem Lagerring, Käfig und Wälzkörpern geschaffen werden, wird zunächst der Käfig in den äußeren Lagerring eingesetzt. Sodann werden die Wälzkörper radial von innen solange gegen die Haltenasen gedrückt, bis diese nachgeben und der jeweilige Wälzkörper in die Tasche einschnappt. Soll ein innerer Lagerring ausgebildet werden, wird diesem Fall der Käfig um den inneren Lagerring angeordnet und dann die Wälzkörper radial von außen gegen die Wirkung der Haltenasen in die Taschen eingeschnappt. Um das Einschnappen der Wälzkörper in die Käfigtaschen zu erlauben bzw. um einen sicheren Halt der Wälzkörper in Taschen zu gewährleisten, müssen mit erheblichen Auswand die Abmessungen der Haltenasen auf die Durchmesser der einzusetzenden Wälzkörper angestimmt werden, um ein stets elastisches Einfedern sicherzustellen. Dies mag bei kleinen Wälzkörperdurchmessern noch mit vertretbaren Auswand gelingen. Bei im Durchmesser größeren und damit auch schwereren Wälzkörpern zeigen sich Probleme, da die Haltenasen, die ein elastisches Einfedern der Wälzkörper noch erlauben, häufig nicht mehr in der Lage sind, derart schwere Wälzkörper dauerhaft in den Taschen gegen ein radiales Herausfallen zu sichern. Dies ist besonders dann kritisch, wenn die Einheit aus Lagerring, Käfig und Wälzkörpern bewegt werden muss, da in Ansehung der hohen Wälzkörpergewichte schon geringe Erschütterungen zu einem Herausfallen der Wälzkörper aus den Taschen führen kann.
Aufgabe der Erfindung
Derer liegt der Erfindung die Ausgabe zugrunde einen Lagerkäfig anzugeben, welcher die Nachteile im Stand der Technik überwindet.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 7 entnehmbar.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Steg mit mindestens einer Nut zu versehen, welche in eine der beiden Radialflächen diesen Steges eingebracht ist und welche sich in axialer Richtung entlang der Erstreckungsrichtung des jeweiligen Stegs zwischen den beiden Ringen erstreckt. Wesentlich ist diesem Zusammenhang ist, dass die Nut an der Radialseite des Stege ausgebildet ist, von der die Wälzkörper in die Taschen gefüllt werden. Wie leicht einzusehen ist, gibt es bei dieser Ausbildung keine Haltenasen, die beim Einfüllen der Wälzkörper die in Taschen in den lichten Querschnitt der Taschen hineinragen und gegen die die Wälzkörper in ihre endgültige Lage in den Taschen gedrückt oder gepresst werden müssen. Dies stellt sicher, dass die sonst bei der Schnappfunktion der Haltenasen beachtliche Toleranzeinhaltung zwischen den Haltenase und den Wälzkörperdurchmessern nach der Erfindung unbeachtlich ist. Vielmehr lassen sich nach der Erfindung die Wälzkörper ohne Behinderung von Bauteilen des Lagerkäfigs in dessen Taschen plazieren. Die Sicherung der in die Taschen eingesetzten Wälzkörper erfolgt nach der Erfindung vielmehr dadurch, dass die Breite der Nut in Umfangsrichtung aufgeweitet wird. Diese Aufweiten der Nut bewirkt, dass sich die Randbereiche der Stege in Richtung der in die Taschen eingesetzten Wälzkörper plastisch verformen und somit den Weg der Wälzkörper für ein radiales Herfallen der Wälzkörper entgegen der Einfüllrichtung versperren.
Ist die jeweilige Radialseite der Stege mit zweiten, parallel zueinander verlaufenden Nuten versehen, kann die Kraft, die für die Verformung der Randbereiche erforderlich ist, reduziert werden. Außerdem kann die Rippe, die von den beiden parallellaufenden Nuten berandet wird, dazu genutzt werden, um die Einbringtiefe eines in die Nuten eingreifendes und diese aufweitendes Werkzeug zu begrenzen.
Eine besonders gute Prozessführung ist dann gegeben, wenn jede Nut ein axiales Ende und einen axialen Anfang aufweist, wobei jedes Ende und jeder Anfang mit einem Schlitz versehen ist, welcher die Nut in einen Randbereich des Stegs fortsetzt. Dadurch, dass die Enden und Anfänge der Nuten mittels von bis in den Randbereich geführten Schlitzen freigestellt sind, werden Lappen im Randbereich ausgebildet, die besonders leicht und ohne großen Krafteinsatz plastisch verformt werden können.
Haben bei zwei parallel zueinander verlaufenden Nuten deren jeweilige Enden den gleichen axialen Abstand zu einem der Ringe und deren jeweilige Anfänge ebenfalls den gleichen Anstand zu diesem oder dem anderen Ring, dann lassen sich die so freigestellten Lappen des Randbereiche mit einem Werkzeug für beide Stegseiten gleichzeitig und sehr einfach plastisch verformen.
Eine besonders gute Sicherung der Wälzkörper in den Taschen gegen radiales Herausfallen ist dann gegeben, wenn jeder Randbereich des jeweiligen Steg mindestens zwei in axialer Richtung fluchenden Nuten aufweist, wobei jedes Ende und jeder Anfang dieser axial fluchtenden Nuten mit einem Schlitz versehen ist, welcher die jeweilige Nut in den Randbereich des Stegs fortsetzt.
Ist jeder Steg 4 an einer seiner Radialflächen 8 mit Vorsprüngen versehen ist, die sich in radialer Richtung erstrecken und mit dem Steg 4 einstückig verbunden sind, und durchziehen die Nuten 7a, 7b, 7c, 7d ausschließlich die Vorsprünge, wird der die Wälzkörper 6 führende Steg 4 durch die erfindungsgemäße Befestigung der Wälzkörper 6 in den Taschen 5 nicht geschwächt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 einen Teil eines Lagerkäfigs in Seitenansicht (schematisch);
2 einen Schnitt durch einen Lagerkäfig gemäß 1;
3 einen Schnitt durch einen Steg eines Käfigs;
4 einen Schnitt durch eine andere Ausführung eines Stegs eines Käfigs;
5 eine Sicht auf einen Randbereich eines Stegs eines Käfigs;
6 eine Draufsicht auf einen Steg gemäß 5'; und
7 eine weitere Ausführungsform eines Stegs gemäß 4.
Weg zum Ausführen der Erfindung
Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.
Der in 1 ausschnittweise gezeigte Lagerkäfig 1 wird von einem ersten Ring 2 und einem zweiten Ring 3 gebildet, wobei der – mit Blickrichtung auf 1 – in axialem Abstand zum ersten Ring 2 angeordnet zweite Ring 3 vom ersten Ring 2 verdeckt und somit nicht sichtbar ist. Zwischen den beiden Ringen 2, 3 sind Stege 4 angeordnet, die sich axial zwischen den beiden Ringen 2, 3 erstecken und die Ringe 2, 3 miteinander verbindet. Zwischen jeweils zwei Stegen 4 und den beiden Ringen werden Taschen 5 gebildet, in welche Wälzkörper 6 eingesetzt sind.
Um ein leichtes Einsetzen der Wälzköper 6 entgegen der Pfeilrichtung P1 gemäß 1 zu erlauben, ist der Steg 4 vor dem Einsetzten der Wälzkörper 6 entsprechend 3 ausgebildet und weist zwei, zwischen sich eine Rippe 15 einschließende Nuten 7a, 7b auf, welche in die Radialfläche 8 des Stegs 4 eingebracht sind und deren Längserstreckung derjenigen der Stege 4 zwischen den Ringen 2, 3 folgt.
Sind nun die beiden Wälzkörper 6 – so wie in 1 gezeigt – in die Taschen 5 eingesetzt, wird ein Werkzeug 9 – so wie in 2 gezeigt – in Nuten 7a, 7b eingesetzt und in Pfeilrichtung P2 nach unten bewegt. Da die Werkzeugenden 10 keilförmig ausgebildet sind und an ihren oberen Enden gegenüber der Breite der Nuten 7a, 7b breiter ausgebildet sind, bewirkt die Bewegung des Werkzeugs 9 in Pfeilrichtung P2 ein Verbiegen der Randbereiche 11 quer zur Pfeilrichtung P2. Dieses Verbiegen der Randbereiche 11 ist auch in 3 für einen mit Blickrichtung auf diese Fig. rechten Randbereich 11 des Stegs 4 durch die Strichelung angedeutet. Sind zu dem Zeitpunkt, wenn die Bewegung des Werkzeugs 9 in Pfeilrichtung P2 erfolgt, die Taschen 5 – wie in 1 gezeigt – mit Wälzkörpern 6 befüllt, dann bewirkt das Verbiegen bzw. Verstemmen der Randbereiche 11 der Stege 4, das die verbogenen Randbereiche 11 in den lichten Querschnitt des Taschen 5 hineinragen und das die in den Taschen 5 ruhenden Wälzkörper 6 nicht mehr in Pfeilrichtung P1 gemäß 1 aus den Taschen 5 herausfallen können bzw. in den Taschen 5 gesichert sind.
In 4 ist ein Steg 4 gezeigt, welcher im Vergleich zu einem Steg 4 der Ausführung gemäß 3 nur eine Nut 7a in der Radialfläche 8 aufweist.
In 5 ist ein Blick in einen Lagerkäfig 1 gezeigt. Diese Darstellung veranschaulicht neben den beiden Ringen 2, 3 auch, dass der Steg 4 die beiden Ringe 2, 3 verbindet und sich im Wesentlichen parallel zur angedeuteten Lagerachse LA erstreckt. Wie der zugehörigen 6, welche eine Draufsicht auf einen Steg 4 bzw. dessen Radialfläche 8 zeigt, entnehmbar ist, sind an jedem Randbereich 11 des Stegs 4, jeweils zwei in Achsrichtung hintereinander angeordnete, fluchtende Nuten 7a, 7c bzw. 7b, 7d vorgesehen, Jede diese beiden in Achsrichtung hintereinander angeordneten Nuten 7a, 7c bzw. 7b, 7d ist mit einem Anfang 12 und einem Ende 13 versehen, wobei jede Nut 7a, 7b, 7c, 7d an ihrem jeweiligen Anfang 12 und ihrem jeweiligen Ende 13 mittels eines im Wesentlichen rechtwinklig geführten Schlitzes 14 bis in den Randbereich 11 des Stegs 4 fortsetzt ist.
Auch ist 6 entnehmbar, dass die jeweiligen Anfänge 12 der Nutenpaare 7a, 7b und 7c, 7d jeweils den gleichen Abstand Aa zur einem der beiden Ringe – hier dem Ring 2 – haben, Gleiches gilt auch für die jeweiligen Enden 13 der Nutenpaare 7a, 7b bzw. 7c, 7d, die einen Abstand Ae zum Ring 2 einhalten. Sind, so wie in 6 gezeigt, die Nutenpaare 7a, 7b bzw. 7c, 7d samt ihrer zugehörigen Schlitze 14 symmetrisch im Steg 4 angeordnet, lassen sich – so wie in 2 gezeigt – die zwischen den jeweiligen Anfängen 12 und Enden 13 gelegenen Randbereiche 11, welche durch die Freistellungen im Grunde Laschen 16 bilden, besonders einfach mit einem gemeinsamen Werkzeug 9 verbiegen bzw. an die in die Taschen 5 eingesetzten Wälzkörper 6 anlegen.
Soll der Steg 4 durch die erfindungsgemäße Befestigung der Wälzkörper 6 mittels der Nuten 7a bis 7d selbst nicht geschwächt werden, ist gemäß 7 ein Steg 4 im Schnitt gezeigt, welcher diese Aufgabe erfüllt. Dieser Steg 4 ist an einer seiner beiden Radialflächen 8 (hier der nach außen gerichteten Radialfläche) mit einem mit dem Steg 4 einstückig verbundenen Vorsprung 17 versehen, welcher sich radial nach außen erstreckt und welcher ausschließlich die der Befestigung der Wälzkörper 6 in den Taschen 5 dienenden Nuten – hier der Nut 7a – aufnimmt.
Bezugszeichenliste

1: Lagerkäfig
2: erster Ring
3: zweiter Ring
4: Stege
5: Taschen
6: Wälzkörper
7a, b, c, d: Nuten
8: Radialfläche
9: Werkzeug
10: Werkzeugenden
11: Randbereiche
12: Anfang
13: Ende
14: Schlitz
15: Rippe
16: Laschen
17: Vorsprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004026291 [0002]

Claims

Lagerkäfig 1 mit einem ersten Ring 2 und einem zweiten Ring 3, mit in axialer Richtung verlaufenden Stegen 4, welche die beiden Ringen 2, 3 verbinden und welche zwischen sich Taschen 5 zur Aufnahme von Wälzkörpern 5 ausbilden, und mit Haltenasen, die an den Stegen 4 ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Steg 4 an einer seiner Radialflächen 8 mit mindestens einer Nut 7a, versehen ist, die axialer Richtung verläuft.
Lagerkäfig nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die entsprechende Radialfläche 8 des jeweiligen Steg 4 zwei Nuten 7a, 7b aufweist, die eine Rippe 15 zwischen sich einschließen.
Lagerkäfig nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass jede Nut 7a, 7b ein axiales Ende 13 und einen axialen Anfang 12 aufweist, wobei jedes Ende 13 und jeder Anfang 12 mit einem Schlitz 14 versehen ist, welcher die Nut 7a, 7b in einen Randbereich 11 des Stegs 4 fortsetzt.
Lagerkäfig nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei parallel zueinander verlaufenden Nuten 7a, 7b deren jeweilige Enden 13 den gleichen axialen Abstand Ae zu einem der Ringe 2 bzw. 3 haben und deren jeweilige Anfänge 12 ebenfalls den gleichen Anstand Aa zu diesem oder dem anderen Ring 2 bzw. 3 haben.
Lagerkäfig nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass jeder Randbereich 11 des jeweiligen Steg 4 mindestens zwei in axialer Richtung fluchenden Nuten 7a und 7c bzw. 7b und 7d aufweist, wobei jedes Ende 13 und jeder Anfang 12 dieser axial fluchtenden Nuten 7a und 7c bzw. 7b und 7d mit einem Schlitz 14 versehen ist, welcher die jeweilige Nut 7a, 7b, 7c, 7d in den Randbereich 11 des Stegs 4 fortsetzt.
Lagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steg 4 an einer seiner Radialflächen 8 mit Vorsprüngen 17 versehen ist, die sich in radialer Richtung erstrecken und mit dem Steg 4 einstückig verbunden sind, und dass die Nuten 7a, 7b, 7c, 7d ausschließlich die Vorsprünge 17 durchziehen.
Verfahren zum Sichern eines Wälzkörpers in einem Lagerkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen des oder der Wälzkörper 6 in die Taschen 5, der vom übrigen Steg 4 durch die Schlitze 14 und/oder die jeweilige Nut 7a, 7b, 7c, 7d freigestellte Randbereich 11 gegen den eingesetzten Wälzkörper 6 gebogen wird.