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Dokumentenidentifikation DE3939438A1 06.06.1991
Titel Käfig für Kugellager
Anmelder FAG Kugelfischer Georg Schäfer KGaA, 8720 Schweinfurt, DE
Erfinder Willner, Wilfried, Dr., 8722 Grafenrheinfeld, DE
DE-Anmeldedatum 29.11.1989
DE-Aktenzeichen 3939438
Offenlegungstag 06.06.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.06.1991
IPC-Hauptklasse F16C 33/38
Zusammenfassung Damit sich bei einem Kugellagerkäfig eine sehr hohe Laufqualität ergibt, sind anschließend an die Zylinderbereiche (6) Taschenflächen (7, 8) vorgesehen, deren Abstand zu den Kugeln (2) hin progressiv größer wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für Kugellager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Käfig der beschriebenen Art ist aus der DE-OS 36 40 633 ersichtlich. Die Taschenabschnitte besitzen hier ebene Zonen, so daß eine Berührung mit den Kugeln nur in diesen Zonen stattfinden kann. Damit werden die Berührverhältnisse zwischen den Käfigtaschen und den Kugeln verbessert, indem nur an bestimmten Punkten kleinflächige Berührzonen erreicht werden. Die neben diesen Berührzonen vorhandenen, sich verengenden Spalte bewirken den Aufbau eines hydrodynamischen Schmierfilms, der wenig belastbar ist, da die tragfähigen Schmierkeile relativ klein sind. Die Taschenabschnitte neben den ebenen Zonen sind nämlich zu den Kugeln äquidistant und bilden daher keine Lagerflächen. Es kommt daher häufig zu Berührungen zwischen den Kugeln und den Käfigen, was wiederum sowohl die Geräuschentwicklung als auch die Reibung wesentlich erhöht, und zwar z. B. bei der Anwendung solcher Kugellager in Platterspeicherspindeln in einem Umfang, daß Fehler bei der Aufnahme und Abgabe der Daten eintreten können.

Es ist daher Aufgabe den Käfig der o. g. Art so weiter zu verbessern, daß die genannten Nachteile nicht auftreten und sich insbesondere ein geräusch- und reibungsarmes Lager mit höchster Laufqualität ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Die Ansprüche 2 bis 4 enthalten bevorzugte Ausführungen.

Durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale ergeben ich zwischen der Kugelfläche und den Taschen des Käfigs neben den ebenen Zonen, die durch die Zylinderbereiche gebildet werden, Taschenabschnitte mit sichelförmiger Gestalt. Bei einer bestimmten Drehrichtung der Kugeln ist dann jeweils die eine Hälfte der sichelförmigen Abschnitte von Bedeutung, die in Bewegungsrichtung vor der engsten Stelle im Bereich der ebenen Zonen liegen. Hier bildet sich nämlich ein relativ langer, sich verengender Spalt, der optimale hydrodynamische Schmierverhältnisse ergibt. Die Schmierkeile sind dann so groß, daß es im Bereich der gesamten Taschenfläche selbst dann nicht zu einer Berührung zwischen den Kugeln und dem Käfig kommen kann, wenn größere Kräfte auftreten. Beim Wegfall der Berührung wird dann logischerweise die Geräuscherzeugung unterbunden und die Reibung wesentlich herabgesetzt, denn der hydrodynamische Schmierfilm läßt keine körperliche Berührung mehr zu. Die Kugeln und auch der Käfig werden dabei zusätzlich so geführt, daß es zu einer Verringerung der Unwuchtkräfte und somit zu einer Verringerung der Reibung zwischen den Kugeln und dem Käfig kommt.

Diese Verhältnisse werden dann sehr gut, wenn man die Zylinderbereiche in Zonen legt, die kinematisch und schmiertechnisch günstig liegen. Wenn man dies gemäß dem Merkmal des Anspruchs 2 tut, findet keine Berührung der Kugeln im Polbereich statt, wo eine relativ niedrige Relativgeschwindigkeit und damit ungünstige Reibverhältnisse vorhanden sind. Insbesondere treten häufige Richtungswechsel der Relativgeschwindigkeiten und damit der Reibungskräfte nicht mehr auf. Fertigungstechnisch günstig ist eine Ausführung gemäß Anspruch 2, denn in diesem Fall können bei der Herstellung des Käfigs aus zwei Blechteilen diese in einfacher Weise durch Tiefziehen hergestellt werden.

In den Äquatorbereich kann wegen der dort vorhandenen Freiräume mehr Schmiermittel zu den Laufbahnen gefördert werden, wenn eine Ausbildung an dieser Stelle gemäß den Merkmalen nach Anspruch 4 erfolgt.

Die Erfindung wird anhand von drei Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein Kugellager mit einem erfindungsgemäßen Käfig.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt mehrere Taschen des erfindungsgemäßen Käfigs im abgewickelten Teilkreisbereich.

Fig. 3 zeigt eine Tasche nach Fig. 2 in perspektivischer Darstellung.

Das Kugellager besteht gemäß Fig. 1 aus dem Innenring 1, den Kugeln 2 und dem Außenring 3. Die Kugeln 2 werden durch den Käfig 4 in Abstand gehalten. Der Käfig 4 besteht dabei aus zwei gleichen Blechteilen 4&min;, die durch die angedeuteten Niete 5 zusammengehalten werden.

Das Profil des Käfigs 4 ist aus Fig. 2 und 3 ersichtlich. Jeder der gleichen Teile 4&min; besitzt in seinem dem Kugelprofil etwa angepaßten Bereich jeweils zwei ebene Zonen 6, an die sich kantenfrei gekrümmte Abschnitte 7 und 8 anschließen. Der kugelförmige Abschnitt 7 besitzt dabei einen kleineren Durchmesser als die Kugeln 2 und sein Mittelpunkt 9 ist aus der senkrecht auf der Lagerachse stehenden Ebene 10 heraus zu den zugehörigen Kugelabschnitt 7 hin verschoben. Dadurch entstehen zwischen den Kugeln und den Taschenabschnitten 7 sichelförmige Spalte 11, in denen sich die gewünschten hydrodynamischen Verhältnisse optimal aufbauen. Da die Spalte 11 auch in anderen Ebenen außerhalb der Zeichenebene vorhanden sind, erfolgt eine nahezu reibungsfreie Führung der Kugeln 2 in den Taschen, denn es kommt nicht zu metallischen Berührungen im Bereich der ebenen Zonen 6, wo lediglich der Spalt am kleinsten ist. Insbesondere wird jede Polberührung vermieden. Die gleichen Verhältnisse können auch in den beiden seitlichen Bereichen 8 erreicht werden, und zwar indem hier, der innere Krümmungsradius der kugeligen Taschenfläche 8&min; einen etwas größeren Radius besitzt als die Kugeln 2. Es ergeben sich so auch hier günstige hydrodynamische Schmierspalte 11&min;.

Die Spalte 11 und 11&min; sind im Hinblick auf gleichmäßig große Schmierkeile dann am besten über die Kugeln verteilt, wenn die ebenen Zonen 6 unter einem Winkel von α = 30 bis 60° senkrecht zu der auf der Lagerachse stehenden Ebene 10 angeordnet sind. Insbesondere in den Polbereichen der Kugeln ergibt sich dann keine Berührung mehr.


Anspruch[de]
  1. 1. Käfig für Kugellager, der beidseits des Teilkreises den Kugeln etwa angepaßten Taschenflächen besitzt, wobei Taschenabschnitte mit exakten oder angenäherten Zylinderbereichen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Zylinderbereiche (6) Taschenflächen (7&min;, 8&min;) vorgesehen sind, deren Abstand zu den Kugeln (2) hin progressiv größer wird.
  2. 2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbereiche (6) in der durch den Teilkreis bestimmten Zylinderebene unter einem Winkel α von 30 bis 60° zur senkrecht auf der Lagerachse stehenden Ebene (10) liegen.
  3. 3. Käfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Zylinderbereiche (6) im Polbereich der Kugeln (2) kantenfreie Kugelabschnitte (7) anschließen, die zumindest in der durch den Teilkreis bestimmten Zylinderebene einen kleineren Durchmesser besitzen als die Kugeln (2), wobei die Mittelpunkte (9) dieser kleineren Durchmesser aus der senkrecht auf der Lagerachse stehenden Ebene (10) heraus zu dem zugehörigen Kugelabschnitt (7) hin verschoben sind.
  4. 4. Käfig nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Äquatorbereich kugelige Abschnitte (8) vorgesehen sind, deren Radius größer ist als der Radius der Kugeln (2).






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