DE20113111U1 - Plastic cage for rolling bearings - Google Patents
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Description
AB SKF Schweinfurt, 06.08.2001AB SKF Schweinfurt, 06.08.2001
DE 00 029 DE STP-he.seDE 00 029 DE STP-he.se
BeschreibungDescription
Kunststoffkäfig für ein WälzlagerPlastic cage for a rolling bearing
Die Erfindung betrifft einen Kunststoffkäfig für ein Wälzlager, der so ausgebildet ist, dass er in Spritzgusstechnik hergestellt werden kann.The invention relates to a plastic cage for a rolling bearing, which is designed so that it can be manufactured using injection molding technology.
Ein derartiger Käfig ist bereits aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 18 86 747 bekannt. Der bekannte Käfig weist die Wälzkörper zwischen sich aufnehmende Stege auf, die an ihren Enden durch Stirnringe miteinander verbunden sind. Die Stirnringe sind in ihrer radialen Ausdehnung halb so breit wie die Stege. Der eine Stirnring erstreckt sich vom Käfiginnendurchmesser bis zur Mitte des Stegquerschnitts und der andere von der Mitte des Stegquerschnitts bis zum Käfigaußendurchmesser. Der bekannte Käfig ist dabei insbesondere im Hinblick auf eine leichte Montierbarkeit ausgelegt.Such a cage is already known from the German utility model G 18 86 747. The known cage has webs that accommodate the rolling elements between them and are connected to one another at their ends by end rings. The end rings are half as wide as the webs in their radial extension. One end ring extends from the inner diameter of the cage to the middle of the web cross section and the other from the middle of the web cross section to the outer diameter of the cage. The known cage is designed in particular with a view to being easy to assemble.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei Kunststoffkäfigen neben dem Montageproblem auch das Problem einer dauerhaften Haltbarkeit des Käfigs insbesondere bei ungünstigen Betriebsbedingungen besteht.However, it has been shown that with plastic cages, in addition to the assembly problem, there is also the problem of the long-term durability of the cage, especially under unfavorable operating conditions.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen aus Kunststoff gefertigten Käfig bereitzustellen, der dauerhaft auch ungünstige Betriebsbedingungen ohne wesentliche Beschädigungen übersteht.The invention is therefore based on the object of providing a cage made of plastic which can withstand even unfavorable operating conditions without significant damage.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by the combination of features of claim 1.
Der erfindungsgemäße Kunststoffkäfig weist einen ersten Seitenring und einen zum ersten Seitenring axial beabstandeten zweiten Seitenring auf. Der erste und der zweite Seitenring sind jeweils durch mehrere in Axialrichtung verlaufende Stege verbunden, die so über den Umfang der Seitenringe verteilt sind, dass sie zusammen mit den Seitenringen Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern bilden. Der erste und der zweite Seitenring besitzen einen unterschiedlichen Durchmesser, so dass der Käfig im Spritzgussverfahren mit in Axialrichtung beweglichen Werkzeugen herstellbar ist. Die Stege stehen radial nach außen über den ersten und den zweiten Seitenring über und weisen radial nach außen gerichtete erste Führungsflächen zur Führung des Kunststoffkäfigs auf radial einwärts gerichteten Flanschen eines Wälzlager-Außenrings auf.The plastic cage according to the invention has a first side ring and a second side ring axially spaced from the first side ring. The first and second side rings are each connected by a plurality of webs running in the axial direction, which are distributed over the circumference of the side rings in such a way that, together with the side rings, they form pockets for receiving rolling elements. The first and second side rings have different diameters, so that the cage can be manufactured using an injection molding process with tools that can move in the axial direction. The webs project radially outward over the first and second side rings and have radially outward-facing first guide surfaces for guiding the plastic cage on radially inward-facing flanges of a rolling bearing outer ring.
Der erfindungsgemäße Kunststoffkäfig hat den Vorteil, dass er kostengünstig zu fertigen ist, da für die Formgebung im Spritzgussverfahren keine in Radialrichtung beweglichen Werkzeuge erforderlich sind.The plastic cage according to the invention has the advantage that it can be manufactured cost-effectively, since no tools that can move in the radial direction are required for shaping in the injection molding process.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Stege mechanisch sehr stabil sind, da sie eine große radiale Ausdehnung aufweisen, die bis über die Seitenringe hinausreicht. Der durch den radialen Überstand der Stege über die Seitenringe bzw. durch eine Reduzierung des Seitenringquerschnitts geschaffene Freiraum hat den weiteren Vorteil, dass ein sehr guter Schmiermitteltransport in Axialrichtung des Wälzlagers möglich ist.Another advantage is that the webs are mechanically very stable, as they have a large radial extension that extends beyond the side rings. The free space created by the radial projection of the webs over the side rings or by reducing the side ring cross section has the further advantage that very good lubricant transport in the axial direction of the rolling bearing is possible.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Kunststoffkäfigs weisen die Stege zur zusätzlichen Führung des Kunststoffkäfigs durch die Wälzkörper zweite Führungsflächen auf, die jeweils auf einander zugewandten Seiten benachbarter Stege angeordnet sind. Die dadurch entstehende Mischführung verleiht dem erfindungsgemäßen Kunststoffkäfig eine hohe mechanische Stabilität und ermöglicht eine dauerhafte Beständigkeit gegen radiale Schwingungen.In a preferred embodiment of the plastic cage according to the invention, the webs have second guide surfaces for additional guidance of the plastic cage through the rolling elements, which are each arranged on mutually facing sides of adjacent webs. The resulting mixed guidance gives the plastic cage according to the invention a high level of mechanical stability and enables permanent resistance to radial vibrations.
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Die zweiten Führungsflächen sind vorzugsweise so geformt, dass die Wälzkörper radial außerhalb eines die Rollenmittelpunkte verbindenden Kreises gegen die zweiten Führungsflächen anlaufen. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine relativ dicke Ausbildung der Stege und somit eine hohe mechanische Stabilität.The second guide surfaces are preferably shaped so that the rolling elements run against the second guide surfaces radially outside a circle connecting the roller centers. This advantageously enables the webs to be relatively thick and thus achieve high mechanical stability.
Die einander zugewandten Seiten benachbarter Stege können flächige Vertiefungen aufweisen. Darin können sich Schmutzpartikel ablagern, die somit insbesondere von den ersten und zweiten Führungsflächen ferngehalten werden. Dadurch wird vor allem die Ausbildung von Riefen irr den Mantelflächen der Wälzkörper verhindert. Die Vertiefungen sind maximal 0,3 mm tief, so dass ein Entformen des im Spritzgussverfahren hergestellten Kunststoffkäfigs noch problemlos möglich ist.The sides of adjacent webs facing each other can have flat depressions. Dirt particles can settle in these, which are thus kept away from the first and second guide surfaces in particular. This primarily prevents the formation of grooves on the outer surfaces of the rolling elements. The depressions are a maximum of 0.3 mm deep, so that the plastic cage produced using the injection molding process can still be removed from the mold without any problems.
Weiterhin können die einander zugewandten Seiten benachbarter Stege axial mittig angeordnete Vorsprünge aufweisen, um die Wälzkörper gegen Herausfallen zu sichern. Die mittige Anordnung der Vorsprünge ermöglicht es, in Axialrichtung einen Freiraum zwischen den Vorsprüngen und den Seitenringen einzuhalten und somit die Flexibilität des Kunststoffkäfigs zu erhöhen.Furthermore, the sides of adjacent webs facing each other can have axially centrally arranged projections to prevent the rolling elements from falling out. The central arrangement of the projections makes it possible to maintain a free space in the axial direction between the projections and the side rings and thus increase the flexibility of the plastic cage.
Die Stege können in den ersten Führungsflächen Ausnehmungen aufweisen, um die Masse des erfindungsgemäßen Kunststoffkäfigs zu reduzieren und das Einströmen des Spritzgussmaterials bei der Herstellung des Käfigs zu optimieren.The webs can have recesses in the first guide surfaces in order to reduce the mass of the plastic cage according to the invention and to optimize the inflow of the injection molding material during the manufacture of the cage.
Die Übergangsbereiche zwischen den Seitenringen und den Stegen können jeweils abgerundet sein, um Spannungen zu reduzieren.The transition areas between the side rings and the webs can be rounded to reduce stresses.
Die einander zugewandten Axialflächen der Seitenringe können jeweils im Bereich zwischen zwei benachbaiten Stegen konvex gewölbt sein, um die Reibung der daran anlaufenden Wälzkörper zu reduzieren.The axial surfaces of the side rings facing each other can each be convexly curved in the area between two adjacent webs in order to reduce the friction of the rolling elements running against them.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert.The invention is explained below with reference to the embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Figuren 1 und 2 den erfindungsgemäßen Kunststoffkäfig ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung undFigures 1 and 2 show the plastic cage according to the invention in detail in perspective view and
Figur 3 den erfindungsgemäßen Kunststoffkäfig ausschnittsweise im Querschnitt entlang der Linie I aus Figur 1.Figure 3 shows the plastic cage according to the invention in a cross-section along the line I in Figure 1.
In den Figuren 1, 2 und 3 ist der besseren Übersicht halber jeweils nur ein Ausschnitt des Kunststoff käfigs dargestellt, der sich in Umfangsrichtung periodisch fortsetzt. Wie diesen Figuren zu entnehmen ist, weist der Kunststoffkäfig einen ersten Seitenring 1 und einen zum ersten Seitenring 1 axial beabstandeten zweiten Seitenring 2 auf. Der erste Seitenring 1 und der zweite Seitenring 2 sind durch mehrere in Axialrichtung verlaufende Stege 3 miteinander verbunden. Die Stege 3 sind so über den Umfang der Seitenringe 1 und 2 verteilt angeordnet, dass sie zusammen mit den Seitenringen 1 und 2 Taschen 4 zur Aufnahme von Wälzkörpem 5 bilden. Der erste Seitenring 1 und der zweite Seitenring 2 besitzen unterschiedliche Durchmesser, die so gewählt sind, dass der Kunststoffkäfig im Spritzgussverfahren mit in Axialrichtung beweglichem Werkzeugen herstellbar ist. Mit anderen Worten, der Innendurchmesser des ersten Seitenrings 1 ist größer oder gleich dem Außendurchmesser des zweiten Seitenrings 2, so dass in Axialrichtung gesehen keine Überschneidung der beiden Seitenring 1 und 2 vorliegt.For the sake of clarity, Figures 1, 2 and 3 only show a section of the plastic cage, which continues periodically in the circumferential direction. As can be seen from these figures, the plastic cage has a first side ring 1 and a second side ring 2 which is axially spaced from the first side ring 1. The first side ring 1 and the second side ring 2 are connected to one another by several webs 3 running in the axial direction. The webs 3 are distributed over the circumference of the side rings 1 and 2 in such a way that, together with the side rings 1 and 2, they form pockets 4 for receiving rolling elements 5. The first side ring 1 and the second side ring 2 have different diameters, which are selected so that the plastic cage can be manufactured using an injection molding process with tools that can move in the axial direction. In other words, the inner diameter of the first side ring 1 is greater than or equal to the outer diameter of the second side ring 2, so that there is no overlap between the two side rings 1 and 2 in the axial direction.
Die Stege 3 stehen jeweils radial nach außen über den ersten Seitenring 1 und den zweiten Seitenring 2 über und weisen radial nach außen gerichtete erste Führungsflächen 6 zur Führung des Kunststoffkäfigs in einem Wälzlager auf. Der durch, den Überstand der Stege 3 über die Seitenringe 1 und 2 erzeugte radiale Versatz zwischen den ersten Führungsflächen 6 und den Außendurchmessern der Seitenringe 1 und 2 ermöglicht einen sehr guten Schmiermittelfluss in Axialrichtung. Bei der Dimensionierung des Kunststoffkäfigs ist in diesem Zusammenhang darauf zu achten, dass der Überstand der Stege 3 über dieThe webs 3 each project radially outward over the first side ring 1 and the second side ring 2 and have first guide surfaces 6 directed radially outward for guiding the plastic cage in a rolling bearing. The radial offset between the first guide surfaces 6 and the outer diameters of the side rings 1 and 2, which is generated by the projection of the webs 3 over the side rings 1 and 2, enables a very good lubricant flow in the axial direction. When dimensioning the plastic cage, it is important to ensure that the projection of the webs 3 over the
Seitenringe 1 und 2 wenigstens zwei 2 mm beträgt, um einen ausreichenden Durchfluss zu gewährleisten.Side rings 1 and 2 must be at least 2 mm apart to ensure sufficient flow.
Jeweils benachbarte Stege 3 weisen auf einander zugewandten Seiten zweite Führungsfiächen 7 zur zusätzlich Führung des Kunststoffkäfigs durch die Wälzkörper 5 auf. Die zweite Führungsflächen 7 sind dabei so geformt, dass die Wälzkörper 5 jeweils radial außerhalb eines die Wälzkörpermittelpunkte 8 miteinander verbindenden Kreises 9 gegen die zweiten Führungsflächen 7 anlaufen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt somit eine Mischführung vor, an der sowohl die ersten Führungsflächen 6 als auch die zweiten Führungsflächen 7 beteiligt sind. Die Beteiligung der zweiten Führungsflächen 7 ist optional und kann auch entfallen. Sie wirkt sich insgesamt stabilisierend aus.Neighboring webs 3 each have second guide surfaces 7 on sides facing each other for additional guidance of the plastic cage by the rolling elements 5. The second guide surfaces 7 are shaped in such a way that the rolling elements 5 each run against the second guide surfaces 7 radially outside a circle 9 connecting the rolling element centers 8. In the embodiment shown, there is thus a mixed guide in which both the first guide surfaces 6 and the second guide surfaces 7 are involved. The involvement of the second guide surfaces 7 is optional and can also be omitted. It has an overall stabilizing effect.
Auf den Seiten der Stege 3, auf denen sich die zweiten Führungsflächen 7 befinden, sind weiterhin flächige Vertiefungen 10 angeordnet. In diesen Vertiefungen 10 können Schmutzpartikel abgelagert werden, die dadurch von den zweiten Führungsflächen 7 und auch von den ersten Führungsflächen 6 ferngehalten werden und somit kann eine Beschädigung oder eine verstärkte Abnutzung der Führungsflächen 6 und 7 bzw. der mit den Führungsflächen 6 und 7 in Kontakt stehenden Gegenflächen durch diese Schmutzpartikel vermieden werden. Um ein Entformen des Kunststoffkäfigs nach dem Spritzgussprozess zu ermöglichen, sind die Vertiefungen 10 sehr flach ausgeführt, so dass nur eine geringe Hinterschneidung entsteht, die ohne Beschädigung des Kunststoffkäfigs überwunden werden kann. Es hat sich gezeigt, dass die geschilderten Eigenschaften der Vertiefungen 10 erzielt werden können, wenn diese maximal 0,3 mm tief sind.Flat depressions 10 are also arranged on the sides of the webs 3 on which the second guide surfaces 7 are located. Dirt particles can be deposited in these depressions 10, which are thereby kept away from the second guide surfaces 7 and also from the first guide surfaces 6, and thus damage or increased wear of the guide surfaces 6 and 7 or the counter surfaces in contact with the guide surfaces 6 and 7 by these dirt particles can be avoided. In order to enable the plastic cage to be removed from the mold after the injection molding process, the depressions 10 are made very flat, so that only a small undercut is created, which can be overcome without damaging the plastic cage. It has been shown that the properties of the depressions 10 described can be achieved if they are a maximum of 0.3 mm deep.
Die einander zugewandten Seiten benachbarter Stege 3 weisen im Bereich ihres Innendurchmessers Vorsprünge 11 auf, die die Wälzkörper 5 gegen Herausfallen sichern. Dadurch wird die Montage des wälzkörperbestückten Käfigs erleichtert, da die Beweglichkeit der Wälzkörper 5 radial nach innen begrenzt ist. Die Vorsprünge 11 sind vorzugsweise axial mittig angeordnet und erstrecken sich in AxialrichtungThe sides of adjacent webs 3 facing each other have projections 11 in the area of their inner diameter, which secure the rolling elements 5 against falling out. This makes it easier to assemble the cage equipped with rolling elements, since the mobility of the rolling elements 5 is limited radially inwards. The projections 11 are preferably arranged axially centrally and extend in the axial direction
jeweils nicht ganz bis zu den Seitenringen 1 und 2, so dass ein Spalt 12 verbleibt. Verglichen mit einer festen Anbindung der Vorsprünge 11 an die Seitenringe 1 und 2 führt dies zu einer Erhöhung der Flexibilität des Kunststoffkäfigs, was wiederum die Montage erleichtert.not quite up to the side rings 1 and 2, so that a gap 12 remains. Compared to a fixed connection of the projections 11 to the side rings 1 and 2, this leads to an increase in the flexibility of the plastic cage, which in turn facilitates assembly.
Im Bereich der ersten Führungsflächen 6 weisen die Stege 3 radiale Ausnehmungen 13 auf. Um ein Entformen in Axialrichtung zu ermöglichen sind die Ausnehmungen 13 zu wenigstens einer axialen Endfläche der Stege 3 hin offen.In the area of the first guide surfaces 6, the webs 3 have radial recesses 13. In order to enable demolding in the axial direction, the recesses 13 are open towards at least one axial end surface of the webs 3.
Die Übergangsbereiche 14 zwischen den Stegen 3 und den Seitenringen 1 und 2 sind jeweils abgerundet, um die Spannungskonzentration in diesen Bereichen zu reduzieren.The transition areas 14 between the webs 3 and the side rings 1 and 2 are each rounded to reduce the stress concentration in these areas.
Die einander zugewandten Axialflächen 15 der Seitenringe ,1 und 2, die das Axialspiel der Wälzkörper 5 begrenzen, sind jeweils im Bereich zwischen zwei benachbarten Stegen 3 konvex gewölbt. Dadurch lässt sich die Reibung der daran anlaufenden Wälzkörper 5 reduzieren.The mutually facing axial surfaces 15 of the side rings 1 and 2, which limit the axial play of the rolling elements 5, are each convexly curved in the area between two adjacent webs 3. This reduces the friction of the rolling elements 5 running against them.
Die Wälzkörper 5 rollen zwischen einem Innenring 16 und einem Außenring 17 ab. Der Außenring 17 weist auf seinen beiden Axialseiten jeweils radial einwärts gerichtete Flansche 18 auf. Auf den radial nach innen gerichteten Flächen 19 der Flansche 18 gleiten die ersten Führungsflächen 6 der Stege 3.The rolling elements 5 roll between an inner ring 16 and an outer ring 17. The outer ring 17 has flanges 18 directed radially inwards on both of its axial sides. The first guide surfaces 6 of the webs 3 slide on the radially inwards directed surfaces 19 of the flanges 18.
Im eingebauten Zustand ist der Kunststoffkäfig mit einem Schmiermittel, insbesondere einem Fett umgeben. Dieses Fett benetzt insbesondere auch die ersten Führungsflächen 6 und die zweiten Führungsflächen 7, um den Verschleiß in diesen Bereichen möglichst minimal zu halten.When installed, the plastic cage is surrounded by a lubricant, in particular a grease. This grease also wets the first guide surfaces 6 and the second guide surfaces 7 in particular in order to keep wear in these areas as minimal as possible.
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Schweinfurt, 06.08.2001 DE 00 029 DE STP-he.seSchweinfurt, August 6, 2001 DE 00 029 DE STP-he.se
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Also Published As
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|---|---|
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
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|
| R163 | Identified publications notified |
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| R071 | Expiry of right |