Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Wälzlaσerkäfiqs aus poly eren Werkstoffen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein Werkzeug zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs aus polymeren Werkstoffen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.

Derartige Wälzlagerkäfige werden bisher mit Werkzeugen hergestellt, die eine Vielzahl von radial beweglichen Form¬ teilen aufweisen, mit denen die Formen für die die Borde verbindenden Stege und die Führungsaussparungen für die Wälzkörper gebildet werden. Diese Werkzeuge sind einerseits nur sehr zeitaufwendig und kostenintensiv herzustellen und unterliegen andererseits einem hohen Verschleiß.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst wer¬ den, ein Verfahren und ein hierfür geeignetes Werkzeug anzu¬ geben, das eine kostengünstige Herstellung derartiger Wälz¬ lagerkäfige sowie des hierzu verwendeten Werkzeugs ermög¬ licht. Darüber hinaus soll das Werkzeug eine hohe Standzeit aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des An¬ spruches 1 angegebenen Verfahrensmerkmale bzw. durch die im Kennzeichen des Anspruches 6 angegebenen gegenständlichen Merkmale.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es nicht nur, Wälz¬ lagerkäfige aus polymeren Werkstoffen kostengünstig herzu¬ stellen, sondern es tritt darüber hinaus u.a. der vorteil¬ hafte Effekt auf, daß die gebildeten Taschen ein großes Reservoir für Schmiermittel bilden, so daß deutlich ver¬ besserte SchmierVerhältnisse entstehen, wodurch wiederum die Lebensdauer günstig beeinflußt wird.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Werkzeugs gemäß der vorliegendne Er¬ findung,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Abschnitts eines erfindungsgemäß hergestellten Wälzlager- käfigs,

Fig. 3 die Draufsicht auf einen Abschnitt einer Ab¬ wicklung eines Wälzlagerkäfigs mit einseitig angeordneten Durchbrüchen der Taschen im Bordbereich,

Fig. 4 die Draufsicht auf einen Abschnitt einer Ab¬ wicklung eines Wälzlagerkäfigs mit ab¬ wechselnd angeordneten Durchbrüchen der Taschen im Bordbereich und

Fig. 5 eine Ansicht gemäß dem Schnitt I-I des kreis¬ förmigen Ausschnitts der Fig. 3.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Werkzeug bezeichnet, das aus einem vorzugsweise stationären Innenformteil 2 mit einer zylindrischen Außenfläche 3, einem bevorzugt ebenfalls stationären Außenfor teil 4 mit einer die Außenfläche 3 in einem Abstand 5 koaxial umgebenden zylindrischen Innenfläche 6 und zwei im Hohlraum 7 zwischen Innen- und Außenformteil 2 und 4 bzw. zwischen deren Außen- und Innenflächen 3 und 6 axial zur Zentralachse 8 verschiebbaren Buchsen 9 und 10 besteht. Jede Buchse 9, 10 ist von je einer Seite aus in den Hohlraum 7 einschiebbar und nach dieser Seite wieder herausziehbar.

An der in der Fig. 1 rechts dargestellten Buchse 10 ist ein vorzugsweise mittig in den Hohlraum 7 ragender Taschenformteil 11 vorgesehen, dessen Dicke 12 kleiner ist als der Abstand 5, also kleiner ist als die lichte Weite zwischen der Außenfläche 3 und der Innenfläche 6 des Werkzeuges 1. Das Taschenformteil 11 ist bei geschlossenem Werkzeug 1 bis auf einen der Wandstärke des zu bildenden Bords 13 (Fig. 2) eines herzustellenden Wälzlagerkäfigs 14 entsprechenden Abstand 15 an die andere, also an die gegenüberliegende Buchse 9, heranschiebbar.

Am Innenformteil 2 bzw. an dessen Außenfläche 3 und an der Innenfläche 6 des Außenformteils 4 sind am Umfang verteilt eine Vielzahl von Erhöhungen 16 bzw. 17 vorgesehen, die jeweils bis zum Taschenformteil 11 reichen. Bei geschlossenem Werkzeug 1 können so ein Bord-Formhohlraum 18 und Steg-Formhohlräume 19 und 20 gebildet werden, wobei durch die Erhöhungen 16 bzw. 17 Führungsaussparungen 21 bzw. 22 für vom zu fertigenden Wälzlagerkäfig 14 zu führenden Wälzkörper eines Wälzlagers gebildet werden. Beim Formprozeß entsteht also ein Wälzlagerkäfig 14 mit im Querschnitt axial zur Zentralachse 8 verlaufender U-Form, deren Basis der

Bord 13 und deren Schenkel 23, 24 die Stege 25 und die Führungsaussparungen 21, 22 bilden.

Wie ersichtlich, entspricht der Abstand 5 zwischen der Außenfläche 3 und der Innenfläche 6 der Innen- und

Außenformteile 2, 4 der Dicke 26 des Wälzlagerkäfigs, wobei der Durchmesser der Außenfläche 3 dem Innendurchmesser 27 des Wälzlagerkäfigs 14 und der Durchmesser der Innenfläche 6 dem Außendurchmesser 28 des Wälzlagerkäfigs 14 entspricht.

Für die Herstellung des Wälzlagerkäfigs 14 wird ein polymerer Werkstoff verwendet, der nach dem Formprozeß noch elastisch verformbar ist.

Das Einbringen des polymeren Werkstoffes erfolgt über einen oder über mehrere Angußkanäle 39.

Außerdem wird die Wandstärke der Schenkel 23, 24 und des Bords 13 möglichst dünn gewählt. Beispielsweise beträgt die Wandstärke bevorzugt etwa 0,2 mm bis 1,0 mm, insbesondere etwa 0,3 mm bis 0,5 mm. Die Wandstärke sollte möglichst die Dicke von etwa 1 mm nicht überschreiten.

Besonders geeignete Werkstoffe sind thermoplastisch verarbeitbare flüssigkristalline Polymere oder deren Mischungen mit anderen amorphen oder teilkristallinen Kunststoffen. Eingesetzt werden können beispielsweise flüssigkristalline Kunststoffe auf der Basis von Polyester oder bei Verwendung von Mischungen Polyamide, Polyetherimide, Polyethersulfone oder Polyetherketone.

Diese Polymere ermöglichen aufgrund ihrer sehr hohen Festigkeitswerte, daß bei ausreichender Festigkeit der herzustellenden Wälzlagerkäfige diese mit einer außergewöhnlich dünnen Wandstärke hergestellt werden können.

Die Herstellung eines Wälzlagerkäfigs gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt derart, daß nach dem Schließen des Werkzeugs 1 die Formhohlräume 18, 19, 20 durch einen Spritz-, Preß- oder Gießprozeß in an sich bekannter Weise mit dem vorgesehenen polymeren Werkstoff gefüllt werden.

Nach der Polymerisation dieses polymeren Werkstoffes werden die Buchsen 9, 10 ausgefahren und die Schenkel des Wälzlagerkäfigs 14 freigestellt. Anschließend wird der Wälzlagerkäfig 14 pneumatisch oder mechanisch, beispielsweise durch einen geeigneten Auswerfer, aus dem

Hohlraum 7 herausgedrückt. Dabei werden die Schenkel 23, 24 durch die Erhöhungen 16 bzw. 17 am Innen- und Außenformteil 2, 4 elastisch nach innen ausgelenkt und nach Überwindung der Haltekraft der Erhöhungen 16, 17 der Wälzlagerkäfig 14 aus dem Werkzeug 1 durch einen geeigneten Auswerfer oder auch pneumatisch ausgestoßen. Nach Überwindung der Erhöhungen 16, 17 federn die Schenkel 23, 24 durch die Rückfederungseigenschaften des eingesetzten Polymers in die während des Formprozesses gebildete Lage zurück.

Um den Entformungsprozeß zu gewährleisten oder zu erleichtern, sind bevorzugt wenigstens die Anlauf- Stirnflächen 29 bzw. 30 der Erhöhungen 16 und 17 in Anlaufrichtung ansteigend abgeschrägt, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Im Werkzeug 1 sind mehrere Angußkanäle vorgesehen, die vorzugsweise im Innen- und Außenformteil 2, 4 eingebracht sind und in die Steg- und/oder Bord-Formhohlräume 18, 19 münden.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Taschenformteil 11 als umlaufender zylindrischer Ring ausgebildet sein, so daß ein an einer Bordseite einseitig offener Wälzlagerkäfigring oder

ein Wälzlagerkäfig mit Taschen 38 in Form einer Ringnut entsteht. Es können jedoch auch je Führungsaussparung 21 und 22 separate Taschen gebildet und die Taschenformteile 11 als einzelne Zungen ausgebildet werden. Der oder die Taschenformteile 11 werden hierbei in Richtung des in Fig. 3 dargestellten Pfeiles 31 herausgezogen.

Gemäß einer anderen, in Fig. 4 als Abwicklung dargestellten Ausgestaltung der Erfindung können an beiden Buchsen 9, 10 separate Taschenformteile 11.1 bzw. 11.2 umlaufend abwechselnd auf beiden Bordseiten 32, 33 des Wälzlagerkäfigs 14 angeordnet werden. Dadurch entsteht ein Wälzlagerkäfig 14 mit abwechselnd auf einer Bordseite 32, 33 offenen Taschen 38 und mit zwischen den Taschenöffnungen 34 verbleibenden Bordabschnitten 35. Die Entformung der Buchsen 9, 10 erfolgt in Richtung der Pfeile 36 bzw. 37. Beim Entformen werden hierbei auch die Bordabschnitte 35 elastisch zusammengedrückt. Diese federn nach dem Entformen ebenfalls durch die Rückfederungseigenschaften des verwendeten Polymers in die ursprünglich geformte Gestalt zurück.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel grenzen die Taschenformteile 11.1 und 11.2 der Buchsen 9, 10 bei geschlossenem Werkzeug unmittelbar aneinander, so daß zwischen den Taschen keine Trennstege gebildet werden, welche die Schmierverhältnisse behindern würden. Sollten aus Fertigungsgründen geschlossene Trennstege oder nicht geschlossene stegähnliche Versteifungsrippen erforderlich sein, dann ist jeweils zwischen den benachbarten Taschenfor teilen 11-1 und 11.2 ein deren Wandstärke formender Spalt vorzusehen.

Gemäß einer in der Fig. 5 dargestellten Weiterbildung der Erfindung kann der jeweils zu bildende Bord 13 derart ausgebildet sein, daß er in radialer Richtung des

Doppelpfeiles P federnd verformbar ist. Hierzu kann der jeweilige Bord wellenförmig, schlangenlinienförmig, zickzackförmig, mäanderförmig oder dgl. ausgebildet sein.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und das zugehörige

Werkzeug können Wälzlagerkäfige der beschriebenen Art oder auch andersartige Wälzlagerkäfige außergewöhnlich wirtschaftlich hergestellt werden. Außerdem erhält man wegen der dünnen Wandstärke relativ große, als Reservoir für Schmiermittel dienende Hohlräume bzw. Taschen, wodurch die SchmiermittelVersorgung gegenüber bekannten Lösungen wesentlich verbessert ist. Das für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz gelangende Werkzeug ist rationell herstellbar und weist eine hohe Standzeit auf.