DE102005003987B4

DE102005003987B4 - Spielfreies Radialkugellager

Info

Publication number: DE102005003987B4
Application number: DE102005003987.1A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Alexander (FH) Zernickel; Ernst Neuwirth; Dipl.-Ing. Jochen (FH) Schrök
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2025-01-29
Also published as: FR2881489A1; DE102005003987A1; FR2881489B1

Abstract

Spielfreies Radialkugellager (1) mit einem zweiteiligen Lagerinnenring (3), zwischen dem und einem konzentrisch angeordneten Lageraußenring (2) auf zugehörigen Laufbahnen (3.4, 2.2) um eine Lagerachse (4) Lagerkugeln (6) abrollen, wobei zwei in axialer Richtung durch einen Spalt (7) voneinander beabstandete Innenringteile (3.1) von einer an beiden Enden mit einem radial nach außen gerichteten Bord (8.1, 8.2) versehenen Innenhülse (8) aufgenommen sind und wenigstens eines der beiden Innenringteile (3.1) von einem Federelement in axialer Richtung mit Druck beaufschlagt ist, so dass die Lagerkugeln (6) unter Vorspannung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laufbahn (2.2) des Lageraußenringes (2) hohlkugelig derart ausgebildet ist, dass deren Krümmungsradius ( R ) auf der Lagerachse (4) liegt und dass die beiden Innenringteile (3.1) durch einen radialen Spalt (9) beabstandet von der Innenhülse (8) angeordnet sind.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein spielfreies Radialkugellager mit einem zweiteiligen Lagerinnenring, zwischen dem und einem konzentrisch angeordneten Lageraußenring auf zugehörigen Laufbahnen um eine Lagerachse Lagerkugeln abrollen, wobei zwei in axialer Richtung durch einen Spalt voneinander beabstandete Innenringteile von einer an beiden Enden mit einem radial nach außen gerichteten Bord versehenen Innenhülse aufgenommen sind und wenigstens eines der beiden Innenringteile von einem Federelement in axialer Richtung mit Druck beaufschlagt ist, so dass die Lagerkugeln unter Vorspannung gehalten sind.
Hintergrund der Erfindung
Ein derart gattungsgemäß ausgebildetes spielfreies Radialkugellager ist aus der DE 198 07 514 A1 vorbekannt. Wie dem in 1 dargestellten Kugellager entnehmbar, wälzen in einem Käfig geführte Lagerkugeln an einer Außenlaufbahn einer Kugelrille eines Lageraußenringes und an einer Innenlaufbahn eines konzentrisch dazu angeordneten Innenringes ab. Die Innenlaufbahn wird gemeinsam von einem ersten und einem zweiten Lagerringteil gebildet, die voneinander in axialer Richtung beabstandet sind und von einer spanlos geformten Innenhülse aufgenommen sind. Diese weist radial nach außen gerichtete Borde auf, wobei der eine Bord eine Stirnfläche des ersten Lagerringteiles umgreift, während der andere Bord eine Wellfeder umfasst, die sich in axialer Richtung am zweiten Ringteil anschließt. Diese Wellfeder sorgt nun für die Vorspannung im Kugellager, indem sie den zweiten beweglichen Lagerringteil gegen die Lagerkugeln und somit gegen den ersten festen Lagerringteil drückt. Im Axialschnitt ist weiter erkennbar, dass die Lagerkugel stärker gekrümmt ist als das Profil der konkaven Kugelrille, d.h., dass der Radius der Lagerkugel kleiner ist als der Radius der Kugellaufrille. Wird nun die Lagerachse um einen bestimmten Betrag verkippt, so wird der Berührungspunkt zwischen Außenlaufbahn und Lagerkugel wandern, so dass eine Fehlstellung der Welle ausgleichbar ist.
Nachteilig dabei ist, dass ein solches Radialkugellager zum einen einen relativ geringen Verschwenkwinkel aufweist, so dass nur geringe Fehlstellungen ausgleichbar sind, und zum anderen einen Radialschlag, d.h., bei dem das zu lagernde Teil in radialer Richtung bewegt wird, nicht ausgleichen kann.
In diesem Zusammenhang sind dem Fachmann weitere Radialkugellager bekannt, die zwar spielfrei sind, aber keine Radialschläge ausgleichen können. Derartige Radialkugellager weisen einen zweigeteilten Lageraußenring auf, der in axialer Richtung von einem Federelement mit Druck beaufschlagt ist. In der DE41 14 643A1 und in der DE 42 24 992 A1 sind solche Lager vorbeschrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Radialkugellager so zu verbessern, dass einerseits dessen Verschwenkbarkeit vergrößert ist und dass andererseits Radialschläge ausgleichbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass eine Laufbahn des Lageraußenringes hohlkugelig derart ausgebildet ist, dass deren Krümmungsradius auf der Lagerachse liegt und das die beiden Innenringteile durch einen radialen Spalt beabstandet von der Innenhülse angeordnet sind.
Durch die hohlkugelige Ausbildung der Laufbahn des Lageraußenringes und die Lage von dessen Krümmungsradius auf der Laufbahn wird erreicht, dass ein größerer Schwenkwinkel realisiert werden kann und somit größere Fehlstellungen des zu lagernden Teiles ausgleichbar sind. Die Einhaltung des radialen Spaltes zwischen den beiden Lagerinnenringen und der Innenhülse sorgt dafür, dass Radialschläge des zu lagernden Teiles, d.h., deren Verschiebung in Richtung Außenring möglich sind, wobei dieser Schlag durch die im Lager angeordneten elastischen Einlageringe abgemildert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass der radiale Spalt größer als der Radialschlag eines gelagerten Teiles ist. Dadurch ist sichergestellt, dass der Radialschlag immer abgefedert ist, so dass kein Anschlagen der Innenhülse an den beiden Lagerinnringen möglich ist.
Nach einem zusätzlichen Merkmal nach Anspruch 3 sollen beide Lagerringe als dünnwandige Spanlosteile ausgebildet sein. Diese lassen sich in einfacher Weise in den verschiedensten Form- und Größenvarianten herstellen.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass der Lageraußenring im Anschluß an die hohlkugelige Laufbahn in beiden Richtungen mit je einer Verlängerung fortgesetzt ist, deren Außenmantelfläche zylindrisch ausgebildet ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Lageraußenring trotz seiner hohlkugeligen Außenlaufbahn in eine Gehäusekonstruktion problemlos eingepresst werden kann.
Aus Anspruch 5 geht hervor, dass die Innenringteile winkelförmig derart ausgebildet sein sollen, dass ein axial- und ein radial verlaufender Teil zwischen sich je eine Laufbahn für die Lagerkugeln einschließen. Derartige Winkelringe sind durch spanlose Verfahren in verschiedensten Variationen und Abmessungen in einfacher Weise fertigbar.
Nach einem anderen zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 6 soll das Federelement durch einen elastischen Einlagering gebildet sein, der beidseitig zwischen der Innenhülse und dem Innenringteil angeordnet ist. Der Vorteil der beidseitigen Anordnung ist insbesondere darin begründet, dass der Radialschlag über die gesamte Lagerbreite abgefedert werden kann.
Aus Anspruch 7 geht hervor, dass die Laufbahnen der Innenringteile so geformt sein sollen, dass das Radiallager als ein Dreipunkt-Kugellager ausgebildet ist. Durch diese dreiseitige oder dreifache Punktberührung wird ein besonders leichtgängiger und reibungsarmer Lagerlauf gewährleistet.
Schließlich geht aus Anspruch 8 hervor, dass die Lagerkugeln in einem Käfig geführt sind.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Figurenliste

Die einzige Figur zeigt einen axialen Halbschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Radialkugellager.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In der einzigen Figur ist ein spielfreies Radialkugellager 1 im Längsschnitt dargestellt, das aus einem spanlos geformten Lageraußenring 2 und einem spanlos geformten Lagerinnenring 3 besteht, zwischen denen um die Lagerachse 4 in einem Käfig 5 geführte Lagerkugeln 6 abwälzen. Der Lageraußenring weist den Mittelteil 2.1 mit der hohlkugeligen Laufbahn 2.2 auf, an den sich beidseitig in axialer Richtung die Verlängerungen 2.3 anschließen, welche wiederum eine zylindrische Außenmantelfläche aufweisen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich der Lageraußenring 2 über seine beidseitig angeordneten Verlängerungen 2.3 problemlos in einer Aufnahmebohrung einer Anschlusskonstruktion fixieren lässt.
Der Lagerinnenring 3 ist zweiteilig derart ausgebildet, dass zwei winkelförmige Innenringteile 3.1 durch einen axialen Spalt 7 voneinander beabstandet sind. Beide Innenringteile 3.1 weisen einen radialen und einen axialen Schenkel 3.2, 3.3 auf, die zwischen sich je eine Laufbahn 3.4 für die Lagerkugeln 6 einschließen. Auch gehört zum Radialkugellager 1 die Innenhülse 8, die an beiden Enden mit einem radial nach außen gerichteten Bord 8.1, 8.2 versehen ist, wobei der Bord 8.1 in seinen Querschnitt dünnen als der Bord 8.2 ist. Der linksseitig angeordnete Bord 8.2 ragt in radialer Richtung bis zum axialen Schenkel 3.3 des Innenringteiles 3.1, während der rechtsseitig angeordnete Bord 8.1 in seiner radialen Ausdehnung verkürzt ist. Die winkelförmigen Innenringteile 3.1 sind mit ihrem Schenkel 3.2 um den Radialspalt 9 beabstandet von der Innenhülse 8 angeordnet. Schließlich gehört zum Radiallager 1 je ein elastischer Einlagering 10, die einerseits von den Innenringteilen 3.1 und andererseits von der Innenhülse 8 mit ihren Borden 8.1, 8.2 umschlossen sind. Diese elastischen Einlageringe 10 wirken als Federelement und beaufschlagen die Innenringteile 3.1 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung.
Wird nun die Lagerachse 4, wie in der Zeichnung dargestellt, um den Winkel α verkippt, so wird sich der Berührungspunkt 11 zwischen Lagerkugel 6 und hohlkugeliger Laufbahn 2.2 nach links verschieben, so dass eine Fehlstellung eines gelagerten Teiles in beiden Richtungen ausgleichbar ist. Um einen größeren Schwenkwinkel α zu realisieren ist es erforderlich, dass, wie in der Figur auch dargestellt, der Krümmungsradius R der hohlkugeligen Außenlaufbahn 2.2 in der Mitte der Lagerachse 4 liegt.
Ein Radialschlag eines gelagerten Teiles wird dadurch ausgeglichen, dass das zu lagernde Teil einschließlich der Innenhülse 8 nach außen unter Zusammenpressen der beiden elastischen Einlageringe 10 verschoben wird. Dabei ist das Lager so einzustellen, dass unter allen Betriebsbedingungen, auch bei einem großen Radialschlag, stets ein Abstand zwischen dem Boden der Innenhülse 8 und den beiden radialen Schenkeln 3.2 der Innenringteile 3.1 gewährleistet ist.
Das vorstehend beschriebene Lager lässt sich insbesondere in vorteilhafter Weise als Lenkungslager mit geringen Drehzahlen verwenden, wobei der Lageraußenring 2 in ein nicht dargestelltes Lenkrohr eingepreßt und die Innenhülse 8 mit einer ebenfalls nicht dargestellten Lenkspindel in Wirkverbindung steht. Die Vorteile liegen darin, dass einerseits die Lenkspindel immer vorgespannt ist und anderseits deren Fertigungsungenauigkeiten ausgleichbar sind.
Bezugszeichenliste

1: spielfreies Wälzlager
2: Lageraußenring
2.1: Mittelteil
2.2: hohlkugelige Laufbahn
2.3: Verlängerung
3: Lagerinnenring
3.1: Innenringteil
3.2: radialer Schenkel
3.3: axialer Schenkel
3.4: Laufbahn
4: Lagerachse
5: Käfig
6: Lagerkugel
7: axialer Spalt
8: Innenhülse
8.1: Bord
8.2: Bord
9: radialer Spalt
10: elastischer Einlagering
11: Punkt
R: Krümmungsradius

Claims

Spielfreies Radialkugellager (1) mit einem zweiteiligen Lagerinnenring (3), zwischen dem und einem konzentrisch angeordneten Lageraußenring (2) auf zugehörigen Laufbahnen (3.4, 2.2) um eine Lagerachse (4) Lagerkugeln (6) abrollen, wobei zwei in axialer Richtung durch einen Spalt (7) voneinander beabstandete Innenringteile (3.1) von einer an beiden Enden mit einem radial nach außen gerichteten Bord (8.1, 8.2) versehenen Innenhülse (8) aufgenommen sind und wenigstens eines der beiden Innenringteile (3.1) von einem Federelement in axialer Richtung mit Druck beaufschlagt ist, so dass die Lagerkugeln (6) unter Vorspannung gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laufbahn (2.2) des Lageraußenringes (2) hohlkugelig derart ausgebildet ist, dass deren Krümmungsradius ( R ) auf der Lagerachse (4) liegt und dass die beiden Innenringteile (3.1) durch einen radialen Spalt (9) beabstandet von der Innenhülse (8) angeordnet sind.
Radialkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Spalt (9) größer als ein Radialschlag eines gelagerten Teils ist.
Radialkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Lagerringe (2, 3) als dünnwandige Spanlosteile hergestellt sind.
Radialkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2) im Anschluß an die hohlkugelige Laufbahn (2.2) in beiden axialen Richtungen durch je eine Verlängerung (2.3) fortgesetzt ist, deren Außenmantelfläche zylindrisch ausgebildet ist.
Radialkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringteile (3.1) winkelförmig derart ausgebildet sind, dass ein axial und ein radial verlaufender Schenkel (3.3, 3.2) zwischen sich je eine Laufbahn (3.4) für die Lagerkugeln (6) einschließen.
Radialkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement durch einen elastischen Einlagering (10) gebildet ist, der beidseitig zwischen der Innenhülse (8) und dem Innenringteil (3.1) angeordnet ist.
Radialkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnen (3.4) der Innenringteile (3.1) so geformt sind, dass ein Dreipunkt-Kugellager gebildet ist.
Radialkugellager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkugeln (6) in einem Käfig (5) geführt sind.