DE102006035180A1

DE102006035180A1 - Vierpunktlager

Info

Publication number: DE102006035180A1
Application number: DE200610035180
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Oetjen
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-07-29
Filing date: 2006-07-29
Publication date: 2008-01-31

Abstract

Ein Vierpunktlager (1, 24) zeichnet sich in erfindungsgemäßer Weise dadurch aus, dass die Wälzkörper als Kugelrollen (5) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (6, 7) ausgebildet und vollrollig angeordnet sind. Gegenüber einem Vierpunktlager nach dem bisherigen Stand der Technik wird dadurch eine wesentliche Leistungssteigerung erzielt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Vierpunktlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen der beiden unabhängigen Patentansprüche 1 und 7.
Hintergrund der Erfindung
Vierpunktlager haben am Innen- und am Außenring je zwei kreisbogenförmige Laufbahnen, deren Krümmungsmittelpunkte so gegeneinander versetzt sind, dass die Lagerkugeln die Laufringe bei radialer Belastung in vier Punkten berühren. Einer der beiden Laufringe, meistens der Innenring, ist geteilt ausgeführt, damit die Lagerkugel eingeführt werden können. Vierpunktlager sind für wechselnde, rein axiale Belastungen oder überwiegende Axiallast geeignet. Dabei berühren die Lagerkugeln den Innen- und den Außenring nur an je einem Punkt, wie in einem axialbelasteten einreihigen Schrägkugellager. Die Druck winkel der Vierpunktlager sind gewöhnlich groß. Es kann daher hohe axiale Kräfte in beiden Richtungen aufnehmen. Hauptanwendungsgebiet ist der Getriebebau, wo axiale Belastungen in beiden Richtungen auftreten und wo eine enge axiale Führung und eine geringe Lagerbreite gefordert werden.
Ein derartiges Vierpunktlager ist beispielsweise aus der DE 1 723 789 U1 vorbekannt. Wie aus der zugehörigen 1 ersichtlicht, besteht dieses Vierpunktlager aus einem Außenring, der mit zwei Schultern die rillenförmige Laufbahn begrenzt, während der Innenring zweigeteilt derart ausgebildet ist, dass in der Mitte eine radiale Sprengfuge gebildet ist. Zwischen beiden Lagerringen wälzen in einem Käfig geführte Lagerkugeln ab.
Nachteilig dabei ist, dass durch den verwendeten im Käfig in Umfangsrichtung weniger Lagerkugeln unterbringbar sind, so dass die Tragfähigkeit eingeschränkt ist. Ein weiterer Nachteil ist dadurch begründet, dass die Breite der Lagerkugeln nur etwa zur 70% genutzt wird, so dass axialer Bauraum verschwendet und das Gewicht erhöht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vierpunktlager bereit zu stellen, das die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass die Wälzkörper als Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten, sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet und vollrollig angeordnet sind.
Gegenüber einem Vierpunktlager nach dem bisherigen Stand der Technik ergeben sich durch das Abspecken der schlanken Kugelrolle gegenüber bekannten Lagerkugeln nachstehend aufgeführte Vorteilsvarianten für:

– leistungsfähiger, aber axial schmäler bei gleichen Außendurchmesser
– leistungsfähiger bei gleicher Breite, aber mehr Fettraum
– leistungsgleich, aber radial kleiner und axial schmäler

Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Vierpunktlager sind in den nachstehenden Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.
So geht aus Anspruch 2 hervor, dass der Lageraußenring zweiteilig ausgebildet ist und in einen rillenförmigen Laufbahnfreistich Abstandstrennkugel angeordnet sind. Die Trennung des Lageraußenringes hat den Vorteil, dass bei einer schnellen drehenden Welle durch die fehlende Zweiteilung des Lagerinnenringes keine Einbußen der Laufbahnqualitäten hingenommen werden müssen. Die im rillenförmigen Laufbahnfreistich des Lageraußenringes angeordneten Abstandstrennkugeln sorgen dafür, dass die Kugelrollen sich bei Betrieb des Lager nicht an ihren Umfangsflächen gleitend berühren, so dass die Reibung vermindert ist. Außerdem sorgen die Abstandtrennkugel dafür, dass ein leiserer Lauf der Lagereinheit gewährleistet ist.
Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung sind die Abstandstrennkugel gemäß Anspruch 3 aus einem Kunststoff oder einer Keramik gefertigt.
Nach einem anderen Merkmal gemäß Anspruch 4 soll einer der Lagerringe mit je einer Deckscheibe drehfest verbunden sein, deren anderes radiales Ende vom zugehörigen anderen Lagerring durch einen Spalt beabstandet ist.
Als vorteilhaft hat es sich in diesen Zusammenhang erwiesen, wenn gemäß Anspruch 5 die Deckscheiben aus einem Eisenwerkstoff gefertigt sind, der einem Härtevorgang unterworfen ist. Der Nutzen der vorhandenen Deckscheiben ist zweifach zu bewerten. Zu einem sorgen sie dafür, dass das Lager ordnungsgemäß abgedichtet ist, so dass im Lager vorhandenes Schmierfett nicht nach außen dringen kann und Schmutz von außen nicht in das Innere des Lagers gelangen kann. Zum anderen können sich die Kugelrollen stirnseitig an den Dichtscheiben vorteilhaft abstützten, denn bei kleinen Drehzahlen und geringen Radialkräften neigen diese zum seitlichen Verkippen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist nach Anspruch 6 vorgesehen, dass der zweiteilig ausgebildete Lagerring an mehreren voneinander beabstandet Umfangsstellen mit je einer Ausnehmung versehen ist, in die ein zugehöriges Halteelement eingesetzt ist. Auf diese Weise ist eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Lagerteilringen gebildet, so dass sich diese bei Transport nicht voneinander trennen können.
Die Aufgabe der Erfindung wird nach dem kennzeichnenden Teil des zweiten unhabhängigen Anspruchs 7 in Verbindung mit diesem Oberbegriff auch dadurch gelöst, dass die Wälzkörper als Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch vor einer Kugelgrundform abgeflachten, sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet und vollrollig angeordnet sind und der Lageraußenring mit einen durchgehenden Axialschlitz versehen ist.
Der Vorteil dieser zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Vierpunktlagers liegt insbesondere darin, dass aufgrund des fehlenden Sprengens eines der Lagerringe dieser sich nicht in der Rundheit nicht verändert, was sich positiv auf die Qualität der Laufbahn auswirkt. Ansonsten gelten die gleichen Vorteile wie unter der ersten Erfindungsvariante bereits ausgeführt.
In vorteilhafter Weiterbildung dieser zweiten Erfindungsvariante ist nach Anspruch 8 vorgesehen, dass einer der Lagerringe mit je einer Deckscheibe drehfest verbunden ist, deren anderes radiales Ende vom zugehörigen anderen Lagerring durch einen Spalt beabstandet angeordnet ist.
Schließlich sollen ach einem letzten Merkmal der Erfindung nach Anspruch 9 die Deckscheiben aus einem Eisenwerkstoff gefertigt und einem Härtevorgang unterworfen sein.
Auch hier gelten die bereits aufgeführten Vorteile analog zur ersten Erfindungsvariante.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindungen geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in vereinfachter Form dargestellt sind.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein erstes erfindungsgemäß ausgebildetes Vierpunktlager,
2 eine Seitenansicht dieses Lagers, teilweise geschnitten,
3 einen Längsschnitt durch das Lager gemäß der Linie III-III in 2,
4 eine vergrößerte Darstellung des oberen Teiles von 3,
5 einen Axialschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Variante des Lagers,
6 eine vergrößerte Darstellung des oberen Teil des Lagers gemäß 5 und
7 eine perspektivische Darstellung dieses Lagers.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Aus dem 1–4 geht ein als Vierpunktlager eines ausgebildetes Radialwälzlager hervor, das im Wesentlichen aus einem Lageraußenring 2 und einem Lagerinnenring 3 besteht, wobei der Lageraußenring 2 zweiteilig ausgebildet ist und aus den beiden Teilringen 2.1, 2.2 besteht, die ursprünglich einstückig miteinander verbunden waren und durch eine Sprengfuge 4 vereinzelt sind. Beide Lagerringe 2, 3 weisen in Axialrichtung voneinander beabstandete Borde 12, 13, 14, 15 auf. Zwischen den Lagerringen 2, 3 wälzen eine Vielzahl von einer Kugelgrundform abgeflachten Kugelrollen 5 ab, die parallel verlaufende Seitenflächen 6, 7 aufweisen. Bei reiner Radiallast liegen die Kugelrollen 5 mit ihren Mantelflächen an den Punkten 8, 9, 10 und 11 des Lagerinnenringes 3 und Lageraußenringes 2 an. Bei auftretender Axiallast werden je nach Richtung entweder die Punkte 8, 11 oder die Punkte 9, 10 berührt. Wie weiter erkennbar, weisen die Kugelrollen 5 je einen Druckwinkel α, β auf, der im Ausführungsbeispiel etwa 25° beträgt. Der aus den beiden Teilringen 2.1, 2.2 zusammengesetzten Lageraußenring 2 weist im Bereich der Sprengfuge 4 einen rillenförmigen Laufbahnfreistich 16 auf, der als Laufbahn für Abstandstrennkugeln 17 fungiert, die zwischen Kugelrollen 5 angeordnet sind und diese auf Abstand von einander halten. Die Abstandstrennkugeln 17 können aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid oder aus einer Keramik, beispielsweise aus Siliziumnitrid gefertigt sein.
Zum Vierpunktkugellager 1 gehören weiter die beiden Deckscheiben 18, 19, die in die Aufnahmebohrung der Borde 12, 13 des Lageraußenringes 2 eingepresst sind. Die Deckscheiben 18, 19 sind vom Lagerinnenring 3 um eine nicht näher bezeichneten Spalte beabstandet angeordnet, so dass eine wirksame Spaltdichtung realisiert ist. Rotiert beispielsweise der Lagerinnenring 3 mit einer geringen Geschwindigkeit um die Lagerachse 20, so können sich die Kugelrollen 5 an den Deckscheiben 18, 19 abstützen. Bei sich erhöhender Rotationsgeschwindigkeit richten sich die Kugelrollen 5 wieder in eine senkrechte Lage aus. Schließlich ist auch erkennbar, dass die beiden Teilringe 2.1, 2.2 mit je einer halben kreisförmig Ausnehmung 21, 22 versehen sind, in die ein Halteelement 23 eingesetzt ist, so dass das Vierpunktlager 1 unverlierbar zusammengehalten ist.
In den 5, 6 und 7 ist die im zweiten unabhängigen Anspruch 7 beschriebene Variante des erfindungsgemäßen Vierpunktkugellagers 24 zeichnerisch dargestellt. Soweit bau- und funktionsgleiche Bauteile verwendet sind, erhalten diese das gleiche Bezugszeichen. Wie erkennbar, besteht das Vierpunktkugellager 24 aus den Lagerringen 25, 3 zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen eine Vielzahl von abgeflachten Kugelrollen 5 abwälzen, die parallel verlaufende Seitenflächen 6, 7 aufweisen. Bei einer Radiallast liegen die Kugelrollen 5 mit ihren Mantelflächen an den Punkten 8, 9, 10, 11 des Lagerinnenrings 3 und des Lageraußenrings 25 an. Bei auftretender Axiallast werden je nach Richtung entweder die Punkte 8, 11 oder die Punkte 9, 10 berührt. Wie weiter erkennbar, weisen die Kugelrollen 5 je einen Druckwinkel α, β auf, der etwa 25° beträgt. Auch ist dieses Vierpunktlager 24 mit Deckscheiben 18, 19 versehen, die in die Aufnahmebohrung der Borde 12, 12 des Lageraußenrings 25 eingepresst sind und vom zugehörigen Lagerinnenring 3 durch einen Spalt beabstandet sind.
Der entscheidende Unterschied zur ersten im Hauptanspruch 1 beschrieben Erfindungsvariante liegt darin, dass der Lageraußenring 25 nicht zweiteilig ausgebildet ist, sondern an einer Stelle seines Umfangs einen durchgehenden Axialschlitz 26 aufweist, so dass der Lageraußenring 25 in Umfangsrichtung aufweitbar ist. Durch dieses technische Merkmal ist sichergestellt, dass das Befüllen des Lagers 24 mit Kugelrollen 5 erleichtert ist. Auch ist bei diesem Vierpunktlager 24 auf die Abstandstrennkugeln 17 verzichtet, was dieses in seiner Herstellung wesentlich vereinfacht. Der geringfügige Nachteil liegt darin, dass sich die Kugelrollen 5 mit ihren Umfangsflächen bei der Rotation des Lagers 24 berühren, also die Reibung geringfügig erhöht ist. Der Lageraußenring 25 ist zusätzlich mit einer Haltekerbe 27 versehen, um ein Verdrehen in einem nicht dargestellten Gehäuse zu vermeiden.

1: Vierpunktkugellager
2: Lageraußenring
2.1: Teilring
2.2: Teilring
3: Lagerinnenring
4: Sprengfuge
5: Kugelrolle
6: Seitenfläche
7: Seitenfläche
8: Punkt
9: Punkt
10: Punkt
11: Punkt
12: Bord
13: Bord
14: Bord
15: Bord
16: Laufbahnfreistich
17: Abstandstrennkugel
18: Deckscheibe
19: Deckscheibe
20: Lagerachse
21: Ausnehmung
22: Ausnehmung
23: Halteelement
24: Vierpunktlager
25: Lageraußenring
26: Axialschlitz
27: Haltekerbe
α: Druckwinkel
β: Druckwinkel

Claims

Vierpunktlager (1) mit einem Lagerinnen- (3) und einem Lageraußenring (2), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei die Laufbahnen gegeneinander versetzte Krümmungsmittelpunkte aufweisen, so dass die Wälzkörper die Lagerringe (3, 2) bei radialer Belastung an vier Punkten (8, 9, 10, 11) berühren und wobei einer der Lagerringe (3, 2) zweiteilig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper als Kugelrollen (5) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten, sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (6, 7) ausgebildet und vollrollig angeordnet sind.
Vierpunktlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2) zweiteilig ausgebildet ist und in einem rillenförmigen Laufbahnfreistich (16) Abstandstrennkugeln (17) angeordnet sind.
Vierpunktlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandstrennkugeln (17) aus einem Kunststoff oder aus einer Keramik gefertigt sind.
Vierpunktlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Lagerringe (2) mit je einer Deckscheibe (18, 19) drehfest verbunden ist, deren anderes radiales Ende vom zugehörigen anderen Lagerring (3) durch einen Spalt beabstandet angeordnet ist.
Vierpunktlager (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheiben (18, 19) aus einem Eisenwerkstoff gefertigt und einem Härtevorgang unterworfen sind.
Vierpunktlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiteilig ausgebildete Lagerring (2) an mehreren voneinander beabstandeten Umfangsstellen mit je einer Ausnehmung (21, 22) versehen ist, in die ein zugehöriges Halteelement (23) eingesetzt ist.
Vierpunktlager (24) mit einem Lagerinnen- (3) und einem Lageraußenring (25), zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, wobei die Laufbahnen gegeneinander versetzte Krümmungsmittelpunkte aufweisen, so dass die Wälzkörper die Lagerringe (3, 25) bei radialer Belastung an vier Punkten (8, 9, 10, 11) berühren, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper als Kugelrollen (5) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten, sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (6, 7) ausgebildet und vollrollig angeordnet sind und der Lageraußenring (25) mit einem durchgehenden Axialschlitz (26) versehen ist.
Vierpunktlager (24) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Lagerringe (25) mit je einer Deckscheibe (18, 19) drehfest verbunden ist, deren anderes radiales Ende vom zugehörigen anderen Lagerring (3) durch einen Spalt beabstandet angeordnet ist.
Vierpunktlager (24) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckscheiben (18, 19) aus einem Eisenwerkstoff gefertigt und einem Härtevorgang unterworfen sind.