DE4008347A1 - Schraegkugellager und verfahren zur montage eines solchen kugellagers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrägkugellager sowie ein Verfahren zur Montage eines sol­ chen Kugellagers.

Bei der Montage eines bekannten Schrägkugellagers mit gesondertem Innenring wird ein mit Kammern zur Aufnahme von Kugeln versehener Käfig in einen Außenring ein­ gepaßt, die Kugeln werden in die Kammern von der Innenseite des Käfigs aus einge­ setzt, und der Innenring wird in dem von den Kugeln umschriebenen Raum montiert.

Es ist ein aus Kunstharz einstückig ausgebildeter Käfig bekannt, in welchem die Kugeln leicht montiert werden können und der an der Innenseite seiner Kammern mit Vor­ sprüngen versehen ist, welche die Kugeln an einem Herausrutschen hindern.

Wenn jedoch ein Schrägkugellager mit einem aus Kunststoff gefertigten Käfig mit hoher Drehzahl rotiert, neigt der Käfig aufgrund eines Temperaturanstieges in dem Lager zu Verformungen in Bereichen, wo der Käfig mit dem Außenring und den Kugeln in Kon­ takt steht. Durch den Temperaturanstieg wird nämlich die Festigkeit des Käfigs herab­ gesetzt.

Viele bekannte Wälzlager, die für einen Einsatz bei hohen Drehzahlen geeignet sind, werden daher mit einem Käfig ausgestattet, der durch spanabhebende Bearbeitung ein­ stückig aus einem metallischen Werkstoff, beispielweise einer Kupferlegierung, gefer­ tigt wird. Weil jedoch ein durch spanabhebende Bearbeitung eines metallischen Werk­ stoffes hergestellter Käfig kaum zu einer elastischen Verformung in der Lage ist, ist es extrem schwierig, Kugeln in den Käfig von innen einzusetzen. Wenn Kugeln gewaltsam in die Kammern eingepreßt werden, können die Kugeln an ihrer Oberfläche aufgrund eines Metall/Metall-Abriebes beschädigt werden. Derart beschädigte Kugeln behindern nicht nur eine leichtgängige Drehung des Lagers, sondern verkürzen auch dessen Le­ bensdauer.

Außerdem war es bei einem solchen bekannten Käfig schwierig, die Größe und Form der an der Innenseite der Kammern ausgebildeten Vorsprünge zu beherrschen. Diese Vorsprünge konnten leicht mit den zwischen dem Außenring und dem Innenring geführ­ ten Kugeln in Kontakt kommen. Ein Kontakt zwischen den Vorsprüngen und den Ku­ geln hat die Tendenz, als großer Widerstand bezüglich der Kugelbewegung zu wirken, wodurch ein leichtgängiges Rotieren der Kugeln behindert wird. Außerdem kann da­ durch ein auf der Oberfläche der Kugeln vorhandener Ölfilm in den betreffenden Kon­ taktbereichen abgestreift werden, was ein Festfressen der Kugeln zur Folge haben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrägkugellager zu schaffen, das den Anforderungen gerecht wird, die bei einem spanabhebend aus Metall gefertigten Käfig vorliegen, d. h. bei dem die Kugeln in die Kammern des Käfigs eingesetzt werden kön­ nen, ohne sie unter Gewalt einpressen zu müssen, und bei dem die Vorsprünge an den Kammern außer Kontakt mit den Kugeln gehalten werden, die zwischen dem Außenring und dem Innenring geführt werden.

Des weiteren soll ein Verfahren zur Montage eines solchen Schrägkugellagers geschaffen werden, das es erlaubt, die Einzelteile des Kugellagers einfach und genau zusammenzupassen.

Erfindungsgemäß ist ein Schrägkugellager ausgestattet mit einem Außenring, einem in dem Außenring sitzenden Käfig, der in regelmäßigen Umfangsabständen mit Kammern versehen ist und der eine von dem Außenring geführte Außenumfangsfläche aufweist, einem in dem Käfig sitzenden Innenring und in den Kammern aufgenommenen Kugeln, wobei der Käfig an der Innenfläche der Kammern mit Vorsprüngen versehen ist, die ein Herausrutschen der Kugeln aus den Kammern verhindern, und wobei der Durchmesser des Umkreises der Kugeln gleich dem oder kleiner als der Innendurchmesser des Außenringes ist, wenn die Kugeln an den Vorsprüngen anliegen. Weil der Umkreis der in den Kammern des Käfigs aufgenommenen Kugeln gleich dem oder kleiner als der In­ nendurchmesser des Außenringes ist, läßt sich der Käfig in den Außenring zusammen mit den darin angeordneten Kugeln einpassen.

Während die Kugeln zwischen dem Außenring und dem Innenring geführt werden, wir­ ken sie mit einer Kugelabwälzfläche großen Durchmessers zusammen, die an der In­ nenumfangsfläche des Außenringes ausgebildet ist, und der Käfig wird entlang der In­ nenumfangsfläche des Außenringes geführt. Infolgedessen werden Spalte zwischen den Vorsprüngen in den Taschen und den Kugeln gebildet; ein gegenseitiger Kontakt zwi­ schen den Vorsprüngen und den Kugeln wird verhindert.

Weil der Umkreis der in die Kammern des Käfigs eingesetzten Kugeln gleich dem oder kleiner als der Innendurchmesser des Außenringes ist, besteht die Gefahr, daß die Ku­ geln sich von dem Außenring lösen, nachdem sie in den Außenring eingesetzt sind. Um dies zu verhindern, wird bei der Montage des Lagers unter Verwendung des vorstehend erläuterten Käfigs ein nachgiebiges Bauteil von innen mit den in den Außenring einge­ setzten Kugeln in Eingriff gebracht, so daß die Kugeln unter dem Einfluß der elasti­ schen Eigenschaften des nachgiebigen Bauteils mit der Kugelabwälzfläche des Außen­ ringes in Eingriff kommen. Auf diese Weise werden die Kugeln an einem Herausfallen gehindert. Das nachgiebige Bauteil wird dann mittels des Innenringes herausgeschoben, wobei der Innenring stetig von innen mit den Kugeln in Eingriff gebracht werden kann.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten und montierten Schrägkugellager lassen sich die Kugeln in die Kammern des Käfigs einsetzen, ohne daß die Gefahr einer Beschädi­ gung der Kugeln besteht. Das Lager hat hervorragende Laufeigenschaften und eine lange Lebensdauer, weil die Kugeln während der Rotation außer Kontakt mit den Vor­ sprüngen in den Kammern gehalten werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt des Käfigs des Schrägkugellagers,

Fig. 2 einen Querschnitt des Käfigs nach Fig. 1,

Fig. 3 bis 6 Teilschnitte, welche die Montage des erfindungsgemäßen Schrägku­ gellagers erkennen lassen,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch die bei der Montage benutzte nachgiebige Hülse, und

Fig. 8 einen Schnitt des Schrägkugellagers nach der Erfindung.

Der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Käfig 1 wird duch spanabhebende Bearbei­ tung eines metallischen Werkstoffes, beispielsweise einer Kupferlegierung, erhalten, und er weist Kammern 2 auf, die zur Aufnahme von Kugeln 5 in regelmäßigen Um­ fangsabständen angeordnet sind.

Jede Kammer 2 weist eine Innenwandfläche 3 auf, die derart zylindrisch ausgebildet ist, daß sie parallel zu der zugehörigen Mittellinie OA verläuft. Einander gegenüberlie­ gende Vorsprünge 4 sind an der Innenwandfläche 3 jeder Kammer im Bereich des in­ nenliegenden Endabschnittes ausgebildet, um ein Herausfallen der Kugeln zu verhin­ dern.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Vorsprünge 4 in den Kammern 2 so angeordnet, daß dann, wenn die Kugeln 5 an den Vorsprüngen 4 anliegen, der Durchmesser D des Um­ kreises der Kugeln gleich dem oder geringfügig kleiner als der Innendurchmesser d (Fig. 8) eines Außenringes 7 ist. Der Umkreisdurchmesser D kann gegebenenfalls auch um so viel größer als der Innendurchmesser d des Außenringes sein, als dies eine elastische Verformung der Vorsprünge 4 zuläßt.

Der Käfig 1 hat einen Außendurchmeser, der geringfügig kleiner als der Innendurch­ messer d des Außenringes 7 ist, so daß, wenn das Kugellager montiert ist, der Käfig 1 entlang einer Innenumfangsfläche 7 a (Fig. 3) des Außenringes 7 durch Kontakt zwi­ schen seiner Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche 7 a geführt ist.

Entsprechend den Fig. 5 und 8 weist der Außenring 7 im mittleren Bereich seiner In­ nenumfangsfläche eine Kugellauf- oder Abwälzfläche 9 auf, deren Durchmesser größer als der der Innenumfangsfläche 7 a ist. Ein in dem Außenring 7 sitzender Innenring 6 trägt an seiner Außenumfangsfläche eine Kugellauffläche 8 sowie eine zylindrische Flä­ che 10, deren Außendurchmesser größer als der Durchmesser des Inkreises der Kugeln 5 ist. Die Kugeln werden zwischen den Kugellaufflächen 8 und 9 gehalten, die an dem Außenring 7 bzw. dem Innenring 6 ausgebildet sind.

Wenn bei dem erläuterten Aufbau des Käfigs 1 die Kugeln 5 an den an der Innenseite der Kammern 2 ausgebildeten Vorsprüngen 4 anliegen, ist der Durchmesser des Um­ kreises der Kugeln 5 kleiner als der Innendurchmesser des Außenringes 7. Der Käfig läßt sich infolgedessen ohne Schwierigkeiten in den Außenring 7 einpassen.

Wenn die Kugeln 5 zwischen den Kugellaufflächen 8 und 9 des Außenringes 7 und des Innenringes 6 gehalten sind, kommen die Kugeln 5 mit der Kugellauffläche 9 des Außenringes 7 in Kontakt, während der Käfig 1 von der Innenumfangsfläche 7 a des Außenringes 7 geführt wird. Dadurch werden die Kugeln 5 und die Vorsprünge 4 außer Kontakt miteinander gehalten.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen, wie das Schrägkugellager unter Verwendung des erläuterten Käfigs 1 montiert wird.

Bei der Montage des Kugellagers wird der Käfig 1, in dessen Kammern 2 die Kugeln 5 eingesetzt sind, in den Außenring 7 entsprechend Fig. 3 eingepaßt. In diesem Zustand ist der Durchmesser D des Umkreises der Kugeln 5 gleich dem oder kleiner als der In­ nendurchmesser d des Außenringes 7. Die Kugeln 5 könnten daher aus dem Außenring 7 herausfallen. Um dies zu verhindern, wird eine nachgiebige Hülse 11 entsprechend Fig. 4 von innen zur Anlage an den Kugeln 5 gebracht.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, hat die nachgiebige Hülse 11 einen Außendurchmesser A, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser B des Innenringes 6 ist. Durch Ein­ setzen dieser nachgiebigen Hülse 11 werden die Kugeln 5 gegen die Kugellauffläche 9 des Außenringes 7 angedrückt und in dieser Stellung gehalten.

Die Hülse 11 ist im Bereich ihres Außenumfangs an beiden Enden mit Vorsprüngen 12 versehen, die eine axiale Bewegung der Kugeln 5 begrenzen. Die Vorsprünge 12 haben einen Außendurchmesser C, der größer als der Durchmesser des Inkreises der Kugeln ist. Nachdem der Käfig 1 zusammen mit den Kugeln 5 und die nachgiebige Hülse 11 in den Außenring 7 eingesetzt sind, wird die Anordnung in einem Wellengehäuse 13 mon­ tiert, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Dann wird der auf einer Welle 14 sitzende Innen­ ring 6 von oben abgesenkt, während die Achse des Außenringes 7 in lotrechter Richtung verläuft. Dadurch wird die nachgiebige Hülse 11 von der Stirnfläche des Innenringes 6 nach unten geschoben; die Hülse 11 fällt nach unten; der Innenring 6 wird von innen mit den Kugeln 5 in Eingriff gebracht.

Weil aufgrund der Elastizität der Hülse 11 die Kugeln 5 gegen die Kugellauffläche 9 des Außenringes 7 angedrückt werden, kann der Innenring 6 in den von Kugeln be­ grenzten Innenraum eingeschoben werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Ku­ geln herausfallen (Fig. 6).

Die nachgiebige Hülse 11 sollte aus einem Werkstoff gefertigt sein, der einer Beschädi­ gung der Kugeln während der Montage des Lagers entgegenwirkt. Vorzugsweise besteht die Hülse 11 aus einem Kunstharz wie Polyethylen.

Falls keine Gefahr besteht, daß die nachgiebige Hülse 11 die Kugeln und den Außen­ ring beim Einsetzen beschädigt, sollte sie einen Außendurchmesser E haben, der größer als der Durchmesser des Inkreises der Kugeln ist, um auf diese Weise die Elastizitätsei­ genschaften zu nutzen. Besteht dagegen die Gefahr, daß die Hülse 11 beim Einsetzen die Kugeln und/oder den Außenring beschädigen könnte, sollte der Außendurchmesser E kleiner als der Durchmesser des Inkreises der Kugeln sein, um das Einführen der Hülse zu erleichtern. An Stelle der Hülse 11 kann auch ein anderes nachgiebiges Bauteil vorgesehen werden, beispielsweise ein aus Gummi gefertigter massiver Rundstab.

Claims (2)

1. Schrägkugellager mit einem Außenring (7), einem in dem Außenring sitzenden Kä­ fig (1), der in regelmäßigen Umfangsabständen mit Kammern (2) versehen ist und der eine von dem Außenring geführte Außenumfangsfläche aufweist, einem in dem Käfig sitzenden Innenring und in den Kammern aufgenommenen Kugeln (5), wobei der Käfig an der Innenfläche der Kammern mit Vorsprüngen (4) versehen ist, die ein Herausrutschen der Kugeln aus den Kammern verhindern, und wobei der Durchmesser (D) des Umkreises der Kugeln gleich dem oder kleiner als der Innen­ durchmesser (d) des Außenringes ist, wenn die Kugeln an den Vorsprüngen anlie­ gen.

2. Verfahren zur Montage eines Schrägkugellagers gemäß Anspruch 1, bei dem die Kugeln in die Kammern des Käfigs eingesetzt werden, an der Innenseite der Kugeln ein nachgiebiges Bauteil angeordnet ist wird, das im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser wie der Innenring hat, und das nachgiebige Bauteil mit dem In­ nenring in Axialrichtung herausgeschoben wird, um den Innenring von innen mit den Kugeln in Eingriff zu bringen.