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Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenklager mit einem Radiallager, das zylindrische Wälzkörper umfasst, die in einem radialen Ringraum angeordnet sind, der radial innen von einem hohlen Schaft und radial außen von einem sphärischen Gelenkkörper begrenzt ist, der in einem komplementär gestalteten Aufnahmekörper gelagert ist, und mit zwei Axiallagern, die zylindrische Wälzkörper umfassen, die in zwei axialen Ringräumen angeordnet sind, die axial innen von dem sphärischen Gelenkkörper begrenzt sind, wobei ein erster axialer Ringraum axial außen von einem Bund begrenzt ist, der an einem ersten Ende des hohlen Schafts ausgebildet ist, wobei ein zweiter axialer Ringraum axial außen von einem Ringscheibenkörper begrenzt ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Montieren und Kalibrieren eines derartigen Kugelgelenklagers.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 27 47 427 ist eine Radialgelenklageranordnung mit einem Außenring bekannt, der die Lauffläche für einen Kranz zylindrischer Wälzkörper bildet, und dessen gewölbte Außenfläche beweglich in einem Gehäuse angebracht ist, das eine komplementär ausgebildete Bohrung aufweist, wobei die Radialgelenklageranordnung zwei Axiallager aufweist, die beiderseits des Lageraußenrings auf den Laufflächen angebracht sind, welche die beiden radialen Ränder des Lageraußenrings bilden, wobei die innere Lauffläche der Wälzkörper des Radiallagers und die Gegenplatte eines der beiden Axiallager als einstückiges Bauteil ausgebildet sind. Aus der deutschen Übersetzung
DE 603 08 427 T2 der europäischen Patentschrift
EP 1 338 810 B1 ist ein Wälzlager bekannt, das einen Schwenkmechanismus und einen Drehmechanismus umfasst, wobei der Schwenkmechanismus und der Drehmechanismus voneinander unabhängig sind, wobei der Drehmechanismus ein erstes Radialkugellager und ein zweites Radialkugellager umfasst, die durch einen Abstandshalter voneinander getrennt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung und Montage eines Kugelgelenklagers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist bei einem Kugelgelenklager mit einem Radiallager, das zylindrische Wälzkörper umfasst, die in einem radialen Ringraum angeordnet sind, der radial innen von einem hohlen Schaft und radial außen von einem sphärischen Gelenkkörper begrenzt ist, der in einem komplementär gestalteten Aufnahmekörper gelagert ist, und mit zwei Axiallagern, die zylindrische Wälzkörper umfassen, die in zwei axialen Ringräumen angeordnet sind, die axial innen von dem sphärischen Gelenkkörper begrenzt sind, wobei ein erster axialer Ringraum axial außen von einem Bund begrenzt ist, der an einem ersten Ende des hohlen Schafts ausgebildet ist, wobei ein zweiter axialer Ringraum axial außen von einem Ringscheibenkörper begrenzt ist, dadurch gelöst, dass der Ringscheibenkörper und ein aus dem sphärischen Gelenkkörper herausragendes zweites Ende des hohlen Schafts zusammen eine kreisringartige Kalibrierfläche aufweisen, die dem sphärischen Gelenkkörper abgewandt ist. Die Begriffe radial und axial beziehen sich auf eine Rotationssymmetrieachse des rotationssymmetrischen Kugelgelenklagers. Die Rotationssymmetrieachse wird auch als Mittelachse bezeichnet. Radial bedeutet quer zur Mittelachse. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Mittelachse. Der hohle Schaft erstreckt sich in axialer Richtung durch den sphärischen Gelenkkörper hindurch. Der sphärische Gelenkkörper ist, bezogen auf die Mittelachse, gelenkkugelartig ausgeführt. Bei den zylindrischen Wälzkörpern handelt es sich zum Beispiel um Nadeln oder Rollen. Das Radiallager und die beiden Axiallager sind als Wälzlager ausgeführt. Der hohle Schaft erstreckt sich in axialer Richtung komplett durch den sphärischen Gelenkkörper hindurch. Dabei weist der hohle Schaft in axialer Richtung einen konstanten Querschnitt auf. Die kreisringartige Kalibrierfläche ermöglicht besonders vorteilhaft eine Bearbeitung des vormontierten Kugelgelenklagers. Bei der Bearbeitung wird die Kalibrierfläche vorzugsweise spanend bearbeitet, zum Beispiel überschliffen, um vor dem Einbau des Kugelgelenklagers fertigungsbedingte Toleranzen auszugleichen. Nach dem Kalibrieren des vormontierten Kugelgelenklagers kann dieses verbaut werden, ohne dass das Kugelgelenklager noch einmal demontiert werden muss.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kugelgelenklagers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ringscheibenkörper einen hohlzylinderförmigen Kragen aufweist, der das aus dem sphärischen Gelenkkörper herausragende zweite Ende des hohlen Schafts umgibt. Der hohlzylinderförmige Kragen ist vorzugsweise einstückig mit dem Ringscheibenkörper verbunden. Der Ringscheibenkörper hat vorzugsweise die Gestalt einer Kreisringscheibe, die das zweite Ende des hohlen Schafts umgibt. Der hohlzylinderförmige Kragen hat vorzugsweise die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels, der das zweite Ende des hohlen Schafts umgibt. Durch den hohlzylinderförmigen Kragen wird eine stabile Abstützung des Ringscheibenkörpers an dem zweiten Ende des hohlen Schafts sichergestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kugelgelenklagers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ringscheibenkörper mit dem hohlzylindrischen Kragen auf das aus dem sphärischen Gelenkkörper herausragende zweite Ende des hohlen Schafts aufgepresst ist. Der Presssitz dient vorteilhaft dazu, dass der Ringscheibenkörper mit dem hohlzylinderförmigen Kragen ausreichend stabil auf dem zweiten Ende des hohlen Schafts vormontiert werden kann, bevor das Kugelgelenklager kalibriert wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kugelgelenklagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem sphärischen Gelenkkörper herausragende zweite Ende des hohlen Schafts geringfügig so deformiert ist, dass sich ein sicherer Presssitz zwischen dem zweiten Ende des hohlen Schafts und dem hohlzylinderförmigen Kragen an dem Ringscheibenkörper ergibt. Zu diesem Zweck wird der hohle Schaft zum Beispiel dreieckig deformiert. Geringfügig bedeutet im Hinblick auf die Deformation, dass sich diese im einhundertstel Millimeterbereich abspielt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kugelgelenklagers ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kappe auf die kreisringartige Kalibrierfläche montiert ist. Die Kappe verhindert besonders vorteilhaft, dass sich das zweite Ende des hohlen Schafts, das von dem Ringscheibenkörper umgeben ist, in angrenzende Bauteile eingräbt. Durch die Kappe wird oberhalb der kreisringartigen Kalibrierfläche die Aufbringung einer gewünschten Vorspannkraft auf das Kugelgelenklager im eingebauten Zustand ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kugelgelenklagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe die Gestalt einer Kreisringschreibe mit einem radial außen abgewinkelten Umfangsrand hat, der den Ringscheibenkörper umgreift. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Positionierung und Befestigung der Kappe auf der kreisringartigen Kalibrierfläche ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kugelgelenklagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe mit dem radial außen abgewinkelten Umfangsrand auf den Ringscheibenkörper aufgepresst ist. Mit der Kappe kann das kalibrierte Kugelgelenklager dann eingebaut werden. Durch den Presssitz wird ein unerwünschtes Lösen der Einzelteile des montierten und kalibrierten Kugelgelenklagers sicher verhindert.
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Bei einem Verfahren zum Montieren und Kalibrieren eines vorab beschriebenen Kugelgelenklagers ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der sphärische Gelenkkörper mit den zylindrischen Wälzkörpern der Lager und dem hohlen Schaft in einer Vormontageeinheit zusammengebaut werden, die mit dem auf das zweite Ende des hohlen Schafts aufgepressten hohlzylinderförmigen Kragen des Ringscheibenkörpers zusammengehalten wird, bevor die Kalibrierfläche bearbeitet wird. Beim Aufpressen des hohlzylinderförmigen Kragens auf das zweite Ende des hohlen Schafts wird eine Sollvorspannung aufgebracht. Die Bearbeitung der Kalibrierfläche, die von dem freien zweiten Ende des hohlen Schafts und der dem sphärischen Gelenkkörper abgewandten Ringfläche des Ringscheibenkörpers gebildet wird, erfolgt vorzugsweise spanend oder durch Schleifen. Durch die Bearbeitung der Kalibrierfläche kann eine gewünschte Einbauhöhe des Kugelgelenklagers exakt dargestellt werden. Als Einbauhöhe des Kugelgelenklagers wird ein Abstand zwischen einer dem sphärischen Gelenkkörper abgewandten Ringfläche des Bundes am ersten Ende des hohlen Schafts und der Kalibrierfläche bezeichnet. Bei der Bearbeitung der Kalibrierfläche wird zum einen der hohle Schaft an seinem zweiten Ende gekürzt. Darüber hinaus wird bei der Bearbeitung der Kalibrierfläche gleichzeitig die Dicke des Ringscheibenkörpers reduziert. Als Dicke des Ringscheibenkörpers wird dessen Abmessung in axialer Richtung bezeichnet.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe auf die bearbeitete kreisringartige Kalibrierfläche aufgepresst wird. Nach dem Aufpressen der Kappe ist das Kugelgelenklager einbaufertig.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Gelenkkörper, einen hohlen Schaft, einen Ringscheibenkörper und/oder eine Kappe für ein vorab beschriebenes Kugelgelenklager. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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In der einzigen beiliegenden Figur ist ein Ausführungsbeispiel eines Kugelgelenklagers vereinfacht im Halbschnitt dargestellt.
- 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Kugelgelenklagers 1 im Halbschnitt. Das Kugelgelenklager 1 umfasst einen sphärischen Gelenkkörper 2. In 1 links ist eine Rotationssymmetrieachse 3 eingezeichnet, die auch als Mittelachse bezeichnet wird. Das Kugelgelenklager 1 mit dem sphärischen Gelenkkörper 2 ist, bezogen auf die Rotationssymmetrieachse 3, rotationssymmetrisch ausgeführt.
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Der sphärische Gelenkkörper 2 ist kugelig ausgeführt und in einem komplementär ausgeführten Aufnahmekörper 4 gelagert. Darüber hinaus umfasst das Kugelgelenklager 1 ein Radiallager 5 und zwei Axiallager 21, 22.
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Das Radiallager 5 umfasst zum Beispiel als Nadeln ausgeführte zylindrische Wälzkörper 7, 8. Die Wälzkörper 7, 8 sind in einem radialen Ringraum 9 angeordnet. Der radiale Ringraum 9 wird radial innen von einem hohlen Schaft 10 begrenzt, der sich in axialer Richtung komplett durch den sphärischen Gelenkkörper 2 hindurch erstreckt. Radial außen wird der radiale Ringraum 9 von dem sphärischen Gelenkkörper 2 begrenzt.
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Das Axiallager 21, das auch als erstes Axiallager bezeichnet wird, umfasst einen ersten axialen Ringraum 11. Das Axiallager 22, das auch als zweites Axiallager bezeichnet wird, umfasst einen zweiten axialen Ringraum 12. Die beiden axialen Ringräume 11, 12 werden axial innen, das heißt bezogen auf die Ringräume 11, 12 radial innen, vom sphärischen Gelenkkörper 2 begrenzt.
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Axial außen, beziehungsweise bezogen auf den Ringraum 11 radial außen, wird der erste axiale Ringraum 11 von einen Bund 15 begrenzt, der an einem ersten Ende 13 des hohlen Schafts 10 ausgebildet ist. Der zweite axiale Ringraum 12 wird axial außen, das heißt bezogen auf den Ringraum 12 radial außen, von einem Ringscheibenkörper 16 begrenzt. Der Ringscheibenkörper 16 umgibt ein zweites Ende 14 des hohlen Schafts 10.
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Das zweite Ende 14 des hohlen Schafts 10 ist, genauso wie das erste Ende 13 des hohlen Schafts 10, außerhalb des sphärischen Gelenkkörpers 2 angeordnet. Das erste Axiallager 21 umfasst zum Beispiel als Rollen ausgeführte zylindrische Wälzkörper 19, die in dem ersten axialen Ringraum 11 angeordnet sind. Das zweite Axiallager 22 umfasst zum Beispiel als Rollen ausgeführte zylindrische Wälzkörper 20, die in dem zweiten axialen Ringraum 12 angeordnet sind.
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Der Ringscheibenkörper 16 weist auf seiner dem sphärischen Gelenkkörper 2 abgewandten Seite eine Kreisringfläche auf, die zusammen mit einer Kreisringfläche am zweiten Ende 14 des hohlen Schafts 10 eine Kalibrierfläche 17 darstellt. An dem Ringscheibenkörper 16 ist radial innen ein Kragen 23 ausgebildet, der die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels aufweist.
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Der Kragen 23 umgibt mit dem Ringscheibenkörper 16 das zweite Ende 14 des hohlen Schafts 10. Mit dem Kragen 23 ist der Ringscheibenkörper 16 auf das zweite Ende 14 des hohlen Schafts 10 aufgepresst.
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Die Kalibrierfläche 17 ist spanend bearbeitet, wie durch eine gestrichelte Linie 26 in 1 angedeutet ist. Auf die bearbeiteten Kalibrierfläche 17 ist eine Kappe 24 aufgesetzt. Die Kappe 24 weist einen abgewinkelten Umfangsrand 25 auf, der den Ringscheibenkörper 16 radial außen umgibt. Die Kappe 24 ist mit dem Umfangsrand 25 auf das zweite Ende 14 des hohlen Schafts 10 mit dem Ringscheibenkörper 16 aufgepresst.
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Beim Zusammenbau des Kugelgelenklagers 1 wird der sphärische Gelenkkörper 2 mit den Wälzkörpern 7, 8; 19, 20 der Lager 5; 21, 22 vormontiert. Der hohle Schaft 10 wird in 1 von unten durch den Gelenkkörper 2 mit den Wälzkörpern 7, 8; 19, 20 hindurchgesteckt. Auf das aus dem Gelenkkörper 2 herausragende zweite Ende 14 des hohlen Schafts 10 wird der Ringscheibenkörper 16 mit dem Kragen 23 aufgepresst.
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Der Ringscheibenkörper 16 mit dem Kragen 23 kann auch als obere Lagerschale bezeichnet werden. Analog kann der Bund 15 am ersten Ende 13 des hohlen Schafts 10 als untere Lagerschale bezeichnet werden.
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Der hohle Schaft 10 wird an seinem zweiten Ende 14 vorzugsweise dreieckig deformiert, bevor die obere Lagerschale auf den hohlen Schaft 10 aufgepresst wird. Dadurch wird ein sicherer Presssitz geschaffen. Der so aufgebaute Verbund kann vorteilhaft in einem Arbeitsgang ohne Demontagen kalibriert werden, indem er wie durch die gestrichelte Linie 26 angedeutet ist, an der Kalibrierfläche 17 spanend bearbeitet wird, insbesondere überschliffen wird.
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Anschließend wird die auch als obere Kappe bezeichnete Kappe 24 oben auf die Kalibrierfläche 17 aufgepresst. Durch die obere Kappe 24 wird sichergestellt, dass das zweite Ende 14 des hohlen Schafts 10, der auch als Schaftrohr bezeichnet wird, auf einen harten Kontakt trifft, wenn das Kugelgelenklager 1 eingebaut wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kugelgelenklager
- 2
- sphärischer Gelenkkörper
- 3
- Rotationssymmetrieachse
- 4
- Aufnahmekörper
- 5
- Radiallager
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Wälzkörper
- 9
- radialer Ringraum
- 10
- hohler Schaft
- 11
- erster axialer Ringraum
- 12
- zweiter axialer Ringraum
- 13
- erstes Ende
- 14
- zweites Ende
- 15
- Bund
- 16
- Ringscheibenkörper
- 17
- Kalibrierfläche
- 19
- Wälzkörper
- 20
- Wälzkörper
- 21
- Axiallager
- 22
- Axiallager
- 23
- Kragen
- 24
- Kappe
- 25
- Umfangsrand
- 26
- gestrichelte Linie
