-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen Schrägkugellager-Käfig, welcher erste Aufnahmetaschen für Kugeln einer ersten Kugel-Reihe sowie zweite Aufnahmetaschen für Kugeln mindestens einer zweiten Kugel-Reihe aufweist, wobei die ersten Aufnahmetaschen ausgebildet sind, um die Kugeln der ersten Kugel-Reihe einem ersten Durchmesser entlang eines Teilkreises mit einem ersten Teilkreisdurchmesser zu führen, und wobei die zweiten Aufnahmetaschen ausgebildet sind, um die Kugeln der zweiten Kugel-Reihe einem zweiten Durchmesser entlang eines Teilkreises mit einem zweiten Teilkreisdurchmesser zu führen, wobei die Aufnahmetaschen für die beiden Kugel-Reihen so angeordnet sind, dass die Aufnahmetaschen für die Kugeln der ersten Kugel-Reihe und die Aufnahmetaschen für die die Kugeln der zweiten Kugel-Reihe in einem axialen Abstand, gemessen zwischen den Mittelpunkten der Aufnahmetaschen in axiale Richtung des Käfigs, angeordnet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schrägkugellager.
-
Ein gattungsgemäßer Käfig eines Schrägkugellagers ist aus der
DE 102 39 742 A1 bekannt. Die beiden Kugelreihen werden hier von jeweils einem (Teil)Käfig geführt, wobei die Käfige in axiale Richtung gekoppelt sind, um ein relatives axiales Verschieben der beiden (Teil)Käfige zu verhindern. Durch Haltenasen, die für die axiale Kopplung eingesetzt werden, wird erreicht, dass die beiden (Teil)Käfige relativ zueinander um die Drehachse des Lagers rotieren können. Die beiden hier vorgesehenen Reihen von Kugeln haben infolge des benötigten Käfig-Bauraums üblicherweise einen Abstand von mindestens 5 mm.
-
Konzeptionsbedingt erfordert daher ein mit solchen Käfigen versehenes Schrägkugellager einen gewissen axialen Bauraum, der nicht immer zur Verfügung steht und daher den Einsatz solcher Lager beschränkt.
-
In solchen Fällen wird dann mitunter statt eines Schrägkugellagers ein Kegelrollenlager eingesetzt, welches unter anderen Gesichtspunkten nachteilig sein kann. Dabei spielt insbesondere die Reibung im Betrieb eine Rolle.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Käfig eines Schrägkugellagers so fortzubilden, dass eine verbesserte Ausnutzung des Bauraumbereichs möglich wird. Dabei soll weiterhin erreicht werden, dass eine höhere Lagerbelastbarkeit und somit eine Erhöhung der Gebrauchsdauer sowie der Steifigkeit des Lagers erreicht wird. Schließlich soll eine verringerte Reibung gegenüber sonst an dieser Stelle eingesetzten Kegelrollenlagern ermöglicht werden. Des Weiteren soll ein Schrägkugellager vorgeschlagen werden, welches mit einem solchen Käfig ausgestattet ist.
-
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung sieht vor, dass der Käfig einstückig ausgebildet ist, wobei sich die Erstreckung der ersten Aufnahmetaschen für die erste Kugel-Reihe und der zweiten Aufnahmetaschen für die zweite Kugel-Reihe in axiale Richtung überschneiden.
-
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der axiale Abstand b in einem Bereich liegt, der die Bedingungen erfüllt (bei einem Durchmesser d
1 der Kugeln der einen Reihe und einem Durchmesser d
2 der Kugeln der anderen Reihe):
und
wobei d
k der kleinere der Durchmesser der Kugeln ist und wobei x einen Wert zwischen 0 mm und 0,6 mm hat. Besonders bevorzugt hat x einen Wert zwischen 0,4 mm und 0,5 mm.
-
Gemäß einer bevorzugten Fortbildung erfüllen die geometrischen Daten des Käfigs die Bedingung (bei einem Teilkreisdurchmesser D
1 der Kugeln der einen Reihe und einem Teilkreisdurchmesser D
2 der Kugeln der anderen Reihe sowie den entsprechenden Druckwinkeln α
1, α
2 der Kugeln der beiden Reihen, wenn diese zwischen einem Lageraußenring und einem Lagerinnenring angeordnet sind):
-
Der erste Teilkreisdurchmesser und der zweite Teilkreisdurchmesser sind dabei bevorzugt unterschiedlich groß.
-
Der erste Druckwinkel und der zweite Druckwinkel sind bevorzugt gleichermaßen unterschiedlich groß.
-
Die Anzahl der Aufnahmetaschen für Kugeln der ersten Kugel-Reihe und die Anzahl der Aufnahmetaschen für Kugeln der zweiten Kugel-Reihe stehen bevorzugt in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Anzahl der Aufnahmetaschen für Kugeln der ersten Kugel-Reihe und die Anzahl der Aufnahmetaschen für Kugeln der zweiten Kugel-Reihe gleich groß ist oder in einem Verhältnis von 1 : 2 oder 2 : 1 stehen.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kugeln der beiden Reihen möglichst nahe beieinander angeordnet sind. Demgemäß sieht eine Fortbildung vor, dass eine Kugel der ersten Kugel-Reihe und eine Kugel der zweiten Kugel-Reihe in einem Abstand zueinander gehalten werden, der zwischen 0,1 mm und 1,0 mm beträgt (hierunter ist der jeweilige Abstand der Oberflächen der Kugeln zu verstehen).
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein mehrreihiges Schrägkugellager mit einem solchen Schrägkugellager-Käfig.
-
Bevorzugt wird die vorgeschlagene Lösung bei einem Schrägkugellager mit zwei Reihen an Kugeln mit unterschiedlichen Teilkreisen vorgesehen, wo die erfindungsgemäße axiale Überschneidung der Kugelbahnen infolge der Gestaltung des Käfigs gegeben ist. Der Kugeldurchmesser kann in den jeweiligen Reihen gleich oder unterschiedlich sein. Dies gilt auch für die Anzahl der eingesetzten Kugeln in den einzelnen Reihen.
-
Betreffend die Herstellung der Lagerringe des Schrägkugellager ist es vorteilhaft, dass alle Laufbahnen in einer Aufspannung des Rings geschliffen werden können und so enge Toleranzen insbesondere in den Abständen der Laufbahnen eingehalten werden können.
-
Sind die Durchmesser der Kugel-Reihen unterschiedlich, ist es möglich, den Reihenabstand sehr eng zu halten. Die Kugeln der einen Reihe können dabei beispielsweise in einem Abstand zwischen 0,1 mm und 1 mm zur anderen Reihe beabstandet laufen.
-
Im Falle von unterschiedlich großen Teilkreisen der (beiden) Kugel-Reihen ist eine axiale Überschneidung der Laufbahnen möglich.
-
Bei den oben angegebenen geometrischen Verhältnissen kann sichergestellt werden, dass hinreichend Material für die Ausformung der Laufbahnen für die Kugeln gegeben ist.
-
Wenngleich eine zweireihige Ausgestaltung des Lagers bevorzugt ist, ist das vorgeschlagene Konzept generell auch für mehr als zwei Kugel-Reihen einsetzbar.
-
Im Falle der Lagerung eines Bauteils mittels des vorgeschlagenen Lagers kann bevorzugt eine Lagerung mittels eines Schrägkugellagers auch an der anderen Lagerstelle vorgesehen werden (siehe das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel).
-
Der bevorzugte Einsatzbereich des vorgeschlagenen Lagers sind Radlager in Fahrzeugen.
-
Gegenüber Kegelrollenlagern hat die vorgeschlagene Lösung vorteilhaft eine geringe Reibung. Der vorhandene Bauraum kann verbessert ausgenutzt werden. Weiterhin ergibt sich in Bezug zu Schrägkugellagern eine Erhöhung der Lagerbelastbarkeit und somit eine Erhöhung der Lebensdauer und auch der Steifigkeit der Lageranordnung.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1 im Radialschnitt eine Lageranordnung, wobei ein zweireihiges Schrägkugellager dargestellt ist, welches zwei Kugel-Reihen aufweist, die mittels eines Käfigs geführt werden,
- 2 schematisch einen Teil des Schrägkugellager-Käfigs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, gesehen aus radialer Richtung, und
- 3 schematisch einen Teil des Schrägkugellager-Käfigs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, gesehen aus radialer Richtung.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
In 1 ist schematisch eine Lageranordnung dargestellt, mit der ein (nicht weiter bezeichnetes) erstes Bauteil relativ zu einem (nicht weiter bezeichneten) zweiten Bauteil um eine Achse (axiale Richtung) a drehbar gelagert ist. Die Lageranordnung besteht aus einem Schrägkugellager 10 mit einem erfindungsgemäßen Schrägkugellager-Käfig 1 und einem weiteren Schrägkugellager 11. Das weitere Schrägkugellager 11 weist auch einen Käfig auf, der allerdings nicht dargestellt ist.
-
Wie sich aus den beiden Ausführungsbeispielen gemäß der 2 und 3 ergibt, weist der erfindungsgemäße Käfig 1 erste Aufnahmetaschen 2 für Kugeln 3 einer ersten Kugel-Reihe 4 auf sowie zweite Aufnahmetaschen 5 für Kugeln 6 einer zweiten Kugel-Reihe 7. In den beiden Figuren dargestellt ist ein schematischer Blick in radialer Richtung (senkrecht zur axialen Richtung a) darstellt.
-
Die Kugeln 3, 6 der beiden Reihen 4, 7 sind zwischen einem Lageraußenring 8 und einem Lagerinnenring 9 angeordnet, die in bekannter Weise mit den entsprechenden Laufbahnen für die Kugeln versehen sind.
-
In 1 eingetragen sind auch die hier relevanten wichtigen geometrischen Parameter. Die Kugeln 3 der ersten Reihe 4 weisen einen Durchmesser d1 auf und laufen auf einem Teilkreis mit dem Teilkreisdurchmesser D1. Entsprechend weisen die Kugeln 6 der zweiten Reihe 7 einen Durchmesser d2 auf und laufen auf einem Teilkreis mit dem Teilkreisdurchmesser D2. Da es sich um ein Schrägkugellager handelt, erfolgt die Übertragung von Kräften vom Lagerinnenring auf den Lageraußenring über die Kugeln bekanntermaßen unter einem Druckwinkel α1 bzw. α2.
-
Zu erkennen ist in 1 weiterhin, dass die zweite Reihe 7 der Kugeln 6 in einem axialen Abstand b zur ersten Reihe 4 der Kugeln 3 angeordnet ist, wobei dies zwischen den Mittelpunkten der Kugeln in axiale Richtung a des Schrägkugellagers 10 gemessen ist.
-
Um den zur Verfügung stehenden Bauraum bestmöglich auszunutzen und gleichzeitig eine stabile und reibungsarme Lagerung zu erreichen, ist vorgesehen, dass der Käfig 1 einstückig ausgebildet ist (wie in den 1 und 2 zu erkennen), wobei sich die Erstreckung der Kugeln 3 der ersten Reihe 4 und die Erstreckung der Kugeln 6 der zweiten Reihe 7 in axiale Richtung a überschneiden. Dies ist durch den Betrag der Überschneidung c angegeben, der in 2 und in 3 eingetragen ist. Wie es sich aus der Zusammenschau der 1 auf der einen Seite und den 2 und 3 auf der anderen Seite ergibt, überschneiden sich im dargestellten Ausführungsbeispiel somit die Kugelbahnen sowohl axial als auch radial.
-
Hierdurch erstreckt sich - wie es aus der schematischen Skizze gemäß 2 und 3 leicht ersichtlich hervorgeht - die eine Reihe an Kugeln in die andere Reihe an Kugeln hinein.
-
Für die Größe des axialen Abstands b der Kugeln 3 der ersten Reihe 4 und der Kugeln 6 der zweiten Reihe 7 ist bevorzugt ein Wert vorgesehen, der in folgendem Bereich liegt:
und
wobei d
k der kleinere der beiden Kugel-Durchmesser d
1, d
2 ist. Der Wert x liegt bevorzugt zwischen 0,4 mm und 0,5 mm.
-
Damit ein einwandfreies, gleich schnelles Abrollen der Kugeln der beiden Reihen erfolgt und so eine Kollision der Kugeln bzw. Verklemmungen im einteiligen Käfig 1 (für beide Reihen 4 und 7) vermieden werden, ist bevorzugt vorgesehen, dass die geometrischen Daten des Lagers die folgende Bedingung erfüllen:
-
Bei Einhaltung dieser Bedingungen laufen die Kugeln beider Reihen synchron um, so dass ein einwandfreier Betrieb möglich ist.
-
Für die Ausführungsbeispiele nach den 2 und 3 gilt, dass die Anzahl der Kugeln 3 der ersten Reihe 4 und diejenige der Kugeln 6 der zweiten Reihe 7 gleich sind. Möglich ist es allerdings alternativ auch, dass für die eine Reihe beispielsweise doppelt so viele Aufnahmetaschen für Kugeln vorgesehen sind als für die andere Reihe.
-
Stets gilt, dass die Kugeln der beiden Reihen 4, 7 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, so dass besagte Überschneidung c gewährleistet werden kann.
-
In allen Ausführungsbeispielen weist der Lagerinnenring 9 die Laufbahnen für alle Kugeln auf, was in gleicher Weise auch für den Lageraußenring 8 gilt. In den Ausführungsbeispielen ist weiterhin vorgesehen, dass der Lageraußenring 8 auch die Laufbahn für das zweite Schrägkugellager 11 trägt. Hierdurch kann eine präzise Fertigung gewährleistet werden, da in nur einer Aufspannung (oder wenigen Aufspannungen) alle Laufbahnen geschliffen werden können.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schrägkugellager-Käfig
- 2
- erste Aufnahmetaschen
- 3
- Kugeln der ersten Kugel-Reihe
- 4
- erste Kugel-Reihe
- 5
- zweite Aufnahmetaschen
- 6
- Kugeln der zweiten Kugel-Reihe
- 7
- zweite Kugel-Reihe
- 8
- Lageraußenring
- 9
- Lagerinnenring
- 10
- Schrägkugellager
- 11
- zweites Schrägkugellager
- d1
- Durchmesser der Kugel der ersten Reihe
- d2
- Durchmesser der Kugel der zweiten Reihe
- D1
- Teilkreisdurchmesser der Kugeln der ersten Reihe
- D2
- Teilkreisdurchmesser der Kugeln der zweiten Reihe
- α1
- Druckwinkel der Kugeln der ersten Reihe
- α2
- Druckwinkel der Kugeln der zweiten Reihe
- a
- axiale Richtung
- b
- axialer Abstand der Mittelpunkte der Aufnahmetaschen der ersten und der zweiten Kugel-Reihe
- c
- Überschneidung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
