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Die Erfindung betrifft einen
| Kugelhalterhäig |
| uge a we o |
aus Kunststoff für ein Kugellager, aufgebaut auf der Grundform eines von Kugeltaschen
durchsetzten rotationssymmetrischen Ringkorpers, dessen Kugeltaschen in Achsrichtung
gegeneinander versetzte, bei axialer Projektion überlappungsfreie und einer gemeinsamen
Halbkugelfläche nicht vollständig einbeschreibbare konzentrische Teilkugelflächen
aufweisen.
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Ein
dieser Art ist aus Fig. 18 der britischen Patentschrift 817 744 bekannt.
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Die Bedingung, da6 die Teilkugelflächen in axialer Projektion überlappungsfrei
sein sollen, ist dabei Voraussetzung dafür, daß der Käfig einstückig gespritzt werden
kann ; die Bedingung, daß die Teilkugelflächen einer gemeinsamen Halbkugelfldche
nicht einbeschreibbar sein sollen, ist Voraussetzung dafiir, daß die Kugeln in den
Taschen festgehalten werden.
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Bei der bekannten Ausführungsform ist es nicht mUglich, die Kugeln
beliebig nahe einander anzunahern, so daß auf einem vorgegebenen Teilkreis eine
kleinere Anzahl von Kugeln gegebenen Durchmessers untergebracht werden kann, als
es theoretisch möglich wäre.
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Der Grund ist der, daß die Stege zwischen benachbarten Kugeltaschen
nicht beliebig dünn gemacht werden können, einmal nicht aus spritztechnischen GrWnden
und zum anderen deshalb nicht, weil diese Stege die einzige Verbindung zwischen
den in axialer Richtung beabstandeten Enden des Ringkorpers darstellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugel-
anzugeben, bei dem die Kugeln einander stärker angenähert werden können, als dies
bisher möglich war.
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Zur Losung der Erfindungsaufgabe wird vorgeschlagen, daß der rotationssymmetrische
Ringkörper ein Schalenkörper ist, dessen innere Schalenfläche sich vom einen Stirnende
zum anderen Stirnende der Achse nähert und wenigstens annähernd durch den Berührungskreis
der ugeln verläuft oder radial außerhalb des BerAhrungskreises der Kugeln vorbeigeht
und daß die Kugeltaschen mit ihren Mittelpunkten bis auf annähernd doppelten Kugeldurchmesser
aneinander gerückt sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des
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gelingt es, die zwischen den einzelnen Kugeltaschen stehen bleibenden Stege ohne
unzulässige Schwächung an den Berührungsstellen zwischen benachbarten Kugeln vorbeizufuhren.
Wenn hier von einem Berührungskreis gesprochen wird, einem Ausdruck, der in der
Kugellagertechnik nicht üblich ist, so ist darunter derjenige Kreis zu verstehen,
der im Falle einer Berührung benachbarter Kugeln durch die
BerUhrungspunkte
geht und im Falle einer Nichtberuhrung benachbarter Kugeln die Verbindungslinie
benachbarter mittelpunkte Kugel/zu Tangenten hat. Der BerWhrungskreis unterscheidet
sich hinsichtlich seines Durchmessers vom Teilkreis, d. h. demjenigen Kreis, auf
dem die Kugelmittelpunkte liegen, nur wenig. Es kommt aber im vorliegenden Fall
auf die feinen Durchmesserunterschiede manchmal an, um gleichzeitig die Bedingungen
für die Spritzbarkeit, für die Halterung der Kugeln im Käfig und für die erfindungsgemäß
geforderte Annäherung der Kugeln erfüllen zu können.
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Wenngleich der angestrebte Idealfall der ist, daß die Kugeln auf den
Abstand 0 oder anders ausgedrückt auf einen Mittelpunktsabstand gleich dem Kugeldurchmesser
heranrücken, so werden doch beachtliche Vorteile der Erfindung auch dann noch erzielt,
wenn die Erzeugende der inneren Schalenfläche radial innerhalb des Berührungskreises
der Kugeln vorbeigeht, und zwar in einem Abstand von höchstens 15, vorzugsweise
höchstens 10 % des Kugeldurchmessers. Die Bedingung fUr die Erfüllung der Erfindungsaufgabe
kann auch so formuliert werden, daß in einem durch die Kugelmittelpunkte gelegten
achsnormalen Schnitt betrachtet die Schnittflächen durch die zwischen den einzelnen
Kugeltaschen
verlaufenden Stege radial einwärts weisende Spitzen darstellen, welche bis zu höchstens
15 %, vorzugsweise bis zu höchstens 10 tuber den Kugelberührungskreis nach radial
innen vorstehen. Die Erfindungsaufgabe wird dabei als gelöst betrachtet, wenn die
Spitzen im Bereich des Kugelberührungskreises gemessen eine periphere Ausdehnung
von 0 bis 1, 5 mm, vorzugsweise 0 bis 0, 5 mm haben oder wenn die Spitzen im Bereich
des Kugelberührungskreises gemessen eine periphere Ausdehnung von 0 bis 15, vorzugsweise
0 bis 10 fo des Kugeldurchmessers haben.
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Die Erfindungsaufgabe läßt sich losen, wenn die innere Schalenfläche
eine Kegelstumpffläche ist, d. h. wenn ihre Erzeugende eine sich vom einen Ende
zum anderen Ende der Lagerachse axmdhernde Gerade ist. Bei dieser AusfUhrungsform
wird allerdings die gleichzeitige Erfüllung der für die Festhalterung der Kugeln
in ihren Taschen bestehenden Bedingung der Nichteinbeschreibbarkeit der Teilkugelflächen
in eine gemeinsame Halbkugelfläche einerseits und der fUr die gegenseitige Anndherung
der Kugeln bestehenden Bedingung des Durchgangs der inneren Schalenerzeugenden durch
den BerUhrungskreis schwierig. Trotzdem bleibt eine ideale BUsung der Erfindungsaufgabe
mit Annäherung
der Kugelmittelpunkte auf Kugeldurchmesser mdglich,
wenn nämlich die Erzeugende der inneren Schalenfldche zwischen dem Teilkreis und
dem Berührungskreis hindurchgeht. Auf jeden Fall bleibt eine praktisch ausreichende
Lösung der Erfindungsaufgabe möglich, wenn man konzediert, daß die innere Erzeugende
in kleinem Abstand innerhalb des KugelberUhrungskreises vorbeigeht und damit einen
schmalen Steg zwischen den Kugeln im Bereich des Kugelberührungskreises zuläßt.
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Die gleichzeitige ErfUllung sämtlicher für die erfindungsgemäßen Lösungen
aufgestellten Bedingungen wird vereinfacht dann, wenn die innere Schalenfläche eine
von der Kugelachse her betrachtet konkave Erzeugende besitzt.
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FUr die Gestaltung der äußeren Schalenfldche wird in der Regel der
Einsatzzweck des fertig montierenden Lagers maßgebend sein. FUr einen häufigen Einsatzzweck
erfindungsgemdber
nämlich fUr sogenannte Schrägkugellager hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die
äuBere SchalenflWche in wenigstens annähernd konstantem Abstand der inneren Schalenfläche
folgen zu lassen.
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FUr den Einsatz ervindungagemEßer
in normalen Kugellagern mag es sich als zweckmäßig
eT/eisem, die
äußere Schalenfläche an ihrem achsfernen Stirnende abzuschrägen oder abzurunden,
wobei sich diese Abrundung bis zur Verschneidung der äu#eren Schalenfläche mit den
Kugeltaschen hin fortsetzen kann. Durch diese Abnchragung oder Abrundung werden
Störungen durch Berührung der äußeren Schalenfläche mit dem äu#eren Iaufring eines
Kugellagers vermieden.
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Die riindung umfaßt weiter eine Einrichtung zur Herstellung eines
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Eine solche Einrichtung ist gekennzeichnet durch ein Innenformteil
mi-t einer der Form der inneren Schalonfläche komplementären Formfläche und aus
dieser Formfläche herauswachsenden, an ihren Spitzen teilkugelformiren Innenstempeln
für die Bildung von achsnahen Teilkugelflächen der Kugeltaschen und ein Außenformteil
mit einer der äu#eren Schalcnfläche komplementären Formfläche und aus dieser Formfläche
herauswachsenden äußeren, an ihren Spitzen kugelförmigen Stempeln für die Erzeugung
von achsfernen Teilkugelflächen der Kugeltaschen. Um die Bildung von Membranen in
den DurchbrUchen zu vermeiden, die nachträglich herausgebrochen werden mußten, lä#t
man die zur Bildung eines Durchbruchs zusammengehörigen inneren und äußeren Stempel
mit ihren einander zugekehrten Flächen aneinander anliegen.
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An dem inneren Formteil kann ferner eine Formfläche zur Bildung einer
Stirnfläche des
dessen an achsfernem Ende angebracht sein und an dem äußeren Formteil eine Formfläche
zur Bildung einer Stirnfläche des
an dessen achsnahen Ende.
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Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung.
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Es stellen dar : Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine Untersicht des
nach Fig. 1, Fig. 4, 5, 6 entsprechende Ansichten wie Fig. 1 bis 3, jedoch mit eingesetzten
Kugeln, Fig. 7 einen Schnitt durch eine geschlossene Form zur Herstellung eines
nach Fig. 1 bis 3, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Konuslager mit erfindungsgemäßem
nach Fig. 1 bis 3, Fig. 9 einen achsenthaltenden Schnitt durch eine andere AusfUhrungsform
eines
Fig. 10 einen Schnitt nach Linie X-X der Fig. 9 und Fig. 11 einen Schnitt nach Linie
XI-XI der Fig. 9.
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In den Figuren ist ein rotationssymmetrischer Schalenkörper allgemein
mit 10 bezeichnet. Er weist eine innere Schalenfläche 12 mit einer von der Achse
her betrachtet konkaven Erzeugenden und eine äußere Schalenfliche 14 mit einer von
auBen betrachtet konvexen Erzeugenden auf.
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Stirnseitig ist der rotationssymmetrische Schalenkörper 10 durch eine
achsnahe Stirnfläche 16 und durch eine achsferne Stirnfläche 18 begrenzt.
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Der Schalenkdrper 10 ist, wie insbesondere aus Fig. 1 Kugeltaschen
ersichtlich, von nämlichen/20 durchsetzt. Die Durchbruche 20 sind so geformt, daß
sie Kugeln eines Kugellagers aufnehmen können. Zu diesem Zweck sind die Begrenzungsflächen
der Durchbrüche in ihren sich in Achsrichtung gegenüberstehenden Bereichen 22 und
24 sphärisch ausgebildet, und zwar gehören die spharischen Flächen 22 und 24 einer
gemeinsamen Kugelfläche an, deren Mittelpunkt mit 26 bezeichnet ist. Man erkennt,
daB die Mittelpunkte 26 der spharischen Blächen 22, 24 nächst der inneren Schalenfläche
12 liegen.
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In den Fig. 4-6 erkennt man den
in den gleichen Betrachtungsrichtungen wie in den Fig. 1, 2 bzw. 3, jedoch mit eingesetzten
Kugeln 28. Dabei lassen die Fig. 4 und 6 erkennen, daß die benachbarten Kugeln in
geringem
Abstand voneinander sich befinden. Wenn man (in Fig. 2
betrachtet) die Mittelpunkte 26 der sphärischen Flächen 22, 24 nahe an die innere
Sehalenfläche 12 heranrUckt oder sogar bis über die genannte Jchalenfläche 12 hinaus
in den Innenraum des sphärischen Schalenkörpers versetzt, so kann man die benachbarten
Kugeln 23 bis auf geringsten Abstand, ja sogar bis auf körperliche BerUhrung aneinander
annähern, ohne da# die zwischen aufeinanderfolgenden Durchbrüchen 20 verbleibenden
Stege 30 in unzulässiger Weise geschwächt werden.
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In Fig. 7 ist eine Spritzform zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
dargestellt. Diese Spritzform umfaßt einen Innenformteil 32 mit einer Formfldche
34 für die Bildung der inneren Schalenfläche 12 und eine Formfläche 36 fUr die Bildungder
achsfernen StirnflEche 18. Weiter gehört zur Form ein äußerer Formteil 38 mit einer
Formfläche 40 fUr die Bildung der äußeren Schalenfläche 14 und eine Formfläche 42
fUr die Bildung der achsnahen Stirnfläche 16.
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Aus der Formfldche 34 wachsen innere Stempel 44 mit aphärisch geformten
Spitzen 46 fUr die Bildung der sphärischen Flächenbereiche 24 heraus, wdhrend aus
der FormflEche 40 Stempel 48 mit sphärischen Spitzen 50 fUr die Bildung der sphäriaohen
Flächenbereiche 22 herauswxchaen.
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Die Stempel 44 und 48 liegen in Grenzflächen 52 aneinander an.
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Wie aus der linken Hälfte von Fig. 5 ersichtlich, können die Schalenkörper
bei 54 abgeschrägt oder abgerundet werden. In diesem Fall ist der
SUr normale Kugellager geeignet, indem die Kugeln in radialer Richtung über die
größte radiale Ausdehnung des Schalenvorstehen.
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Wie Fig. 8 zeigt, ist ein erfindungsgemä#er
56 insbesondere für Konuslager geeignet. Das in Fig. 8 gezeigte Konuslager umfaßt
eine Telle 58 mit einer ersten Iauffläche 60 und einer Hülse 62 mit einer zweiten
Lauffläche 64.
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Die Ausführungsform der Fig. 9 bis 11 zeigt einen Schalenkorper 110.
In diesem Schalenkorper 110 ist die innere Schalenfläche mit 112 bezeichnet und
die äußere Schalenfläche mit 114. Die Schalenflächen 112 und 114 sind Kegelstumpfflächen.
Die Stirnflächen sind mit 116 bzw. 118 bezeichnet. Der Schalenkörper 110 ist von
Durchbrüchen 120 durchsetzt. Die DurchbrUche 120 weisen in axialer Richtung gegeneinander
versetzte Teilkugelflächen 122, 124 auf ; diese TeilkugelflEchen gehUren
einer
gemeinsamen Kugelfläche an, deren Mittelpunkt mit 126 bezeichnet ist. Der Mittelpunkt
126 bedeutet in Fig. 9 gleichzeitig den Schnittpunkt des Teilkreises mit der Zeichenebene.
Der Schnittpunkt des Berührungskreises mit der Zeichenebene ist mit 127 bezeichnet.
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In Fig. 10 ist der Berillwwmgskreis mit 127 und der Teilkreis mit
126 bezeichnet. In die Kugeltaschen sind Kugeln 128 eingesetzt.
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"'lie aus Fig. 9 ersichtlich, geht die Erzeugende der inneren Schalenfläche
112 zwischen dem Teilkreis 126 und dem Berührungskreis 127 hindurch. Damit ist einerseits
die Bedingung erfUllt, daß die Teilkugelflächen 122, 124 einer gemeinsamen Halbkugelfläche
nicht einbescllreil) bar sind und daß die Kugeln 128 in den Taschen 120 halten.
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Andererseits ist die Bedingung erfüllt, daß die Kugeln 123 wenn gewunscht
bis auf körperliche Berührung aneinander rUcken können.
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Wie aus Fig. 10 ersiclltlich, bilden die zwischen den Kugeln verbleibenden
Stege 130 in einem den Teilkreis 126 enthaltenden achsnormalen Schnitt betrachtet
spitzenformige Schnittflächen 170, welche in radialer Richtung nach innen weisen.
Die Spitzen dieser Sclmittflilchen liegen dabei in radialer Richtung zwischen dem
Berührungskreis 127
und dem Teilkreis 126. Es ist aus Fig. 10 ersichtlich,
daZ die Erfindungsaufgabe, nämlich die Kugeln einander anzunähern, auch dann noch
in beachtlichem Ma3 erfüllt werden kann, wenn die Spitzen der Schnittflachen 170
ein wenig in radialer Richtung nach innen über den Berührungskreis 127 vorstehen,
beispielsweise um bis zu 15 % des Kugeldurchmessers.
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Der Schnitt nach Fig. 11 zeigt die obere Hälfte des in Fig. 9 geschnittenen
Schalenkörpers 110. Dabei sind die Schnittflächen 170 identisch mit den in Fig.
9 gezeichneten Schnittflächen. Man erkennt wieder den Teilkreis 126. Der Berührungskreis
ist hier nicht mit eingerzeichnet.