DE3046812A1

DE3046812A1 - Einreihiges radial und axial tragendes kugellager

Info

Publication number: DE3046812A1
Application number: DE19803046812
Authority: DE
Inventors: Karl Ing.(grad.) 8070 Ingolstadt Barnreiter
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1980-12-12
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1982-07-22
Also published as: JPS57124119A

Description

Einreihiges radial und axial tragendes Kugellager
Die Erfindung betrifft ein einreihiges radial und axial tragendes Kugellager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.
Handelsübliche Kugellager der gattungsgemäßen Art weisen beiderseits der Kugellaufbahnen gleichgroße Abstützschultern auf, der Kugelanlagewinkel beträgt nach beiden Richtungen etwa 200. Derartige Kugellager sind relativ einfach herstellbar und deshalb kostengünstig. Der Zusammenbau eines solchen Kugellagers erfolgt durch Desachsierung des Innenringes gegenüber dem Außenring, durch anschließendes Einlegen der Kugeln und schließlich nach der konzentrischen Anordnung des Innenringes durch Einbauen eines die Kugeln in einen gleichmäßigen Abstand zueinander haltenden Kugelkäfiges. Die Anzahl der maßgeblich die Tragzahl des Kugellagers beeinflussenden Kugeln wird durch die maßlichen Gegebenheiten bestimmt. Beispielsweise kann ein herkömmliches Kugellager mit der Handelsbezeichnung FAG 6306 E mit den Einbaumaßen 30 x 72 x 19 mm sieben Kugeln bei der beschriebenen Montagefolge aufnehmen. Ein derartiges insbesondere radial tragendes Kugellager kann axiale Kräfte aufgrund des geringen Kugelanlagewinkels nur in einem geringeren Maße aufnehmen.
Sollen höhere axiale Kräfte aufgenommen werden, so bieten sich sog. einreihige Dreipunkt- oder Vierpunkt-Kugellager mit einem geteilten Innen- oder Außenring an. Diese weisen höhere Abstützschultern auf, der Kugelanlagewinkel beträgt bis zu 450. Durch die geteilte Ausführung besteht zudem noch die Möglichkeit bei gleichen Abmessungen gegenüber einem einfachen Radial-Kugellager mehr Kugeln zu montieren. Derartige Dreipunkt- oder Vierpunkt-Kugellager weisen deshalb eine etwa um den Faktor 2 erhöhte Tragzahl auf, sind aber im Vergleich zu einem einfachen Radial-Kugellager wesentlich teurer.
Eine weitere Alternative bei überwiegend axial auftretenden Kräften sind einreihige Axial-Schrägkugellager. Diese können aber Axialkräfte nur in einer Richtung übertragen, so daß bei wechselseitigen Axialkräften entweder ein zweireihiges Kugellager oder zwei 0-förmig angeordnete Lager verbaut werden müssen. Für die Übertragung radialer Kräfte sind Axial-Kugellager aufgrund deren Kugelanlagewinkel von 450 und mehr weniger geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kugellager zu schaffen, welches bei nur geringfügig höheren Kosten größere Axialkräfte in einer Richtung aufnehmen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst. Das erfindungsgemäße Kugellager ist mit einem einteiligen Innenring und einem einteiligen Außenring versehen und trotzdem wie ein einfaches Radial-Kugellager mit einer gleichen Anzahl von Kugeln montierbar. Daraus ergibt sich ein günstiger Herstellpreis. Dessen axiale Tragzahl entspricht in der einen Richtung etwa der eines einfachen Radial-Kugellagers und liegt in der anderen Richtung etwa um 40 % höher, erreicht aber verständlicherweise nicht die Tragzahl eines entsprechenden Vierpunkt-Kugellagers.
Das erfindungsgemäße Kugellager kann beispielsweise an der Antriebswelle eines Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden.
Bei einer solchen Antriebswelle mit schrägverzahnten Zahnrädern ist das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine höher als das Schubmoment, so daß wechselseitig unterschiedliche Axialkräfte aufzunehmen sind.
Liegt die höhere Axialkraft oberhalb der Tragzahl eines einfachen Radial-Kugellagers mit bestimmten Abmessungen, so mußte bisher ein Vierpunkt-Lager verbaut werden, obwohl dessen Tragzahl nicht voll genutzt wurde. Die Erfindung stellt nun ein Kugellager bereit, dessen Kosten nur geringfügig über denen eines einfachen Radial-Kugellagers liegen, welches aber die wechselseitig auftretenden Axial-Kräfte noch aufnehmen kann. Sollte die radiale Tragfähigkeit des erfindungsgemäßen Kugellagers nicht ausreichen, so kann dieses mit einem Rollen- oder Nadellager kombiniert werden, wobei immer noch ein günstigerer Kostenfaktor als mit einem Vierpunkt-Kugellager erzielbar ist. Eine derartige Lagerkombination ist zudem gegen Wellendurchbiegungen weniger empfindlich als ein Vierpunkt-Kugellager.
Die Laufbahnen des erfindungsgemäßen Kugellagers können unter Berücksichtigung der im Patentanspruch angegebenen Kugelanlagewinkel nach Art eines einfachen Radial-Kugellagers oder speziell wie bei einem Vierpunkt-Kugellager geschliffen sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kugellager im Querschnitt und in Fig. 2 das gleiche Kugellager in einer Montageanordnung.
Das gezeigte einreihige Kugellager 2 setzt sich aus einem einteiligen Innenring 4, einem einteiligen Außenring 6, aus Kugeln 8 und aus einem nicht dargestellten Kugelkäfig zusammen. In den Innenring 4 sowie in den Außenring 6 ist je eine Kugellaufbahn 10 bzw. 12 eingearbeitet. Die die Kugellaufbahnen 10, 12 begrenzenden Abstützschultern 14, 16 des Innenringes bzw. 18, 20 des Außenringes sind unterschiedlich hoch ausgebildet. Daraus ergibt sich bei dem Innenring 4 ein kleinerer Außendurchmesser D1 und ein größerer Außendurchmesser D2. Desgleichen ergibt sich bei dem Außenring 6 ein kleinerer Innendurchmesser dl und ein größerer Innendurchmesser d2. Die höheren Abstützschultern 16 bzw. 18 sind gegeneinander versetzt angeordnet; d.h., die höhere Abstützschulter 16 des Innenringes 4 liegt in der Fig. 1 links der Kugellaufbahnen und die höhere Abstützschulter 18 des Außenringes 6 rechts davon.
Der Kugelanlagewinkel α an den Kugellaufbahnen 10, 12 im Bereich der höheren Abstützschulter 16, 18 beträgt 350 und der Kugelanlagewinkel ß im Bereich der niedrigeren Abstützschultern 200.
Die Außendurchmesser D1, D2 des Innenringes 4, die Innendurchmesser dl, d2 des Außenringes 6 und ggf. die Kugeldurchmesser sind derart bemessen, daß bestenfalls die Anzahl von Kugeln eines maßlich vergleichbaren, einteiligen Radial-Kugellagers montierbar ist.
Das gezeigte Kugellager ist in seinen Einbaumaßen gleich dem handelsüblichen Radial-Kugellager FAG 6306 E 30 x 72 x 19 mm ausgebildet. Es weist gleich dem handelsüblichen Kugellager sieben Kugeln 8 auf, der Kugeldurchmesser ist gegenüber dem Handelsüblichen Kugellager um 0,5 mm verringert und beträgt 14 mm. Die Außendurchmesser des Innenringes sind D1 = 42,6 mm und D2 = 43,8 mm, die Innendurchmesser des Außenringes 6 betragen dl = 58 mm und d2 = 59,4mm.
Der Kugelteilkreis beträgt gleich dem handelsüblichen Kugellager 51 mm.
Wie der Fig. 2 entnehmbar ist, sind in das maßgetreu dargestellte Kugellager 2 bei desachsiertem Innenring 4 sieben Kugeln 8 einlegbar. Durch eine entsprechende Ovalverformung des Außenringes 6 und ggf. des Innenringes 4 innerhalb deren Elastizitätsgrenze kann der Innenring 4 in seine zentrische Lage gebracht und das Kugellager 2 fertig montiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise können auch weniger Kugeln als bei einem vergleichbaren handelsüblichen Radial-Kugellager mit ggf. identischem Kugeldurchmesser Verwendung finden. Die Kugelanlagewinkel können innerhalb des im Patentanspruch angegebenen Bereiches variiert werden, wodurch das Kugellager auf unterschiedliche Belastungskriterien abgestimmt werden kann.

Claims

Einreihiges radial und axial tragendes Kugellager Patentanspruch: Einreihiges, radial und axial tragendes Kugellager mit einem einteiligen Innenring, einem einteiligen Außenring und zwischen den Ringen in entsprechenden Kugellaufbahnen angeordneten Kugeln, die mittels eines Kugelkäfigs in einem bestimmten Abstand zueinander geführt sind, a e k e n n z e i c h n e t durch die folgenden Merkmale: a) der Innenring (4) und der Außenring (6) sind mit einer höheren Abstützschulter (16, 18) und einer niedrigeren Abstützschulter (14, 20) versehen, b) die höheren Abstützschultern (16, 18) sind gegeneinander versetzt angeordnet, c) der Kugelanlagewinkel CC an den Kugellaufbahnen (10, 12) beträgt im Bereich der höheren Abstützschultern (16, 18) zwischen 250 bis 400, vorzugsweise 350, und der Kugelanlagewinkel ß im Bereich der niedrigeren Abstützschultern (14, 20) zwischen 150 und 250, vorzugsweise 200, d) die Außendurchmesser (D1, D2) des Innenringes (4) und die Innendurchmesser (d1, d2) des Außenringes (6) und ggf. die Kugeldurchmesser sind derart bemessen, daß Kugeln (8) bis zu der Anzahl von Kugeln eines maßlich vergleichbaren, einteiligen Radial-Kugellagers montierbar sind.