DE4108827A1 - Spielfreies kugellager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein spielfreies Kugellager gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem solchen aus der EP-A1-03 32 497 bekannten La­ ger werden entweder eine Schraubenfeder oder zwei kon­ zentrische Schraubenfedern mittels einer Einstellmutter oder Rasterscheibe im Einbauzustand derart vorgespannt, daß die weite Toleranz, die durch das Einwalzen einer Kugelrille auf der Welle, auf der das Lager aufgesetzt werden soll, bedingt ist, ausgeglichen wird. Der Einbau des Lagers macht also nach seinem Aufschieben auf die Welle und dem Einrasten der Kugel in der Kugelrille das gezielte Festziehen der Einstellmutter bzw. das Verra­ sten der Rasterscheibe erforderlich. Diese alternativen Arbeitsschritte müssen für den korrekten Lauf des La­ gers mit großer Sorgfalt ausgeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das La­ ger der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß mit dem Aufschieben des Lagers auf ein zum Außen­ laufteil konzentrisches Innenteil mit Kugelrille, bei­ spw. eine die Kugelrille aufweisende Welle oder einen entsprechenden Innenlaufring, und dem Einsetzen der so erreichten Einheit in eine Lagerungsbohrung eines La­ gergehäuses die Einbauarbeit abgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Un­ teransprüchen zu ersehen.

Die im Vormontage- und Montagezustand über den äußeren Einbaudurchmesser des Lagers radial nach außen vorste­ henden Federspannmittel werden durch den Einbau der aus Lager und Welle bzw. Innenlaufring bestehenden Einheit in eine Lagerungsbohrung radial einwärts bewegt, wo­ durch gleichzeitig die Feder in der zur Erzielung einer engen Toleranz erforderlichen Weise gespannt wird.

Eine Möglichkeit zur radialen Einwärtsbewegung der Fe­ derspannmittel ist dann gegeben, wenn letztere im Vor­ montage- und Montagezustand des Lagers durch Durchbrü­ che im Einbauring radial nach außen vorstehen.

Hier kann dann in erster alternativer Weiterbildung die Feder als innenseitig des Einbauelements festgelegter Ring mit hakenförmigen Federzungen ausgebildet sein. Die Federzungen kommen dann mit ihrem etwa mittleren Bereich gegen das eine Laufringteil zur Anlage, während ihre freien Enden das Federspannmittel bilden. Durch besondere Gestaltung der Krümmung der hakenförmigen Fe­ derzungen läßt sich eine verhältnismäßig geringe Feder­ kraft erreichen, die während des Aufschiebens des La­ gers auf die Welle bzw. den Innenlaufring bis zum Ein­ rasten der Kugel, in die Kugelrille überwunden werden muß, während nach dem Einrasten und dem Einschieben der aus Lager und Welle bzw. Innenlaufring bestehenden Ein­ heit in eine Lagerungsbohrung eine deutlich größere Kraft durch die stärkere Auslenkung der hakenförmigen Federzungen erreicht ist.

Zusätzlich können gegenüber den genannten Federzungen kürzere, hakenförmige Federzungen vorgesehen werden, die im Inneren des Einbauelements enden und deren Auf­ gabe darin besteht, die längeren Federzungen zusätzlich abzustützen, um eine höhere Lagersteifigkeit nach der Montage in das Gehäuse zu erreichen.

Alternativ kann als Feder eine Schraubenfeder verwendet werden, die gegen eine axial bewegbare Scheibe abge­ stützt ist, wobei an ihrer anderen Seite ein radial einwärts bewegbares Element als Federspannmittel an­ liegt, das seinerseits gegen eine innenseitig des Ein­ bauelements axial festgelegte Scheibe abgestützt ist. Dabei ist der Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen der Scheiben radial einwärts gerichtet zu ver­ jüngen. Die für diese alternative Ausbildung als Feder­ spannmittel vorsehbaren mindestens drei Kugeln stehen im Vormontage- und Montagezustand über den äußeren Ein­ baudurchmesser des Lagers durch die Vorsprünge im Ein­ bauelement radial nach außen vor und werden während des Einbaus des Lagers in der beschriebenen Weise radial einwärts gedrückt.

Die Feder kann aber auch als Wellfeder ausgebildet sein, die gegen einen radial einwärts gerichteten Flansch des Einbauelements abgestützt ist und dabei nicht über den äußeren Einbaudurchmesser des Lagers ra­ dial nach außen vorsteht. In diesem Fall ist gleichzei­ tig ein radial einwärts bewegbares Element als Feder­ spannmittel zwischen eine innenseitig des Einbauele­ ments axial festgelegte Scheibe und die gegenüberlie­ gende Fläche des einen Laufringteils einzusetzen, wobei auch in diesem Fall der Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen, wie anderweitig bereits angegeben, radial einwärts gerichtet verjüngt zu gestalten ist. Als Federspannmittel können auch in diesem Fall minde­ stens drei Kugeln vorgesehen werden, die im Vormontage­ und Montagezustand des Lagers durch die Durchbrüche im Einbauelement radial nach außen vorstehen.

Anstelle der durch Durchbrüche im Einbauelement radial nach außen vorstehenden Federspannmittel kann für letz­ tere das Einbauelement selbst herangezogen werden, wenn dieses so gestaltet ist, daß es während des Einbaus des Lagers unter Deformation im Durchmesser verkleinerbar ist und zugleich die Feder als elastischer Einlagering gestaltet ist, auf den das in der genannten Weise ver­ kleinerbare Einbauelement von außen drückend einwirkt. In diesem Fall empfiehlt sich, jeden Laufringteil über einen elastischen Einlagering am Einbauelement abzu­ stützen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und aber zugleich ausschließlich bei­ spielhaft im Detail beschrieben; in den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 bis 3 eine erste Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Kugellagers während des Aufschiebens auf eine Welle, nach dem Einrasten der Kugeln in der Kugelrille der Welle und nach dem Einbau in eine La­ gerungsbohrung,

Fig. 4 eine Abwandlung der ersten Ausführungsform in analoger Darstellung zu Fig. 3,

Fig. 5 einen Teil der Feder der Abwandlungsform der Fig. 4 in abgewickelter Darstellung,

Fig. 6 bis 8 drei weitere Ausführungsformen in ana­ loger Darstellung zu Fig. 3 und

Fig. 9 einen Teil des bei der Ausführungsform der Fig. 8 verwendeten Einbauelements in abgewickelter Darstellung.

Das Lager der Fig. 1 bis 3 besteht aus zwei äußeren Laufringteilen 1 und 2, einem Satz Kugeln 3, aufgenom­ men in einem Kugelkäfig 4, einem Einbauelement 5 und einem Federspannmittel 6.

Das Einbauelement 5 ist zusammen mit dem Laufringteil 1 einstückig ausgebildet und besitzt an seinem freien Ende einen äußeren und einen inneren Anschlag 7 bzw. 8; letzterer dient als Anschlag zur axialen Fixierung des Federspannmittels 6, während der Anschlag 7 zur axialen Fixierung eines eine Lagerungsbohrung 9 aufweisenden Bauteils 10 dient.

Die Feder besteht aus einem Ring 11 mit hakenförmigen Federzungen 12, wobei letztere durch Durchbrüche 13 im Einbauelement 5 im Vormontage- und Montagezustand ra­ dial nach außen über den durch den Durchmesser der La­ gerungsbohrung 9 bestimmten Einbaudurchmesser radial nach außen vorstehen und deren freie Enden 14 das ei­ gentliche Federspannmittel 6 bilden.

Durch Einschieben des zuvor auf eine Welle 15 bzw. einen Innenlaufring unter Einrasten der Kugeln 3 in ei­ ner dort vorgesehenen Kugelrille 16 aufgesetzten Lagers in das Bauteil 10 drückt dieses mit seiner schrägen An­ lauffläche 17 der freien Enden 14 der Federzungen 12 radial nach innen, so daß die freien Enden 14 in der für die Einstellung der korrekten Lagertoleranz erfor­ derlichen Weise gegen das Laufringteil 2 drücken.

Bei der Variante der Fig. 4 weist die Feder neben den vorstehend beschriebenen Federzungen 12 weitere, kürzer gestaltete Federzungen 18 auf, die nicht durch die Durchbrüche 13 im Einbauelement 5 radial nach außen vorstehen und die bei entsprechender äußerer Flächenge­ staltung des Laufringteils 2 zur Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit desselben im Montagezustand dienen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6 dienen als Feder­ spannmittel 6 mindestens drei Kugeln 19, die durch die Durchbrüche 13 des Einbauelements 5 radial nach außen vorstehen und radial einwärts zwischen zwei Scheiben 20 und 21 drückbar sind. Der Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen der beiden Scheiben 20, 21 nimmt radial einwärts gerichtet fortlaufend ab, so daß durch das Eindrücken der Kugeln 19 über die Scheibe 20 eine vor diese gelegene Schraubenfeder 22 zusammengedrückt wird.

Bei der Ausführungsform der Fig. 7 ist das Einbauele­ ment 5 ein eigenständiges Bauteil, daß die beiden Lauf­ ringteile 1 und 2 außenseitig umgibt. Eine hier vorge­ sehene Wellfeder 23 liegt einerseits am Laufringteil 1 und andererseits an einem einwärts gerichteten Flansch 24 des Einbauelements 5 an. Zur Einstellung der Druck­ kraft der Wellfeder 23 dient hier eine zur Ausführungs­ form der Fig. 6 analoge Ausbildung, wobei allerdings anstelle der Scheibe 20 die den Kugeln 19 zugewandte Fläche 25 des Laufringteils 2 Verwendung findet.

Bei der Ausführungsform der Fig. 8 sind beide Laufring­ teile 1 und 2 über elastische Einlageringe 26, 27 gegen das Einbauelement 5 abgestützt. Bei dieser Ausführungs­ form bildet das Einbauelement 5 zugleich das Feder­ spannmittel, und zwar aufgrund seiner besonderen Ge­ staltung, die aus der abgewickelten Darstellung der Fig. 9 deutlich erkennbar ist. Das Einbauelement 5 be­ steht aus zwei axial hintereinander liegenden, ineinan­ der eingreifenden Teilen 28 und 29 je mit sehr schlank ausgebildeten Randbereichen 30, die eine Durchmesser­ vergrößerung bzw. -verkleinerung durch Entfalten bzw. stärkere Faltenbildung zulassen. Aussparungen 31 in den beiden Teilen 28 und 29 und jeweils zugehörige Vor­ sprünge 32 im jeweils anderen Teil lassen bei entspre­ chend schräger Ausbildung der Randflächen 33 bzw. 34 der Aussparungen 31 und der Vorsprünge 32 eine axiale Verschiebbarkeit der Teile 28 und 29 relativ zueinander zu. Zum Aufsetzen des Lagers auf eine Welle 15 bzw. einen Innenlaufring können daher die Laufringteile 1 und 2 in der notwendigen Weise axial und zugleich in gewissem Maße auch radial auseinander geschoben werden, bis die Lagerkugeln 3 in der Kugelrille 16 einrasten. Beim späteren Einschieben des Lagers in die Lagerungs­ bohrung 9 des Bauteils 10 wird das Einbauelement 5 in seinem Außendurchmesser dem Durchmesser der Lagerungs­ bohrung 9 wieder angepaßt, wobei die Einlageringe 26 und 27 federnd auf die Laufringteile 1 und 2 einwirken und entsprechend der notwendigen Lagertoleranz zusam­ mendrücken. Die schräge Gestaltung der Randflächen 33 und 34 führt bei der Durchmesserverkleinerung zu einer Bewegung der Teile 28 und 29 axial aufeinanderzu und damit zur Einstellung der notwendigen Lagertoleranz. Das solchermaßen ausgebildete Einbauelement 5 besteht in Hinblick auf seine Deformierbarkeit durch Faltenbil­ dung und Entfaltung seiner Randbereiche 30 aus hierfür geeignetem Kunststoff.

Claims (9)

1. Spielfreies Kugellager bestehend aus einem in Axi­ alrichtung zweiteiligen Außenlaufring, zwischen dem und einer Kugellaufrille in einem konzentrisch zum Außen­ laufring angeordneten Innenteil Kugeln abrollen, wobei auf wenigstens eines der beiden Teile des Außenlauf­ rings eine Feder einwirkt, die die beiden Teile aufein­ anderzudrückt, und wobei die beiden Außenlaufringteile von einem zylindrischen Einbauelement umgeben sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Feder (11 + 12; 22; 23; 26 + 27) mit ihrem vom Außenlaufring abgewandten Ende gegen das Einbauelement (5) abgestützt ist und Feder­ spannmittel (6) vorgesehen sind, die vor dem Einbau des Lagers in eine Gehäusebohrung über den äußeren Einbau­ durchmesser des Lagers radial nach außen vorstehen und während des Einbaus des Lagers radial einwärts bewegbar sind.

2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federspannmittel (6) im Vormontage- und Monta­ gezustand des Lagers durch Durchbrüche (13) im Einbau­ element (5) radial nach außen vorstehen.

3. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als innenseitig des Einbauelements (5) axial festgelegter Ring (11) mit hakenförmigen Feder­ zungen (12) ausgebildet ist, die mit ihrem etwa mittle­ ren Bereich gegen das eine Laufringteil (2) anliegen und deren freie Enden (14) das Federspannmittel (6) bilden.

4. Wälzlager nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch weitere, jedoch gegenüber den mit ihren freien Enden (14) das Federspannmittel (6) bildenden Federzungen (12) kürzeren, hakenförmigen Federzungen (18).

5. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Schraubenfeder (22) ist, die gegen eine axial bewegbare Scheibe (20) abgestützt ist, an deren anderen Seite ein radial einwärts bewegbares Ele­ ment (19) als Federspannmittel (6) anliegt, das ande­ rerseits gegen eine innenseitig des Einbauelements (5) axial festgelgte zweite Scheibe (21) abgestützt ist, wobei der Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen der beiden Scheiben (20, 21) radial einwärts gerichtet verjüngt ist.

6. Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Wallfeder (23) ist, die gegen einen radial einwärts gerichteten Flansch (24) des Einbauele­ ments (5) abgestützt ist, und ein radial einwärts be­ wegbares Element (19) als Federspannmittel (6) zwischen eine innenseitig des Einbauelements (5) axial festge­ legte Scheibe (21) und die gegenüber liegende Fläche des einen Laufringteils (2) eingesetzt ist, wobei der Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen der Scheibe (21) und des Laufringteils (2) radial einwärts gerichtet verjüngt ist.

7. Wälzlager nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federspannmittel (6) aus mindestens drei Kugeln (10) besteht.

8. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbauelement (5) zugleich das Federspannmittel (6) bildet und während des Einbaus des Lagers unter De­ formation im Durchmesser verkleinerbar ist und die Fe­ der ein elastischer Einlagering (26, 27) ist.

9. Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Laufringteil (1, 2) über einen elastischen Einlagering (26, 27) am Einbauelement (5) abgestützt ist.