EP1049880A1 - Kugellager - Google Patents

Kugellager

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Publication number
EP1049880A1
EP1049880A1 EP98966346A EP98966346A EP1049880A1 EP 1049880 A1 EP1049880 A1 EP 1049880A1 EP 98966346 A EP98966346 A EP 98966346A EP 98966346 A EP98966346 A EP 98966346A EP 1049880 A1 EP1049880 A1 EP 1049880A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ball bearing
race
balls
bearing according
straight line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98966346A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Obrecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erwin Kunz AG Axial-Kugellager Prazisionsstanzteile
Original Assignee
Erwin Kunz AG Axial-Kugellager Prazisionsstanzteile
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erwin Kunz AG Axial-Kugellager Prazisionsstanzteile filed Critical Erwin Kunz AG Axial-Kugellager Prazisionsstanzteile
Publication of EP1049880A1 publication Critical patent/EP1049880A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
    • F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
    • F16C19/183—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact with two rows at opposite angles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/588—Races of sheet metal

Definitions

  • the invention relates to a ball bearing with an outer race, a concentric inner race and with balls arranged between the races.
  • Ball bearings of the type mentioned are known. These are distinguished from one another by their design, for example in single-row deep groove ball bearings, shoulder ball bearings, four-point bearings, axial deep groove ball bearings. It has been shown that the known bearings have a high frictional resistance. This leads, particularly at higher speeds, to a significant reduction in the performance and service life of the bearings. Furthermore, the known ball bearings are not suitable in all cases for accommodating a cage in which the balls are guided.
  • the ball bearing is particularly characterized by its high performance and long service life.
  • the ball bearing can be used in general because forces can be absorbed in the axial, radial and alternating directions.
  • the contact areas of the two races for the balls are punctiform or flat. This means that in a punctiform contact area, the balls only touch the race - at least in theory - at one point.
  • the path of the balls here corresponds to a circular line. In the case of a flat contact area, the balls accordingly bear against the race over a peripheral area.
  • An embodiment of the ball bearing is preferred, which is characterized in that the balls are guided in a cage which keeps the balls at a distance from one another.
  • the cage and the three contact areas of the races, on which the balls roll off, result in a constant direction of ball rotation. As a result, a ball bearing with very little wear and low frictional resistance can be realized.
  • the contact area on the Race which has only one contact area for the balls, is formed on a wall area or wall section, the radius of which is greater than the radius of the ball.
  • the wall area / wall section can have a curvature or an arc or, in a special case in which the radius is infinitely large, can be straight.
  • Figure 1 shows an axial section through a first embodiment of a ball bearing
  • Double bearings are combined.
  • Figure 1 shows a cross section of a first embodiment of a ball bearing 1 having an outer race 3 and an inner race 5.
  • a cage 7 is provided between the two concentrically arranged races 3, 5, which holds a number of balls 9 in a desired position at a distance from one another.
  • the outer and the inner race of the ball bearing 1 are preferably made of sheet metal in a forming process.
  • the blanks for the two races 3, 5 can be punched out of a flat sheet metal part.
  • the two races 5 are then produced or shaped, for example, in a deep-drawing process. Due to the simple manufacture of the ball bearing, it can be manufactured inexpensively. It is also advantageous that the ball bearing has only a low weight due to the sheet metal parts.
  • the races can be made from solid material using a lathe.
  • the steel races 3, 5 are preferably hardened. In a preferred exemplary embodiment, the hardness of the races is 58 to 64 Rockwell hardness.
  • the outer race 3 has a substantially horizontally extending first wall section 11, which forms an upper boundary surface for the interior 13 receiving the balls 9.
  • the outer race 3 also includes a second, substantially vertical wall section 15, which forms a lateral boundary surface for both the ball bearing 1 and the interior 13.
  • the inner race 5 has a first wall region 17 opposite the first wall section 11, which is adjoined by a vertically running second wall region 19. This goes over in - 5 -
  • a third wall area 21 which is virtually aligned with the first wall section 11 of the outer race 3.
  • the third wall area 21 finally merges into a further, fourth wall area 23 which runs vertically and which encloses an inner free space 25 into which a shaft (not shown) which interacts with the ball bearing 1 can be introduced.
  • the height of the second wall section 15 of the outer race 3 and the second and fourth wall regions 19 and 23 of the inner race 5 measured in the vertical direction is selected so that the ball bearing 1 has a flat upper boundary surface 27 and a flat lower boundary surface 29 running parallel thereto .
  • the wall sections 11 and 15 of the outer race 3 merge into one another via a third, curved wall section 31, so that a curved inner surface 33 is formed.
  • the first and second wall regions 17 and 19 of the inner race 5 also merge into one another via a fifth, straight wall region 35, so that a straight inner surface 37 is formed here.
  • the second wall area 19 merges via a curved wall area 39 into the third wall area 21 and from there via a curved wall area 41 into the fourth wall area 23.
  • the distance between the second wall area 19 and the fourth wall area 23 measured in the horizontal direction can be changed by changing the length of the third wall area 21 measured in the horizontal direction. It changes - 6 -
  • the ball bearing 1 can be easily adapted to different shaft diameters. It is particularly important that the area of the inner race 5 facing the interior 13, the cage 7 and the outer race 3 can remain unchanged. It is therefore possible in a simple manner to adapt the ball bearing 1 to different shaft diameters without changing the rolling properties of the balls 9 on the inner surfaces 33 and 37. It is also particularly advantageous that tolerances in the thickness of the sheet metal from which the races 3, 5 are made and the manufacturing tolerances of the ball bearing can be compensated for by the shape of the inner race 3.
  • the inner surface 33 of the outer race 3 is curved in a circular arc and has an inner radius R1. From Figure 1 it can be seen that the radius Rl of the circular arc contour of the inner surface 33 is smaller than the radius of the ball 9 marked with r.
  • This configuration of the inner surface 33 and the straight inner surface 37 of the inner race 5 result in a total of three defined contact areas AI , A2 and A3, on which the balls 9 rest on the races.
  • the outer race 3 has the contact areas AI and A2 and the inner race 5 has the contact area A3. In these contact areas, the balls 9 roll on the races 3, 5.
  • the contact areas AI, A2 and A3 are at least theoretically point-shaped, that is to say the balls 9 only touch the raceways at these points at one point.
  • it is also spoken of a "punctiform" contact / contact of the balls 9 on the races 3, 5, when in rolling contact under load due to "flattening" a contact surface between the balls and the inner surfaces of the races in the Investment areas is formed.
  • the first contact surface AI lies on an imaginary first straight line Gl, which intersects the center of the ball 9 and here runs parallel to the axis of rotation 43 of the ball bearing 1.
  • the second contact area A2 lies on an imaginary second straight line G2, which - viewed counterclockwise - is inclined by an angle ⁇ with respect to the first straight line Gl, which in this exemplary embodiment is 90 °.
  • the angle ⁇ can easily be varied in a range from 70 ° to 110 °.
  • the third contact area A3 lies on an imaginary third straight line G3, which is inclined counter-clockwise with respect to the first straight line Gl by an angle ⁇ , which is preferably in a range from 30 ° to 60 ° and in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the ball bearing 1 is 45 ° . Due to the arrangement of the system areas AI, A2, A3, the ball bearing 1 can easily absorb forces in the axial, radial and from alternating directions without changing the rolling behavior of the balls 9. The friction and thus the heat development of the ball bearing 1 and its wear are therefore low.
  • FIGS. 1 and 2 show a cross section of a second embodiment of the ball bearing 1.
  • the same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to their description with reference to Figure 1 becomes.
  • the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 and 2 differ only in that, in the variant according to FIG. 2, the outer race 3 is provided with a flange 45 which runs perpendicular to the axis of rotation 43 of the bearing and is integrally formed on the outer race 3.
  • FIG. 3 shows an axial section through part of a third exemplary embodiment of the ball bearing 1. Parts which correspond to those in FIG. 1 are provided with the same reference numbers. Only the differences are discussed in more detail below.
  • the wall regions 17 and 19 of the inner race 5 merge into one another via a curved wall section 35 *, so that a curved inner surface 39 'is formed.
  • This is curved in the shape of a circular arc and has an inner radius R2 which is larger than the radius r of the balls 9.
  • the circular arc contour of the inner surface 37 ' results in a flat contact area of the balls 9 on the inner race 5, that is to say the balls lie over one another Circumferential area on the inner surface 37 '. It is readily apparent that even with this configuration of the races 3, 5 there are only three contact areas AI, A2, A3 for the balls.
  • the outer race 3 has two — here punctiform — contact areas A1 and A2 and the inner race 5 has a — area-shaped — contact area A3.
  • the ball bearing 1 shown in FIG. 3 can also easily absorb forces in the axial and radial directions and also from an alternating direction. Despite the area - 9 -
  • the ball bearing 1 has a lower friction and less wear than known ball bearings. Since the radius R2 of the inner surface 37 'is larger than the radius r of the balls 9, the ball bearing 1 can also accommodate or compensate for angular errors in the shaft axes.
  • Figure 4 shows a cross section of part of a fourth embodiment of the ball bearing 1, which differs from the ball bearings described with reference to Figures 1 to 3 essentially in that the outer race 3 only one contact area A3 and the inner race 5 two contact areas AI and A2 having.
  • the wall sections 11 and 15 of the outer race 3 pass into one another via a straight wall section 31 ', so that a straight inner surface 33' is formed.
  • the inner surface 33 ' has a punctiform contact area A3 for the balls 9.
  • the wall regions 17 and 19 of the inner race 5 merge into one another via a curved wall region 35 * ', so that an inner surface 37' • which is curved in a circular arc is formed.
  • Their radius Rl is smaller than the radius r of the balls 9. This results in two point-shaped contact areas AI and A2 for the balls 9 on the inner race 5.
  • the distances between the contact areas AI, A2, A3 with respect to one another over the circumference of the ball 9 are identical to the distances between the contact areas of the ball bearings described with reference to FIGS. 1 to 3. That is, the imaginary second straight line G2, on which the contact area A2 lies, is opposite the first - 10 -
  • Straight line, on which the contact area AI lies, is inclined by an angle ⁇ of 90 °.
  • the third straight line G3, on which the contact area A3 lies, is inclined at an angle ⁇ of 45 ° with respect to the first straight line G1. Regardless of which of the two races two or one contact area for the balls is formed, the distances between the contact areas AI to A3, that is, the angles ⁇ and ⁇ , can be varied.
  • FIGS. 5 and 6 each show two identically constructed ball bearings 1 described with reference to FIG. 2, which are combined with one another.
  • the ball bearings 1 are arranged symmetrically (tandem arrangement), so that a double bearing, also referred to as a double-row bearing, is easily realized.
  • the two ball bearings 1 are arranged such that their boundary surfaces 27 abut each other, so that an intermediate space 47 is formed between the flanges 45 on the outer races 3.
  • the ball bearings 1 with their boundary surfaces 29 and their flanges 45 against each other.
  • ger 1 are mutually paired, whereby an escape of grease from the interior 13 of the ball bearing 1 is advantageously limited to a minimum.
  • FIGS. 5 and 6 which are designed with a flange 45 and are used in tandem construction, can be held together by a connection in the flange area. It is also possible to inject the flange 45 into a plastic part connecting the ball bearings.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a double bearing, the ball bearing 1 of which corresponds in structure and design to the ball bearing described with reference to FIG. 1. Due to the vertical wall sections 15 of the outer race 3, the double bearing has a cylindrical outer contour.
  • the parts of the ball bearings 1 described with reference to FIGS. 1 to 7, that is to say the outer race 3, the cage 7 with the balls 9 and the inner race 5 form a structural unit after installation.
  • the individual elements are held together by clamping or pressing.
  • All embodiments of the ball bearings have in common that the spaces between the races 3, 5 are narrow, so that the ball bearing is protected on the one hand against the entry of foreign particles into the interior 13. On the other hand, an escape of fat from the interior 13 is kept to a minimum. The ball bearings are therefore largely closed, so that the grease is retained in the bearing. - 12 -
  • an action tool can be used to act on the ball bearing on the boundary surfaces 27, 29 of the race rings 3, 5.
  • the ball bearing described here is characterized by a very simple structure, by a variable use and by very little wear. Forces acting in the axial and radial directions and also from alternating directions are safely absorbed.

Abstract

Es wird ein Kugellager mit einem äusseren Laufring, einem konzentrischen inneren Laufring und mit zwischen den Laufringen angeordneten Kugeln vorgeschlagen. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass der äussere Laufring (3) zwei und der innere Laufring (5) einen Anlagebereich (A1; A2; A3) für die Kugeln (9) oder der äussere Laufring (3) einen und der innere Laufring (5) zwei Anlagebereiche (A1; A2; A3) aufweisen.

Description

Kugellager
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Kugellager mit einem äußeren Laufring, einem konzentrischen inneren Laufring und mit zwischen den Laufringen angeordneten Kugeln-
Kugellager der angesprochenen Art sind bekannt. Diese werden durch ihre Bauform voneinander unterschieden, beispielsweise in einreihige Rillenkugellager, Schulterkugellager, Vierpunktlager, Axial- rillenkugellager. Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Lager einen hohen Reibwiderstand aufweisen. Dieser führt, insbesondere bei höheren Drehzahlen, zu einer deutlichen Verringerung der Leistung und Lebensdauer der Lager, überdies sind die bekannten Kugellager nicht in allen Fällen für die Aufnahme von einem Käfig, in dem die Kugeln geführt werden, geeignet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Kugellager der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine hohe Leistung und lange Lebensdauer aufweist, universell einsetzbar sowie kostengünstig herstellbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kugellager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Dieses zeichnet sich dadurch aus, daß der äußere Laufring - 2 -
zwei und der innere Laufring einen Anlagebereich für die Kugeln oder der äußere Laufring einen und der innere Laufring zwei Anlagebereiche aufweisen. Dadurch, daß die Kugeln jeweils insgesamt nur an drei Berührungsstellen an den Laufringen anliegen, weist das Kugellager auch bei hohen Drehzahlen einen geringen Reibungswiderstand und somit einen geringen Verschleiß auf. Das Kugellager zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Leistung und lange Lebensdauer auf. Das Kugellager ist allgemein einsetzbar, weil Kräfte in axialer, radialer und auch aus wechselnder Richtung aufgenommen werden können.
Die Anlagebereiche der beiden Laufringe für die Kugeln sind punkt- oder flächenförmig. Das heißt, bei einem punktförmigen Anlagebereich berühren die Kugeln den Laufring -zumindest theoretisch- nur in einem Punkt. Die Laufbahn der Kugeln entspricht hier einer Kreislinie. Bei einem flächenförmigen Anlagebereich liegen demgemäß die Kugeln über einen Umfangsbereich an dem Laufring an.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Kugellagers bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, daß die Kugeln in einem Käfig geführt sind, der die Kugeln auf Abstand zueinander hält. Durch den Käfig und die drei Anlagebereiche der Laufringe, an denen sich die Kugeln abrollen, ergibt sich eine konstante Kugeldrehrichtung. Hierdurch kann ein Kugellager mit einem sehr geringen Verschleiß und kleinem Reibungswiderstand realsiert werden.
Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel des Kugellagers bevorzugt, bei dem der Anlagebereich an dem Laufring, der nur einen Anlagebereich für die Kugeln aufweist, an einem Wandbereich beziehungsweise Wandabschnitt gebildet ist, dessen Radius größer ist als der Radius der Kugel. Dadurch kann das Kugellager auch Winkelfehler der Wellenachsen aufnehmen. Der Wandbereich/Wandabschnitt kann eine Krümmung beziehungsweise einen Bogen aufweisen oder -bei einem Sonderfall, bei dem der Radius unendlich groß ist- gerade ausgebildet sein.
Weitere vorteilhafte Ausfuhrungsformen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert und zwar zeigen:
Figur 1 einen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kugellagers;
Figuren jeweils einen Axialschnitt durch einen 2 bis 4 Teil weiterer Ausführungsbeispiele des Kugellagers und
Figuren jeweils einen Querschnitt durch einen
5 bis 7 Teil von zwei Kugellagern, die zu einem
Doppellager zusammengefaßt sind.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kugellagers 1, das einen äußeren Laufring 3 und einen inneren Laufring 5 aufweist. Zwischen den beiden konzentrisch angeordneten Laufringen 3, 5 ist ein Käfig 7 vorgesehen, der eine Anzahl von Kugeln 9 in einer gewünschten Position auf Abstand zueinander hält. ■ 4 -
Kugellager der hier angesprochenen Art sind bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen wird..
Der äußere und der innere Laufring des Kugellagers 1 sind vorzugsweise aus Blech in einem Umformverfahren hergestellt. Die Rohlinge für die beiden Laufringe 3 , 5 können aus einem ebenen Blechteil ausgestanzt werden. Danach werden die beiden Laufringe 5 beispielsweise in einem Tiefziehverfahren hergestellt beziehungsweise ausgeformt. Aufgrund der einfachen Herstellung des Kugellagers ist dieses kostengünstig herstellbar. Vorteilhaft ist ferner, daß das Kugellager durch die Blechteile nur ein geringes Gewicht aufweist. Alternativ können für Sonderausführungen des Kugellagers die Laufringe mit Hilfe einer Drehmaschine aus Vollmaterial gefertigt werden. Die aus Stahl bestehenden Lauf- ringe 3, 5 sind vorzugsweise gehärtet. Die Härte der Laufringe beträgt bei einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel 58 bis 64 Härte-Rockwell .
Der äußere Laufring 3 weist einen im wesentlichen horizontal verlaufenden ersten Wandabschnitt 11 auf, der eine obere Begrenzungsfläche für den die Kugeln 9 aufnehmenden Innenraum 13 bildet. Der äußere Laufring 3 umfaßt außerdem einen zweiten, im wesentlichen senkrecht verlaufenden Wandabschnitt 15, der eine seitliche Begrenzungsfläche sowohl für das Kugellager 1 als auch für den Innenraum 13 bildet.
Der innere Laufring 5 weist eine dem ersten Wandabschnitt 11 gegenüberliegenden ersten Wandbereich 17 auf, an den sich ein vertikal verlaufender zweiter Wandbereich 19 anschließt. Dieser geht über in - 5 -
einen dritten Wandbereich 21, der mit dem ersten Wandabschnitt 11 des äußeren Laufrings 3 quasi fluchtet. Der dritte Wandbereich 21 geht schließlich in einen weiteren, vertikal verlaufenden vierten Wandbereich 23 über, der einen inneren Freiraum 25 umschließt, in den eine mit dem Kugellager 1 zusammenwirkende -nicht dargestellte- Welle einbringbar ist.
Die in vertikaler Richtung gemessene Höhe des zweiten Wandabschnitts 15 des äußeren Laufrings 3 und der zweiten und vierten Wandbereiche 19 und 23 des inneren Laufrings 5 ist so gewählt, daß das Kugellager 1 eine ebene obere Begrenzungsfläche 27 sowie eine dazu parallel verlaufende ebene untere Begrenzungsfläche 29 aufweist.
Die Wandabschnitte 11 und 15 des äußeren Laufrings 3 gehen über einen dritten, gebogenen Wandabschnitt 31 ineinander über, so daß eine gebogene Innenfläche 33 ausgebildet wird. Auch die ersten und zweiten Wandbereiche 17 und 19 des inneren Laufrings 5 gehen über einen fünften, geraden Wandbereich 35 ineinander über, so daß hier eine gerade Innenfläche 37 gebildet wird.
Der zweite Wandbereich 19 geht über einen gebogenen Wandbereich 39 in den dritten Wandbereich 21 und von dort über einen gebogenen Wandbereich 41 in den vierten Wandbereich 23 über.
Der in horizontaler Richtung gemessene Abstand des zweiten Wandbereichs 19 und des vierten Wandbereichs 23 kann durch Veränderung der in horizontaler Richtung gemessenen Länge des dritten Wandbereichs 21 verändert werden. Damit verändert sich - 6 -
auch der Innendurchmesser des inneren Freiraums 25 des Kugellagers 1. Es zeigt sich also, daß durch eine Veränderung der Länge des dritten Wandbereichs 21 eine Anpassung des Kugellagers 1 an verschiedene Wellendurchmesser problemlos möglich ist. Dabei ist insbesondere wichtig, daß der dem Innenraum 13 zugewandte Bereich des inneren Laufrings 5, der Käfig 7 und der äußere Laufring 3 unverändert bleiben können. Es ist also auf einfache Weise möglich, das Kugellager 1 an verschiedene Wellendurchmesser anzupassen, ohne dabei die Abrolleigenschaften der Kugeln 9 auf den Innenflächen 33 und 37 zu verändern. Besonders vorteilhaft ist ferner, daß Toleranzen in der Dicke des Blechs, aus dem die Lauf- ringe 3, 5 hergestellt sind, und die Herstelltoleranzen des Kugellagers durch die Formgebung des inneren Laufrings 3 ausgeglichen werden können.
Die Innenfläche 33 des äußeren Laufrings 3 ist kreisbogenförmig gekrümmt und weist einen Innenradius Rl auf. Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß der Radius Rl der Kreisbogenkontur der Innenfläche 33 kleiner ist als der mit r gekennzeichnete Radius der Kugel 9. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Innenfläche 33 und durch die gerade Innenfläche 37 des inneren Laufrings 5 ergeben sich insgesamt drei definierte Anlagebereiche AI, A2 und A3, an denen die Kugeln 9 an den Laufringen anliegen. Der äußere Laufring 3 weist die Anlagebereiche AI und A2 und der innere Laufring 5 den Anlagebereich A3 auf. In diesen Anlagebereichen rollen die Kugeln 9 an den Laufringen 3, 5 ab. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anlagebereiche AI, A2 und A3 -zumindest theoretisch- punktförmig ausgebildet, das heißt die Kugeln 9 berühren die Lauf- ringe an diesen Stellen jeweils nur in einem Punkt. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird auch dann von einer "punktförmigen" Berührung/Anlage der Kugeln 9 an den Laufringen 3 , 5 gesprochen, wenn im Wälzkontakt unter Last infolge von "Abplattung" eine Berührfläche zwischen den Kugeln und den Innenflächen der Laufringe in den Anlagebereichen gebildet wird.
Die erste Anlagefläche AI liegt auf einer gedachten ersten Geraden Gl, die den Mittelpunkt der Kugel 9 schneidet und hier parallel zur Rotationsachse 43 des Kugellagers 1 verläuft. Der zweite Anlagebereich A2 liegt auf einer gedachten zweiten Geraden G2 , die -entgegen dem Uhrzeigersinn gesehen- gegenüber der ersten Geraden Gl um einen Winkel α geneigt ist, der bei diesem Ausführungsbeispiel 90° beträgt. Durch variieren der Kontur der Innenfläche 33 kann der Winkel α ohne weiteres in einem Bereich von 70° bis 110° variiert werden. Der dritte Anlagebereich A3 liegt auf einer gedachten dritten Geraden G3 , die entgegen dem Uhrzeigersinn gegenüber der ersten Geraden Gl um einen Winkel ß geneigt ist, der vorzugsweise in einem Bereich von 30° bis 60° und bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel 45° beträgt. Aufgrund der Anordnung der Anlagebereiche AI, A2 , A3 kann das Kugellager 1 Kräfte in axialer, radialer und aus wechselnder Richtung problemlos aufnehmen, ohne daß sich dadurch das Abrollverhalten der Kugeln 9 ändert. Die Reibung und somit die Wärmeentwicklung des Kugellagers 1 sowie dessen Verschleiß sind daher gering.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels des Kugellagers 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß auf deren Beschreibung anhand von Figur 1 verwiesen wird. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich ausschließlich dadurch, daß bei der Variante gemäß Figur 2 der äußere Laufring 3 mit einem senkrecht zur Rotationsachse 43 des Lagers verlaufenden Flansch 45 versehen ist, der einstückig an dem äußeren Laufring 3 angeformt ist.
Figur 3 zeigt einen Axialschnitt durch einen Teil eines dritten Ausführungsbeispiels des Kugellagers 1. Teile, die mit denen in Figur 1 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im folgenden wird lediglich auf die Unterschiede näher eingegangen.
Die Wandbereiche 17 und 19 des inneren Laufrings 5 gehen bei diesem Auεführungsbeispiel über einen gebogenen Wandabschnitt 35* ineinander über, so daß eine gebogenen Innenfläche 39' ausgebildet wird. Diese ist kreisbogenförmig gekrümmt und weist einen Innenradius R2 auf, der größer ist als der Radius r der Kugeln 9. Durch die Kreisbogenkontur der Innenfläche 37 ' ergibt sich ein flächiger Anlagebereich der Kugeln 9 am inneren Laufring 5, das heißt, die Kugeln liegen über einen Umfangsbereich an der Innenfläche 37 ' an. Es wird ohne weiteres deutlich, daß auch bei dieser Ausgestaltung der Laufringe 3 , 5 sich lediglich drei Anlagebereiche AI, A2, A3 für die Kugeln ergeben. Auch bei dieser Ausführungsva- riante des Kugellagers weist der äußere Laufring 3 zwei -hier punktförmige- Anlagebereiche AI und A2 und der innere Laufring 5 einen -flächenför ig ausgebildeten- Anlagebereich A3 auf. Auch das in Figur 3 dargestellte Kugellager 1 kann Kräfte in axialer und radialer Richtung sowie auch aus wechselnder Richtung problemlos aufnehmen. Trotz des flächen- - 9 -
förmigen Anlagebereichs A3 weist das Kugellager 1 gegenüber bekannten Kugellagern eine kleinere Reibung und einen geringeren Verschleiß auf. Da der Radius R2 der Innenfläche 37' größer ist als der Radius r der Kugeln 9, kann das Kugellager 1 auch Winkelfehler der Wellenachsen aufnehmen beziehungsweise kompensieren.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt eines Teils eines vierten Ausführungsbeispiels des Kugellagers 1, das sich von den anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Kugellagern im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß der äußere Laufring 3 nur einen Anlagebereich A3 und der innere Laufring 5 zwei Anlagebereiche AI und A2 aufweist. Dies wird einerseits dadurch realisiert, daß die Wandabschnitte 11 und 15 des äußeren Laufrings 3 über einen geraden Wandabschnitt 31' ineinander über gehen, so daß eine gerade Innenfläche 33' gebildet wird. Die Innenfläche 33' weist einen punktförmigen Anlagebereich A3 für die Kugeln 9 auf. Andererseits gehen die Wandbereiche 17 und 19 des inneren Laufrings 5 über einen gebogenen Wandbereich 35* ' ineinander über, so daß eine kreisbogenförmig gekrümmte Innenfläche 37' • gebildet wird. Deren Radius Rl ist kleiner als der Radius r der Kugeln 9. Dadurch ergeben sich am inneren Laufring 5 zwei punktförmige Anlagebereiche AI und A2 für die Kugeln 9.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbei- spiel sind die Abstände der Anlagebereiche AI, A2 , A3 zueinander über den Umfang der Kugel 9 identisch mit den Abständen der Anlagebereiche der anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Kugellager. Das heißt, die gedachte zweite Gerade G2, auf der der Anlagebereich A2 liegt, ist gegenüber der ersten - 10 -
Geraden Gl, auf der der Anlagebereich AI liegt, um einen Winkel α von 90° geneigt. Die dritte Gerade G3, auf der der Anlagebereich A3 liegt, ist gegenüber der ersten Geraden Gl um einen Winkel ß von 45° geneigt. Unabhängig davon, an welchem der beiden Laufringe zwei beziehungsweise ein Anlagebereich für die Kugeln ausgebildet ist, sind die Abstände der Anlagebereiche AI bis A3 zueinander, also die Winkel α und ß, variierbar.
Nach allem wird deutlich, daß die Kontur der Innenflächen 33 und 37, an denen die Kugeln an drei Stellen (Anlagebereiche) an den Laufringen 3, 5 anliegen, praktisch beliebig variierbar sind. Bei einem Vergleich der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele des Kugellagers 1 wird deutlich, daß durch die Ausgestaltung der Kontur der Innenflächen 33, 37 der Laufringe 3, 5 festgelegt wird, an welchem der beiden Laufringe die Kugeln 9 an zwei und an welchem der Laufringe an einer Stelle berühren beziehungsweise anliegen.
Figuren 5 und 6 zeigen jeweils zwei identisch aufgebaute, anhand von Figur 2 beschriebene Kugellager 1, die miteinander kombiniert sind. Die Kugellager 1 sind symmetrisch angeordnet (Tandemanordnung) , so daß auf einfache Weise ein auch als zweireihiges Lager bezeichnetes Doppellager realisiert ist. Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Kugellager 1 derart angeordnet, daß deren Begrenzungsflächen 27 aneinander anliegen, so daß ein Zwischenraum 47 zwischen den Flanschen 45 an den äußeren Laufringen 3 gebildet wird. Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Kugellager 1 mit ihren Begrenzungsflächen 29 und ihren Flanschen 45 aneinander an. Die Kugella- - 11 -
ger 1 sind gegenseitig gepaart, wodurch in vorteilhafter Weise ein Austreten von Fett aus dem Innenraum 13 der Kugellager 1 auf ein Minimum begrenzt ist.
Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten, mit einem Flansch 45 ausgebildeten Kugellager, die in Tandembauweise verwendet werden, können durch eine Verbindung im Flanschbereich zusammengehalten werden. Es ist auch möglich, den Flansch 45 in einem die Kugellager verbindenden Kunststoffteil einzuspritzen.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Doppellagers, dessen Kugellager 1 im Aufbau und Ausgestaltung dem anhand von Figur 1 beschriebenen Kugellager entsprechen. Durch die senkrechten Wandabschnitte 15 des äußeren Laufrings 3 weist das Doppellager eine zylindrische Außenkontur auf.
Die Teile der anhand der Figuren 1 bis 7 beschriebenen Kugellager 1, also der äußere Laufring 3, der Käfig 7 mit den Kugeln 9 und der innere Laufring 5 bilden nach dem Einbau eine Baueinheit. Die einzelnen Elemente werden durch Einklemmen oder Verpres- sen zusammengehalten.
Allen Ausführungsbeispielen der Kugellager ist gemeinsam, daß die Zwischenräume zwischen den Laufringen 3, 5 eng sind, so daß das Kugellager einerseits vor dem Eintritt von Fremdpartikeln in den Innenraum 13 geschützt wird. Andererseits wird ein Austritt von Fett aus dem Innenraum 13 auf ein Minimum beschränkt. Die Kugellager sind also weitgehend geschlossen, so daß das Fett im Lager zurückgehalten wird. - 12 -
Zu Einpassen des äußeren Laufrings 3 in eine Bohrung und zum Aufpressen des inneren Laufrings 5 auf eine Welle, kann an den Begrenzungsflächen 27, 29 der Laufringe 3 , 5 mit einem Montagewerkzeug auf das Kugellager eingewirkt werden.
Das hier beschriebene Kugellager zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau, durch eine variable Verwendungsmöglichkeit und durch einen sehr geringen Verschleiß aus. In axialer und radialer Richtung und auch aus wechselnder Richtung wirkende Kräfte werden sicher abgefangen.

Claims

-13-Ansprüche
1. Kugellager mit einem äußeren Laufring, einem konzentrischen inneren Laufring und mit zwischen den Laufringen angeordneten Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Laufring (3) zwei und der innere Laufring (5) einen Anlagebereich (A1;A2;A3) für die Kugeln (9) oder der äußere Laufring (3) einen und der innere Laufring (5) zwei Anlagebereiche (A1;A2;A3) aufweisen.
2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagebereiche (A1;A2;A3) punkt- oder flächenförmig sind.
3. Kugellager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (9) in einem Käfig (7) geführt sind.
4. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Lauf- ring (3;5) mit zwei Anlagebereichen gebildeter erster Anlagebereich (AI) auf einer gedachten, den Mittelunkt der Kugel (9) schneidenden ersten Geraden (Gl) und der zweite Anlagebereich (A2) an diesem Laufring (3; 5) auf einer gedachten zweiten Geraden (G2) liegen, und daß die zweite Gerade (G2) gegenüber der ersten Geraden (Gl) um einen Winkel a -14-
geneigt ist, der in einem Bereich von 70° bis 110° liegt, vorzugsweise 90° beträgt.
5. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Laufring (3;5) mit einem Anlagebereich (A3) für die Kugeln (9) , dieser auf einer gedachten dritten Geraden (G3) liegt, die gegenüber der ersten Geraden (Gl) um einen Winkel ß geneigt ist, der in einem Bereich von 30° bis 60° liegt, vorzugsweise 45° beträgt.
6. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagebereich (A3) an dem Laufring, der nur einen Anlagebereich für die Kugeln (9) aufweist, an einem Wandbereich (35;35') oder Wandabschnitt (31; 31') gebildet ist, dessen Radius (R2) größer ist als der Radius (r) der Kugel.
7. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring (5) auf verschiedene Wellendurchmesser anpaßbar ist, und daß der äußere Laufring (3) und/oder der Käfig (7) bei verschiedenen Wellendurchmesser unverändert verwendbar sind.
8. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Ausbildung eines zweireihigen Kugellagers verwendbar ist.
9. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lauf- ring (3) einen Flansch (45) aufweist. -15-
10. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufringe (3; 5) aus Blech hergestellt sind.
-16-
GEÄNDERTE ANSPRÜCHE
[beim Internationalen Büro am 09 Juli 1999 (09.07.99) eingegangen, ursprüngliche Ansprüche 1-10 durch neue Ansprüche 1 -9 ersetzt;
(3 Seiten)]
1. Kugellager mit einem äußeren Laufring, einem konzentrischen inneren Laufring und m t zwischen den Laufringen angeordneten Kugeln, wobei der äußere Laufring zwei und der innere Laufring einen Anlagebereich für die Kugeln oder der äußere Laufring einen und der innere Laufring zwei An- lagebereiche für die Kugeln aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring (5) und der äußere Laufring (3) aus Blech gefertigt sind, derart, daß das Kugellager weitgehend geschlossen ist.
2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagebereiche (A1;A2;A3) punkt- oder flächenför ig sind.
3. Kugellager nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Kugeln (9) m einem Käfig
(7) geführt sind.
4. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem
Laufring (3; 5) mit zwei Anlagebereichen gebildeter erster Anlagebereich (A1 ) auf einer gedachten, den Mittelpunkt der Kugel (9) schneidenden ersten Geraden (G1 ) und der zweite Anlagebereich (A2) an diesem Laufr ng (3; 5) auf einer gedachten zweiten Geraden (G2) liegen, und daß die -17-
zweite Gerade (G2) gegenüber der ersten Geraden (G1 ) um einen Winkel α geneigt ist, der in einem Bereich von 70° bis 110° liegt, vorzugsweise 90° beträgt.
5. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Laufring (3; 5) mit einem Anlagebereich (A3) für die Kugeln (9) , dieser auf einer gedachten dritten Geraden (G3) liegt, die gegenüber der ersten Geraden (G1 ) um einen Winkel ß geneigt ist, der in einem Bereich von 30° bis 60° liegt, vorzugsweise 45° beträgt.
6. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagebereich (A3) an dem Laufring, der nur einen Anlagebereich für die Kugeln (9) aufweist, an einem Wandbereich (35;35') oder Wandabschnitt
(31 ; 31 ' ) gebildet ist, dessen Radius (R2) größer ist als der Radius (r) der Kugel.
7. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring (5) auf verschiedene Wellendurchmesser anpaßbar ist, und daß der äußere Laufring (3) und/oder der Käfig (7) bei verschiedenen Wellendurchmesser unverändert verwendbar sind.
8. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Ausbildung eines zweireihigen Kugellagers verwendbar ist . -18-
9. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Laufring (3) einen Flansch (45) aufweist.
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