WO2008071735A2 - Einstelllager - Google Patents
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- WO2008071735A2 WO2008071735A2 PCT/EP2007/063791 EP2007063791W WO2008071735A2 WO 2008071735 A2 WO2008071735 A2 WO 2008071735A2 EP 2007063791 W EP2007063791 W EP 2007063791W WO 2008071735 A2 WO2008071735 A2 WO 2008071735A2
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- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
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- F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
- F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
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- F16C23/06—Ball or roller bearings
- F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
- F16C23/082—Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface
- F16C23/086—Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface forming a track for rolling elements
Definitions
- the invention relates to an adjustment bearing with an inner ring and an outer ring and arranged therebetween rolling elements.
- rolling bearings are used for supporting, for example, a rotatable shaft. These comprise an inner ring, which may be rotationally connected to the shaft, and an outer ring, which in turn may be arranged rotationally fixed to other components.
- rolling bodies are arranged between inner and outer ring, which are arranged in a manner known per se for maintaining the mutual distances and for guiding in a roller bearing cage.
- lubricants may be provided to reduce friction.
- Occur for example, due to difficult installation conditions of the rolling bearing or during operation greater deviations from the exact orientation of the rotatable component, preferably known to those skilled adjusting bearings are used with which up to 15 ° deviation from the exact alignment can be compensated.
- Such an adjustment bearing with balls as rolling elements is known for example from DD 297213 A5, which is additionally lent sealed on both sides.
- lubrication channels are formed in the sealing elements of the adjusting bearing.
- barrel rollers require a considerable manufacturing effort and due to their design can only be used for a limited speed range and have high friction losses.
- round balls require a comparatively large axial width of the entire bearing in order to be able to absorb the forces to be transmitted.
- the invention has for its object to provide an adjustment bearing that can withstand both high mechanical stresses and can be used for large speed ranges.
- the invention is based on the finding that using symmetrically flattened ball rollers or spherical discs a known adjustment with significantly improved endurance properties and an increased usable speed range can be realized.
- the invention is therefore based on a setting bearing with an inner ring and an outer ring and arranged therebetween rolling elements.
- the rolling elements are designed as spherical rollers or spherical disks, each with two symmetrically flattened by a spherical shape and arranged parallel to each other side surfaces.
- Such adjusting bearing according to the invention can due to the geometry of their rolling elements and relatively large axial forces, so take forces in the direction of the axis of rotation of the Einstelllagers.
- the ball-roller-shaped rolling elements can either be arranged with a greater density or a higher degree of filling in the adjusting bearing, or with the same number of rolling elements more lubricant, such as grease, can be introduced into the adjusting bearing, which prolongs its service life.
- the adjusting bearing is designed in multiple rows, for example three rows, in order to be able to absorb larger forces while improving the smoothness of the adjusting bearing.
- the osculation ie the quotient between a raceway radius of the associated bearing raceway and the respective ball roller diameter is preferably 104%, so that the ball rollers always roll on the raceway of the inner ring or the outer ring automatically lead to the middle of the track.
- this value can also be deviated depending on the requirements of the setting bearing. A range of 100% to 120% makes sense.
- the ball rollers can be performed on the inner ring each axially outward on an inner ring board.
- the axially outer ball rollers are supported on the inner ring axially on each outside such a board.
- a guide of the ball rollers is ensured in the axial direction of the adjusting bearing.
- an adjustment of the Einstell- gers can be achieved, for example, up to 15 ° deviating from the axis of rotation.
- the ball cages for guiding the ball rollers are preferably designed such that cage rims of the axially outer rows of ball rollers radially engage under the cage rims of the middle ball roller row in order to obtain the most space-saving possible construction.
- the ball cages are made of plastic, for example of the polyamide plastic PA 66 GF25. However, it is also an execution in metal, such as steel, possible.
- the cage rims of the middle ball roller row overlap the cage rims of the axially outer row of ball rollers.
- the at least one ball cage has spherically formed and radially aligned contact surfaces for abutment of the side surfaces of the ball rollers.
- a sealing device can be provided on the adjusting bearing according to the invention, in order in particular to avoid the axial escape of lubricant from the adjusting bearing.
- two ball rollers can also be arranged directly axially adjacent to each other in a ball-comb cage in the adjustment bearing. This is also called a back-to-back arrangement.
- ball bearings of different diameters may also be present in an adjusting bearing, wherein in a row larger ball rollers and axially adjacent thereto are arranged in a further row ball rollers of smaller diameter.
- To guide the ball rollers with different Diameter serve window cages.
- Such an embodiment offers the advantage that the adjusting bearing can absorb comparatively large axial forces.
- this last-mentioned bearing structure it is preferably provided in a three-row adjustment bearing according to the invention that the ball rollers of the axially inner ball roller row are supported in particular axially on their two side faces on separately formed outer ring rims.
- This embodiment can be further developed by the ball rollers of the middle ball roller row are received in a radially inwardly arranged circumferential groove in the outer ring, which is bounded axially by the two outer ring borders.
- the outer ring of the double row adjusting bearing is axially shorter than the associated inner ring.
- FIG. 1 shows a double-row adjustment bearing with a common rolling body raceway on the outer ring in a partially schematic longitudinal section
- FIG. 2 shows a three-row adjustment bearing with a common roller body raceway on the outer ring, as in FIG. 1,
- FIG. 3 shows a double-row adjustment bearing with a common rolling body raceway on the outer ring and with ball rollers resting against each other axially
- FIG. 4 shows a double-row adjustment bearing with a common rolling body raceway on the outer ring and with different ball roller diameters
- Figure 5 shows a double-row adjusting bearing with a common rolling element raceway on the inner ring in a partial schematic longitudinal section
- FIG. 6 shows a three-row adjustment bearing with a common rolling body raceway on the inner ring, as in FIG. 5.
- the adjusting bearing 1 shown in Figure 1 in an approximately half longitudinal section has an inner ring 5 and an outer ring 6.
- the rotational mobility of the adjusting bearing 1 is indicated by the rotation axis 7 with the double arrow for the rotational movement.
- rolling elements which are formed as ball rollers 2, each with two symmetrically flattened from the spherical shape and parallel to each other side surfaces 8, 9 are formed.
- the ball rollers 2 have the shape of a spherical disk. With such a geometry of the ball rollers 2, it is possible to arrange the ball rollers 2 in the adjustment bearing 1 either with smaller axial distances from each other or at the same distance to introduce more additional lubricant in the adjustment.
- the ball-roller-shaped rolling elements at the same bearing width compared to spherical rolling elements a have larger diameter.
- designed as a ball roller bearing bearing 1 record larger axial forces and be used in a wider speed range.
- the Schmiegungstician is, as stated above, preferably at 104%.
- each axially outwardly assigned inner ring rims 4 may be provided on the inner ring 5, wherein the geometry of these inner ring rims 4 is adapted to the outer shape of the ball rollers 2, that their mobility with low friction is guaranteed.
- the ball cages 19, which are preferably made of plastic, for receiving the ball rollers 2 are shaped accordingly.
- the raceway 23 of the common outer ring 6 is spherically shaped, wherein the geometric center, as indicated by the radii 24 coincides with the intersection of the Laufbahnwin- angle of the inner ring 5 on the axis 7 of the adjusting bearing 1.
- the adjustment bearing 1 can be adapted to deviations of for example 15 °.
- FIG. 2 shows a three-row adjustment bearing 10 with ball rollers 11.
- the ball rollers 11 are guided with ball cages 12, 13 and 14, wherein Käfigborde 15 and 16 of the outer two rows of rolling elements 25, 27, the cage rims 17 and 18 of the central ball roller row 26 radially engage below, so are arranged radially inward.
- the said cage rims 15, 16, 17, 18 in the contact region of the end faces or side surfaces 8, 9 of the ball rollers 11 are curved or convex substantially in the axial direction to ensure the required freedom of movement of the ball rollers 11 and the strinsei- friction to reduce the ball rollers 11.
- the shape of the inner ring rims 4 is adapted to the three rows 25, 26, 27 of the ball rollers 11.
- Such a three-row adjustment bearing 10 according to Figure 1 can be operated easily over a wide speed range.
- the existing installation space between inner ring 5 and outer ring 6 can be optimally utilized by the small spacing of the ball rollers 11.
- an adjustment bearing 20 is shown, which is due to the inclined arrangement of the ball rollers 21 is able to absorb relatively large axial forces and compensate at least to a limited extent, angle errors caused by tolerances during installation or during operation of the adjusting bearing 20 arise.
- the adjusting bearing 20 has a pressure angle range of 40 ° and is axially laterally provided with a respective known seal 35, 36, which consists of a metal disc, are formed on the sealing lips of an elastic material.
- the ball rollers 21 are arranged here axially directly adjacent to each other.
- FIG. 30 A modified embodiment of the adjusting bearing 30 is shown in FIG.
- the ball rollers 31, 32 of the two rows 28, 29 of the adjusting bearing 30 each have different diameters in order to also ensure an extremely viable bearing for comparatively high axial force components with a very short bearing width.
- the ball rollers 31, 32 are guided in correspondingly formed window cages 33, 34, which have at least partially crowned contact surfaces 37 to the ball rollers 32.
- the adjusting bearing according to FIG. 5 is a double-row ball roller bearing having an inner ring 51 with a common spherical track 52 for the ball rollers 59, which are accommodated in at least one ball cage 56.
- the sides of the cage 56 facing the ball rollers 59 have spherically shaped ribs 57 for reducing friction.
- the ball rollers 59 are received in raceways 55a and 55b on the radially inner side of the outer ring 53 and are supported by their flat side faces or end faces 8 and 9, respectively, axially to radially inwardly aligned ribs 54 of the outer ring 53.
- a seal 58 in the form of a plastic or elastomeric metal component is clipped into an annular groove in the region of an end face of the outer ring 53 and is supported radially on the inside with a sealing lip on the common spherical raceway 52.
- the outer ring 53 is axially much shorter than the inner ring 51 is formed, whereby even in confined space conditions easy adjustment of the bearing 50 to compensate for misalignment between the two bearing rings 51, 53, for example, the outer ring 53 relative to the inner ring 51, accomplish.
- the adjusting bearing 60 shown in FIG. 6 is a three-row ball roller bearing, on the inner ring 61 of which a common, spherically curved raceway 62 for rolling off the ball rollers 65 is formed radially on the outside.
- the ball rollers of the three rows of ball rollers 25, 26, 27 are received in three ball cages, wherein the ball cages 66, 67 of the axially outer rows of ball rollers 25, 27 with their axially inner cage rims 71, 72, the cage rims 69, 70 of the axially inner cage the medium ball roller series 26 to save space.
- the ball rollers 65 of the central ball roller row 26 are received in a circumferential groove in the inner circumferential surface of the outer ring 63, said circumferential groove being axially bounded by two outer ring rims 64, 77. Also, this adjustment bearing 60 is protected by a seal 78 against the ingress of dirt or the escape of lubricant, but just as in Figure 5 for simplicity only such a seal 78 is shown on one side of the bearing.
- the adjusting bearings according to FIGS. 5 and 6 can be produced more cost-effectively than the adjusting bearings of FIGS. 1 to 4 because a spherically curved common raceway on the outside of a bearing outer ring can be produced in a technically simpler manner than such a raceway on the inner circumferential surface of a bearing outer ring.
- the raceways or their rims and the circumferential groove for receiving the middle row of ball rollers on the outer ring of a three-row adjusting bearing can be produced inexpensively, for example, in the recess grinding method.
- the outer ring rims thus produced provide, preferably together with guide rims on the cages, for a secure lateral guidance of the ball rollers and, to a lesser extent, for a transmission of axial forces from one bearing ring to the other bearing ring.
- Double-row adjustment bearing 62 Raceway on inner ring
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft Einstelllager (1) mit einem Innenring (5) und einem Außenring (6) und dazwischen angeordneten Wälzkörpern. Um mit dem Einstelllager (1) höhere Kräfte über einen weiteren Drehzahlbereich aufnehmen zu können, sind die Wälzkörper erfindungsgemäß als Kugelrollen (2) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (8,9) ausgebildet.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Einstelllager
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Einstelllager mit einem Innenring und einem Außen- ring sowie dazwischen angeordneten Wälzkörpern.
Hintergrund der Erfindung
Es ist allgemein bekannt, dass zur Lagerung beispielsweise einer drehbaren Welle Wälzlager verwendet werden. Diese umfassen einen Innenring, der verdrehfest mit der Welle verbunden sein kann, sowie einen Außenring, der seinerseits verdrehfest an weiteren Bauteilen angeordnet sein kann. Um ein möglichst reibungsarmes Drehen des drehbaren Bauteils zu ermöglichen sind zwischen Innen- und Außenring Wälzkörper angeordnet, die in an sich bekann- ter Weise zur Aufrechterhaltung der gegenseitigen Abstände sowie zur Führung in einem Wälzlagerkäfig angeordnet sind. Gegebenenfalls können zur Verringerung der Reibung noch Schmiermittel vorgesehen sein.
Treten beispielsweise aufgrund schwieriger Einbauverhältnisse des Wälzlagers oder während des Betriebs größere Abweichungen von der exakten Ausrichtung des drehbaren Bauteils auf, werden bevorzugt dem Fachmann bekannte Einstelllager verwendet, mit denen bis zu 15° Abweichung von der exakten Ausrichtung kompensiert werden können. Ein solches Einstelllager mit Kugeln als Wälzkörper ist beispielsweise aus der DD 297213 A5 bekannt, das zusätz- lieh beidseitig abgedichtet ist. Zur Nachschmierung dieses Einstelllagers sind in den Dichtelementen des Einstelllagers Schmierkanäle ausgebildet.
Als Wälzkörper für derartige Einstelllager werden neben Kugeln auch Tonnen-
rollen oder zylindrische Wälzkörper verwendet. Hierbei hat es sich als nachteilig erwiesen, dass beispielsweise Tonnenrollen einen erheblichen Fertigungsaufwand erfordern und bauartbedingt nur für einen begrenzten Drehzahlbereich einsetzbar sind sowie hohe Reibungsverluste aufweisen. Weiterhin erfordern runde Kugeln aufgrund ihrer Geometrie eine vergleichsweise große axiale Breite des gesamten Lagers, um die zu übertragenden Kräfte aufnehmen zu können.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einstelllager zu schaffen, das sowohl hohen mechanischen Beanspruchungen standhält als auch für große Drehzahlbereiche eingesetzt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass unter Verwendung von symmetrisch abgeflachten Kugelrollen bzw. Kugelscheiben ein an sich bekanntes Einstelllager mit wesentlich verbesserten Dauerlaufeigenschaften und einem vergrößerten nutzbaren Drehzahlbereich realisierbar ist.
Die Erfindung geht daher aus von einem Einstelllager mit einem Innenring und einem Außenring sowie dazwischen angeordneten Wälzkörpern. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wälzkörper als Kugelrollen bzw. Kugel- Scheiben mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen ausgebildet sind. Mit dieser Ausgestaltung ist aufgrund der vergleichsweise geringeren Breite der Kugelrollen oder Kugelscheiben ein größerer Durchmesser der Wälzkörper insbesondere gegenüber runden Einstellkugellagern realisierbar, ohne dass dadurch die axiale Breite des Einstelllagers zunimmt. Derartige Kugelrollen können aus entsprechenden Metallen für eine ausreichende Verschleißfestigkeit mit guter Präzision hergestellt werden. Somit kann der vorhandene Einbauraum effektiver als bei bekannten Einstelllagern ausgenutzt werden.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass ein solches Einstelllager über eine höhere Steifigkeit bzw. Tragfähigkeit gegenüber einem Einstelllager mit runden Wälzkörpern verfügt.
Derartige erfindungsgemäße Einstelllager können aufgrund der Geometrie ihrer Wälzkörper auch vergleichsweise große Axial kräfte, also Kräfte in Richtung der Drehachse des Einstelllagers, aufnehmen. Somit können die kugelrol- lenförmigen Wälzkörper entweder mit einer größeren Dichte oder einem höhe- ren Füllgrad im Einstelllager angeordnet sein, oder bei gleicher Anzahl der Wälzkörper kann mehr Schmiermittel, beispielsweise Schmierfett, in das Einstelllager eingebracht werden, welches dessen Gebrauchsdauer verlängert.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Einstelllager mehrreihig, bei- spielsweise dreireihig ausgeführt ist, um größere Kräfte bei einer Verbesserung der Laufruhe des Einstelllagers aufnehmen zu können.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schmiegung, also der Quotient zwischen einem Laufbahnradius der zugeord- neten Lagerlaufbahn und dem jeweiligen Kugelrollendurchmesser bei vorzugsweise 104% liegt, um derart die Kugelrollen beim Abwälzen auf der Laufbahn des Innenrings bzw. des Außenrings stets selbsttätig zur Mitte der Laufbahn hin zu führen. Prinzipiell kann von diesem Wert je nach Anforderungen an das Einstelllager auch abgewichen werden. Ein Schmiegungsbereich von 100% bis 120% erscheint sinnvoll.
Weiterhin können die Kugelrollen am Innenring jeweils axial außen an einem Innenringbord geführt sein. Bei einem dreireihigen Einstelllager gemäß der Erfindung sind die axial äußeren Kugelrollen über jeweils einen solchen Bord am Innenring axial außen abgestützt. Somit ist eine Führung der Kugelrollen in axialer Richtung des Einstelllagers gewährleistet.
Nach einem weiteren Merkmal weist ein gemeinsamer Außenring oder ein
gemeinsamer Innenring eines erfindungsgemäßen Einstelllagers eine sphärische Laufbahngeometrie auf, deren geometrisches Zentrum mit den Schnittpunkten der Laufbahnwinkel des Innenrings bzw. des Außenrings auf der Drehachse des Lagers zusammenfällt. Somit kann eine Einstellung des Einstellla- gers beispielsweise bis zu 15° abweichend von der Drehachse erreicht werden.
Bei einer dreireihigen Ausgestaltung des Einstelllagers sind die Kugelkäfige zur Führung der Kugelrollen vorzugsweise derart ausgebildet, dass Käfigborde der axial äußeren Kugelrollenreihen die Käfigborde der mittleren Kugelrollen- reihe radial untergreifen, um eine möglichst Platz sparende Bauweise zu erhalten. Vorzugsweise sind die Kugelkäfige in Kunststoff ausgeführt, beispielsweise aus dem Polyamid-Kunststoff PA 66 GF25. Es ist jedoch auch eine Ausführung in Metall, beispielsweise Stahl, möglich. In einer anderen Bauform übergreifen die Käfigborde der mittleren Kugelrollenreihe die Käfigborde der axial äußeren Kugelrollenreihe.
Außerdem wird es hinsichtlich der Reibungsarmut des Einstelllagers bevorzugt, dass der zumindest eine Kugelkäfig ballig ausgebildete und radial ausgerichtete Kontaktflächen zur Anlage der Seitenflächen der Kugelrollen aufweist.
Weiter kann eine Abdichtungseinrichtung am erfindungsgemäßen Einstelllager vorhanden sein, um insbesondere das axiale Austreten von Schmiermittel aus dem Einstelllager zu vermeiden.
Zur weiteren Verringerung des benötigten Einbauraums können zwei Kugelrollen auch unmittelbar axial aneinander anliegend in einem Kugel-Kammkäfig im Einstelllager angeordnet sein. Dies wird auch als back-to-back-Anordnung bezeichnet.
Außerdem können in einem Einstelllager auch Kugelrollen unterschiedlichen Durchmessers vorhanden sein, wobei in einer Reihe größere Kugelrollen und axial benachbart dazu in einer weiteren Reihe Kugelrollen geringeren Durchmessers angeordnet sind. Zur Führung der Kugelrollen mit unterschiedlichem
Durchmesser dienen Fensterkäfige. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Einstelllager vergleichsweise große Axialkräfte aufnehmen kann.
Hinsichtlich einer anderen Variante der Erfindung, bei welcher der gemeinsame Außenring und nicht der vorne erwähnte Innenring eine sphärische Laufbahngeometrie aufweist, ist vorgesehen, dass sich axial äußere Kugelrollen des Einstelllagers mit ihren axial zueinander weisenden Seitenflächen an Außenringborden abstützen.
In Weiterentwicklung dieses zuletzt genannten Lageraufbaus ist bei einem dreireihigen Einstelllager gemäß der Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass sich die Kugelrollen der axial inneren Kugelrollen-Reihe mit ihren beiden Seitenflächen an gesondert ausgebildeten Außenringborden insbesondere axial abstützen.
Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch weiterbilden, indem die Kugelrollen der mittleren Kugelrollen-Reihe in einer radial innen angeordneten Um- fangsnut in dem Außenring aufgenommen sind, welche von den beiden Außen- ringborden axial begrenzt ist.
Schließlich kann bei speziellen Anwendungsfällen vorgesehen sein, dass der Außenring des zweireihigen Einstelllagers axial kürzer ist als der zugehörige Innenring.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen durch mehrere Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 ein zweireihiges Einstelllager mit einer gemeinsamen Wälzkörperlaufbahn am Außenring in einem teilweisen schematischen Längsschnitt,
Figur 2 ein dreireihiges Einstelllager mit einer gemeinsamen Wälzkörperlaufbahn am Außenring dargestellt wie in Figur 1 ,
Figur 3 ein zweireihiges Einstelllager mit einer gemeinsamen Wälzkörperlaufbahn am Außenring und mit axial aneinander anliegenden Kugelrollen,
Figur 4 ein zweireihiges Einstelllager mit einer gemeinsamen Wälzkör- perlaufbahn am Außenring und mit unterschiedlichen Kugelrollendurchmessern,
Figur 5 ein zweireihiges Einstelllager mit einer gemeinsamen Wälzkörperlaufbahn am Innenring in einem teilweisen schematischen Längsschnitt, und
Figur 6 ein dreireihiges Einstelllager mit einer gemeinsamen Wälzkörperlaufbahn am Innenring dargestellt wie in Figur 5.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Das in Figur 1 in einem etwa halben Längsschnitt dargestellte Einstelllager 1 weist einen Innenring 5 und einen Außenring 6 auf. Die Drehbeweglichkeit des Einstelllagers 1 ist durch die Drehachse 7 mit dem Doppelpfeil für die Drehbe- wegung angedeutet. Zur Drehbeweglichkeit des Einstelllagers 1 dienen Wälzkörper, die als Kugelrollen 2 mit jeweils zwei symmetrisch von der Kugelform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen 8, 9 ausgebildet sind. Somit haben die Kugelrollen 2 die Form einer Kugelscheibe. Mit einer solchen Geometrie der Kugelrollen 2 ist es möglich, die Kugelrollen 2 im Einstelllager 1 entweder mit geringeren axialen Abständen zueinander anzuordnen oder bei gleichem Abstand mehr zusätzlichen Schmierstoff in das Einstelllager einzubringen. Außerdem können die kugelrollenförmigen Wälzkörper bei gleicher Lagerbreite im Vergleich zu kugelförmigen Wälzkörpern einen
größeren Durchmesser aufweisen. Schließlich können als Kugelrollenlager ausgebildete Einstelllager 1 größere axiale Kräfte aufnehmen und in einem größeren Drehzahlbereich eingesetzt werden. Das Schmiegungsverhältnis liegt, wie eingangs ausgeführt, bevorzugt bei 104%.
Zur Verbesserung der axialen Führung der Kugelrollen 2 können jeweils axial außen zugeordnete Innenringborde 4 am Innenring 5 vorgesehen sein, wobei die Geometrie dieser Innenringborde 4 derart an die äußere Form der Kugelrollen 2 angepasst ist, dass deren Beweglichkeit bei geringer Reibung gewähr- leistet ist. Es versteht sich in Kenntnis der Erfindung von selbst, dass die Kugelkäfige 19, die vorzugsweise aus Kunststoff bestehen, zur Aufnahme der Kugelrollen 2 entsprechend geformt sind. Die Laufbahn 23 des gemeinsamen Außenrings 6 ist sphärisch geformt, wobei deren geometrisches Zentrum, wie durch die Radien 24 angedeutet ist, mit den Schnittpunkten der Laufbahnwin- kel des Innenrings 5 auf der Achse 7 des Einstelllagers 1 zusammenfällt. Somit kann das Einstelllager 1 auf Abweichungen von beispielsweise 15° angepasst werden.
In Figur 2 ist ein dreireihiges Einstelllager 10 mit Kugelrollen 11 dargestellt. Die Kugelrollen 11 sind mit Kugelkäfigen 12, 13 und 14 geführt, wobei Käfigborde 15 und 16 der äußeren beiden Wälzkörper-Reihen 25, 27 die Käfigborde 17 und 18 der mittleren Kugelrollenreihe 26 radial untergreifen, also radial innen angeordnet sind. Außerdem sind die genannten Käfigborde 15, 16, 17, 18 im Kontaktbereich der Stirnseiten oder Seitenflächen 8, 9 der Kugelrollen 11 im Wesentlichen in Axialrichtung gewölbt bzw. ballig ausgebildet, um die erforderliche Bewegungsfreiheit der Kugelrollen 11 zu gewährleisten sowie die strinsei- tige Reibung an den Kugelrollen 11 zu reduzieren. Auch die Form der Innenringborde 4 ist an die drei Reihen 25, 26, 27 der Kugelrollen 11 angepasst. Ein solches dreireihiges Einstelllager 10 gemäß Figur 1 kann über einen weiten Drehzahlbereich problemlos betrieben werden. Zudem kann der vorhandene Einbauraum zwischen Innenring 5 und Außenring 6 durch die geringe Beabstandung der Kugelrollen 11 optimal ausgenutzt werden.
In Figur 3 ist ein Einstelllager 20 abgebildet, welches durch die geneigte Anordnung der Kugelrollen 21 dazu in der Lage ist, vergleichsweise große Axialkräfte aufzunehmen und zumindest in begrenztem Umfang auch Winkelfehler ausgleichen kann, die durch Toleranzen beim Einbau oder während des Be- triebs des Einstelllagers 20 entstehen. Das Einstelllager 20 weist einen Druckwinkelbereich von 40° auf und ist axial seitlich mit jeweils einer an sich bekannten Abdichtung 35, 36 versehen, die aus einer Metall Scheibe besteht, an der Dichtlippen aus einem elastischem Material angeformt sind. Die Kugelrollen 21 sind hier axial unmittelbar aneinander anliegend angeordnet. Dies bedeutet, dass sich die einander zugewandten Seitenflächen 8, 9 von zwei benachbarten Kugelrollen 21 berühren. Eine solche Anordnung wird auch als Back-to-Back- Anordnung bezeichnet. Mit der Einsparung des Teils eines entsprechend ausgebildeten Kamm-Käfigs 22 zwischen den Kugelrollen 21 kann das Einstelllager 20 mit einer geringen axialen Länge L sowie besonders kostengünstig hergestellt werden. Zudem können besonders in axialer Richtung große Kräfte aufgenommen werden.
Eine dazu abgewandelte Ausführungsform des Einstelllagers 30 ist in Figur 4 abgebildet. Dabei verfügen die Kugelrollen 31 , 32 der beiden Reihen 28, 29 des Einstelllagers 30 jeweils über unterschiedliche Durchmesser, um ebenfalls eine extrem tragfähige Lagerung für vergleichsweise hohe Axialkraftkomponenten bei sehr kurzer Lagerbreite zu gewährleisten. Hierbei sind die Kugelrollen 31 , 32 in entsprechend ausgebildeten Fensterkäfigen 33, 34 geführt, die zumindest teilweise ballige Kontaktflächen 37 zu den Kugelrollen 32 aufweisen.
Auch bei den in den Figuren 5 und 6 abgebildeten Einstelllagern 50 bzw. 60 werden die vorgenannten konstruktiven Prinzipien der Erfindung eingehalten. Abweichend von den Einstelllagern der Figuren 1 bis 4 ist bei diesen beiden Einstelllagern 50 und 60 jedoch der Innenring 51 , 61 mit einer gemeinsamen Laufbahn 52 bzw. 62 für die Kugelrollen 59, 65 ausgebildet. Diese Laufbahnen 52, 62 weisen ebenfalls eine sphärische Geometrie auf, wobei sie jedoch auf der radialen Außenseite des jeweiligen Innenringes 51 , 61 ausgebildet ist. In den jeweiligen Außenring 53, 63 sind Laufbahnen 55a, 55b bzw. 73, 74, 75
zum Abrollen der Kugelrollen 59, 65 eingeformt.
Konkret handelt es sich bei dem Einstelllager gemäß Figur 5 um ein zweireihiges Kugelrollenlager mit einem Innenring 51 mit einer gemeinsamen sphäri- sehen Laufbahn 52 für die Kugelrollen 59, die in zumindest einem Kugelkäfig 56 aufgenommen sind. Die zu den Kugelrollen 59 weisenden Seitenflächen des Käfigs 56 weisen zur Reibungsreduzierung ballig geformte Borde 57 auf. Die Kugelrollen 59 sind an der radialen Innenseite des Außenrings 53 in Laufbahnen 55a bzw. 55b aufgenommen und stützen sich mit ihren planen Seitenflä- chen bzw. Stirnseiten 8 bzw. 9 axial an radial nach innen ausgerichtete Borde 54 des Außenrings 53 ab.
Eine Abdichtung 58 in Form eines Kunststoff- oder Elastomer-Metall-Bauteils ist in eine Ringnut im Bereich einer Stirnseite des Außenrings 53 eingeclipst und stützt sich radial innen mit einer Dichtlippe abdichten auf der gemeinsamen sphärischen Laufbahn 52 ab.
Erkennbar ist der Außenring 53 axial deutlich kürzer als der Innenring 51 ausgebildet, wodurch bei auch bei beengten Bauraumverhältnissen eine leichte Einstellung des Lagers 50 zur Kompensation von Fluchtungsfehlern zwischen den beiden Lagerringen 51 , 53, beispielsweise des Außenringes 53 gegenüber dem Innenring 51 , bewerkstelligen lässt.
Bei dem in Figur 6 dargestellten Einstelllager 60 handelt es sich um ein drei- reihiges Kugelrollenlager, an dessen Innenring 61 radial außen eine gemeinsame, sphärisch gekrümmte Laufbahn 62 zum Abwälzen der Kugelrollen 65 ausgebildet ist. Die Kugelrollen der drei Kugelrollen-Reihen 25, 26, 27 sind in drei Kugelkäfigen aufgenommen, wobei die Kugelkäfige 66, 67 der axial äußeren Kugelrollen-Reihen 25, 27 mit ihren axial inneren Käfigborden 71 , 72 die Käfigborde 69, 70 des axial inneren Käfigs der mittleren Kugelrollen-Reihe 26 Platz sparend untergreifen.
Zum Abwälzen und zur Führung der Kugelrollen 65 der drei Kugelrollen-Reihen
25, 26, 27 sind in die radial innere Mantelfläche des Außenringes 63 Laufbahnen 73, 74, 75 derart die Geometrie des Kugelrollen 65 sowie des Lager- durchmessers berücksichtigend eingeformt, dass für die axial äußeren Kugelrollen Außenringborde 76 und 79 gebildet sind, an denen sich die axial äuße- ren Kugelrollen mit ihren jeweiligen planen Stirnflächen 8 bzw. 9 abstützen können. Wie die Figur 6 verdeutlicht, sind diese Außenringborde 76, 79 im Bereich der nach axial innen weisenden Seitenflächen der äußeren Kugelrollen 65 ausgebildet.
Die Kugelrollen 65 der mittleren Kugelrollen-Reihe 26 sind in einer Umfangsnut in der inneren Mantelfläche des Außenringes 63 aufgenommen, wobei diese Umfangsnut durch zwei Außenringborde 64, 77 axial begrenzt ist. Auch dieses Einstelllager 60 ist durch eine Abdichtung 78 gegen das Eindringen von Schmutz bzw. das Austreten von Schmiermittel geschützt, wobei jedoch eben- so wie in Figur 5 zur Vereinfachung nur an einer Lagerseite eine solche Abdichtung 78 dargestellt ist.
Die Einstelllager gemäß den Figuren 5 und 6 sind gegenüber den Einstelllagern der Figuren 1 bis 4 mit hoher Qualität kostengünstiger herstellbar, da sich eine sphärisch gekrümmte gemeinsame Laufbahn auf der Außenseite eines Lageraußenringes technisch einfacher erzeugen lässt als eine solche Laufbahn an der Innenmantelfläche eines Lageraußenringes. Die Laufbahnen bzw. deren Borde und die Umfangsnut zur Aufnahme der mittleren Kugelrollen- Reihe am Außenring eines dreireihigen Einstelllagers lassen sich beispielswei- se kostengünstig im Einstich-Schleifverfahren herstellen. Die derart erzeugten Außenringborde sorgen, vorzugsweise zusammen mit Führungsborden an den Käfigen, für eine sichere seitliche Führung der Kugelrollen sowie im geringen Umfang auch für eine Übertragung von Axial kräften von einem Lagerring auf den anderen Lagerring.
Bezugszeichenliste
Einstelllager 32 Kugelrolle
Kugelrolle 33 Fensterkäfig
Laufbahn 34 Fensterkäfig
Innenringbord 35 Abdichtung
Innenring 36 Abdichtung
Außenring 37 Kontaktfläche
Achse 50 Einstelllager
Seitenfläche 51 Innenring
Seitenfläche 52 Laufbahn am Innenring
Dreireihiges Einstelllager 53 Außenring
Kugelrolle 54 Außenringbord
Kugelkäfig 55a Laufbahn am Außenring
Kugelkäfig 55b Laufbahn am Außenring
Kugelkäfig 56 Kugelkäfig, Fensterkäfig
Käfig bord 57 Käfig bord
Käfig bord 58 Abdichtung
Käfig bord 59 Kugelrolle
Käfig bord 60 Einstelllager
Kugelkäfig 61 Innenring
Zweireihiges Einstelllager 62 Laufbahn am Innenring
Kugelrolle 63 Außenring
Kammkäfig 64 Außenringbord
Laufbahn 65 Kugelrolle
Radius 66 Kugelkäfig
Äußere Reihe der Kugelrollen 67 Kugelkäfig
Innere Reihe der Kugelrollen 68 Käfig bord
Äußere Reihe der Kugelrollen 69 Käfig bord
Reihe mit großen Kugelrollen 70 Käfig bord
Reihe mit kleinen Kugelrollen 71 Käfig bord
Einstelllager 72 Käfig bord
Kugelrolle 73 Laufbahn am Außenring
74 Laufbahn am Außenring
75 Laufbahn am Außenring
76 Außenringbord
77 Außenringbord
78 Abdichtung
L Axiale Länge des Einstelllagers
Claims
1. Einstelllager (1 , 10, 20, 30, 50, 60) mit einem Innenring (5, 51 , 61 ) und einem Außenring (6, 53, 63) sowie dazwischen angeordneten Wälzkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper als Kugelrollen (2, 11 , 21 ,
59, 65) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Seitenflächen (8, 9) ausgebildet sind.
2. Einstelllager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einstelllager (1 , 60) mit drei Reihen (25, 26, 27) von Kugelrollen ausgeführt ist.
3. Einstelllager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmiegeverhältnis von 100% bis 120%, oder von 104% vorgesehen ist.
4. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (2, 11 ) am Innenring (5) axial an einem Innenringbord (4) geführt sind.
5. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Laufbahn (23; 52, 62) am Außenring (6) oder am Innenring (51 , 61 ) eine sphärische Laufbahngeometrie aufweist, deren geometrisches Zentrum mit den Schnittpunkten der Laufbahnwinkel des Innenrings (5, 51 , 61 ) beziehungsweise des Außenrings (6, 53, 63) auf der Achse (7) des Einstelllagers (1 , 10, 20, 30, 50, 60) zusammenfällt.
6. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Käfigborde (15, 16; 71 , 72) der äußeren Kugelrollenreihen (25, 27) Käfigborde (17, 18; 69, 70) der mittleren Kugelrollenreihe (26) radial untergreifen oder radial übergreifen.
7. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine axiale Abdichtung (35, 36; 58, 78) vorhanden ist.
8. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Kugelrollen (21 ) axial unmittelbar aneinander anlie- gend in einem Kamm-Käfig (22) angeordnet sind.
9. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Kugelrollen (31 , 32) mit unterschiedlichen Durchmessern in einem Fensterkäfig (33, 34) angeordnet sind.
10. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich axial äußere Kugelrollen (59; 65) des Einstelllagers (50; 60) mit ihren axial zueinander weisenden Seitenflächen (8, 9) an Außenringborden (54; 76, 79) abstützen.
11. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kugelrollen (65) der axial inneren Kugelrollen- Reihe (26) des dreireihigen Einstelllagers (60) mit ihren beiden Seitenflächen an Außenringborden (64, 77) abstützen.
12. Einstelllager nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (65) der mittleren Kugelrollen-Reihe (26) in einer radial innen angeordneten Umfangsnut in dem Außenring (63) aufgenommen sind, welche von den beiden Außenringborden (64, 77) axial begrenzt ist.
13. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kugelkäfig ballig ausgebildete und radial ausgerichtete Kontaktflächen (37) zur Anlage der Seitenflächen (8, 9) der Kugelrollen (2, 11 , 21 , 31 , 59, 65) aufweist.
14. Einstelllager nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (53) des zweireihigen Einstelllagers (50) axial kürzer ist als der Innenring (51).
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