DE10249103B4

DE10249103B4 - Lager

Info

Publication number: DE10249103B4
Application number: DE10249103A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dilje; Fred Allmann; Helmut Hauck; Torbjorn Hedman
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: DE10249103A1

Abstract

Lager mit einem Außenring (2), der ein Ringteil (7) und einen an das Ringteil (7) angegossenen Gusskörper (8) aufweist, wobei durch den Gusskörper (8) eine wenigstens bereichsweise sphärisch geformte äußere Mantelfläche (13) des Außenrings (2) ausbildet wird, das Ringteil (7) eine äußere Mantelfläche (11) aufweist, die wenigstens bereichsweise von einer sphärischen Form abweicht und die äußere Mantelfläche (11) des Ringteils (7) kegelig und zylindrisch geformte axiale Abschnitte aufweist, die die sphärische Form der äußeren Mantelfläche (13) des Außenrings (2) nachbilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer Reihe von Anwendungssituationen besteht das Bedürfnis, ein Lager beim Einbau justieren zu können, um beispielsweise eine Schiefstellung einer mit dem Lager drehbar gelagerten Welle auszugleichen. Hierzu ist es aus der DE 196 18 798 A1 bekannt, eine Radiallagerung für eine Antriebswelle von Fahrzeugen mit einem Radiallager zu realisieren, das über eine sphärisch gestaltete Mantelfläche seines Außenrings in einen aus Flanschen zusammengesetzten Halter lageorientiert einsetzbar ist. Die sphärische Mantelfläche des Außenrings erlaubt bei der Montage eine Ausrichtung des Radiallagers im Halter. Die gewünschte Ausrichtung lässt sich mit einem derartigen Radiallager somit leicht durchführen. Allerdings ist die sphärische Ausbildung der Mantelfläche des Außenrings mit relativ hohen Fertigungskosten verbunden.
Wälzlager mit sphärisch oder ähnlich gekrümmten Außenflächen sind aus der US 50 20 924 A , der JP 57 07 32 22 A , der DE 196 45 530 A1 , der DE 35 29 316 A1 und der DE 29 27 447 A1 bekannt.
Aus der DE 69 05 044 U ist es bekannt, die Montage eines Kugellagers mit balligem Außenring in einem ungeteilten Gehäuse dadurch zu erleichtern, dass ein Zwischenraum zwischen dem Außenring und dem Gehäuse mit einer erstarrenden Masse ausgegossen wird, die entweder ausschließlich am Gehäuse oder ausschließlich am Außenring haftet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager so auszubilden, dass es beim Einbau leicht justiert werden kann und möglichst kostengünstig verfügbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 erfüllt.
Das erfindungsgemäße Lager weist einen Außenring auf, der über ein Ringteil und einen an das Ringteil angegossenen Gusskörper verfügt. Durch den Gusskörper wird eine wenigstens bereichsweise sphärisch geformte äußere Mantelfläche des Außenrings ausgebildet. Das Ringteil weist eine äußere Mantelfläche auf, die wenigstens bereichsweise von einer sphärischen Form abweicht. Die äußere Mantelfläche des Ringteils weist kegelig und zylindrisch geformte axiale Abschnitte auf, die die sphärische Form der Mantelfläche des Außenrings nachbilden.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die wenigstens bereichsweise sphärisch geformte äußere Mantelfläche des Außenrings eine gute Justiermöglichkeit des Lagers beim Einbau gegeben ist. Gleichzeitig können die Herstellungskosten relativ niedrig gehalten werden, da keine aufwendige Bearbeitung des Außenrings erforderlich ist, sondern die sphärische Form kostengünstig durch einen Gusskörper realisiert wird. Das Ringteil, das den Gusskörper trägt kann relativ grob bearbeitet sein. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für den Gusskörper prinzipiell eine breite Materialpalette verfügbar ist und somit dessen Eigenschaften optimal auf die jeweiligen Anwendungen abgestimmt werden können. Beispielsweise kann ein Gusskörper zum Einsatz kommen, der über Dämpfungseigenschaften verfügt und/oder der in gewissen Grenzen verformbar ist.
Das Ringteil lässt sich mit geringem Aufwand und kostengünstig herstellen und es besteht zudem der Vorteil, dass die Dicke des aufgebrachten Gusskörpers nahezu konstant ist. Dadurch können negative Effekte, die durch eine ungleichmäßige Schrumpfung verschieden dicker Schichten des Gusskörpers hervorgerufen werden, weitgehend vermieden werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die äußere Mantelfläche des Ringteils einen zylindrisch geformten axialen Abschnitt auf, der endbearbeitet ist. Insbesondere ist der zylindrisch geformte axiale Abschnitt geschliffen. Wenn der zylindrisch geformte axiale Abschnitt zudem als Referenzfläche für eine Bearbeitung des Ringteils, insbesondere für eine Herstellung einer Laufbahn auf einer inneren Mantelfläche des Ringteils ausgebildet ist, lässt sich der Herstellungsaufwand für den Außenring erheblich reduzieren und es können übliche Bearbeitungsverfahren eingesetzt werden, die nicht auf eine sphärische Ausbildung der Mantelfläche des Außenrings abgestimmt sein müssen.
Zur Ausbildung einer möglichst optimal geformten äußeren Mantelfläche des Außenrings ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Mantelfläche in der Mitte ihrer axialen Erstreckung eine radiale Einschnürung aufweist. Eine derartige Geometrie ermöglicht die Verwendung einer axial entformbaren Spritzgussform, wobei die einzelnen Formteile im Bereich der Einschnürung aneinander stoßen und somit ein sich gegebenenfalls ausbildender Grad keinen störenden Einfluss hat. Weiterhin besteht die Möglichkeit, im Bereich der Einschnürung Anspritzkanäle für den Gießvorgang anzuordnen.
Um den Gusskörper gegen Verdrehen relativ zum Ringteil zu sichern, kann zwischen dem Ringteil und dem Gusskörper eine Formschlussverbindung ausgebildet sein.
Das Lager ist vorzugsweise als Rillenkugellager ausgebildet. Je nach Anwendung ist der Gusskörper insbesondere aus Kunststoff oder aus Metall gefertigt. Zur Erhöhung der Festigkeit und der Maßstabilität kann dem Material des Gusskörpers ein Füllstoff zugesetzt sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rillenkugellagers in Schnittdarstellung,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Rillenkugellagers in Schnittdarstellung und
3 ein Ausführungsbeispiel für den Gusskörper in Schnittdarstellung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Rillenkugellagers in Schnittdarstellung. Das Rillenkugellager weist einen Innenring 1, einen Außenring 2 und zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 abrollende Kugeln 3 auf. Die Kugeln werden von einem Käfig 4 geführt. Das Rillenkugellager ist beiderseits durch je zwei Dichtscheiben 5 und 6 abgedichtet. Von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung ist der Aufbau des Außenrings 2. Der Außenring 2 weist ein Ringteil 7 und einen Gusskörper 8 auf. Das Ringteil 7 besteht aus bei Lagerringen üblicherweise eingesetztem Wälzlagerstahl und weist auf seiner inneren Mantelfläche 9 eine Laufbahn 10 auf, auf der die Kugeln 3 abrollen. Weiterhin weist das Ringteil 7 eine äußere Mantelfläche 11 auf, die sich aus mehreren kegelig und zylindrisch geformten axialen Abschnitten zusammensetzt. An die Bearbeitung dieser axialen Abschnitte sind jeweils keine besonderen Anforderungen gestellt. Lediglich ein zylindrisch geformter axialer Abschnitt 12, der in der axialen Mitte des Ringteils 7 angeordnet ist, ist einer Endbearbeitung unterzogen und weist somit eine genau definierte Form auf. Die Endbearbeitung kann beispielsweise durch Schleifen erfolgt sein. Der zylindrisch geformte Abschnitt 12 wird für die sonstige Bearbeitung des Ringteils 7, insbesondere für das Schleifen der Laufbahn 10 als Referenzfläche herangezogen. Dadurch ist es möglich, das Ringteil 7 wie einen üblichen, durchgehend zylindrisch geformten Lagerring zu bearbeiten.
Auf der äußeren Mantelfläche 11 des Ringteils 7 ist der Gusskörper 8 beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens aufgebracht. Bei diesem Spritzgussverfahren wird das Ringteil 7 in eine Spritzgussform verbracht, die es ermöglicht, eine exakt sphärisch geformte äußere Mantelfläche 13 des Außenrings 2 auszubilden. Der Krümmungsradius der äußeren Mantelfläche 13 in der Zeichenebene der 1 ist mit R bezeichnet und entspricht dem Außenradius des Außenrings 2, d. h. die äußere Mantelfläche 13 fällt mit der Oberfläche einer Kugel mit Radius R zusammen. Abweichend von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die äußere Mantelfläche 13 des Außenrings 2 nicht durchgehend, sondern lediglich bereichsweise sphärisch auszubilden.
Wie aus 1 ersichtlich ist, bildet die abschnittsweise kegelig und abschnittsweise zylindrisch geformte äußere Mantelfläche 11 des Ringteils 7 die äußere Mantelfläche 13 des Außenrings 2 derart nach, dass der Gusskörper 8 im wesentlichen über eine gleichbleibende Dicke verfügt. Dadurch können Formveränderungen in Folge von Materialschrumpfungen, die üblicherweise dickenabhängig sind, weitgehend vermieden werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Gusskörper 8 aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyamid, gefertigt ist. Zur Erhöhung der Festigkeit und der Maßstabilität kann dem Kunststoff ein Füllstoff wie beispielsweise Glaskugeln oder Glasfasern zugesetzt sein. Je nach Anwendung ist es auch möglich, den Gusskörper 8 aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium, herzustellen.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Rillenkugellagers in Schnittdarstellung. Der wesentliche Unterschied dieses Ausführungsbeispiels zu 1 besteht in der Formgebung der äußeren Mantelfläche 11 des Ringteils 7. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die äußere Mantelfläche 11 des Ringteils 7 von zylindrisch geformten axialen Abschnitten dominiert, die zum Teil radial zueinander versetzt sind, wobei in den Übergangsbereichen jeweils kleine kegelig geformte axiale Abschnitte ausgebildet sind. Der zentrale zylindrisch geformte Abschnitt 12, der als Referenzfläche für die Bearbeitung des Ringteils 7 dient, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen. Eine weitere Besonderheit des Ausführungsbeispiels gemäß 2 besteht darin, dass in den beiden seitlich angeordneten zylindrisch geformten Abschnitten der äußeren Mantelfläche 11 des Ringsteils 7 Rändelungen 14 ausgebildet sind. Die Rändelungen 14 bestehen aus über den Umfang abwechselnd verteilten Vertiefungen und Erhöhungen, der Längserstreckungen jeweils in axialer Richtung verlaufen. Durch diese Vertiefungen und Erhöhungen wird ein formschlüssiger Eingriff des Gusskörpers 8 in das Ringteil 7 ausgebildet, durch den ein Verdrehen des Gusskörpers 8 und des Ringteils 7 relativ zueinander wirksam verhindert wird.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Gusskörper 8 in Schnittdarstellung. Dargestellt ist lediglich ein Ausschnitt des Gusskörpers 8 im Bereich der Mitte seiner axialen Erstreckung. Dort weist der Gusskörper 8 eine radiale Einschnürung 15 auf und weicht somit von der sonst vorliegenden sphärischen Form ab. Innerhalb der radialen Einschnürung 15 ist ein radial auswärts gerichteter Gussgrad 16 angeordnet. Der Gussgrad 16 kann beispielsweise dadurch entstehen, dass zwei Formhälften einer Spritzgussform aneinander stoßen oder durch einen Angusskanal hervorgerufen werden und ist in 3 unmaßstäblich groß ausgeprägt dargestellt. Die Abmessungen der radialen Einschnürung 15 sind im Hinblick auf die zu erwartenden Abmessungen des Gussgrads 16 so gewählt, dass der Gussgrad 16 nicht aus der radialen Einschnürung 15 herausragt. Dies bedeutet, dass der Gussgrad 16 nicht über die sphärisch ausgebildete äußere Mantelfläche 13 des Außenrings 2 hervorsteht. Somit kann durch Ausbildung der Einschnürung 15 ein störender Einfluss des Gussgrades 16 verhindert werden und es entfällt das Erfordernis, den Gussgrad 16 zu entfernen.
Bezugszeichenliste

1: Innenring
2: Außenring
3: Kugel
4: Käfig
5: Dichtscheibe
6: Dichtscheibe
7: Ringteil
8: Gusskörper
9: innere Mantelfläche (Ringteil 7)
10: Laufbahn
11: äußere Mantelfläche (Ringteil 7)
12: axialer Abschnitt
13: äußere Mantelfläche (Außenring 2)
14: Rändelung
15: Einschnürung
16: Gussgrad

Claims

Lager mit einem Außenring (2), der ein Ringteil (7) und einen an das Ringteil (7) angegossenen Gusskörper (8) aufweist, wobei durch den Gusskörper (8) eine wenigstens bereichsweise sphärisch geformte äußere Mantelfläche (13) des Außenrings (2) ausbildet wird, das Ringteil (7) eine äußere Mantelfläche (11) aufweist, die wenigstens bereichsweise von einer sphärischen Form abweicht und die äußere Mantelfläche (11) des Ringteils (7) kegelig und zylindrisch geformte axiale Abschnitte aufweist, die die sphärische Form der äußeren Mantelfläche (13) des Außenrings (2) nachbilden.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche (11) des Ringteils (7) einen zylindrisch geformten axialen Abschnitt (12) aufweist, der endbearbeit ist.
Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrisch geformte axiale Abschnitt (12) geschliffen ist.
Lager nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrisch geformte axiale Abschnitt (12) als Referenzfläche für eine Bearbeitung des Ringteils (7) ausgebildet ist.
Lager nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrisch geformte axiale Abschnitt (12) als Referenzfläche für eine Herstellung einer Laufbahn (10) auf einer inneren Mantelfläche (9) des Ringteils (7) ausgebildet ist.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche (13) des Außenrings (2) in der Mitte ihrer axialen Erstreckung eine radiale Einschnürung (15) aufweist.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringteil (7) und dem Gusskörper (8) eine Formschluss-Verbindung ausgebildet ist, die den Gusskörper (8) gegen Verdrehen relativ zum Ringteil (7) sichert.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskörper (8) aus Kunststoff oder Metall gefertigt ist.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material des Gusskörpers ein Füllstoff zugesetzt ist.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager als Rillenkugellager ausgebildet ist.