Hintergrund der Erfindung Die Erfindung betrifft alle denkbaren Ausführungen von Kugellagern, bei denen die Kugeln in einem Käfig geführt sind und bei dem die Borde des Käfigs radial zueinander versetzt sind. Die Erfindung betrifft weiter insbesondere Schrägku-

gellager mit symmetrischen und/oder unsymmetrischen Innen-und Außenrin- gen. Außerdem lässt sich die Erfindung bevorzugt an hochgenau ausgelegten Lagern anwenden, insbesondere dann, wenn der Käfig an der zur Laufbahn niedrigen Schulter des Innen-oder Außenringes geführt ist.

Derartige Kugellager in Schrägkugellagerausführung werden häufig für die La- gerung von sehr hoch drehenden Spindeln eingesetzt. An die Lagerung der Spindeln sind hohe Anforderungen hinsichtlich der Laufruhe, der Erwärmung in den Lagerstellen und hinsichtlich der Lebensdauer gestellt. Hohe Laufruhe der Lager wird zum Beispiel auch durch eine genaue Führung des Käfigs im Lager erreicht, da die Lage und die Bewegung des Käfigs im Betriebszustand stabil- siert werden muss.

Die Führung des Käfigs bereitete der Fachwelt bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Erfindung gemacht wurde, ständig Probleme. Der Käfig neigt innerhalb des Führungsspieles aufgrund unterschiedlicher Massen der Borde zwischen dem Käfig und der Führung an dem Lagerring zum Kippen um umfangsseitig tan- gentiale Kippachsen. Das Verkippen des Käfigs führt außerdem zu Kantenbe- rührungen des Käfigs mit der Führung am Lagerring-der Schmierfilm zwischen dem Käfig und seiner Führung wird ganz oder teilweise durchbrochen. Das wiederum führt zu erhöhtem Verschleiß und Temperaturen in den und zu Früh- ausfällen der Lager.

In US 3,65, 592 ist ein Kugellager der gattungsbildenden Art beschrieben. Das Schrägkugellager weist einen äußeren Lagerring auf. Der Lagerring ist mit der an derartigen Lagern geläufigen hohen Schulter versehen. An dem Lagerring ist weiterhin eine Anlauffläche ausgebildet, die wie auch in weiterem bekannten Stand der Technik, an einer niedrigen Schulter des äußeren Lagerringes aus- gebildet sein kann. An der Anlauffläche läuft ein Kugelkäfig an. Der Käfig ist mit umfangsseitig um eine Rotationsachse des Kugellagers zueinander benachbar- ten Taschen versehen. Die Taschen sind in beide mit der Rotationsachse gleichgerichtete axiale Richtungen jeweils von einem Bord begrenzt. Die Borde des Lagers der gattungsbildenden Art verlaufen ringförmig um die Rotations-

achse des Lagers oder ein Bord ist alternativ von Schnappöffnungen an den Taschen unterbrochen bzw. die Borde sind in Umfangsrichtung zwischen den Taschen mit anderen Aussparungen versehen. Alternativ sind die Borde auch zwischen den Taschen durch die Stege des Käfigs verstärkt.

Einer der Borde an dem in US 3,645, 592 beschriebenen Lager ist in eine radia- le Richtung von einer äußeren radialen Führungsfläche begrenzt und im Lager zum äußeren Lagerring spielfrei an einer der Führungsfläche radial gegenüber- liegenden Anlauffläche radial geführt. Derartiger Kontakt zwischen dem Lager- ring und dem Käfig erzeugt nachteilig hohe Reibung und Verschleiß. Das von Poren durchdrungene Material dieses Käfigs fördert zwar die Zuführung des Schmierstoffes an die Führungsfläche, schwächt jedoch auch nachteilig die Festigkeit des Käfigs. Ein derartiger Käfig ist in einem sehr hoch drehendem Lager nur bedingt oder nicht zu verwenden.

Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kugellager zu schaffen, dessen Einheit aus Lagerring und Käfig insbesondere bei hohen Drehzahlen ruhig läuft, bei dem die Führung des Käfigs an dem Lagerring ausreichend geschmiert ist und bei dem der Käfig mit geringer Reibung an der Führung abläuft.

Diese Aufgabe ist nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 und ei- nem weiteren unabhängigen Anspruch sowie mit den Ausgestaltungen dieser gelöst.

Die Erfindung ist vorzugsweise für das Führen des Käfigs an einem äußeren, den Käfig mit den Kugeln umgreifenden, Lagerring aber auch zum Führen am inneren Lagerring geeignet. Dabei ist die Anlauffläche an der niedrigen Schulter oder direkt an einem Lagerring ohne niedrige Schulter ausgebildet. Die niedrige Schulter ist zu der hohen Schulter mit Bezug auf den Lagerring radial zurück- gesetzt. Alternativ ist die Anlauffläche direkt an einem Lagerring ohne niedrige

Schulter ausgebildet. Die Erfindung ist insbesondere für Schrägkugellager in hochgenauer Ausführung zur Lagerung von Spindeln geeignet. Der Druckwin- kel (Kontaktwinkel) dieser Lager liegt bevorzugt in einem Bereich von 12° <= bis <= 35°.

Die Anlauffläche ist in axiale Richtung (in einem gedachten Längsschnitt längs der Rotationsachse betrachtet) nicht parallel zur Rotationsachse ausgerichtet, sondern verläuft zu der Rotationsachse geneigt. In Umfangsrichtung ist die Anlauffläche ringförmig ausgebildet oder in Umfangsrichtung in Flächenab- schnitte eingeteilt bzw. in mehrere Anlaufflächen aufgeteilt. Ebenso ist die an dem Bord des Käfigs ausgebildete Führungsfläche ringförmig ausgebildet oder in Umfangsrichtung unterbrochen bzw. in Axial-und/oder in Umfangsrichtung in mehrere Führungsflächen aufgeteilt.

Während des Betriebes läuft die Führungsfläche an der schräg gerichteten Anlauffläche an. Damit wird bewusst eine Axialkraft auf den Käfig erzeugt, die den Käfig am Verkippen um die Kippachsen hindert. Der Käfig läuft im rotieren- den Lager ruhiger.

Die Führungsfläche an dem Käfig kann weiter parallel zu der Rotationsachse ausgerichtet verbleiben oder, alternativ dazu, auch zur Rotationsachse geneigt mit einem zumindest annähernd gleichem Abstand zur Anlauffläche mit dem Verlauf der Anlauffläche korrespondieren. Bei der zuletzt genannten Ausgestal- tung der Erfindung ist der Abstand bei direktem Kontakt im Betrieb des Lagers an dem Anlauf gleich Null oder vorzugsweise durch ein definiertes zwischen den Flächen gleichmäßig ausgebildetes Spaltmaß einer Abmessung bestimmt.

In dem durch das Spaltmaß bestimmten Spalt zwischen der Anlauf-und der Führungsfläche kann sich ein hydrodynamischer Schmierfilm bilden, der die Reibung und den Verschleiß an der Käfigführung vorteilhaft nahezu auf Null reduziert.

Die Erfindung sieht auch vor, dass bei allen Betriebsbedingungen, auch unter widrigsten Betriebsbedingungen des Lagers, ein kleinstmögliches radiales

Spaltmaß zwischen der Führungsfläche und der Anlauffläche größer Null ver- bleibt. Berücksichtigt ist mit diesem Spaltmaß auch, dass sich der Käfig durch Fliehkräfte im Durchmesser vergrößern kann, dass ein radialer Versatz zwi- schen der Mittelachse des Käfigs und der Rotationsachse des Lagers vorliegen kann und dass sich die Durchmesser des Käfigs aufgrund von Volumenände- rung durch Flüssigkeiten, wie Wasser oder Öle, ändern können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend werden anhand der Figuren 1 bis 3 weitere Ausgestaltungen der Erfindung und Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen : Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Kugellagers in der Ausfüh- rung eines Schrägkugellagers für die Lagerung von Spin- deln im Längsschnitt längs der Rotationsachse des Kugel- lagers, Figur 2 eine vereinfachte, nicht maßstäblich und vergrößerten Dar- stellung des Details Z aus Figur 1, Figur 2a und Figur 2b weitere alternative Ausgestaltungen des Details Z aus Fi- gur 2, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Käfigs in einem geschnitte- nen Detail für ein Lager gemäß Erfindung aus Kunststoff und Figur 3a das Detail Z der Führungsfläche aus Figur 3 mit radialen

und zueinander beabstandeten Vertiefungen, in einer ver- größerten und nicht maßstäblichen Schnittdarstellung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kugellagers 1 in der Ausführung eines Schrägkugellagers 2 für die Lagerung von Spindeln im Längsschnitt längs der Rotationsachse 1 a des Kugellagers. Das Kugellager 1 weist einen äußeren Lagerring 3, einen inneren Lagerring 4 und einem Käfig 5 auf sowie ist mit Dichtungen 6 versehen. An dem äußeren Lagerring 3 sind Schultern 7 und 8 ausgebildet. Die hohe Schulter 7 steht mit Bezug auf den Lagerring 3 radial in Richtung der Rotationsachse 1 a weiter hervor als die niedrige Schulter 8.

Der Käfig 5 ist umfangsseitig mit um die Rotationsachse 1 a des Kugellagers 1 zueinander benachbarten Taschen 9 versehen, von denen in der Darstellung nach Figur 1 nur eine Tasche 9 und dabei längs geschnitten dargestellt ist. Je- de der Taschen 9 ist in eine der mit dem Doppelpfeil 10 gekennzeichneten a- xialen Richtungen von einem ersten Bord 11 sowie in die zu der ersten Rich- tung entgegengesetzte Richtung von einem zweiten Bord 12 begrenzt. Zwi- schen den Taschen 9 verlaufen Stege 13.

Der Bord 11 ist radial außen von einer Führungsfläche 14 begrenzt. Die Füh- rungsfläche 14 liegt einer Anlauffläche 15 an der Schulter 8 radial gegenüber.

Dabei ist die Führungsfläche 14 radial nach außen und die Anlauffläche 15 radial nach innen gewandt. Die Anlauffläche 15 und die Führungsfläche 14 verlaufen um die Rotationsachse 1a bzw. um die Mittelachse des Käfigs 5. Die Führungsfläche 14 und die Anlauffläche 15 sind radial um den Spalt 16 vonein- ander getrennt. Der Spalt 16 ist größer als der Spaltabstand 17 zwischen einer radialen Ringfläche 18 der Schulter 7 und der radial äußeren Kontur 19 des Bordes 12.

Die Borde 11 und 12 sind radial so zueinander versetzt, dass die zu der Rotati-

onsachse 1 a radial am nächsten liegenden Kontur 24 der Führungsfläche 14 weiter radial von der Rotationsachse 1 a entfernt ist, als die radial am weitesten von der Rotationsachse entfernte radial äußerste Kontur 19 des Bordes 12.

Wie aus Figur 2, einer vereinfachten, nicht maßstäblichen und vergrößerten Darstellung des Details Z aus Figur 1 ersichtlich ist, sind sowohl die Führungs- fläche 14 als auch die Anlauffläche 15 zur Rotationsachse um den Winkel geneigt. Die radialen Abstände 20 a-c zwischen der Rotationsachse 1 a und der Anlauffläche 15 werden ausgehend von einer zu der Rotationsachse 1 a radial am weitesten entfernten sowie sich in Umfangsrichtung erstreckenden Konturlinie 21 der Anlauffläche 15, mit zunehmender axialer Entfernung von der Konturlinie 21 und mit zunehmender axialer Entfernung zu dem größten Abstand 20 zur Taschenmitte 9a hin immer kleiner. Die Führungsfläche 14 ist durch die Distanzen 22 a-c beschrieben. Die Distanzen 22 a-c werden mit zunehmendem axialem Abstand Konturlinie 23 und zu der kleinsten Distanz 22 um den Betrag größer, um den die Abstände 20 a-c kleiner werden. Demnach ist der Spalt 16 durch ein gleichmäßiges Spaltmaß definiert.

Figur 2a zeigt eine alternative Ausgestaltung des Details Z zu Figur 2. Die An- lauffläche 15 ist in diesem Fall wiederum um den Winkel geneigt, jedoch ver- läuft die Führungsfläche 14 in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse 1 a geneigt.

Figur 2b zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung des Details Z zu Figur 2.

Die den Verlauf der Anlauffläche 15 definierenden radialen Abstände 20 a-c zwischen der Rotationsachse 1 a und der Anlauffläche 15 werden mit zuneh- mender axialer Entfernung von dem Abstand 20 in beide axiale Richtungen kleiner, so dass die Anlauffläche 15 in einem gedachten Längsschnitt längs der Rotationsachse betrachtet zu der Rotationsachse konvex ausgewölbt ist. Die radial gegenüberliegende Führungsfläche 14 ist der Anlauffläche angepasst, konkav in Richtung der Rotationsachse 1a eingewölbt. Die Flächen 14 und 15 korrespondieren demnach so miteinander, dass der Spalt 16 durch ein einheit- liches Spaltmaß definiert ist.

Zur Vereinfachung der Darstellung wurden nur die Abstände 20a-c und die Distanzen 22a-c in der Zeichnung markiert, es ist jedoch ersichtlich, dass die Anlauffläche 14 und die Führungsfläche 15 durch beliebig viele axial aufeinan- derfolgende Abstände 20 aux bzw. Distanzen 22 2"x beschreibbar sind.

Die Innenfläche des die Tasche (9) begrenzenden Teilabschnittes 25 ist ein innerer ringförmig in der Tasche umlaufender Flächenabschnitt eines gedach- ten Hohlzylinders 26. Der Taschenwinkely ist kleiner als der Druckwinkel a. Der Taschenwinkel ist der Winkel, der zwischen der Mittelachse 9a (entspricht der Taschenmitte 9a des Hohlzylinders 26) und zwischen einer gedachten durch die Tasche (9) verlaufenden sowie zu der Rotationsachse 1 a senkrechten Linie 27 ausgebildet ist. Der Druckwinkel a ist der Kontaktwinkel des Schrägkugella- gers und ist zwischen einer die Kugel 28 in der Tasche 5 mittig im Zentrum 32 der Kugel 28 schneidenden Kontaktlinie 29 und der senkrechten Linie 27 aus- gebildet.

Jede einzelne Kugel 28 ist in ihrer jeweiligen Tasche 5 radial nach außen gehalten. Die Gestaltung der Tasche sieht zu diesem Zweck vor, dass der Flä- chenabschnitt 25 in einen Teilabschnitt 30 übergeht, der durch die Innenman- telfläche eines hohlen Kegelstumpfes definiert ist. Der die Mantelfläche be- schreibende freie Abstand ist in diesem Fall ein Innendurchmesser 31 und ist kleiner als der Durchmesser der Kugel 28 in der Tasche 5 und ist außerdem zu der Rotationsachse 1 a weiter beabstandet als das Zentrum 32 der Kugel 5.

Der Käfig 5 ist seitens des Bordes 11 an seiner von der Tasche 9 abgewandten sowie den Käfig 5 axial abschließenden Stirnseite 33 axial in Richtung der Ta- sche 9 sowie gegenüber der Führungsfläche 14 radial in Richtung der Rotati- onsachse 1 a zurückgesetzt. Dadurch weist der Käfig eine um die Rotations- achse la umlaufende Fase 34 zwischen der Führungsfläche und der Stirnseite auf, durch die Freiraum für einen Sitz der Dichtung 6 geschaffen ist.

Zumindest die Innenkontur des Käfigs 5 aber auch möglicherweise die Fase 34

sind mittels spanabhebender Verfahren hergestellt. So ist es denkbar, dass die Innenkontur der Tasche 9 durch Bohren hergestellt ist, wobei die Mittelachse eines Bohrers der Mittelachse 9a entspricht.

Alternativ ist die Erfindung auch für die Anwendung in Lagern geeignet, deren Kunststoffkäfige in Spritzwerkzeugen hergestellt werden. So zeigt Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Käfigs 35 aus Kunststoff in einer geschnittenen De- taildarstellung für ein Lager gemäß Erfindung. Der erste Bord 36 des Käfigs 35 ist zu dem zweiten Bord 37 radial soweit versetzt, dass die radial am weitesten von der Rotationsachse 35a entfernte radial äußerste Außenkontur 38 des zweiten Bordes 37 und eine radial innerste sowie der Rotationsachse 35a am nächsten liegende Innenkontur 39 des ersten Bordes 36 an eine gemeinsame gedachte Teilungsebene 40 anstoßen. Dabei schließt die Innenkontur 39 in Richtung der Rotationsachse 35a radial mit der Teilungsebene 40 ab und die Außenkontur 38 von der Rotationsachse 35a weg mit der Teilungsebene 40 radial ab.

Die Teilungsebene 40 ist eine Teilungsebene in einem nicht dargestellten Spritzwerkzeug und erstreckt sich von dem ersten Bord 36 aus zu dem zweiten Bord 37 hin. Die Tasche 41 ist durch die Teilungsebene 40 radial geteilt. Die Teilungsebene 40 ist zu einem Teilkreishalbmesser 42 radial beabstandet. Der Teilkreishalbmesser 42 beschreibt den geläufigen durch die Zentren 32 einer Reihe Kugeln des nicht weiter dargestellten Schrägkugellagers gelegten Teil- kreis.

Der Käfig 35 ist seitens des Bordes 43 an seiner von der Tasche 41 abgewand- ten sowie den Käfig 35 axial abschließenden Stirnseite 44 axial in Richtung der Tasche 41 sowie gegenüber der Führungsfläche 45 radial in Richtung der Rota- tionsachse 35a so zurückgesetzt, dass der Käfig 35 eine um die Rotationsach- se 35a umlaufende Rille 46 zwischen der Führungsfläche 45 und der Stirnseite 44 aufweist.

Die Führungsfläche 45 weist umfangsseitig in zufälliger Anordnung über diese

Fläche verteilte Vertiefungen 47 auf (Figur 3a), deren Tiefe in der Größenord- nung von wenigen Zehnteln eines Millimeters ausgebildet sind (Ausbildung wie die Oberfläche einer Orangenhaut). Denkbar ist auch derartige Vertiefungen in Form von Rillen (bevorzugt in Umfangsrichtung umlaufende) oder Taschen mit definierten Abmessungen in der Größenordnung von wenigen Zehnteln eines Millimeters bis über einen Millimeter und mit festgelegten Abständen zueinan- der auszubilden. Die Vertiefungen sind als Speicher für Schmiermittel wie Fett oder Öl vorgesehen und verringern die Reibung zwischen der Führungsfläche 45 und eine gegenüberliegenden Anlauffläche im Betrieb des Lagers.

Bezugszeichen 1 Kugellager 29 Kontaktlinie 1 a Rotationsachse 30 Teilabschnitt 2 Schrägkugellager 31 Innendurchmesser 3 äußerer Lagerring 32 Zentrum 4 innerer Lagerring 33 Stirnseite 5 Käfig 34 Fase 6 Dichtung 35 Käfig 7 Schulter 35a Rotationsachse 8 Schulter 36 Bord 9 Tasche 37 Bord 9a Taschenmitte (Mittelachse) 38 Außenkontur 10 Doppelpfeil 39 Innenkontur 11 Bord 40 Teilungsebene 12 Bord 41 Tasche 13 Steg 42 Teilungsradius 14 Führungsfläche 43 Bord 15 Anlauffläche 44 Stirnseite 16 Spalt 45 Führungsfläche 17 Spaltabstand 46 Rille 18 Ringfläche 47 Vertiefung 19 Kontur 20 a-c Abstand 21 Konturlinie 22 a-c Distanz 23 Konturlinie 24 Kontur 25 Teilabschnitt 26 Hohlzylinder 27 Linie 28 Kugel