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Title:
BARREL-SHAPED BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/051099
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a barrel-shaped bearing (1) which comprises an external ring (2) and an internal ring (3) and at least one row of barrel-shaped rolling bodies (4) arranged therebetween. The inventive bearing also comprises at least one cage (5) in the form of a disc which turns together with said rolling bodies, engages inside the peripheral groove (7) thereof and is provided with cavities (9) whose number corresponds to the number of the rolling bodies of one row arranged on the external periphery thereof (8). The total rolling surface of the internal ring is embodied in such a way that the cross section thereof is concave along the entire axial length of the rolling body. The smallest distance between both sides of a cavity of the disc-shaped cage in the area of the external periphery thereof is less than the diameter of a rolling body in the area of the peripheral groove thereof.

Inventors:
Schröder, Rainer (St.-Johannes-Strasse 82, Egenhausen, 97440, DE)
Grehn, Martin (Am Gräfkreuz 5, Dittelbrunn, 97456, DE)
Application Number:
PCT/DE2003/003868
Publication Date:
June 17, 2004
Filing Date:
November 21, 2003
Export Citation:
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Assignee:
FAG KUGELFISCHER AG (Georg-Schäfer-Strasse 30, Schweinfurt, 97421, DE)
Schröder, Rainer (St.-Johannes-Strasse 82, Egenhausen, 97440, DE)
Grehn, Martin (Am Gräfkreuz 5, Dittelbrunn, 97456, DE)
International Classes:
F16C19/36; F16C23/08; F16C33/36; F16C33/46; F16C33/52; F16C33/54; (IPC1-7): F16C/
Foreign References:
US6247847B12001-06-19
DE391950C1924-03-17
DE663179C1938-07-30
EP0684408A11995-11-29
US1454057A1923-05-08
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Claims:
Tonnenlager Ansprüche
1. Tonnenlager (1) mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3), mit wenigstens einer Reihe dazwischen angeordneter, tonnenförmiger Wälz körper (4 ; 22) sowie mit wenigstens einem mit den Wälzkörpern (4 ; 22) umlaufenden, scheibenförmigen Käfig (5 ; 27), der in eine rundumlaufende Nut (7) der Wälzkörper (4 ; 22) einer Reihe eingreift und an seinem Au ßenumfang (8) eine der Anzahl der Wälzkörper (4 ; 22) einer Reihe ent sprechende Zahl von Ausnehmungen (9) aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass a) die gesamte Lauffläche (12) des innenringes (3) über die gesamte axiale Länge eines Wälzkörpers (4 ; 22) einen konkaven Quer schnitt hat ; b) der kleinste Abstand zwischen den beiden Seiten (26 ; 31) einer Ausnehmung (9) des Scheibenkäfigs (5 ; 27) im Bereich von des sen Außenumfang (8) kleiner ist als der Durchmesser eines Wälz körpers (4 ; 22) im Bereich der diesen umlaufenden Nut (7).
2. Tonnenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maxi male (radiale) Breite b des ringförmigen Scheibenkäfigs (5 ; 27) zwischen dessen äußeren und inneren Umfangskreis (8,10) größer ist als der halbe Durchmesser eines Wälzkörpers (4 ; 22) im Bereich der diesen um laufenden Nut (7).
3. Tonnenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale (radiale) Breite b des ringförmigen Scheibenkäfigs (5 ; 27) zwi schen dessen äußeren und inneren Umfangskreis (8,10) gleich dem Durchmesser eines Wälzkörpers (4 ; 22) im Bereich der diesen umlaufen den Nut (7) ist oder größer als dieser.
4. Tonnenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen (9) des Scheibenkäfigs (4 ; 22) im Bereich von dessen Außenumfang (8) grö ßer ist als die Differenz des maximalen Durchmessers eines Wälzkörpers (4 ; 22) minus dessen Durchmessers im Bereich des Nutgrundes (13).
5. Tonnenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten (26 ; 31) einer Ausnehmung (9) des Scheibenkäfigs (5 ; 27) im Bereich von dessen Außenumfang (8) in seiner radialen Richtung zueinander konvergieren.
6. Tonnenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung (9) des Scheibenkäfigs (5 ; 27) durch eine Kurve (25 ; 28) (bereichsweise) konstanter Krümmung rs be randet wird.
7. Tonnenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius rs der Berandungskurve (25 ; 28) einer Ausnehmung (9) des Scheibenkäfigs (5 ; 27) kleiner ist als die radiale Breite b des Scheibenkäfigs : rs < b.
8. Tonnenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rundumlaufende Nut (7) in dem Mantel (16) ei nes tonnenförmigen Wälzkörpers (4 ; 22) zueinander parallele Seitenflä chen (21) oder nach außen voneinander divergierende Seitenflächen (23) aufweist.
9. Tonnenlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (23) der rundumlaufenden Nut (7) in dem Mantel (16) ei nes tonnenförmigen Wälzkörpers (22) entlang von Kegelmantelflächen verlaufen.
10. Tonnenlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegel mantelflächen (23) jeweils Öffnungswinkel a von mehr als 170°, vor zugsweise von mehr als 175°, insbesondere von mehr als 178° aufwei sen, so dass die Seitenflächen (23) einer Nut (7) einen Zwischenwinkel ß von weniger als 20°, vorzugsweise von weniger als 10°, insbesondere von weniger als 4°, einschließen.
11. Tonnenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Kegelmantelflächen (23) jeweils Öffnungswinkei a von weniger als 179° aufweisen, so dass die Seitenflächen (23) einer Nut (7) einen Zwischenwinkel ß von mehr als 2° einschließen.
12. Tonnenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Nutbreite bN am Nutgrund (13) etwa der Dicke d des Scheibenkäfigs (5 ; 27) entspricht.
13. Tonnenlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Querschnittsgeometrie des Außenrings (2), des Innenrings (3) und der Wälzkörper (4 ; 22) derart bemessen ist, dass sich pro Wälzkörper (4 ; 22) insgesamt drei oder vier Berührungspunkte erge ben.
Description:
Tonnenlager Die Erfindung richtet sich auf ein Tonnenlager mit einem Außen-und einem Innenring, mit wenigstens einer Reihe dazwischen angeordneter, tonnenförmi- ger Wälzkörper sowie mit wenigstens einem mit den Wälzkörpern umlaufenden scheibenförmigen Käfig, der in eine rundumlaufende Nut der Wälzkörper einer Reihe eingreift und an seinem Außenumfang eine der Anzahl der Wälzkörper einer Reihe entsprechende Zahl von Ausnehmungen aufweist.

Eine gattungsgemäße Anordnung ist der deutschen Patentschrift 663 179 zu entnehmen. Diese zeigt ein PendeJroJ} enlager, wobei die Wälzkörper einen ab- gestuften Querschnitt aufweisen und mit ihren distalen Bereichen auf dem Außenring sowie mit ihren proximalen Bereichen auf dem Innenring abrollen.

Bei dieser Anordnung ergibt sich allerdings einerseits ein ungünstiger Kraftver- lauf, indem die Wälzkörper nicht nur auf Druck, sondern auch auf Biegung beansprucht werden, andererseits ist der axiale Platzbedarf dieses Lagers vergleichsweise groß. Genauso schwerer wiegt allerdings der Nachteil, dass bereits bei einem geringen Verschwenken des Außenrings gegenüber den übri- gen Lagerbestandteilen, wie dies bei Tonnenlagern möglich ist, eine der beiden Berührungsflächen zwischen den Wälzkörpern und dem äußeren Ring schnell bis auf Null abnehmen kann. Dies führt aufgrund der auf die Wälzkörper einwirkenden Quermomente zu einer Instabilität des betreffenden, tonnenförmi- gen Wälzkörper, welche evtl. deren beim Weiterdrehen des Lagers erforderliche Rückkehr auf die Lauffläche des Außenrings verhindert und solchenfalls zur Zerstörung des Lagers führt. Hier kann auch der Scheibenkäfig keinerlei Stabilisierung leisten, da dieser die Wälzkörper ausschließlich in deren tangentialer Position, nicht dagegen in radialer Richtung führt.

Aus diesen Nachteilen des beschriebenen Stands der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, ein gattungsgemäßes Tonnenlager derart weiterzubilden, dass auch bei einem erheblichen Verschwenken des Außen- rings gegenüber den übrigen Bestandteilen des Tonnenlagers die Wälzkörper stabil bleiben und beim Weiterdrehen des Lagers jederzeit wieder zur Mitte der Lauffläche des Außenrings zurückkehren können.

Die Lösung dieses Problems gelingt bei einem gattungsgemäßen Tonnenlager, indem die gesamte Lauffläche des Innenrings über die gesamte axiale Länge eines Wälzkörpers einen konkaven Querschnitt hat ; und der kleinste Abstand zwischen den beiden Seiten einer Ausnehmung des Scheibenkäfigs im Bereich von dessen Außenumfang kleiner ist als der Durchmesser eines Wälzkörpers im Bereich der diesen umlaufenden Nut.

Diese beiden Maßnahmen ergänzen sich insofern, als einerseits keine Quer- bzw. Kippmomente auf die Wälzkörper einwirken, weil einander in radialer Richtung gegenüberliegende Oberflächenbereiche der Wälzkörper die Radial- kräfte auf die beiden Lagerringe einleiten, so dass die Wälzkörper selbst bei einem starken Verschwenken der Lagerbestandteile stabil bleiben. Darüber hinaus können sich die Wälzkörper aufgrund des scheibenförmigen Käfigs selbst dann nicht von dem Lager lösen, wenn sie vorübergehend den vollstän- digen Kontakt zu dem Außenring verlieren. Das erfindungsgemäße Lager arbei- tet daher selbst dann noch einwandfrei, wenn die Verschwenkung der Lagerbestandteile die üblichen Grenzwerte überschreitet.

Indem die (größte) Breite der Nut zwischen den Bereichen des Wälzkörper- mantels mit dem größten Querschnitt nur etwa ein Viertel bis ein Zehntel der

axialen Gesamtlänge des Wälzkörpers ausmacht, ergibt sich ein hohes (radia- les) Tragvermögen eines Wälzkörpers, wodurch die Stabilität eines derartigen Tonnenlagers im Verhältnis zu dessen axialer Erstreckung sehr groß ist.

Es hat sich als günstig erwiesen, dass der Abstand des Bodens einer Ausneh- mung des Scheibenkäfigs zu dessen Innenumfang kleiner ist als die Tiefe der Nut in einem Wälzkörper. Dadurch wird die gewünschte, rein konkave Querschnittsgeometrie der Lauffläche des Innenrings ermöglicht.

Indem die maximale (radiale) Breite des ringförmigen Scheibenkäfigs zwischen dessen inneren und äußeren Umfangskreis größer ist als der halbe Durchmes- ser eines Wälzkörpers im Bereich der diesen umlaufenden Nut, so können die Wälzkörper an den einander diametral gegenüberliegenden Bereichen des Nut- grundes umgriffen und dadurch sicher gehalten werden, selbst wenn der Au- ßenring sehr stark gegenüber den übrigen Lagerbestandteilen verschwenkt wird.

Bevorzugt sollte die maximale (radiale) Breite des ringförmigen Scheibenkäfigs zwischen dessen inneren und äußeren Umfangskreis gleich dem Durchmesser eines Wälzkörpers im Bereich der diesen umlaufenden Nut sein oder größer als dieser, um einerseits trotz der Ausnehmungen am Außenumfang eine ausreichende Stabilität zu erhalten und andererseits die einzelnen Wälzkörper sicher umgreifen zu können.

Es hat sich bewährt, den Abstand zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen des Scheibenkäfigs im Bereich von dessen Außenumfang größer zu wählen als die Differenz des maximalen Durchmessers eines Wälzkörpers minus dessen

Durchmessers im Bereich des Nutgrundes, bspw. um 5 bis 30 %, so dass benachbarte Wälzkörper nicht in gegenseitigen Kontakt treten können.

Wenn-wie die Erfindung weiterhin vorsieht-die Seiten einer Ausnehmung im Bereich des Außenumfangs des Scheibenkäfigs in dessen radialer Richtung (nach außen gesehen) zueinander konvergieren, so werden die Funktionen der leichtgängigen Drehbeweglichkeit der Wälzkörper einerseits und deren sichere Halterung andererseits auf vorteilhafte Weise miteinander kombiniert.

Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass eine Ausnehmung des Scheiben- käfigs durch eine Kurve (bereichsweise) konstanter Krümmung berandet wird.

Der Krümmungsradius rs dieser Kurve sollte etwas größer sein als der halbe Durchmesser eines Wälzkörpers im Bereich von dessen Nutgrund, so dass ein (geringes) Spiel für eine leichtgängige Verdrehbarkeit des betreffenden Wälzkörpers sorgt.

Eine Auswirkung des weiter oben geforderten Formschlusses zwischen Scheibenkäfig und Wälzkörpern zeigt sich darin, dass der (bereichsweise kon- stante) Krümmungsradius r der Berandungskurve einer Ausnehmung des Scheibenkäfigs kleiner sein sollte als die radiale Breite b des Scheibenkäfigs : r < b, denn solchenfalls gelingt es den Enden der Randkurve, sich im Bereich des Außenumfangs des Scheibenkäfigs einander anzunähern.

Ein weiteres, ~vorteilhaftes Merkmal der Erfindung liegt darin, dass die rundum- laufende Nut in dem Mantel eines tonnenförmigen Wälzkörpers zueinander parallele oder nach außen voneinander divergierende Seitenflächen aufweist.

Um eine möglichst reibungsfreie Relativverdrehung der Wälzkörper gegenüber

dem Scheibenkäfig zu gewährleisten, sollte die Breite der Nut in dem Mantel eines tonnenförmigen Wälzkörpers. stets etwas größer sein als die (axiale) Breite d des Scheibenkäfigs. Andererseits können einzelne Wälzkörper in besonderen Belastungsfällen zu einer Kippbewegung gegenüber dem Scheibenkäfig gezwungen sein, und eine solche Bewegung kann ggf. erleichtert werden durch eine Nutform mit nach außen divergierenden Seitenflächen.

Dieses Erfindungsmerkmal lässt sich dahingehend weiterbilden, dass die Seitenflächen der rundumlaufenden Nut in dem Mantel eines tonnenförmigen Wälzkörpers entlang von Kegelmantelflächen verlaufen. Es handelt sich hierbei um eine einfache geometrische Form, welche allen gestellten Anforderungen gerecht wird.

Wenn hierbei die Kegelmantelflächen jeweils Öffnungswinkel a von weniger als 179° aufweisen, so schließen die Seitenflächen einer Nut einen Zwischenwinkel ß = 180°-a von mehr als 2° ein. Zu einem daraus folgenden Wälzkörper- Kippwinkel addiert sich ein von dem Spiel zwischen diesen Elementen hervorgerufener Kippwinkel, so dass der maximale Kippwinkel der Wälzkörper- Rotationsachsen gegenüber dem Lot auf die Grundfläche des Scheibenkäfigs bspw. in der Größenordnung von 5° bis 10° liegen kann. Dieser spielbedingte Kippwinkel wird durch die Nutbreite bN am Nutgrund beeinflusst. Aus Gründen der Reibungsminimierung sollte dieser Wert mindestens der (axialen) Dicke d des Scheibenkäfigs entsprechen ; Die Differenz zwischen der Nutbreite bN am Nutgrund und der (axialen) Dicke d des Scheibenkäfigs kann bevorzugt nach der folgenden Relation etwa auf den Öffnungswinkel a der kegelmantelförmigen Nutseitenflächen eingestellt werden : bN-d 2 * rs * tan (ß/2) = 2 * rs * tan (90°-a/2)

Solchenfalls liegen die sich etwa in Kipprichtung erstreckenden Bereiche der Nutseitenflächen eines Wälzkörpers bei dessen maximaler Kippstellung etwa parallel zu dem Scheibenkäfig, und ggf. zu übertragende Führungskräfte kön- nen großflächig und daher mit geringem Druck eingeleitet werden.

Andererseits sollte der Öffnungswinkel a derartiger Kegelmantelflächen mehr als 170°, vorzugsweise von mehr als 175°, insbesondere mehr als 178° betra- gen, so dass die Seitenflächen einer Nut einen Zwischenwinkel ß = 180°-a von weniger als 20°, vorzugsweise von weniger als 10°, insbesondere von weniger als 4°, einschließen. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Führung (im Sinne einer Begrenzung des Kippwinkels) von der Lauffläche des Außenrings (bspw. infolge einer starken Verschwenkung desselben) abgehobener Wälzkörper, welche eine möglichst problemlose Kontaktaufnahme zwischen diesen Elemen- ten (bspw. bei einer Reduzierung des Schwenkwinkels) fördert.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass der Querschnitt des In- nen-und Außenrings und der Wälzkörper derart bemessen ist, dass sich pro Wälzkörper insgesamt 3 oder 4 Berührungspunkte ergeben. Dieses Merkmal betrifft insbesondere den Quer-Wölbungsradius der querschnittlich konkaven Laufflächen des Innen-und Außenrings. Dieser Wölbungsradius sollte etwas größer sein als der Wölbungsradius der tonnenförmigen Wälzkörper innerhalb einer Längs-Schnittebene durch den betreffenden Wälzkörper. Da jedoch im Bereich eines Tonnen-"Äquators"dessen Nut zur Aufnahme des Scheibenkä- figs verläuft, können sich die daraus folgenden zwei Berührungspunkte auf- spalten in drei oder vier Berührungspunkte. Dieser Effekt ist erwünscht, weil dadurch die Tragkraft eines Wälzkörpers erhöht wird, und kann noch dadurch verstärkt werden, dass die Mittelpunkte der Quer-Wölbungsradien der beiden Tonnen-"Hemisphären"zu beiden Seiten der (äquatorialen) Nut für den Schei-

benkäfig in Richtung der Rotations-bzw. Symmetrieachse des betreffenden, tonnenförmigen Wälzkörpers voneinander beabstandet sind, vorzugsweise je- doch nur um ein geringes Maß x, welches bspw. kleiner ist als die Nutbreite bN am Nutgrund : x < bN.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh- rungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt : Fig. 1 eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen Tonnenlagers ; Fig. 2 einen Schnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie II-ll ; Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit eingetragenen Wölbungsradien ; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf das Tonnenlager aus Fig. 1, wobei der Außenring teilweise abgebrochen ist, so dass der Blick auf die durch den Käfig gehaltenen Wälzkörper freigegeben ist ; Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung, wobei einige Wälzkörper aus dem freigelegten Käfig entfernt worden sind ;

Fig. 6 eine Seitenansicht auf den Mantel eines gemäß Fig. 5 aus dem Käfig entfernten Wälzkörpers ; Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausfüh- rungsform der Erfindung ; Fig. 8 eine Draufsicht auf ein aus dem Käfig aus den Fig. 4 und 5 herausgebrochenes Segment ; sowie Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung einer wiederum abgewandel- ten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Tonnenlager 1 mit einem Außenring 2, ei- nem Innenring 3 und einer Reihe dazwischen angeordneter, tonnenförmiger Wälzkörper 4, die von einem umlaufenden Käfig 5 auf etwa äquidistanten Ab- ständen gehalten werden.

Da das bevorzugte Tonnenlager einreihig aufgebaut ist, kann der Außenring 2 gegenüber den übrigen Lagerbestandteilen 3 bis 5 gekippt werden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Wälzlager-Lauffläche 6 an dem Außenring 2 einen konkaven Querschnitt aufweist mit einem konstanten Querwölbungsradius.

Der Käfig 5 hält die Wälzkörper 4 beim Kippen des Außenrings 2 gegenüber den übrigen Lagerbestandteilen 3 bis 5 an ihrer Position. Damit er andererseits weder Kippbewegung des Außenrings 2 noch die Bewegung der Wälzkörper 4

behindert, erstreckt er sich durch eine rundumlaufende Nut 7 jedes Wälzkörpers 4, wie dies in Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Der Käfig 5 kann aus einer Scheibe mit konstanter Dicke d hergestellt sein, bspw. aus einem Blech ausgestanzt. Wie Fig. 8 zeigt, sind aus einer ringförmi- gen Grundstruktur mit konstanter, radialer Breite von dem radial außen liegen- den Umfang 8 her eine der Anzahl der Wälzkörper 4 entsprechende Zahl von Ausnehmungen 9 eingeschnitten. Diese nehmen jeweils einen Wälzkörper 4 auf.

Vorzugsweise entspricht der Innenumfang 10 des scheibenförmigen Käfigs 5 dem maximalen Außenumfang des Innenrings 3, insbesondere an einem Rand 11 von dessen Lauffläche 12, so dass der Käfig 5 leicht über den Innenring 3 gestülpt werden kann, bspw. maschinell. Das Einsetzen der Wälzkörper 4 in die Ausnehmungen 9 des scheibenförmigen Käfigs 5 kann ebenfalls automatisch bewirkt werden, wobei die eingesetzten Wälzkörper 4 sodann an Ort und Stelle gehalten werden, weil sie im Bereich des betreffenden Nutgrundes 13 von dem Käfig 5 umgriffen werden. Nach Überstülpen des Außenrings 2 in bspw. um 90° verkippter Position und Einschwenken desselben in die Ebene des Innenrings 3 ist der Zusammenbau des Tonnenlagers 1 beendet.

Die tonnenförmigen Wälzkörper 4 werden daher etwa mittig zwischen ihren bei- den Stirnseiten 14 in ihrer"äquatorialen"Ebene von der rundumlaufenden Nut 7 in zwei Hälften 15, sozusagen"Hemisphären"unterteilt. Die beiden Berührungs- bereiche eines Lagers mit ungeteilten (nicht genuteten) Wälzkörpern werden daher bei den erfindungsgemäßen Wälzkörpern 4 in vier Berührungsbereiche unterteilt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die zu übertragenden Radial- lasten auf eine größere Gesamtfläche verteilt werden.

Deshalb wird dieser Effekt zusätzlich unterstützt, indem den beiden"Hemisphä- ren"15 eines Wälzkörpers 4 unterschiedliche Querschnittsgeometrien erteilt werden. Zwar zeigt ein Querschnitt durch die Mantelfläche 16 eines Wälzkör- pers in dessen beiden Hemisphären 15 jeweils einen kreisbogenförmigen Ver- lauf mit vorzugsweise identischen Krümmungsradien rT. Die Querschnittskrümmungsmittelpunkte 17, 18 der beiden Hemisphären fallen je- doch nicht zusammen, sondern sind in axialer Richtung des Tonnenlagers 1 geringfügig gegeneinander versetzt, und zwar zu der betreffenden Wälzkörper- hemisphäre 15 bzw.-stirnseite 14 hin. Als"Versatzfaktor"kv = x/rT hat sich ein Wert in der Größenordnung von 0,001 bis 0,02, insbesondere zwischen 0,002 und 0,01 bewährt.

Da außerdem die Krümmungsradien rA, ri der Laufflächen 6,12 des Außen-und Innenrings 2,3 etwas größer gewählt ist als die Krümmungsradien rT der bei- den Wälzkörperhemisphären 15, ergeben sich im Idealzustand an jeder Hemisphäre 15 je zwei einander diametral gegenüberliegende Berührungsbe- reiche mit dem Außenring 2 einerseits und dem Innenring 3 andererseits. Als Maß für die Abweichungen der Krümmungsradien rA, rl, rT lassen sich die soge- nannten Schmiegungsfaktoren kA, kl angeben. Diese sind definiert zu kA. = (rA-rT)/rT = y/rT k,. = (r,-rT)/rT.

Bevorzugt sollten diese Schmiegungsfaktoren kA, kl in der Größenordnung von 0,01 bis 0,1 liegen, insbesondere zwischen 0,02 und 0,05.

Da der Querschnittskrümmungsmittelpunkt 19 der Lauffläche 6 des Außenrings 2 auf dessen Rotations-bzw. Symmetrieachse 20 liegt, und zwar auf der mitti- gen Grundebene desselben, liegen gemäß Fig. 3 die Querschnittskrümmungsmittelpunkte 17,18 der Mantelflächen 16 beider Wälzkörperhemisphären 15 jeweils um y von der Rotationsachse 20 nach radial außen versetzt und um x/2 gegenüber der mittigen Grundebene zu der betreffenden Stirnseite 14 hin versetzt.

In Fig. 4 ist zu erkennen, dass selbst bei weggebrochenem Außenring 2 die Wälzkörper 4 durch den Käfig 5 an Ort und Stelle gehalten werden. Dies wird erreicht durch den Formschluss der Ausnehmungen 9 des Käfigs 5 mit den Nutbereichen 7 der Wälzkörper 4.

Zwei mögliche Nutformen sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt : Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 weist die Nut 7 ebene Seitenflächen 21 auf, wie sie bspw. durch einen geraden Einstich erzeugt werden. Demzufolge ist die Breite bN der Nut 7 etwa konstant. Der Nutgrund 13 folgt einer Zylindermantel- fläche mit dem Krümmungsradius rN. Die Übergangsbereiche zwischen Nut- grund 13 und Nutseitenflächen 21, zwischen letzteren und den Mantelflächen 16 sowie zwischen Mantelflächen 16 und Stirnflächen 14 sind abgerundet, um Grate und Kerbwirkungen zu vermeiden.

Die Ausführungsform eines Wälzkörpers 22 nach Fig. 7 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 6 ausschließlich dadurch, dass die Nutseitenflächen 23 entlang von Kegelmantelflächen verlaufen. Dabei handelt es sich um sehr stumpfe Kegel mit vorzugsweise identischen Öffnungswinkeln a von nahezu jeweils 180° (bspw. 170° bis 179°). Die Nutseitenflächen 23 divergieren dem-

nach unter einem Winkel ß voneinander, von der Symmetrieachse 24 entlang einer radialen Ebene nach außen betrachtet. Dabei gilt : ß = (180°-a) bei identi- schen Öffnungswinkeln a beider Nutseitenflächen 23, bei unterschiedlichen Öffnungswinkeln ai, a2 ergibt sich : ß = (180°- (ai + a2)/2). Die (axiale) Breite des Nutgrundes ist wiederum bN und sein Krümmungsradius rN. Diese Ausführungsform toleriert bei gleichen Werten für bN und d größere Schränkungswinkel der tonnenförmigen Wälzkörper 22 und führt daher bei entsprechenden Beanspruchungen zu einem geringeren Verschleiß.

Ein Ausschnitt aus dem Käfig 5 ist in Fig. 8 wiedergegeben. Man erkennt kreisbogenförmige Ausnehmungen 9 mit einem konstanten Krümmungsradius rs. Durch rs > rN und d < bN ist eine möglichst reibungsfreie Drehbewegung der Wälzkörper 4 gegenüber dem Käfig 5 sichergestellt. Um die Wälzkörper 4 fest- halten zu können, erstreckt sich der Umfang 25 einer Ausnehmung 9 über ei- nen Kreisbogen von mehr als 180°, bspw. zwischen 200° und 230°, insbeson- dere von 210° bis 220°, so dass die Endbereiche 26 des Ausnehmungsumfangs 25 in Blickrichtung vom Innenumfang 10 des Käfigs 5 zu dessen Außenumfang 8 hin zueinander konvergieren. Der minimale Abstand der Endbereiche 26 ist kleiner als der Durchmesser (2 * rN) der Wälzkörper 4 im Bereich des Nutgrun- des 13, so dass die Wälzkörper 4 formschlüssig umgriffen werden. Um einen Wälzkörper 4 von dem Käfig 5 zu lösen, müsste ersterer daher mit einer großen Kraft nach außen gezogen werden, um (vorübergehend) die Endbereiche 26 des Ausnehmungsumfangs 25 auseinanderzudrücken. Die Endbereiche 26 bil- den somit Schnappnasen zum Einschnappen der Wälzkörper 4.

Eine ähnliche Wirkung hat der modifizierte Scheibenkäfig 27 aus Fig. 9. Dieser unterscheidet sich von dem Käfig 5 nach Fig. 8 ausschließlich darin, dass der Ausnehmungsumfang 28, der in seinem der Innenseite 10 des Käfigs 27 zuge- wandten Bereich 29 den Krümmungsradius rs aufweist, etwa auf Höhe seines radialen Verlaufs abgeflachte (etwa zueinander parallele) Bereiche 30 aufweist

(mit einer Länge 1 von bspw. rs/3), an die sich sodann die eigentlichen, wie- derum gekrümmten und aufeinander zu konvergierenden Schnappnasen 31 anschließen, deren. Krümmungsradius übereinstimmend mit rs gewählt sein kann. Diese Ausführungsform toleriert größere radiale Verstellungen des Käfigs 27 gegenüber den Wälzkörpern 4, welche bspw. infolge von starken Temperaturschwankungen auftreten können, ohne dass sich jedoch die Wälz- körper 4 bei einem starken Kippen des Außenrings 2 lösen könnten. Wie bei dem Käfig 5, so sind auch hier die Kanten des Ausnehmungsumfangs querschnittlich abgerundet 32.