Kugellager

Fehlerausgleich in Welle und Gehäuse

Kugellager für Lenksäule. Hoher Winkelausgleich, große Gehäuse- und Wellentoleranzen: Speziallager ermöglichen Durchmessertoleranzausgleich und reduzieren Kosten.

Speziallager für eine Fahrzeuglenksäule. (Foto: Rollax)

Bei Standardlagern müssen Gehäuse und Welle üblicherweise einen präzisen Passungs-Sitz von beispielsweise h6 haben und daher nach dem Urformprozess nachbehandelt werden. Um diesen aufwändigen Fertigungsschritt künftig vermeiden zu können, ließ ein Zulieferunternehmen für eine Lenksäule, die in den Fahrzeugen eines deutschen Automobilherstellers zum Einsatz kommt, von Rollax ein Speziallager entwickeln. Das Vier-Punkt-Lager fängt Winkelfehler der Lenkwelle bis zu drei Grad sowie Koaxialitätsfehler und Durchmessertoleranzen von Welle und Gehäuse bis zu 0,11 Millimeter ab. Wie das Modell für die Lenksäule werden alle Rollax-Lager hinsichtlich Bauform und Größe anwendungsspezifisch konstruiert; damit sind Anpassungen an den Bauraum des Anwenders sowie eine Integration von Features möglich, die Standardlager nicht bieten. Sie eignen sich für unterschiedlichste Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau mit hohem Automatisierungsgrad.

Bei Standardlagern aus 100Cr6 werden Außen- und Innenring gedreht, gehärtet und anschließend gehohnt. Sie haben dadurch geringe Reibwerte und arbeiten präzise. Allerdings haben die Lager feste Größen und benötigen zur einwandfreien Funktion gegenüber Gehäuse und Welle eine Passungstoleranz von beispielsweise h6, bei einer 20-Millimeter-Welle wie im vorliegenden Fall also 13 Mikrometer. Winkel- und Koaxialfehler werden gar nicht kompensiert, so dass die umgebenden Komponenten diese aufnehmen müssen. Da es sich beim Gehäuse allerdings um eine Schweißbaugruppe handeln oder Gehäuse und Welle bei einem Ur- oder Umformprozess entstanden sein können, ist der Lagersitz derartigen Fehlern unterworfen, die in einem nachgelagerten Dreh-/Fräs- beziehungsweise Schleifprozess ausgeglichen werden müssen.

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Für das Lenksäulenlager lautete die Vorgabe, dass das Lager eine mögliche Misslage der Lenkwelle sowie mögliche Koaxialitäts-Fehler von Lenksäulengehäuse und Lenkwelle kompensiert. Auch Gehäuse- und Lenkwellentoleranzen sollten ausgeglichen werden. Rollax konstruierte ein Vier-Punkt-Lager, dessen Außenring tiefgezogen und dessen Innenring in einer besonderen Wellen-Form hergestellt werden, wodurch es leichter ist als die gedrehte Variante. Diese Konstruktion kann Winkel- und Koaxialitätsfehler von Welle und Gehäuse sogar mehr als im geforderten Maße ausgleichen. Durch die spezielle Werkstoffwahl sind die Durchmessertoleranzen im Gehäuse vollständig kompensierbar. Zudem sorgt die spezielle Form des Innenrings dafür, dass die Durchmessertoleranz beziehungsweise die Rundheit der Lenkwelle im Zehntel-Millimeterbereich abgefangen wird, ohne die Stützwirkung zu vermindern. Zusätzlich sind zwei Toleranzringe im Inneren des Lagers aus Elastomeren gefertigt; das federnde Material unterstützt ebenfalls die Aufnahme von Abweichungen. Insgesamt machen die Eigenschaften dieses Lagers eine exakte Passung von Gehäuse und Welle überflüssig. Somit spart sich der Kunde eine Nachbehandlung des Gehäuses und der Welle nach dem Urformprozess; es ist kein Drehen und Fräsen oder Schleifen notwendig. pb

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