Kugellagertellerfedern

Kugellagertellerfedern zur axialen Vorspannung von Kugellagern

Kugellagertellerfedern sind speziell ausgelegte Tellerfedern zur axialen Vorspannung von Kugellagern. Sie werden überwiegend in Verbindung mit Rillenkugellagern eingesetzt und wirken je nach Konstruktion auf den Innen- oder Außenring des Lagers.

Die Feder erzeugt eine definierte axiale Kraft und hält die Lagerbauteile auch bei Maßabweichungen oder temperaturbedingten Längenänderungen unter Vorspannung. Dadurch können axiales Lagerspiel, Schwingungen und Laufgeräusche reduziert werden. Gleichzeitig lässt sich eine kompakte und konstruktiv einfache Lageranordnung realisieren.

Typische Anwendungen finden sich in Elektromotoren, Lüftern, Pumpen, Getrieben, Haushaltsgeräten und weiteren rotierenden Baugruppen, bei denen ein ruhiger Lauf und eine gleichmäßige Lagervorspannung erforderlich sind.

Das Febrotec-Sortiment umfasst geschlitzte und nicht geschlitzte Kugellagertellerfedern aus Federstahl. Über die Produkttabelle können Sie die passende Ausführung anhand von Außen- und Innendurchmesser, Materialdicke, freier Höhe, gespannter Höhe, Vorspannkraft und Bauform auswählen.

Bedeutung der Angaben in der Produkttabelle

Die Werte L1 und F1 müssen immer gemeinsam betrachtet werden. Die angegebene Federkraft gilt ausschließlich bei der zugehörigen gespannten Höhe.

Der Federweg bis zu diesem Arbeitspunkt ergibt sich aus:

s1 = L0 − L1

Dabei ist L0 die freie Höhe und L1 die gespannte Einbauhöhe.

Warum werden Kugellager axial vorgespannt?

Durch Fertigungs-, Gehäuse- und Montagetoleranzen können innerhalb einer Lageranordnung kleine axiale Abstände entstehen. Auch die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Welle, Gehäuse und angrenzenden Bauteilen kann die Position der Lagerringe verändern.

Eine Kugellagertellerfeder nimmt diese Abweichungen elastisch auf und hält trotzdem eine definierte axiale Vorspannung aufrecht.

Dadurch können folgende Vorteile erreicht werden:

• Verringerung von axialem Lagerspiel,

• Reduzierung von Schwingungen und Laufgeräuschen,

• ruhigerer Lauf der Lageranordnung,

• Ausgleich von Maß- und Montagetoleranzen,

• Kompensation temperaturbedingter Längenänderungen,

• gleichmäßigere Belastung der Wälzkörper.

Die Vorspannkraft darf jedoch nicht höher gewählt werden als für das verwendete Kugellager zulässig. Eine übermäßige Vorspannung kann Reibung, Lagertemperatur und Verschleiß erhöhen und dadurch die Lebensdauer des Lagers reduzieren.

Die erforderliche Vorspannkraft sollte deshalb anhand der Lagerdaten, Drehzahl, Schmierung, Betriebstemperatur und äußeren Belastungen bestimmt werden.

Geschlitzte und nicht geschlitzte Ausführungen

Nicht geschlitzte Kugellagertellerfedern

Nicht geschlitzte Ausführungen besitzen einen geschlossenen, konischen Ring. Sie erzeugen eine gleichmäßig verteilte axiale Kraft und bieten eine durchgehende ringförmige Anlagefläche.

Diese Bauform eignet sich insbesondere, wenn:

• eine kompakte Feder benötigt wird,

• eine geschlossene Anlagefläche erforderlich ist,

• nur begrenzte Maßabweichungen ausgeglichen werden müssen,

• eine definierte Vorspannkraft bei kurzem Federweg benötigt wird.

Die auf dieser Seite angebotenen nicht geschlitzten Kugellagertellerfedern sind konstruktiv so ausgelegt, dass sie bis zur Planlage eingefedert werden können, ohne dass bei bestimmungsgemäßer Verwendung bleibende Setzungen zu erwarten sind.

Geschlitzte Kugellagertellerfedern

Geschlitzte Kugellagertellerfedern besitzen mehrere radiale Schlitze. Durch diese Geometrie wird die Feder im ersten Bereich des Federwegs weicher.

Dadurch kann ein größerer Federweg aufgenommen werden, ohne dass die Vorspannkraft übermäßig stark ansteigt. Geschlitzte Ausführungen eignen sich daher besonders zum Ausgleich größerer Fertigungs-, Montage- oder Temperaturabweichungen.

Sie sind sinnvoll, wenn:

• eine weichere Federkennlinie benötigt wird,

• größere axiale Bewegungen ausgeglichen werden müssen,

• die Vorspannkraft über einen größeren Weg möglichst konstant bleiben soll,

• die Lageranordnung empfindlich auf starke Kraftänderungen reagiert.

Die Auswahl zwischen geschlitzter und nicht geschlitzter Ausführung sollte nicht allein anhand der Abmessungen erfolgen. Entscheidend sind der verfügbare Federweg, die benötigte Vorspannkraft und die zulässige Kraftänderung innerhalb des Betriebsbereiches.

Die passende Kugellagertellerfeder auswählen

Gehen Sie bei der Auswahl möglichst in dieser Reihenfolge vor:

1. Kugellager bestimmen: Ermitteln Sie Lagerbauart, Lagergröße und zulässige axiale Vorspannung.

2. Vorgespannten Lagerring festlegen: Entscheiden Sie, ob die Feder auf den Innen- oder Außenring wirken soll.

3. Einbauraum prüfen: Bestimmen Sie den maximal möglichen Außendurchmesser Da, den erforderlichen Innendurchmesser Di und die verfügbare axiale Bauhöhe.

4. Vorspannkraft festlegen: Bestimmen Sie die erforderliche axiale Kraft anhand der Lager- und Anwendungsdaten.

5. Arbeitshöhe berechnen: Ermitteln Sie die Höhe, auf die die Feder im montierten Zustand zusammengedrückt wird.

6. L1 und F1 vergleichen: Wählen Sie eine Feder, deren Prüfpunkt möglichst nahe an der geplanten Einbauhöhe und Vorspannkraft liegt.

7. Toleranzausgleich berücksichtigen: Prüfen Sie, welche Maßabweichungen und temperaturbedingten Bewegungen aufgenommen werden müssen.

8. Bauform auswählen: Verwenden Sie eine geschlitzte Ausführung für eine weichere Kennlinie oder eine nicht geschlitzte Ausführung für eine geschlossene Auflagefläche.

Kugellagertellerfedern besitzen deutlich andere Proportionen als normale Tellerfedern nach DIN EN 16983. Die Kraft- und Maßtoleranzen von Standardtellerfedern können deshalb nicht ohne Weiteres auf Kugellagertellerfedern übertragen werden.

Einbau am Außenring

In vielen Lagerkonstruktionen wird die Kugellagertellerfeder zwischen einer Gehäuseschulter oder einem Gehäusedeckel und dem Außenring des Kugellagers montiert.

Die Feder drückt den Außenring gegen eine gegenüberliegende Anlagefläche. Damit die Feder axiale Bewegungen ausgleichen kann, muss der vorgespannte Außenring im Gehäuse entsprechend beweglich bleiben. Ein zu fester Sitz kann den vorgesehenen Federausgleich verhindern.

Die Feder muss so dimensioniert sein, dass sie ausschließlich auf den Außenring wirkt. Ein Kontakt mit Innenring, Dichtung, Deckscheibe oder Lagerkäfig ist zu vermeiden.

Einbau am Innenring

Abhängig von der Konstruktion kann auch der Lagerinnenring vorgespannt werden. Die Feder wird dann auf der Welle oder einer geeigneten Hülse geführt und wirkt axial auf den Innenring.

Dabei müssen Innen- und Außendurchmesser sorgfältig ausgewählt werden. Die Feder darf den Außenring oder andere rotierende beziehungsweise feststehende Lagerbauteile nicht unbeabsichtigt berühren.

Für eine zuverlässige Funktion empfehlen wir:

• plane und parallele Anlageflächen,

• eine gleichmäßige axiale Belastung,

• ausreichende radiale Führung ohne Verklemmen,

• die Vermeidung von Querkräften und Schiefstellung,

• genügend Einbauraum für den vorgesehenen Federweg,

• saubere Anlageflächen ohne Späne, Grate oder Schmutz,

• eine Prüfung bei minimaler und maximaler Betriebstemperatur.

Die Kugellagertellerfeder darf während des Betriebs nicht zwischen gegeneinander rotierenden Bauteilen schleifen.

Werkstoff und Einsatzbedingungen

Die Standardausführungen bestehen aus dem kaltgewalzten Federstahl 1.1231, auch C67S beziehungsweise Ck67 genannt. Der Werkstoff eignet sich für zahlreiche allgemeine Anwendungen mit Teller-, Blatt- und Wellfedern.

Für den Standardwerkstoff wird auf dieser Seite ein Temperaturbereich von −40 bis +80 °C angegeben. Die tatsächliche Eignung hängt jedoch von Belastung, Einsatzdauer, Vorspannung und Umgebungsbedingungen ab.

Bei Feuchtigkeit, Kondenswasser, aggressiven Medien oder erhöhten Korrosionsanforderungen muss geprüft werden, ob eine besondere Oberfläche oder ein abweichender Werkstoff erforderlich ist.

Häufige Fragen zu Kugellagertellerfedern

Was ist der Unterschied zu normalen Tellerfedern?

Kugellagertellerfedern besitzen eine speziell auf Lageranwendungen abgestimmte Geometrie. Ihre degressive Kennlinie ermöglicht eine vergleichsweise konstante Vorspannkraft über einen größeren Federweg.

Wo wird die Feder montiert?

Üblicherweise wird sie zwischen einem Gehäusebauteil und dem Außenring des Kugellagers montiert. Je nach Konstruktion kann auch der Innenring vorgespannt werden.

Was bedeutet die Federkraft F1?

F1 ist die axiale Federkraft bei der angegebenen gespannten Höhe L1. Beide Werte müssen immer gemeinsam betrachtet werden.

Wann ist eine geschlitzte Ausführung sinnvoll?

Geschlitzte Federn eignen sich, wenn größere Maßabweichungen oder axiale Bewegungen mit möglichst geringem Anstieg der Vorspannkraft aufgenommen werden sollen.

Kann eine Kugellagertellerfeder jedes Lagerspiel ausgleichen?

Nein. Die Feder kann nur Bewegungen innerhalb ihres verfügbaren Federweges aufnehmen. Außerdem darf die zulässige axiale Belastung des Kugellagers nicht überschritten werden.

Weitere Informationen zur Funktion und Auswahl finden Sie in unserem FAQ zu Tellerfedern.