DE102006050940A1

DE102006050940A1 - Wälzlager, sowie unter Einschluss desselben verfertigte Radlagerung

Info

Publication number: DE102006050940A1
Application number: DE102006050940A
Authority: DE
Inventors: Oliver Börsch; Raphael Dr. Fischer; Christian Mock; Peter Niebling; Ernst Masur; Ralf Klopf
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-10-28
Filing date: 2006-10-28
Publication date: 2008-04-30

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager mit einem Außenring, einem Innenring und Wälzkörpern, die in einem zwischen dem Außenring und dem Innenring definierten Bauraum aufgenommen sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zu schaffen, das sich durch eine hohe radiale und durch eine hohe axiale Tragfähigkeit auszeichnet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälzlager mit einem Außenring, der eine äußere Laufbahn definiert, die als solche einer Lagerachse zugewandt ist und in einer die Lagerachse enthaltenden Axialschnittebene unter einem Bahnprofilradius konkav gekrümmt ist, einem Innenring, der eine innere Laufbahn definiert, die als solche der äußeren Laufbahn zugewandt ist, und Wälzkörpern, die in einem zwischen der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn definierten Bauraum aufgenommen sind, wobei die Wälzkörper als Tonnenrollen ausgebildet sind und in einer entlang einer Wälzkörperachse verlaufenden Wälzkörper-Axialschnittebene einen unter einem Profilradius ballig ausbauchenden Wälzkörperquerschnitt aufweisen, wobei dieser Profilradius größer ist als der Mittendurchmesser des jeweiligen Wälzkörpers, wobei sich dieses Wälzlager dadurch auszeichnet, dass der Profilradius und der Bahnprofilradius kleiner sind als der Abstand einer von der Lagerachse maximal beabstandeten Wälzkörperlaufspur der äußeren Laufbahn. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, unter Rückgriffnahme auf erprobte Fertigungstechnologien ein ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager sowie auf eine unter Einschluss desselben verfertigte Radlagerung die als solche der Lagerung eines Fahrzeugrades dient.
Aus DE 195 37 808 C2 ist ein Radlager für ein Kraftfahrzeug bekannt, das einen Nabenträger und einen darin über ein Schrägkugellagerpaar drehbar gelagerten Nabenflansch aufweist. Das Schrägkugellager umfasst innere und äußere Laufbahnen. Die äußeren Laufbahnen des Schrägkugellagerpaars sind durch eine entsprechend bearbeitete Innenumfangsfläche des Nabenträgers gebildet. Die inneren Laufbahnen des Schrägkugellagerpaares sind durch zwei Ringelemente gebildet die auf einen Achszapfen des Nabenflansches aufgepresst und dort axial gesichert sind. Die inneren und die äußeren Laufbahnen des Schrägkugellagerpaars sind derart ausgebildet, das sich hinsichtlich der durch die Kontaktzonen der Wälzkörper verlaufenden Drucklinien eine sog. O-Anordnung ergibt, welche eine Übertragung axialer und radialer Kräfte, sowie von Kippmomenten ermöglicht.
Aus DE 103 31 936 A1 ist eine Radlagereinheit für Fahrzeugräder bekannt bei welcher anstelle für derartige Lastfälle bislang typischerweise eingesetzter Kegellager, oder zweireihiger Kugellager, Kugellager eingesetzt werden die als solche vier Laufbahnen umfassen.
Aus RU 2 215 205 C2 ist ein Wälzlager bekannt, bei welchem die Wälzkörper tonnenartig gestaltet und hierbei derart ausgeführt sind, dass der Profilradius des Wälzkörperquerschnitts entlang einer Wälzkörper-Axialschnittebene geringfügig kleiner ist als der Krümmungsradius einer durch den Außenring gebildeten, der Lagerachse zugewandten äußeren Laufbahn. Das Krümmungszentrum der die äußere Laufbahn bildenden Ringinnenfläche liegt auf der Lagerachse. Der Innenring ist gegenüber dem Außenring verkippbar.
Aus RU 2 231 696 C2 ist ein zweireihiges Tonnenlager bekannt dessen Wälzkörper ebenfalls in einem zwischen einem Innenring und einem Außenring definierten Bauraum aufgenommen sind. Der Profilkrümmungsradius des Wälzkörperquerschnittes in einer Wälzkörper-Axialebene entspricht dem Krümmungsradius der durch die Innenfläche des Außenrings gebildeten äußeren Laufbahn. Das Krümmungszentrum liegt auch bei diesem Lager auf der Lagerachse. Der Innenring des Lagers kann damit, ähnlich wie bei dem vorgenannten Lager, gegenüber dem Außenring um eine zur Lagerachse im wesentlichen senkrecht verlaufende Querachse gekippt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen aufzuzeigen die es ermöglichen, auf kostengünstige Weise eine Lagerung, insbesondere Radlagerung zu realisieren welche bei einem hohen Bewegungswirkungsgrad sowohl radial, als auch axial gerichtete Lagerkräfte, sowie quer zur Lagerachse wirkende Kippmomente aufnehmen kann.
Hinsichtlich eines Wälzlagers an sich wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälzlager gemäß Patentanspruch 1.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, unter Rückgriffnahme auf erprobte Fertigungstechnologien ein Wälzlager zu schaffen, das die Laufeigenschaften von Schrägkugellagern, und Kegellagern vereint und im Gegensatz zu Pendelrollenlagern auch erhebliche axiale Kräfte und Kippmomente aufnehmen kann. Das erfindungsgemäße Wälzlager eignet sich insbesondere für den Einsatz von Ritzellagerungen, für den Einsatz bei Achsantrieben, Radaufhängungen, Hydraulikaggregaten, Kompressoren sowie insbesondere auch Getriebewellenlagerungen. Das erfindungsgemäße Wälzlager kann mit weiteren, gegebenenfalls baugleichen Wälzlagern zu einer Lageranordnung zusammengesetzt werden, durch welche eine kippsteife Lagerung eines durch das Wälzlager abgestützten Wellenabschnitts gegenüber einer die Außenringe abstützenden Struktur in einer x- oder o-Anordnung bewerkstelligt werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Wälzlager können Lagereinheiten geschaffen werden, die bei relativ geringem Bauraumbedarf eine hohe radiale und axiale Tragfähigkeit bei relativ geringer Lagerreibung bieten. Das erfindungsgemäße Wälzlager eignet sich nicht nur zur Aufnahme hoher axialer und radialer Kräfte, sondern insbesondere auch zur Aufnahme von Kippmomenten. In besonders vorteilhafter Weise kann auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes eine Lagerung realisiert werden, die sich gegenüber Kegelrollenlagern durch ein relativ geringes Lagerreibmoment auszeichnet. Auch bei Kegelrollenlagern auftretende Bordreibungseffekte können bei dem erfindungsgemäßen Wälzlager vermieden werden. Insbesondere beim Einsatz des erfindungsgemäßen Wälzlagers im Bereich der Fahrzeug-Antriebstechnik können hierdurch Verbesserungen des mechanischen Wirkungsgrades und damit Energieeinsparungen ermöglicht werden. Auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes kann ein Wälzlager geschaffen werden, bei welchem keine Bordreibung auftritt, das verkippungsunempfind lich ist, das eine große Stützbasis durch den Einsatz eines großen Druckwinkels bietet, das eine hohe radiale und axiale Tragfähigkeit aufweist und insgesamt unter einem geringen Bauraumbedarf realisiert werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Wälzlager derart ausgebildet, dass die innere und die äußere Laufbahn desselben zueinander derart angeordnet sind, dass die Wälzkörperachse zur Lagerachse unter einem Anstellwinkel geneigt ist. Hierdurch wird es möglich, ein „Schräg-Tonnenlager" zu schaffen. Der Anstellwinkel liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10° bis 600° Der Anstellwinkel kann insbesondere im Hinblick auf die zu erwartende Lagerbelastung abgestimmt werden. Große Anstellwinkel führen insbesondere zu einer hohen axialen Tragfähigkeit des Lagers. Bei kleineren Anstellwinkeln ergeben sich hohe Tragfähigkeiten in radialer Richtung.
Vorzugsweise sind die Wälzkörper derart dimensioniert, dass die Axiallänge derselben größer ist als der einfache Durchmesser des Wälzkörpers. Bei dieser Gestaltung des Wälzkörpers ergibt sich eine besonders hohe Laufruhe und Bruchfestigkeit der Wälzkörper. Die Umfangskanten sind vorzugsweise leicht verrundet. Das Krümmungsprofil ist vorzugsweise unter Berücksichtigung des Pressungsverhaltens optimiert und kann insbesondere leicht elliptisch sein.
Es ist möglich, den Innenring und den Außenring so zu gestalten, dass die äußere Laufbahn mit einer Innenumfangskante abschließt deren Radialabstand zur Lagerachse im wesentlichen dem Radialabstand entspricht, mit welchem eine Außenumfangskante der inneren Laufbahn abschließt.
Die hinsichtlich der Wälzkörperachse unter einem Anstellwinkel zur Lagerachse in dem Bauraum angeordneten Wälzkörper werden vorzugsweise durch einen Wälzkörperkäfig geführt. Dieser Wälzkörperkäfig kann insbesondere aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein.
Das erfindungsgemäße Wälzlager ist vorzugsweise mit einer Abdichtungseinrichtung versehen, durch welche ein zwischen dem Innenring und dem Außenring definierter Ringspalt abgedichtet ist. Diese Abdichtungseinrichtung kann als Dichtlippe ausgeführt sein, die entweder am Außenring, am Innenring oder an der Käfigeinrichtung fixiert ist.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, den Innenring und den Außenring so zu gestalten, dass der zwischen diesen beiden Ringen verbleibende Ringspalt vergleichsweise klein ist.
Hinsichtlich einer Radlagerung für eine Fahrzeugradaufhängung wird die eingangs angegebene Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Radlagerung mit den in Patentanspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Radlagereinheit für getriebene sowie auch für nicht-getriebene Räder von Kraftfahrzeugen, insbesondere Pickups, Trucks, Leichttrucks und SUVs zu schaffen. Auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes können bei gleicher Tragfähigkeit die Abmessungen der Radlagerung sowie insbesondere auch die Masse derselben verringert werden. Bei der Gestaltung der erfindungsgemäßen Radlagerung mit bislang typischen Abmessungen können erheblich höhere Radkräfte aufgenommen werden und Steigerungen der Lebensdauer der Radlagerung erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Radlagerung zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Tragfähigkeit bei relativ geringem Bauraumbedarf aus. Sie zeichnet sich weiterhin durch eine hohe Momentensteifigkeit aus, die auch zu einer Verbesserung der Bremsfunktion sowie des Fahrkomforts beiträgt. Auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes ergibt sich ein höherer Bewegungswirkungsgrad, da sich das erfindungsgemäße Lager durch einen gegenüber bisherigen Lagerkonstruktionen verringertes Reibmoment auszeichnet. Das erfindungsgemäße Lager bietet weiterhin eine hohe Lebensdauer auch bei großen Abständen der Radwirkungslinie (der durch den Rad aufstandspunkt verlaufenden Querkraftwirkungslinie) zur Lagermitte. Die erfindungsgemäße Lagerung kann realisiert werden indem zumindest ein Teil der zur Führung der Wälzkörper vorgesehenen Laufbahnen unmittelbar in Strukturbauteile der Radaufhängung, insbesondere einen Nabenzapfen oder einen Nabenträger eingeformt wird.
Für die geometrischen Gestaltungen der Wälzkörper und der diese führenden Laufbahnen gelten die vorangehend zum Wälzlager an sich abgehandelten technischen Einzelheiten sinngemäß. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Radlagerung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine Axial-Schnittdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Wälzlagers,
2 eine weitere Axial-Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers zur Veranschaulichung weiterer geometrischer Details,
3 eine Axial-Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Radlagerung mit einer zweireihigen, in O-Anordnung verbauten erfindungsgemäßen Schrägtonnenlagerung,
4 eine Axial-Schnittansicht einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Radlagerung in Form einer Kombination eines erfindungsgemäßen Schrägtonnenlagers mit einem Schrägkugellager – hier in O-Anordnung,
5 eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Radlagerung ähnlich 4, jedoch mit hinsichtlich der Durchmesser der Wälzkörperteilkreise unterschiedlich gestalteten Wälzlagereinrichtungen.
Das in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Wälzlager umfasst einen Außenring 1, der eine äußere Laufbahn BA definiert, die als solche einer Lagerachse X zugewandt ist. Das Wälzlager umfasst weiterhin einen Innenring 2, der eine innere Laufbahn BI definiert, die als solche der äußeren Laufbahn BA zugewandt ist.
In einem zwischen der inneren Laufbahn BI und der äußeren Laufbahn BA definierten Bauraum B sind Wälzkörper W aufgenommen. Die Wälzkörper W sind als Tonnenrollen ausgebildet und weisen in der hier erkennbaren, entlang einer Wälzkörperachse Y verlaufenden Wälzkörper-Axialschnittebene einen unter einem Profilradius R ballig nach außen ausbauchenden Wälzkörperquerschnitt auf. Dieser Profilradius R ist größer als der Mittendurchmesser DW des jeweiligen Wälzkörpers W.
Das hier dargestellte, erfindungsgemäße Wälzlager zeichnet sich dadurch aus, dass der Profilradius R und ein Bahnprofilradius P kleiner sind als der Abstand A einer von der Lagerachse X maximal beabstandeten Spur S der äußeren Laufbahn BA. Das Krümmungszentrum DP des Bahnprofilradius P ist von der Lagerachse X radial beabstandet. Der Radialabstand DP liegt vorzugsweise im Bereich von 15 bis 75% des vorgenannten Abstands A der äußersten Laufspur S von der Lagerachse X.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die innere Laufbahn BI und die äußere Laufbahn BA weiterhin derart ausgebildet und zueinander angeordnet, dass die Wälzkörperachse Y unter einem Anstellwinkel K zur Lagerachse X geneigt ist. Dieser Anstellwinkel K kann auf die Verhältnisse der durch das Lager aufzunehmenden radialen und axialen Kräfte abgestimmt sein und liegt vorzugsweise im Bereich von 10° bis 60°. Größere Winkelwerte führen zu hohen axialen Tragfähigkeiten, kleinere Winkelwerte führen zu höheren radialen Tragfähigkeiten.
Wie aus der Darstellung gemäß 2 ersichtlich, ist der Wälzkörper W vorzugsweise derart bemessen, dass dessen Axiallänge LW größer ist als der einfache Betrag des in dieser Darstellung erkennbaren Wälzkörperdurchmessers DW. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die äußere Laufbahn bzw. der Außenring 1 und der Innenring 2 so gestaltet, dass die äußere Laufbahn BA mit einer Innenumfangskante 3 abschließt und die innere Laufbahn BI mit einer Außenumfangskante 4 abschließt, wobei diese beiden Umfangskanten 3, 4 im wesentlichen den gleichen Radialabstand D zur Lagerachse X aufweisen.
Bei dem hier gezeigten, erfindungsgemäßen Wälzlager liegt der Drehpunkt DP des Profilradius' R des Wälzkörpers W „über" der Mittelachse X des Lagers. Der hier gezeigte Druckwinkel KD liegt vorzugsweise im Bereich von 10° bis 40°.
Die Wälzkörper W werden vorzugsweise durch eine Käfigeinrichtung 5 geführt. Wie aus dieser Darstellung ersichtlicht, ist es möglich, die Käfigeinrichtung so zu gestalten, dass deren in Richtung der Lagerachse X gemessene Axiallänge im wesentlichen der Diagonallänge der Wälzkörper entspricht. Durch die Käfigeinrichtung 5 wird insoweit kein, oder kein erheblicher Beitrag zur Axiallänge des Lagers verursacht. Das erfindungsgemäße Wälzlager kann insoweit auch mit gegenüber der hier gezeigten Ausführungsform erheblich verkürzten Axiallängen des Innenrings 2 und des Außenrings 1 realisiert werden.
Obgleich in dieser Darstellung nicht gezeigt, ist es möglich, den zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 1 definierten Ringspaltbereich S1 bzw. S2 abzudichten. Diese Dichtungseinrichtung kann insbesondere eine aus einem Elastomermaterial gefertigte Dichtlippenstruktur umfassen, die am Innenring 2, am Außenring 1 oder insbesondere auch am Käfig 5 befestigt sein kann.
Das erfindungsgemäße Schräg-Tonnenlager kann in vorteilhafter Weise zur Realisierung von Lagersystemen herangezogen werden, bei welchen bislang Schräg-Kugellager oder Kegellager zum Einsatz gelangt sind. Das erfindungsgemäße Schräg-Tonnenlager kann, ähnlich wie Kegellager, in x- oder o-Anordnung mit weiteren, baugleichen, oder auch im Aufbau abweichenden Lagern verbaut werden. Das erfindungsgemäße Lager kann insbesondere für Lagerungsaufgaben eingesetzt werden für welche bislang Schrägkugellager oder Kegellager herangezogen wurden.
Es ist möglich, die Axiallänge der Wälzkörper W und den Anstellwinkel K so abzustimmen, dass die von der Lagerachse X maximal beabstandete Spur S zwischen den äußeren Bahnkanten der äußeren Laufbahn BA zu liegen kommt. Hierdurch wird es möglich, die Wälzkörper W in einer entsprechenden Laufbahnrille versenkt zu führen und hierdurch eine besonders hohe Drehzahlfestigkeit des erfindungsgemäßen Schräg-Tonnenlagers zu erreichen.
Der Außenring 1 und der Innenring 2 können bei dem erfindungsgemäße Wälzlager so gestaltet sein, dass durch diese eine gewisse Axialbegrenzung des Bewegungsweges der Wälzkörper W in Richtung der Wälzkörperachse Y erreicht wird. Je nachdem, an welchem Ring 1, 2 diese entsprechenden Wandungen ausgebildet sind, wird beim Zusammenbau des Wälzlagers der mit Wälzkörpern bestückte Käfig zunächst in den Außenring oder in den Innenring eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Wälzlager kann in vorteilhafter Weise aus typischen Wälzlagermaterialien, insbesondere Stahl gefertigt werden. Aufgrund der relativ niedrigen, punktuellen Belastungen der Wälzkörper, insbesondere aufgrund der hiermit möglichen Realisierung eines Linienkontaktes der Wälzkörperaußenfläche mit der entsprechenden Laufbahn ist es möglich, die Wälzkörper, gegebenenfalls auch die Lagerringe auch aus Keramik-Werkstoffen zu fertigen.
Die in 3 dargestellte Radlagerung umfasst eine erste Wälzlagereinrichtung W1 und eine zweite Wälzlagereinrichtung W2. In beiden Wälzlagereinrichtungen W1, W2 sind Wälzkörper W aufgenommen, die in einem zwischen einer inneren Laufbahn BI1, BI2, sowie einer äußeren Laufbahn BA1, BA2 definierten Bauraum B1, B2 angeordnet sind. Die äußeren Wälzkörperlaufbahnen BA1, BA2 sind beide der Lagerachse X der Lagerung zugewandt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide äußere Laufbahnen BA1, BA2 so ausgebildet, dass diese in der hier dargestellten, die Lagerachse X enthaltenden Axialschnittebene unter einem Bahnprofilradius P konkav gekrümmt sind.
Die hier dargestellte Radlagerung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wälzkörper W1, W2 als Tonnenrollen ausgebildet sind und damit in einer entlang der Wälzkörperachsen Y1 und Y2 verlaufenden Wälzkörperaxialschnittebene einen unter einem Profilradius R ballig ausbauchenden Wälzkörperquerschnitt aufweisen. Die Wälzkörperlaufbahnen BI1, BI2, BA1, BA2 sind derart ausgebildet, dass die Wälzkörper W1, W2 derart geführt sind, dass deren Wälzkörperachsen Y1, Y2 zur Lagerachse X unter einem Anstellwinkel K1, bzw. K2 geneigt ausgerichtet sind.
Der Profilradius R der Wälzkörper W1, W2 (vgl. 1 und 2) ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel größer als der Mittendurchmesser DW des jeweiligen Wälzkörpers W1, W2. Der Profilradius R und der Bahnprofilradius P sind weiterhin kleiner als der Abstand A einer von der Lagerachse X maximal beabstandeten Wälzkörperlaufspur SP1, SP2 der äußeren Laufbahnen BA1 bzw. BA2.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 sind, wie bereits angegeben, beide Wälzlagerungen W1, W2 in der erfindungsgemäßen Schrägtonnenbauart ausgeführt. Die Wälzkörper sind gegenüber bisherigen Konstruktionen durch Tonnenrollen in O-Anordnung ersetzt. Der Druckwinkel der Wälzkörperreihen liegt vorzugsweise in einem Bereich von 15°–45°. Durch die vergrößerte Druckellipse im Laufbahnbereich (großer Rollenradius) wird eine hohe Tragfähigkeit sowie Lagersteifigkeit erreicht. Durch die symmetrische Bauweise kann gegenüber Kugelreihen Bauraum eingespart werden.
Wie aus 4 ersichtlich, ist es jedoch auch möglich, lediglich eine der Wälzlagerungen, insbesondere die der Radialkraftwirkungslinie der Radaufstandskräfte nähere Wälzlagerung W1 in der erfindungsgemäßen Bauart auszuführen und die zweite, typischerweise mit geringeren Radialkräften beaufschlagte Wälzlagereinrichtung W2 in der hier dargestellten Schrägkugellager-Bauart zu realisieren. Auch bei dieser Ausführungsform können die äußeren Laufbahnen BA1, BA2 unmittelbar in ein Strukturbauteil der Radaufhängung, insbesondere an der Innenumfangswandung der Lagerbohrung eines Nabenträgers 8 ausgebildet sein. Alternativ hierzu ist es auch möglich, diese äußeren Laufbahnen BA1, BA2 durch axial hinreichend gesicherte, in den Nabenträger 8 eingesetzte Außenringe 1 (vgl. 1 und 2) zu bilden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist die innere Laufbahn BI1 der ersten Wälzlagereinrichtung W1 durch eine entsprechend bearbeitete Außenfläche eines Zapfenabschnitts 9 eines Nabenträgerflansches gebildet. Der Zapfenabschnitt 9 ist mit einer Durchgangsöffnung 10 versehen, die einen Axialverzahnungsabschnitt 11, einen geraden Bohrungsabschnitt 12 und einen Achsmuttersitz 13 umfasst. Der Zapfenabschnitt 9 ist mit einem Sitzabschnitt 14 versehen, auf welchem ein Innenring 2 der zweiten Wälzlagereinrichtung W2 sitzt. Der Sitzabschnitt 14 ist derart gestaltet, dass dieser eine Ringschulter 15 definiert, durch welche der Innenring 2 axial positioniert ist. Die Ringschulter 15 ist derart bearbeitet, dass die Wälzkörper W1, W2 der Radlagerung nach Anziehen der hier nicht näher dargestellten Achsmutter mit einer vorgegebenen Vorspannung zwischen den Laufbahnen BA1, BA2, BI1, BI2 aufgenommen sind. Alternativ zu dieser Gestaltung der Radlagerung ist es auch möglich, die Axialposition des Innenrings 2 anderweitig, insbesondere durch eine Ringmutter festzulegen, die auf einem entsprechenden Gewindeabschnitt des Zapfens 9 sitzt.
Die erfindungsgemäße Radlagerung ist weiterhin mit Dichtungseinrichtungen 16, 17 versehen, durch welche die zwischen den zueinander drehbar gelagerten Komponenten verbleibenden Bewegungsspalte hinreichend abgedichtet sind. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sitzt ein als Kassettendichtung ausgebildetes Ringelement drehfest in einer durch den Nabenträger 8 bereitgestellten Umfangswandung und dichtet mit seiner Dichtlippe eine durch den Flanschabschnitt 9 bereitgestellte Außenfläche ab. Bei der Dichtungseinrichtung 17 wird die Abdichtung in der Art einer Kassettendichtung bewerkstelligt, die zwei Ringelemente umfasst, wobei eines der beiden in dem Nabenträger 8 sitzt und das andere auf einem Außenumfangsabschnitt des Innenrings 2. Zwischen diesen beiden Ringelementen ist in an sich bekannter Weise eine Elastomer-Dichtlippe angeordnet.
Für das Ausführungsbeispiel gemäß 5 gelten die Ausführungen zur Variante nach 4 sinngemäß. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Variante nach 4 insbesondere dadurch, dass die Wälzlagereinrichtung W1 und die Wälzlagereinrichtung W2 so gestaltet sind, dass die Zentren Z1, Z2 der Wälzkörper WK1, WK2 auf Teilkreisen um die Lagerachse X umlaufen, die sich hinsichtlich ihres Durchmessers unterscheiden. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser D1 des Umlaufkreises der Zentren der Wälzkörper WK1 größer als der Durchmesser D2 des Umlaufkreises der Zentren Z2 der Wälzkörper WK2. Durch diese Gestaltung ergibt sich eine besonders hohe Tragfähigkeit der ersten Wälzlagerung W1 sowie eine besonders hohe Tragfähigkeit des Zapfens 9 im Bereich der inneren Laufbahn BI1.
Die bei der Radlagerung gemäß 5 verwirklichte Kombination einer Schrägtonnenlagerung mit einer Schrägkugellagereinrichtung ist bei diesem Ausführungsbeispiel so bewerkstelligt, dass sich eine Aufnahme der Lagerkräfte auf Grundlage einer so genannten O-Anordnung ergibt.
Die Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die erfindungsgemäße Schräg-Tonnenlagerung sowie insbesondere auch die unter Einschluss derselben gebildeten, ebenfalls erfindungsgemäßen Kombinationslagerungen können auch bei anderen Lagerfällen, insbesondere auch Lagerungen innerhalb von Getrieben Anwendung finden.
Bei der Realisierung der Radlagerung ist es auch möglich, anstelle des bei den Ausführungsbeispielen nach den 3, 4 und 5 vorgesehenen durchgängigen Zapfens 9 hier einen axial geteilten Zapfen zu verwenden und die innere Laufbahn BI1 beispielsweise unmittelbar an einer Gelenkglocke auszubilden, die nach entsprechendem Lösen einer zentralen Achsmutter von der Radlagerung abgenommen werden kann.
Gemäß der Variante nach 4 kann insbesondere bei stark vom Lagermittelpunkt abweichenden Radwirkungslinien die am höchsten beanspruchte Wälzkörperreihe als erfindungsgemäße Tonnenrollenreihe realisiert werden und die zweite, weniger belastete Reihe als Kugelreihe ausgeführt werden. Durch den Verbau einer Kugel- und Tonnenrollenreihe können die Wälzkörper-Kosten reduziert werden. Je nach Lage der Radwirkungslinie kann sowohl die rechte als auch die linke Wälzkörperreihe mit Tonnenrollen ausgeführt werden. Ebenso können die Teilkreise der Wälzkörperreihen bedarfsabhängig unterschiedlich ausgeführt werden.

1: Außenring
2: Innenring
3: Außenkante
4: Innenkante
5: Käfig
X: Lagerachse
Y: Wälzkörperachse
S1: Ringspalt
S2: Ringspalt
LW: Wälzkörperaxiallänge
DW: Wälzkörpermaximaldurchmesser
KD: Druckwinkel
K: Winkel
A: Abstand
B: Bauraum
P: Bahnprofilradius
S: Spur
R: Profilradius

Claims

Wälzlager mit: – einem Außenring (1) der eine äußere Laufbahn (BA) definiert die als solche einer Lagerachse (X) zugewandt ist und in einer die Lagerachse (X) enthaltenden Axialschnittebene unter einem Bahnprofilradius (P) konkav gekrümmt ist, – einem Innenring (2) der eine innere Laufbahn (BI) definiert die als solche der äußeren Laufbahn (BA) zugewandt ist, und – Wälzkörpern (W) die in einem zwischen der inneren Laufbahn (BI) und der äußeren Laufbahn (BA) definierten Bauraum (B) aufgenommen sind, – wobei die Wälzkörper (W) als Tonnenrollen ausgebildet sind und in einer entlang einer Wälzkörperachse (Y) verlaufenden Wälzkörper-Axialschnittebene einen unter einem Profilradius (R) ballig ausbauchenden Wälzkörperquerschnitt aufweisen, wobei dieser Profilradius (R) größer ist als der Mittendurchmesser (DW) des jeweiligen Wälzkörpers (W), – dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äußere Laufbahn (BI, BA) derart ausgebildet und angeordnet sind dass die Wälzkörperachse (Y) zur Lagerachse (X) unter einem Anstellwinkel (K) geneigt ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilradius (R) und der Bahnprofilradius (P) kleiner sind als der Abstand (A) einer von der Lagerachse (X) maximal beabstandeten Wälzkörperlaufspur (S) der äußeren Laufbahn (BA).
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der die Lagerachse (X) enthaltenden Axialschnittebene das Krümmungszentrum (DP) des Bahnprofils der äußeren Laufbahn (BA) in Richtung der Lagerachse (X) gegenüber einem auf der Wälzkörperachse (Y) liegenden Axialzentrum (AZ) des Wälzkörpers (W) um eine Versatzstrecke (V) axial versetzt ist.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Krümmungszentrum (DP) auf der zur Einleitung einer axial gerichteten Drucklast vorgesehenen Druckseite (PSI) des Innenrings befindet.
Wälzlager nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel (K) in einem Bereich von 10° bis 60° liegt.
Wälzlager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallänge (LW) des jeweiligen Wälzkörpers (W) größer als der einfache Durchmesser (DW) des Wälzkörpers (W) ist.
Wälzlager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Laufbahn (BA) mit einer Innenumfangskante (3) abschließt und die innere Laufbahn (BI) mit einer Außenumfangskante (4) abschließt wobei diese beiden Umfangskanten (3, 4) im wesentlichen den gleichen Radial-Abstand (D) zur Lagerachse (X) aufweisen.
Wälzlager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Käfigeinrichtung (5) vorgesehen ist, zur Führung der Wälzkörper (W) unter einem vorgegebenen Wälzkörper-Umfangsabstand.
Wälzlager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdichtungseinrichtung vorgesehen ist, zur Abdichtung eines zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (1) definierten Ringspaltes (S1, S2).
Radlagerung mit: – einer ersten Wälzlagereinrichtung (W1), – einer zweiten Wälzlagereinrichtung (W2), und – Wälzkörpern (W, WK1, WK2) die in einem zwischen der inneren Laufbahn (B1, BI1, BI2) und der äußeren Laufbahn (BA, BA1, BA2) definierten Bauraum (B) aufgenommen sind, – wobei die beiden Wälzlagereinrichtungen (W1, W2) eine jeweils äußere Wälzkörperlaufbahn (BA1, BA2) die jeweils einer Lagerachse (X) zugewandt sind und eine innere Wälzkörperlaufbahn (BI1, BI2) umfassen, – wobei wenigstens eine der äußeren Laufbahnen (BA1, BA2) in einer die Lagerachse (X) enthaltenden Axialschnittebene unter einem Bahnprofilradius (P) konkav gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Wälzkörper (W) der ersten und/oder zweiten Wälzlagereinrichtung (W1, W2) als Tonnenrollen ausgebildet sind und in einer entlang einer Wälzkörperachse (Y) verlaufenden Wälzkörper-Axialschnittebene einen unter einem Profilradius (R) ballig ausbauchenden Wälzkörperquerschnitt aufweisen, und – dass die Wälzkörperlaufbahnen (BI, BA) derart ausgebildet sind, dass die Wälzkörper (W, WK1, WK2) derart geführt sind, dass deren Wälzkörperachsen (Y) zur Lagerachse (X) unter einem Anstellwinkel (K, K1, K2) geneigt ausgerichtet sind.
Radlagerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilradius (R) größer ist als der Mittendurchmesser (DW) des jeweiligen Wälzkörpers (W).
Radlagerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilradius (R) und der Bahnprofilradius (P) kleiner sind als der Abstand (A) einer von der Lagerachse (X) maximal beabstandeten Wälzkörperlaufspur (S) der äußeren Laufbahn (BA).
Radlagerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wälzlagerung (W1 oder W2) in der vorgenannten Schrägtonnenbauart ausgeführt ist, und dass diese, da höher belastbar als eine Kugelreihe, die höheren Radialkräfte aufnimmt.
Radlagerung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auch die zweite Wälzlagerung (W2 oder W1) in der vorgenannten Schrägtonnenbauart ausgeführt ist.
Radlagerung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wälzlagerung (W2 oder W1) durch Wälzkörper einer anderen Bauform als Schrägtonnenrolle ausgeführt ist.
Radlagerung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der äußeren Wälzkörperbahnen (BA, BA1, BA2) durch einen Nabenträger (8) bereitgestellt ist.
Radlagerung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der inneren Wälzkörperbahnen (BI1 und/oder BI2) der ersten oder der zweiten Wälzlagerung (W1 und/oder W2) durch ein Ringelement (2) gebildet ist.
Radlagerung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperbahnen (BA, BI) derart ausgebildet sind, dass die axialen Zentren der Wälzkörper (W) auf Teilkreisen mit im wesentlichen gleichen Durchmessern umlaufen.
Radlagerung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörperbahnen (BA, BI) derart ausgebildet sind, dass die axialen Zentren der Wälzkörper (W) der ersten Wälzlagerung (W1) auf einem Teilkreis (TK1) umlaufen, der ungleich dem Teilkreis (TK2) auf welchem die Wälzkörper W2 der zweiten Wälzlagerung (W2) umlaufen, ist.