DE102011075247A1

DE102011075247A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102011075247A1
Application number: DE102011075247A
Authority: DE
Inventors: Markus Stützlein; Joachim Nittke
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2012-11-08
Also published as: CN203856891U; WO2012150055A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zwei Sätzen Wälzkörpern, wobei zum schlupffreien Wälzkontakt in einem Lastzustand niedriger Last ein Satz Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen (1) und mit einem gegenüber dem anderen Satz Wälzkörper geringfügig größeren Durchmesser ausgebildet ist. Erfindungsgemäß sind die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen (1) zur geometrischen Anpassung an einen vorbestimmten Bauraum im nichttragenden Bereich zumindest abschnittsweise von der Kugelform abweichend abgeflacht ausgebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager mit zwei Sätzen Wälzkörpern, wobei zum schlupffreien Wälzkontakt in einem Lastzustand niedriger Last ein Satz Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen und mit einem gegenüber dem anderen Satz Wälzkörper geringfügig größeren Durchmesser ausgebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Wälzlager ist aus DE 103 38 207 B4 bekannt. Dort ist ein zweireihiges schlupffreies Pendelwälzlager beschrieben, bei dem jede Laufreihe Wälzkörper aus Kugeln und Rollen besteht. Um einen schlupffreien Betrieb des Pendelwälzlagers in einem Niedriglastzustand gewährleisten zu können, ist der kleinste Außendurchmesser der Kugeln größer ausgeführt als der größte Außendurchmesser der Rollen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass die überdimensionierten Kugeln einen großen Bauraum beanspruchen. Dadurch sind insbesondere schmale Lagerbaureihen bei gleicher Tragfähigkeit nicht realisierbar.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager der vorgenannten Art an einen vorbestimmten Bauraum anpassbar zu gestalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Wälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen im nichttragenden Bereich zumindest abschnittsweise von der Kugelform abweichend abgeflacht ausgebildet sind. Auf diese Weise kann das Wälzlager bei gleicher Tragfähigkeit an einen vorbestimmten Bauraum geometrisch angepasst, insbesondere mit reduzierter axialer Breite ausgeführt werden.
Bevorzugt sind die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen als Kugelrollen mit abgeflachten parallelen Seitenflächen ausgebildet. Dadurch werden besonders schmale Baureihen schlupffreier Wälzlager ermöglicht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Wälzlager als schlupffreies Pendelrollenlager mit einem Satz Tonnenrollen und einem Satz Kugelrollen ausgebildet.
Bevorzugt weist das Pendelrollenlager zwei Laufreihen Tonnenrollen und Kugelrollen axial nebeneinander auf, wobei in jeder Laufreihe Tonnenrollen und Kugelrollen abwechselnd hintereinander angeordnet sind. Hierdurch wird ein optimiertes Verhältnis von Schlupfvermeidung und Tragfähigkeit sowie eine gleichmäßige Verteilung der Massen und der Belastung im Wälzlager erreicht.
Zur Vereinfachung von Fertigung und Montage können die Tonnen- und Kugelrollen beider Laufreihen in einem gemeinsamen Wälzkörperkäfig angeordnet werden.
Vorzugsweise sind die Tonnenrollen jeweils mit einem Durchmesser ausgebildet, der größer ist als ihre Länge. Solche sogenannten „überquadratischen“ Tonnenrollen weisen eine hohe Steifigkeit auf und ermöglichen zugleich eine besonders schmale und hohe Bauweise des Pendelrollenlagers.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Tonnen- und Kugelrollen derart angeordnet, dass eine Tonnenrolle der einen Laufreihe einer Kugelrolle der anderen Laufreihe bzw. eine Kugelrolle der einen Laufreihe einer Tonnenrolle der anderen Laufreihe axial gegenüber liegt. Hierdurch werden schlupffreie Pendelrollenlager in schmalen Baureihen ermöglicht, die zugleich einfach fertigbar und montierbar sind. Denkbar ist auch, die jeweils gegenüberliegenden Tonnen- und Kugelrollen leicht versetzt zueinander anzuordnen.
Die Tonnenrollen können auf einfache Weise durch zwischen den Laufreihen angeordnete Führungsmittel geführt werden. Solche Führungsmittel können beispielsweise als ein mitrotierender separater Führungsring oder einteilig mit dem Lagerinnenring als ein sogenannter „Mittelbord“ ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers,
2 einen schematischen Teilschnitt des Wälzlagers.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen schlupffreien Wälzlagers dargestellt, das als zweireihiges Pendelrollenlager ausgebildet ist. Zwischen einem Lagerinnenring 6 und einem nicht dargestellten Lageraußenring werden Wälzkörper in zwei Laufreihen axial nebeneinander geführt. Jede der beiden Laufreihen besteht aus Tonnenrollen 3 und Kugelrollen, die abwechselnd hintereinander in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Kugelrollen weisen sphärische Wälzflächen 1 auf, die in von der Kugelform abweichend abgeflachten parallelen Seitenflächen 2 enden. In unbelastetem Zustand stehen die Kugelrollen an den sphärischen Wälzflächen 1 in punktförmigem Wälzkontakt, während die Tonnenrollen 3 einen linienförmigen Wälzkontakt aufweisen. Gegenüber den Tonnenrollen 3 sind die Kugelrollen mit einem geringfügig größeren Durchmesser ausgeführt. In der Niedriglastphase stellt so der Kugelrollensatz den schlupffreien Betrieb sicher. Die Tonnenrollen 3 kommen in der Hochlastphase zum Tragen. Durch die höhere Belastung verformen sich die Kugelrollen elastisch bis die eine höhere Steifigkeit aufweisenden Tonnenrollen 3 mit ihrem geringeren Durchmesser mittragend werden. Tonnenrollen 3 und Kugelrollen beider Laufreihen sind in einem Wälzkörperkäfig 4 angeordnet und liegen dabei einander jeweils schräg gegenüber.
2 zeigt in einem axialen Teilschnitt schematisch die Anordnung der in zwei Laufreihen nebeneinander geführten Tonnenrollen 3 und Kugelrollen. Am Lageraußenring ist die Laufbahn 7 für die Wälzkörper sphärisch ausgebildet. Die Tonnenrollen 3 und die Kugelrollen stellen sich auf der sphärischen Laufbahn 7 des Lageraußenrings selbst ein. Lagerinnenring 6, Wälzkörperkäfig 4 und Wälzkörper lassen sich so um wenige Winkelgrade aus einer Mittelstellung schwenken, um Fluchtungsfehler, insbesondere die Durchbiegung einer Welle auszugleichen. Gegenüber dem herkömmlichen Wälzkörper „Kugel“ sind an der Kugelrolle alle nicht tragenden Bereiche entfernt. Die herkömmliche Kugelform ist durch gestrichelte Linien angedeutet. So entsteht eine beidseitig abgeflachte Kugel mit parallelen Seitenflächen 2. Auf diese Weise ist die Kugelrolle erheblich schmaler als eine Kugel. Dadurch kann entsprechender Bauraum eingespart werden bzw. die Kugelrolle in ihrer axialen Breite an einen vorgegebenen Bauraum angepasst werden.
Die Tonnenrollen 3 werden durch Führungsmittel 5 am Lagerinnenring 6 geführt. Die Führungsmittel 5 sind mittig zwischen den Laufreihen angeordnet und hier beispielhaft als ein separater Führungsring ausgebildet. Die Tonnenrollen 3, insbesondere deren Länge, und der Führungsring begrenzen einen Pendelrollenlagerbauraum, der verbleibt, um die Kugelrollen aufzunehmen. Dabei müssen sich die Kugelrollen entsprechend der Krümmung der sphärischen Laufbahn 7 am Lageraußenring kinematisch ausrichten können, ohne dass es zu Überschneidungen mit dem Führungsring und den Tonnenrollen 3 kommt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sogenannte „überquadratische“ Tonnenrollen 3 eingesetzt, deren Durchmesser größer ist als ihre Länge. Der durch die Tonnenrollen 3 und den Führungsring vorgegebene Pendelrollenlagerbauraum ist dadurch relativ klein. Die Kugelrollen sind durch Abflachung an den Seitenflächen 2 entsprechend schmal ausgeführt, so dass diese geometrisch in den vorgegebenen Pendelrollenlagerbauraum passen. Auf diese Weise können Kugelrollen verwendet werden, deren Durchmesser größer ist als die Länge der Tonnenrollen 3. Dadurch ist es möglich, mehrreihige schlupffreie Pendelrollenlager in besonders schmalen und hohen Baureihen auszuführen.
Bezugszeichenliste

1: Wälzfläche
2: Seitenfläche
3: Tonnenrolle
4: Wälzkörperkäfig
5: Führungsmittel
6: Lagerinnenring
7: Laufbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10338207 B4 [0002]

Claims

Wälzlager mit zwei Sätzen Wälzkörper, wobei zum schlupffreien Wälzkontakt in einem Lastzustand niedriger Last ein Satz Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen (1) und mit einem gegenüber dem anderen Satz Wälzkörper geringfügig größeren Durchmesser ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen (1) zur geometrischen Anpassung an einen vorbestimmten Bauraum im nichttragenden Bereich zumindest abschnittsweise von der Kugelform abweichend abgeflacht ausgebildet sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper mit sphärischen Wälzflächen (1) als Kugelrollen mit parallelen Seitenflächen (2) ausgeführt sind.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als Pendelrollenlager mit einem Satz Tonnenrollen (3) und einem Satz Kugelrollen ausgebildet ist, wobei in zwei Laufreihen jeweils Tonnenrollen (3) und Kugelrollen abwechselnd hintereinander in einem Wälzkörperkäfig (4) angeordnet sind.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonnenrollen (3) jeweils einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als ihre Länge.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tonnenrolle (3) der einen Laufreihe einer Kugelrolle der anderen Laufreihe axial gegenüber liegt und umgekehrt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung der Tonnenrollen (3) zwischen den Laufreihen angeordnete Führungsmittel (5) vorgesehen sind.