DE102013203981B4

DE102013203981B4 - Zweireihiges Schrägkugellager

Info

Publication number: DE102013203981B4
Application number: DE102013203981.6A
Authority: DE
Inventors: Gregor Schnabl; Ferdinand Schweitzer
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-03-09
Also published as: DE102013203981A1

Abstract

Zweireihiges Schrägkugellager (1), bei dem zwischen mindestens einem Lagerinnenring (2) und mindestens einem Lageraußenring (3) zwei Reihen Kugeln (4, 5) angeordnet sind, wobei die beiden Reihen Kugeln (4, 5) jeweils unter einem Kontaktwinkel (α, β) zur radialen Richtung (R) angeordnet sind, wobei die Kontaktwinkel (α, β) der beiden Reihen Kugeln (4, 5) unterschiedlich groß sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (3) in seinen beiden axialen Endbereichen durch je eine konische Innenfläche (6, 7) begrenzt wird, wobei sich der Durchmesser der konischen Innenfläche (6, 7) in Richtung auf das axiale Ende des Lageraußenrings (3) verkleinert.

Description

Die Erfindung betrifft ein zweireihiges Schrägkugellager, bei dem zwischen mindestens einem Lagerinnenring und mindestens einem Lageraußenring zwei Reihen Kugeln angeordnet sind, wobei die beiden Reihen Kugeln jeweils unter einem Kontaktwinkel zur radialen Richtung angeordnet sind und wobei die Kontaktwinkel der beiden Reihen Kugeln unterschiedlich groß sind.
Gattungsgemäße Schrägkugellager eignen sich gut für die Übertragung sowohl radialer als auch axialer Kräfte. Dabei ist das Lager ausgelegt, in beiden Achsrichtungen axiale Lasten zu übertragen. Die Kontaktwinkel der beiden Kugelreihen sind dabei gegeneinander gerichtet, so dass besagte axiale Kraftübertragung in beiden Achsrichtungen sichergestellt ist. Als Kontaktwinkel wird häufig ein Wert von ca. 30° zur radialen Richtung gewählt.
Nachteilig ist dabei, dass infolge der Beaufschlagung der Kugeln unter dem genannten Kontaktwinkel im Vergleich zu reinen Radiallagern eine höhere Reibung vorliegt. Dies hat auch entsprechende nachteilige Konsequenzen bezüglich der Temperaturentwicklung im Lager und hinsichtlich der Lebensdauer des zum Einsatz kommenden Schmiermittels.
Ein gattungsgemäßes Lager ist aus der JP 2006 194 361 A bekannt. Ähnliche und andere Lösungen zeigen die DE 10 2009 016 901 A1 , die US 2 103 912 A , die JP 2008 138 842 A , die EP 2 503 168 A1 , die JP 2011 252 521 A , die DE 60 2005 003 458 T2 , die JP 2008 128 448 A , die JP 2008 138 841 A , die EP 2 503 169 A1 , die US 4 635 330 A , die US 5 206 993 A und die DE 602 22 967 T2 .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes zweireihiges Schrägkugellager vorzuschlagen, das ein diesbezüglich verbessertes Laufverhalten aufweist. Damit soll es zunächst möglich sein, bei sonst unveränderten Bedingungen höhere Lasten aufzunehmen. Weiterhin soll das Lager für höhere Drehzahlen bei geringerer Temperaturentwicklung geeignet sein. Dann soll die Lebensdauer des zum Einsatz kommenden Schmiermittels, insbesondere von Lagerfett, erhöht werden. Schließlich wird angestrebt, eine höhere Gebrauchsdauer des Lagers auch zu erreichen, wenn es unter besonders rauen Umgebungsbedingungen eingesetzt wird; hier ist insbesondere an einen Einsatz unter Kavitationswirkung und hohen Vibrationen gedacht. Damit soll insbesondere bei einseitiger axialer Lastbeaufschlagung ein günstigeres Laufverhalten des Lagers erreicht werden.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring in seinen beiden axialen Endbereichen durch je eine konische Innenfläche begrenzt wird, wobei sich der Durchmesser der konischen Innenfläche in Richtung auf das axiale Ende des Lageraußenrings verkleinert.
Der Kontaktwinkel der einen Kugelreihe liegt bevorzugt zwischen 25° und 35°, also im üblichen Bereich. Indes liegt der Kontaktwinkel der anderen Kugelreihe bevorzugt zwischen 10° und 25°, wobei ein besonders bevorzugter Bereich zwischen 14° und 16° liegt.
Die Durchmesser der Kugeln der beiden Kugelreihen können gleich groß sein. Es ist aber auch möglich, dass deren Durchmesser unterschiedlich groß sind.
Der Winkel der Konizität liegt dabei bevorzugt zwischen 2° und 10°, besonders vorzugsweise zwischen 3° und 7°.
Der Lagerinnenring ist gemäß einer Fortbildung in seinem zwischen den Kugeln liegenden Bereich im Radialschnitt wannenförmig ausgebildet.
Das vorgeschlagene Lager kommt bevorzugt zum Einsatz, wenn eine Anwendung gegeben ist, bei der die axialen Lasten zwar in beiden Achsrichtungen auftreten, allerdings stark unterschiedlich sind. Für die Übertragung der höheren Axiallast wird das Schrägkugellager herangezogen, das den größeren Kontaktwinkel zur radialen Richtung aufweist. Indes wird für die Übertragung der geringeren Axiallast das Schrägkugellager mit dem kleineren Kontaktwinkel eingesetzt.
Um dies bei der Montage entsprechend sicher berücksichtigen zu können, sieht eine Weiterbildung vor, dass sich in zumindest einem Seitenbereich des Lagers eine Markierung befindet, die darauf aufmerksam macht, dass von dieser Lagerseite aus die größere axiale Belastung aufgebracht werden muss. Besagte Markierung kann als Identifikationsnut ausgeführt sein; genauso ist eine Markierung an einer Stirnseite des Lagers denkbar, die im Klartext angibt, dass hier die Axialkraft aufgebracht werden soll.
Demgemäß zielt der erfindungsgemäße Vorschlag gezielt auf eine unsymmetrische Ausbildung der Kontaktwinkel der beiden Kugelreihen ab. Die eine Kugelreihe wird somit zur bevorzugten Wälzkörperreihe, die axiale Lasten verbessert übertragen kann.
Das vorgeschlagene Lager erlaubt eine höhere statische und dynamische radiale Lastaufnahme, da das Lager mit dem geringeren Kontaktwinkel die radiale Lastübertragung bei geringer Reibung begünstigt. Es hat sich gezeigt, dass hier eine Lasterhöhung von bis zu 15% möglich ist.
Gleichermaßen kann die Maximaldrehzahl des Lagers erhöht werden, wobei eine Steigerung von ca. 10% gegenüber herkömmlichen Lager möglich ist.
Auch wurde festgestellt, dass sich die Lebensdauer des Schmierfetts um ca. 20% steigern lässt. Dies ergibt sich durch die verminderte Reibung des Lagers mit dem geringeren Kontaktwinkel.
Sofern das Lager für eine Anwendung eingesetzt wird, beispielsweise in einer Pumpe, in der eine Beaufschlagung mit Kavitation vorliegt, ergaben sich erhöhte Werte für die Gebrauchsdauer des Lagers, wobei Steigerungen von 20% beobachtet wurden. Demgemäß verbessert sich die Notlaufeigenschaft wesentlich.
Durch die genannte Ausgestaltung der Seitenbereiche des Außenrings und des Raums zwischen den Kugelreihen ist das freie Volumen vergrößert, so dass mehr Raum für Schmiermittel zur Verfügung steht. Weiterhin erlaubt die genannte konische Ausbildung der Lageraußenringe ein verbessertes Halten des Schmiermittels im Bereich, wo es benötigt wird; das Schmierfett oder Schmieröl wird so verbessert in den Wälzkontaktbereich gefördert.
Die vorgeschlagene Ausgestaltung hat in konkreten Anwendungen bereits eine Verminderung der Temperatur im Lager um ca. 3°C ergeben. Demgemäß verbessern sich die Schmierbedingungen und die Haltbarkeit des Schmiermittels.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch den Radialschnitt durch ein zweireihiges Schrägkugellager.
In der Figur ist das zweireihige Schrägkugellager mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet. Es hat einen Lagerinnenring 2 und einen Lageraußenring 3; die Lagerringe haben je zwei Laufbahnen zum Anlauf von Kugeln 4 und 5, die zwei Kugelreihen bilden. Es sei angemerkt, dass es aus montagetechnischen Gründen nötig sein kann, zumindest einen der beiden Lagerringe 2, 3 zu teilen. Dies ändert aber nichts am vorliegenden Prinzip.
Die beiden Lagerreihen und namentlich die beiden Kugelreihen 4, 5 haben jeweilige Kontaktwinkel α und β.
Mit α ist der Kontaktwinkel des linken Teil-Lagers bezeichnet, es ist dies der Winkel, den die ausgelegte Druckrichtung der Kraftübertragung zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring zur radialen Richtung R einnimmt. Der Kontaktwinkel α liegt vorliegend bei 30°.
Mit β ist der Kontaktwinkel des rechten Teil-Lagers bezeichnet. Der Kontaktwinkel β liegt hier im Ausführungsbeispiel bei 15°.
Demgemäß ist das linke Teil-Lager für relativ hohe Axialkräfte geeignet, d. h. es können hohe Axiallasten über den Lagerinnenring 2 und die Kugeln 4 auf den Lageraußenring 3 übertragen werden.
Indes gilt dies nicht für das rechte Teil-Lager, das infolge des geringeren Kontaktwinkels nur geringere Axiallasten übertragen kann, jedoch ein günstigeres Lastverhalten bezüglich radialer Lasten aufweist.
Um Schmierstoff verbessert im Wälzeingriff zwischen den Kugeln und den Lagerringen bzw. deren Laufbahnen zu halten, weist der Lageraußenring 3 in seinen axialen Endbereichen konische Innenflächen 6 bzw. 7 auf, wobei die Konizität so orientiert ist, dass sie sich zum axialen Ende hin schließt.
Der Winkel der Konizität ist mit γ angegeben; dieser beträgt im Ausführungsbeispiel ca. 4°.
Gleichermaßen dient es auch der verbesserten Versorgung mit Schmiermittel, dass im Innenringbereich zwischen den beiden Kugelreihen 4, 5 eine wannenförmige Struktur 8 ausgebildet ist. Diese erlaubt die Unterbringung einer hinreichenden Menge Schmiermittel, das als Reservoir dienen kann.
Bezugszeichenliste

1: zweireihiges Schrägkugellager
2: Lagerinnenring
3: Lageraußenring
4: Kugel
5: Kugel
6: konische Innenfläche
7: konische Innenfläche
8: wannenförmige Struktur
α: Kontaktwinkel
β: Kontaktwinkel
γ: Winkel der Konizität
R: radiale Richtung

Claims

Zweireihiges Schrägkugellager (1), bei dem zwischen mindestens einem Lagerinnenring (2) und mindestens einem Lageraußenring (3) zwei Reihen Kugeln (4, 5) angeordnet sind, wobei die beiden Reihen Kugeln (4, 5) jeweils unter einem Kontaktwinkel (α, β) zur radialen Richtung (R) angeordnet sind, wobei die Kontaktwinkel (α, β) der beiden Reihen Kugeln (4, 5) unterschiedlich groß sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (3) in seinen beiden axialen Endbereichen durch je eine konische Innenfläche (6, 7) begrenzt wird, wobei sich der Durchmesser der konischen Innenfläche (6, 7) in Richtung auf das axiale Ende des Lageraußenrings (3) verkleinert.
Zweireihiges Schrägkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel (α) der einen Kugelreihe (4) zwischen 25° und 35° liegt.
Zweireihiges Schrägkugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel (β) der anderen Kugelreihe (5) zwischen 10° und 25° liegt.
Zweireihiges Schrägkugellager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel (β) der anderen Kugelreihe (5) zwischen 14° und 16° liegt.
Zweireihiges Schrägkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Kugeln (4, 5) der beiden Kugelreihen gleich groß sind.
Zweireihiges Schrägkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Kugeln (4, 5) der beiden Kugelreihen unterschiedlich groß sind.
Zweireihiges Schrägkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (γ) der Konizität zwischen 2° und 10° liegt, vorzugsweise zwischen 3° und 7°.
Zweireihiges Schrägkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerinnenring (4) in seinem zwischen den Kugeln (4, 5) liegenden Bereich im Radialschnitt wannenförmig (8) ausgebildet ist.