DE102014215523A1 - Wälzlager - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) mit einem Innenring (9) und einem Außenring (11). Zwischen dem Innenring (9) und dem Außenring (11) sind mehrere Wälzkörper (7) mindestens einer ersten Lagerreihe (3) zwischen einer der ersten Lagerreihe (3) zugeordneten Innenringlaufbahn (171) und Außenringlaufbahn (191) zugeordnet und mehrere Wälzkörper (7) mindestens einer zweiten Lagerreihe (5) sind zwischen einer der zweiten Lagerreihe (5) zugeordneten Innenringlaufbahn (172) und Außenringlaufbahn (192) zugeordnet. Erfindungsgemäß ist die mindestens eine erste Lagerreihe (3) derart ausgestaltet, dass bei einem stehenden Innenring (9) oder Außenring (11) mehrere Wälzkörper (7) einen Abstand (21) zur Innenringlaufbahn (171) bzw. Außenringlaufbahn (191) der Lagerreihe (3) aufweisen.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager mit einem Innenring und einem Außenring. Zwischen dem Innenring und dem Außenring sind mehrere Wälzkörper mindestens einer ersten Lagerreihe zwischen einer der ersten Lagerreihe zugeordneten Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn zugeordnet und mehrere Wälzkörper mindestens einer zweiten Lagerreihe sind zwischen einer der zweiten Lagerreihe zugeordneten Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn zugeordnet.
- Wälzlager der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich. Dabei werden die beiden Lagerreihen des Wälzlagers stets gegenseitig verspannt, so dass Wälzkörper, auch wenn keine Betriebskraft auf diese wirkt, trotzdem mit einer Vorlast beaufschlagt sind. Insbesondere finden derartige Wälzlager bei einer Radlagerung Einsatz. Dabei ist das Wälzlager dann ein zweireihiges Schrägkugellager in O-Anordnung.
- Ein Vorteil derartiger Ausgestaltungen dieser Wälzlager ist, dass durch die Vorspannung der beiden Lagerreihen das Radlager (im Vergleich zu nicht vorgespannten Lagerreihen) sehr steif gegenüber Verkippungen ist. Verkippungen entstehen beispielweise durch Seitenkräfte bei Kurvenfahrten. Durch diese Vorspannung erreicht man somit eine höhere Kippsteifheit und damit ein stabileres Fahrverhalten. Diese Vorspannung bedingt aber auch ein höheres Reibmoment im Wälzlager gegenüber nichtvorgespannten Lagerreihen. Dies hat ein höheres Antriebsmoment und damit einen höheren Treibstoffverbrauch zur Folge. Zudem entstehen bei einer Geradeausfahrt nur geringe Verkippungen, die eine wesentlich geringere Verkippungssteifheit erfordern. Die Ursache für das erhöhte Reibmoment resultiert aus der Vorspannung der beiden Lagerreihen. Diese ist jedoch bei einer Geradeausfahrt, welche einen Großteil des Lastkollektives ausmacht, nicht notwendig.
- Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es daher, ein reibungsreduziertes Wälzlager zu schaffen, das bei einem Einsatz als Radlager eines Fahrzeugs vorspannungslos ist und dabei gleichzeitig bei einer Kurvenfahrt die notwendige Verkippungssteifheit liefert.
- Diese Aufgabe wird durch ein Wälzlager gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
- Das erfindungsgemäße Wälzlager umfasst einen Innenring und einen Außenring. Zwischen dem Innenring und dem Außenring sind mehrere Wälzkörper mindestens einer ersten Lagerreihe zwischen einer der ersten Lagerreihe zugeordneten Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn zugeordnet und mehrere Wälzkörper mindestens einer zweiten Lagerreihe sind zwischen einer der zweiten Lagerreihe zugeordneten Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn zugeordnet.
- Erfindungsgemäß ist die mindestens eine erste Lagerreihe derart ausgestaltet, dass bei einem stehenden Innenring oder Außenring mehrere Wälzkörper einen Abstand zur Innenringlaufbahn bzw. Außenringlaufbahn der Lagerreihe aufweisen.
- Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei einem drehenden Innenring die Innenringlaufbahn oder die Außenringlaufbahn der mindestens ersten Lagerreihe einen Laufbahnmittelpunkt definiert und die Innenringlaufbahn oder die Außenringlaufbahn der mindestens zweiten Lagerreihe einen Laufbahnmittelpunkt definiert, die beide mit einer Drehachse des Wälzlagers zusammenfallen und wobei bei einem stehenden Innenring die Innenringlaufbahn oder die Außenringlaufbahn der mindestens ersten Lagerreihe einen Laufbahnmittelpunkt definiert, der gegenüber dem Laufbahnmittelpunkt der mindestens zweiten Lagerreihe radial versetzt ist.
- So sehen dann weitere Ausführungsformen vor, dass der Innenring und der Außenring der mindestens ersten Lagerreihe derart zueinander angeordnet sind, dass eine Lagerluft, ein Lossitz oder dergleichen den Abstand bestimmt ist, sprich ein Radialspiel ausgebildet ist.
- Anstelle der Ausbildung des Radialspiels sieht eine alternative Ausführungsform vor, dass die Außenringlaufbahn des stehenden Außenrings der mindestens ersten Lagerreihe elliptisch ausgeformt ist, so dass ebenso der oben beschriebene Abstand bestimmt ist. Damit kann nämlich der gleiche Effekt, wie zur vorherigen Ausführungsform beschrieben, erreicht werden.
- Insbesondere kann die mindestens erste Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers ein einreihiges oder mehrreihiges Radialkugellager sein, wie beispielsweise ein Vierpunk-, ein Dreipunkt- oder ein Schrägkugellager. Ebenso kann die mindestens erste Lagerreihe aber auch ein einreihiges oder mehrreihiges Radialrollenlager sein, wie beispielsweise ein Zylinderrollen-, ein Nadel-, ein Tonnen- oder Pendelrollenlager.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist die mindestens zweite Lagerreihe axial vorgespannt. Findet das erfindungsgemäße Wälzlager somit bei einer Radlagerung Einsatz, so nimmt die mindestens erste Lagerreihe (da gar nicht oder nur leicht vorgespannt) hauptsächlich die aus dem Fahrzeuggewicht resultierenden Gewichtskräfte auf und die mindestens zweite Lagerreihe nimmt dann hauptschlich die aus den Seitenkräften bei Kurvenfahrten resultierenden Verkippungsmomente auf. In einem Idealfall nimmt dabei dann die mindestens zweite Lagerreihe bei einer Geradausfahrt keine Kräfte auf, sondern nimmt erst bei einer Kurvenfahrt die Seitenkräfte und die aus den Seitenkräften resultierenden Verkippungsmomente auf. Selbstverständlich ist aber auch, dass die Seitenkräfte und Verkippungsmomente je nach Konstruktion des erfindungsgemäßen Wälzlagers aber auch durch die mindestens erste Lagerreihe oder durch eine Kombination der mindestens ersten und mindestens zweiten Lagerreihe aufgenommen werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers weist mindestens einer der mehreren Wälzkörper der mindestens zweiten Lagerreihe ein Übermaß auf, so dass die mindestens zweite Lagerreihe vorgespannt ist. Diese Vorspannung der mindestens zweiten Lagerreihe durch das Einbringen von Wälzkörpern mit Übermaß dient dazu Schlupfschäden zu vermeiden und zu starke Anstiege der Reibung bei beginnender Kurvenfahrt zu vermeiden.
- Die mindestens zweite Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers kann ein Vierpunktlager, ein zweireihiges Schrägkugellager, ein einreihiges oder mehrreihiges Radialkugellager, ein Rollenlager, ein Tonnen- oder Pendelrollenlager oder eine Kombination von einem Rollen- und Radialkugellager sein.
- In einer weiteren Ausführungsform ist denkbar, dass ein Wälzkörperdurchmesser der mindestens zweiten Lagerreihe kleiner ist als ein Wälzkörperdurchmesser der mindestens ersten Lagerreihe. So definiert dann bei dem drehenden Wälzlager die erste Lagerreihe einen Lagermittelpunkt und die zweite Lagerreihe ebenfalls einen Lagermittelpunkt, die beide mit einer Drehachse des Wälzlagers zusammenfallen.
- Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Wälzlager mit einer ersten und einer zweiten Lagerreihe; -
2 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten oder zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; -
3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; -
4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; -
5 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; -
6 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; -
7 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; -
8 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; -
9 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten oder zweiten Lagerreihe des erfindungsgemäßen Wälzlagers; und -
10 eine weitere schematische Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Wälzlager mit einer ersten und einer zweiten Lagerreihe, bei dem die beiden Lagerreihen übereinander angeordnet sind. - Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Wälzlager ausgestaltet sein kann und stellen somit keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
-
1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Wälzlager1 mit einem Innenring9 und einem Außenring11 , wobei zwischen dem Innenring9 und dem Außenring11 mehrere Wälzkörper7 einer ersten Lagerreihe3 zwischen einer der ersten Lagerreihe3 zugeordneten Innenringlaufbahn171 und Außenringlaufbahn191 zugeordnet sind und mehrere Wälzkörper7 einer zweiten Lagerreihe5 zwischen einer der zweiten Lagerreihe5 zugeordneten Innenringlaufbahn172 und Außenringlaufbahn192 zugeordnet sind. Erfindungsgemäß ist die erste Lagerreihe3 derart ausgestaltet ist, dass bei einem stehenden Innenring9 oder Außenring11 mehrere Wälzkörper7 einen Abstand21 zur Innenringlaufbahn171 bzw. Außenringlaufbahn191 der Lagerreihe3 aufweisen. - Dieses bewirkt, dass bei einem drehenden Innenring
9 die Innenringlaufbahn171 oder die Außenringlaufbahn191 der ersten Lagerreihe3 einen Laufbahnmittelpunkt M2 definiert und die Innenringlaufbahn172 oder die Außenringlaufbahn192 der zweiten Lagerreihe5 einen Laufbahnmittelpunkt M1 definiert, die beide mit einer Drehachse A des Wälzlagers1 zusammenfallen und wobei bei einem stehenden Innenring9 die Innenringlaufbahn171 oder die Außenringlaufbahn191 der ersten Lagerreihe3 einen Laufbahnmittelpunkt M3 definiert, der gegenüber dem Laufbahnmittelpunkt M1 der zweiten Lagerreihe5 radial versetzt ist. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, dass der Innenring9 und der Außenring11 der ersten Lagerreihe3 derart zueinander angeordnet sind, dass eine Lagerluft, ein Lossitz oder dergleichen den Abstand bestimmt. - Ebenso ist aber auch denkbar, dass anstelle der zuvor beschriebenen Ausgestaltung, ein gleicher Effekt dadurch erreicht wird, indem die Außenringlaufbahn
191 des stehenden Außenrings11 der ersten Lagerreihe3 elliptisch ausgeformt ist, so dass der Abstand21 bestimmt ist. - Ferner ist bei dieser in
1 dargestellten Ausführungsform vorgesehen, dass mindestens einer von mehreren Wälzkörpern7 der zweiten Lagerreihe5 ein nicht dargestelltes Übermaß aufweist, so dass die zweite Lagerreihe5 vorgespannt ist. Die zweite Lagerreihe5 ist hier ein einreihiges Vierpunktlager15 , wobei andere Ausführungsformen auch ein anderes Lager15 einer zweiten Lagerreihe5 vorsehen können. Die erste Lagereihe3 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls ein einreihiges Radialkugellager13 . Denkbar ist aber auch, dass die erste Lagerreihe3 ein mehrreihiges Radialkugellager oder ein einreihiges oder mehrreihiges Radialrollenlager13 ist. Aufgrund dessen, dass die erste Lagerreihe3 aufgrund obiger Beschreibung gar nicht oder nur leicht vorgespannt ist, kann das erfindungsgemäße Wälzlager1 bei einem Einsatz als ein Radlager in einem Fahrzeug, hauptsächlich die aus dem Fahrzeuggewicht resultierenden Gewichtskräfte aufnehmen. Die zweite Lagerreihe5 nimmt dann hauptschlich die aus den Seitenkräften bei Kurvenfahrten resultierenden Verkippungsmomente auf. Insbesondere dient die Vorspannung der zweiten Lagerreihe5 Schlupfschäden zu vermeiden und zu starke Anstiege der Reibung bei beginnender Kurvenfahrt zu vermeiden. - Wie hier dargestellt, kann das erfindungsgemäße Wälzlager
1 auch derart ausgestaltet sein, ein Wälzkörperdurchmesser D2 der zweiten Lagerreihe5 kleiner ist als ein Wälzkörperdurchmesser D1 der ersten Lagerreihe3 . So definiert dann bei dem drehenden Innenring9 die erste Lagerreihe3 einen Laufbahnmittelpunkt M2 und die zweite Lagerreihe5 ebenfalls einen Laufbahnmittelpunkt M1, die beide mit einer Drehachse A des Wälzlagers1 zusammenfallen. -
2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten oder zweiten Lagerreihe3 ,5 des erfindungsgemäßen Wälzlagers1 . Hier ist die erste oder zweite Lagerreihe3 ,5 ein einreihiges Vierpunktlager13 ,15 . Bei einer Ausführungsform als zweite Lagerreihe5 ist das einreihige Vierpunktlager15 dann vorgespannt. So weist dann beispielsweise mindestens einer der mehreren Wälzkörper7 der zweiten Lagerreihe5 ein nicht dargestelltes Übermaß auf. - Die
3 und4 zeigen schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsformen einer ersten Lagerreihe3 des erfindungsgemäßen Wälzlagers1 . In der Ausführungsform nach3 ist die erste Lagerreihe3 ein einreihiges Dreipunktkugellager13 . In der Ausführungsform nach4 ist die erste Lagerreihe3 ein einreihiges Schrägkugellager13 . - Die
5 bis8 zeigen schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsformen einer zweiten Lagerreihe5 des erfindungsgemäßen Wälzlagers1 . In der Ausführungsform nach5 ist die zweite Lagerreihe5 ein vorgespanntes zweireihiges Schrägkugellager15 . In der Ausführungsform nach6 ist die zweite Lagerreihe5 ein vorgespanntes einreihiges Radialkugellager15 . Ferner, wie in einer weiteren Ausführungsform in7 gezeigt, ist die zweite Lagerreihe5 beispielsweise ein vorgespanntes einreihiges Radialrollenlager15 . In der Ausführungsform nach8 ist die zweite Lagerreihe5 ein vorgespanntes kombiniertes Radialrollenkugellager15 . -
9 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer ersten oder zweiten Lagerreihe3 ,5 des erfindungsgemäßen Wälzlagers1 . Hier ist die erste oder zweite Lagerreihe3 ,5 ein einreihiges Tonnenrollenlager13 ,15 , wobei bei einer Ausführungsform als zweite Lagerreihe5 das einreihige Tonnenrollenlager15 vorgespannt ist. -
10 eine weitere schematische Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Wälzlager1 mit einer ersten und einer zweiten Lagerreihe3 ,5 , bei dem in dieser Ausführungsform die beiden Lagerreihen3 ,5 übereinander angeordnet sind. Alle hier dargestellten Bezugszeichen sowie ihre Wirkungsweise sind bereits zu1 beschrieben, so dass auf eine erneute Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wälzlager
- 3
- erste Lagerreihe
- 5
- zweite Lagerreihe
- 7
- Wälzkörper
- 9
- Innenring
- 11
- Außenring
- 13
- Lager der ersten Lagerreihe
- 15
- Lager der zweiten Lagerreihe
- 171
- Innenringlaufbahn der ersten Lagerreihe
- 172
- Innenringlaufbahn der zweiten Lagerreihe
- 191
- Außenringlaufbahn der ersten Lagerreihe
- 192
- Außenringlaufbahn der zweiten Lagerreihe
- 21
- Abstand
- A
- Drehachse
- D1
- Wälzkörperdurchmesser der ersten Lagerreihe
- D2
- Wälzkörperdurchmesser der zweiten Lagerreihe
- M1
- Laufbahnmittelpunkt der Innenringlaufbahn oder der Außenringlaufbahn bei einem drehenden und stehenden Lagerring der zweiten Lagerreihe
- M2
- Laufbahnmittelpunkt der Innenringlaufbahn oder der Außenringlaufbahn bei einem drehenden Innenring der ersten Lagerreihe
- M3
- Laufbahnmittelpunkt der Innenringlaufbahn oder der Außenringlaufbahn bei einem stehenden Innenring der ersten Lagerreihe
Claims (10)
- Wälzlager (
1 ) mit einem Innenring (9 ) und einem Außenring (11 ), wobei zwischen dem Innenring (9 ) und dem Außenring (11 ) mehrere Wälzkörper (7 ) mindestens einer ersten Lagerreihe (3 ) zwischen einer der ersten Lagerreihe (3 ) zugeordneten Innenringlaufbahn (171 ) und Außenringlaufbahn (191 ) zugeordnet sind und mehrere Wälzkörper (7 ) mindestens einer zweiten Lagerreihe (5 ) zwischen einer der zweiten Lagerreihe (5 ) zugeordneten Innenringlaufbahn (172 ) und Außenringlaufbahn (192 ) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Lagerreihe (3 ) derart ausgestaltet ist, dass bei einem stehenden Innenring (9 ) oder Außenring (11 ) mehrere Wälzkörper (7 ) einen Abstand (21 ) zur Innenringlaufbahn (171 ) bzw. Außenringlaufbahn (191 ) der Lagerreihe (3 ) aufweisen. - Wälzlager (
1 ) nach Anspruch 1, wobei bei einem drehenden Innenring (9 ) die Innenringlaufbahn (171 ) oder die Außenringlaufbahn (191 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3 ) einen Laufbahnmittelpunkt (M2) definiert und die Innenringlaufbahn (172 ) oder die Außenringlaufbahn (192 ) der mindestens zweiten Lagerreihe (5 ) einen Laufbahnmittelpunkt (M1) definiert, die beide mit einer Drehachse (A) des Wälzlagers (1 ) zusammenfallen und wobei bei einem stehenden Innenring (9 ) die Innenringlaufbahn (171 ) oder die Außenringlaufbahn (191 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3 ) einen Laufbahnmittelpunkt (M3) definiert, der gegenüber dem Laufbahnmittelpunkt (M1) der mindestens zweiten Lagerreihe (5 ) radial versetzt ist. - Wälzlager (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenring (9 ) und der Außenring (11 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3 ) derart zueinander angeordnet sind, dass eine Lagerluft, ein Lossitz oder dergleichen den Abstand (21 ) bestimmt. - Wälzlager (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Außenringlaufbahn (191 ) des stehenden Außenrings (11 ) der mindestens ersten Lagerreihe (3 ) elliptisch ausgeformt ist, so dass der Abstand (21 ) bestimmt ist. - Wälzlager (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens erste Lagerreihe (3 ) ein einreihiges oder mehrreihiges Radialkugellager oder ein einreihiges oder mehrreihiges Radialrollenlager (13 ) ist. - Wälzlager (
1 ) nach Anspruch 5, wobei das einreihige oder mehrreihige Radialkugellager ein Vierpunk-, ein Dreipunkt- oder ein Schrägkugellager (13 ) oder das einreihige oder mehrreihige Radialrollenlager ein Zylinderrollen-, ein Nadel-, ein Tonnen oder Pendelrollenlager (13 ) ist. - Wälzlager (
1 ) nach Anspruch 1, wobei die mindestens zweite Lagerreihe (5 ) axial vorgespannt ist. - Wälzlager (
1 ) nach Anspruch 7, wobei mindestens einer der mehreren Wälzkörper (7 ) der mindestens zweiten Lagerreihe (5 ) ein Übermaß aufweist, so dass die mindestens zweite Lagerreihe (5 ) vorgespannt ist. - Wälzlager (
1 ) nach Anspruch 1, 7 oder 8, wobei die mindestens zweite Lagereihe (5 ) ein Vierpunktlager, ein zweireihiges Schrägkugellager, ein einreihiges oder mehrreihiges Radialkugellager, ein Tonnen- oder Pendelrollenlager oder eine Kombination von einem Rollen- und Radialkugellager (15 ) ist. - Wälzlager (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Wälzkörperdurchmesser (D2) der mindestens zweiten Lagerreihe (5 ) kleiner als ein Wälzkörperdurchmesser (D1) der mindestens ersten Lagerreihe (3 ) ist.
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