WO2007087777A2 - Mehrreihiges wälzlager - Google Patents

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WO2007087777A2
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rolling
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Peter Niebling
Ralf Heiss
Darius Dlugai
Berthold KRAUTKRÄMER
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Schaeffler Kg
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    • F16C2326/02—Wheel hubs or castors

Definitions

  • the present invention is directed to an asymmetric rolling bearing, and more particularly to a multi-row asymmetric rolling bearing.
  • the invention will be described with reference to a wheel bearing unit for driven or non-driven wheels of motor vehicles such as pickup trucks, light trucks or SUVs (Sports Utility Vehicles). It is also pointed out that the present invention can also be used in other rolling bearings.
  • Rolling bearings are known from the prior art, which have an outer ring, an inner ring and disposed between these rings rolling elements. It is also known from the prior art to arrange these rolling elements in two or more rows. In this way it is possible to distribute the loads acting on the bearing on several rows of rolling elements.
  • the geometric center of the rows of rolling elements in the axial direction will be referred to below as the bearing center.
  • the bearing center of the respective wheel bearings and the Rad Signsline do not match.
  • the wheel contact point of the wheel or tire it is possible, for example, for a wheel suspension of a vehicle, the wheel contact point of the wheel or tire to be located on the outside of the vehicle relative to the center of the bearing. In this case, uneven forces are applied to the rows of bearings.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a roller bearing which is capable of even uneven forces caused for example by the fact that the bearing center and the force line of action do not meet together to accommodate. This is inventively achieved by a rolling bearing according to claim 1.
  • the rolling bearing according to the invention has a first bearing ring and a second bearing ring and a plurality of arranged between the first bearing ring and the second bearing ring rolling elements.
  • the rolling bodies are arranged in a plurality of rows, the pitch circle diameters differing from at least two of these rows.
  • a pitch circle diameter is understood to be the distance between the center of a rolling element and the center of the rolling element which lies exactly opposite it.
  • the pitch circle diameters of at least two rows, which are symmetrical with respect to a center plane of the rolling bearing, preferably differ.
  • the rolling bearing a symmetrical with respect to this center plane.
  • the row with the larger pitch circle diameter can absorb a larger force and thus can be taken into account by the different choice of the pitch circle diameter the fact that forces outside of the bearing center act on the rolling bearing.
  • the series with the larger pitch circle diameter offers larger rolling contact surfaces for power absorption, resulting in lower surface pressure.
  • At least four rows of Wälzkörpem are provided.
  • a series is understood to mean that the rolling elements are arranged substantially annularly between the inner ring and the outer ring.
  • the pitch circle diameter of at least one outer row relative to the rolling bearing is greater than each of the pitch circle diameters of one of the other rows.
  • an outer row has a larger pitch circle diameter compared to the other rows.
  • this outer row can absorb the highest forces.
  • the row with the largest pitch circle diameter is arranged with respect to the bearing center on the side on which act also the off-center forces on the wheel bearing.
  • the sum of the pitch circle diameter of two adjacent rows is greater than the sum of the pitch circle diameter of two further mutually adjacent rows.
  • the sum of the pitch circle diameter of the two adjacent rows, which lie on a given side with respect to the bearing center is greater than the sum of the pitch circle diameter of arranged on the other side of the bearing center rows.
  • those rows can absorb higher forces with the total sum of larger pitch circle diameters and are therefore also suitable for the off-center introduction of forces on the rolling bearing.
  • the respective inner, ie closer to the bearing center rows have the same pitch circle diameter and the different sums only result from the different sized pitch circle diameter of the respective outer rows.
  • the pitch circle diameter of a flange-side outer row is greater than the pitch circle diameter of one of the other rows.
  • a flange-side outer row is understood to mean that row which is arranged closest to the flange of the wheel carrier to which the rim and the tire are fastened.
  • the flange-side outer row is the row on the vehicle outside. This embodiment is selected when the wheel contact point lies on the vehicle outside relative to the bearing center.
  • the carrier side - is also referred to as the carrier side - is.
  • the pitch circle diameter of the carrier-side outer row would preferably be greater than each of the pitch circle diameter of one of the other rows.
  • the sum of the pitch circle diameter of two flange-adjacent mutually adjacent rows is greater than the sum of the pitch circle diameter of two carrier side adjacent to each other arranged rows.
  • the sum of the pitch diameter of two carrier side arranged mutually adjacent rows may be greater than the sum of the pitch circle diameter of two flange side adjacent to each other arranged rows.
  • the outer ring on a predetermined flange-side outer diameter and a deviating carrier-side outer diameter. This means that the diameter of the outer ring also varies along the length of the rolling bearing. By means of this embodiment it can be achieved that a certain wall thickness of the outer ring can be maintained even with differently sized pitch circle diameters.
  • the rolling elements are selected from a group of rolling elements, which contains balls, cylindrical rollers, cones and the like. It is possible that the same WälzShavatung is arranged in all rows of a bearing, such as balls. However, it is also possible that different rows of the rolling bearing are equipped with different types of rolling elements, for example, one row is equipped with balls and another row with cylindrical rollers. In this way, the force relationships acting on the rolling bearing can be taken into account in an ideal manner.
  • the diameters of the rolling elements of at least two rows are different. It is thus possible, for example, to provide rows which also have a larger pitch circle diameter, with the rolling bodies with a larger diameter. Conversely, it would also be possible to choose the rolling elements of all rows with the same diameter, which would then be arranged in those rows with the larger diameter, a higher number of rolling elements.
  • those rolling elements are provided with the larger diameter at the respective flansch- or carrier side outside arranged rows.
  • all rows have the same contact angle. This means that the raceways are arranged on the outer and inner rings so that the power transmission of all rows at substantially the same angle with respect to the axis of rotation of the bearing takes place.
  • the contact angle of at least two rows it is also possible to choose the contact angle of at least two rows differently. Even by choosing this pressure angle, the wheel bearing to the particular requirements, d. H. the respectively absorbed forces or their directions are adjusted.
  • the pressure angles of the outer rows are greater than the pressure angles of the inner rows.
  • all rows can have the same on-board angle; However, it is also possible here for the on-board angles of at least two rows to be different.
  • At least one bearing ring is constructed in two parts.
  • this is the bearing inner ring, one part of which carries the raceways for two rows of Wälzkör- pern and the second part of the other raceways for the remaining rows.
  • the rolling bearing has a device for detecting the wheel speed.
  • This may be, for example, a magnetic disk that outputs a changing signal to a sensor as a result of the rotation.
  • Fig. 1 is a schematic representation for illustrating the problem underlying the invention
  • FIG. 6 shows a rolling bearing according to the invention in a fifth embodiment
  • Fig. 1 shows a schematic representation for illustrating the problem underlying the invention.
  • the reference numeral 1 refers to a wheel bearing, which is not shown in detail.
  • This wheel bearing has a bearing center M on.
  • a tire 7, which is arranged on a rim 8 is displaced laterally to the right with respect to this bearing center M, which is indicated by the line R.
  • the tire is displaced in the upper part of the image I relative to the bearing center M in the direction of a wheel carrier 6. Therefore, the Radauf- standpoint is relative to the bearing center M on the vehicle inside.
  • the reference numeral 10 refers to a brake disc.
  • Fig. 2 shows an inventive rolling bearing in a first embodiment.
  • This rolling bearing has a bearing outer ring 2 and a bearing inner ring 3.
  • the bearing inner ring 3 is designed in two parts in the embodiment shown in FIG. 1 and has two inner ring halves 3 a and 3 b.
  • the rolling bearing shown in Fig. 2 has four rows 11, 12, 13 and 14, in each of which rolling elements 5 are arranged.
  • the rolling elements 5 are each arranged in rings and extend in a plane perpendicular to the plane of the figure.
  • the individual rolling elements 5 can run in (not shown in detail) bearing cages.
  • the reference numeral 15 refers to sealing means for sealing the rolling bearing 1.
  • the individual rows 11, 12, 13 and 14 have different pitch circle diameters, which, as mentioned above, extend from the distance between a rolling element center of a rolling element to an opposite rolling element and there again the rolling element center.
  • the row 11 has the largest pitch circle diameter Tk1 and the row 13 has the smallest pitch circle diameter Tk3.
  • the vehicle outer side rows 11 and 12 in total a larger pitch diameter than the vehicle inner side or carrier side rows 13 and 14 and therefore the rolling bearing shown in Fig. 1 is particularly suitable for those situations in which the Radaufstandstician respect to the center of the vehicle - lies outside of the tool or flange side.
  • Fig. 3 shows a bearing arrangement according to the invention in a second embodiment.
  • a flange 17 is arranged on the bearing outer ring 2 in this embodiment.
  • This flange can be connected to the carrier or a wheel.
  • the rolling elements 5 of the individual rows 11, 12, 13 and 14 each have different diameters, wherein in this embodiment, the diameter of the rolling elements of the respective outer rows 11 and 14 are selected to be greater than the diameter of the rolling elements of the respective inner rows 12th and 13.
  • the individual rolling bodies 5 of all rows it would also be possible for the individual rolling bodies 5 of all rows to have the substantially same diameter.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the bearing according to the invention.
  • a flange 17 is not arranged on the outer ring 2, but on a relative to the outer ring 2 rotatable flange 18.
  • the two inner ring halves 3a and 3b are respectively held together by a flanged edge 21 on the one hand and the shoulder 22 on the flange body and axially braced.
  • the inner ring 3 and the inner ring halves 3a and 3b are rotatably connected to the flange bodies.
  • Each of the inner ring halves 3a and 3b has two raceways 9 for the rolling elements.
  • the design of the bearing inner ring 3 in the form of two inner ring halves 3a and 3b is advantageous in the assembly, since in this way also inner rows 12 and 13 can be easily arranged.
  • Fig. 5 shows another embodiment of a rolling bearing according to the invention.
  • the two bearing inner ring halves 3a and 3b are provided here, but only the inner ring half 3b.
  • the raceways 9 for the rolling elements of the rows 11, 12 are arranged in this case directly on the flange 18 (which is integral with the flange 17). It can be seen that in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, although the diameters of the rolling elements in the rows 12 and 13 are the same, but the pitch circle Diameter of the row 11 is slightly larger than the pitch diameter of the row 14.
  • the bearing ring half 3b is clamped here on the flange 21 with the flange 18.
  • Fig. 6 shows another embodiment of a rolling bearing according to the invention.
  • a flange 21 is provided which presses the two inner ring halves 3 a and 3 b against the shoulder 11 of the flange 18.
  • two flanges 17 and 24 are provided here, wherein the flange 24 is arranged on the bearing outer ring 2. It can also be seen that the diameter of the bearing outer ring 2 in the direction of the flange 17 is greater than the diameter in the direction of the wheel carrier (not shown), that is, in FIG. 6 to the right.
  • Fig. 7 shows a further embodiment of a rolling bearing according to the invention. This embodiment is similar to that of FIG. 5, but also here a second flange 24 is arranged on the bearing outer ring 2.
  • Fig. 8 shows a further embodiment of a bearing according to the invention.
  • the embodiment shown in Fig. 8 and the illustrations shown in Fig. 9 for illustrating the geometries will be described together.
  • reference numeral B denotes the total bearing width and the reference numeral D, the bearing height, ie the distance between a radi al inner facing surface of the bearing inner ring 3 and a radially outer surface of the bearing outer ring 2, disregarding the flange 24.
  • the reference numeral F denotes the flange-side outer diameter of the outer ring and the reference numeral E the vehicle inner side or carrier-side outer diameter of the rolling bearing.
  • the reference A denotes the bore diameter of the rolling bearing.
  • the reference symbols Dw denote the individual diameters of the respective rolling bodies, for example the reference character Dw1 the diameter of a rolling element 5 in the row 11.
  • the reference symbols Tk1 - Tk4 denote the individual pitch circle diameters of the respective rows.
  • the reference symbols Db1-Db4 designate the respective on-board diameter of the individual rows.
  • the reference numerals DH - DI4 designates the respective basic raceway diameters and is measured from that section of a raceway 31 which lies radially inward.
  • the reference numeral N denotes the width of the center board between the rows 12 and 13.
  • the reference numeral m denotes the width of the flange of the inner ring or the inner ring half 3b on the vehicle inner side facing side.
  • the reference numerals ⁇ 1- ⁇ 4 respectively denote the pressure angles of the inner raceways 31-34; the reference symbols ⁇ 1- ⁇ 4 respectively designate the on-board angles of the inner raceways 31-34.
  • the rolling bearing shown in FIGS. 8 and 9 is also intended for the case in which the force with respect to the rolling bearing center is introduced from the outside, ie flange side, in this case the geometrical conditions described below apply.
  • the sum of the pitch circle diameter Tk1 and Tk2 is greater than the sum of the pitch circle diameter Tk3 and Tk4.
  • the flange-side outer diameter F is greater than the carrier-side outer diameter E.
  • the sum of the pitch circle diameter TK 3 and TK 4 would be greater than the sum of the pitch circle diameter TK 1 and TK2 and also the carrier-side outer diameter E of the outer ring would be greater than that flange-side outer diameter F.
  • the total bearing width B is greater than the sum of all rolling element diameters added to the rim width of the inner ring m and the centerboard width n.
  • the total bearing width in the embodiment shown in FIG. 9 is greater than 35 mm.
  • the respective outer rows have larger pitch circle diameter. This means that the pitch circle diameter of the row 11 is greater than the pitch circle diameter of the row 12 and the pitch circle diameter of the row 14 is greater than the pitch circle diameter of the row 13.
  • the vehicle inner side outer diameter of the outer ring E is greater than the sum of the pitch circle diameter Tk4 and the diameter Dw4 of the rolling elements in the row 14 in the embodiment shown in Fig. 9
  • the carrier-side outer diameter E by at least 6 mm greater than the above sum ,
  • the pitch circle diameter Tk3 minus the rolling body diameter Dw3 is preferably larger than the bore diameter A by at least 3.5 mm.
  • the flange-side outer diameter F is greater than the pitch circle diameter Tk1 of the row 11 plus the rolling body diameter Dw1.
  • the vehicle-side outer diameter is larger by at least 6 mm than the above-mentioned sum.
  • the respective board angles ⁇ 1 and ⁇ 4 of the raceways of the rows 11 and 14 are greater than the board angles ⁇ 2, ⁇ 3 of the inner raceways of the rows 12 and 13 or the same.
  • the angles to the longitudinal axis of the bearing are considered. This means that the pressure angles of the outer rows, ie the angles at which the forces are transmitted from the outer ring to the inner ring, in the outer rows are greater than the pressure angle of the inner rows.
  • the pressure angles of all rows are the same. All disclosed in the application documents features are claimed as essential to the invention, provided they are new individually or in combination over the prior art.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) mit einem ersten Lagerring (2) und einem zweiten Lagerring (3) und einer Vielzahl von zwischen dem ersten Lagerring (2) und dem zweiten Lagerring (3) angeordneten Wälzkörpern (5). Dabei sind die Wälzkörper (5) in mehreren Reihen (11 , 12, 13, 14) angeordnet und die Teilkreisdurchmesser (Tk1 , Tk2, Tk3, Tk4) wenigstens zweier Reihen (11 , 12, 13, 14) unterscheiden sich.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Mehrreihiges Wälzlager
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf ein asymmetrisches Wälzlager und insbesondere auf ein mehrreihiges asymmetrisches Wälzlager gerichtet.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Radlagereinheit für getriebene oder nicht getriebene Räder von Kraftfahrzeugen beschrieben wie Beispielsweise von Pickup-Trucks, Light-Trucks oder SUVs (Sports Utility Vehic- Ie). Es wird auch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch bei anderen Wälzlagern zum Einsatz kommen kann.
Aus dem Stand der Technik sind Wälzlager bekannt, die einen Außenring, einen Innenring und zwischen diesen Ringen angeordnete Wälzkörper aufweisen. Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, diese Wälzkörper in zwei oder mehreren Reihen anzuordnen. Auf diese Weise ist es möglich, die auf das Lager wirkenden Belastungen auf mehrere Wälzkörperreihen zu verteilen. Die geometrische Mitte der Wälzkörperreihen in axialer Richtung sei im Folgenden als Lagermitte bezeichnet.
Bei vielen Anwendungen stimmen jedoch die Lagermitte der jeweiligen Rad- lager und die Radwirkungslinie nicht miteinander überein. So ist es beispielsweise möglich, dass bei einer Radaufhängung eines Fahrzeugs der Radaufstandspunkt des Rades bzw. Reifens relativ zur Lagermitte fahrzeug- außenseitig liegt. In diesem Falle werden auf die Lagerreihen ungleichmäßige Kräfte aufgebracht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist, auch ungleichmäßige Kräfte, die beispielsweise dadurch verursacht werden, dass die Lagermitte und die Kraftwirkungslinie nicht zusammen treffen, aufzunehmen. Dies wird er- findungsgemäß durch ein Wälzlager nach Anspruch 1 erreicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Wälzlager weist einen ersten Lagerring und einen zweiten Lagerring auf sowie eine Vielzahl von zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring angeordneten Wälzkörpern. Dabei sind erfindungsgemäß die Wälzkörpern in mehreren Reihen angeordnet, wobei sich die Teilkreisdurchmesser wenigstens zweier dieser Reihen unterscheiden. Unter einem Teilkreisdurchmesser wird der Abstand zwischen dem Mittelpunkt eines Wälzkörpers und dem Mittelpunkt des diesem genau gegenüberliegenden Wälzkörpers verstanden.
Bevorzugt unterscheiden sich die Teilkreisdurchmesser wenigstens zweier Reihen, die bezüglich einer Mittelebene des Wälzlagers zueinander symmetrisch sind. In diesem Fall ist das Wälzlager bezüglich dieser Mittelebene a- symmetrisch ausgebildet. Diejenige Reihe mit dem größeren Teilkreisdurchmesser kann eine größere Kraft aufnehmen und damit kann durch die unterschiedliche Wahl der Teilkreisdurchmesser dem Umstand Rechnung getragen werden, dass Kräfte außerhalb der Lagermitte auf das Wälzlager wirken. Die Reihe mit dem größeren Teilkreisdurchmesser bietet größere Wälzkontaktflächen zur Kraftaufnahme, was zu geringerer Flächenpressung führt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens vier Reihen an Wälzkörpem vorgesehen. Unter einer Reihe wird dabei verstanden, dass die Wälzkörper im Wesentlichen ringförmig zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Teilkreisdurchmesser wenigs- tens einer bezüglich des Wälzlagers außen liegenden Reihe größer als jeder der Teilkreisdurchmesser einer der anderen Reihen. Dies bedeutet, dass eine außen liegende Reihe einen größeren Teilkreisdurchmesser im Vergleich zu den anderen Reihen aufweist. Damit kann auch diese außen liegende Reihe die höchsten Kräfte aufnehmen. Vorzugsweise ist die Reihe mit dem größten Teilkreisdurchmesser bezüglich der Lagermitte auf derjenigen Seite angeordnet, an der auch die außermittigen Kräfte auf das Radlager wirken.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Summe der Teil- kreisdurchmesser zweier zueinander benachbarten Reihen größer als die Summe der Teilkreisdurchmesser zweier weiterer zueinander benachbarten Reihen. Damit ist beispielsweise gemeint, dass die Summe der Teilkreisdurchmesser der beiden benachbarten Reihen, die auf einer vorgegebenen Seite bezüglich der Lagermitte liegen größer ist als die Summe der Teilkreis- durchmesser der auf der anderen Seite der Lagermitte angeordneten Reihen. Auf diese Weise können diejenigen Reihen mit dem insgesamt summenmäßig größeren Teilkreisdurchmessern höhere Kräfte aufnehmen und sind daher ebenfalls für die außermittige Einleitung von Kräften auf das Wälzlager geeignet. Dabei können die jeweils inneren, d. h. näher an der Lagermitte gelegenen Reihen, die gleichen Teilkreisdurchmesser haben und die unterschiedlichen Summen sich lediglich durch die unterschiedlich gro- ßen Teilkreisdurchmesser der jeweils außen liegenden Reihen ergeben.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Teilkreisdurchmesser einer flanschseitig außen liegenden Reihe größer als der Teilkreisdurchmesser einer der anderen Reihen. Unter einer flanschseitig außen liegenden Reihe wird dabei diejenige Reihe verstanden, die am nächsten an dem Flansch des Radträgers, an dem die Felge und der Reifen befestigt werden, angeordnet ist. Damit handelt es sich bei der flanschseitigen außen liegenden Reihe um die fahrzeugaußenseitig liegende Reihe. Diese Ausführungsform wird gewählt, wenn der Radaufstandspunkt relativ zur Lagermitte fahr- zeugaußenseitig liegt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Radaufstandspunkt relativ zur Lagermitte fahrzeuginnenseitig - im Folgenden auch als trägerseitig bezeichnet - liegt. In diesem Falle würde bevorzugt der Teilkreisdurchmesser der trägerseitig außen liegenden Reihe größer gewählt werden als jeder der Teilkreisdurchmesser einer der anderen Reihen.
Bevorzugt ist die Summe der Teilkreisdurchmesser zweier flanschseitig angeordneter zueinander benachbarter Reihen größer als die Summe der Teilkreisdurchmesser zweier trägerseitig zueinander benachbart angeordneter Reihen. Umgekehrt kann jedoch auch die Summe der Teilkreisdurchmesser zweier trägerseitig angeordneter zueinander benachbarter Reihen größer sein als die Summe der Teilkreisdurchmesser zweier flanschseitig zueinander benachbart angeordneter Reihen.
Diese Ausführungsformen richten sich, wie oben gesagt, danach, ob die Radwirkungslinie der Radaufstandskraft auf das Wälzlager gegenüber der Lagermitte fahrzeugaußenseitig oder fahrzeuginnenseitig versetzt ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Außenring einen vorgegebenen flanschseitigen Außendurchmesser und einen hiervon abweichenden trägerseitigen Außendurchmesser auf. Dies bedeutet, dass auch der Durchmesser des Außenrings entlang der Länge des Wälzlagers variiert. Durch diese Ausführungsform kann erreicht werden, dass auch bei unterschiedlich großen Teilkreisdurchmessern eine bestimmte Wandstärke des Außenrings beibehalten werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Wälzkörper aus einer Gruppe von Wälzkörpern ausgewählt, welche Kugeln, Zylinderrollen, Kegel und dergleichen enthält. Dabei ist es möglich, dass in allen Reihen eines Lagers die gleiche Wälzkörpergattung angeordnet ist, beispielsweise Kugeln. Es ist jedoch auch möglich, dass unterschiedliche Reihen des Wälzlagers mit unterschiedlichen Gattungen von Wälzkörpern ausgestattet sind, beispielsweise eine Reihe mit Kugeln ausgestattet ist und eine weitere Reihe mit Zylinderrollen. Auf diese Weise kann den auf das Wälzlager einwirkenden Kräfteverhältnisse in idealer Weise Rechnung getragen werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Durchmesser der Wälzkörper wenigstens zweier Reihen unterschiedlich. So ist es beispielsweise möglich, Reihen, welche einen größeren Teilkreisdurchmesser aufweisen auch, mit den Wälzkörpern mit größerem Durchmesser, auszustatten. Umgekehrt wäre es jedoch auch möglich, die Wälzkörper aller Reihen mit dem gleichen Durchmesser zu wählen, wodurch dann in denjenigen Rei- hen mit dem größeren Durchmesser eine höhere Anzahl an Wälzkörpern anzuordnen wäre.
Vorzugsweise werden diejenigen Wälzkörper mit dem größeren Durchmesser an den jeweils flansch- oder trägerseitig außen angeordneten Reihen vorgesehen. Bei einer weiteren Ausführungsform weisen alle Reihen den gleichen Druckwinkel auf. Dies bedeutet, dass die Laufbahnen an den Außen- und Innenringen so angeordnet sind, dass die Kraftübertragung aller Reihen unter dem im Wesentlichen gleichen Winkel bezüglich der Drehachse des Lagers er- folgt.
Es ist jedoch auch möglich, die Druckwinkel wenigstens zweier Reihen unterschiedlich zu wählen. Auch durch die Wahl dieser Druckwinkel, kann das Radlager an die jeweiligen Anforderungen, d. h. die jeweils aufzunehmenden Kräfte bzw. deren Richtungen angepasst werden. Bevorzugt sind die Druckwinkel der äußeren Reihen größer als die Druckwinkel der inneren Reihen.
Auch können alle Reihen den gleichen Bordwinkel aufweisen; es ist auch hier jedoch möglich, dass die Bordwinkel wenigstens zweier Reihen unter- schiedlich sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Lagerring zweiteilig aufgebaut. Vorzugsweise handelt es sich dabei um den Lagerinnenring, dessen einer Teil die Laufbahnen für zwei Reihen an Wälzkör- pern trägt und der zweite Teil die übrigen Laufbahnen für die verbleibenden Reihen.
Dabei ist es möglich, die jeweiligen Lagerringhälften durch einen Bördelbund miteinander zu verspannen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Wälzlager eine Vorrichtung zur Erfassung der Raddrehzahl auf. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Magnetscheibe handeln, die infolge der Drehung ein wechselndes Signal an einen Sensor ausgibt.
Die folgende Erfindung ist weiterhin auch auf ein Radlager mit einem Wälzlager der oben beschriebenen Art gerichtet. Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems;
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer dritten Ausführungsform;
Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer vierten Ausfüh- rungsform;
Fig. 6 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer fünften Ausführungsform;
Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer siebten Ausführungsform; und
Fig. 9 eine Teilerstellung eines erfindungsgemäßen Lagers zur
Veranschaulichung der Geometrien. Fig. 1 eine zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems. Dabei bezieht sich das Bezugszeichen 1 auf ein Radlager, welches nicht in allen Einzelheiten darge- stellt ist. Dieses Radlager weist eine Lagermitte M auf. In dem oberen Teilbild I ist ein Reifen 7, der auf einer Felge 8 angeordnet ist, seitlich rechts bezüglich dieser Lagermitte M verschoben, was durch die Linie R angedeutet ist. Damit ist der Reifen in dem oberen Bildteil I gegenüber der Lagermitte M in Richtung eines Radträgers 6 verschoben. Daher liegt auch der Radauf- Standspunkt relativ zur Lagermitte M fahrzeuginnenseitig.
Dies führt dazu, dass auf das Rad bzw. den Reifen 7 wirkende Kräfte nicht mittig über das Lager übertragen werden, sondern hierzu seitlich versetzt. Auf diese Weise wird das Lager auf derjenigen Seite, die dem Radträger 6 zugewandt liegt, stärker belastet als auf der anderen Seite. In dem unteren Bildteil Il liegt der Radaufstandspunkt relativ zur Lagermitte M fahrzeugau- ßenseitig, was durch die Kraftwirkungslinie L veranschaulicht ist. In diesem Falle wird diejenige Seite des Lagers, die fahrzeugaußenseitig bezüglich der Lagermitte M liegt, stärker belastet. Das Bezugszeichen 10 bezieht sich auf eine Bremsscheibe.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Wälzlager in einer ersten Ausführungsform. Dieses Wälzlager weist einen Lageraußenring 2 und einen Lagerinnenring 3 auf. Der Lagerinnenring 3 ist bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs- form zweiteilig ausgeführt und weist zwei Innenringhälften 3a und 3b auf.
Das in Fig. 2 gezeigte Wälzlager weist vier Reihen 11 , 12, 13 und 14 auf, in denen jeweils Wälzkörper 5 angeordnet sind. Dabei sind die Wälzkörper 5 jeweils in Ringen angeordnet und verlaufen in einer zur Figurebene senk- rechten Ebene. Die einzelnen Wälzkörper 5 können in (nicht im Detail gezeigten) Lagerkäfigen verlaufen.
Das Bezugszeichen 15 bezieht sich auf Dichtungseinrichtungen zum Abdich- ten des Wälzlagers 1.
Wie in Fig. 2 gezeigt, weisen die einzelnen Reihen 11 , 12, 13 und 14 unterschiedliche Teilkreisdurchmesser auf, die sich, wie eingangs erwähnt, aus dem Abstand einer Wälzkörpermitte eines Wälzkörpers zu einem gegenü- berliegenden Wälzkörper und dort wiederum der Wälzkörpermitte erstrecken.
Bei der in Hg. 2 gezeigten Ausführungsform weist die Reihe 11 den größten Teilkreisdurchmesser Tk1 auf und die Reihe 13 den kleinsten Teilkreis- durchmesser Tk3. Damit haben in jedem Fall die fahrzeugaußenseitigen Reihen 11 und 12 in Summe einen größeren Teilkreisdurchmesser als die fahrzeuginnenseitigen bzw. trägerseitigen Reihen 13 und 14 und daher ist das in Fig. 1 gezeigte Wälzlager insbesondere für diejenigen Situationen geeignet, in denen der Radaufstandspunkt bezüglich der Lagermitte fahr- zeugaußenseitig bzw. flanschseitig liegt.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung in einer zweiten Ausführungsform. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist bei dieser Ausführungsform am Lageraußenring 2 ein Flansch 17 angeord- net. Dieser Flansch kann mit dem Träger oder einem Rad verbunden werden. Die Wälzkörper 5 der einzelnen Reihen 11 , 12, 13 und 14 weisen jeweils unterschiedliche Durchmesser auf, wobei bei dieser Ausführungsform die Durchmesser der Wälzkörper der jeweils außen liegenden Reihen 11 und 14 größer gewählt sind, als die Durchmesser der Wälzkörper der jeweils innen liegenden Reihen 12 und 13. Es wäre jedoch auch möglich, dass die einzelnen Wälzkörper 5 aller Reihen den im Wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen.
Durch die Anordnung der jeweiligen Reihen mit den unterschiedlichen Teil- kreisdurchmessern wirkt man, wie oben gesagt, der außermittigen Lasteinleitung entgegen und erhöht sowohl die Kippsteifigkeit als auch die Tragfähigkeit des Lagers.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers. Im Gegensatz zu der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist hier ein Flansch 17 nicht am Außenring 2, sondern an einem gegenüber dem Außenring 2 drehbaren Flanschkörper 18 angeordnet. Die beiden Innenringhälften 3a und 3b werden jeweils durch einen umgebördelten Rand 21 einerseits und dem Absatz 22 an dem Flanschkörper zusammengehalten bzw. axial verspannt.
Damit ist der Innenring 3 bzw. sind die Innenringhälften 3a und 3b drehfest mit den Flanschkörpern verbunden. Jede der Innenringhälften 3a und 3b weist zwei Laufbahnen 9 für die Wälzkörper auf.
Die Ausgestaltung des Lagerinnenrings 3 in Form von zwei Innenringhälften 3a und 3b ist vorteilhaft in der Montage, da auf diese Weise auch jeweils inneren Reihen 12 und 13 leicht angeordnet werden können.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers. Im Gegensatz zu der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind hier nicht die beiden Lagerinnenringhälften 3a und 3b vorgesehen, sondern lediglich die Innenringhälfte 3b. Die Laufbahnen 9 für die Wälzkörper der Reihen 11 , 12 sind in diesem Fall direkt an dem Flanschkörper 18 (der einteilig mit dem Flansch 17 ausgeführt ist) angeordnet. Man erkennt, dass bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform, zwar die Durchmesser der Wälzkörper in den Reihen 12 und 13 gleichgroß sind, aber der Teilkreis- durchmesser der Reihe 11 geringfügig größer ist als der Teilkreisdurchmes- ser der Reihe 14. Die Lagerringhälfte 3b wird hier über den Bördelbund 21 mit der Flanschkörper 18 verspannt.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers. Auch hier ist ein Bördelbund 21 vorgesehen, der die beiden Innen- ringhälften 3a und 3b gegen den Absatz 11 des Flanschkörpers 18 drückt. Im Gegensatz zu den in den vorherigen Figuren gezeigten Ausführungsformen sind hier jedoch zwei Flansche 17 und 24 vorgesehen, wobei der Flansch 24 an dem Lageraußenring 2 angeordnet ist. Auch erkennt man, dass der Durchmesser des Lageraußenrings 2 in Richtung des Flansches 17 größer ist als der Durchmesser in Richtung des (nicht gezeigten) Radträgers, also in Fig. 6 nach rechts.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wälzlagers. Diese Ausführungsform ist ähnlich zu derjenigen aus Fig. 5, wobei jedoch auch hier ein zweiter Flansch 24 an dem Lageraußenring 2 angeordnet ist.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lagers. Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform und die in Fig. 9 gezeigte Darstellungen zur Veranschaulichung der Geometrien werden gemeinsam beschrieben. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen B die Lagergesamtbreite und das Bezugszeichen D die Lagerhöhe, d. h. den Abstand zwischen einer radi- al innengewandten Oberfläche des Lagerinnenrings 3 und einer radial außengewandten Oberfläche des Lageraußenrings 2 unter außer Achtlassung des Flansches 24. Das Bezugszeichen F kennzeichnet den flanschseitigen Außendurchmesser des Außenrings und das Bezugszeichen E den fahrzeu- ginnenseitigen bzw. trägerseitigen Außendurchmesser des Wälzlagers. Das Bezugszeichen A kennzeichnet den Bohrungsdurchmesser des Wälzlagers. Die Bezugszeichen Dw kennzeichnen die einzelnen Durchmesser der jeweiligen Wälzkörper, so zum Beispiel das Bezugszeichen Dw1 den Durchmesser eines Wälzkörpers 5 in der Reihe 11. Die Bezugszeichen Tk1 - Tk4 bezeichnen die einzelnen Teilkreisdurchmesser der jeweiligen Reihen. Die Bezugszeichen Db1 - Db4 bezeichnen den jeweiligen Borddurchmesser der einzelnen Reihen.
Die Bezugszeichen DH - DI4, wobei jedoch nur der Durchmesser DU ge- zeigt ist, bezeichnet die jeweiligen Laufbahngrunddurchmesser und wird gemessen von demjenigen Abschnitt einer Laufbahn 31 , der radial innen liegt. Das Bezugszeichen N kennzeichnet die Breite des Mittelbords zwischen den Reihen 12 und 13.
Das Bezugszeichen m bezeichnet die Bordbreite des Innenrings bzw. der Innenringhälfte 3b an der der Fahrzeuginnenseite zugewandten Seite. Die Bezugszeichen α1 - α4 bezeichnen jeweils die Druckwinkel der inneren Laufbahnen 31 - 34; die Bezugszeichen ß1 - ß4 bezeichnen jeweils die Bordwinkel der inneren Laufbahnen 31 - 34.
Da auch das in Fig. 8 und 9 gezeigte Wälzlager für den Fall bestimmt ist, in dem auf das Radlager die Kraft bezüglich der Wälzlagermitte von außen, also flanschseitig eingebracht wird, gelten in diesem Fall die im Anschluss beschriebenen geometrischen Bedingungen. Vorzugsweise ist die Summe der Teilkreisdurchmesser Tk1 und Tk2 größer als die Summe der Teilkreisdurchmesser Tk3 und Tk4. Daneben ist auch der flanschseitige Außendurchmesser F größer als der trägerseitige Außendurchmesser E. Bei der umgekehrten Ausführungsform wären die Summe der Teilkreisdurchmesser TK 3 und TK 4 größer als die Summe der Teilkreisdurchmesser TK 1 und TK2 und auch der trägerseitige Außendurchmesser E des Außenrings wäre größer als der flanschseitige Außendurchmesser F. Die Lagergesamtbreite B ist bei der in Hg. 9 gezeigten Ausführungsform größer als die Summe aller Wälzkörperdurchmesser addiert mit der Bordbreite des Innenrings m und der Mittelbordbreite n. Daneben ist die Lagergesamtbreite bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform größer als 35 mm.
Die jeweils außen liegenden Reihen weisen größere Teilkreisdurchmesser auf. Dies bedeutet, dass der Teilkreisdurchmesser der Reihe 11 größer als der Teilkreisdurchmesser der Reihe 12 und der Teilkreisdurchmesser der Reihe 14 größer als der Teilkreisdurchmesser der Reihe 13 ist.
Der fahrzeuginnenseitige Außendurchmesser des Außenrings E ist bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform größer als die Summe aus dem Teilkreisdurchmesser Tk4 und dem Durchmesser Dw4 der Wälzkörper in der Reihe 14. Bevorzugt ist der trägerseitige Außendurchmesser E um wenigstens 6 mm größer als die oben genannte Summe.
Bevorzugt ist der Teilkreisdurchmesser Tk3 abzüglich des Wälzkörperdurchmessers Dw3 um wenigstens 3,5 mm größer als der Bohrungsdurchmesser A. Der flanschseitige Außendurchmesser F ist größer als der Teil- kreisdurchmesser Tk1 der Reihe 11 zuzüglich des Wälzkörperdurchmessers Dw1. Vorzugsweise ist der fahrzeugseitige Außendurchmesser um wenigstens 6 mm größer als die oben genannte Summe.
Weiterhin sind bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform die jeweiligen Bordwinkel ß1 und ß4 der Laufbahnen der Reihen 11 und 14 größer als die Bordwinkel ß2, ß3 der inneren Laufbahnen der Reihen 12 und 13 oder diesen gleich . Dabei werden die Winkel gegenüber der Lagerlängsachse betrachtet. Dies bedeutet, dass die Druckwinkel der äußeren Reihen, d. h. die Winkel, unter denen die Kräfte vom Außenring auf den Innenring übertragen werden, bei den äußeren Reihen größer sind als der Druckwinkel der inneren Reihen. Es wäre jedoch auch möglich, dass die Druckwinkel aller Reihen gleich gewählt sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
1 Radlager
2 Lageraußenring
3 Lagerinnenring
3a, 3b Innenringhälften
5 Wälzkörper
6 Radträgers
7 Reifen
8 Felge
9 Laufbahn
10 Bremsscheibe
11 , 12, 13, 14 Reihen
15 Dichtungseinrichtung
17 Flansch
18 Flanschkörper
21 umgebördelter Rand
22 Absatz
24 Flansch
31 radial innen liegender Abschnitt einer Laufbahn
A Bohrungsdurchmesser
B Lagergesamtbreite
D Lagerhöhe
E fahrzeuginnenseitiger bzw. trägerseitigen Außendurchmesser
F flanschseitiger Außendurchmesser
M Lagermitte n Mittelbordbreite m Bordbreite des Innenrings
R, L Kraftwirkungslinien
Db1 - Db4 Borddurchmesser der einzelnen Reihen
DU - DI4 Laufbahngrunddurchmesser Dw1 - Dw4 Durchmesser der jeweiligen Wälzkörper Tk1 - Tk4 Teilkreisdurchmesser I , Il Teilbild (Hg. 1) α1 , α2, α3, α4 Druckwinkel ß1 , ß2, ß3, ß4 Bordwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlager (1) mit einem ersten Lagerring (2) und einem zweiten Lagerring (3) und einer Vielzahl von zwischen dem ersten Lagerring (2) und dem zweiten Lagerring (3) angeordneten Wälzkörpern
(5) dad u rch ge ke n nze ic h net , dass die Wälzkörper in mehreren Reihen (11, 12, 13, 14) angeordnet sind und sich die Teilkreisdurchmesser (Tk1 , Tk2, Tk3, Tk4) wenigstens zweier Reihen (11, 12, 13, 14) unterscheiden.
2. Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens vier Reihen (11, 12, 13, 14) vorgesehen sind.
3. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprü- che, dadurch ge ke n nze ich n e t, dass der Teilkreisdurchmesser (Tk1, Tk2, Tk3, Tk4) wenigstens einer bezüglich des Wälzlagers außen liegenden Reihe größer ist als jeder der Teilkreisdurchmesser einer der anderen Reihen.
4. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Teilkreisdurchmesser (Tk1 , Tk2) zweier zueinander benachbarter Reihen größer ist als die Summe der Teilkreisradien (Tk3, Tk4) zweier weiterer zueinander benachbarter Reihen.
5. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkreisdurchmesser (Tk1) einer flanschseitig außen liegenden Reihe (11) größer ist als jeder der Teilkreisdurchmesser (Tk2, Tk3, Tk4) einer der anderen Reihen (12,13,14).
6. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Teilkreisdurchmesser (Tk4) einer trägerseitig außen liegenden
Reihe (14) größer ist als jeder der Teilkreisdurchmesser (Tk1 , Tk2, Tk3) einer der anderen Reihen (11, 12, 13).
7. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Teilkreisdurchmesser (Tk1 , Tk2) zweier flanschseitig angeordneter zueinander benachbarter Reihen (11, 12) größer ist als die Summe der Teilkreisradien (Tk3, Tk4) zweier trägerseitig angeordneter zueinander benachbarter Reihen (13, 14).
8. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Teilkreisdurchmesser (Tk 3, Tk4) zweier trägersei- tig angeordneter zueinander benachbarter Reihen (13, 14) größer ist als die Summe der Teilkreisradien zweier flanschseitig angeordneter zueinander benachbarter Reihen (11,12).
9. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Außenring (2) einen vorgegebenen flanschseitigen Außendurchmesser (F) und einen hiervon abweichenden träger- seitigen Außendurchmesser (E) aufweist.
10. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) aus einer Gruppe von Wälzkörpern ausgewählt sind, welche Kugeln, Zylinderrollen, Kegel und dergleichen enthält.
11. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser (Dw1 , Dw2, Dw3, Dw4) der Wälzkörper (5) wenigstens zweier Reihen unterschiedlich sind.
12. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Reihen (11, 12, 13, 14) den gleichen Druckwinkel (α1, α2, α3, α4) und/oder den gleichen Bordwinkel (ß1, ß2, ß3, ß4) aufweisen.
13. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dad u rch ge ken nze ich n et , dass die Druckwinkel (α1 , α2, α3, α4) und/oder die Bordwinkel (ß1 , ß2, ß3, ß4) wenigstens zweier Reihen (11, 12, 13, 14) unterschiedlich sind.
14. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lagerring (3) zweiteilig aufgebaut ist.
15. Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager eine Vorrichtung zur Erfassung der Raddrehzahl aufweist.
16. Radlager mit einem Wälzlager nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche.
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