Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein zweireihiges Schrägkugellager nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Aus DE 10 2009 057 192 A1 ist mit Blick auf die darin enthaltene Figur 1 ein als gat- tungsgemäß erscheinendes zweireihiges Schrägkugellager bekannt. Nach dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, die Kugeln des hinsichtlich seines Durchmessers kleineren Kugelkranzes kleiner zu dimensionieren als die Kugeln des axial benachbarten und hinsichtlich seines Durchmessers größeren Kugelkranzes. Das Schrägkugellager ist weiterhin so aufgebaut, dass die Stirnseiten der Lagerringe auf jeder Lager- seite in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Zentren der hinsichtlich ihres Durchmessers größeren Kugeln bewegen sich auf einer Zentrumsbahn deren Durchmesser größer ist, als der maximale Bahndurchmesser der den kleineren Kugelkranz von außen her umgreifenden äußeren Laufbahn. Aus WO 85/03 749 A1 ist ein zweireihiges Schrägkugellager bekannt, bei welchem die Kugeln der beiden axial benachbarten Kugelkränze entweder gleiche Kugeldurchmesser aufweisen, oder die Kugeln des hinsichtlich seines Durchmessers kleineren Kugelkranzes größere Kugeldurchmesser aufweisen, als die Kugeln des verbleibenden weiteren Kugelkranzes.

Aus WO 85/03 749 A1 ist eine Radlageranordnung bekannt, bei welcher eine Radnabe über zwei gegensinnig angeordnete Schrägkugellager gelagert wird. Die Kugeln des jeweiligen Schrägkugellagers sind in einer Käfigeinrichtung geführt, welche in jedem Schrägkugellager sowohl die Kugeln des hinsichtlich seines Durchmessers klei- neren Kugelkranzes als auch die Kugeln des hinsichtlich seines Durchmessers größeren Kugelkranzes führt. Die Laufbahnen und die Kugeln sind so ausgelegt, dass die Kugeln der beiden benachbarten Kugelkränze abwechselnd in die Zwischenräume zwischen den Kugeln des jeweiligen Kugelkranzes eintauchen. Aus DE 10 2008 024 316 A1 ist eine Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle bekannt, wobei diese Lageranordnung zwei axial gegeneinander vorgespannte Wälzlager umfasst, die jeweils als zweireihige Schrägkugellager ausgeführt sind. Die Ku- geln bilden einen ersten und einen zweiten Kugelkranz und laufen jeweils auf ersten und zweiten inneren Wälzkörperlaufbahnen ab, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die Käfige der jeweiligen Kugelkränze können im Rahmen des Betriebs der Lageranordnung mit zueinander unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten den jeweiligen Käfig-Umlaufraum durchlaufen.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrägkugellager der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch eine hohes Tragvermögen auszeichnet und gegenüber bisherigen Bauformen mit entsprechendem Tragvermögen unter reduzierten Fertigungskosten herstellbar ist.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schrägkugellager mit den in Pa- tentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein zweireihiges Schrägkugellager zu schaffen, das sich durch ein hohes axiales und radiales Tragvermögen auszeichnet und unter vermindertem Materialbedarf herstellbar ist. Zudem kann über dieses Schrägkugellager ein gefordertes Tragvermögen unter insgesamt vermindertem axialen und radialen Bauraumbedarf realisiert werden. Durch das erfindungsgemäße Konzept ergeben sich zudem höhere Steifigkeiten bezüglich der strukturmechanischen Koppelung der Laufbahnpaare am jeweiligen Lagerring und eine günstigere Aufteilung der über die Kugeln geführten Lagerkräfte in einem breiten Axialkraftbereich, wodurch in vorteilhafter Weise über ein breites Lastspektrum hinweg die Lebensdauern der Laufbahnen einander mit erhöhter statistischer Wahrscheinlichkeit angeglichen werden. Die Durchmesser der ersten Kugeln sind dabei vorzugsweise kleiner als die Durchmesser der zweiten Kugeln. Der Durchmesser der kleineren Kugeln liegt dabei vorzugsweise im Bereich des 0,75- bis 0,95-fachen Durchmessers der großen Kugeln.

Das erfindungsgemäße Schrägkugellager ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise derart gestaltet, dass der kleinste Bahnradius (In- nenscheitelradius) der ersten inneren Wälzkörperlaufbahn kleiner ist als der kleinste Bahnradius (Innenscheitelradius) der zweiten inneren Wälzkörperlaufbahn. Weiterhin ist vorzugsweise der kleinste Bahnradius der zweiten inneren Wälzkörperlaufbahn kleiner als der Radius der ersten Zentrumsbahn der ersten Kugeln.

Der axiale Abstand der Kugeln kann weiterhin auch so abgestimmt werden, dass dieser kleiner ist als das arithmetische Mittel eines kleinen und eines großen Kugel- durchmessers. Der Abstand kann auch kleiner sein als der Durchmesser der kleineren Kugeln. Dieses Konzept eignet sich insbesondere für Lagerbauformen bei welchen die Durchmesserdifferenz der Kugeln relativ klein ist.

Die Wälzkörperlaufbahnen werden vorzugsweise so ausgeführt, dass der Abstand ei- nes Schnittpunkts einer Lotgeraden mit der Lagerachse von einer benachbarten Stirnebene des Lagerinnenringes kleiner ist als der halbe Durchmesser der zweiten Kugeln, wobei diese Lotgerade eine Gerade ist, die in einem Lageraxialschnitt die Strecke zwischen den Kugelzentren mittig teilt und auf dieser Strecke senkrecht steht. Dieser Schnittpunkt der Lotgeraden mit der Lagerachse liegt gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise noch axial innerhalb des Lagers, d.h. in dem axialen Zwischenbereich der sich zwischen den Stirnseiten des Lagerinnenringes erstreckt.

Die Kugeln des ersten Satzes werden vorzugsweise in einer ersten Käfigeinrichtung geführt. Diese Käfigeinrichtung kann in vorteilhafter Weise als Taschen- oder Schnappkäfig ausgeführt sein, welcher einen durchgängigen Ringsteg aufweist, der sich auf einer den Kugeln des zweiten Satzes abgewandten Seite des Schrägkugellagers erstreckt. Die Kugeln des zweiten Satzes werden ebenfalls vorzugsweise in einer zweiten Käfigeinrichtung geführt. Diese Käfigeinrichtung kann wiederum in vorteilhafter Weise als Taschen- oder Schnappkäfig ausgeführt sein, welcher einen durchgängigen Ringsteg aufweist, der sich auf einer den Kugeln des ersten Satzes abgewandten Seite des Schrägkugellagers erstreckt. Wenigstens einer der Käfige, oder beide Käfige können auch als Taschenkäfige ausgeführt sein, die radial von innen her mit den Kugeln bestückt werden und dann ggf. unter temporärer elastischer Weitung gemeinsam mit ihrer Kugelpackung auf den Lagerinnenring aufgesetzt werden.

Der zweite Käfig und die in diesem geführten zweiten Kugeln können bis zum Ab- schluss der Lagermontage durch den ersten Käfig und die darin geführten Kugeln auf dem Lagerinnenring gehalten werden, bis der Lageraußenring auf den beiden Kugelkränzen sitzt. Dieses Konzept kann in besonders vorteilhafter Weise realisiert werden, indem zumindest an der ersten Laufbahn eine leichte Schulter (sog. S3-Schulter) ausgebildet ist, die bewirkt, dass die ersten Kugeln bei Aufschieben kurz radial ausfedern und nur noch bei radialer Weitung des Käfigs axial vom Lagerinnenring abgezogen werden können. Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch an der zweiten Laufbahn eine leichte Schulter ausgebildet, welche ein axiales Abwandern der Kugel des zweiten Kugelkranzes verhindert, insbesondere unter der vorübergehenden radialen Haltewirkung des zweiten Käfigs und dann nach Zusam- menbau des Lagers auch unter Wirkung des Lageraußenringes. Diese zentrale Schulter der zweiten Wälzkörperlaufbahn (sog. S4-Schulter) ermöglicht es, die Bahnräume der Kugeln der beiden Kugelkränze axial engst benachbart zu realisieren, da die Kugeln des zweiten Kugelkranzes aufgrund der axial mittigen, zentralen Schulter (S4- Schulter) auch dann an einer Kollision mit den Kugeln des ersten Kugelkranzes ge- hindert sind, wenn z.B. aufgrund temporär fehlender axialer Lagervorspannung der Lagerinnenring axial entlastet wird und gegenüber dem Lageraußenring entgegen der Stützrichtung des Lagers wandert.

Die erste innere Wälzkörperlaufbahn ist vorzugsweise so gestaltet, dass diese im Axi- alschnitt ein Rinnenprofil bildet. Dieses Rinnenprofil erfasst dann einen Bereich mit einem minimalen Laufbahndurchmesser, sowie im Axialschnitt von beiden Seiten an diesen Bereich heranragende Laufbahnzonen mit größerem Laufbahndurchmesser. Die ersten Kugeln des ersten Satzes sind damit axial in der ersten inneren Wälzkörperlaufbahn-Rinne geführt. Eine entsprechende rinnenartige Gestaltung kann in vorteilhafter Weise auch bei der zweiten inneren Wälzkörperlaufbahn vorgenommen wer- den.

Wie oben ausgeführt ist das erfindungsgemäße zweireihige Schrägkugellager vorzugsweise derart gestaltet, dass der axiale Abstand zwischen den einzelnen Reihen kleiner ist, als der größte verbaute Wälzkörperdurchmesser. Die Lagerringe können so gestaltet werden, dass Verhältnisse des Lageraußendurchmessers zum Lagerinnendurchmesser erreicht werden können, die kleiner sind als 2,26, insbesondere kleiner oder gleich 2, 15 sind. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Lager mit einem Verhältnis der Lageraxialgesamtlänge zur Lagerhöhe ( 0,5 x Da-Di) realisiert werden, das kleiner ist als 1 ,46, insbesondere kleiner oder gleich 1 ,38.

Die Kugeln werden vorzugsweise in einseitig offenen N-Profil Käfigen geführt, wobei diese Käfige wiederum vorzugsweise derart verbaut werden, dass deren offene Seiten einander zugewandt sind, d.h. zum axial innen liegenden Bereich des Lagers weisen. Hierdurch wird auch der Aufgriff von Schmierstoff weiter unterstützt.

Das Verhältnis der Maulweite der Käfige zum Nenndurchmesser der dem jeweiligen Käfig zugeordneten Kugel liegt vorzugsweise im Bereich des 0,6 - 0,8-fachen Kugeldurchmessers, vorzugsweise im Bereich des 0,6 bis 0,68-fachen. Im Vergleich zu geschlossenen N-Profil Käfigen wird hiermit, weniger axialer Bauraum benötigt, weil wie bei sog. Schnappkäfigen der innere Steg entfällt. Bei jenen Schnappkäfigen ist die Maulweite üblicherweise so groß, dass auch die letzte Kugel beim Befüllen des Kranzes aus axialer Richtung eingeschnappt werden kann, und deshalb weniger Kugeln pro Reihe eingesetzt werden und z.B. bei einer für diese Lager typischen Einschwenkmontage auch leichter verloren werden können. Die Taschen der vorzugs- weise eingesetzten N-Profilkäfige sind dann vorzugsweise so ausgelegt, dass Wälzkörper nur von einer Richtung montiert werden können (von radial von innen bzw. ra- dial von außen), weil die Maulweite vorzugsweise gering ist. Durch die N-Profil- typische Wälzkörperhalterung wird einem Verlust der Wälzkörper im montierten Zustand vorgebeugt. Weiterhin liegt vorzugsweise die radiale Höhe H des Scheitelpunkts der größeren äußeren Kugellaufbahn des Außenrings über dem Scheitelpunkt der kleineren äußeren Kugellaufbahn um ein Maß das gleich oder größer ist als der 0,4-fache Wert des großen Kugeldurchmessers und ist zudem kleiner als der 0,8-fache Wert des Nenndurchmessers der großen Kugel.

Durch das erfindungsgemäße Konzept ergeben sich hinsichtlich des Lagergewichts und der Lagerbaugröße gegenüber dem Stand der Technik erhebliche Verbesserungen. Das erfindungsgemäße Lager zeichnet sich damit insbesondere auch durch eine erhöhte Leistungsdichte aus. Durch das erfindungsgemäße Konzept ergibt sich wei- terhin eine verbesserte Verteilung der je Lagerreihe abgetragenen Last und eine weitgehende Annäherung der Lebensdauern der beiden Lagerreihen.

Aufgrund der erhöhten Leistungsdichte ist eine Kosteneinsparung durch Materialeinsparung realisierbar. Auch die Fertigung des Lagers kann unter verringerten Prozess- kosten bewerkstelligt werden, da die zu bearbeitenden Oberflächen kleiner werden und Komponentengewichte reduziert werden.

Das erfindungsgemäße Lager zeichnet sich durch eine erhöhte Leistungsdichte aus. Es verfügt vorzugsweise über eine neue Käfigbauform. Es ermöglicht eine Gewichts und Materialeinsparung ohne Reduktion der Lager-Performance (d.h. ohne Lebensdauer u. Funktionssicherheitseinbußen).

Durch das erfindungsgemäße Konzept wird der Lagerreihenabstand reduziert, so dass dieser Werte annehmen kann die gleich oder kleiner sind als der Durchmesser der größten im Lager verbauten Wälzkörper. Das erfindungsgemäße Lager kann wie oben bereits angesprochen mit einem 3- oder auch mit einem 4-Schulterdesign realisiert werden (d.h. am Lagerinnenring ist die erste Laufbahn als Rinne ausgebildet (3S-Design) oder es ist zudem auch die zweite Laufbahn als Rinne ausgebildet (4S-Design), wobei die Nebenschulterhöhen dann vorzugsweise deutlich niedriger sind als die jeweilige axial stützende Hauptschulter.

Mindestens eine der Kugelkranzreihen kann in einem einseitig offenen Käfig, insbesondere einem nachstehend noch weiter beschriebenen N-Profil-Käfig geführt werden. Der Begriff Schulterdesign bedeutet hier, dass die entsprechende Kugellaufbahn einen Scheitelpunkt aufweist und sich in Richtung zur Kugel hin die Laufbahn unter Bildung einer Schulter wieder hebt.

An dem erfindungsgemäßen Lager kann in vorteilhafter Weise eine Kugelkranzhalte- funktion insbesondere wenigstens an der kleineren Lagerreihe realisiert werden. Bei Einsatz des vier Schulter-Designs am Lagerinnenring kann eine Kugelkranzhaltefunk- tion für beide Kugelreihen erreicht werden.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Käfiggestaltung stellt eine hohe Kugeldichte und eine leichte Montierbarkeit mit guter Kugelkranzhaltefunktion am Innenring sicher. Die Käfigbauform kann als Käfigbauform mit Außenhalterung realisiert werden, wobei die Außenhalterung hierbei vorzugsweise auf die Laufbahnüberhöhung des Innenringes abgestimmt wird.

Der für die jeweilige Wälzkörperreihe eingesetzte Käfig wird vorzugsweise so gestal- tet, dass dessen Käfigbord eine stirnseitige Fläche bereitstellt, deren Abmessungen so abgestimmt sind, dass ein reduzierter, jedoch noch hinreichender Öldurchfluss durch das Lager erreicht wird, so dass Öl-Planschverluste am Lager reduziert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Druckwinkel der beiden Lagerreihen so abgestimmt, dass diese im wesentlichen gleich sind. Diese Druckwinkel können auch unterschiedlich sein, sie liegen gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Bereich 25° bis 40°. Bei dem erfindungsgemäßen Lager sind wie oben ausgeführt vorzugsweise die Teilkreis-Durchmesser (Durchmesser jener Kreisbahnen auf welchen sich die Zentren der Kugeln bewegen) der beiden Kugelreihen unterschiedlich. Die Kugeldurchmesser der beiden Kugelreihen sind gleich oder vorzugsweise unterschiedlich, wobei im Falle unterschiedlicher Kugeldurchmesser vorzugsweise die Kugeln mit kleinerem Durchmesser auch bei der Kugelreihe mit kleinerem Durchmesser der Kugelzentrumsbahn eingesetzt wird. Die Kugelzahl wird vorzugsweise derart abgestimmt, dass eine maximale Kugelbestückung je Lagerreihe erreicht wird, nach dem Ansatz: ((TK-DM ^* Pi)/(WK-DM+1 ,3)); wobei das Ergebnis hier auf eine ganze Zahl abgerundet wird, TK-DM = Teilkreisdurchmesser, Pi = 3,14159; WK-DM = Wälzkörperdurchmesser. Gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die axialen Ringstirnflächen der Lagerringe so gestaltet, dass diese Absatz-Zonen aufweisen, zur Sicherstellung kleinerer aber genauerer Anschlussfläche für Anbau- Elemente. Hierdurch ergibt sich auch eine Verminderung des Schleifaufwands beim Seitenschleifen)

Das erfindungsgemäße Lager kann gemäß einem weiteren besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung so ausgeführt sein, dass der Außenring frei demontierbar ist und ohne jegliche Fixierung auf die beiden Kugelreihen aufgesetzt ist. Am Lagerinnenring ist dabei vorzugsweise ein 4S-Design realisiert, d.h. die Kugeln der beiden Kugel- reihen laufen in Rinnen des Lagerinnenringes. Die Käfige sind hierbei vorzugsweise so ausgeführt, dass diese die Kugeln radial auf den Rinnen des Lagerinnenringes halten.

Das erfindungsgemäße Lager eignet sich insbesondere für die Realisierung sog. an- gestellter Wellenlagerungen welche eine möglichst reibungsarme und steife Lagerung einer Wellenstruktur ermöglichen sollen. Das erfindungsgemäße Lager kann insbe- sondere in Pkw-Achsgetrieben, in FQ-Getrieben als Differential-Lagerung, sowie bei Winkelgetrieben zur Ritzel- und Tellerradlagerung eingesetzt werden. Es ist auch als Substitutionslager für Lagerstellen geeignet, an welchen bislang Kegelrollenlager eingesetzt werden. Ein weiteres großes Einsatzgebiet für das erfindungsgemäße Lager liegt in industriellen Anwendungen. Es eignet sich auch für Kardanwellen im Zweiradbereich, als Lager für Landmaschinen, Pumpen, Kompressoren und Off-Highway Fahrzeuge.

Bei dem erfindungsgemäßen Lager handelt es sich um ein zweireihiges Schrägkugel- lager, das auch als sog. Tandemschrägkugellager bezeichnet wird. Das neue, erfindungsgemäße Tandemschrägkugellager (Tandemballbearing TBB) weist eine kleine axiale Bautiefe, und eine kleine radiale Bauhöhe auf und benötigt bei vergleichbarer Tragfähigkeit weniger Bauraum als konventionelle Tandemschrägkugellager. Die axiale Bauhöhenverkleinerung im Vergleich zum konventionellen Bauformen wird insbesondere unter Verwendung von zwei neuartigen Kunststoffkäfigen realisiert, die es ermöglichen die beiden Kugelreihen des Lager in der beschriebenen Weise eng zusammenzurücken, insbesondere auf ein Maß bei welchem der in Richtung einer Lagerachse des Lagers gemessene axiale Abstand der Kugelzentren Zentren gleich oder kleiner ist als der Durchmesser der größten verbauten Kugel.

Durch die neue Käfigbauform jeweils ohne den 2-ten Käfigbord, können die Kugelreihen auf minimalen Abstand zueinander angeordnet werden. Dadurch kann das gesamte Lager axial schmaler bauen.

Durch das Zusammenrücken der beiden Lagerreihen ergeben sich positive Nebeneffekte. So verteilt das Lager besser die abzustützenden Lasten auf die beiden Kugelreihen, durch die bessere und gleichmäßigere Lagerreihen-Lastverteilung bei dem erfindungsgemäßen Lager bietet das erfindungsgemäße Lager im Vergleich zu bisheri- gen Bauformen bessere Lebensdauern und kann infolge dessen wiederum „down- gesized" werden. Durch das Downsizing (weniger Wälzkörper, kleiner Teilkreisdurch- messer) wird auch das Lagerreibmoment reduziert. Durch die schmalere Bauweise wird Lagerring-Material eingespart und die Lagerkosten werden reduziert.

Das Lager wird wie ausgeführt bevorzugt so gestaltet, dass der axiale Abstand zwi- sehen den einzelnen Reihen kleiner ist, als der größte verbaute Wälzkörperdurchmesser. Der axiale Abstand kann auch noch geringfügig größer sein als der größte Verbaute Wälzkörperdurchmesser. So kann der axiale Abstand auch so abgestimmt werden dass dieser kleiner ist als der maximale Kugeldurchmesser zuzüglich der Differenz der Kugeln, sofern für die beiden Kugelreihen Wälzkörper eingesetzt werden die sich hinsichtlich ihres Durchmessers unterscheiden.

Im erfindungsgemäßen Lager werden vorzugsweise offene N-Profil Käfige verwendet, die im Unterschied zu den üblichen N-Profil Käfigen axialen Bauraum einsparen und im Unterschied zu den üblichen Schnappkäfigen höhere Bestückungskapazitäten er- möglichen. Die Taschen der N-Profilkäfige sind so ausgelegt, dass Wälzkörper nur von einer Richtung montiert werden können (von Innen bzw. von Außen). Durch die N-Profil-typische Wälzkörperhalterung wird einem Verlust der Wälzkörper im montierten Zustand (d.h. beide Kugelkränze mit individuellem, einzelnem Käfig) vorgebeugt Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs angegebene Aufgabe erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Schrägkugellager, mit:

- einem Lagerinnenring,

- einer in einem Außenumfangsbereich des Lagerinnenringes ausgebildeten ersten inneren Wälzkörperlaufbahn,

- einer zur ersten inneren Wälzkörperlaufbahn axial versetzt im Außenumfangsbereich des Lagerinnenringes ausgebildeten zweiten inneren Wälzkörperlaufbahn,

- einem Lageraußenring, mit einer in einem Innenumfangsbereich des Lageraußenringes ausgebildeten ersten äußeren Wälzkörperlaufbahn,

- einer zur ersten äußeren Wälzkörperlaufbahn axial versetzt in dem Lageraußenring ausgebildeten zweiten äußeren Wälzkörperlaufbahn, - einem ersten Satz mit ersten Kugeln, die in einem ersten Bahnraum aufgenommen sind der sich zwischen der ersten inneren Wälzkörperlaufbahn und einer ersten äußeren Wälzkörperlaufbahn erstreckt, und

- einem zweiten Satz mit zweiten Kugeln, die in einem zweiten Bahnraum aufge- nommen sind der sich zwischen der zweiten inneren Wälzkörperlaufbahn und der der zweiten äußeren Wälzkörperlaufbahn erstreckt,

- wobei die Zentren der ersten Kugeln sich auf einer ersten Zentrumsbahn mit kleinem Durchmesser um eine Lagerachse herum bewegen und die Zentren der zweiten Kugeln sich auf einer zweiten Zentrumsbahn mit größerem Durch- messer um die Lagerachse herum bewegen und der in Richtung dieser Lagerachse gemessene Axialabstand der beiden Zentrumsbahnen, sowie die Durchmesser der Zentrumsbahnen derart aufeinander abgestimmt sind, dass in einem die Lagerachse enthaltenden Lageraxialschnitt eine durch die Zentren der ersten und zweiten Kugeln definierte Kegelmantellinie mit der Lagerachse einen Winkel einschließt der größer oder gleich dem arctan ((RB2-RB1 ) / (k x

BD2)) ist. Mit RB2 = Radius der Zentrumsbahn der zweiten Kugeln; RB1 = Radius der Zentrumsbahn der ersten Kugeln; k = Drängungsbeiwert; BD2 = Durchmesser der zweiten Kugeln, BD1 = Durchmesser der ersten Kugeln. Wobei der Drängungsbeiwert k kleiner ist als 1 ,22, insbesondere kleiner ist als (BD2/BD1 ) oder kleiner ist als der Wert„1 ".

Kurzbeschreibung der Figuren

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen- den Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

Figur 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen zweireihigen Schrägkugellagers; Figur 2 eine weitere Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen zweireihigen Schrägkugellagers hinsichtlich der Positi- on der Kugelbahnzentren und der damit erreichten Anstellung der beiden Kugelkränze ;

Figur 3 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen zweireihigen Schrägkugellagers hinsichtlich weiterer Gestaltungsmerkmale der Lagerringe und der Positionen der Kugelbahnzentren;

Figur 4 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen zweireihigen Schrägkugellagers hinsichtlich Axial-Positionen der Kugelbahnzentren;

Figur 5 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen zweireihigen Schrägkugellagers hinsichtlich der Ausbildung von Schultern am Lagerinnenring.

Ausführliche Beschreibung der Figuren

Die Darstellung nach Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schrägkugellagers, mit einem Lagerinnenring Rl, mit einer ersten Innenringstirnseite RH , einer zweiten Innenringstirnseite RI2, und einer zylindrischen Innenringsitzfläche RI3.

Weiterhin umfasst das Schrägkugellager eine in einem Außenumfangsbereich des Lagerinnenringes Rl ausgebildete erste innere Wälzkörperlaufbahn RI4 die im Axial- schnitt konkav gekrümmt ist, und eine zur ersten inneren Wälzkörperlaufbahn RI4 axial versetzt im Außenumfangsbereich des Lagerinnenringes Rl ausgebildete zweite inneren Wälzkörperlaufbahn RI5, die im Axialschnitt ebenfalls konkav gekrümmt ist.

Das Lager umfasst einen Lageraußenring RA, mit einer ersten Außenringstirnfläche RA1 , einer zweiten Außenringstirnfläche RA2 , und einer zylindrischen Außenringsitzfläche RA3. In einem Innenumfangsbereich des Lageraußenringes RA ist eine erste äußere Wälzkörperlaufbahn RA4 ausgebildet, die im Axialschnitt konkav gekrümmt ist, zudem ist an dem Lageraußenring RA auch eine zur ersten äußeren Wälzkörperlaufbahn RA4 axial versetzte, zweite äußere Wälzkörperlaufbahn RA5 ausgebildet, die im Axialschnitt wiederum konkav gekrümmt ist.

Das Lager umfasst einen ersten Kugelkranz KB1 mit ersten Kugeln B1 , die in einem ersten Bahnraum SB1 aufgenommen sind, der sich zwischen der ersten inneren Wälzkörperlaufbahn RI4 und der ersten äußeren Wälzkörperlaufbahn RA4 erstreckt. Das Lager umfasst weiter eine erste Käfigeinrichtung C1 zur Führung der ersten Ku- geln B1 des ersten Kugelkranzes KB1 , sowie einen zweiten Käfig C2 zur Führung der zweiten Kugeln B2 eines zweiten Kugelkranzes KB2, die in einem zweiten Bahnraum SB2 aufgenommen sind, der sich zwischen der zweiten inneren Wälzkörperlaufbahn RI5 und der zweiten äußeren Wälzkörperlaufbahn RA5 erstreckt. Bei dem erfindungsgemäßen zweireihigen Schrägkugellager laufen die Zentren ZB1 der ersten Kugeln B1 auf einer ersten Zentrumsbahn Z1 um eine Lagerachse X. Die Zentren Z2 der zweiten Kugeln B2 umlaufen die Lagerachse X auf einer zweiten Zentrumsbahn ZB2. Die Zentrumsbahnen ZB1 , ZB2 weisen unterschiedliche Radien RB1 , RB2 auf.

Die erste und die zweite Käfigeinrichtung C1 , C2 sind als separate Käfige C1 , C2 gefertigt und können bei einer Relativdrehung des Lagerinnenringes Rl gegenüber dem Lageraußenring RA voneinander abweichende Winkelgeschwindigkeiten einnehmen. Die Bahnräume SB1 , SB2 sind engst benachbart, jedoch überschneiden sich diese Bahnräume RB1 , RB2 nicht, sondern überlappen sich nur hinsichtlich der inneren axialen Endpositionen, ohne dass die Kugeln B1 , B2 in den jeweils anderen Kugelbahnraum eintauchen.

Der Abstand der zweiten Zentrumsbahn ZB2 von der Außenringsitzfläche RA3 des Lageraußenringes RA ist kleiner als der Abstand der zweiten Zentrumsbahn ZB2 von der Innennngsitzfläche RI3 des Lagerinnenringes Rl. Zudem ist der in Richtung der Lagerachse X gemessene Axialabstand S der beiden Zentrumsbahnen ZB1 , ZB2 kleiner, als ein maximaler Durchmesser BD2 der Kugeln B2 eines der Kugelkränze, hier KB2. Bei der hier gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers haben die Kugeln B1 , B2 unterschiedliche Durchmesser BD1 , BD2. Der in Richtung der Lagerachse X gemessene Abstand S der Zentrumsbahnen ZB1 , ZB2 ist kleiner als der Durchmesser BD2 der größeren Kugeln B2. Insbesondere ist der Abstand hier kleiner als das arithmetische Mittel der Kugeldurchmesser BD1 , BD2.

Das hier dargestellte erfindungsgemäße Lager ist zudem derart gestaltet, dass der Radius RB1 der ersten Zentrumsbahn ZB1 der ersten Kugeln B1 kleiner ist als der Radius RB2 der Zentrumsbahn ZB2 der zweiten Kugeln B2. Die Durchmesser BD1 der ersten Kugeln B1 des ersten Kugelkranzes KB1 sind kleiner als die Durchmesser der BD2 der zweiten Kugeln B2 des zweiten Kugelkranzes KB2.

Der kleinste Bahnradius der ersten inneren Wälzkörperlaufbahn RI4 ist kleiner als der kleinste Bahnradius der zweiten inneren Wälzkörperlaufbahn RI5. Zudem ist der kleinste Bahnradius der zweiten inneren Wälzkörperlaufbahn RI5 kleiner ist als der Radius RB1 der ersten Zentrumsbahn ZB1 der ersten Kugeln B1 .

Das erfindungsgemäße zweireihige Schrägkugellager ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, dass der Abstand X1 eines Schnittpunkts P1 einer Lotgeraden L1 mit der Lagerachse X von einer benachbarten, durch die Stirnfläche RI2 definierten Stirnebene des Lagerinnenringes Rl kleiner ist, als der halbe Durchmesser DB2 der zweiten Kugeln B2, wobei diese Lotgerade L1 eine Gerade ist, die in einem Lageraxialschnitt die Strecke zwischen den Kugelzentren Z1 , Z2 mittig teilt und auf dieser Strecke senkrecht steht. Diese die Kugelzentren Z1 , Z2 erfassende Strecke erstreckt sich auf einer Geraden g. Diese Gerade g schneidet die Lagerachse X in einem Punkt C. Der Abstand dieses Punktes C von einer Stirnebene die durch die Stirnfläche RA1 des Lageraußenringes RA definiert ist, liegt im Bereich der 1 ,7 bis 2,4-fachen axialen Gesamtbreite BB des Lagers, insbesondere bei 2, 1 .

Für den zwischen der Geraden g und der Lagerachse X eingeschlossenen Winkel α gilt, dass dieser ein Winkel ist, der größer oder gleich dem arctan ((RB2-RB1 ) / (k x BD2)) ist. Mit RB2 = Radius der Zentrumsbahn der zweiten Kugeln; RB1 = Radius der Zentrumsbahn der ersten Kugeln; k = Drängungsbeiwert; BD2 = Durchmesser der zweiten Kugeln. Wobei der Drängungsbeiwert k kleiner ist als 1 ,22, insbesondere kleiner ist als (BD2 / BD1 ) oder kleiner ist als der Wert„1 ".

Der Kugelkranz KB1 der ersten Kugeln B1 hat hier eine Kugelzahl, die von der Kugelzahl des Kugelkranzes KB2 der zweiten Kugeln B2 abweicht. Bei dem gezeigten Lager umfasst der erste Kugelkranz 13 Kugeln mit einem Durchmesser BD1 von 12,7mm und der zweite Kugelkranz KB2 umfasst 14 Kugeln mit einem Durchmesser BD2 von 13,5 mm. Der Gesamtdurchmesser RAD des Lageraußenringes beträgt hier 88 mm. Der Innendurchmesser RID des Lagerinnenringes Rl beträgt 40,98mm . Die Breite BB beträgt hier 32,5mm. Die erste innere Stirnfläche RH ist axial gegenüber der ersten Stirnfläche RA1 des Lageraußenringes axial zum Lagermittenbereich hin versetzt. Das Versatzmaß 02 ist vorzugsweise größer als der Versatz X1 des Schnitt- punkts P1 gegenüber der Frontebene die durch die Stirnfläche RI2 definiert wird. Die Stirnfläche RI2 ist weiterhin gegenüber der Stirnfläche RA2 des Lageraußenringes axial versetzt, so dass sie in eine von der axialen Lagermitte wegweisende Richtung von der durch die Außenringstirnfläche RA2 definierte Ebene um ein Maß 03 übersteht. Dieses Maß 03 entspricht vorzugsweise dem halben Durchmesser BD2 der zweiten Kugeln und ist größer als das Versatzmaß 02.

Die Darstellung nach Figur 2 veranschaulicht in Form einer Detaildarstellung den Aufbau des erfindungsgemäßen zweireihigen Schrägkugellagers weiter. Wie oben bereits ausgeführt, ist der Abstand X1 eines Schnittpunkts P1 einer Lotgeraden L1 mit der Lagerachse X von einer benachbarten, durch die Stirnfläche RI2 definierten Stirnebene des Lagerinnenringes Rl kleiner, als der halbe Durchmesser DB2 der zweiten Ku- geln B2, wobei diese Lotgerade L1 eine Gerade ist, die in dem vorliegenden, die Lagerachse X enthaltenden Lageraxialschnitt die Strecke zwischen den Kugelzentren Z1 , Z2 mittig teilt und auf dieser Strecke senkrecht steht. Diese Strecke erstreckt sich auf der Geraden g. Diese Gerade g schneidet die Lagerachse X in einem Punkt C. Der Abstand X3 dieses Punktes C von einer Stirnebene die durch die Stirnfläche RA1 des Lageraußenringes RA definiert ist, liegt im Bereich der 1 ,7 bis 2,4-fachen axialen Gesamtbreite BB des Lagers, insbesondere bei 2, 1 . Der Axialabstand X7 der zweiten Zentrumsbahn ZB2 von der zweiten Stirnfläche RI2 des Lagerinnenringes Rl ist kleiner als der Durchmesser DB2 der zweiten Kugeln B2.

Für den zwischen der Geraden g und der Lagerachse x eingeschlossenen Winkel α gilt, dass dieser Winkel α gleich ist arctan (01/ (k x BD2)). Mit 01 = (RB2-RB1 ); RB2 = Radius der Zentrumsbahn der zweiten Kugeln; RB1 = Radius der Zentrumsbahn der ersten Kugeln; k = Drängungsbeiwert; BD2 = Durchmesser der zweiten Kugeln. Wobei der Drängungsbeiwert k kleiner ist als 1 ,22, insbesondere kleiner ist als (BD2 / BD1 ) oder kleiner ist als der Wert„1 ".

Der Schnittpunkt P3 der Lotgeraden mit einer durch die Umlaufbahn ZB1 der Kugel- Zentren Z1 der ersten Kugeln B1 definierten Radialebene E1 liegt auf einem Radialniveau außerhalb der Außenumfangsfläche RA3 des Lageraußenringes RA. Ein Schnittpunkt P2 der Lotgeraden L1 mit einer Umlaufebene der zweiten Kugelzentren Z2 liegt innerhalb des von der Innensitzfläche RI3 des Lagerinnenringes Rl umgriffenen Bohrung, insbesondere auf einem Radialniveau gegenüber der Lagerachse das im Bereich des 0,7- bis 0,8-fachen, insbesondere dem 0,75-fachen Innenradius (0,5 x RID) des Lagerinnenringes Rl liegt.

Die Darstellung nach Figur 3 dient der Veranschaulichung und der Erläuterungen der Proportionen der Lagerbreite BB zur Lagerhöhe BH. Bei dem hier gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel liegt das Verhältnis der Lagerbreite BB zur Lagerhöhe BH im Bereich von 1 ,2 bis 1 ,5, insbesondere bei 1 ,36. Das Verhältnis des Innendurchmessers RID zur Lagergesamtbreite BB liegt im Bereich von 1 ,0 bis 1 ,4, insbesondere wie hier konkret gezeigt bei 1 ,21 . Der Radialabstand X4 der zweiten Zentrumsbahn ZB2 der Zentren Z2 der zweiten Kugeln B2 zur Außenumfangsfläche RA3 ist kleiner als der Abstand X5 der zweiten Zentrumsbahn ZB2 von der Innenumfangsfläche RI3 des Lage- rinnenringes Rl. Der Radialversatz 01 , d.h. die Bahnradiusdifferenz zwischen dem Bahnradius der zweiten Zentrumsbahn ZB2 und dem Bahnradius der ersten Zentrumsbahn ZB1 ist kleiner als der halbe Durchmesser DB2 der zweiten Kugeln B2. Weiterhin liegt der Abstand X5 der zweiten Zentrumsbahn ZB2 von der Innenumfangsfläche RI3 des Lagerinnenringes Rl vorzugsweise im Bereich des 0,8 bis 1 ,2- fachen Durchmessers DB2 der zweiten Kugeln B2, insbesondere bei 1 ,05. Dam it entspricht die Radialdicke des Lagerinnenringes Rl im Bereich des inneren Bahnscheitelpunkts P4 im wesentlichen dem halben Durchmesser DB2 der zweiten Kugeln. Der Axialabstand X7 der zweiten Zentrumsbahn ZB2 von der zweiten Stirnfläche RI2 des Lagerinnenringes Rl ist kleiner als der Durchmesser DB2 der zweiten Kugeln B2.

Die Darstellung nach Figur 4 dient der Veranschaulichung und der Erläuterungen der Axialpositionen der Zentrumsbahnen ZB1 , ZB2 sowie des Axialabstands S zwischen diesen Zentrumsbahnen ZB1 , ZB2. Der Axialabstand S der Zentrumsbahnen ZB1 , ZB2 ist bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemä- ßen zweireihigen Schrägkugellagers so auf den Durchmesser DB2 der zweiten Kugeln B2 abgestimmt, dass dieser Abstand S kleiner oder gleich dem Durchmesser DB2 ist. Der Axialabstand X6 der ersten Zentrumsbahn ZB1 von der ersten Stirnfläche RA1 des Lageraußenringes und der Axialabstand X7 der zweiten Zentrumsbahn ZB2 von der zweiten Stirnfläche RI2 des Lagerinnenringes Rl sind so abgestimmt, dass gilt: (BD1/X6) = q (BD2/X7); wobei q vorzugsweise im Bereich von 0,85 bis 1 ,2, insbesondere bei 1 liegt oder dem Verhältnis des großen Durchmessers DB2 zum kleinen Durchmesser DB1 entspricht.

Die Darstellung nach Figur 5 dient der Veranschaulichung und Erläuterung der Gestal- tung des Lagerinnenringes Rl im sog. 3-Schulter Design oder - wie hier nunmehr ergänzend eingezeichnet im 4-Schulter Design. Wie erkennbar sind beide Laufbahnen RI4, RI5 als im Axialschnitt konkave Laufrillen gestaltet. Die Laufbahn RI4 der ersten Kugeln B1 umfasst wie schon bei den vorangehend erläuterten Darstellungen gezeigt in ihrem der ersten Innenringstirnseite RH benachbarten Bereich eine flache Schulter S3, die eine axiale Haltewirkung der Kugeln B1 bewirkt, sobald diese in den ersten Käfig C1 eingesetzt und auf den Lagerinnenring Rl unter temporärer elastischer Deformation des ersten Käfigs C1 aufgeschoben werden.

In einem axial zwischen den Zentren Z1 , Z2 der Kugeln B1 , B2 liegenden Bereich des Lagerinnenringes Rl ist hier eine weitere Schulter S4 ausgebildet, die sich in radialer Richtung nach außen über das Radialniveau des Bahnscheitelpunktes P4 erhebt. Die Erhöhung der Schulter S4 kann so abgestimmt sein, das diese an das Höhenniveau der ersten Zentrumsbahn ZB1 der ersten Kugel heranragt, oder knapp unter diesem Radialniveau liegt. Diese Schulter kann im Auslaufbereich der mit der zweiten Kugel B2 in Kontakt gelangenden Wandung RI4 gerundet ausgebildet sein, so dass diese dann auf ihrer der ersten Kugel B1 zugewandten Flanke sanft gerundet in die Bahn RI4 übergeht.

Durch das erfindungsgemäße Konzept wird der Abstand S der Kugelkranzzentren Z1 , Z2, d.h. der Lagerreihen reduziert, so dass dieser Werte annehmen kann die gleich oder kleiner sind als der Durchmesser der größten im Lager verbauten Wälzkörper B1 , B2.

Das erfindungsgemäße Lager kann wie oben bereits angesprochen mit einem 3- oder auch mit einem 4-Schulterdesign realisiert werden (d.h. am Lagerinnenring ist die ers- te Laufbahn RI4 als Rinne ausgebildet (3S-Design) oder es ist zudem auch die zweite Laufbahn RI5 als Rinne ausgebildet (4S-Design), wobei die Nebenschulterhöhen dann vorzugsweise deutlich niedriger sind, als die jeweilige axial stützende Hauptschulter S1 , S2. Mindestens eine der Kugelkranzreihen KB1 , KB2 kann in einem einseitig offenen Käfig C1 , C2, insbesondere einem nachstehend noch weiter beschriebenen N-Profil- Käfig geführt werden. Der Begriff Schulterdesign bedeutet hier, dass die entsprechende Kugellaufbahn RI4, RI5 einen Scheitelpunkt P5, P4 aufweist und sich in Richtung zur Kugel B1 , B2 hin die Laufbahn unter Bildung einer Schulter wieder hebt.

An dem erfindungsgemäßen Lager kann in vorteilhafter Weise eine Kugelkranzhalte- funktion insbesondere wenigstens an der kleineren Lagerreihe KB1 realisiert werden. Bei Einsatz des vier Schulter-Designs am Lagerinnenring Rl kann eine Kugelkranzhal- tefunktion für beide Kugelreihen KB1 , KB2 erreicht werden.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Gestaltung der Käfige C1 , C2 stellt eine hohe Kugeldichte und eine leichte Montierbarkeit mit guter Kugelkranzhaltefunktion am Innenring Rl sicher. Die Käfige C1 , C2 können als Käfige mit Außenhalterung realisiert werden, wobei die Außenhalterung hierbei vorzugsweise auf die Laufbahnüberhöhung des Innenringes Rl abgestimmt wird. Der für die jeweilige Wälzkörperreihe KB1 , KB2 eingesetzte Käfig C1 , C2 wird vorzugsweise so gestaltet, dass dessen Käfigbord CB1 , CB2 eine stirnseitige Fläche bereitstellt, deren Abmessungen so abgestimmt sind, dass ein reduzierter, jedoch noch hinreichender Öldurchfluss durch das Lager erreicht wird, so dass Öl-Planschverluste am Lager reduziert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Druckwinkel der beiden Lagerreihen KB1 , KB2 so abgestimmt, dass diese im wesentlichen gleich sind. Diese Druckwinkel können auch unterschiedlich sein, sie liegen gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Bereich 25° bis 40°. Bei dem erfindungsgemäßen Lager sind wie oben ausgeführt vorzugsweise die Teilkreis-Durchmesser (Durchmesser jener Kreisbahnen ZB1 , ZB2 auf welchen sich die Zentren Z1 , Z2 der Kugeln B1 , B2 bewegen) der beiden Kugelreihen KB1 , KB2 unterschiedlich. Die Kugeldurchmesser BD1 , BD2 (vgl. Fig.1 ) der beiden Kugelreihen KB1 , KB2 sind gleich oder vorzugsweise wie hier dargestellt unterschiedlich, wobei im Falle unterschiedlicher Kugeldurchmesser BD1 , BD2 vorzugsweise die Kugeln B1 mit kleinerem Durchmesser BD1 auch bei der Kugelreihe KB1 mit kleinerem Bahnradius RB1 der Kugel- zentrumsbahn ZB1 eingesetzt wird. Die Kugelzahl ist vorzugsweise derart abgestimmt, dass eine maximale Kugelbestückung je Lagerreihe KB1 , KB2 erreicht wird, nach dem Ansatz: ((TK-DM ^* Pi)/(WK- DM)); wobei das Ergebnis hier auf eine ganze Zahl abgerundet wird, TK-DM = Teil- kreisdurchmesser (2x Zentrumbahnradius RB1 bzw. RB2), Pi = 3, 14159; WK-DM = Wälzkörperdurchmesser (BD1 , BD2).