Bezeichnung der Erfindung

Mehrreihiges symmetrisches Wälzlager

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf ein symmetrisches Wälzlager und insbesondere auf ein mehrreihiges symmetrisches 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 jedoch 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 mehreren Reihen anzuordnen. Aus der DE 100 60 638 A1 ist beispielsweise ein zweireihiges Wälzlager bekannt. Auf diese Weise ist es möglich, die auf das Lager wirkenden Belastungen auf mehrere Reihen von Wälzkörpern und damit auf mehrere Wälzkörper zu verteilen.

Die Verwendung von Kugeln in derartigen zweireihigen Wälzlagern ist insofern nachteilig, als dies für hohe Achslasten ungeeignet ist. Die Verwendung von Kegelrollen in zweireihigen Radlagem hat den Nachteil, dass hierdurch ein hohes Reibmoment erzeugt wird.

Wälzlager mit mehr als zwei Reihen sind in der Fertigung relativ aufwändig und daneben sind bei der Herstellung geeignete geometrische Dimensionen zu ermitteln.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zur Verfügung zu stellen, das einerseits für hohe Achslast geeignet ist und andererseits mit vertretbarem Aufwand herzustellen und zu montieren ist. Daneben soll ein Wälzlager zur Verfügung gestellt werden, das gegen ein herkömmliches Wälzlager mit Kegelrollen eingetauscht werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß 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. Zwischen diesen Lagerringen ist eine Vielzahl von Wälzkörpern angeordnet. Erfindungsgemäß sind die Wälzkörper in wenigstens vier Reihen angeordnet, wobei wenigstens zwei Reihen einen ersten Teilkreisdurchmesser und zwei weitere Reihen einen von dem ersten Teilkreisruchmesser verschiedenen zweiten Teilkreisdurchmesser aufweisen. Dabei sind diejenigen Reihen, welche den jeweils gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen, bezüglich einer zu einer Längsrichtung des Lagers stehenden Ebene symmetrisch angeordnet.

Unter dem Teilkreisdurchmesser wird der Abstand von einer Symmetrieachse eines Wälzkörpers zu einer Symmetrieachse eines diesem Wälzkörper in der gleichen Reihe genau gegenüberliegenden Wälzkörpers verstanden.

Durch das Vorsehen von wenigstens vier Reihen kann die auf das Lager wirkende Last auf mehrere Reihen und daher mehrere Wälzkörper verteilt werden. Damit ist das Lager insgesamt zur Aufnahme höherer Lasten geeignet.

Durch das Vorsehen unterschiedlicher Teilkreisdurchmesser kann das Lager in besonders geeigneter Weise für die Aufnahme in unterschiedlicher Richtung wirkender Kräfte eingestellt werden. Diejenigen Reihen mit dem größeren Teilkreisdurchmesser sind zur Aufnahme größerer Kräfte geeignet. Daneben kann durch die Verwendung unterschiedlicher Teilkreisdurchmes- ser der Vorteil von kegelförmigen Wälzkörpern, nämlich eine höhere Tragfähigkeit erreicht werden, ohne dass hierzu die Nachteile kegelförmiger Wälzkörper, nämlich eine höhere Reibung, ein höheres Gewicht und eine Verschiebung der Lagerringe gegeneinander, in Kauf genommen werden müssen.

Die Reihen sind bezüglich einer zu einer Längsrichtung des Lagers stehenden Ebene, bei der es sich bevorzugt um eine Mittelebene handelt, symmetrisch angeordnet. Damit handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Wälzlager um ein symmetrisches Wälzlager.

Bevorzugt weist das Wälzlager eine Gesamtbreite von mehr als 35mm auf. In aufwändigen Untersuchungen wurde herausgefunden, dass Wälzlager mit einer Gesamtbreite von mehr als 35mm besonders geeignet sind, um die entstehenden auf das Lager wirkenden Kräfte aufzunehmen.

Vorzugsweise sind die Teilkreisdurchmesser der außen liegenden Reihen größer als die Teilkreisdurchmesser der innen liegenden Reihen. Durch diese Ausführungsform kann die Funktion von kegelförmigen Wälzkörpern erreicht werden, deren Durchmesser sich von außen nach innen verringert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die Wälzkörperdurchmesser der Wälzkörper wenigstens zweier Reihen und besonders bevorzugt sind die Wälzkörperdurchmesser der Wälzkörper der außen liegenden Reihen größer als die Wälzkörperdurchmesser der Wälzkörper der in- nen liegenden Reihen. Durch die von außen nach innen abnehmenden Wälzkörperdurchmesser können ebenfalls die Vorteile von kegelförmigen Wälzkörpern erreicht werden, ohne dass dabei die oben genannten Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

Vorteilhaft ist ein trägerseitiger Außendurchmesser des Lagers um mehr als 6mm größer ist als die Summe aus dem trägerseitigen Teilkreisdurchmesser und dem Wälzkörperdurchmesser der trägerseitigen Wälzkörper. Die träger- seitige Reihe wird im Folgenden auch als die fahrzeuginnenseitig angeordnete Reihe bezeichnet. Um eine noch ausreichende Stabilität des Lagers zu erreichen und gleichzeitig ein möglichst geringes Gewicht des Lagers zu ermöglichen, hat sich die obige Wahl des trägerseitigen Außendurchmessers im Verlauf eingehender Untersuchungen als besonders gut geeigneter Kom- promiss herausgestellt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein flanschseitiger Außendurchmesser des Lagers um mehr als 6mm größer ist als die Summe aus dem flanschseitigen Teilkreisdurchmesser und dem Wälzkörperdurchmesser der flanschseitigen Wälzkörper. Die flanschseitige Reihe wird im Folgenden auch als die fahrzeugaußenseitig angeordnete Reihe bezeichnet. Besonders bevorzugt gelten die genannten Geometrien sowohl für den trägerseitigen als auch den flanschseitigen Außendurchmesser des Lagers.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Teilkreisdurchmes- ser einer innen liegenden Reihe um mehr als 3,5mm größer als der Bohrungsdurchmesser des Wälzlagers. Der Bohrungsdurchmesser entspricht dabei vorzugsweise dem Innendurchmesser des Lagerrings.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der axiale Abstand zwischen der ersten Reihe und der zu dieser ersten Reihe beabstandeten zweiten Reihe geringer als der axiale Abstand zwischen der zweiten Reihe und der zu dieser zweiten Reihe beabstandeten dritten Reihe. Besonders bevor- zugt sind die erste und die zweite Reihe sowie die dritte und die vierte Reihe tandemartig angeordnet und zwischen der zweiten Reihe und der dritten Reihe befindet sich ein Mittelbord des Außen und/oder des Innenrings.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Lagerring und besonders bevorzugt der Innenring aus zwei Innenringhälften aufgebaut. Durch diesen Aufbau wird die Montage des Lagers vereinfacht. Dabei werden vorzugsweise die beiden Innenringhälften in der axialen Richtung des Wälzlagers durch einen Bördelbund miteinander verspannt. Vorzugsweise weist jede der Innenringhälften zwei Laufbahnen für die Wälzkörper auf. Es ist jedoch auch möglich, einen einteiligen Lagerinnenring mit Hilfe eines Bördelbunds zu verspannen. Der Außenring ist bevorzugt einteilig ausgebildet.

Vorzugsweise ist wenigstens eine und besonders bevorzugt eine radial innen angeordnete Laufbahn für die Wälzkörper an einem Flanschkörper vorgese- hen. Dieser Flanschkörper ist dabei vorzugsweise mit dem Innenring bzw. einer Innenringhälfte verspannt, also drehfest gegenüber dieser. Bei dieser Ausführungsform befinden sich die Laufbahnen zweier Reihen, also beispielsweise die Laufbahnen der trägerseitigen Reihen in einer Innenringhälfte. Eine zweite Innenringhälfte ist bei dieser Ausführungsform nicht vorgese- hen und stattdessen sind die Laufbahnen für die flanschseitigen Reihen direkt an bzw. in dem Flanschkörper, an dem auch der Radflansch angeordnet ist, vorgesehen. Auf diese Weise kann der Montageaufwand für das erfin-

dungsgemäße Lager verringert werden.

Bevorzugt sind die Wälzkörper aus einer Gruppe von Wälzkörpern ausgewählt, welche Kugeln, Zylinderrollen, Kegel und dergleichen enthält. Vor- zugsweise befinden sich in allen Reihen Wälzkörper der gleichen Gattung, es ist jedoch auch möglich, in verschiedenen Reihen Wälzkörper unterschiedlicher Gattungen vorzusehen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Druckwinkel we- nigstens zweier Reihen voneinander unterschiedlich. Unter den Druckwinkel werden diejenigen Winkel verstanden, unter denen Druckkräfte vom Außenring über die Wälzkörper auf den Innenring bzw. die Innenringhälften übertragen werden. Genauer gesagt sind die Wälzkörper entlang schräg zur Längsrichtung des Wälzlagers verlaufenden Kontaktlinien verspannt. Die Druckwinkel werden zwischen diesen Kontaktlinien und der Mittelebene definiert. Vorzugsweise sind die Druckwinkel der äußeren Reihen größer als die Druckwinkel der inneren Reihen. Besonders bevorzugt sind jeweils die Druckwinkel der inneren Reihen einerseits und die Druckwinkel der äußeren Reihen andrerseits dem Betrag nach gleich groß. Durch die unterschiedli- chen Druckwinkel ist es möglich, die Belastungsaufnahme des Lagers optimal anzupassen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Wälzlager eine Vorrichtung zur Erfassung der Raddrehzahl auf. Dabei kann es sich bei- spielsweise um eine Magnetscheibe handeln, die infolge Drehung ein wechselndes Signal an einen Sensor ausgibt.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin 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 eines erfindungsgemäßen Wälzlagers; und

Fig. 2 die Darstellung aus Fig. 1 mit eingezeichneten Geometrien.

Das in Fig. 1 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 senkrechten Ebene. Die einzelnen Wälzkörper 5 können in (nicht im Detail gezeigten) Lagerkäfigen verlaufen. Zur Vereinfachung ist in den Figuren 1 und 2 jeweils nur eine Lagerhälfte dargestellt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weisen die einzelnen Reihen 11 , 12, 13 und 14 unterschiedliche Teilkreisdurchmesser Tk1 , Tk2, Tk3, Tk4 auf, die sich, wie eingangs erwähnt, aus dem Abstand einer Wälzkörpermitte eines Wälzkörpers zu einem gegenüberliegenden Wälzkörper und dort wiederum der Wälzkör- permitte ergeben.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsformen weisen die beiden Reihen 11 und 14 größere Teilkreisdurchmesser Tk1 , Tk4 auf als die Reihen 12 und 13. Die Teilkreisdurchmesser der Reihen 11 und 14 sind gleich und auch die Teilkreisdurchmesser Tk2 und Tk3 der Reihen 12 und 13 sind gleich. Damit ist das in Fig. 1 gezeigte Wälzlager bezüglich einer Mittelebene ME sowohl hinsichtlich der Anzahl der Reihen als auch hinsichtlich der jeweiligen Teilkreisdurchmesser symmetrisch.

Die Wälzkörper der Reihen 11 und 14 weisen weiterhin einen größeren Wälzkörperdurchmesser auf als die Reihen 12 und 13. Auf diese Weise kann durch die Tandemanordnung der Reihen 11 und 12 einerseits und die

Tandemanordnung der Reihen 13, 14 andererseits erreicht werden, dass in dem Lager auf die aus dem Stand der Technik bekannten Kegelrollen verzichtet werden kann und andererseits die Vorteile von Kegelrollen genutzt werden können.

An einem Lageraußenring 2 ist ein Flansch 24 vorgesehen, der wiederum zur Anbindung an einen (nicht gezeigten) Träger dient. Zwischen den beiden Reihen 12 und 13 weist der Außenring 2 einen im Wesentlichen radial nach innen weisenden Mittelbord 23 auf. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs- form ist der Flansch 24 in Längsrichtung nicht genau in der Mitte des Wälzlagers angeordnet sondern in Richtung eines Flansches 17 versetzt.

Der Flansch 17 ist bei dieser Ausführungsform einteilig mit einem Flanschkörper 18 ausgebildet, an dem Innenringhälften 3a und 3b eines Lagerinnen- rings 3 angeordnet sind. Genauer sind die Innenringhälften 3a, 3b mit Hilfe eines Bördelbundes 21 und eines Absatzes 22, der in dem Flanschkörper 18 angeordnet ist, in axialer Richtung des Wälzlagers verspannt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind an den beiden Innenring- hälften 3a und 3b jeweils zwei Laufbahnen 9 für die Wälzkörper angeordnet. Es wäre jedoch auch möglich, auf die Innenringhälfte 3a zu verzichten und die entsprechenden Laufbahnen 9 stattdessen in dem Flanschkörper 18 anzuordnen. Auch könnte umgekehrt auf die Innenringhälfte 3b verzichtet werden.

Das Bezugszeichen 19 bezieht sich auf einen radial nach außen weisenden Außenbord des Innenrings 3 bzw. der Innenringhälfte 3b. Dieser Außenbord schließt sich an die Laufbahn 9 der Reihe 14 an.

Das Bezugszeichen 15 bezieht sich auf eine Dichtung für das Wälzlager. Diese Dichtung ist hier als Kassettendichtung ausgeführt und weist an einer an dem Außenring 2 angeordneten Armierung 20 drei Dichtlippen 15a, 15b

und 15c auf. Eine der Dichtlippen 15a ist umfangsseitig radial gegen den Innenring 3 bzw. dessen Innenringhälfte 3b vorgespannt. Eine weitere Dichtlippe 15b liegt axial gegen ein Schleuderblech an. Die dritte Dichtlippe liegt radial gegen das Schleuderblech an.

Je nach Ausführungsform des Lagers wäre es auch möglich, auf einen oder die beiden Flansche 17, 24 zu verzichten. So ist bei einer weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsform nur ein Flansch 24 an dem Außenring 2 angeordnet und dieser Flansch an einem fahrzeugseitigen Träger.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist lediglich ein Flansch 17 vorgesehen, der mit einem (nicht gezeigten) Rad verbunden werden kann und einteilig mit dem Flanschkörper 18 ausgeführt ist.

Fig. 2 zeigt die Darstellung aus Fig. 1 zur Veranschaulichung der Geometrien. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen B die Lagergesamtbreite und das Bezugszeichen D die Lagerhöhe, d. h. den Abstand zwischen einer radial 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 Wälzla- gers. 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. Aus Gründen der übersichtlichkeit sind jedoch nur die

Bezugszeichen Tk1 und Db4 eingezeichnet.

Die Bezugszeichen DU - DI4, wobei jedoch nur der Durchmesser DU gezeigt 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 die jeweils die Druckwinkel.

Die Lagergesamtbreite B ist größer als die Summe aller Wälzkörperdurchmesser addiert mit den Bordbreiten m des Innenrings und der Mittelbordbreite n. Daneben ist die Lagergesamtbreite größer als 35 mm.

Die jeweils außen liegenden Reihen weisen größere Teilkreisdurchmesser auf. Dies bedeutet, dass der Teilkreisdurchmesser Tk1 der Reihe 11 größer als der Teilkreisdurchmesser Tk2 der Reihe 12 und der Teilkreisdurchmesser Tk4 der Reihe 14 größer als der Teilkreisdurchmesser Tk3 der Reihe 13 ist.

Der trägerseitige Außendurchmesser E des Außenrings ist bei der in Fig. 2 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 genannte Summe.

Bevorzugst ist der Teilkreisdurchmesser Tk3 um wenigstens 3,5 mm größer als der Bohrungsdurchmesser A. Der flanschseitige Außendurchmesser F ist bevorzugt um mehr als 6mm größer als der Teilkreisdurchmesser Tk1 der Reihe 11 zuzüglich des Wälzkörperdurchmessers Dw1.

Weiterhin sind bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform die jeweiligen Druckwinkel α1 und α4 der Reihen 11 und 14 größer als die Druckwinkel α2, α3 der Reihen 12 und 13. Dabei werden die Winkel gegenüber der Mittelebene ME betrachtet. Dies bedeutet, dass die Druckwinkel der äußeren Rei- hen, 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

9 Laufbahn

11 , 12, 13, 14 Reihen

15 Dichtungseinrichtung

15a, 15b, 15c Dichtlippe

17 Flansch

18 Flanschkörper

20 Armierung

21 umgebördelter Rand

22 Absatz

23 Mittelbord des Außenrings

24 Flansch

31 radial innen liegender Abschnitt einer Laufbahn

ME Mittelebene

A Bohrungsdurchmesser

B Lagergesamtbreite

D Lagerhöhe

E fahrzeuginnenseitiger bzw. trägerseitiger Außendurch messer

F flanschseitiger Außendurchmesser

M Lagermitte n Mittelbordbreite m Bordbreite des Innenrings

Db1 - Db4 Borddurchmesser der einzelnen Reihen

DU - DI4 Laufbahngrunddurchmesser

Dw1 - Dw4 Durchmesser der jeweiligen Wälzkörper

Tk1 - Tk4 Teilkreisdurchmesser α1 , α2, α3, Druckwinkel α4