Die Erfindung betrifft ein für die Verwendung in einem Schienenfahrzeug vorgesehe nes Radsatzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft wei terhin ein Schienenfahrzeug mit mindestens einem solchen Radsatzlager.

Ein derartiges Radsatzlager ist beispielsweise aus der DE 102006 015 289 A1 be kannt. Bei dem bekannten Radsatzlager handelt es sich um ein zweireihiges Kegelrol lenlager mit zwei Innenringen und einem einzigen Außenring. Weiter ist bei dem Rad satzlager nach der DE 10 2006 015 289 A1 ein Stützring zur axialen Stützung der In nenringe vorgesehen.

Ein weiteres als Kegelrollenlager ausgebildetes Radsatzlager ist aus der DE 10 2017 119249 A1 bekannt. In diesem Fall ist eine Generatoreinheit am Radsatzlager vorge sehen. Der Stator der Generatoreinheit ist mit einem Deckel verbunden, welcher das Radsatzlager an einer Stirnseite der Radsatzwelle abdeckt.

Die DE 101 28 861 A1 offenbart ein Radsatzlager, welches als zweireihiges Zylinder rollenlager ausgebildet ist. Zwischen dem Zylinderrollenlager und der Radsatzwelle des Schienenfahrzeugs ist ein Dämpfungselement angeordnet, so dass vom Schie nenrad ausgehende Schwingungen das Wälzlager, das heißt Zylinderrollenlager, nur in gedämpfter Form erreichen.

Aus der EP 2 276 658 B1 ist ein Messlager für einen Radsatz eines Schienenfahr zeugs bekannt. Als denkbare Wälzlagertypen sind in der EP 2 276 658 B1 unter ande rem Kugellager, Tonnenrollenlager und Nadellager genannt.

Die DE 10 2017 112 338 A1 beschreibt ein zweireihiges Schrägkugellager. Die DE 10 2007 049 982 A1 offenbart ein Wälzlager mit zwei in O-Anordnung zuei nander schräggestellten Schrägkugellagern.

Die DE 10 2013224 545 A1 beschreibt ein Radlager eines Fahrzeugs mit vier Schrägkugellager-Einheiten.

Die DE 10 2006 025 551 A1 offenbart ein mehrreihiges axial vorgespanntes Schräg kugellager und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickeltes Radsatzlager für ein Schienenfahrzeug anzugeben, wel ches sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen möglicher Nutzungs dauer und Wartungsaufwand auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Radsatzlager mit den Merkma len des Anspruchs 1 . Das Radsatzlager umfasst eine Wälzlageranordnung mit drei Lagerringen, nämlich zwei zur Verbindung mit einer Radsatzwelle vorgesehenen In nenringen und einem zur Verbindung mit einem Gehäuse vorgesehenen Außenring. Die Wälzlageranordnung ist als vierreihiges Schrägkugellager in O-Anordnung ausge bildet, wobei zwei einen ersten Innenring kontaktierende Wälzkörperreihen zur Auf nahme von Axialkräften in einer ersten Richtung und zwei einen zweiten Innenring kontaktierende Wälzkörperreihen zur Aufnahme von Kräften in der entgegengesetzten Axialrichtung vorgesehen sind. Dabei weisen entweder die Innenringe oder der Au ßenring zur Aufnahme einer jeden Wälzkörperreihe eine einschultrige Wälzkörperlauf bahn auf. Die einschultrige Wälzkörperlaufbahn ist, im Querschnitt entlang einer Mit telachse durch das Radsatzlager gesehen, von einer Radiallinie, die senkrecht zu der Mittelachse und durch einen Wälzkörpermittelpunkt jedes Wälzkörpers einer Wälzkör perreihe verläuft, begrenzt. Die Wälzkörperlaufbahn erstreckt sich ausgehend von der Radiallinie und vom Wälzkörpermittelpunkt in Richtung der Schulter über einen Winkel im Bereich von 35° bis 75° bis zu einem Bezugspunkt mit einem gleichbleibenden Ra dius. Ab dem Bezugspunkt ist die Wälzkörperlaufbahn einer, an die Wälzkörperlauf bahn im Bezugspunkt angelegten Tangente folgend ausgebildet. Insbesondere erstreckt sich die Wälzkörperlaufbahn ausgehend von der Radiallinie und vom Wälzkörpermittelpunkt in Richtung der Schulter über einen Winkel im Bereich von 35° bis 50° bis zu dem Bezugspunkt.

Die Wälzkörperlaufbahn ist also, im Querschnitt entlang einer Mittelachse durch das Radsatzlager gesehen, ab dem Bezugspunkt einer, an die Wälzkörperlaufbahn im Be zugspunkt angelegten Tangente folgend ausgebildet. Die Wälzkörperlaufbahn, die die Wälzkörper führt, hat somit im Bereich zwischen der Radiallinie und dem Bezugspunkt einen gleichbleibenden Radius und im äußeren Bereich in Richtung der Schulter kei nen gleichbleibenden Radius, sondern einen tangentialen Auslauf folgend der ange legten Tangente. Dieser sorgt dafür, dass bei höheren axialen Lasten, wie sie bei Bahnanwendungen z.B. durch Schienenstöße auftreten können, Kantenspannungen vermieden werden, da die Kontaktellipse nicht auf einen scharfkantigen Übergang „aufläuft“, sondern sich im tangentialen Auslauf elliptisch ausbreiten kann. Kanten spannungen können damit vermieden werden. Dadurch wird das Reibverhalten ver bessert und die Lebensdauer der Radsatzlagers verlängert. Insbesondere ist der tan gentiale Auslauf ab dem Bezugspunkt noch mindestens 2 mm lang, insbesondere 2 bis 10 mm lang.

Mehrreihige Schrägkugellager in O-Anordnung zeichnen sich allgemein dadurch aus, dass die Drucklinien in ihrer Gesamtheit eine geometrische Form ähnlich dem Buch staben „0“ - genauer: in der Art einer Raute - beschreiben. Von mehrreihigen Lagern in O-Anordnung sind ebenfalls mehrreihige Lager in X-Anordnung zu unterscheiden, bei welchen sich die Drucklinien - wie beim Buchstaben „X“ - schneiden. Im vorlie genden Fall, das heißt bei der vierreihigen Wälzlageranordnung, sind durch die Druck linien des Lagers zwei ineinander geschachtelte Rauten gebildet.

Es wird von der Überlegung ausgegangen, dass bei Radsatzlagern für Schienenfahr zeuge lange Wartungsintervalle, beispielsweise ein wartungsfreier Betrieb über drei Millionen Kilometer, gefordert werden. Beachtenswert ist unter anderem die Fettge brauchsdauer, insbesondere bei im langfristigen Trend bei Schienenfahrzeugen stei genden Drehzahlgrenzen. Die Fettgebrauchsdauer ist unter anderem abhängig von der im Radsatzlager herrschenden Temperatur, wobei diese maßgeblich durch die Reibung im Lager beeinflusst wird.

Ausgehend von diesen Überlegungen wird mit dem vierreihigen Schrägkugellager des Radsatzlagers nach Anspruch 1 ein Wälzlagertyp bereitgestellt, der sich im Vergleich zu Zylinderrollenlagern und Kegelrollenlagern durch eine besonders niedrige Reibung auszeichnet. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass trotz der bauartbedingt feh lenden Linienkontakte, wie sie bei Kegelrollenlagern und Zylinderrollenlagern gegeben sind, eine für die Verwendung in Schienenfahrzeugen ausreichende Tragfähigkeit un ter Nutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums erzielbar ist. Zwischen den In nenringen des Radsatzlagers befindet sich in bevorzugter Ausgestaltung kein Zwi schenring. Vielmehr stoßen die Innenringe vorzugsweise direkt aneinander.

Was vierreihige Schrägkugellager in O-Anordnung, die auch als Twin-Tandem-Lager bezeichnet werden, betrifft, wird zum technischen Hintergrund auf die Dokumente DE 84 05 082 U1 , DE 103 31 936 B4, DE 198 39481 A1 und DE 10 2017 112 338 A1 hingewiesen. In allen genannten Fällen handelt es sich allerdings um Lager für Kraft fahrzeuge.

Die beiden Wälzkörperreihen sind mit besonders geringem, insbesondere fehlendem Axialspiel gebildet. Das heißt die äußeren Wälzkörperreihen sind vorzugsweise durch Wälzkörper, das heißt Kugeln, gebildet, deren Durchmesser um mindestens 5 % und maximal 25% größer, bevorzugt 12 bis 17 % größer, als der Durchmesser der Wälz körper der beiden inneren Wälzkörperreihen ist. Diese Größenverhältnisse tragen zu einer gleichmäßigen Pressung auf niedrigem Niveau bei, wobei im bestimmungsge mäßen Betrieb, das heißt bei Verwendung in einem Schienenfahrzeug, ein gleichmä ßiges Tragbild gegeben ist.

Auf die Verwendung in Schienenfahrzeugen abgestimmt, ist das erfindungsgemäße Radsatzlager hauptsächlich zur Aufnahme von Radialkräften und im untergeordneten Maße zur Aufnahme von Axialkräften konzipiert. Hierbei können Radial- und Axialkräf te von sämtlichen Wälzkörperreihen aufgenommen werden. In bevorzugter Ausgestal- tung weicht der Druckwinkel der beiden äußeren Wälzkörperreihen vom Druckwinkel der beiden inneren Wälzkörperreihen um nicht mehr als 6° ab. Damit ist durch jede Wälzkörperreihe näherungsweise im gleichen Verhältnis eine Abstützung in Radial richtung und eine Abstützung in Axialrichtung möglich. Vorzugsweise beträgt der Druckwinkel einer jeden Wälzkörperreihe mindestens 24° und höchstens 36°, zum Beispiel einheitlich 30°.

In beanspruchungsgerechter und montagefreundlicher Weise sind vorzugsweise durch die Innenringe rillenförmige Wälzkörperlaufbahnen gebildet, wogegen die Wälz körperlaufbahnen des Außenrings einschultrig ausgebildet sind und damit jeweils nur in einer einzigen Axialrichtung eine Abstützung bieten. In der entgegengesetzten Axi alrichtung geht die Laufbahn des Außenrings dagegen in eine zylindrische Innenum fangsfläche des Außenrings über, was einen tangentialen Auslauf der Wälzkörper laufbahn bedeutet. Aber auch eine Ausgestaltung ist möglich, bei welcher der Außen ring rillenförmige Wälzkörperlaufbahnen bildet, wogegen die Wälzkörperlaufbahnen der Innenringe einschultrig ausgebildet sind. Ebenso sind Ausführungsformen reali sierbar, in welchen der Auslauf der Wälzkörperlaufbahn, das heißt derjenige Oberflä chenabschnitt, welcher der Schulter der Laufbahn gegenüber liegt, eine konische Oberfläche beschreibt, wobei sich der entsprechende Konus in Richtung zur der Wälzkörperlaufbahn nächstgelegenen Stirnseite des Außenrings aufweitet.

Im Sinne einer Maximierung der Lebensdauer hat es sich als vorteilhaft herausge stellt, wenn das Axialspiel der beiden äußeren Wälzkörperreihen geringer als das Axi alspiel der beiden inneren Wälzkörperreihen des Twin-Tandem-Lagers ist. Insbeson dere ist an den beiden äußeren Wälzkörperreihen kein Axialspiel gegeben, wogegen das Axialspiel an den beiden inneren Wälzkörperreihen mehr als 10 pm beträgt, wobei von einer Temperatur des Radsatzlagers 20°C ausgegangen wird und weiterhin das Radsatzlager noch nicht am Einsatzort auf einer Radsatzwelle montiert ist. Durch das von den inneren Wälzkörperreihen zu den äußeren Wälzkörperreihen abnehmende Axialspiel ist die Wälzkörperanordnung besonders auch für die Aufnahme von Kippbe lastungen geeignet. Im betriebswarmen Zustand des Radsatzlagers, das heißt bei Temperaturen größer 50°C, wie sie üblicherweise im Betrieb des Radsatzlagers im montierten Zustand auf einer Radsatzwelle auftreten, ist ein Axialspiel der äußeren Wälzkörperreihe und der inneren Wälzkörperreihe gleich 0, so dass sich eine gleichmäßige Belastung aller Wälzkörperreihen ergibt.

Die Wälzkörper einer jeden Wälzkörperreihe können in an sich bekannter Weise je weils durch einen Käfig geführt sein. Ebenso kann die gesamte Wälzlageranordnung in an sich bekannter Weise abgedichtet sein, wobei vorzugsweise reibungsarme Dich tungen zum Einsatz kommen. Als Schmiermittel wird vorzugsweise ein Fett verwen det. Dank der Punktkontakte zwischen den Wälzkörpern und den Lagerringen tritt beim Betrieb des Radsatzlagers lediglich eine moderate Temperaturerhöhung auf, was ein geringe Fettbeanspruchung bedeutet.

Eine signifikante Rolle spielt auch die durch die Punktkontakte im Vergleich zu Linien kontakten verringerte Scherbeanspruchung des Schmiermittels, was ebenfalls der Fettgebrauchsdauer zu Gute kommt. In diesem Zusammenhang wird ergänzend auf die Norm DIN 51825 „Schmierstoffe - Schmierfette K - Einteilung und Anforderungen“ hingewiesen, die für Schmierfette zur Schmierung von Wälzlagern, Gleitlagern und Gleitflächen gilt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung nä her erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 ein Radsatzlager in einer Schnittdarstellung,

Fig. 2 ein Detail des Radsatzlagers.

Ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Radsatzlager dient der Lagerung einer Radsatzwel le 2 in einer tragenden Konstruktion 3 eines nicht gesondert dargestellten Schienen fahrzeugs. Das Radsatzlager 1 umfasst eine Wälzlageranordnung 7 mit zwei Innen- ringen 4, 8 und einem einzigen Außenring 9. Eine Endkappe 11 , die mit Schrauben 12 stirnseitig an die Radsatzwelle 2 angeschraubt ist, stützt die gesamte Wälzlagerano rdnung 7 in einer Axialrichtung ab. Die Schrauben 12 sind durch Bohrungen 14 in der Endkappe 11 gesteckt. Mit 13 sind Dichtungen zur beidseitigen Abdichtung der Wälz lageranordnung 7 bezeichnet. Die Wälzlageranordnung 7 ist mit einem Fett als Schmiermittel geschmiert.

Die Wälzlageranordnung 7 ist als vierreihiges Schrägkugellager in Form eines Twin- Tandem-Lagers aufgebaut. Die einzelnen Wälzkörperreihen sind mit 16, 17, 18, 19 bezeichnet. Hierbei rollen auf dem in der Anordnung nach Figur 1 links befindlichen Innenring 4 die Wälzkörperreihen 16, 17 und auf dem rechts befindlichen Lagerrinnen ring 8 die Wälzkörperreihen 18, 19 ab. Die Wälzkörperlaufbahnen der Innenringe 4, 8 sind mit 21 , die insgesamt vier Wälzkörperlaufbahnen des Außenrings 9 mit 22 be zeichnet. Die Wälzkörper 10, 23 einer jeder Wälzkörperreihe 16, 17, 18, 19 sind in ei nem Käfig 20 geführt.

Durch die Wälzkörperreihen 16, 17 ist eine Abstützung der Radsatzwelle 2 gegenüber dem Lagergehäuse 6 in einer ersten Axialrichtung gegeben. Die Wälzkörperreihen 18, 19 dienen der Abstützung in der entgegengesetzten Axialrichtung. Die gesamte Wälz lageranordnung 7 ist spiegelsymmetrisch zu einer zwischen die Lagerrinnenringe 4, 8 gelegten Ebene ausgebildet. Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, ist der mit D1 bezeichnete Durchmesser der Wälzkörper 10 der beiden inneren Wälzkörperreihen 17, 18 geringer als der mit D2 bezeichnete Durchmesser der Wälzkörper 23 der bei den äußeren Wälzkörperreihen 16, 19. Ein durch sämtliche Wälzkörpermittelpunkte WM einer Wälzkörperreihe 16, 17, 18, 19 gelegter Kreis stellt definitionsgemäß den Teilkreis der betreffenden Wälzkörperreihe 16, 17, 18, 19 dar. Der Teilkreisdurchmes ser der inneren Wälzkörperreihen 17, 18 ist geringer als der Teilkreisdurchmesser der äußeren Wälzkörperreihen 16, 19.

Die insgesamt vier durch die Lagerinnenringe 4, 8 bereitgestellten Laufbahnen 21 sind jeweils rillenförmig ausgebildet. Im Unterschied hierzu sind die Wälzkörperlaufbahnen 22 des Außenrings 9 jeweils als einschultrige Laufbahnen, welche die Form einer hal- ben Rille haben, ausgebildet. In Figur 2 sind an die Wälzkörperlaufbahnen 22 ver schiedene Tangenten T1 , T2 angelegt, die jeweils durch einen Bezugspunkt BP1 , BP2 gelegt sind. Der Bezugspunkt BP2 liegt in jedem Fall auf einer Radiallinie RL, die durch den Wälzkörpermittelpunkt WM gelegt ist und in einer Ebene liegt, zu welcher die Mittelachse 5 der Wälzlageranordnung 7 eine Flächennormale darstellt. Die Tan gente T2, auf welcher der Bezugspunkt BP2 liegt, ist parallel zur Rotationsachse der Wälzlageranordnung 7, das heißt zur Mittelachse 5 der Radsatzwelle 2, ausgerichtet. Die einschultrige Form der Wälzkörperlaufbahn 22 drückt sich dadurch aus, das sämt liche Tangenten, die an die Laufbahn 22 gelegt werden können, in ein und demselben Sinne gegenüber der Mittelachse 5 schräggestellt sind oder im Extremfall, was bei der Tangente T2 der Fall ist, parallel von der Mittelachse 5 beabstandet sind. Die Tangen te T1 , auf welcher der Bezugspunkt BP1 liegt, befindet sich nahe der Schulter. Aus gehend von der Radiallinie RL und dem Wälzkörpermittelpunkt WM liegt der Bezugs punkt BP1 hier auf einer Linie, die mit der Radiallinie RL einen Winkel ß1 , ß2 von etwa 48° einschließt.

Die Wälzkörperlaufbahn 22 ist ab dem Bezugspunkt BP1 einer, an die Wälzkörper laufbahn 22 im Bezugspunkt BP1 angelegten Tangente T1 folgend ausgebildet.

Die Wälzkörperlaufbahn 22, die die Wälzkörper 10, 23 führt, hat im äußeren Bereich in Richtung der Schulter keinen gleichbleibenden Radius, sondern einen tangentialen Auslauf folgend der Tangente T1 . Dieser sorgt dafür, dass bei höheren axialen Las ten, wie sie bei Bahnanwendungen z.B. durch Schienenstöße auftreten können, Kan tenspannungen vermieden werden, da die Kontaktellipse nicht auf einen scharfkanti gen Übergang „aufläuft“, sondern sich im tangentialen Auslauf elliptisch ausbreiten kann. Auf der anderen Seite der Wälzkörperlaufbahn 22 ist die Tangente T2 vorgese hen, die den Verlauf der Wälzkörperlaufbahn 22 vorgibt und die ebenfalls eine unge hinderte Ausbreitung der Kontaktellipse ermöglichen soll. Kantenspannungen können damit vermieden werden. Dadurch wird das Reibverhalten verbessert und die Le bensdauer der Radsatzlagers verlängert.

Die Wälzlagerreihen 17, 18 liegen im Bereich der Innenringe 4, 8 ebenfalls in ein- schultrigen Wälzlagerlaufbahnen 21 . Im Bezugspunkt BP3 ist eine Tangente T3 ange legt, die den Verlauf der Wälzkörperlaufbahn 21 vorgibt und die ebenfalls eine unge hinderte Ausbreitung der Kontaktellipse ermöglichen soll. Lediglich die die Wälzlager- reihen 16, 19 liegen im Bereich der Innenringe 4, 8 in zweischultrigen Wälzlagerlauf bahnen 24.

Mit DL bezeichnete Drucklinien sind gemäß üblicher Definition durch die Wälzkörper- mittelpunkte WM und die Berührpunkte an den Lagerringen 4, 8, 9 gelegt. Die mit a1 , a2 bezeichneten Druckwinkel, welche an den äußeren Wälzkörperreihen 16, 19 be ziehungsweise an der inneren Wälzkörperreihen 17, 18 gegeben sind, betragen im Ausführungsbeispiel einheitlich 30°. Die mit MR bezeichnete Montagerichtung gibt an, in welcher Richtung bei der Montage der Wälzlageranordnung 7 der Außenring 9 ge- genüber dem Innenring 8 zu verschieben ist. Nach erfolgter Montage sind die Wälz körper 23 der äußeren Wälzkörperreihen 16, 19 ohne Spiel in Axialrichtung zwischen dem Innenring 4, 8 und dem Außenring 9 angeordnet. Dagegen ist bei den inneren Wälzkörperreihen 17, 18 ein ebenfalls auf die Axialrichtung bezogenes Spiel von mehr als 10 pm gegeben.

Bezuqszeichenliste

1 Radsatzlager

2 Radsatzwelle

3 tragende Konstruktion

4 Lagerinnenring

5 Mittelachse

6 Lagergehäuse

7 Wälzlageranordnung, vierreihiges Schrägkugellager

8 Lagerinnenring

9 Lageraußenring

10 Wälzkörper 11 Endkappe 12 Schraube

13 Dichtung

14 Bohrung in der Endkappe

15

16 Wälzkörperreihe

17 Wälzkörperreihe

18 Wälzkörperreihe

19 Wälzkörperreihe

20 Käfig 21 Laufbahn des Innenrings 22 Laufbahn des Außenrings

23 Wälzkörper

24 Laufbahn des Innenrings a1, a2 Druckwinkel ß1, ß2 Winkel

BP1 , BP2, BP3 Bezugspunkt

D1 , D2 Wälzkörperdurchmesser

DL Drucklinie

MR Montagerichtung

RL Radiallinie

T1, T2, T3 Tangente WM Wälzkörperm ittelpunkt