Wälzlager

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein um eine Rotationsachse angeordnetes Wälzlager mit einer Lageraußenringanordnung, welche einen Lageraußenring, ein Federelement und eine Hülse umfasst, wobei das Federelement und die Hülse konzentrisch zum Lageraußenring angeordnet sind und das Federelement in radialer Richtung, welche senkrecht zur Rotationsachse verläuft, zwischen dem Lageraußenring und der Hülse angeordnet ist.

Hintergrund der Erfindung

DE 10 2014 220 068 A1 offenbart ein Wälzlager, welches auf einem Lageraußenring ein Isolationselement zur Entkoppelung akustischer Schwingungen aufweist. Das Isolationselement weist über einen Großteil seiner axialen Breite einen Abstand zum Lageraußenring in radialer Richtung auf. An den axialen Enden weist das Isolationselement radiale Fortsätze auf, mit welchen es sich am Lageraußenring abstützt und mit diesem in Verbindung steht.

DE 10 2014 118 553 A1 offenbart ein Wälzlager mit einem Lageraußenring, einem Adapterring und einer Dämpfungsschicht. Die Dämpfungsschicht ist so angeordnet, dass sie den Lageraußenring oder den Adapterring in zwei voneinander unabhängige Teile separiert.

DE 200 12 676 U1 offenbart eine Verbindung eines Lagerrings mit einem Trägerteil. Der Lagerring besteht aus einem Grundkörper und einem umlaufenden Ring. Der Ring ist mit dem Grundkörper verbunden und weist durchgehend eine nichtebene Kontur auf. Das Trägerteil weist ebenfalls eine nichtebene Kontur auf. Zwischen Trägerteil und Lagerring ist ein elastomeres Element eingebracht. Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Wälzlager anzugeben.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Wälzlager mit einer, um eine axial verlaufende Rotationsachse angeordneten, Lageraußenringanordnung, welche einen Lageraußenring und eine konzentrisch zum Lageraußenring angeordnete Hülse aufweist, wobei in radialer Richtung, senkrecht zur Rotationsachse, ein Federelement zwischen Lageraußenring und Hülse angeordnet ist, wobei sich das Federelement umlaufend aus Segmenten zusammensetzt, wobei an Segmentenden, an welchen jeweils zwei Segmente aneinander treffen, eine erste Stützstelle ausgebildet ist, welche den Lageraußenring kontaktiert, wobei ein Segment eine zweite Stützstelle aufweist, welche die Hülse kontaktiert, und wobei zwischen dem Federelement und dem Lageraußenring ein erster Zwischenraum ausgebildet ist, welcher mit einem Dämpfelement ausgefüllt ist. Das Wälzlager ist vorzugsweise als Kugellager ausgeführt und ist um eine Rotationsachse angeordnet, welche in axialer Richtung verläuft. In axialer Richtung bedeutet in Richtung der Rotationsachse, unabhängig von der Lage der Rotationsachse im Raum. Das Wälzlager weist eine Lageraußenringanordnung auf, welche aus einem Lageraußenring, einem Federelement und einer Hülse besteht. Das Federelement ist konzentrisch zum Lageraußenring angeordnet und umgibt den Lageraußenring in Umfangsrichtung. In Umfangsrichtung bedeutet um die Rotationsachse im oder gegen den Uhrzeigersinn um laufend. Das Federelement ist in radialer Richtung, welche senkrecht zur axialen Richtung verläuft, weiter von der Rotationsachse beabstandet als der Lageraußenring. Das Federelement ist umlaufend umgeben von einer Hülse, welche konzentrisch zum Lageraußenring angeordnet ist. Die Hülse weist in radialer Richtung einen größeren Abstand zur Rotationsachse auf als das Federelement. Je nach Anwendungsfall und Einbausituation können Wälzlager im Betrieb störende Geräusche verursachen. Bei Getriebeanwendungen können beispielsweise Verzahnungsgeräusche oder Losteilrasseln auftreten. Derartige Geräusche werden durch periodische Anregungsmechanismen verursacht. Diese führen durch direkte und indirekte Übertragung zu Geräuschen in Form von Luftschall. Bei direkter Übertragung verursacht eine Anregungsquelle unmittelbar Luftdruckschwankungen, die sich in Form von Luftschall ausbreiten können. Für die Geräuschentwicklung bei Getrieben ist insbesondere die indirekte Übertragung von Bedeutung. Hier wird eine zeitlich veränderliche Betriebskraft in eine Systemstruktur eingeleitet, wo sie einer Körperschallübertragungskette, auch als Transferpfad bezeichnet, folgt. In Form von Körperschall wird die Betriebskraft von der Quelle durch die Getriebestruktur bis zum Gehäuse weitergeleitet. Von dort aus dringt der Körperschall bis hin zur Oberfläche, welche den Luftschall abstrahlt. Die maßgeblichen Bauteile in der Übertragungskette sind Strukturbauteile, welche im direkten Kraftfluss mit dem Gehäuse stehen. Hierzu zählen beispielsweise Lagerplatten, Lagerschilde, Hohlräder, Lagerschalen, Lagerringe und Gehäuseteile. Eine Möglichkeit einer Geräuschreduktion besteht darin, die Bauteile an den Schnittstellen zum Gehäuse zu isolieren. Hierzu können Elastomere ins Wälzlager eingebracht werden. Diese Schwingungsentkopplungen gehen jedoch mit der Herabsetzung der Lagersteifigkeit einher, welche sich unvorteilhaft auf das Betriebsverhalten weiterer Bauteile auswirken kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass eine Bedämpfung von Schwingungen im Wälzlager anstelle einer Schwingungsentkopplung zielführend ist. Das erfindungsgemäße Wälzlager weist ein Federelement auf, das in Umfangsrichtung in Segmente unterteilt ist. Ein Segment weist konstruktive Merkmale auf, welche auch von anderen Segmenten des Federelements aufgewiesen werden. Eine Anzahl an Segmenten ist also gleichartig aufgebaut. Das Federelement besteht aus Segmenten, welche in Umfangsrichtung aneinandergereiht sind. Die aneinandergereihten Segmente bilden das Federelement. Ein Segment weist in Umfangsrichtung zwei Enden auf. An jedem Ende ist das Segment mit einem direkt angrenzenden Segment verbunden. Die Stelle, an welchen die Enden von zwei in Umfangsrichtung benachbarten Segmenten aneinanderstoßen, bildet eine erste Stützstelle. Die erste Stützstelle steht an einer radial nach innen, also zur Rotationsachse hin, gerichtete Fläche des Federelements in Kontakt mit einer radial nach außen, also weg von der Rotationsachse, gerichteten Fläche des Lageraußenrings. Die erste Stützstelle des Federelements stützt sich in radialer Richtung am Lageraußenring ab. Zwischen den zwei Enden eines Segments in Umfangsrichtung weist das Segment eine zweite Stützstelle auf. Die zweite Stützstelle steht an einer radial nach außen gerichteten Fläche in Kontakt mit einer radial nach innen gerichteten Fläche der Hülse. Die zweite Stützstelle des Federelements stützt sich in radialer Richtung an der Hülse ab. An der zweiten Stützstelle weist das Federelement einen maximalen Abstand zum Lageraußenring auf. Zwischen zwei Enden eines Segments in Umfangsrichtung ist ein radialer Abstand zum Lageraußenring ausgebildet, welcher einen ersten Zwischenraum zwischen dem Federelement und dem Lageraußenring erzeugt. Der erste Zwischenraum ist ausgefüllt mit einem Material mit schwingungsreduzierenden Eigenschaften, einem Dämpfelement. Das Federelement ist aus Metall oder Kunststoff ausgeführt. Vorzugsweise ist das Federelement als ein Ring mit einer wellenartigen oder polygonartigen Kontur in Umfangsrichtung ausgeführt und ist in sich geschlossen. Das Federelement kann in Umfangsrichtung auch axial oder radial geschlitzt sein. Es kann einen axial verlaufenden Spalt aufweisen, sodass das Federelement zwei, sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Enden aufweist. Unter Last setzt das Federelement eine elastische Deformation in Form von Einfedern um. Das Einfedern ist eine reversible Verschiebung eines oder mehrerer Bereiche des Federelements in eine oder mehrere Richtungen, welche im laufenden Betrieb durch Krafteinwirkung auftritt. Das Federelement weist einen geringen Steifigkeitskoeffizienten im Verhältnis zum umgebenden Gehäuse und eingeschlossenen Lager auf. Durch den Kontakt des Lageraußenrings mit dem Federelement an der ersten Stützstelle werden Schwingungen, welche etwa über eine Welle, einen Lagerinnenring und Wälzkörper an den Lageraußenring übertragen werden, an das Federelement weitergegeben. Da das Federelement eine geringere Steifigkeit aufweist als die Umgebungsbauteile wird die übertragene Energie in eine elastische Deformation des Federelements übersetzt, das Federelement gerät in Bewegung. Dabei stellt die Hülse sicher, dass die Position des Federelementes über Lebensdauer definiert ist. Die Bewegungsenergie des Federelements wird durch das Dämpfelement im ersten Zwischenraum absorbiert. Diese Transferkette ist ein Kreislauf, bei welchem durch eine Wechselwirkung zwischen Federelement und Dämpfelement eine Ausbreitung von Körperschall unterbunden wird. In einigen Anwendungsfällen ist es erforderlich, dass das Federelement mit dem Lageraußenring oder der Hülse oder auch mit dem Lageraußenring und der Hülse fest verbunden ist. Für diese Fälle kann die Feder gegen Verdrehen durch einen Schweißpunkt gesichert werden oder auch um laufend durch eine Schweißnaht befestigt werden. Das erfindungsgemäße Wälzlager wird insbesondere zur Lagerung einer axial vorgespannten Zwischenwelle oder Eingangswelle verwendet. Hierbei ist mindestens eine Lagerstelle mit dem erfindungsgemäßen Wälzlager versehen.

Vorzugsweise weist ein Segment, ausgehend von einer ersten Stützstelle, einen Abstand zum Lageraußenring in radialer Richtung auf, welcher in Umfangsrichtung zunimmt, in einer zweiten Stützstelle ein Maximum erreicht und anschließend bis zu einer ersten Stützstelle wieder abnimmt. Bevorzugtermaßen vergrößert ein Segment des Federelements in seinem Verlauf in Umfangsrichtung den radialen Abstand zum Lageraußenring und reduziert ihn anschließend wieder. Ein Segment ist durch zwei Segmentenden begrenzt. An den Segmentenden ist ein Abstand in radialer Richtung vom Federelement zum Lageraußenring minimal, da das Federelement in diesem Bereich den Lageraußenring kontaktiert. In Umfangsrichtung wächst der Abstand innerhalb eines Segments in radialer Richtung zwischen Federelement und Lageraußenring. Wendepunkt hierfür ist eine zweite Stützstelle. Eine zweite Stützstelle ist ein Bereich, in welchem der Abstand in radialer Richtung zwischen Federelement und Lageraußenring von zunehmend zu abnehmend wechselt. An einer zweiten Stützstelle erreicht der radiale Abstand zwischen Federelement und Lageraußenring ein Maximum, bezogen auf das Segment, in welchem sich die zweite Stützstelle befindet. Bevorzugtermaßen weist ein Segment in Umfangsrichtung eine bogenförmige Kontur auf. Vorzugsweise weist ein Segment in einem Querschnitt, dessen Ebene von der Rotationsachse senkrecht durchstoßen wird, das Profil eines Teilkreises auf. Im selben Querschnitt weist demnach das Federelement, ausgehend von einer zweiten Stützstelle hin zu einer in Umfangsrichtung nächstgelegenen zweiten Stützstelle, ein M-förmiges Profil auf, wobei die Ecken des Ms abgerundet sind. Eine Aneinanderreihung von Segmenten mit bogenförmiger Kontur führt zu einem Federelement, welches als ein in Umfangsrichtung gewellter Ring ausgeformt ist. Ein Dämpfelement, welches sich im ersten Zwischenraum befindet, nimmt folglich im Querschnitt, dessen Ebene von der Rotationsachse senkrecht durchstoßen wird, eine Sichelform an.

Bevorzugtermaßen weist das Federelement in Umfangsrichtung eine polygonartige Kontur auf. Vorzugsweise weist das Federelement Segmente auf, welche sich in einem Querschnitt, dessen Ebene von der Rotationsachse senkrecht durchstoßen wird, aus geradlinig verlaufenden Segmentabschnitten zusammensetzen. Von zwei benachbart gelegenen ersten Stützstellen ausgehend, führt jeweils ein geradliniger Segmentabschnitt zu einer zweiten Stützstelle, welche in Umfangsrichtung zwischen den zwei ersten Stützstellen gelegen ist. Ein Segment weist demnach eine spitz zulaufende Kontur auf im Querschnitt, dessen Ebene von der Rotationsachse senkrecht durchstoßen wird. Im selben Querschnitt weist demnach das Federelement, ausgehend von einer zweiten Stützstelle hin zu einer in Umfangsrichtung nächstgelegenen zweiten Stützstelle, ein M-förmiges Profil auf. Eine Aneinanderreihung der Segmente führt zu einem Federelement, welches in Umfangsrichtung eine polygonartige Kontur aufweist. Das Federelement ist als Polygonring ausgebildet. Ein Dämpfelement, welches sich im ersten Zwischenraum befindet, nimmt folglich im Querschnitt, dessen Ebene von der Rotationsachse senkrecht durchstoßen wird, eine Dreiecksform an.

Bevorzugtermaßen ist zwischen dem Federelement und der Hülse ein zweiter Zwischenraum ausgebildet, welcher mit einem Dämpfelement ausgefüllt ist. Vorzugsweise bildet die Hülse zum Federelement durchgängig oder segmentweise einen Abstand in radialer Richtung aus. Durch den Abstand wird ein zweiter Zwischenraum erzeugt. Der zweite Zwischenraum ist gefüllt mit einem Dämpfelement, also einem Material oder einer Matenalzusammensetzung, welche Dämpfungseigenschaften aufweist. In einem Querschnitt, dessen Ebene von der Rotationsachse senkrecht durchstoßen wird, kann ein Dämpfelement im zweiten Zwischenraum unterschiedliche geometrische Formen annehmen. Diese Formen hängen von der Kontur des Federelements ab. Ein Dämpfelement in einem zweiten Zwischenraum kann im Querschnitt unter anderem halbmondförmig ausgeführt sein. Das Federelement kann von einem Dämpfelement teilweise umgeben oder gänzlich in einem Dämpfmaterial eingebettet sein. Der Werkstoff oder die Werkstoffzusammensetzung eines Dämpfelements in einem zweiten Zwischenraum kann von dem Werkstoff oder der Werkstoffzusammensetzung eines Dämpfelements in einem ersten Zwischenraum verschieden sein.

Bevorzugtermaßen weist die Hülse axial einseitig einen Radialbord auf, welcher in radialer Richtung zur Rotationsachse hin orientiert ist. Bevorzugtermaßen geht die Hülse auf einer Seite in axialer Richtung in eine Krümmung über und verläuft im Anschluss geradlinig radial nach innen, also zur Rotationsachse hin ausgerichtet. Damit bildet die Hülse axial einseitig einen Bord in radialer Richtung aus, also einen Radialbord. Insbesondere hinterschneidet der Radialbord den Lageraußenring und bildet einen Anschlag bei der Positionierung des Lageraußenrings. Zudem trägt der Radialbord zur homogenen Verteilung eines Dämpfelements während der Fertigung des Wälzlagers bei. Der Radialbord kontaktiert den Lageraußenring flächig. Im Betrieb wird der Lageraußenring in Bewegung versetzt. Der Lageraußenring reibt am Radialbord der Hülse, Bewegungsenergie wird in Reibungsenergie umgewandelt und damit eine Schwingungsübertragung an weitere Komponenten reduziert. Damit trägt der Radialbord der Hülse zu einer Bedämpfung und damit Geräuschreduktion des Gesamtsystems bei.

Bevorzugtermaßen ist das Federelement mehrteilig ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform setzt sich das Federelement aus mehreren Bauteilen zusammen. Insbesondere sind die Bauteile konzentrisch zueinander angeordnete, ringartige Elemente. Ein ringartiges Element kann ein geschlossener oder offener Kreisring sein oder auch ein wellenartig oder polygonartig profilierter Ring. Die Bauteile können kontaktlos oder berührend angeordnet sein. Auch können die Bauteile des Federelements kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig teilweise oder gänzlich miteinander verbunden sein. Insbesondere ist eine derartige Bauteilkombination als Federelement zur Schwingungsdämpfung förderlich, bei welcher ein Bauteil als ein ringartiges Element mit wellenförmigem Profil und ein Bauteil als runder Kreisring ausgeführt ist. Durch die mehrteilige Ausführung des Federelements entsteht ein dritter Zwischenraum. Der dritte Zwischenraum ist vorzugsweise mit einem Dämpfelement ausgefüllt. Der Werkstoff oder die Werkstoffzusammensetzung eines Dämpfelements in einem dritten Zwischenraum kann von dem Werkstoff oder der Werkstoffzusammensetzung eines Dämpfelements in einem ersten Zwischenraum oder einem zweiten Zwischenraum verschieden sein.

Bevorzugtermaßen weist das Federelement in um laufender Richtung Aussparungen auf. Vorzugsweise ist das Federelement in um laufender Richtung mit Durchgangslöchern durchsetzt. Durchgangslöcher sind Löcher im Federelement, welche das Federelement in radialer Richtung durchstoßen. Bei einem Einspritzen von Dämpfelement im Fertigungsprozess sind Leerräume somit von mehreren Seiten zugänglich. Indem die Durchgangslöcher einen Durchfluss von Dämpfelement durch das Federelement ermöglichen, fördern sie eine homogene Verteilung des Dämpfelements. Die Aussparungen können rund oder auch eckig ausgeführt sein. Darüber hinaus können die Aussparungen auch als Schlitze ausgeführt sein.

Bevorzugtermaßen ist das Dämpfelement als Polymer ausgeführt. Vorzugsweise besteht das Dämpfelement aus einem polymeren Werkstoff. Insbesondere EPDM, Polyurethanschaum oder andere Elastomere sind als Werkstoff für das Dämpfelement geeignet.

Vorzugsweise umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 6 die folgenden Schritte: a) Einlegen des Lageraußenrings, der Hülse und des Federelements in ein Werkzeug b) Koaxiale Positionierung der Hülse und des Lageraußenrings c) Positionierung des Federelements axial beabstandet zum Radialbord der Hülse d) Axial einseitiges Einspritzen eines Dämpfelements auf der dem Radialbord der Hülse axial abgewandten Seite des Wälzlagers e) Aushärten des Dämpfelements.

Bevorzugtermaßen weist ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagers mit einer, um eine axial verlaufende Rotationsachse angeordneten, Lageraußenringanordnung, welche einen Lageraußenring und eine konzentrisch zum Lageraußenring angeordnete Hülse aufweist, wobei in radialer Richtung, senkrecht zur Rotationsachse, ein Federelement zwischen Lageraußenring und Hülse angeordnet ist, wobei das Federelement um laufend aus Segmenten zusammensetzt, wobei an Segmentenden, an welchen jeweils zwei Segmente aneinander treffen, eine erste Stützstelle ausgebildet ist, welche den Lageraußenring kontaktiert, wobei ein Segment eine zweite Stützstelle aufweist, welche die Hülse kontaktiert, und wobei zwischen dem Federelement und dem Lageraußenring ein erster Zwischenraum ausgebildet ist, welcher mit einem Dämpfelement ausgefüllt ist, wobei die Hülse axial einseitig einen Radialbord aufweist, welcher in radialer Richtung zur Rotationsachse hin orientiert ist, fünf Schritte auf: In einem ersten Schritt werden der Lageraußenring, die Hülse und das Federelement in ein bereitgestelltes Werkzeug eingelegt. Der Radialbord der Hülse dient hierbei als Anschlag bei der Positionierung des Lageraußenrings. In einem zweiten Schritt werden der Lageraußenring und das Federelement koaxial im Werkzeug positioniert. In einem dritten Schritt wird das Federelement mit einem Abstand in axialer Richtung zum Radialbord der Hülse positioniert. In einem vierten Schritt wird ein Dämpfelement axial auf der Seite des Wälzlagers, an welcher sich kein Radialbord befindet, eingespritzt. Das Dämpfelement verteilt sich zwischen dem Lageraußenring und dem Federelement im ersten Zwischenraum. Das Dämpfelement kann sich bis zu den axialen Enden des Federelements ausbreiten und das Federelement auf diese Weise axial beidseitig und radial einseitig umschließen. Der Radialbord der Hülse verhindert, dass das Dämpfelement in den Raum zwischen Lageraußenring und Hülse fließt. Stößt das Dämpfelement beim Einspritzen axial an den Radialbord, wird es verdichtet und ein Teil fließt ein Stück weit in die axiale Gegenrichtung. Auf diese Weise können entstandene Hohlräume geschlossen werden und das Dämpfelement kann homogen verteilt werden. In einem fünften Schritt wird das Dämpfelement ausgehärtet. In der Regel wird dazu das gesamte Wälzlager auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher sich das Dämpfelement verfestigt, ohne dass die Temperatur einen härtenden Effekt auf das restliche Wälzlager ausübt. Ein mögliches Verfahren zur Aushärtung ist eine Vulkanisation. Zur Aushärtung kann das Dämpfelement auch einer lokalen Behandlung, wie etwa einer selektiven Bestrahlung ausgesetzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Das erfindungsgemäß ausgebildete Wälzlager wird nachfolgend in mehreren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 einen perspektivischen axialen Ausschnitt auf eine Prinzipdarstellung des Wälzlagers;

Figur 2 einen Querschnitt des Wälzlagers aus Figur 1 ;

Figur 3 eine axiale Draufsicht auf eine Ausführungsform des Wälzlagers;

Figur 4 eine axiale Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Wälzlagers.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt eine perspektivische axiale Draufsicht auf ein als Kugellager ausgebildetes Wälzlager 1 mit einer Lageraußenringanordnung 3. Dabei ist ein Ausschnitt des Wälzlagers 1 dargestellt, welcher einzelne Komponenten mitunter geschnitten zeigt, um den Aufbau der Lageraußenringanordnung 3 im Prinzip abzubilden. Das Wälzlager 1 setzt sich zusammen aus einem um eine Rota- tionsachse 2 angeordneten Lagerinnenring 19 und einem dazu konzentrisch angeordneten Lageraußenring 4 größeren Durchmessers. Zwischen dem Lagerinnenring 19 und dem Lageraußenring 4 befindet sich ein Käfig 20, welcher Wälzkörper 21 in Form von Kugeln führt. Die Rotationsachse 2 verläuft in axialer Richtung a und senkrecht zur Rotationsachse 2 verläuft eine radiale Richtung r. Der Lageraußenring 4 ist Bestandteil der Lageraußenringanordnung 3. In radialer Richtung r ist der Lageraußenring 4 umlaufend umgeben von einem Federelement 6. Das Federelement 6 kann sich unter Krafteinwirkung elastisch deformieren. Das Federelement 6 weist im Vergleich zum Lageraußenring 4 eine geringere Dicke in radialer Richtung r auf, seine axiale Breite entspricht in etwa der des Lageraußenrings 4. Das Federelement 6 weist eine radial nach innen gerichtete Grenzfläche auf, also eine zur Rotationsachse 2 hin orientierte Fläche und eine radial nach außen gerichtete Grenzfläche, also eine Fläche, welche von der Rotationsachse 2 wegorientiert ist. Das Federelement 6 weist in Umfangsrichtung ein gewelltes Profil auf, das heißt, sein Abstand d in radialer Richtung r zum Lageraußenring 4 ist im Wechsel abnehmend und zunehmend. In Bereichen des Federelements 6, in welchen sich der Abstand d des Federelements 6 zum Lageraußenring 4 in radialer Richtung r von abnehmend zu zunehmend ändert, ist eine erste Stützstelle 10 ausgebildet. Das Federelement 6 ist in umlaufender Richtung in Segmente 7 unterteilt. Ein Segment 7 weist in um laufender Richtung eine bogenförmige Kontur 14 und zwei Segmentenden 8, 9 auf. Der Federring 6 weist durch eine Aneinanderreihung der Segmente 7 mit der bogenförmigen Kontur 14 über den gesamten Umfang ein gewelltes Profil auf. Die erste Stützstelle 10 ist dort ausgebildet, wo ein Segmentende 8 eines Segments 7 auf ein Segmentende 9 eines in umlaufender Richtung benachbarten Segments 7 trifft. Die erste Stützstelle 10 des Federelements 6 macht Kontakt mit dem Lageraußenring 4. Dabei stützt sich die erste Stützstelle 10 mit einer radial nach innen, also hin zur Rotationsachse 2, gerichteten Fläche an einer radial nach außen, also weg von der Rotationsachse 2, orientierte Fläche des Lageraußenrings 4 ab. Das Federelement 6 weist in Umfangsrichtung Aussparungen 18 auf, welche als in Umfangsrichtung gleichverteilte Löcher ausgeführt sind. Das Federelement 6 ist um laufend umgeben von einer kreisringförmigen Hülse 5, welche in radialer Richtung r weiter von der Rotationsachse 2 beabstandet ist als das Federelement 6. Die Hülse 5 weist eine zum Federelement 6 vergleichbare axiale Breite auf. Innerhalb eines Segments 7 nimmt der Abstand d des Federelements 6 zum Lageraußenring 4 in radialer Richtung r, ausgehend von einem Segmentende 8, zunächst zu und erreicht dann einen maximalen Abstand dM in radialer Richtung r zum Lageraußenring 4. Anschließend nimmt der Abstand d in radialer Richtung r zum Lageraußenring 4 in seinem Verlauf zum anderen Segmentende 9 wieder ab. Dort wo sich der maximale Abstand dM in radialer Richtung r zum Lageraußenring 4 befindet, ist eine zweite Stützstelle 11 ausgebildet. Die zweite Stützstelle 11 des Federelements 6 stützt sich mit einer radial nach außen, also weg von der Rotationsachse 2, gerichteten Fläche an einer eine radial nach innen, also hin zur Rotationsachse 2, gerichtete Fläche der Hülse 5 ab. Durch die bogenförmige Kontur 14 eines Segments 7 des Federelements 6 in Umfangsrichtung ist zwischen dem Federelement 6 und dem Lageraußenring 4 ein erster Zwischenraum 12 ausgebildet. Zwischen dem Federelement 6 und der Hülse 5 ist ein zweiter Zwischenraum 16 ausgebildet. Der erste Zwischenraum 12 und der zweite Zwischenraum 16 sind durch ein Dämpfelement 13 ausgefüllt. Die Aussparungen 18 ermöglichen im Fertigungsprozess eine homogene Verteilung des Dämpfelements 13 im ersten Zwischenraum 12 und im zweiten Zwischenraum 16.

Im laufenden Betrieb werden Schwingungen im Gesamtsystem von einem Körper, auf welcher der Lagerinnenring 19 sitzt, über den Lagerinnenring 19, die Wälzkörper 21 und den Käfig 20 an den Lageraußenring 4 weitergegeben. Über die erste Stützstelle 10 gehen die Schwingungen in das Federelement 6 über. Da das Federelement 6 einen geringeren Steifigkeitskoeffizienten aufweist als die umgebenden Bauteile, wird das Federelement 6 in Bewegung versetzt. Das in radialer Richtung r beidseitig angrenzende Dämpfelement 13 absorbiert einen Großteil der Bewegungsenergie des Federelements 6. Eine Ausbreitung von Schwingungen und damit Körperschall wird reduziert.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt des in Figur 1 dargestellten Wälzlagers 1 in radialer Richtung r durch eine Ebene, in welcher eine Rotationsachse 2 verläuft. Die Rotationsachse 2 verläuft in axialer Richtung a, senkrecht dazu verläuft die radiale Richtung r. Das Wälzlager 1 ist in radialer Richtung r um eine Welle 22 angeordnet, welche entlang der Rotationsachse 2, also in axialer Richtung a, verläuft. Das Wälzlager 1 weist einen Lagerinnenring 19 auf, welcher um laufend an der Welle 22 anliegt. Konzentrisch zum Lagerinnenring 19 ist ein Lageraußenring 4 angeordnet. Der Lageraußenring 4 ist um laufend umgeben von einem Federelement 6. Das Federelement 6 ist umlaufend umgeben von einer Hülse 5. Zwischen Lagerinnenring 19 und Lageraußenring 4 sind in einem Käfig 20 Wälzkörper 21 in Form von Kugeln drehbar gelagert. Die Rotationsachse 2 teilt den Querschnitt des Wälzlagers 1 in radialer Richtung r durch die Ebene, in welcher die Rotationsachse 2 verläuft, in zwei Hälften. Eine erste Hälfte des Querschnitts liegt in radialer Richtung r oberhalb der Rotationsachse 2, eine zweite Hälfte des Querschnitts liegt in radialer Richtung r unterhalb der Rotationsachse 2. In der ersten Hälfte schließt sich, ausgehend von der Rotationsachse 2, an den Lageraußenring 4 in radialer Richtung r ein Dämpfelement 13 an. Es weist in axialer Richtung a in etwa die Breite des Lageraußenrings 4 auf. In radialer Richtung r, weiter von der Rotationsachse 2 beabstandet als das Dämpfelement 13, schließt sich das Federelement 6 an. Das Dämpfelement 13 füllt einen ersten Zwischenraum 12 aus, welcher in radialer Richtung r zwischen dem Lageraußenring 4 und dem Federelement 6 ausgebildet ist. An das Federelement 6 grenzt unmittelbar die Hülse 5 an, welche axial einseitig einen Radialbord 17 aufweist. Der Radialbord 17 verläuft radial nach innen gerichtet, also zur Rotationsachse 2 hin orientiert. Ausgehend von der Rotationsachse 2 ist in der zweiten Hälfte des Querschnitts des Wälzlagers 1 in radialer Richtung r, angrenzend an den Lageraußenring 4, das Federelement 6 angeordnet. Dem Federelement 6 schließt sich das Dämpfelement 13 direkt an. Den Abschluss des Wälzlagers 1 in radialer Richtung r bildet die Hülse 5, welche den Radialbord 17 aufweist. Der Radialbord 17 verläuft analog zu seinem Verlauf in der ersten Hälfte des Querschnitts radial nach innen gerichtet, also zur Rotationsachse 2 hin. Das Dämpfelement 13 füllt einen zweiten Zwischenraum 16 aus, welcher in radialer Richtung r zwischen dem Federelement 6 und der Hülse 5 ausgebildet ist. Der Lageraußenring 4, das Federelement 6, das Dämpfelement 13 und die Hülse 5 bilden gemeinsam eine Lageraußenringanordnung 3 zur Schwingungsbedämpfung des Wälzlagers 1. In der ersten Hälfte des Quer- Schnitts des Wälzlagers 1 ist eine zweite Stützstelle 11 des Federelements 6 dargestellt. Die zweite Stützstelle 11 ist ein Bereich, in welchem das Federelement 6 einen maximalen Abstand dM in radialer Richtung r zum Lageraußenring 4 aufweist. An der zweiten Stützstelle 11 stützt sich das Federelement 6 in radialer Richtung r an der Hülse 5 ab. In der zweiten Hälfte des Querschnitts des Wälzlagers 1 ist eine erste Stützstelle 10 des Federelements 6 dargestellt. An der ersten Stützstelle 10 stützt sich das Federelement 6 in radialer Richtung r am Lageraußenring 4 ab, steht mit diesem also in Kontakt. Im Betrieb werden Schwingungen über den Lageraußenring 4 an das Federelement 6 weitergegeben. Das Federelement 6 weist eine reduzierte Steifigkeit auf, welche ausreicht, um im Betrieb auftretende Kräfte zu tragen. Das Federelement 6 wird in Bewegung versetzt und das Dämpfelement 13 absorbiert einen Großteil der auftretenden kinetischen Energie. Der Radialbord 17 der Hülse 5 hinterschneidet die auf dieser Seite radial verlaufende Begrenzungsfläche des Lageraußenrings 4 und kontaktiert diese flächig. Hierdurch wird Bewegungsenergie in Reibenergie umgewandelt. Damit trägt der Radialbord 17 der Hülse 5 zu einer Reduktion der Schwingungsausbreitung bei.

Im Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 ermöglicht der Radialbord 17, dass das axial eingespritzte Dämpfelement 13 an den Radialbord 17 anschlägt. Nach dem Einspritzen des Dämpfelements 13 wird das Federelement 6 in axialer Richtung a bis auf Anschlag an den Radialbord 17 herangeführt, welcher eine präzise Positionierung des Federelements 6 ermöglicht. Durch den Anschlag des Radialbords 17 wird das Dämpfelement 13 in axialer Richtung a zunächst verdichtet und bewegt sich nachfolgend axial in Gegenrichtung. Hierdurch werden Hohlräume, welche beim Einspritzen des Dämpfelements 13 verblieben sind, ausgefüllt. Dies gewährleistet eine vollständige Ausfüllung des ersten Zwischenraums 12 und des zweiten Zwischenraums 16 mit dem Dämpfelement 13 sowie eine homogene Verteilung des Dämpfelements 13.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht aus axialer Richtung a auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1. Eine Rotationsachse 2, wel- ehe in axialer Richtung a ausgerichtet ist, durchstößt in Figur 3 senkrecht die Betrachtungsebene. Eine radiale Richtung r verläuft senkrecht zur Rotationsachse 2 und damit auch senkrecht zur axialen Richtung a. Um die Rotationsachse 2 sind, ausgehend von der Rotationsachse 2, konzentrisch ein Lagerinnenring 19, ein Käfig 20, welcher Wälzkörper 21 drehbar führt, und ein Lageraußenring 4 angeordnet. Um den Lageraußenring 4 ist ein Federelement 6 umlaufend angeordnet. Ausgehend von der Rotationsachse 2 schließt sich an das Federelement 6 eine konzentrisch zum Lageraußenring 4 angeordnete Hülse 5 an. Das Federelement 6 ist als Polygonring ausgeführt. Das Federelement 6 ist dazu in miteinander verbundene Segmente 7 unterteilt, welche aus geradlinig verlaufenden Segmentabschnitten 26, 27 zusammengesetzt sind. Ein Segment 7 weist in Umfangsrichtung zwei Segmentenden 8, 9 auf. Ein Bereich, an welchem zwei Segmentenden 8, 9 aufeinandertreffen, bildet eine erste Stützstelle 10. Zwischen zwei ersten Stützstellen 10 befindet sich eine zweite Stützstelle 11. An der zweiten Stützstelle 11 ist, bezogen auf den Abstand d des Federelements 6 in radialer Richtung r zum Lageraußenring 4, eine Wende erreicht. Der Abstand d in radialer Richtung r, welcher bis zur zweiten Stützstelle 11 in Umfangsrichtung zunimmt, nimmt nach der zweiten Stützstelle 11 wieder ab. An der Stützstelle 11 selbst wird ein maximaler radialer Abstand dM zwischen dem Federelement 6 und dem Lageraußenring 4, bezogen auf ein Segment 7, erreicht. Von einem Segmentende 8 ausgehend, führt ein geradliniger Segmentabschnitt 26 zur zweiten Stützstelle 11. Von dort aus führt ein geradliniger Segmentabschnitt 27 zu einem Segmentende 9. Die Segmentabschnitte 26, 27 bilden gemeinsam eine spitze Kontur innerhalb eines Segments 7. Eine Aneinanderreihung der Segmente 7 führt zu einer polygonartigen Kontur 15 des Federelements 6 in Umfangsrichtung. Die polygonartige Kontur 15 erzeugt einen ersten Zwischenraum 12 zwischen dem Federelement 6 und dem Lageraußenring 4 und einen zweiten Zwischenraum 16 zwischen dem Federelement 6 und der Hülse 5. Der erste Zwischenraum 12 und der zweite Zwischenraum 16 sind gefüllt mit einem Dämpfelement 13. Das als Polygonring ausgeführte Federelement 6 realisiert eine Einstellung des Steifigkeitskoeffizienten des Federelements 6. Je höher die Anzahl der Segmente 7, desto geringer ist der Steifigkeitskoeffizient des Federelements 6. Das Federelement 6 kann sich damit derart elastisch deformie- ren, wie es dem Anwendungsfall zweckdienlich ist. Dies lässt eine anwendungsorientierte Bedämpfung zu. Dabei bilden der Lageraußenring 4, das Federelement 6, das Dämpfelement 13 und die Hülse 5 gemeinsam eine Lageraußenringanordnung 3 und damit eine Einheit zur Geräuschreduktion des Wälzlagers 1.

In Figur 4 ist eine Draufsicht aus axialer Richtung a auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 dargestellt. Eine Rotationsachse 2, welche in axialer Richtung a ausgerichtet ist, durchstößt in Figur 4 senkrecht die Betrachtungsebene. Eine radiale Richtung r verläuft senkrecht zur Rotationsachse 2 und damit auch senkrecht zur axialen Richtung a. Ausgehend von der Rotationsachse 2 sind konzentrisch zueinander ein Lagerinnenring 19, ein mehrere Wälzkörper 21 führender Käfig 20 und ein Lageraußenring 4 angeordnet. Um den Lageraußenring 4 ist ein Federelement 6 um laufend angeordnet. Um das Federelement 6 ist eine kreisringförmige Hülse 5 angeordnet. Das Federelement 6 setzt sich in Umfangsrichtung aus Segmenten 7 zusammen und besteht aus zwei Bauteilen 23, 24, welche konzentrisch zueinander und zum Lageraußenring 4 angeordnet sind. Ein Segment 7 weist in Umfangsrichtung zwei Segmentenden 8, 9 auf. Ein erstes Bauteil 23 des Federelements 6 weist ein wellenartiges Profil auf. Das wellenartige Profil ergibt sich durch eine Aneinanderreihung von bogenförmigen Konturen 14 in Umfangsrichtung. Dabei weist das erste Bauteil 23 innerhalb eines Segments 7 eine bogenförmige Kontur 14 aufweist. Ein zweites Bauteil 24 des Federelements 6 ist als Kreisring ausgebildet. Ausgehend vom Lageraußenring 4 schließt sich das erste Bauteil 23 des Federelements 6 an den Lageraußenring 4 an. Umgeben ist das erste Bauteil 23 von dem als Kreisring ausgebildeten zweiten Bauteil 24. Das zweite Bauteil 24 ist in radialer Richtung r weiter beabstandet vom Lageraußenring 4 als das erste Bauteil 23 des Federelements 6. Das Federelement 6 weist in Umfangsrichtung eine erste Stützstelle 10 auf, an welcher ein Segment 7 in ein benachbartes Segment 7 übergeht, also zwei Segmentenden 8, 9 aufeinandertreffen. An der ersten Stützstelle 10 macht das Federelement 6 mit dem Lageraußenring 4 Kontakt. Jedes Segment 7 des Federelements 6 weist in Umfangsrichtung eine zweite Stützstelle 11 auf, an welcher sich das Federelement 6 an der Hülse 5 abstützt. Die zweite Stützstelle 11 befinden sich jeweils in Umfangsrichtung mittig auf einem Segment 7. An der zweiten Stützstelle 11 weist das Federelement 6 einen maximalen radialen Abstand divi, bezogen auf ein Segment 7, zum Lageraußenring 4 auf. Das erste Bauteil 23 mit den bogenförmigen Konturen 14 des Federelements 6 erzeugt einen ersten Zwischenraum 12 zwischen dem Federelement 6 und dem Lageraußenring 4. Durch die Kreisringform des zweiten Bauteils 24 des Federelements 6 wird zwischen dem ersten Bauteil 23 und dem zweiten Bauteil 24 ein dritter Zwischenraum 25 erzeugt. Der erste Zwischenraum 12 und der dritte Zwischenraum 25 sind gefüllt mit einem Dämpfelement 13. Der Lageraußenring 4, das Federelement 6, das Dämpfelement 13 und die Hülse 5 bilden gemeinsam eine Lageraußenringanordnung 3, welche auftretende Schwingungen bedämpft und eine Übertragung von Körperschall reduziert. Durch eine mehrteilige Ausführung des Federelements 6 kann zum einen die Steifigkeit des Federelements 6 anwendungsorientiert ausgelegt werden, zum anderen wird der zusätzliche, dritte Zwischenraum 25 für das Dämpfelement 13 erzeugt. Damit können die für die jeweilige Anwendung erforderlichen Dämpfungseigenschaften des Wälzlagers 1 für den laufenden Betrieb eingestellt werden, wodurch ein geräuscharmes Wälzlager 1 bereitgestellt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Wälzlager

2 Rotationsachse

3 Lageraußenringanordnung

4 Lageraußenring

5 Hülse

6 Federelement

7 Segment

8 Segmentende

9 Segmentende

10 erste Stützstelle

11 zweite Stützstelle

12 erster Zwischenraum

13 Dämpfelement

14 bogenförmige Kontur

15 polygonartige Kontur

16 zweiter Zwischenraum

17 Radialbord der Hülse

18 Aussparungen

19 Lagerinnenring

20 Käfig

21 Wälzkörper

22 Welle

23 erstes Bauteil des Federelements

24 zweites Bauteil des Federelements

25 dritter Zwischenraum

26 Segmentabschnitt

27 Segmentabschnitt a axiale Richtung d Abstand in radialer Richtung zum Lageraußenring dM maximaler Abstand in radialer Richtung zum Lageraußenring r radiale Richtung