DE102008048517A1

DE102008048517A1 - Wälzlager eines Zweimassen-Schwungrades

Info

Publication number: DE102008048517A1
Application number: DE102008048517A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Winkelmann
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2010-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) eines Zweimassen-Schwungrades, mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3) sowie dazwischen angeordneten auf zugehörigen Laufbahnen (4, 5) abwälzenden Lagerkugeln (6), wobei ringförmige Dichtungen (8, 9) zwischen Außenring (2) und Innenring (3) auf einander axial gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, und wobei das Wälzlager (1) in einem Innenraum (14) mit Schmiermittel gefüllt ist. Um die Schmiermittelmenge im Wälzlager zu optimieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass für den Bohrungsdurchmesser (d) des Innenringes (3), den Außendurchmesser (D) des Außenringes (2), die Lagerbreite (B) und die Querschnittsdiagonale (HBDia) des Wälzlagers (1), sowie für den Kugelteilkreis (dm) der Lagerkugeln (6) folgende Beziehungen gelten: . D/d = 1,34 bis 1,4 . B/d = 0,30 bis 0,45 . dm/d = 1,17 bis 1,20 . HBDia/d = 0,35 bis 0,46.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager eines Zweimassen-Schwungrades, mit einem Außenring und einem Innenring sowie dazwischen angeordneten auf zugehörigen Laufbahnen abwälzenden Lagerkugeln, wobei ringförmige Dichtungen zwischen Außenring und Innenring auf einander axial gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, und wobei das Wälzlager in einem Innenraum mit Schmiermittel gefüllt ist.
Hintergrund der Erfindung
Wälzlager an Zweimassen-Schwungrädern dienen der Lagerung der Sekundärschwungmasse des Schwungrades und unterliegen besonders hohem Verschleiß, so dass es regelmäßig nötig ist, derartige Lager zu schmieren, wozu üblicherweise ein Schmiermittel als Lebensdauerfüllung in den Innenraum des Wälzlagers eingefüllt ist. Die DE 42 14 655 A1 und die DE 196 31 725 A1 beschreiben derartige Wälzlager von Zweimassen-Schwungrädern, wobei bei diesen Lösungen Lager-Dichtkappen vorgesehen sind, welche mit dem Nachteil der Empfindlichkeit bei der Montage des Lagers in die Aufnahmebohrung der Sekundärmasse behaftet und zudem teuer sind.
In der DE 10 2005 008 014 A1 ist ein Wälzlager beschrieben, bei dem ein Schmiermittelaufnahmeraum vorgesehen ist, welcher im Wesentlichen durch Nuten gebildet ist, die keine wesentliche Schmiermitteldepot-Erweiterung für eine notwendige deutliche Lagerlebensdauererhöhung darstellen.
Die DE 198 09 176 A1 offenbart ein Wälzlager für Zweimassen-Schwungräder, welches vom Aufbau her sehr raumgreifend ist und bei welchem die Axialluft des zweiteiligen Außenringes durch die Notwendigkeit des dort vorgesehenen Umbördelns eines einen gesonderten Schmiermittelraum bildenden Kappenbauteils offenbar nur ungenau eingestellt werden kann.
Die DE 10 2005 008 006 A1 beschreibt ein weiteres Wälzlager für Zweimassen-Schwungräder, das zwar einen großen Vorratsraum für ein Schmiermittel aufweist, dieser ist aber durch ein gesondertes, recht großes und kappenförmiges Dichtbauteil realisiert.
Schließlich beschreibt die DE 196 40 094 A1 ein Wälzlager zur Verwendung in Zweimassen-Schwungrädern, mit einem Innenring und einem Außenring, die jeweils mit einer Laufbahn für die Wälzkörper versehen sind, wobei der Außenring innen im Längsschnitt betrachtet mit einem Doppelkonus versehen ist und die Öffnungswinkel der Konusse jeweils in Richtung der Laufbahn weisen. Zudem ist vorgesehen, dass in dem Innenring auf seiner den Wälzkörpern zugewandten Seite durch zwei umlaufende Nuten zwei Taschen ausgebildet sind, und dass das Lager beiderseits mit Dichtungen versehen ist. Bei diesem Wälzlager soll erreicht werden, dass durch die Taschen nicht nur eine vollständige Durchmischung der Fettfüllung während des Betriebs möglich ist, sondern auch, dass das Volumen zur Aufnahme des Fettvorrates im Lager vergrößert ist, ohne dass dabei die Abmessungen des Wälzlagers ansteigen. Dazu wird auch vorgeschlagen, dass die Taschen in Richtung des Wälzkörpers schräg auslaufen und sich an den schrägen Auslauf der Tasche ein bis zur Laufbahn reichender zylindrischer Abschnitt anschließt, und dass die Taschen am Innen ring axial zwischen dessen zylindrischen Abschnitt und dessen Anlagebereich der Dichtung angeordnet sind.
Die in der DE 196 40 094 A1 vorgeschlagene Doppelkonusform der Innenmantelfläche des Außenringes zur Schmierstoff-Förderung wirkt sich aber gravierend nachteilig auf die axiale Tragfähigkeit des Lagers aus, welche u. a. durch über den sich aus radialem Betriebsspiel sich einstellenden Druckwinkel bestimmt ist. Denn, je größer der Betriebs-Druckwinkel ist, desto höher ist die Tragfähigkeit eines Radialrillenkugellagers. Begrenzt wird der Druckwinkel wiederum durch die maximale Bordhöhe. Diese hat ihre Begrenzung durch den minimalen Spalt bei der sogenannten C-Ring-Montage bei der Lagerkomplettierung mit Kugeln. Daraus ergibt sich, dass sich gerade der Doppelkonus am Außenring negativ auf die axiale Tragfähigkeit und damit auf die Lagerlebensdauer bei als gleich angenommen Lastverhältnissen auswirkt.
Bei größeren Lagerbreiten, wie sie insbesondere in der DE 196 40 094 A1 beschrieben ist, besteht zudem die Gefahr, dass die Oberfläche des als Schmiermittel dienenden Fettes nach längerer Gebrauchszeit oxidiert, d. h. sich mit einer Haut überzieht, wobei das Fliesen des im Fettgerüst eingelagerte Grundöles unterbrochen wird. Dadurch steht das Grundöl im Fett für die Schmierung des Kugelsatzes nicht mehr zur Verfügung, was sich negativ auf die Lagerlebensdauer auswirkt.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Wälzlager zu schaffen, das die geschilderten Nachteile beseitigt. Insbesondere soll erreicht werden, ein Wälzlager für die Lagerung der Sekundärmasse eines Zweimassen-Schwungrades zur Verfügung zu stellen, welches unter optimaler Ausnutzung eines vorhandenen geringen Bauraumes eine für eine lange Lebensdauer ausreichende Menge an Schmierstoff aufnehmen und an die Lagerkugeln abgeben kann. Ferner soll ein Wälzlager geschaffen werden, bei dem keine Störung im Transport des Grundöles im Fett-Seifengerüst aufgrund von Austrocknung der Schmierstoff- Oberfläche auftritt.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen lässt, dass die einzeinen Parameter des Wälzlagers derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine optimale Schmierstoffversorgung ohne zusätzliche bauliche Maßnahmen erreicht wird.
Die Erfindung geht daher aus von einem Wälzlager eines Zweimassen-Schwungrades, mit einem Außenring und einem Innenring sowie dazwischen angeordneten auf zugehörigen Laufbahnen abwälzenden Lagerkugeln, wobei ringförmige Dichtungen zwischen Außenring und Innenring auf einander axial gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, und wobei das Wälzlager in einem Innenraum mit Schmiermittel gefüllt ist. Zudem ist vorgesehen, dass für den Bohrungsdurchmesser d des Innenringes, den Außendurchmesser D des Außenringes, die Lagerbreite B und die Querschnittsdiagonale HB_Dia des Wälzlagers sowie für den Kugelteilkreis dm der Lagerkugeln folgende Beziehungen eingehalten werden:

– D/d = 1,34 bis 1,4
– B/d = 0,30 bis 0,45
– dm/d = 1,17 bis 1,20
– HB_Dia/d = 0,35 bis 0,46.

Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass das Wälzlager eine sehr gute Bauraumausnutzung bei ausreichender Bereitstellung von Schmierstoff bietet. Ferner ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine kostengünstige Fertigung des Wälzlagers möglich, da zum einen montageempfindliche Kunststoffkappen nicht verwendet werden brauchen, und zum anderen besondere konstruktive und aufwendige Maßnahmen, wie das Einfräsen von Konussen an der Innenmantelfläche des Außenringes, nicht nötig sind. Darüber hin aus lässt sich ein derart ausgestaltetes Wälzlager auf einfachste Weise zusammenbauen. In praktischen Erprobungen eines Wälzlagers gemäß der Erfindung hat sich herausgestellt, dass es einen optimalen Kompromiss hinsichtlich des maximalen Füllgrads mit Schmiermittel und der axialen Tragfähigkeit des Wälzlagers ermöglicht. Die Lebensdauer eines erfindungsgemäß ausgestalteten Wälzlagers ließ sich deutlich gegenüber bislang bekannten Wälzlagern steigern, wobei weder eine Oxidation des Schmiermittels, noch ein Abreißen des Schmiermittel-Films auftraten.
In weiterer Konkretisierung der Erfindung wird es als vorteilhaft beurteilt, wenn hinsichtlich des Bohrungsdurchmessers d des Innenringes, den Außendurchmesser D des Außenringes, die Lagerbreite B und die Querschnittsdiagonale HB_Dia des Wälzlagers sowie für den Kugelteilkreis dm der Lagerkugeln folgende Beziehungen eingehalten werden:

– D/d = 1,38
– B/d = 0,41
– dm/d = 1,19
– HB_Dia/d = 0,454.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für die Beziehung des Kugeldurchmessers dw der Lagerkugeln zur Lagerquerschnittshöhe H des Wälzlagers gilt: dw/H = 0,60 bis 0,70, vorzugsweise 0,69.
Alternativ kann dazu vorgesehen sein, dass für die Beziehung des Kugeldurchmesser dw der Lagerkugeln zur Lagerbreite B des Wälzlagers folgende Beziehung gilt: dw/B = 0,28 bis 0,43, vorzugsweise 0,31
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass für die Beziehung der Bordhöhe Bh zum Kugeldurchmesser dw der Lagerkugeln gilt: Bh/dw = 0,20 bis 0,28, bevorzugterweise 0,24.
Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass für die maximalen Bordhöhen Bh_max ohne Verformung der Lagerringe folgende Beziehung bezüglich des Kugeldurchmessers dw gilt: Bh_max = Außenring-Borddurchmesser – Innenring-Borddurchmesser ≥ Kugeldurchmesser dw.
Als zweckmäßig hat es sich auch herausgestellt vorzusehen, dass für die maximalen Bordhöhen Bh_max mit Verformung der Lagerringe folgende Beziehung bezüglich des Kugeldurchmessers dw gilt: Bh_max = Außenring-Borddurchmesser + Ringverformung – Innenringdurchmesser ≥ Kugeldurchmesser dw.
In einer besonders praktischen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Innenraum des Wälzlagers, also zwischen dem Außenring und dem Innenring, ein geschlitzter Schleuderring angeordnet ist. Diese Ausgestaltung lässt sich noch dadurch ergänzen, dass der Schleuderring durch Nocken oder Sicken im Abstand zu einer radial äußeren Mantelfläche des Innenrings angeordnet ist. Diese Nocken oder Sicken sind vorzugsweise an dem Schleuderring ausgebildet.
Ergänzend kann dabei ebenfall vorgesehen sein, dass der Schleuderring einen axial in der Nähe der Dichtung angeordneten zylindrischen Bereich und einen konischen Bereich aufweist, wobei der konische Bereich zu den Lagerkugeln hin gerichtet angeordnet ist und einen Radius aufweist, welcher an seiner zu den Lagerkugeln gerichteten Kante kleiner ist als im Übergangsbereich zum zylindrischen Bereich.
Besonders vorteilhaft ist ebenso eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass die Laufbahnen der Lagerringe axial asymmetrisch im Innenraum des Wälzlagers angeordnet sind, wobei der axiale Abstand der Laufbahnen zu einer axialen Lager-Dichtung geringer ist als zur anderen axialen Lager-Dichtung.
Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung vorzusehen, dass der Außenring axial geteilt ist und aus zwei Außenringhälften besteht. Diese Ausgestaltung lässt sich auch noch dadurch ergänzen, dass die Außenringhälften nach dem Zusammenbau des Lagers durch eine Klebemittelschicht miteinander verklebt und abgedichtet sind. Alternativ oder kumulativ lässt sich diese Ausgestaltung noch dadurch erweitern, dass in jeweils eine radial äußere Nut in den Außenringhälften ein Dichtungsring eingesetzt ist.
Andere praktische Ausgestaltungen der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, dass der Außenring in Längsrichtung wenigstens einmal am Umfang durch mechanisches Sprengen getrennt ist. Dieses Aufspalten eines Lagerringrohlings in zwei Außenringteile erfolgt beispielsweise durch Anritzen einer Mantelfläche des Lagerringrohlings sowie ein anschließendes Aufbrechen der Ritzfuge.
Ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt es vorzusehen, dass der Innenring geteilt ausgebildet ist und aus zwei Innenringhälften besteht. Dies lässt sich praktischerweise noch dadurch ergänzen, dass die Innenringhälften an ihrer radial inneren Mantelfläche durch einen Ring miteinander verbunden sind. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass der Ring in Ringnuten in den Innenringhälften eingewalzt ist. Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass der Ring in die Ringnuten mittels am Ring angeformter Rastnasen eingeschnappt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäß ausgebildete Wälzlager wird nachfolgend in mehreren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Axialschnittansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers gemäß der Erfindung;
2 eine Axialschnittansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers gemäß der Erfindung;
3 eine Axialschnittansicht durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers gemäß der Erfindung;
4 eine Axialschnittansicht durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers gemäß der Erfindung;
5 eine Axialschnittansicht durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers gemäß der Erfindung;
6 eine Axialschnittansicht durch ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers gemäß der Erfindung;
7 eine Axialschnittansicht durch ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Wälzlagers gemäß der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 7 sind sieben Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 zur Lagerung der Sekundärmasse an der Primärmasse eines nicht dargestellten Zweimassen-Schwungrades jeweils in Radialschnitt dargestellt, wobei sich die Darstellungen der 2 bis 6 jeweils auf eine hälftige Ansicht beschränkt.
Das erfindungsgemäße Wälzlager 1 besteht jeweils in an sich bekannter Weise aus einem Außenring 2 und aus einem Innenring 3, welche zueinander konzentrisch angeordnet sind. Der Außenring 2 und der Innenring 3 weisen Laufbahnen 4, 5 auf, in welchen eine Reihe von Lagerkugeln 6 angeordnet ist. Die Lagerkugeln 6 sind in einem Lagerkäfig 7 gehalten.
Auf einander axial gegenüberliegenden Seiten des Kugellagers 1 sind Dichtungen 8 und 9 angeordnet, welche jeweils mit dem Außenring 2 verbunden sind. Zu diesem Zweck ist eine sich axial nach außen an die Laufbahn 4 anschließende axial verlaufende und radial innere Mantelfläche 10 des Außenrings 2 jeweils axial außen mit einer Ringnut 11, 12 versehen, in welche die Dichtungen 8, 9 eingreifen. Auf einer radial gegenüberliegenden äußeren Mantelfläche 13 des Innenrings 3 liegen die Dichtungen 8, 9 schleifend an, wobei es jedoch auch möglich ist, die Dichtungen 8, 9 ebenfalls in entsprechende Ringnuten in die Mantelfläche 13 des Innenrings 3 einzusetzen.
Der axial durch die Dichtungen 8, 9 und radial durch die Mantelflächen 10, 13 umschlossene Innenraum 14 des Wälzlagers 1 ist mit einem nicht dargestellten Schmiermittel gefüllt, welches die Lagerkugeln 6 über die gesamte Lebensdauer des Wälzlagers 1 schmiert, die Reibung der Lagerkugeln 6 in den Laufbahnen 4, 5 gering zu halten. Um möglichst viel Schmiermittel aufnehmen und optimal an die Lagerkugeln 6 heranführen zu können, ist das Wälzlager 1 in erfindungsgemäßer Weise so optimiert, dass der Füllgrad des Schmiermittels bei optimaler Tragfestigkeit des Wälzlagers 1 erhöht wird. Dazu ist vorgesehen, den zur Verfügung stehenden Bauraum zu optimieren, und zwar durch die Abstimmung einzelner Parameter zueinander.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 1 dargestellt, wobei die erfindungsrelevanten Parameter, die auch für die Ausführungsbeispiele gemäß den 2 bis 7 gelten, eingezeichnet sind.
Dabei bedeuten:

d: = Bohrungsdurchmesser des Wälzlagers 1D
D: = Außendurchmesser des Wälzlager 1 bzw. des Außenrings 2
dw: = Durchmesser der Lagerkugeln 6B
B: = Axiale Breite des Wälzlagers 1
H: = Lagerquerschnittshöhe des Wälzlagers 1
HB_Dia: = Querschnittsdiagonale des Wälzlagers 1
dm: = Kugelteilkreis, also der radiale Abstand der Kugelmittelpunkte von zwei um 180° versetzt angeordneten Lagerkugeln 6
Bh: = Bordhöhe, also der radiale Abstand des Scheitelpunktes einer Laufbahn 4, 5 zur jeweiligen radial inneren Mantelfläche 10, 13 des Wälzlagers 1.

Zur optimalen Bauraumausnutzung für das im Wälzlager aufgenommene Schmiermittel gelten dabei folgende Beziehungen:

– D/d = 1,34 bis 1,4, vorzugsweise 1,38
– B/d = 0,30 bis 0,45, vorzugsweise 0,41
– dm/d = 1,17 bis 1,20, vorzugsweise 1,19
– HB_Dia/d = 0,35 bis 0,46, vorzugsweise 0,454

Für die Beziehung Kugeldurchmesser dw zu Lagerquerschnittshöhe H gilt:

– dw/H = 0,60 bis 0,70, bevorzugterweise 0,69.

Alternativ dazu kann auch die Beziehung Kugeldurchmesser dw zur Lagerbreite B des Wälzlagers 1, oder die Beziehung Bordhöhe Bh zu Kugeldurchmesser dw zur Festlegung der optimalen Bauraumausnutzung herangezogen werden, wobei dann folgende Beziehungen gelten:

– dw/B = 0,28 bis 0,43, bevorzugterweise 0,31 oder
– Bh/dw = 0,20 bis 0,28, bevorzugterweise 0,24.

Für die maximalen Bordhöhen Bh_max ohne Verformung der Lagerringe 2, 3 haben sich folgende Beziehungen als optimal heraus gestellt:

– Bh_max = Außenring-Borddurchmesser – Innenring-Borddurchmesser ≥ Kugeldurchmesser dw.

Für die maximalen Bordhöhen Bh_max mit Verformung der Lagerringe 2, 3 haben sich folgende Beziehungen als optimal heraus gestellt:

– Bh_max = Außenring-Borddurchmesser + Ringverformung – Innenringdurchmesser ≥ Kugeldurchmesser dw.

Voraussetzung hierfür ist ein bekannter Teilkreis und gleiche Höhen der Borde am Innenring 3 und am Außenring 2.
Ein Wälzlager 1 mit den o. g. Parametern bietet eine Reihe von Vorteilen, insbesondere eine sehr gute Bauraumausnutzung bei ausreichender Bereitstellung von Schmierstoffdepots, ferner eine kostengünstige Fertigung des Wälzlagers 1, sowie den Wegfall von montageempfindlichen Kunststoffkappen. Darüber hinaus lässt sich ein derart ausgestaltetes Wälzlager 1 auf einfachste Weise komplettieren. In praktischen Erprobungen des Wälzlagers gemäß 1 hat sich heraus gestellt, dass es einen optimalen Kompromiss hinsichtlich des maximalen Füllgrads mit Schmiermittel und der axialen Tragfähigkeit des Wälzlagers 1 ermöglicht.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1.2 dargestellt, dass dem Wälzlager 1 aus 1 entspricht und im Innenraum 14 mit einem zusätzlichen Schleuderring 15 versehen ist. Der Schleuderring 15 ist geschlitzt und weist daher zwei Stirnflächen auf, von denen in 2 nur eine Stirnfläche 16 dargestellt ist. Durchstellungen oder Nocken 17 am Innendurchmesser des Schleuderringes 15 halten diesen auf Abstand zur radial äußeren Mantelfläche 13 des Innenringes 3.
Weil das komplette Wälzlager 1.2 während des Betriebes mit Motordrehzahl umläuft, weitet sich der Schleuderring 15 aufgrund der wirkenden Fliehkraft und wird nach radial außen in Richtung zur Innenmantelfläche 10 des Außenringes 2 gedrängt. Bei diesen Vorgang verdrängt der Schleuderring 15 das als Schmiermittel verwendete Fett im Innenraum 14 in Richtung zu den Lagerkugeln 6, wodurch das Fett in die Laufbahnen 4, 5 gedrückt wird. Bei einer Reduzierung der Motordrehzahl zieht sich der Schleuderring 15 aufgrund seiner Elastizität wieder zusammen. Dieser Vorgang wiederholt sich, abhängig von der anliegenden Motordrehzahl bzw. des Zweimassen-Schwungrades.
Zur Variation des Spreizvorganges des Schleuderringes 15 kann eine Abstimmung mittels unterschiedlichem Trägheitsmoment durch Veränderung der Materialdicke bzw. über das Querschnittsprofil des Schleuderringes 15 vorgenom men werden.
Der Schleuderring 15 ist bevorzugterweise ein Stanz-Biegeteil aus einem Bandstahlblech oder Bandaluminiumblech hergestellt. Aber auch Kunststoffringe mit bzw. ohne Federelementvorspannung sind möglich. Unterstützend für eine optimale Schmierstoffverteilung wirkt dabei ein auf dem Umfang des Schleuderringes 15 unterschiedlich gestalteter Querschnittsverlauf.
In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1.3 dargestellt, dass wie das Wälzlager 1.2 aus 2 im Innenraum 14 mit einem zusätzlichen Schleuderring 18 versehen ist, welcher ebenfalls geschlitzt ist. Dieser Schleuderring 18 ist gegenüber dem Schleuderring 15 aus 2 sehr viel breiter und anders geformt. So weist der Schleuderring 18 einen zylindrischen Bereich 19 auf, welcher axial in der Nähe der Dichtung 8 angeordnet ist. Der zylindrische Bereich 19, in den als Abstandshalter Nocken oder Sicken 20 eingeformt sind, geht in einen konischen Bereich 21 über, welcher zu den Lagerkugeln 6 gerichtet ist, so dass der Radius des Schleuderringes 18 bzw. des konischen Bereichs 21 im Bereich seiner zur Lagerkugel 6 gerichteten Kanten geringer ist als im Übergangsbereich zum zylindrischen Bereich 19.
Damit der Schleuderring 18 derart axial breit wie in 3 dargestellt ausgeführt werden kann, sind die Laufbahnen 4, 5 in den Lagerringen 2, 3 axial asymmetrisch im Innenraum 14 angeordnet, so dass der axiale Abstand der Laufbahnen 4, 5 zur Dichtung 9 geringer ist als zur Dichtung 8. Als Vorteil ergibt sich, dass möglichst viel Fett oder ein anderes geeignetes Schmiermittel durch den breiten Schleuderring 18 in Bewegung gehalten wird.
In den 4 und 5 ist ein viertes und fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1.4 bzw. 1.5 dargestellt, bei denen der Außenring 2 jeweils axial geteilt ist und jeweils zwei Außenringhälften 22, 23 aufweist. Durch diese Ausgestaltung eines geteilten Außenrings 2 mit zwei Außenringhälften 22, 23 wird ein besonders hoher Füllgrad mit Lagerkugeln 6 ermöglicht. Ferner erlaubt eine derartige Aufteilung des Außenrings 2 durch eine wesentliche Bord höhenvergrößerung Druckwinkel von größer 40° ohne Anschneidung der Druckellipsen im Bereich der Laufbahnen 4, 5 bei hoher axialer Belastung. Durch Schleifen der Laufbahnen 4, 5 mit einer Diamantabrichtrolle kann das Wälzlager 1.4 bzw. 1.5 mit der erforderlichen Radialluft prozesssicher gefertigt werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach 4 sind die Außenringhälften 22, 23 zur Abdichtung durch eine Klebstoffschicht 24, beispielsweise in Form eines flüssigen Dichtungsfluids miteinander verklebt. Dadurch, dass die Lagerringe in die Aufnahmebohrung der Nabe der Sekundärmasse des Zweimassen-Schwungrades gegen einen Bund eingepresst werden, ist durch diese Maßnahme keine zusätzliche axiale Sicherung der Außenringhälften 22, 23 erforderlich.
Beim Ausführungsbeispiel nach 5 ist anstelle der Klebstoffschicht 24 aus 4 zur axialen Abdichtung des Wälzlagers 1.5 gegen die Nabe der Sekundärmasse des Zweimassen-Schwungrades in jeweils eine radial äußere Nut 25, 26 in den Außenringhälften 22, 23 ein Dichtungsring 27, 28 eingesetzt, wobei die Dichtungsringe 27, 28 wie dargestellt als O-Ring, oder als Rechtecksdichtring ausgeführt sein können.
Der Vorteil der Lösung mit einem geteilten Außenring besteht in einem hohen Füllgrad zusammen mit einem großen Druckwinkel, wodurch eine hohe axiale Tragfähigkeit erreicht wird. Ferner ermöglicht die zuvor beschriebene geteilte Ausgestaltung des Außenringes eine optimale Lagerquerschnittsgestaltung.
Um das Wälzlager 1.4 bzw. 1.5 hinsichtlich einer maximalen Tragfähigkeit auf andere Weise weiter zu optimieren, kann der Außenring 2 in Längsrichtung in an sich bekannter Weise durch Sprengen mindestens einmal am Umfang getrennt werden. Vorteilhaft kann dies durch z. B. Laserritzen an der Außenkontur mit anschließenden elastischem Deformieren des Außenringes 2 erfolgen, wodurch ein gezielter Bruch im angeritzten Bereich eingeleitet wird.
Durch Aufweiten des Außenringes 2 kann das Lager mit Kugeln 6 befüllt und anschließend mit dem Lagerkäfig 7 bestückt werden. Die Bruchstelle wird an schließend beispielsweise mit einem flüssigen Kleber, z. B. Cyanacrylatkleber, welcher unter Luftabschluss aushärtet, abgedichtet.
Da Wälzlager zur Lagerung von Zweimassen-Schwungrädern nur beim Anlassvorgang kurzzeitig einen Schwenkwinkel von etwa +/–60° und während des Betriebes nur 0,5° bis 1,5° als Oszillationsbewegung durchführen, ist der Bruch-Kantenbereich an der Außenringlaufbahn 4 nicht weiter störend für den Bewegungsablauf der als Lagerkugeln 6 ausgebildeten Wälzkörper. Ferner nimmt das Wälzlager 1 durch das Einpressen in die Aufnahmebohrungen der massiven Nabe gefügebedingt die ursprüngliche Form an. Bei einer derartigen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausgestaltung ist ein höchster Füllgrad mit Lagerkugeln 6 möglich; zudem lassen sich hohe Bordabmessungen für großen Druckwinkel zur Erreichung maximaler axialer Tragfähigkeit erzielen.
In den 6 und 7 ist ein fünftes und ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers 1.6 bzw. 1.7 dargestellt, bei welchen jeweils der Innenring 3 axial zweiteilig ausgebildet ist und jeweils aus zwei Innenringhälften 29, 30 besteht. Als Verliersicherung dienen dünnwandige Ringe 31 bzw. 32, welche als Stanz-Biegeteil ausgebildet sind.
Bei der Ausgestaltung nach 6 ist der Ring 31 in entsprechend ausgeformte Ringnuten 33, 34 in der Innenmantelfläche der Innenringhälften 29, 30 eingewalzt, während der Ring 32 bei der Ausgestaltung nach 7 mittels Rastnasen 35, 36 in die Ringnuten 33, 34 einschnappt, so dass auf ein Einwalzen verzichtet werden kann. Als Vorteil der Ausgestaltung mit geteilten Innenringen 3 ergibt sich eine besonders kostengünstige Fertigung der Innenringe 3, da diese mit großen Schleifscheiben geschliffen werden können, was die Herstellungszeit drastisch reduziert.

1: Wälzlager
2: Außenring
3: Innenring
4: Laufbahn
5: Laufbahn
6: Lagerkugel
7: Lagerkäfig
8: Dichtung
9: Dichtung
10: Mantelfläche von 2
11: Ringnut
12: Ringnut
13: Mantelfläche von 3
14: Innenraum
15: Schleuderring
16: Stirnkante
17: Nocken
18: Schleuderring
19: Zylindrischer Bereich von 18
20: Sicke
21: Konischer Bereich von 18
22: Außenringhälfte
23: Außenringhälfte
24: Klebeschicht
25: Nut
26: Nut
27: Dichtungsring
28: Dichtungsring
29: Innenringhälfte
30: Innenringhälfte
31: Ring
32: Ring
33: Ringnut
34: Ringnut
35: Rastnase
36: Rastnase
d: Bohrungsdurchmesser von 1
D: Außendurchmesser von 1
dw: Kugeldurchmesser von 6
B: Lagerbreite von 1
H: Lagerquerschnittshöhe von 1
HB_Dia: Querschnittsdiagonale von 1
dm: Kugelteilkreis
Bh: Bordhöhe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4214655 A1 [0002]
- DE 19631725 A1 [0002]
- DE 102005008014 A1 [0003]
- DE 19809176 A1 [0004]
- DE 102005008006 A1 [0005]
- DE 19640094 A1 [0006, 0007, 0008]

Claims

Wälzlager (1) eines Zweimassen-Schwungrades, mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3) sowie dazwischen angeordneten auf zugehörigen Laufbahnen (4, 5) abwälzenden Lagerkugeln (6), wobei ringförmige Dichtungen (8, 9) zwischen Außenring (2) und Innenring (3) auf einander axial gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, und wobei das Wälzlager (1) in einem Innenraum (14) mit Schmiermittel gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass für den Bohrungsdurchmesser (d) des Innenringes (3), den Außendurchmesser (D) des Außenringes (2), die Lagerbreite (B) und die Querschnittsdiagonale (HB_Dia) des Wälzlagers (1), sowie für den Kugelteilkreis (dm) der Lagerkugeln (6) folgende Beziehungen gelten: – D/d = 1,34 bis 1,4 – B/d = 0,30 bis 0,45 – dm/d = 1,17 bis 1,20 – HB_Dia/d = 0,35 bis 0,46.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Bohrungsdurchmesser (d), den Außendurchmesser (D), die Lagerbreite (B) und die Querschnittsdiagonale (HB_Dia) des Wälzlagers (1), sowie für den Kugelteilkreis (dm) der Lagerkugeln (6) folgende Beziehungen gelten: – D/d = 1,38 – B/d = 0,41 – dm/d = 1,19 – HB_Dia/d = 0,454.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beziehung des Kugeldurchmessers (dw) der Lagerkugeln (6) zur Lagerquerschnittshöhe (H) des Wälzlagers gilt: – dw/H = 0,60 bis 0,70, vorzugsweise 0,69.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beziehung des Kugeldurchmessers (dw) der Lagerkugeln (6) zur Lagerbreite (B) des Wälzlagers (1) folgende Beziehung gilt: – dw/B = 0,28 bis 0,43, vorzugsweise 0,31
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Beziehung der Bordhöhe (Bh) zum Kugeldurchmesser (dw) der Lagerkugeln (6) gilt: – Bh/dw = 0,20 bis 0,28, vorzugsweise 0,24.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die maximalen Bordhöhen (Bh_max) ohne Verformung der Lagerringe (2, 3) folgende Beziehung bezüglich des Kugeldurchmessers (dw) gilt: – Bh_max= Außenring-Borddurchmesser – Innenring-Borddurchmesser ≥ Kugeldurchmesser (dw).
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die maximalen Bordhöhen (Bh_max) mit Verformung der Lagerringe (2, 3) folgende Beziehung bezüglich des Kugeldurchmessers (dw) gilt: – Bh_max = Außenring-Borddurchmesser + Ringverformung – Innenringdurchmesser ≥ Kugeldurchmesser (dw).
Wälzlager nach einem vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (14) des Wälzlagers ein geschlitzter Schleuderring (15; 18) angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleuderring (15; 18) durch Nocken (17) oder Sicken (20) im Abstand zu einer radial äußeren Mantelfläche (13) des Innenrings (3) angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schleuderring (18) einen axial in der Nähe der Dichtung (8) angeordneten zylindrischen Bereich (19) sowie einen konischen Bereich (21) aufweist, wobei der konische Bereich (21) zu den Lagerkugeln (6) hin gerichtet ist und einen Radius aufweist, welcher an seiner zu den Lagerkugel (6) gerichteten Kante geringer ist als im Übergangsbereich zum zylindrischen Bereich (19).
Wälzlager nach einem vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnen (4, 5) axial asymmetrisch im Innenraum (14) angeordnet sind, wobei der axiale Abstand der Laufbahnen (4, 5) zu einer Dichtung (9) geringer ist als zur anderen Dichtung (8).
Wälzlager nach einem vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) axial geteilt ausgebildet ist und aus zwei Außenringhälften (22, 23) besteht.
Wälzlager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenringhälften (22, 23) durch eine Klebstoffschicht (24) miteinander verklebt und abgedichtet sind.
Wälzlager nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in jeweils eine radial äußere Nut (25, 26) in den Außenringhälften (22, 23) ein Dichtungsring (27, 28) eingesetzt ist.
Wälzlager nach einem Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (2) in Längsrichtung wenigstens einmal am Umfang durch Sprengen getrennt ist.
Wälzlager nach einem vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (3) geteilt ausgebildet ist und aus zwei Innenringhälften (29, 30) besteht.
Wälzlager nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenringhälften (29, 30) an ihrer radial inneren Mantelfläche durch einen Ring (31; 32) miteinander verbunden sind.
Wälzlager nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (31) in Ringnuten (33, 34) in den Innenringhälften (29, 30) eingewalzt ist.
Wälzlager nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (32) in die Ringnuten (33, 34) mittels am Ring (32) angeformter Rastnasen (35, 36) eingeschnappt ist.