DE102010009330A1

DE102010009330A1 - Schrägkugellager mit Wälzkörper

Info

Publication number: DE102010009330A1
Application number: DE201010009330
Authority: DE
Inventors: Horst 97422 Masuch; Sergej Dr. 90491 Schwarz; Wolfgang 97267 May; Wolfgang Dr. 97493 Braun
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrägkugellager, bei dem zwischen einem Innenring und einem Außenring eine Mehrzahl von Wälzkörpern drehbar gelagert ist. Unter ungünstigen Belastungsbedingungen existiert in Abhängigkeit vom Neigungswinkel eine lastfreie Zone und eine Lastzone. Erfindungsgemäß werden die Form, die Zusammensetzung und/oder der Aufbau der Wälzkörper modifiziert und/oder die Wälzkörper zusätzlich in einem geeigneten, zwischen Innen- und/oder Außenring angeordneten Käfig derart geführt, dass die Wälzkörper in der lastfreien Zone keine oder nur eine geringe nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegung aufweisen und kein Aufrichten und keine ungewünschte Bewegung beim Eintritt in die Lastzone erfolgt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schrägkugellager mit Wälzkörper gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
Wälzlager sind Lager, bei denen zwei zueinander bewegliche Komponenten, der sogenannte Innenring sowie der Außenring, durch rollende Körper getrennt sind. Sie dienen der Abstützung von radialen und axialen Kräften bei Achsen und Wellen und sollen dabei die durch Reibung entstehende Verlustleistung und den Verschleiß möglichst klein halten.
Schrägkugellager haben in Richtung der Lagerachse gegeneinander versetzt angeordnete Laufbahnen in einem Innen- und Außenring, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Sie sind für Lagerungen konzipiert, die kombinierte Belastungen, d. h. gleichzeitig wirkende Radial- und Axialbelastungen, aufnehmen müssen. Die axiale Tragfähigkeit der Schrägkugellager nimmt mit der Größe des Berührungswinkels α zu. Als Berührungswinkel α wird der Winkel bezeichnet, den die Verbindungslinie der beiden Berührungspunkte zwischen Kugel und Laufbahnen mit der Radialebene einschließt und unter dem die Belastung von einer Laufbahn auf die andere übertragen wird. Einreihige Schrägkugellager können axiale Belastungen nur in einer Richtung aufnehmen. Bei Radialbelastungen entsteht im Lager eine in axialer Richtung wirkende Kraft, die durch eine Gegenkraft ausgeglichen werden muss. Die Lager werden deshalb gegen ein zweites Lager angestellt.
Wälzkörper sind Kugeln, Rollen, Tonnen, Nadeln, Kegel oder andere Rotationskörper aus Stahl, Keramik oder speziellen, extra harten Kunststoffen, die als Elemente eines Schrägkugellagers oder einer Linearwälzführung die Reibung zwischen den verschiedenen Komponenten des Lagers oder der Führung erheblich reduzieren und damit die relative Bewegung verschiedener Maschinenelemente zueinander extrem erleichtern. Mehrere Wälzkörper werden oft durch einen Käfig, den sogenannten Wälzkörperkäfig (Kugel-, Rollen-, Nadelkäfig, o. ä.), voneinander getrennt geführt.
In der Patentliteratur werden verschiedene Ausführungsformen von Schrägkugellagern beschrieben und beansprucht. Beispielsweise betrifft DE 195 30 903 A1 ein Schrägkugellager, dessen Wälzkörper in einem am Lageraußenring geführten einteiligen Käfig geführt sind. Zur Schmierstoffversorgung ist vorgesehen, die Berührzone zwischen Käfig und Lageraußenring auf einen Durchmesserbereich zu legen, der größer als der kleinste Innendurchmesser der Wälzkörperlaufbahn im Lageraußenring ist.
DE 10 2006 007 925 A1 betrifft ein als einreihiges Schrägkugellager ausgebildetes Radial-Schrägkugellager für eine Werkzeugmaschinen-Hauptspindel, welches im Wesentlichen aus einem auf einer Hauptspindel befestigten inneren Lagerring und aus einem in einem Spindelgehäuse befestigten äußeren Lagerring sowie aus einer Anzahl zwischen diesen Lagerringen in seitlich jeweils durch eine Schulter begrenzten Laufbahnen abrollender Lagerkugeln besteht, die in Umfangsrichtung durch einen Lagerkäfig in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. Der Lagerkäfig besteht dabei aus zwei Seitenringen und aus mehreren diese Seitenringe miteinander verbindenden Querstegen und ist als im äußeren Lagerring geführter Hartgewebe- oder Kunststoffkäfig ausgebildet. Erfindungsgemäß weist der Lagerkäfig an seinem Umfang örtlich zumindest eine zusätzliche Unwuchtmasse auf, durch die bei Rotation des Radial-Schrägkugellagers eine gezielt wirkende erhöhte Zentrifugalkraft erzeugbar ist, mit welcher der Lagerkäfig zur Vermeidung geräuschverursachender Käfigschwingungen auch bei geringen Drehzahlen im äußeren Lagerring definiert führbar ist.
DE 10 2006 034 631 A1 bezieht sich auf ein Schrägkugellager, mit zumindest einem äußeren Lagerring, zumindest einem inneren Lagerring und zumindest einer zwischen denselben in Laufbahnen geführten und von einem Käfig aus Metall oder Kunststoff, insbesondere Hartgewebe, gehaltenen Wälzkörperreihe. Um Geräuschemissionen infolge des Betreibens eines solchen Schrägkugellagers maßgeblich und nachhaltig zu minimieren, ist der Käfig selbst am äußeren und/oder inneren Lagerring mittels einer Schrägkugellagerung radial abgestützt.
DE 10 2007 010 355 A1 beschreibt ein Wälzkörperlager, welches eine verminderte Reibung, eine erhöhte Tragfähigkeit sowie eine verlängerte Lebensdauer hat. Dieses weist eine Mehrpunktlagerung der Wälzkörper, insbesondere Radialwälzkörper, auf. Das Schrägkugellager umfasst einen Außenring, einen koaxial dazu angeordnetem Innenring und mit zwischen Innenring und Außenring angeordneten Wälzkörpern, wobei die Wälzkörper derart angeordnet sind, dass der einzelne Wälzkörper mit dem Innenring und/oder mit dem Außenring jeweils zwei Berührungspunkte hat.
DE 10 2007 024 253 A1 beschreibt ein Schrägkugellager zum Einsatz bei Hauptspindeln von Werkzeugmaschinen für die Hochgeschwindigkeitszerspanung. Dieses weist einen Außen- und einen Innenring auf, die jeweils Laufrillen umfassen, in die Wälzkörper eingreifen. Durch die Wahl der Lagerschmiegung, das heißt des Verhältnisses vom Radius der Laufrille zum Radius des Wälzkörpers, kann das Schrägkugellager entweder hinsichtlich der Lasttragfähigkeit und damit der engen Lagerschmiegung oder hinsichtlich einer geringen Reibung und damit einer weiten Lagerschmiegung optimiert werden. Für beide Anwendungsfälle sind somit unterschiedliche Schrägkugellager notwendig. Weist die Laufrille des Außenringes, ausgehend vom Kontaktpunkt des Wälzkörpers im Stillstand des Schrägkugellagers, in Richtung auf den Scheitelpunkt der Laufrille einen zunehmenden Krümmungsradius auf, kann das Schrägkugellager sowohl für den Hochgeschwindigkeitsbereich als auch für den Hochlastbereich eingesetzt werden. DE 10 2007 033 904 A1 offenbart ein Schrägkugellager mit verbesserten Betriebseigenschaften bei hohen Drehzahlen. Es wird ein Schrägkugellager, insbesondere ein Spindellager, für eine Werkzeugmaschine mit einem Außenring, einem Innenring, einer Mehrzahl von Kugeln und einem Käfig vorgeschlagen, wobei die Kugeln in dem Käfig zwischen dem Außenring und dem Innenring drehbar gelagert sind, wobei der Außenring einen Außenbord aufweist, dessen den Kugeln zugewandte Seitenfläche eine Teillaufbahnfläche für die Kugeln und dessen radial nach innen gerichtete Oberseitenfläche eine Führungsfläche für den Käfig bilden, so dass der Käfig zumindest einseitig außenbordgeführt ist, und wobei die Teillaufbahnfläche und die Führungsfläche eine gemeinsame, umlaufende Kante bzw. Kantenbereich bilden, wobei der Außendurchmesserverlauf des Käfigs in einem der Kante des Außenbords gegenüberliegenden Anlaufbereich in axialer Erstreckung in Richtung der Kugeln abnehmend ausgebildet ist und/oder der Innendurchmesserverlauf des Außenbords in einem an die Kante angrenzenden Nachbarbereich der Führungsfläche in axialer Erstreckung in Richtung der Kugeln zunehmend ausgebildet ist.
DE 10 2007 033 905 A1 beschreibt ein vollkugeliges Schrägkugellager mit verringerter Reibung. Das vollkugelige Schrägkugellager weist einen Außenring, einen in der Laufbahn ungeteilten Innenring und eine Mehrzahl von zwischen Innenring und Außenring in einer Reihe rollbar und käfiglos gelagerte Kugeln, wobei der durchschnittliche, freie Abstand zwischen zwei Kugeln mehr als 0,4% des Durchmessers einer der Kugeln beträgt.
DE 10 2007 034 023 A1 zeigt ein Schrägkugellager mit verringerten Reibungsverlusten. Es weist eine Innenlauffläche, einem Außenring mit Außenlauffläche, einen Käfig und eine Mehrzahl von Kugeln auf, wobei die Kugeln zwischen Innenlauffläche und Außenlauffläche in dem Käfig rollbar gelagert sind, wobei der Außenring eine Käfigführungsfläche aufweist, die zur Führung des Käfigs ausgebildet ist und wobei der Außenring mehrere Käfigschmierstoffkanäle aufweist, deren Ausgangsöffnungen die Käfigführungsfläche durchstoßen, und wobei die Käfigschmierstoffkanäle für den Transport eines Öl-Luftgemisches ausgebildet sind.
In kombiniert belasteten Schrägkugellagern/Spindellagern ändert sich der Druckwinkel mit dem Belastungszustand des Wälzkörpers. Insbesondere existiert für bestimmte Lastkombinationen neben der Lastzone auch eine lastfreie Zone. In dieser ist die Bewegung des Wälzkörpers nicht geführt, so dass bei Eintritt in die lastfreie Zone die Eigenrotation erhalten bleibt bzw. sich durch Stöße am Käfig und am Außen- bzw. Innenring unkontrolliert ändert. Dies führt dazu, dass der Wälzkörper die darauf folgende Lastzone mit einer unkontrollierten Eigenrotation erreicht, die im Allgemeinen nicht der notwendigen Abrollrichtung entspricht. Die Bewegungsrichtung des Wälzkörpers muss also beim Eintritt in die Lastzone korrigiert werden, was zu einer erhöhten Reibung führt.
Werden nicht kugelsymmetrische Wälzkörper – beispielsweise Kugelrollen – verwendet, so neigen diese dazu, sich bei hohen Drehzahlen in der Lastzone aufzurichten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wälzkörper für Spindellager zu konstruieren, bei dem nicht in Laufrichtung orientierte Rotationen unterbunden werden und somit keine ungewünschte Bewegung beim Eintritt in die Lastzone erfolgen.
Die Aufgabe wird durch ein Schrägkugellager gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Die Erfindung wird weiterhin durch einen Wälzkörper gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 10 umfasst.
Die Erfindung betrifft ein Schrägkugellager, bei dem zwischen einem Innenring und einem Außenring eine Mehrzahl von Wälzkörpern drehbar gelagert sind. Bei einem solchen Wälzlager existieren in bestimmten Fällen von kombinierter Belastung (Axial- und Radialkräfte) und in Abhängigkeit vom Neigungswinkel eine lastfreie Zone und eine Lastzone.
Erfindungsgemäß werden herkömmliche Wälzkörper modifiziert bzw. neue gegenüber dem bekannten Stand der Technik modifizierte Wälzkörper hergestellt und zusätzlich in einem geeigneten, zwischen Innen- und/oder Außenring angeordneten Käfig drehbar gelagert. Durch den Käfig werden die Wälzkörper auf gleichen Abstand gehalten und weiterhin bewirkt der Käfig in Kombination mit der Modifikation, dass die Wälzkörper in der lastfreien Zone keine oder nur eine geringe nicht in Laufrichtung orientierte Rotationen aufweisen und kein Aufrichten und somit keine ungewünschte Bewegung beim Eintritt in die Lastzone erfolgt.
Die Modifikation betrifft insbesondere die Form, die Zusammensetzung und/oder den Aufbau der Wälzkörper. Modifiziert werden herkömmlich bekannte Wälzkörper, insbesondere Kugeln oder Kugelrollen. Auch die Verwendung anders geformter Wälzkörper, beispielsweise Kegelrollen, soll hiermit umfasst sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die im Schrägkugellager verwendeten Wälzkörper eine nicht kugelsymmetrische Form auf. Beispielsweise werden als Wälzkörper Kugeln verwendet, die in mindestens einem Bereich abgeschnitten sind. Gemäß einer Ausführungsform sind die verwendeten Wälzkörper Kugeln mit zwei gegenüberliegenden abgeschnittenen Polkappen (Kugelrollen).
Um die Wälzkörper sicher und frei von nicht in Laufrichtung orientierte Rotationen in dem Schrägkugellager zu führen, ist im Bereich der mindestens einen abgeschnittenen Polkappe ein geeigneter Käfig angeordnet. Der Käfig wird hierbei im Innenring und/oder im Außenring des Schrägkugellagers geführt.
Bei der Ausführungsform mit zwei abgeschnittenen Polkappen kann ein Käfig nur im Bereich einer abgeschnittenen Polkappe oder aber im Bereich beider abgeschnittener Polkappen angeordnet sein. Der Käfig besteht beispielsweise aus Messing, Kunststoff (beispielsweise Polyamid), Stahl oder einem anderen geeigneten Werkstoff.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der verwendete Wälzkörper eine Bohrung aufweisen. Diese kann teilweise oder durchgängig durch den Wälzkörper ausgeführt sein. Vorzugsweise geht die Bohrung durch den Mittel- oder den Schwerpunkt des Wälzkörpers. Im Bereich der mindestens einen Bohröffnung ist wiederum ein Käfig angeordnet. Bei einer durchgängigen Bohrung kann ein einseitiger Käfig oder ein zweiseitiger Käfig verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Käfig in der Bohrung geführt sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die verwendeten Wälzkörper eine inhomogene Masse auf. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Wälzkörper aus einem Kern aus einem ersten Werkstoff und aus einer Schale aus einem zweiten Werkstoff bestehen. Insbesondere werden Wälzkörper eingesetzt, bei denen die Dichte des ersten Werkstoffs geringer ist als die Dichte des zweiten Werkstoffs. Handelt es sich bei den Wälzkörpern beispielsweise um kugelsymmetrische Körper, so kann es vorteilhaft sein, wenn der innere Kern nicht kugelsymmetrisch, sondern geometrisch anders gestaltet ist, so dass die inhomogene Massenverteilung besonders ausgeprägt ist. Entsprechendes gilt für alle anderen Wälzkörperformen. Die Wälzkörper werden wiederum in einem geeigneten Käfig gehaltert.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind die verwendeten Wälzkörper in ihrem Inneren hohl. Der als Außenhülle verwendete Werkstoff kann in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Dicken aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Merkmale einer zumindest teilweisen Bohrung und Verwendung eines hohlen Kerns oder Verwendung von Werkstoffen mit unterschiedlichen Dichten in einem Wälzkörper kombiniert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Führung der Wälzkörper durch die Käfigkräfte an den Neigungswinkelbereich angepasst. Die Erfindung betrifft weiterhin einen bereits oben ausführlich beschriebenen Wälzkörper zur Verwendung in einem Schrägkugellager. Auf eine wiederholte Beschreibung wird verzichtet.
Durch die erfindungsgemäße Modifikation der Wälzkörper in Verbindung mit einem geeigneten Käfig oder anderen konstruktiv gleichwirkenden Elementen wird also eine unerwünschte Drehrichtung – d. h. nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegungen bzw. Kreiseln – der Wälzkörper verhindert und eine definierte Abrollbewegung in der Drehrichtung erzwungen.
Existiert aufgrund der in der Anwendung resultierenden Kräfte eine lastfreie Zone, wird somit gewährleistet, dass die Wälzkörper beim Einlaufen in die Lastzone die gewünschte Bewegungsrichtung aufweisen. Dadurch ist die im Schrägkugellager auftretende Reibung reduziert, da bei Eintritt in die Lastzone keine plötzlichen Umorientierungen notwendig sind.
Eine Umorientierung bedeutet im Allgemeinen ein Abbremsen der quer zur Laufbahn orientierten Rotation und eine Beschleunigung der längs der Laufbahn notwendigen Rotation und bewirkt starke Reibungskräfte, da der Energiebetrag mit zunehmender Drehfrequenz des Wälzlagers steigt.
Mit Hilfe eines im Außenring geführten Käfigs, der gleichzeitig den Neigungswinkel-/Druckwinkelbereich der Wälzkörper vorschreibt, wird die ungewünschte Drehrichtung und das Aufrichten nichtkugelsymmetrischer Wälzkörper verhindert.
Da die Bohrreibung unmittelbar vom Drehimpuls der Wälzkörper abhängig ist, kann das Reibmoment durch Verwendung leichterer Wälzkörper – beispielsweise Hohlkörpern, Körpern mit leichtem Kern oder durchbohrten Körpern, insbesondere Kugeln – weiterhin reduziert werden. Die vorgenannten Effekte kommen vor allem bei hohen Drehzahlen zu Tragen.
Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren erläutert werden. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechend nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Dabei zeigen:
1 einen Wälzkörper gemäß dem Stand der Technik;
2 die Lastzone und die lastfreie Zone in einem Rillenkugellager unter radialer Belastung (Stand der Technik);
3 eine an den Polkappen abgeschnittene Kugel als Wälzkörper (Kugelrolle);
4 eine durchbohrte Kugel als Wälzkörper;
5 eine durchbohrte und an den Polkappen abgeschnittene Kugel als Wälzkörper und
6 eine an einer Polkappe abgeschnittene Kugel als Wälzkörper.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Schrägkugellager ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
1 zeigt ein Schrägkugellager 10 mit einem Wälzkörper 20 gemäß dem Stand der Technik. Der Wälzkörper 20 ist in dem Schrägkugellager 10, wobei das Schrägkugellager 10 einen Innenring 32 mit einer Innenlauffläche 33 und einen Außenring 34 mit einer Außenlauffläche 35 aufweist, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern 20 drehbar gelagert sind.
Der Wälzkörper 20 weist neben einem Drehimpuls D (aufgrund der Drehbewegung in Laufrichtung) noch eine nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegung auf. Insbesondere existiert für bestimmte Lastkombinationen neben der Lastzone auch eine lastfreie Zone. In dieser ist die Bewegung des Wälzkörpers 20 nicht geführt, so dass bei Eintritt in die lastfreie Zone der Drehimpuls D erhalten bleibt und somit zu einer nicht in Laufrichtung orientierten Drehbewegung R führt. Diese ändert sich ausschließlich durch Stöße am Käfig und am Außen- bzw. Innenring 34, 32 unkontrolliert. Dies führt dazu, dass der Wälzkörper 20 die darauf folgende Lastzone mit einer nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegung R erreicht. Die Bewegungsrichtung des Wälzkörpers 20 muss also beim Eintritt in die Lastzone korrigiert werden, was zu einer erhöhten Reibung führt.
Werden nicht kugelsymmetrische Wälzkörper 20 – beispielsweise Kugelrollen – verwendet, so neigen diese außerdem dazu, sich bei hohen Drehzahlen in der Lastzone aufzurichten.
2 zeigt die Lastzone und die lastfreie Zone in einem Rillenkugellager 11. Bei radialer Belastung des Rillenkugellagers 11 mit einer Last L wird diese nur über die in der unteren Hälfte liegenden Wälzkörper 20 übertragen. Beispielsweise wird die Last L über die Welle am markierten Punkt auf das Lager 10 aufgebracht. Somit ergibt sich im oberen Bereich des Schrägkugellagers 10 eine lastfreie Zone lfZ und im unteren Bereich eine Lastzone LZ. Das bedeutet insbesondere, dass obenliegende Wälzkörper 20 bei radialer Lastaufbringung lastfrei sind.
Im Falle eines Schrägkugellagers erhält man für bestimmte kombinierte Belastungsfälle ein ebensolche lastfreie Zone. Wird die Last im Falle des Schrägkugellagers dagegen nur axial aufgebracht, werden alle Wälzkörper 20 gleich belastet.
3 zeigt ein Schrägkugellager 12 mit einem in seiner Geometrie veränderten Wälzkörper 22. Der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellte Wälzkörper 22 ist eine an zwei sich gegenüber liegenden Polkappen 40 abgeschnittene Kugel oder (Kugelrolle). Der Wälzkörper 22 wird zudem in einem zum Betriebsdruckwinkel α ausgerichteten im Innen- und im Außenring 32, 34 geführten Käfig 52, 54 gehalten. Dadurch ist lediglich eine Rotation entlang der Achse des Drehimpulses D möglich. Eine störende nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegung R des Wälzkörpers 22 wird somit durch die gewählten konstruktiven Maßnahmen verhindert.
4 zeigt ein Schrägkugellager 14 mit einem in seiner Geometrie veränderten Wälzkörper 24. Der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellte Wälzkörper 24 ist eine Kugel oder Kugelrolle, die mit einer durch den Mittelpunkt des Wälzkörpers 24 gehende durchgängigen Bohrung 42 versehen ist, so dass der Wälzkörper 24 ebenfalls an zwei gegenüberliegenden Polkappen keine vollständige Rundung aufweist und somit in diesen Bereichen abgeschnitten ist. Der Wälzkörper 24 wird mittels eines Bolzenkäfigs 52, 54 in Laufbahnrichtung gehalten. Der Bolzenkäfig 52, 54 verhindert durch seine Führung des Wälzkörpers 24 die störende, nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegung R.
5 zeigt ein Schrägkugellager 16 mit einem in seiner Geometrie veränderten Wälzkörper 26. Der gezeigte Wälzkörper 26 stellt eine Kombination aus den in 3 und 4 dargestellten Varianten dar. Es handelt sich um eine an zwei sich gegenüber liegenden Polkappen 40 abgeschnittene Kugel oder Kugelrolle, die zusätzlich mit einer durchgängigen Bohrung 42 versehen ist, was zu einer zusätzlichen Minderung des Eigendrehimpuls R führt und somit den Reibwert weiter reduziert. Die Wälzkörper 26 sind wiederum in einem geeigneten Käfig 52, 54 drehbar gelagert, so dass eine Rotation gemäß dem Drehimpuls D möglich ist, eine störende, nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegung R jedoch nicht.
6 zeigt ein Schrägkugellager 18 mit einem in seiner Geometrie veränderten Wälzkörper 28, der nur an einer Polkappe 40 abgeschnitten ist. Auch hierbei ist ein angepasster Käfig 52, 54 nötig, um die nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegung R der Wälzkörper 28 entsprechend zu verhindern. Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Insbesondere sind durch die Erfindung ein- oder mehrreihige Schrägkugellager und/oder Kombination aus mindestens einem Schrägkugellager und einem anderen Wälzlager umfasst.
Bezugszeichenliste

10: Schrägkugellager
11: Rillenkugellager
12: Schrägkugellager
14: Schrägkugellager
16: Schrägkugellager
18: Schrägkugellager
20: Wälzkörper
22: Wälzkörper
24: Wälzkörper
26: Wälzkörper
28: Wälzkörper
32: Innenring
33: Innenlauffläche
34: Außenring
35: Außenlauffläche
40: Polkappe
42: Bohrung
52: im Innenring geführter Käfig
54: im Außenring geführter Käfig
α: Neigungswinkelbereich
D: Drehimpuls
L: Last
lfZ: lastfreie Zone
LZ: Lastzone
R: nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19530903 A1 [0005]
DE 102006007925 A1 [0006]
DE 102006034631 A1 [0007]
DE 102007010355 A1 [0008]
DE 102007024253 A1 [0009]
DE 102007033904 A1 [0009]
DE 102007033905 A1 [0010]
DE 102007034023 A1 [0011]

Claims

Schrägkugellager (10) mit einem Neigungswinkel (α), mit einem Innenring (32), einem Außenring (34) und einer Mehrzahl von Wälzkörpern (20), wobei die Wälzkörper (20) zwischen dem Innenring (32) und dem Außenring (34) drehbar gelagert sind und wobei für jeden Wälzkörper (20) in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel (α) eine Lastzone (LZ) und eine lastfreie Zone (lfZ) existiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Form, die Zusammensetzung und/oder der Aufbau der Wälzkörper (22, 24, 26, 28) derart modifiziert ist und dass die Wälzkörper (22, 24, 26, 28) in einem geeigneten zwischen Innen- und/oder Außenring (32, 34) angeordneten Käfig (52, 54) drehbar gelagert sind, so dass die Wälzkörper (22, 24, 26, 28) in der lastfreien Zone (lfZ) weitestgehend keine oder nur eine geringe nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegungen (R) aufweisen.
Schrägkugellager (10) nach Anspruch 1, wobei der Käfig (52, 54) im Innenring (52) und/oder im Außenring (34) geführt ist.
Schrägkugellager (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder Wälzkörper (20) eine nicht kugelsymmmetrische Geometrie aufweist.
Schrägkugellager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Wälzkörper (24, 26) eine an mindestens einer Polkappe (40) abgeschnittene Kugel ist.
Schrägkugellager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Wälzkörper (24, 26) eine durchgängig Bohrung (42) durch den Mittelpunkt und/oder Schwerpunkt des Wälzkörpers (24, 26) aufweist.
Schrägkugellager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Wälzkörper (20) eine inhomogene Masse aufweist.
Schrägkugellager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Wälzkörper (20) aus einem Kern aus einem ersten Werkstoff und aus einer Schale aus einem zweiten Werkstoff besteht, wobei die Dichte des ersten Werkstoffs geringer ist als die Dichte des zweiten Werkstoffs.
Schrägkugellager (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Innere jedes Wälzkörpers (20) hohl ist.
Schrägkugellager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Führung der Käfigkräfte auf die Wälzkörper (22, 24, 26, 28) an den Neigungswinkelbereich (α) angepasst ist.
Wälzkörper (20) zur Verwendung in einem Schrägkugellager (10) mit einem Neigungswinkel (α), mit einem Innenring (32), einem Außenring (34) und einer Mehrzahl von Wälzkörpern (20), wobei die Wälzkörper (20) zwischen dem Innenring (32) und dem Außenring (34) drehbar gelagerte Massivkörper sind und wobei für jeden Wälzkörper (20) in Abhängigkeit von einem Neigungswinkel (α) eine Lastzone (LZ) und eine lastfreie Zone (lfZ) existiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Form, die Zusammensetzung und/oder der Aufbau der Wälzkörper (22, 24, 26, 28) derart modifiziert ist und dass die Wälzkörper (22, 24, 26, 28) in einem geeigneten zwischen Innen- und/oder Außenring (32, 34) angeordneten Käfig (52, 54) drehbar gelagert sind, so dass die Wälzkörper (22, 24, 26, 28) in einer lastfreien bzw. gering belasteten Zone (lfZ) keine oder nur eine geringe nicht in Laufrichtung orientierte Drehbewegungen (R) aufweisen.
Wälzkörper (20) nach Anspruch 10, wobei der Wälzkörper (22, 24, 26, 28) in einem Schrägkugellager (12, 14, 16, 18) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 einsetzbar ist.