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Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, aufweisend einen Innenring und einen Außenring, sowie eine zwischen Innenring und Außenring auf einem gemeinsamen Teilkreis eingebrachte Anordnung von Wälzkörpern, wobei die Anordnung der Wälzkörper von auf dem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser abwechselnd angeordneten Wälzkugeln und Wälzrollen gebildet wird, und wenigstens einer von Innenring und Außenring eine Laufrille zum axialen Abstützen der Wälzkugeln aufweist.
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In der
DE 23 04 389 A ist eine kombiniertes Schub- und Achswälzlager offenbart. Das Lager weist einen ringförmigen Innenlaufring vom L-förmigen Querschnitt auf, der eine zylindrische Außen-Lagerfläche und eine unter einem rechten Winkel dazu angeordnete Lagerfläche bildet. Um den Laufring herum ist ein entgegengesetzt gerichteter Außenlaufring angeordnet, der ebenfalls L-förmigen Querschnitt besitzt und eine zylindrische Außen-Lagerfläche sowie eine Lagerfläche festlegt, die unter einem rechten Winkel zur Lagerfläche angeordnet ist und ihr gegenüberliegt. Zwischen den Laufringen ist eine Ringanordnung aus einander abwechselnden Rollen und Kugeln vorgesehen. Die Rollen besitzen geringfügig größeren Durchmesser als die Kugeln und sind mit ihren Achsen parallel zu den Lagerflächen angeordnet, so dass sie zwischen diesen beiden Flächen ein Achs- bzw. Rollenwälzlager bilden. Die axiale Länge der Rollen ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der Kugeln, so dass letztere Axialkräfte zwischen den Lagerflächen zu übertragen vermögen und somit als Schubwälzlager wirken.
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Die
US 1,877,486 A beschreibt ein kombiniertes Kugel-Zylinderrollenlager mit einem im Querschnitt L-förmigen Außenring und einen im Querschnitt L-förmigen Innenring. Die abwechselnd angeordneten Wälzkugeln und Wälzrollen werden von einem Wälzkörperkäfig zusammengehalten.
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Die
DE 21 22 845 A beschreibt ein einreihiges Kegelrollenlager an dessen Außenring ein Flanschring angebracht ist, der ein elastisches Glied aus Gummi aufweist.
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Die
GB 961,563 A beschreibt ein- und zweireihige Kugellager und ein einreihiges Zylinderrollenlager, bei denen jeweils zwei Lagerringe durch federelastische Rückhaltemittel miteinander verklemmt werden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine insbesondere hinsichtlich Handhabung verbesserte Wälzlageranordnung anzugeben.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, aufweisend einen Innenring und einen Außenring, sowie eine zwischen Innenring und Außenring auf einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser eingebrachte Anordnung von Wälzkörpern, wobei die Anordnung der Wälzkörper von auf dem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser abwechselnd angeordneten Wälzkugeln und Wälzrollen gebildet wird, und wenigstens einer von Innenring und Außenring eine Laufrille zum axialen Abstützen der Wälzkugeln aufweist, wobei der wenigstens eine von Innenring und Außenring einen ersten Schenkel mit einer sich axial erstreckenden kreiszylindrischen Mantelwand aufweist, die eine Laufbahn für die Wälzrollen trägt und einen zweiten Schenkel mit einer sich radial erstreckenden kreisringförmigen Ringwand aufweist, welche die Laufrille für die Wälzkugeln trägt, bei dem wenigstens einer von Innenring und Außenring eine Haltevorrichtung aufweist, durch welche die Wälzlageranordnung gegen Auseinanderfallen zusammengehalten ist und bei welcher Wälzlageranordnung die Haltevorrichtung an einem Ringabsatz des ersten Schenkels oder zweiten Schenkels befestigt ist und die Haltevorrichtung den jeweils anderen Lagerring von Innenring und Außenring derart umgreifend ausgebildet ist, dass die Haltevorrichtung in Drehrichtung der Wälzlageranordnung bezüglich des umgriffenen Lagerrings frei verdrehbar ist, so dass der umgriffene Lagerring durch die Haltevorrichtung nicht gebremst wird.
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Beispielsweise bei Standard-Rillenkugellagern wird die Wälzlageranordnung von Innenring, Außenring, den Wälzkugeln und einem Wäzlagerkäfig, dadurch zu einer Baueinheit zusammengehalten, dass die Wälzkugeln zwischen zwei Laufrillen in dem Innenring und dem Außenring eingesetzt sind und durch den Wälzlagerkäfig gleichmäßig beabstandet gehalten sind. Indem die Wälzkugeln in die gegenüberliegenden Laufrillen von Innenring und Außenring eingreifen und durch den Wälzlagerkäfig gehalten sind, ergibt sich eine Baueinheit, die nicht mehr auseinanderfallen kann.
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Anders verhält es sich bei Wälzlageranordnungen, die eine Anordnung von Wälzkörpern aufweisen, die von auf einem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser abwechselnd angeordneten Wälzkugeln und Wälzrollen gebildet wird. Bei diesen oder ähnlichen Wälzlageranordnungen kann ein Wäzlagerkäfig entfallen bzw. soll gegebenenfalls nicht vorhanden sein. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich in diesen Wäzlagerkäfig-freien Wälzlageranordnungen ist ein Zusammenhalten der Wälzla-geranordnung mitunter nicht gewährleistet. So besteht die Gefahr, dass eine Zusammenstellung von Innenring, Außenring und Wälzkörpern auseinanderfallen kann. Die Gefahr eines solchen Auseinanderfallens besteht insbesondere während des Transports und/oder der Montage der Wälzlageranordnung. Erfindungsgemäß wird deshalb für derartige Wälzlageranordnungen eine Haltevorrichtung vorgeschlagen. Durch diese Haltevorrichtung werden Innenring, Außenring und die Wälzkörper gegen Auseinanderfallen zusammengehalten. Es kann wahlweise eine einzelne Haltevorrichtung, zwei oder mehrere Haltevorrichtungen vorgesehen sein. Jede Haltevorrichtung kann entweder am Innenring oder am Außenring befestigt sein. Bezüglich des jeweils anderen Lagerringes ist die Haltevorrichtung in Drehrichtung der Wälzlageranordnung frei verdrehbar, so dass ein Drehen des Wälzlagers nicht gestört ist bzw. der jeweils andere Lagerring nicht durch die Haltevorrichtung gebremst wird.
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Der wenigstens eine von Innenring und Außenring kann einen ersten Schenkel mit einer sich axial erstreckenden kreiszylindrischen Mantelwand aufweisen, die eine Laufbahn für die Wälzrollen trägt und einen zweiten Schenkel mit einer sich radial erstreckenden kreisringförmigen Ringwand aufweisen, welche die Laufrille für die Wälzkugeln trägt und bei welcher Wälzlageranordnung die Haltevorrichtung an einem Ringabsatz des ersten oder zweiten Schenkels befestigt ist. So kann sowohl der Innenring, als auch der Außenring jeweils eine sich radial erstreckende kreisringförmige Ringwand aufweisen. Die beiden Ringwände halten gemeinsam die Wälzkörper in der Wälzlageranordnung. Die Ringwände verhindern insoweit ein Herausfallen der Wälzkörper. Allerdings können Innenring und Außenring weiterhin in axialer Richtung getrennt werden, so dass eine Gefahr des Auseinanderfallens besteht. Um dies zu verhindern ist wenigstens eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung vorgesehen, die den Innenring und den Außenring zusammenhält. Dazu kann die Haltevorrichtung in einer Ausführung an dem Innenring befestigt sein und den Außenring umgreifen. In einer alternativen Ausführung kann die Haltevorrichtung an dem Außenring befestigt sein und den Innenring umgreifen.
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Die Haltevorrichtung kann beispielsweise mittels eines Passungssitzes auf den Ringabsatz aufgesteckt sein. Die Haltevorrichtung kann insbesondere mittels eines Presspassungssitzes auf den Ringabsatz aufgepresst sein. Alternativ kann die Haltevorrichtung gegebenenfalls auch aufgeklebt sein.
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In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann die Haltevorrichtung an einem Ringabsatz des ersten, die Laufbahn für die Wälzrollen tragenden Schenkels des Außenrings befestigt sein und einen Radialvorsprung des Innenrings von außen umgreifen. In dieser Ausführung ist die Haltevorrichtung an dem Außenring befestigt und umgreift den Innenring von außen.
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In einer alternativen Ausführung kann die Haltevorrichtung an einem Ringabsatz des ersten, die Laufbahn für die Wälzrollen tragenden Schenkels des Innenrings befestigt sein und einen Radialvorsprung des Außenrings von außen umgreifen. Die alternative Ausführung kann auch ergänzend zu einer anderen Ausführung als zusätzliche Haltevorrichtung vorgesehen sein. In dieser Ausführung ist die Haltevorrichtung an dem Innenring befestigt und umgreift den Außenring von außen.
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In einer variierten Ausführung kann die Haltevorrichtung an einem Ringabsatz des zweiten, die Laufrille für die Wälzkugeln tragenden Schenkels des Außenrings befestigt sein und einen Radialvorsprung des Innenrings von außen umgreifen. Die variierte Ausführung kann auch ergänzend zu einer anderen Ausführung als zusätzliche Haltevorrichtung vorgesehen sein. In dieser Ausführung ist die Haltevorrichtung an dem Außenring befestigt und umgreift den Innenring von außen.
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In einer weiteren Ausführung kann die Haltevorrichtung an einem Ringabsatz des zweiten, die Laufrille für die Wälzkugeln tragenden Schenkels des Innenrings befestigt sein und einen Radialvorsprung des Außenrings von außen umgreifen. Die weitere Ausführung kann auch ergänzend zu einer anderen Ausführung als zusätzliche Haltevorrichtung vorgesehen sein. In dieser Ausführung ist die Haltevorrichtung an dem Innenring befestigt und umgreift den Außenring von außen.
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In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann die Haltevorrichtung eine Labyrinthdichtung aufweisen. Der Zwischenraum zwischen Innenring und Außenring, in dem beispielsweise ein Wälzlagerfett eingebracht sein kann, kann gegenüber dem Umfeld abgedichtet sein, so dass beispielsweise kein Wälzlagerfett aus der Wälzlageranordnung austreten kann und/oder kein Schmutz in die Wälzlageranordnung eindringen kann. Zur Erreichung einer Funktionsvereinigung kann eine Dichtung, insbesondere eine Labyrinthdichtung an der Haltevorrichtung ausgebildet sein. Insbesondere kann die Haltevorrichtung derart geformt sein bzw. aus einem derartigen Material hergestellt sein, dass die Haltevorrichtung eine Dichtfunktion erfüllen kann. Mit anderen Worten wird die Wälzlagerdichtung durch die Haltevorrichtung gebildet.
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In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann die Haltevorrichtung von einem Blechring gebildet werden. Der Blechring kann beispielsweise durch Biegestanzen hergestellt werden.
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Alternativ zur Ausführung als Blechring kann die Haltevorrichtung von einem Kunststoffring gebildet werden. Der Kunststoffring kann beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Der Kunststoffring kann insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyamid, wie beispielsweise PA 6.6 GF 25 hergestellt sein.
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In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann die Anordnung von Wälzkugeln und Wälzrollen durch direkte Berührung der Wälzkugeln und Wälzrollen untereinander, insbesondere Wälzkörperkäfig-frei auf dem gemeinsamen Teilkreisdurchmesser geführt sein. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung kann jedoch auch bei Wälzlageranordnungen mit Wälzlagerkäfig angewendet werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine zweireihige Wälzlageranordnung aufweisend zwei einreihige Wälzlageranordnungen nach einem der vorbeschriebenen Ausführungen, bei der die beiden einreihigen Wälzlageranordnungen an ihren Innenringen und/oder Außenringen miteinander verbunden sind.
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Bei der zweireihigen Wälzlageranordnung können die beiden einreihigen Wälzlageranordnungen über die Haltevorrichtung nach einem der vorbeschriebenen Ausführungen miteinander verbunden sein. Alternativ oder ergänzend können die beiden einreihigen Wälzlageranordnungen über eine gesonderte Haltevorrichtung oder eine Abstandshülse miteinander verbunden sein.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter Anderem ein Wälzlager, welches sowohl als Einzellager als auch beispielsweise als zweireihige Lagereinheit für eine reibungsarme und dennoch steife Aufnahme von kombinierten Kräften geeignet ist. Das Lager besteht pro Reihe aus einer definierten Anzahl Kugeln und gleichzeitig aus einer gleich großen Anzahl von Zylinderrollen. Dabei nehmen vorzugsweise die Zylinderrollen nur Radialkräfte auf und die Kugeln nur Axialkräfte. Beide Wälzkörperformen können sich auf einem identischen Teilkreisdurchmesser befinden. Die Abfolge der Wälzkörper entlang des Teilkreises erfolgt im Wechsel von Kugeln und Zylinderrollen. Vorzugsweise besitzt das Lager keinen Wälzkörperkäfig, insbesondere um einerseits auf dem jeweiligen Teilkreis möglichst viele Wälzkörper unterzubringen und andererseits Gleitreibung zwischen den Wälzkörpern und den Käfigtaschen auszuschließen. Die Führung der Wälzkörper kann statt dessen in Umfangsrichtung durch die Berührung der Wälzkörper untereinander erfolgen.
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Da zwei aufeinander folgende Zylinderrollen jeweils durch eine Kugel getrennt werden, ist jeweils nur ein punktueller Kontakt zwischen zwei benachbarten Wälzkörpern möglich. Die daraus resultierenden Gleitreibungsverluste sind daher in jedem Fall niedriger als die von vollrolligen Zylinderrollenlagem. In radialer Richtung können die Zylinderrollen über die Laufbahnen des Innenrings und Außenrings geführt werden. Die axiale Führung der Zylinderrollen kann durch sich radial erstre-ckende Schenkel der im Radialschnitt insbesondere L-förmigen Innenringe und Außenringe realisiert werden.
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Die Führung der Kugeln kann sowohl radial als auch axial durch jeweils eine axial umlaufende Rille am Innenring und/oder am Außenring erfolgen. Bedingt durch eine zur Führung der Kugeln notwendige Mindesttiefe der Kugellaufbahnen ergibt sich eine überquadratische Form der Zylinderrollen. Zur Vermeidung von Rollenschränken können die Zylinderrollen jeweils an einem Führungsbord des Innen- und Außenringes geführt werden.
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Der Kugeldurchmesser wird stets kleiner als der Rollendurchmesser ausgeführt. Dies ist die Voraussetzung für eine saubere Trennung von Radialkraftaufnahme durch die Zylinderrollen einerseits und der Aufnahme der Axialkraft durch die Kugeln andererseits. Der Unterschied soll jedoch so gering wie möglich sein und insbesondere ca. 0,5 mm nicht überschreiten.
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Der Teilkreisdurchmesser ist entsprechend der gewünschten Anzahl von Wälzkugeln und Wälzrollen und abhängig von deren Durchmessern so zu wählen, dass sich im montierten Zustand ein möglichst geringes Endspiel zwischen den Wälzkörpern einstellt.
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Sowohl der Innenring, der mit einer Wellenscheibe verbunden sein kann, als auch der Außenring, der mit einer Gehäusescheibe verbunden sein kann, können im Radialschnitt L-förmig ausgebildet sein. Im Falle eines Einzellagers d.h. einreihigen Wälzlagers werden erfindungsgemäß beide Ringe, d.h. Innenring und Außenring, zusammen mit dem Wälzkörpersatz verliersicher zusammengehalten. Dies kann beispielsweise durch einen gekröpften Blechring oder einen Kunststoffring, welcher die beiden Lagerringe an einem Ende ihrer Schenkel zusammenhält, realisiert werden. Dabei soll die im Betrieb auftretende Relativbewegung zwischen den Ringen möglichst nicht behindert werden. Zusätzlich kann die Haltevorrichtung, d.h. der Haltering mit einer Labyrinthdichtung ausgebildet sein. Zwei Einzellager bzw. ein-reihige Wälzlager, können in Kombination mit einer Abstandshülse zur Erhöhung der Momentensteifigkeit, insbesondere auch als gebaute Lagereinheit verwendet werden. Ebenso kann der Einsatz als zweireihiges Lager ohne Abstandshülse vorgesehen sein.
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Eine Schmierung der Wälzlageranordnung kann in allen Fällen mittels einer Initialschmierung aus Fett erfolgen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine Wälzlageranordnung mit Wälzkugeln und Wälzrollen;
- 2 eine Querschnittsansicht der Wälzlageranordnung gemäß 1 mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung;
- 3 eine Querschnittsansicht einen erste Ausführung einer zweireihigen Wälzlageranordnung;
- 4 eine Querschnittsansicht einen zweiten Ausführung einer zweireihigen Wälzlageranordnung;
- 5 eine Querschnittsansicht einen Ausführung zweier einreihigen Wälzlageranordnungen mit einer Abstandshülse;
- 6 eine schematische Querschnittsansicht einer Einbausituation am Beispiel einer Getriebewelle mit einer zweireihigen Wälzlageranordnung.
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In 1 ist eine Wälzlageranordnung 1 mit einem Innenring 3 und einem Außenring 5 dargestellt. Zwischen dem Innenring 3 und dem Außenring 5 sind Wälzkör-per 7 angeordnet. Alle Wälzkörper 7 liegen auf dem selben Teilkreisdurchmesser 9. Die Anordnung von Wälzkörpern 7 wird von abwechselnd auf dem Teilkreisdurchmesser 9 angeordneten Wälzkugeln 11 und Wälzrollen 13 gebildet. Die Durchmesser d der Wälzkugeln 11 sind geringfügig kleiner als die Durchmesser D der Wälzrollen 13, so dass auf die Wälzlageranordnung 1 einwirkende Radialkräfte über die Wälzrollen 13 abgeleitet werden.
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Die 2 zeigt die Wälzlageranordnung 1 in einer Querschnittsansicht in geknicktem Schnittverlauf durch zwei Wälzkugeln 11.
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Der Innenring 3 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten Schenkel 3a mit einer sich axial erstreckenden kreiszylindrischen Mantelwand auf, die eine Innenlaufbahn 15 für die Wälzrollen 13 trägt. Des Weiteren weist der Innenring 3 einen zweiten Schenkel 3b mit einer sich radial erstreckenden kreisringförmigen Ringwand auf, welche eine Laufrille 17 für die Wälzkugeln 11 trägt.
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In analoger Art weist der Außenring 5 einen ersten Schenkel 5a mit einer sich axial erstreckenden kreiszylindrischen Mantelwand auf, die eine Außenlaufbahn 19 für die Wälzrollen 13 trägt. Ein zweiter Schenkel 5b des Außenrings 5 weist eine sich radial erstreckende kreisringförmige Ringwand auf, welche eine zweite Laufrille 17 für die Wälzkugeln 11 trägt.
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Die Wälzlageranordnung 1 ist durch eine Haltevorrichtung 21 gegen Auseinanderfallen zusammengehalten. Die Haltevorrichtung 21 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Ringabsatz 23 des ersten Schenkels 5a des Außenrings 5 befestigt. Zum Zusammenhalten der Wälzlageranordnung 1 gegen Auseinanderfallen umgreift die an dem Ringabsatz 23 des ersten Schenkels 5a des Außenrings 5 befestigte Haltevorrichtung 21 einen Radialvorsprung 25 des Innenrings 3. Die Haltevorrichtung 21 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel von einem Ring gebildet, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist. Die Haltevorrichtung 21 kann beispielsweise als ein Blechring oder Kunststoffring ausgebildet sein.
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Die 3 zeigt eine zweireihige Wälzlageranordnung, die aus zwei einreihigen Wälzlageranordnungen 1 gebildet wird. Die beiden einreihigen Wälzlageranordnungen 1 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel an ihren Innenringen 3.1 und 3.2 durch eine variierte Haltevorrichtung 21 miteinander verbunden. Die beiden Außenringe 5.1 und 5.2 sind durch eine gesonderte Haltevorrichtung 27 über die beiden ersten Schenkel 3a und zweiten Schenkel 3b der Innenringe 3.1 und 3.2, die Wälzkugeln 11, sowie über die beiden zweiten Schenkel 5b der Außenringe 5.1 und 5.2 zusammengehalten.
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Die 4 zeigt eine variierte zweireihige Wälzlageranordnung, die aus zwei einreihigen Wälzlageranordnungen 1 gebildet wird. Die beiden einreihigen Wälzlageranordnungen 1 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel an ihren Innenringen 3.1 und 3.2 durch eine gesonderte Haltevorrichtung 27 miteinander verbunden. Die beiden Außenringe 5.1 und 5.2 sind durch die gesonderte Haltevorrichtung 27 über die beiden ersten Schenkel 3a und zweiten Schenkel 3b der Innenringe 3.1 und 3.2, die Wälzkugeln 11, sowie über die beiden zweiten Schenkel 5b der Außenringe 5.1 und 5.2 zusammengehalten. Darüber hinaus ist jede einreihige Wälzlageranordnung 1 durch eine eigene Haltevorrichtung 21 separat gegen Auseinanderfallen gesichert.
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Die 5 zeigt eine Ausführung zweier einreihigen Wälzlageranordnungen 1 mit einer Abstandshülse 29. Die Abstandshülse 29 verbindet die beiden Außenringe 5 unter einem definierten Abstand A, der durch einen inneren umlaufenden Ringabsatz 31 vorgegeben ist. Der innere umlaufende Ringabsatz 31 ist an einer inneren Mantelwand der Abstandshülse 29 ausgebildet.
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In 6 ist eine Einbausituation am Beispiel einer Getriebewelle 33 mit einer zweireihigen Wälzlageranordnung dargestellt. Die zweireihigen Wälzlageranordnung umfasst zwei einreihige Wälzlageranordnungen 1. Die Getriebewelle 33 ist beispielhaft mit einem schrägverzahntem Antriebszahnrad oder Abtriebszahnrad 35 verbunden. Mittels der Pfeile B1, B2 und B3 sind auftretende alternierende Betriebskräfte schematisch angedeutet. Mittels der Pfeile L1, L2, L3, und L4 sind auftretende Lagerreaktionskräfte, die auf die zweireihige Wälzlageranordnung einwirkt, schematisch angedeutet. Alle erfindungsgemäßen Wälzlageranordnungen 1 sind bei kombinierter Belastung universell einsetzbar. Die erfindungsgemäßen Wälzlageranordnungen 1 können insbesondere bei vertikalen Wellenanordnungen eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wälzlageranordnung
- 3, 3.1, 3.2
- Innenring
- 5,5.1,5.2
- Außenring
- 3a, 5a
- erster Schenkel
- 3b, 5b
- zweiter Schenkel
- 7
- Wälzkörper
- 9
- Teilkreisdurchmesser
- 11
- Wälzkugeln
- 13
- Wälzrollen
- 15
- Laufbahn
- 17
- Laufrille
- 19
- Laufbahn
- 21
- Haltevorrichtung
- 23
- Ringabsatz
- 25
- Radialvorsprung
- 27
- gesonderte Haltevorrichtung
- 29
- Abstandshülse
- 31
- innerer umlaufender Ringabsatz
- 33
- Getriebewelle
- 35
- Antriebszahnrad bzw. Abtriebszahnrad
- B1-B3
- Betriebskräfte
- L1-L4
- Lagerreaktionskräfte
