DE102015223125B4 - Lagerstelle mit zwei Polygonlagern und zweistufiger Steifigkeitskennlinie - Google Patents

Lagerstelle mit zwei Polygonlagern und zweistufiger Steifigkeitskennlinie Download PDF

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Abstract

Lagerstelle (1), die zwei als Polygonlager (2, 3) ausgebildete Radiallager umfasst, die zur drehbaren Lagerung einer Welle (14) oder Achse in einem Gehäuse (7) bestimmt ist, wobei als Polygonlager (2, 3) zwei axial in Reihe angeordnete Wälzlager vorgesehen sind, die jeweils mit einem äußeren Lagerring (4, 5) starr in einer Aufnahme (6) des Gehäuses (7) eingesetzt sind, wobei jeder Lagerring (4, 5) zumindest einen radial nachgiebigen, eine Laufbahnwölbung (15, 16; 25, 26) bildenden elastischen Abschnitt einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung einer zweistufigen Kraft-Weg-Kennlinie oder einer Steifigkeitskennlinie der ein Polygonlagersystem bildenden Lagerstelle (1) einzelne Bauteile zwischen den Polygonlagern (2, 3) sich hinsichtlich zumindest eines der Auslegungskriterien, wie der Dimensionierung, der konstruktiven Ausgestaltung und der Festigkeit, unterscheiden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagerstelle, die zwei als Polygonlager ausgeführte Radiallager umfasst, die zur drehbaren Lagerung einer Welle oder Achse in einem Gehäuse bestimmt ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Aufgrund von Fertigungstoleranzen und aus Gründen der Montierbarkeit weisen Radiallager üblicherweise ein Radialspiel auf. Die Lagerspiele stellen sich dabei in einem Ringspalt zwischen den Wälzkörpern bzw. den Rollen und deren zugehörigen Wälzlaufbahnen ein. Der radiale Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Wälzlaufbahnen ist die Summe aus dem Durchmesser der Rollen und aus dem Radialspiel. Die Rollen können sich innerhalb dieses Spieles radial zwischen den Wälzlaufbahnen bewegen, was zu einer nachteiligen Geräuschentwicklung führen kann. Weiterhin können sich Nachteile an Lagerstellen von Wälzlagern mit Radiallagern beispielsweise bei der Lagerung von dem Wandlerhals des Drehmomentwandlers durch einen Achsversatz des Wandlerhalses gegenüber dem zugehörigen Bauteil einstellen, der zu einem Radialschlag und einer damit verbundenen ungleichmäßigen Belastung der Lagerstelle bzw. der Wälzlager führen, verbunden mit einer nachteiligen Geräuschentwicklung.
  • Aus der DE 10 2013 215 892 A1 ist eine aus zwei zusammengefügten Polygonlagern bestehende Lagerstelle bekannt. Die als Wälzlager ausgeführten Polygonlager schließen gleichdimensionierte, äußere Lagerringe ein, die in einer korrespondierenden Aufnahme eines Gehäuses eingepresst sind. Übereinstimmend schließen die Lagerringe als Laufbahnwölbungen ausgeführte Abschnitte ein, die eine Polygonform bilden. Durch die elastisch ausgeführten, mit Wälzkörpern zusammenwirkenden Abschnitte stellt sich eine von der zylindrischen Form abweichende Geometrie der Lagerringe ein. Gegenseitig zu den Lagerringen sind die Wälzkörper unmittelbar auf einer Welle geführt.
  • Eine Lageranordnung, die zur Lagerung einer Welle in einem Gehäuse zwei getrennte Wälzlager einschließt, zeigt die DE 10 2012 202 265 A1 . Die Wälzlager, ein Rollenlager als Radiallager sowie ein Rillenkugellager als Axiallager sind dabei unmittelbar einander angrenzend angeordnet. Zur Montagevereinfachung ist zwischen dem äußeren Lagerring des Axiallagers und dem Gehäuse ein in radialer Richtung wirksames Federelement vorgesehen, so dass sich ein an der Welle angefedertes Axiallager einstellt.
  • Eine spielfrei gestellte Lagerstelle mit zwei getrennten Wälzlagern zur gemeinsamen Lagerung eines als Losrad ausgebildeten Zahnrades auf einer Welle ist in DE 10 2012 215 443 A1 beschrieben. Eines der Lager ist als Nadel- bzw. Rollenlager und als Hauptlager für das Losrad ausgebildet. Das andere Lager ist ein Kugellager mit geringfügigem radialen Traganteil, das der Spielfreistellung der Losradlagerung mit dem Hauptlager dient. Das Hauptlager ist mit mit einem hülsenförmigen Außenring fest in das Losrad eingepresst und weist normale Lagerspiele auf. Das Kugellager dient der Kompensation der Lagerspiele des Hauptlagers, wenn das Losrad unbelastet um die Welle rotiert. Der Außenring des Kugellagers ist begrenzt radial um ein Ausgleichsspiel beweglich in dem Losrad untergebracht. Dabei ist an der einen Seite zwischen dem Außenring und dem Gehäuse eine Feder elastisch so eingespannt, dass der hohlzylindrische Außenring a-konzentrisch zu dem Hauptlager solange gegen die Welle verschoben wird, bis das Lagerspiel des Losradlagers radial überwunden ist und das Losrad sich durch die Reaktionskräfte zur Federkraft an der anderen gegenüberliegenden Seite spielfrei abstützt.
  • Die DE 10 2012 222 279 A1 zeigt ein als Rollenlager ausgeführtes Wälzlager, dessen Wälzkörper in einem Käfig eingesetzt und an einer inneren und äußeren Wälzlaufbahn geführt sind. Die Wälzbahnen des als ein Polygonlager gestalteten Rollenlagers sind außenseitig an einem Lagerring und innenseitig unmittelbar an einer Welle vorgesehen. Zum Ausgleich von einem sich zwischen den Wälzkörpern und deren zugehörigen Wälzlaufbahnen einstellenden Radialspiel des Rollenlagers weist der Lagerring bereichsweise eine ballige Mantelfläche auf. Die als Zylinderrollen ausgeführten Wälzkörper sind damit lokal vorgespannt an dem Lagerring geführt.
  • DE 10 2005 045 522 A1 offenbart ein zweireihiges Lager. Die beiden Lagerreihen unterscheiden sich hinsichtlich der Wahl ihrer Wälzkörper, hinsichtlich der Ausbildung der jeweiligen Laufbahn und hinsichtlich der Funktion. Die eine Reihe ist durch Zylinderrollen bzw. Nadeln und die andere Reihe ist durch Kugeln gebildet. Die Reihe mit den Nadeln bildet einen tragenden Teil des Lagers ab und die Reihe mit den Kugeln dient neben einem geringfügigen tragenden Anteil der Spielfreistellung. Beide Reihen sind in einem gemeinsamen Außenring untergebracht, der als Nadelhülse ausgebildet ist. Die Reihe mit den Nadeln läuft direkt an einer Außenlaufbahn der Nadelhülse ab. Für die Reihe mit den Kugeln ist in die Nadelhülse dünnwandiger Ring eingezogen, welcher umfangsseitig nach Art eines Polygonlagers mit sichelförmig spielfrei federnd gegen die Kugeln vorgespannten Abschnitten versehen ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geräuschoptimierte Lagerstelle mit reduziertem Lagerspiel bereitzustellen, die mit konstruktiv einfachen Mitteln kostengünstig darstellbar ist.
  • Die Lösung der Aufgabe wird durch eine Lagerstelle gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Gemäß dem Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Lagerstelle zur Darstellung einer zweistufigen Kraft-Weg-Kennlinie bzw. einer Steifigkeitskennlinie als ein Polygonlagersystem ausgebildet Ist, wobei einzelne Bauteile zwischen den Polygonlagern sich hinsichtlich zumindest eines der Auslegungskriterien, wie der Dimensionierung, der konstruktiven Ausgestaltung und der Festigkeit, unterscheiden. Die Steifigkeitskennlinie bzw. die Kraft-Weg-Linie ist eine insbesondere die Charakteristik von Polygonlagern bestimmende Größe, die Einfluss auf die Geräuschentwicklung nimmt.
  • Die gezielte zweistufig verlaufende Steifigkeitskennlinie der Lagerstelle, die gemäß der Erfindung durch zwei unterschiedlich aufgebaute und/oder ausgelegte Polygonlager erreicht wird, definiert ein reduziertes Lagerspiel und bildet folglich ein geräuschoptimiertes Polygonlagersystem. Die Umsetzung der erfindungsgemäßen Maßnahme, die Auslegung oder der Aufbau der einzelnen Polygonlager ist beispielsweise durch eine unterschiedliche Dimensionierung, einen abweichenden konstruktiven Aufbau und/oder durch die Verwendung von Werkstoffen mit unterschiedlichen E-Modulen erreichbar. Weiterhin besteht die Möglichkeit, einzelne Auslegungskriterien zu variieren, beispielsweise Laufbahnwölbungen an einem relativ dünnwandigen Lagerring vorzusehen oder ein Polygonlager mit reduziertem Durchmesser mit einem Lagerring aus einem relativ weichen Werkstoff zu kombinieren. Außerdem kann durch eine entsprechende Werkstoffwahl der Lagerringe das Polygonlagersystem einen relativ weichen Lagerring einschließen, der mit einem relativ harten Lagerring des benachbarten Polygonlagers kombiniert ist. Die Steifigkeitskennlinie oder Kraft-Weg-Linie der erfindungsgemäßen Lagerstelle ist weiterhin beeinflussbar durch eine lageorientierte Anordnung der zwei ein Polygonlagersystem bildenden Polygonlager. Vorteilhaft sind die Maßnahmen zur Darstellung der erfindungsgemäßen, eine zweistufige Kraft-Weg-Kennlinie aufweisenden Lagerstelle mit einfachen Mitteln kostengünstig realisierbar.
  • Durch die Erfindung ist außerdem das Lagerspiel so reduzierbar bzw. einstellbar, um vorteilhaft eine Lagervorspannung einstellen zu können. Ergänzend dazu nimmt die Erfindung positiven Einfluss auf die Lebensdauer des Polygonlagersystems, das auch geeignet ist, um Geräuschprobleme bei Einbausituationen zu minimieren, bei denen das zu lagernde Bauteil, insbesondere eine Welle, eine hohe Unwucht bzw. Exzentrizität aufweist. Das erfindungsgemäße Konzept, die unterschiedliche geometrische oder lagerspezifische Auslegung von zwei Wälzlagern zur Bildung eines Polygonlagersystems als Lagerstelle mit einer zweistufigen Steifigkeitskennlinie ist für unterschiedliche Einbausituationen einsetzbar. Bevorzugt eignet sich das Polygonlagersystem für eine Lenkungslagerung oder für eine Lagerung von einem Wandlerhals eines Drehmomentwandlers in einem Getriebe.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, Polygonlager mit unterschiedlichen Außendurchmessern einzusetzen. Entsprechend weisen die äußeren Lagerringe der Polygonlager unterschiedlich dimensionierte Durchmesser auf. Folglich sind die für die Polygonlager bestimmten Aufnahmen im Gehäuse an die voneinander abweichenden Polygonlagerdurchmesser radial gestuft ausgeführt. Alternativ dazu bietet es sich an, die Welle mit zwei versetzten, radial gestuften Lagersitzen zu versehen, deren unterschiedliche Durchmesser an die abweichenden Größen bzw. Innendurchmesser der Polygonlager angepasst sind. Außenseitig sind die Polygonlager dabei in einer stufenfreien Aufnahme des Gehäuses eingepasst.
  • Zur Erreichung bzw. Beeinflussung der erfindungsgemäßen zweistufigen Steifigkeitskennlinie kann die Wandstärke von den äußeren Lagerringen beider als Polygonlager ausgeführten Wälzlager voneinander abweichen. Die Lagerringe, auch Polygonhülsen genannt, sind bevorzugt spanlos aus einem metallischen Blechwerkstoff hergestellt.
  • Als weitere Auslegungskriterien kann die Dimensionierung der Wälzkörperdurchmesser sowie die Lagerbreite berücksichtigt werden, die zwischen beiden Polygonlagern unterschiedlich auslegbar sind. Dabei können diese zuvor genannten Auslegungskriterien allein oder beliebig kombiniert werden.
  • Gemäß der Erfindung sind außerdem Lagerringe aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften und/oder Härtegraden einsetzbar, um voneinander abweichende Federkennlinien für die radiale Belastung realisieren zu können. Ein weicher ausgelegtes Polygonlager führt bei radialer Last zu einer erhöhten Nachgiebigkeit. Dagegen erzeugt ein steifer oder härter ausgelegtes Polygonlager bei radialer Last eine geringere Nachgiebigkeit.
  • Eine weitere konstruktive Ausgestaltung bezieht sich auf die äußeren Lagerringe der als Polygonlager ausgeführten Wälzlager, die zumindest eine als Querballigkeit ausgeführte Laufbahnwölbung aufweisen. Vorteilhaft ist die Querballigkeit zwischen den Lagerringen unterschiedlich ausgeführt oder im Einbauzustand zueinander lage- bzw. winkelversetzt angeordnet. Die übereinstimmend in Richtung der Wälzkörper bzw. der Rotationsachse des Polygonlagers ausgerichteten Laufbahnwölbungen der auch als Polygonhülsen zu bezeichnenden Lagerringe bilden einen elastischen Abschnitt des Lagerrings. Der Lagerring schließt vorzugsweise mehrere, beispielsweise drei symmetrisch umfangsverteilt angeordnete Laufbahnwölbungen ein. Im Einbauzustand des Polygonlagersystems können weiterhin bei Bedarf die unterschiedlich ausgeführten Laufbahnwölbungen winkelversetzt zwischen den zu den Laufbahnwölbungen der benachbarten Lagerringe positioniert werden.
  • Ergänzend oder alternativ zu den Lagerringen mit vorzugsweise konvex querballig ausgebildeten Laufbahnwölbungen schließt die Erfindung für das Polygonlagersystem äußere Lagerringe ein, die jeweils zumindest eine voneinander abweichende, als Längsballigkeit ausgeführte Laufbahnwölbung aufweisen. Bevorzugt weist jeder Lagerring bzw. jede Polygonhülse drei symmetrisch umfangsverteilt angeordnete längsballige und/oder querballige Laufbahnwölbungen auf, die ebenfalls unterschiedlich zu längsballigen und/oder querballigen Laufbahnwölbungen des benachbarten Lagerrings ausgebildet und/oder positioniert sind. Erfindungsgemäß können dabei die längsballigen oder querballigen Laufbahnwölbungen zwischen den Lagerringen beider Polygonlager von der Ausgestaltung, der Lage und der Anzahl abweichen, wobei eine am Umfang des Lagerrings veränderliche Querballigkeit gleichzeitig zu einer Längsballigkeit führt.
  • Als Maßnahme zur Erreichung einer lageorientierten Anordnung der Polygonlager im Einbauzustand des Polygonlagersystems ist eine formschlüssige Sicherung zwischen den äußeren Lagerringen vorgesehen. Dabei greift beispielsweise ein axial vorstehender Zapfen eines Lagerrings in eine korrespondierende Öffnung des zugehörigen weiteren Lagerrings. Damit ist sichergestellt, dass die mehreckförmig gestalteten, Polygonformen bildenden Laufbahnwölbungen der Lagerringe zueinander winkelversetzt sind.
  • Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass ein Pferchkreis bzw. ein Berührkreis zwischen den Lagerringen voneinander abweichend ausgelegt ist. Der Pferchkreisdurchmesser definiert den größten innenliegenden Kreis der polygonförmig gestalteten elastischen Laufbahnwölbungen. Vorzugsweise weist das weicher ausgebildete Polygonlager einen Lagerring mit einem engeren Pferchkreis auf, wodurch sich im Einbauzustand bei Beginn der radialen Lagerbelastung ein relativ weicher Verlauf der Steifigkeitskennlinie einstellt. Entsprechend führt das steifer bzw. härter ausgeführte Polygonlager mit einem größeren Pferchkreis des Lagerrings bei einer radialen Last zu einem steileren Kennlinienverlauf. Die Anzahl der Polygone an dem Lagerring sowie das Verhältnis von Außenradius zum Pferchkreisradius stellen Systemparameter dar, die anwendungsspezifisch festlegbar sind, wobei Gesichtspunkte, wie insbesondere die Höhe einer Einpresskraft des Lagerrings, die Materialwahl, Formfehler und eventuell eigene Frequenzen der Lagerung, beachtet werden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, wobei sich die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Dabei zeigt:
    • 1 in einem Halbschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß aufgebauten Polygonlagerung;
    • 2 ein Polygonlager in einer Schnittansicht;
    • 3 eine schematische Darstellung der Polygonform eines Polygonlagers;
    • 4 eine Polygonstruktur eines ersten als Polygonhülse ausgeführten Lagerrings;
    • 5 eine Polygonstruktur eines zweiten als Polygonhülse ausgeführten Lagerrings;
    • 6 einen schematischen Kennlinienverlauf der ersten Polygonhülse; und
    • 7 einen schematischen Kennlinienverlauf der zweiten Polygonhülse.
  • Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lagerstelle 1 in einem Halbschnitt, die zwei als radiale Wälzlager ausgeführte Polygonlager 2, 3 umfasst, die gemeinsam ein Polygonlagersystem bilden. Die abweichend voneinander ausgeführten Polygonlager 2, 3 sind jeweils über einen als Polygonhülse ausgebildeten Lagerring 4, 5 in einer Aufnahme 6 eines Gehäuses 7 eingepresst. Angepasst an die unterschiedlichen Durchmesser D1, D2 der Polygonlager 2, 3 bildet die Aufnahme 6 im Gehäuse 7 zwei radial gestufte, zueinander versetzte Lagersitze 8, 9. Die Lagerringe 4, 5 bilden eine Laufbahn 10, 11 für die Wälzkörper 12, 13, die weiterhin innenseitig unmittelbar auf einer Welle 14 geführt sind. Zur Darstellung einer radial vorgespannten Einbaulage der Lagerringe 4, 5 weisen diese vorzugsweise mehrere querballige, einen elastischen Abschnitt bildende Laufbahnwölbungen 15, 16 auf. Durch die Laufbahnwölbung 15, 16 der Lagerringe 4, 5 wird eine Radialkraft auf die als Rolle ausgebildeten Wälzkörper 12, 13 übertragen, die sich gegenseitig kraftschlüssig auf der Welle 14 abstützen. Die polygonartig gestalteten, von seitlichen Borden 17, 18; 19, 20 ausgehenden, in Richtung der Wälzkörper 12, 13 ausgerichteten Laufbahnwölbungen 15, 16 bewirken eine verbesserte Elastizität der Polygonlager 2, 3. Weiterhin kann mittels einer Variation bzw. unterschiedlicher Auslegungskriterien die Elastizität des Polygonlagersystems beeinflusst werden. Dazu besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Wandstärken L1, L2 für die Lagerringe 4, 5, beispielsweise im Bereich der Laufbahnwölbungen 15, 16, vorzusehen. Außerdem können sich die Lagerbreite B1, B2 und/oder die Durchmesser W1, W2 der Wälzkörper 12, 13 unterscheiden. Zur Erreichung einer lageorientierten Einbaulage der Polygonlager 2, 3 ist eine formschlüssige Sicherung 21 zwischen den Lagerringen 4, 5 vorgesehen. Dazu greift im Einbauzustand des Polygonlagersystems ein axial vorstehender Zapfen 22 des Lagerrings 5 in eine korrespondierende Öffnung 23 des zugehörigen weiteren Lagerrings 4. Damit ist sichergestellt, dass die Laufbahnwölbungen 15, 16 der Lagerringe 4, 5 zueinander winkelversetzt angeordnet sind.
  • In der 2 ist das Polygonlager 2 in einer Schnittansicht gezeigt, bei dem die Wälzkörper 12 in einem Käfig 24 umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet geführt sind. Das Polygonlager 2 weist zwei in Umfangsrichtung verlaufende, zueinander winkelversetzte, eine Längsballigkeit bildende, radial elastische Laufbahnwölbungen 25, 26 auf. Dadurch bilden sich polygonartige Laufbahnwölbungen, beispielsweise eine mehreckförmige Wälzlaufbahn 27 für die Wälzkörper 12, die ein Spaltmaß zwischen der Welle 14 und dem Lagerring 4 verengt, wodurch die Wälzkörper 12 im Bereich der Laufbahnwölbungen 25, 26 radial vorgespannt oder mit einem reduzierten Spiel abgestützt sind. Alternativ zur Darstellung gemäß 2 kann das Polygonlager 2 auch eine größere Anzahl von längsballig geformten Abschnitten einschließen. Weiterhin bietet es sich an, auch das Polygonlager 3 mit längsballig geformten Abschnitten zu versehen.
  • Die 3 verdeutlicht in einer schematischen Darstellung eine dreieckförmig ausgebildete, durch längsballig geformte Abschnitte gebildete Polygonform eines erfindungsgemäß gestalteten Lagerrings 4 des Polygonlagers 2. Die Polygonform bildet drei um jeweils 120° winkelversetzte, mit A gekennzeichnete Entlastungszonen oder Bergbereiche sowie drei mit B gekennzeichnete Belastungszonen bzw. Talbereiche. Die Polygonform wird von einem Hüllkreis H umschlossen, dem kleinsten umschreibenden Kreis. Ein Pferchkreis P, auch Berührkreis genannt, entspricht einem größten innenliegenden Kreis der Polygonform. Der innenliegende Pfeil verdeutlicht die umlaufende Radialbelastung des Polygonlagers, das umfangsseitig eine ungleichmäßige Federung aufgrund harter und weicher Bereiche oder Zonen des Polygonlagers erfährt.
  • In den 4 und 5 ist eine Gegenüberstellung der Polygonstrukturen der Polygonhülsen bzw. Lagerringe 4, 5 von den Polygonlagern 2, 3 der Lagerstelle 1 zu entnehmen. Jedes Polygonlager 2, 3 bildet, wie in 3 gezeigt, jeweils drei mit A gekennzeichnete Entlastungszonen sowie drei mit B gekennzeichnete Belastungszonen. Die Lagerringe 4, 5 können positionsgleich oder beispielsweise mit einem Winkelversatz von 60° verbunden werden. Über die Zuordnung der Lagerringe 4, 5 sowie mittels unterschiedlicher Laufbahnwölbungen ist die zweistufige Kraft-Weg-Kennlinie der Lagerstelle 1 unmittelbar beeinflussbar.
  • Die 6 und 7 zeigen in zwei Diagrammen schematisch den Kennlinienverlauf der Lagerstelle 1 mit zwei unterschiedlich ausgelegten Polygonlagern 2, 3. Dazu ist jeweils auf der Ordinate die Radialkraft (N) und auf der Abszisse der Federweg (S) in µm aufgetragen. In 6 ist eine radiale Einfederung an dem Polygonlager 2, 3 in Abhängigkeit von einer die Lagerstelle 1 beaufschlagenden Radialkraft dargestellt. Die Kurvenverläufe X1, Y1 im Diagramm gemäß 6 beziehen sich auf das Polygonlager 2 und die Kurvenverläufe X2, Y2 auf das Polygonlager 3. Dabei entsprechen die Kurvenverläufe Y1, Y2 den in 3 mit B gekennzeichneten Belastungszonen, die weiteren Kurvenverläufe X1, X2 kennzeichnen die Entlastungszonen A. Bei einer Belastung gemäß dem Kurvenverlauf Y stellt sich aufgrund einer geringeren Federsteifigkeit im Vergleich zur Belastung gemäß dem Kurvenverlauf X jeweils eine größere Einfederung ein. Die verringerte Einfederung in den Bergzonen, den Kurven X1, X2, nimmt unmittelbaren Einfluss auf die Geräuschentwicklung der Lagerstelle 1. Diese Erkenntnis berücksichtigend sind erfindungsgemäß zwei Polygonlager 2, 3 vorgesehen, die gezielt winkelversetzt so zueinander lagefixiert und/oder gezielt so ausgelegt sind, um eine zweistufige Steifigkeitskennlinie der Lagerstelle 1 zu gewährleisten.
  • In 7 sind zwei Grenzlinien G1, G2 der Lagerstelle 1 dargestellt. Die Grenzlinie G1 wird von der steifer ausgelegten Polygonhülse bzw. dem Lagerring 5 des Polygonlagers 3 dominiert. Abweichend dazu wird die weitere Grenzlinie G2 von dem weicher ausgeführten Lagerring 4 des Polygonlagers 2 bestimmt. Die in 7 gezeigten Grenzlinien G1, G2 können sich bei einer Belastung der Lagerringe 4, 5 in den Entlastungszonen A und den Belastungszonen B gemäß der 3 einstellen. Die Grenzlinien G1, G2 definieren somit eine maximale Grenzbelastung. Im Betriebszustand des Polygonlagersystems ergeben sich üblicherweise Belastungen innerhalb der Grenzlinien G1, G2. Der oberhalb beider Diagramme dargestellte äußere Richtungspfeil verdeutlicht die Richtung einer Summenkennlinie der Radialkraft N beider Polygonhülsen bzw. Lagerringe 4, 5.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Lagerstelle
    2
    Polygonlager
    3
    Polygonlager
    4
    Lagerring
    5
    Lagerring
    6
    Aufnahme
    7
    Gehäuse
    8
    Lagersitz
    9
    Lagersitz
    10
    Laufbahn
    11
    Laufbahn
    12
    Wälzkörper
    13
    Wälzkörper
    14
    Welle
    15
    Laufbahnwölbung (querballig)
    16
    Laufbahnwölbung (querballig)
    17
    Bord
    18
    Bord
    19
    Bord
    20
    Bord
    21
    Sicherung
    22
    Zapfen
    23
    Öffnung
    24
    Käfig
    25
    Laufbahnwölbung (längsballig)
    26
    Laufbahnwölbung (längsballig)
    27
    Wälzlaufbahn
    A
    Entlastungszone
    B
    Belastungszone
    B1
    Lagerbreite
    B2
    Lagerbreite
    D1
    Durchmesser
    D2
    Durchmesser
    G1
    Grenzlinie
    G2
    Grenzlinie
    H
    Hüllkreis
    L1
    Wandstärke
    L2
    Wandstärke
    N
    Radialkraft
    P
    Pferchkreis
    S
    Federweg
    W1
    Durchmesser
    W2
    Durchmesser
    X1
    Kurvenverlauf
    X2
    Kurvenverlauf
    Y1
    Kurvenverlauf
    Y2
    Kurvenverlauf

Claims (10)

  1. Lagerstelle (1), die zwei als Polygonlager (2, 3) ausgebildete Radiallager umfasst, die zur drehbaren Lagerung einer Welle (14) oder Achse in einem Gehäuse (7) bestimmt ist, wobei als Polygonlager (2, 3) zwei axial in Reihe angeordnete Wälzlager vorgesehen sind, die jeweils mit einem äußeren Lagerring (4, 5) starr in einer Aufnahme (6) des Gehäuses (7) eingesetzt sind, wobei jeder Lagerring (4, 5) zumindest einen radial nachgiebigen, eine Laufbahnwölbung (15, 16; 25, 26) bildenden elastischen Abschnitt einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Darstellung einer zweistufigen Kraft-Weg-Kennlinie oder einer Steifigkeitskennlinie der ein Polygonlagersystem bildenden Lagerstelle (1) einzelne Bauteile zwischen den Polygonlagern (2, 3) sich hinsichtlich zumindest eines der Auslegungskriterien, wie der Dimensionierung, der konstruktiven Ausgestaltung und der Festigkeit, unterscheiden.
  2. Lagerstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe (4, 5) oder Polygonhülsen der Polygonlager (2, 3) unterschiedliche Durchmesser (D1, D2) aufweisen.
  3. Lagerstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke (L1, L2) der Lagerringe (4, 5) von den Polygonlagern (2, 3) voneinander abweicht.
  4. Lagerstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Durchmesser (W1, W2) von Wälzkörpern (12, 13) der Polygonlager (2, 3) unterschiedlich ausgelegt sind.
  5. Lagerstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Polygonlager (2, 3) unterschiedliche Lagerbreiten (B1, B2) vorgesehen sind.
  6. Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Polygonlager (2, 3) bestimmte Aufnahme (6) in dem Gehäuse (7) zwei radial gestufte Lagersitze (8, 9) einschließt.
  7. Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lagerring (4, 5) der Polygonlager (2, 3) zumindest eine als Querballigkeit ausgeführte Laufbahnwölbung (15, 16) aufweist, die sich zwischen den Lagerringen (4, 5) unterscheidet oder die zueinander lageversetzt angeordnet sind.
  8. Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lagerring (4, 5) der Polygonlager (2, 3) zumindest eine als Längsballigkeit ausgeführte Laufbahnwölbung (25, 26) aufweist, die sich zwischen den Lagerringen (4, 5) unterscheidet oder die zueinander lageversetzt angeordnet sind.
  9. Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerringe (4, 5) lageorientiert zusammengefügt sind, wodurch die Polygonformen bildenden Laufbahnwölbungen (15, 16; 25, 26) zwischen den Polygonlagern (2, 3) zueinander winkelversetzt sind.
  10. Lagerstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pferchkreis (P), der einen größten inneren Kreis der polygonförmig gestalteten Laufbahnwölbungen (25, 26) definiert, sich zwischen den Lagerringen (4, 5) der Polygonlager (2, 3) unterscheidet.
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