DE102018109011A1

DE102018109011A1 - Wälzlager

Info

Publication number: DE102018109011A1
Application number: DE102018109011.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Nogueira da Silva; Murilo Cesar Ponce Oliveira
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1) mit verschiedenartigen, zwischen einem Innenring (2) und einem Außenring (3) abrollende Wälzkörpern (4, 5), nämlich Kugeln (4) und Rollen (5), welche in einem gemeinsamen Käfig (8) geführt sind.Erfindungsgemäß sind zwei Kugelreihen (6, 7) neben einer einzigen, mittigen Reihe an Rollen (5) angeordnet. Das Wälzlager (1) ist zur Übertragung von Radial- und Axialkräften geeignet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, welches unterschiedliche Arten an Wälzkörpern, nämlich Kugeln und Rollen, insbesondere Zylinderrollen, umfasst, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Wälzlager ist beispielsweise aus der DE 10 2016 202 107 A1 bekannt. Das bekannte Wälzlager weist einen Käfig auf, welcher eine Vielzahl erster und zweiter Taschen umfasst, die sich in Umfangsrichtung abwechseln. Hierbei nehmen die ersten Taschen jeweils eine Kugel als Wälzkörper und die zweiten Taschen jeweils einen zylindrischen Wälzkörper, das heißt eine Rolle, auf. Das bekannte Wälzlager ist beispielsweise in einem Kältemittelverdichter eines Kraftfahrzeugs verwendbar.
Ein weiteres Wälzlager, welches Kugeln und Rollen aufweist, die in Umfangsrichtung alternierend angeordnet sind, ist in der DE 10 2016 204 188 A1 offenbart. In diesem Fall ist die Anwendung in einem Radlager eines Fahrzeugs vorgesehen. Sämtliche Wälzkörper sind, wie auch im Fall der DE 10 2016 202 107 A1 , einreihig angeordnet.
Aus der DE 103 38 207 B4 ist ein Pendelwälzlager bekannt, welches Tonnenrollen sowie Kugeln als Wälzkörper umfasst. Ähnliche Wälzlager sind auch in den Dokumenten DE 10 2011 075 247 A1 und DE 10 2011 075 249 A1 beschrieben. In diesen drei Fällen handelt es sich um zweireihige Wälzlager.
Aus der DE 30 04 672 A1 ist schließlich noch ein zweireihiges Wälzlager bekannt, welches eine Tonnenrollenreihe und eine Kugelreihe aufweist. Hierbei sind die Kugeln durch einen Kammkäfig geführt, wogegen die Tonnenreihe vollrollig ausgeführt ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickeltes, für unterschiedliche Belastungszustände geeignetes, kompakt aufgebautes Wälzlager anzugeben.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Wälzlager weist zwei verschiedene Arten von Wälzkörpern auf, welche zwischen einem Innenring und einem Außenring angeordnet sind. Bei der ersten Art der auf den Lagerringen abrollenden Wälzkörper handelt es sich um Kugeln; bei der zweiten Art um Rollen, insbesondere Zylinderrollen. Die verschiedenartigen Wälzkörper werden in einem gemeinsamen Käfig geführt.
Erfindungsgemäß ist auf beiden Seiten einer mittigen Rollenreihe jeweils eine Kugelreihe angeordnet. Während über die Rollen hohe Radialkräfte zwischen dem Innenring und dem Außenring des Wälzlagers übertragbar sind, ermöglichen die beiden Kugelreihen auch die Übertragung von Axialkräften. Hierbei können die Kugelreihen in prinzipiell bekannter Weise in der Art eines zweireihigen Schrägkugellagers, das heißt in X-Anordnung oder in O-Anordnung, im Wälzlager angeordnet sein. Im Vergleich zu einem üblichen zweireihigen Schrägkugellager wird nur ein moderat erweiterter Bauraum in axialer Richtung und keinerlei zusätzlicher Bauraum in radialer Richtung benötigt. Außer höheren radialen Belastungen sind auch höhere Kippbelastungen durch das Wälzlager aufnehmbar.
Die drei Wälzkörperreihen, das heißt zwei Kugelreihen und eine Rollenreihe, weisen vorzugsweise den gleichen Teilkreisdurchmesser auf. Der Teilkreisdurchmesser ist der Durchmesser desjenigen Kreises, welcher durch die Mittelpunkte der Wälzkörper einer Wälzkörperreihe beschrieben wird.
Der Durchmesser der Rollen ist vorzugsweise geringer als der Durchmesser der Kugeln. Die Länge der Rollen weicht vom Kugeldurchmesser in bevorzugter Ausgestaltung um nicht mehr als 50 %, insbesondere um nicht mehr als 20 %, ab.
In vorteilhafter, besonders kompakter Ausgestaltung überlappt jede Kugelreihe - in axialer Richtung des Wälzlagers betrachtet - mit der Rollenreihe. Dies bedeutet, dass eine an eine Stirnseite sämtlicher Rollen angelegte Ebene sämtliche Kugeln einer Kugelreihe schneidet.
Die Kugeln der beiden Kugelreihen sind vorzugsweise derart durch den Käfig geführt, dass Paare an Kugeln gebildet sind. Eine durch die Mittelpunkte der zwei Kugeln, welche ein Kugelpaar bilden, gelegte Gerade ist parallel zur Mittelachse des Wälzlagers angeordnet. Die Gesamtheit dieser Geraden liegt auf einem Zylinder, dessen Durchmesser dem Teilkreisdurchmesser der beiden Kugelreihen, vorzugsweise dem einheitlichen Teilkreisdurchmesser des Wälzlagers, entspricht. In Umfangsrichtung des Wälzlagers jeweils zwischen zwei solchen Geraden, die durch ein Kugelpaar gelegt sind, ist eine weitere Gerade durch die Mittelachse einer Rolle definiert.
Bei dem Käfig des Wälzlagers handelt es sich vorzugsweise um einen Kunststoffkäfig Das als dreireihiges Lager ausgebildete Wälzlager weist - unabhängig von dem Werkstoff, aus dem der Käfig gefertigt ist - lediglich einen einzigen Käfig zur Führung aller drei Wälzkörperreihen auf. Der Käfig führt die Kugeln vorzugsweise in der Art eines Schnappkäfigs und die Rollen in einzelnen Ausnehmungen mit geschlossener Umrandung, das heißt in der Art eines Fensterkäfigs.
Das Wälzlager ist beispielsweise für die Verwendung in landwirtschaftlichen Maschinen, zum Beispiel in Systemen zur Übertragung mechanischer Antriebsleistung, verwendbar.
Figurenliste
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Wälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 in perspektivischer Ansicht ein erfindungsgemäßes Wälzlager, wobei dessen Außenring nicht dargestellt ist,
2 das komplette erfindungsgemäße Wälzlager in perspektivischer Ansicht,
3 das erfindungsgemäßes Wälzlager in stirnseitiger Ansicht,
4 das erfindungsgemäßes Wälzlager in einer Schnittdarstellung,
5 einen als Kunststoffkäfig ausgebildeten Käfig des erfindungsgemäßen Wälzlagers,
6 das erfindungsgemäße Wälzlager in einer Explosionsdarstellung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Bei einem insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten Wälzlager handelt es sich um ein kombiniertes Rollen-Kugel-Lager. Zwischen Lagerringen 2, 3, nämlich einem Innenring 2 und einem Außenring 3, rollen Kugeln 4 sowie Zylinderrollen 5 als Wälzkörper ab. Die Rollen 5, das heißt Zylinderrollen, sind in einer einzigen Reihe mittig zwischen den beiden Stirnseiten des Wälzlagers 1 angeordnet. Seitlich neben den Rollen 5 sind durch die Kugeln 4 zwei Kugelreihen 6, 7 gebildet, welche in Axialrichtung der Lagerringe 2, 3 mit den Rollen 5 überlappen.
Sämtliche Wälzkörper 4, 5 sind durch einen einzigen Käfig 8 geführt. Der Käfig 8 ist als Kunststoffkäfig ausgebildet und kontaktiert weder den Innenring 2 noch den Außenring 3. Durch den Innenring 2 ist eine mittige Laufbahn 9 gebildet, auf welcher die Rollen 5 abrollen. Zu beiden Seiten der Laufbahn 9 befindet sich jeweils eine Kugellaufbahn 10, 11, auf der die Kugelreihe 6 beziehungsweise Kugelreihe 7 abrollt. Die zugehörigen Kugellaufbahnen im Außenring 3 sind mit 18, 19 bezeichnet. Zwischen den Kugellaufbahnen 18, 19 ist eine Laufbahn 17 für die Rollen 5 gebildet. Die auf den Laufbahnen 9, 17 abrollenden Zylinderrollen 5 haben einen Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser der Kugeln 4 ist. Die Rollen 5 sind ausschließlich zur Aufnahme von Radiallasten vorgesehen. Die Laufbahnen 9, 17 sind durch keinerlei Borde begrenzt. Über die Kugeln 4 sind dagegen zusätzlich zu Radiallasten auch Axiallasten zwischen den Lagerringen 2, 3 übertragbar. Die beiden Kugelreihen 6, 7 haben dabei die gleiche Funktion wie die Wälzkörperreihen eines zweireihigen Schrägkugellagers.
Die Kugellaufbahnen 10, 11 schließen direkt an die zentrale Laufbahn 9, auf welcher die Zylinderrollen 5 abrollen, an. An den Stirnseiten des Wälzlagers 1, jeweils neben einer Kugelreihe 6, 7, können sich nicht dargestellte Dichtungen befinden. Wahlweise handelt es sich entweder bei dem Innenring 2 oder bei dem Außenring 3 um den rotierenden Lagerring und bei dem anderen Lagerring 3, 2 um den feststehenden Lagerring des Wälzlagers 1.
Durch den Käfig 8 sind verschiedene Arten von Wälzkörpertaschen 12, 15 gebildet. Bei den Wälzkörpertaschen 12 handelt es sich um Kugeltaschen, in welche - vergleichbar mit einem herkömmlichen Schnappkäfig - jeweils eine Kugel 4 einschnappbar ist. Zwei Arme 13, 14 jeder Wälzkörpertasche 12 sind elastisch soweit verformbar, dass sie das Einschnappen der Kugel 4 ermöglichen. Die zur Führung der Rollen 5 vorgesehenen Wälzkörpertaschen 15, das heißt Rollentaschen, haben im Unterschied zu den Kugeltaschen 12 eine geschlossene Form. Die Rollen 5 sind somit im Käfig 8 wie in einem Fensterkäfig geführt. Die Rollentaschen 15 sind in einen ringförmig umlaufenden Mittelsteg 16 des Käfigs 8 integriert. Zur Herstellung des Käfigs 8 ist besonders faserverstärkter Kunststoff geeignet.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Innenring
3: Außenring
4: Wälzkörper, Kugel
5: Wälzkörper, Rolle
6: Kugelreihe
7: Kugelreihe
8: Käfig
9: Laufbahn
10: Kugellaufbahn
11: Kugellaufbahn
12: Wälzkörpertasche, Kugeltasche
13: Arm
14: Arm
15: Wälzkörpertasche, Rollentasche
16: Mittelsteg
17: Laufbahn
18: Kugellaufbahn
19: Kugellaufbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016202107 A1 [0002, 0003]
DE 102016204188 A1 [0003]
DE 10338207 B4 [0004]
DE 102011075247 A1 [0004]
DE 102011075249 A1 [0004]
DE 3004672 A1 [0005]

Claims

Wälzlager, mit verschiedenartigen, zwischen einem Innenring (2) und einem Außenring (3) abrollenden Wälzkörpern (4, 5), nämlich Kugeln (4) und Rollen (5), welche in einem gemeinsamen Käfig (8) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kugelreihen (6, 7) neben einer einzigen Reihe an Rollen (5) angeordnet sind.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe an Rollen (5) und die beiden Kugelreihen (6, 7) den gleichen Teilkreisdurchmesser aufweisen.
Wälzlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (5) einen geringeren Durchmesser als die Kugeln (4) aufweisen.
Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (5) - in Axialrichtung der Lagerringe (2, 3) betrachtet - mit den Kugelreihen (6, 7) überlappen.
Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Paar an Kugeln (4) in Umfangsrichtung zwischen zwei Rollen (5) angeordnet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Käfig (8) ein Kunststoffkäfig vorgesehen ist.
Wälzlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (8) bezüglich der Kugeln (4) als Schnappkäfig und bezüglich der Rollen (5) als Fensterkäfig ausgebildet ist.