DE4301195C2 - Doppelreihiges Schrägwälzlager in O-Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein doppelreihiges Schrägwälzlager in O-Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie auf eine mit einem derartigen Wälzlager ausgestattete Kraftfahrzeug-Radlagerungseinheit.

Derartige doppelreihige Schrägwälzlager sind beispielsweise aus der DE 87 02 275 U1, der EP 0 328 496 A2, der DE-PS 35 46 671 C1 oder der EP 0 021 679 A1 bekannt.

Bei Schrägwälzlagern in O-Anordnung, ob in Form von Schrägkugellagern oder in Form von Schrägrollenlagern, weist der Lageraußenring auf seinem Innenumfang zwischen den beiden Laufbahnen seiner Wälzkörper einen umlaufenden Bund auf, an dem sich die Wälzkörper jeweils axial abstützen. Die Materialstärke des Lageraußenringes ist dementsprechend in der Regel zwischen den beiden Laufringen wesentlich stärker und der Ring daher in diesem Bereich wesentlich steifer als im übrigen Bereich.

Ein hiervon abweichendes Lager ist aus der DE 87 02 275 U1 bekannt. Bei einem doppelreihigen Kugellager in O-Anordnung sind die die Kugellaufringe bildenden Ringteile an ihrer den Kugeln abgewandten Seite mit einer gemeinsamen Hülse aus einem ggf. plastisch verformbaren oder elastischen Werkstoff versehen, welche mit jeweils einer Umbördelung die Ringteile teilweise umgreift.

Derartige für axial wechselseitige Belastungen konzipierte Schrägwälzlager werden vielfältig angewendet, unter anderem auch im Kraftfahrzeugbau für die Lagerung der, Fahrzeugräder.

Lagerinnenring und Lageraußenring müssen für einen störungsfreien Betrieb jeweils fest mit den ihnen zugeordneten, relativ zueinander drehenden Bauteilen verbunden sein. Insbesondere bei Kfz-Radlageranordnungen ist es weit verbreitet, den Lageraußenring des Schrägwälzlagers mit Preßsitz in eine kreiszylindrische Lageraufnahme des ihm zugeordneten Bauteils, je nach Achsbauart z. B. einer Radnabe oder eines Radträgers (Achsschenkels), einzubauen. Lageraufnahme wie Lageraußenring besitzen hierbei jeweils einen über die ganze Tiefe bzw. ganze Breite konstanten Durchmesser.

Im Hinblick auf axial wechselseitig auftretende Belastungen ist man zwecks Erzielung einer möglichst hohen Haftkraft des Lagers in der Lageraufnahme im allgemeinen bestrebt, das Schrägkugellager mit einer möglichst großen Durchmesser-Überdeckung in die Lageraufnahme einzupressen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß eine Vergrößerung der Durchmesser-Überdeckung zu einer Verringerung der Wälzlager- Lebensdauer führen kann.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes doppelreihiges Schrägwälzlager der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, das sich dadurch auszeichnet, daß es einerseits mit einem derart hohen Preßsitz in die Lageraufnahme einbaubar ist, daß eine für die auftretenden axial wechselseitigen Belastungen ausreichend hohe Haftkraft vorliegt, daß es andererseits aber auch bei ungünstigen Einbauverhältnissen eine vergleichsweise hohe Lebensdauer besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, in dem sich die Taillierung des Lageraußenringes ausgehend von seinen beiden Stirnseiten mit stetigem Krümmungsverlauf über die gesamte axiale Erstreckung des Lageraußenringes erstreckt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Lageraußenringes ergibt sich ein verbesserter Festsitz und in vielen Einbausituationen, wie sie insbesondere in vielen Fällen bei Radlageranordnungen vorliegen, eine verbesserte Rundheit der umlaufrelevanten Teile des eingepreßten Schrägwälzlagers, was mit einer entsprechend verbesserten Lebensdauer der Anordnung verbunden ist.

Durch Variation der Taillienkontur ist es in einfacher Weise möglich, konstruktive Gegebenheiten des die Lageraufnahme enthaltenden Bauteils zu berücksichtigen, um optimale Haftungs- und Rundlaufverhältnisse zu erzielen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen in zum Teil prinzipienhafter und zum Teil geschnittener Darstellung

Fig. 1 die Ansicht eines einzeln aufgehängten angetriebenen Kraftfahrzeugrades mit einer ein doppelreihiges Schrägwälzlager enthaltenden Radlagerungseinheit,

Fig. 2a und 2b einerseits den Schnitt durch die Lageraufnahme dieser Radlagerungseinheit und andererseits den Schnitt durch den Lageraußenring eines - noch nicht eingepreßten - konventionellen Schrägwälzlagers,

Fig. 2c die bei eingepreßtem Wälzlager vorliegende Verteilung der Pressung (in der Trennfläche) über die Lagerbreite,

Fig. 3a und 3b entsprechende Schnitte einerseits durch die Lageraufnahme der gleichen Radlagerungseinheit und andererseits durch den Lageraußenring eines erfindungsgemäß gestalteten Schrägwälzlagers und

Fig. 3c die Verteilung der Pressung in der Trennflä­ che bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schrägwälzlagers.

Fig. 1 zeigt als Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen dop­ pelreihigen Schrägwälzlagers die Einzelradaufhängung eines Kraftfahrzeugrades 1 in Fahrtrichtung gesehen. Dargestellt ist ein über eine Antriebswelle 6 angetriebenes Vorderrad, dessen mit 3 bezifferter Radträger (Achsschenkel) in üblicher Weise u. a. über ein an einem oberen Fortsatz 32 des Radträgers befe­ stigtes, nur angedeutetes Feder- oder Dämpferbein 4 sowie einen an einem unteren Fortsatz 33 des Radträgers mittels eines Ku­ gelgelenks 8 o. ä. angelenkten, ebenfalls nur angedeuteten un­ teren Querlenker 9 schwenkbar am nicht weiter dargestellten Fahrzeugaufbau angelenkt ist. Die drehmomentenschlüssig mit der Antriebswelle 6 verbundene Radnabe 2 des Fahrzeugrades ist mit­ tels eines doppelreihigen Schrägwälzlagers 5 in O-Anordnung drehbar im Radträger 3 gelagert, wobei der Lageraußenring des Schrägwälzlagers mit Preßsitz in eine kreiszylindrische Lager­ aufnahme 31 konstanten Durchmessers D_B eingebaut ist.

Während die Lageraußenringe 51 bei konventionellen Schrägwälz­ lagern - wie in Fig. 2b erkennbar - üblicherweise einen über die Ringbreite konstanten Außendurchmesser D_L aufweisen, ist der Außenumfang des Lageraußenringes 51 des erfindungsgemäß eingesetzten doppelreihigen Schrägwälzlagers 5 - wie in Fig. 3b erkennbar - mit einer rotationssymmetrischen Taillierung 10 versehen.

Durch die rotationssymmetrische Taillierung 10 ergeben sich im Vergleich zu konventionellen Anordnungen einige wesentliche Vorteile. Einerseits können durch entsprechende Abstimmung der Maße sowie der Kontur der Taillierung auf die Maße der Lager­ aufnahme 31 im Hinblick auf die auftretenden axialen Wechselbe­ anspruchungen des Lagers derart ausreichend hohe Haftkräfte des Wälzlagers 5 in der Lageraufnahme 31 erzielt werden, daß es nicht zu Verkantungserscheinungen des Wälzlagers und dadurch bedingt zu Knackgeräuschen o. ä. kommt, und andererseits kann die Pressungsverteilung (über die Lagerbreite) in der Trennflä­ che zwischen Wälzlager und Lageraufnahme vergleichmäßigt wer­ den, nämlich derart, daß die Beanspruchung im Bereich der von­ einander beabstandeten und durch einen umlaufenden material­ stärkeren Innenbund 55 voneinander getrennten beiden Kugel- bzw. Wälzkörperlaufbahnen 54 gesenkt und dafür an den beiden Lageraußenseiten erhöht wird.

Wie Untersuchungen ergaben, läßt sich in der Trennfläche zwi­ schen Schrägwälzlager 5 und Lageraufnahme 31 durch geeignete Abstimmung der Taillierungsform und -bemessung des Lageraußen­ ringes 51 in der Praxis eine über die ganze Lagerbreite zumin­ dest annähernd gleiche Pressung erzielen, und zwar insbesondere selbst dann, wenn z. B. nicht nur die Geometrie des Lageraußen­ ringes 51 (Materialanhäufung durch Innenbund 55) des Schräg­ wälzlagers 5, sondern auch die Geometrie des die kreiszylindri­ sche Lageraufnahme 31 enthaltenden Bauteils, im Beispiel des Radträgers (Achsschenkels) 3, Steifigkeitsunterschiede über die Breite und/oder entlang dem Umfang dieser beiden miteinander zu verpressenden Bauteile bewirken.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel bewirkt z. B. der umlau­ fende Innenbund 55 des Lageraußenringes 51 wegen seiner Mate­ rialanhäufung über die Breite des Lagerringes eine ungleiche Steifigkeitsverteilung und im Radträger (Achsschenkel) 3 ergibt sich u. a. durch die für die Befestigung des Feder- oder Dämp­ ferbeins 4 sowie des unteren Querlenkers 9 vorgesehenen oberen und unteren Fortsätze 32 bzw. 33 eine unsymmetrische Steifig­ keitsverteilung über den Umfang der Lageraufnahme 31.

Bei konventioneller Ausbildung des Außenumfangs des Lageraußen­ ringes 51 eines Schrägwälzlagers würden sich bei einer derarti­ gen Konstellation etwa die in Fig. 2c angedeuteten Pressungs­ verhältnisse in der Trennfläche zwischen Lageraufnahme 31 und Lageraußenring 51 ergeben. Bei der in den Schnittdarstellungen der Fig. 2a und 2b angenommenen geometrischen Verhältnissen ergäbe sich über die Lagerbreite B eine etwa glockenförmige Pressungsverteilung mit einem lagerringmittigen ausgeprägten Maximum. Die von der Pressungskurve eingeschriebene Fläche, die ein Maß für die Haftkraft des Schrägwälzlagers in der Lagerauf­ nahme ist, ist hier mit A₁ beziffert. Die "Schwerpunkte" der jeweils beiden - im gewählten Beispiel spiegelsymmetrischen - Flächenhälften der eingeschriebenen Pressungsfläche A₁ sind durch Kreuze angedeutet. In Fig. 2c ist erkennbar, daß der Ab­ stand z₁ dieser Schwerpunkte von der Lagerringmitte vergleichs­ weise klein ist; dieser Abstand z ist aber bedeutsam für die Verkantungsgefahr des Schrägwälzlagers unter der Einwirkung von Seitenkräften.

In Fig. 3c ist prinzipienhaft angedeutet, daß es mit einem er­ findungsgemäßen Schrägwälzlager durch geeignete Bemessung der Taillierung 10 des Lageraußenringes 51 möglich ist, gewünsch­ tenfalls bei gleich großer Haftkraft (gleich große Flächenin­ halte A₁ bzw. A₂) über die Lagerringbreite B eine zumindest an­ nähernd konstante Pressungsverteilung zu erzielen. Bei einer derartigen Bemessung gibt es einerseits kein lagerringmittiges ausgeprägtes Maximum, wodurch die Beanspruchung im Bereich der Laufbahnen 54 der Wälzkörper gesenkt wird, und andererseits wird die Pressung an den beiden Lagerseiten entsprechend ange­ hoben.

Wie ein Vergleich der Fig. 3c mit Fig. 2c erkennen läßt, ergibt sich bei Einsatz eines erfindungsgemäßen Schrägwälzlagers bei gleicher Haftkraft (eingeschriebene Fläche A₂ = eingeschriebene Fläche A₁) ein vergrößerter Schwerpunktsabstand z₂ der bei sei­ tenkraftbedingten Kippbeanspruchungen wirksamen Einzelflächen.

Im in den Fig. 3a bis 3c dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Taillierung 10 des Lageraußenringes 51 symmetrisch aus­ gebildet; eine solche symmetrische Ausbildung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Steifigkeitsverteilung maßgeblich beeinflussende Materialanhäufungen im Lageraußenring 51 des Wälzlagers (z. B. Innenbund 55) oder aber im die Lageraufnahme 31 enthaltenden Bauteil (z. B. Fortsätze 32, 33) auf die Lager­ breite bezogen im wesentlichen etwa symmetrisch angeordnet sind.

In anderen Fällen kann eine asymmetrische Ausbildung der Tail­ lierung von Vorteil sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die symmetrisch ausge­ bildete Taillierung 10 derart bemessen, daß der Außendurchmes­ ser des Lageraußenringes 51 im Scheitelpunkt der Taillierung kleiner und an den beiden Lageraußenseiten größer ist als bei einem mit vergleichbarem Preßsitz einzubauenden Lageraußenring konstanten Außendurchmessers; zum Vergleich wurde der konstante Außendurchmesser D_L der in den Fig. 2a bis 2c vergleichswei­ se dargestellten Anordnung eingezeichnet.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellte gleichmäßige Pressung in der Trennfuge zwischen Schrägwälzlager 5 und Lageraufnahme 31 stellt nur ein denkbares Beispiel dar. Durch entsprechende Ausbildung der Taillierung 10 lassen sich auch andere Pres­ sungsverteilungen erzielen; erforderlichenfalls läßt sich auch ein Pressungsmaximum an einem der beiden Lagerenden oder aber Pressungsmaxima an beiden Lagerenden erzeugen.

Claims (5)

1. Doppelreihiges Schrägwälzlager (5) in O-Anordnung zum Einbau mit Preßsitz in eine kreiszylindrische Lageraufnahme (31) konstanten Durchmessers (D_B), wobei der Außenumfang des Lageraußenringes (51) eine rotationssymmetrische Taillierung (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Taillierung (10) ausgehend von beiden Stirnseiten des Lageraußenrings (51) mit stetigem Krümmungsverlauf über die gesamte axiale Erstreckung des Lageraußenrings (51) erstreckt.

2. Schrägwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelpunkt der Taillierung (10) zumindest annähernd mittig zwischen den beiden Laufbahnen (54) der Wälzkörper (53) liegt.

3. Schrägwälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Taillierung (10) symmetrisch ausgebildet ist.

4. Schrägwälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Taillierung (10) asymmetrisch ausgebildet ist.

5. Kraftfahrzeug-Radlagerungseinheit mit einem mit Preßsitz in die Radnabe (2) eingebauten doppelreihigen Schrägwälzlager (5) in O-Anordnung, gekennzeichnet durch ein Schrägwälzlager (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.