WO2010049227A1 - Wälzlager, insbesondere radlager - Google Patents

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WO2010049227A1
WO2010049227A1 PCT/EP2009/062493 EP2009062493W WO2010049227A1 WO 2010049227 A1 WO2010049227 A1 WO 2010049227A1 EP 2009062493 W EP2009062493 W EP 2009062493W WO 2010049227 A1 WO2010049227 A1 WO 2010049227A1
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bearing
rolling
receiving
rolling elements
elements
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PCT/EP2009/062493
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Marc-André SCHÄFER
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • F16C2326/01—Parts of vehicles in general
    • F16C2326/02—Wheel hubs or castors

Definitions

  • Rolling bearings in particular wheel bearings
  • the invention relates to a rolling bearing, in particular wheel bearing, which is provided for transmitting power from an outer ring via rolling elements of at least one row of rolling elements on an inner ring.
  • Rolling bearings are an indispensable part of today's world. Both in the industrial sector and in consumer products, there are a large number of applications for rolling bearings. Some of these antifriction bearings are subjected to severe environmental influences during normal operation, in which case fluids and / or foreign particles from the operating environment of the antifriction bearing can penetrate into them and severely damage them over time. These rolling bearings include in particular wheel bearings for motor vehicles (cars, trucks).
  • rolling bearings have been known which have improved wear characteristics when a rolling element having a much higher hardness than its career was used. With such a rolling element, it was possible to sink the foreign particles in the softer track, or to roll in the foreign particles. In this way, the smooth character of the track was restored and at the same time prevented the harmful effect of the foreign particle.
  • the invention is based on the object to improve wear characteristics of rolling bearings without having to accept the disadvantages mentioned or at least mitigate.
  • roller bearing in particular Radla ger, which is provided for transmitting power via the movable rolling elements.
  • the possibility of a radially outer hub and the option of a radially inner hub is supported. Further, for example, the respective bearing ring, which rests on the hub, if necessary, made in one piece with this.
  • the rolling bearing according to the invention consists for example of a fixed outer ring, the movable inside of the outer ring rolling elements and the radially inner, rotatable inner ring.
  • the inner ring is integrated, for example, in a wheel hub, a journal or a shaft or attached to one of these components.
  • the inner ring may be fixed, and the outer ring is integrated with or attached to a wheel hub or axle tube.
  • At least two types of rolling elements are distinguished.
  • the load-bearing rolling elements there are the load-bearing rolling elements and on the other foreign particles receiving rolling elements, which are also called particle collectors in the following.
  • at least one particle collector is located under the load-bearing rolling elements of a row of rolling elements and absorbs foreign particles from the track in order to store them in or on itself. The foreign particles remain in the particle collector for the remaining service life of the rolling bearing.
  • the particle collector can be replaced with a maintenance by a new particle collector.
  • the functioning of the particle collector corresponds to that of a store of foreign particles. However, several mechanisms can implement this function.
  • an adhesive surface of the particle Lers are absorbed by this foreign particles and due to a softer consistency of the particle collector, at least in an outer layer, damage to the track can be avoided, especially at every career contact of the foreign particle of the particle collector itself yields to the foreign particles.
  • the outer layer which is in rolling contact with a raceway has a structure that supports the particle collector in a trapping or sticking of foreign particles.
  • the foreign particle gets caught in the outer layer and remains there.
  • the subsequent rotation and stressing of the particle collector could be used to assist a subsequent immigration of the foreign particle into the particle collector.
  • an arrangement of small holes on the outer layer of the particle collector could lead to a channel-like guidance of foreign particles in the interior of the particle collector.
  • the particle collector has corresponding cavities for collecting the foreign particles.
  • the particle collector at least in its outer layer, of a - compared to the load-bearing rolling elements - softer material, which foreign particles press in simultaneous contact with the hard tracks in the particle collector to remain in its outer region. It is particularly advantageous that the entire particle collector can be made of a single material or optionally only in its outer region, in particular the outer layer, consists of the softer material.
  • the receiving rolling element is at least partially made of plastic, ie in particular its outer or outer layer.
  • a particle collector made entirely of plastic can also be used.
  • Plastic is advantageous insofar as almost any degree of hardness or structural nature can be readily produced. Also with regard to the necessary life offers a suitable plastic optimal qualities.
  • an outer dimension of the receiving rolling element is greater than the outer dimension of the load-bearing rolling elements. Therefore, it is readily possible to produce the particle collector with lower manufacturing tolerance and by means of the compression by bearing ring and hub, or the two bearing rings to bring the particle collector to the outer dimensions of the remaining rolling elements.
  • the external dimension itself can be a radius, a diameter or the extent of a specific lateral surface. Important in this context is that the contact surfaces of the particle collector are enlarged with the running surfaces due to the compression and thus a particle absorption are beneficial.
  • an outer dimension of the receiving rolling element is smaller than the outer dimension of the load-bearing rolling elements.
  • the outer dimension of the receiving rolling element is increased by foreign particle absorption. In this way it is possible to set a receiving volume for foreign particles, which depends not only on the external dimension, but also on the axial extent of the rolling elements.
  • the receiving volume of the rolling bearing is also scaled by the number of rolling elements to be picked up.
  • an outer dimension of the receiving rolling element is as large as the outer dimension of the load-bearing rolling elements.
  • a plurality of receiving rolling elements for receiving foreign particles are provided.
  • at least one particle collector per row of rolling elements In the case of bearings with a very high number of rolling elements, optionally 2, 3 or more particle collectors could be useful, whereby the bearing properties of the rolling bearing are not or not significantly affected by the non-bearing properties.
  • bearing particle collectors may be called into question. This is particularly important when particle collectors are retrofitted into existing rolling bearing systems. If, however, the use of particle collectors in new applications is envisaged already in the development phase, the slightly lower load rating can be taken into account in the design.
  • a particle collector in multi-row roller bearings in each row of rolling elements a particle collector can be used, if it is ensured that only one or a few particle collectors are present at the same time in the bearing area.
  • This can be effectively accomplished with cages which assign a unique relative position to the rolling elements of different rows of rolling elements, as e.g. in tandem wheel bearings is the case.
  • For particle collectors of different rows of rolling elements in a tandem wheel bearing it is advantageous if they are clearly spaced from each other, so for example, are radially opposite.
  • a multi-row rolling bearing it makes sense only to equip rows of rolling elements with particle collectors, which are located in the vicinity of a seal assembly.
  • the sealing arrangement has the task of keeping the rolling space free of foreign particles.
  • foreign particles enter through such a sealing arrangement, which can then be taken up in the closest track by a particle collector.
  • Additional particle collectors for further, internal rows of rolling elements may be dispensable. For this reason, even multi-row bearings, especially wheel bearings, can be protected by only two particle collectors, which are each arranged in the two outer rows of rolling elements.
  • the particle collector has holes.
  • holes can facilitate the uptake of foreign particles, wherein the foreign particles penetrate into these holes and pass through them into a cavity of the receiving rolling element.
  • These holes may also or instead serve for receiving, dispensing, redistributing a lubricant. Basically, it is important to take as little space as possible with the components of the rolling bearing. Since the receiving rolling element does not contribute to the transmission of force, its volume can also be used for other functions. This includes the intake, release and redistribution of a lubricant, such as grease or oil.
  • a lubricant reservoir which is in communication with said holes and can absorb a larger amount of lubricant.
  • the load-bearing rolling elements at least partially made of a metal or a ceramic material, the hardness of which may be increased due to the presence of particulate collector, where appropriate, in favor of a lower abrasion.
  • receiving and load-bearing rolling elements may at least partially needle, ball, barrel, tapered roller, Kugelrollen-, cylindrical shape or have a similar Wälz analysesform, wherein a Wälz- body row is associated with a Wälz Eisenform.
  • it is a wheel bearing assembly with a rolling bearing, in particular an angular contact ball bearing, a tapered roller bearing, a one, two, three or four row wheel bearing, or a wheel bearing, which has one or more features of the aforementioned bearing.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a rolling bearing with outer ring, rolling elements, inner ring and unwanted Schmutzparti- angles
  • Fig. 2 is a double row tapered roller bearing of a commercial vehicle in
  • Fig. 3 is a four-row ball bearing in tandem arrangement in longitudinal section.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of cylindrical rolling elements 4,5 on an inner ring 10, wherein the rolling elements can also be spherical, kugelrol- lenförmig, tapered roller-shaped, needle roller-shaped or barrel-shaped.
  • a receiving rolling element 5 is implemented in the form of the particle collector 5, which receives foreign particles 8 from the raceway of the inner ring 10 and stores in its radial outer region.
  • a wheel hub could form the radially inner raceway.
  • the particle collector 5 acts in the outer raceway, which is formed by an outer ring 7, accordingly.
  • the representation of the remaining rolling elements and a rolling element cage has been dispensed with.
  • the particle collector 5 is a rolling body of softer material (e.g., plastic) than the load-bearing rolling elements 4. Once the foreign particles 8 have entered the softer material, they remain there and can no longer damage the raceway, i. do not cause pitting.
  • softer material e.g., plastic
  • Fig. 2 shows a double row tapered roller bearing of a commercial vehicle in longitudinal section. Basically, there are two single-row tapered roller bearings, which are connected by a locking ring 29 together. Of the Circlip 29 is moved in the press-fitting 30 to the grooves of the two inner rings 31, 32, so that the retaining ring 29 can snap.
  • Both single-row tapered roller bearings can be treated as a separate component, so they can be pre-assembled at the factory. These consist of an outer ring 35,36, the WälzMechschn 33,34 and the inner rings 31, 32nd The single row tapered roller bearings are inserted into the wheel hub 26, which has a flange 27.
  • This type of tapered roller bearing has already prevailed in the form of a relatively dirt-resistant bearing kit, which allows installation outside of equipped workshops.
  • This bearing kit already has sealing elements to prevent penetration before and during assembly.
  • a single row tapered roller bearing does not need to be disassembled during assembly, it may still be separated by mistake or during transport. At the time of assembly of such a separated tapered roller bearing dirt particles are therefore usually already occurred.
  • particle collectors leads to a lifetime advantage, in particular if the rolling space of one of the two single-row tapered roller bearings was exposed to environmental influences prior to or during assembly.
  • particle collectors can be used for example at equidistant intervals from each other.
  • the use of one, two, three or four particle collectors is conceivable, if not the load rating, but the dirt is the main problem.
  • the particle collectors can already be used at the factory, or replaced only with an unwanted disintegration or repair of a single-row tapered roller bearing with load-bearing rolling elements. In this case, if necessary, losses in carrying capacity would have to be accepted in exchange for a longer service life.
  • Fig. 3 shows a four-row ball bearing 15 in tandem arrangement in longitudinal section.
  • the four-row ball bearing 15 belongs to the third wheel bearing generation and has a one-piece outer ring 2 with four inner races, and two inner rings 3a, 3b, which sit on the wheel hub 22 and together with the wheel (not shown), which is attachable to the wheel flange 17, are rotatable.
  • the flange 24 is provided for attachment of the wheel bearing to a wheel carrier.
  • the wheel bearing four rows of rolling elements 11, 12,13,14 and 9 shelves are arranged.
  • the rolling space is bounded by the rings 2, 3a, 3b and sealed on both sides by sealing arrangements against environmental influences, i. protected against liquids and foreign particles.
  • the seal assembly 20 in most cases turns out to be the more exposed seal assembly, therefore it is very likely that foreign particles will enter at that location. Therefore, it is useful in the row of rolling elements 14 to introduce a particle collector, which collects dirt particles in the manner according to the invention.
  • the particle collector may not be necessary on the wheel side because of a lower amount of foreign particles, but may also be added to the row of rolling elements 11 from the same point of view.
  • the rows of rolling elements 11 and 14 in addition to their actual function, also have a sealing function and further seal the inner rows of rolling elements 13, 12.
  • a sealing action of the rolling element row 14 with a particle collector proves to be insufficient, then a plurality of particle collectors can be accommodated in this series of rolling elements.
  • one or more particle collectors can be accommodated in the row of rolling elements 13, wherein due to the common cage of the rows of rolling elements 13 and 14, a simultaneous occurrence of two particle collectors in the load zone can be reliably avoided.
  • Even when using several particle Collectors per row of rolling elements can be arranged such that only a maximum of one particle collector is in the load zone at each operating time.
  • the invention relates to a rolling bearing, in particular wheel bearing, which is provided for transmitting power from an outer ring via movable within the outer ring rolling elements of at least one row of rolling elements on an inner ring.
  • the aim is to improve the wear characteristics of a rolling bearing. This is achieved in that at least one receiving rolling element (particle collector) for receiving foreign particles is contained in at least one row of rolling elements of the rolling bearing.
  • the foreign particles can be stored within the rolling bearing, whereby the pitting effect is reduced or completely prevented.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Wälzlager, insbesondere Radlager, das zur Kraftübertragung von einem Außenring über innerhalb des Außenringes bewegliche Wälzkörper mindestens einer Wälzkörperreihe auf einen Innenring vorgesehen ist. Ziel ist es die Verschleißeigenschaften eines Wälzlagers zu verbessern. Dies wird dadurch erreicht, dass mindestens ein aufnehmender Wälzkörper (Partikelsammler) zur Aufnahme von Fremdpartikel in mindestens einer Wälzkörperreihe des Wälzlagers enthalten ist. Damit können die Fremdpartikel innerhalb des Wälzlagers gespeichert werden, wobei der Pitting-Effekt reduziert oder ganz verhindert wird.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlager, insbesondere Radlager
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, insbesondere Radlager, das zur Kraftübertragung von einem Außenring über Wälzkörper mindestens einer Wälzkörperreihe auf einen Innenring vorgesehen ist.
Wälzlager sind aus der heutigen Welt nicht mehr wegzudenken. Sowohl auf dem industriellen Sektor, als auch bei den Consumer Products gibt es eine Vielzahl von Anwendungen für Wälzlager. Einige dieser Wälzlager werden während des regulären Betriebes starken Umwelteinflüssen ausgesetzt, wobei Flüssigkeiten und/oder Fremdpartikel aus der Betriebsumgebung des Wälzlagers in dieses eindringen und im Laufe der Zeit stark schädigen kön- nen. Zu diesen Wälzlagern gehören insbesondere Radlager für Kraftfahrzeuge (PKW, LKW).
In der Vergangenheit sind eine Reihe von unterschiedlichen Dichtungsanordnungen, die unter anderem schleifende und nichtschleifende Dichtungs- elemente aufweisen, entwickelt worden. Nichtsdestoweniger können die genauen Umstände einer Betriebsumgebung nicht vorhergesehen werden, d.h. ein Eindringen von Fremdpartikeln kann nie ausgeschlossen werden. Problematisch ist , dass eine Verschmutzung des Wälzraumes mit Fremdpartikeln, d.h. insbesondere der Laufbahnen, nicht rückgängig zu machen ist.
Gerade bei Reparaturen in Umgebungen mit geringem Reinheitsgrad außerhalb von Kfz-Werkstätten kann das normalerweise übliche Reinheitsge- bot nicht beachtet werden. In Ländern mit einem nicht flächendeckenden Werkstattnetz ist eine Reparatur einer schmutzempfindlichen Radlagerung deshalb sehr kritisch, zumal eine Lebensdauerverkürzung aufgrund der Verschmutzung bei der Montage schlicht in Kauf genommen werden muss.
Wenn insbesondere harte Partikel an den Wälzkontakt gelangt sind, werden diese überrollt und verursachen damit einen Eindruck in der Laufbahn. Damit wird die Laufbahn durch ein so genanntes Pitting unvermeidlich beschädigt und folglich die Lebensdauer des Wälzlagers deutlich verringert.
Bisher wurden Wälzlager bekannt, die verbesserte Verschleißeigenschaften aufwiesen, wenn ein Wälzkörper mit einer wesentlich höheren Härte als dessen Laufbahn eingesetzt wurde. Mit einem derartigen Wälzkörper war es möglich den Fremdpartikel in der weicheren Laufbahn zu versenken, bezie- hungsweise den Fremdpartikel einzurollen. Auf diese Weise wurde der glatte Charakter der Laufbahn wiederhergestellt und zugleich die schädliche Wirkung des Fremdpartikels unterbunden.
Aus DE 695 1804 188 T2 ist ein Wälzlager mit verbesserten Verschleißei- genschaften bekannt, welches das vorgenannte Prinzip anwendet.
Es hat sich als nachteilig herausgestellt, wenn sehr viele Umläufe des harten Wälzkörpers vonnöten sind, um die Laufbahn wieder ausreichend einzuebnen. Wenn dies erfolgt ist, haben aber bereits viele Kontakte mit den übri- gen Wälzkörpern stattgefunden. Außerdem ist ein derartiges Wälzlager hinsichtlich der zu tragenden Last aufgrund der Weichheit der Laufbahnen beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Verschleißeigenschaften von Wälzlagern zu verbessern, ohne die genannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen oder zumindest abzumildern.
Diese Aufgabe wird bei einem Wälzlager der eingangs genannten Art da- durch gelöst, dass mindestens ein aufnehmender Wälzkörper zur Aufnahme von Fremdpartikeln vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß handelt es sich um ein Wälzlager, insbesondere Radla- ger, das zur Kraftübertragung über die beweglichen Wälzkörper vorgesehen ist. Dabei wird die Möglichkeit einer radial außenliegenden Nabe und die Option einer radial innenliegenden Nabe unterstützt. Ferner ist beispielsweise der jeweilige Lagerring, der an der Nabe anliegt gegebenenfalls mit dieser einstückig ausgeführt.
Im einfachsten Fall besteht das erfindungsgemäße Wälzlager beispielsweise aus einem feststehenden Außenring, der innerhalb des Außenringes beweglichen Wälzkörper und des radial innen liegenden, drehbaren Innenrings. Hierbei ist der Innenring beispielsweise in eine Radnabe, einen Achszapfen oder eine Welle integriert oder an einem dieser Bauteile befestigt. Alternativ kann der Innenring feststehend sein und der Außenring ist in eine Radnabe oder ein Achsrohr integriert bzw. daran befestigt.
Es werden mindestens zwei Wälzkörpertypen unterschieden. Zum einen gibt es die lasttragenden Wälzkörper und zum anderen Fremdpartikel aufnehmende Wälzkörper, die im folgenden auch Partikelsammler genannt werden. Damit befindet sich wenigstens ein Partikelsammler unter den lasttragenden Wälzkörpern einer Wälzkörperreihe und nimmt Fremdpartikel von der Laufbahn auf, um diese in oder an sich zu speichern. Die Fremdpartikel verblei- ben für die restliche Lebensdauer des Wälzlagers im Partikelsammler. Alternativ kann der Partikelsammler bei einer Wartung durch einen neuen Partikelsammler ersetzt werden.
Die Funktionsweise des Partikelsammlers entspricht der eines Speichers von Fremdpartikeln. Allerdings können mehrere Mechanismen diese Funktion umsetzen.
Beispielsweise können durch eine haftende Oberfläche des Partikelsamm- lers von diesem Fremdpartikel aufgenommen werden und aufgrund einer weicheren Konsistenz des Partikelsammlers, zumindest in einer Außenschicht, Schäden an der Laufbahn vermieden werden, zumal bei jedem Laufbahnkontakt des Fremdpartikels der Partikelsammler selbst gegenüber dem Fremdpartikel nachgibt.
Alternativ ist denkbar, dass die Außenschicht, die im Wälzkontakt mit einer Laufbahn steht eine Struktur aufweist, den Partikelsammler bei einem Einklemmen oder Steckenbleiben von Fremdpartikeln unterstützt. In diesem Fall verfängt sich der Fremdpartikel in der Außenschicht und verbleibt dort. Gegebenenfalls könnte durch die andauernde Rotation und Beanspruchung des Partikelsammlers ein nachfolgendes Einwandern des Fremdpartikels in den Partikelsammler unterstützt werden. So könnten beispielsweise eine Anordnung von kleinen Löchern an der Außenschicht des Partikelsammlers dazu führen, dass eine kanalartige Führung von Fremdpartikeln in das Innere des Partikelsammlers entsteht. Vorteilhafterweise weist der Partikelsammler entsprechende Hohlräume zur Sammlung der Fremdpartikel auf.
Vorteilhafterweise besteht der Partikelsammler, zumindest in dessen Außen- schicht, aus einem - im Vergleich zu den lasttragenden Wälzkörpern - weicheren Material, womit sich Fremdpartikel beim gleichzeitigen Kontakt mit der harten Laufbahnen in den Partikelsammler hineinpressen, um in dessen Außenbereich zu verbleiben. Daran ist besonders vorteilhaft, dass der gesamte Partikelsammler aus einem einzigen Material hergestellt werden kann oder wahlweise nur in seinem Außenbereich, insbesondere der Außenschicht, aus dem weicheren Material besteht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der aufnehmender Wälzkörper zumindest teilweise aus Kunststoff, d.h. insbesondere dessen Au- ßenschicht oder Außenbereich. Ein Partikelsammler, der ausschließlich aus Kunststoff besteht ist ebenso einsetzbar. Kunststoff ist insoweit vorteilhaft, da sich nahezu jeder Härtegrad oder strukturelle Beschaffenheit ohne weiteres herstellen lässt. Auch im Hinblick auf die notwendige Lebensdauer bietet ein entsprechender Kunststoff optimale Qualitäten.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Außenmaß des aufnehmenden Wälzkörpers größer als das Außenmaß der lasttragenden Wälzkörper. Deshalb ist es ohne weiteres möglich den Partikelsammler mit geringerer Fertigungstoleranz herzustellen und mittels der Komprimierung durch Lagerring und Radnabe, beziehungsweise der beiden Lagerringe, den Partikelsammler auf das Außenmaß der übrigen Wälzkörper zu bringen. Das Außenmaß selbst kann je nach Wälzkörper ein Radius, ein Durchmesser oder die Ausdehnung einer bestimmten Mantelfläche sein. Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass die Kontaktflächen des Partikelsammlers mit den Laufflächen aufgrund der Kompression vergrößert werden und einer Partikelaufnahme somit förderlich sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Außenmaß des aufnehmenden Wälzkörpers kleiner, als das Außenmaß der lasttragenden Wälzkörper. Hierbei wird das Außenmaß des aufnehmenden Wälzkörpers durch Fremdpartikelaufnahme vergrößert. Auf diese Weise ist es möglich ein Aufnahmevolumen für Fremdpartikel festzulegen, welches nicht nur vom Außenmaß, sondern auch von der axialen Ausdehnung der Wälzkörper abhängt. Das Aufnahmevolumen des Wälzlagers wird ebenso durch die Anzahl der aufzunehmenden Wälzkörper skaliert.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Außenmaß des aufnehmen- den Wälzkörpers so groß, wie das Außenmaß der lasttragenden Wälzkörper.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind mehrere aufnehmende Wälzkörper zur Aufnahme von Fremdpartikeln vorgesehen. Beispielsweise ist es möglich pro Wälzkörperreihe mindestens einen Partikelsammler vorzusehen. Bei Lagern mit einer sehr hohen Wälzkörperanzahl könnten gegebenenfalls 2, 3 oder mehr Partikelsammler sinnvoll sein, wobei die Trageigenschaften des Wälzlagers nicht oder nicht wesentlich durch die nicht- tragenden Partikelsammler in Frage gestellt werden dürfen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn Partikelsammler in bereits bestehende Wälzlagersysteme nachträglich eingebaut werden. Wenn hingegen bei neuen Anwendungen eine Verwendung von Partikelsammlern bereits in der Entwick- lungsphase ins Auge gefasst wird, so kann die etwas geringere Tragzahl bei der Auslegung berücksichtigt werden.
Vorteilhafterweise können bei mehrreihigen Wälzlagern in jeder Wälzkörperreihe ein Partikelsammler eingesetzt werden, wenn sichergestellt ist, dass nur einer oder wenige Partikelsammler zu gleicher Zeit im tragenden Bereich vorhanden sind. Dies kann wirksam mit Käfigen bewerkstelligt werden, die Wälzkörpern unterschiedlicher Wälzkörperreihen eine eindeutige Relativposition zueinander zuordnen, wie es z.B. bei Tandem-Radlagern der Fall ist. Für Partikelsammler unterschiedlicher Wälzkörperreihen in einem Tandem- Radlager ist es vorteilhaft, wenn diese untereinander deutlich beabstandet sind, also sich beispielsweise radial gegenüberliegen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines mehrreihigen Wälzlagers ist es sinnvoll nur Wälzkörperreihen mit Partikelsammlern zu bestücken, die in der Nähe einer Dichtungsanordnung angesiedelt sind. Grundsätzlich hat die Dichtungsanordnung die Aufgabe den Wälzraum von Fremdpartikeln freizuhalten. Dennoch kommt es vor, dass durch solch eine Dichtungsanordnung Fremdpartikel eintreten, die dann in der am nächsten gelegenen Laufbahn von einem Partikelsammler aufgenommen werden können. Weitere Partikel- sammler für weitere, innenliegende Wälzkörperreihen sind gegebenenfalls entbehrlich. Aus diesem Grund sind auch mehrreihige Wälzlager, insbesondere Radlager, durch lediglich zwei Partikelsammler schützbar, die jeweils in den beiden außenliegenden Wälzkörperreihen angeordnet sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Partikelsammler Löcher auf. Zum einen können Löcher die Aufnahme von Fremdpartikeln vereinfachen, wobei die Fremdpartikeln in diese Löcher eindringen und durch diese in einen Hohlraum des aufnehmenden Wälzkörpers gelangen. Andererseits können diese Löcher auch oder stattdessen zur Aufnahme, Abgabe, Umverteilung eines Schmiermittels dienen. Grundsätzlich ist man darauf bedacht möglichst wenig Bauraum mit den Bauteilen des Wälzlagers einzunehmen. Da der aufnehmende Wälzkörper nicht zur Kraftübertragung beiträgt, so ist auch dessen Volumen für andere Funktionen verwendbar. Dazu gehört die Aufnahme, Abgabe und Umverteilung eines Schmiermittels, wie z.B. Fett oder Öl.
Vorteilhaft ist auch ein Schmiermittelreservoir, welches mit den genannten Löchern in Verbindung steht und eine größere Menge an Schmiermittel aufnehmen kann.
Vorteilhafterweise bestehen die lasttragenden Wälzkörper zumindest teilweise aus einem Metall oder einem keramischen Werkstoff, dessen Härte aufgrund des vorhandenen Partikelsammlers gegebenenfalls zu Gunsten eines geringeren Abriebs erhöht werden kann.
Vorteilhafterweise können aufnehmende und lasttragende Wälzkörper zumindest teilweise Nadel-, Kugel-, Tonnen-, Kegelrollen-, Kugelrollen-, Zylinderform oder eine ähnliche Wälzkörperform aufweisen, wobei einer Wälz- körperreihe eine Wälzkörperform zugeordnet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich um eine Radlageranordnung mit einem Wälzlager, insbesondere ein Schrägkugellager, ein Kegelrollenlager, ein ein-, zwei-, drei- oder vierreihiges Radlager, bezie- hungsweise ein Radlager, welches eines oder mehrere Merkmale der vorgenannten Lager aufweist.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wälzlagers mit Außen- ring, Wälzkörper, Innenring und unerwünschten Schmutzparti- keln,
Fig. 2 ein zweireihiges Kegelrollenlager eines Nutzkraftwagens im
Längsschnitt, und
Fig. 3 ein vierreihiges Kugellager in Tandemanordnung im Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zylinderförmiger Wälzkörper 4,5 auf einem Innenring 10, wobei die Wälzkörper auch kugelförmig, kugelrol- lenförmig, kegelrollenförmig, nadelrollenförmig oder tonnenförmig sein können. Ein aufnehmender Wälzkörper 5 ist in Form des Partikelsammlers 5 umgesetzt, der Fremdpartikel 8 von der Laufbahn des Innenrings 10 aufnimmt und in seinem radialen Außenbereich speichert. Anstatt des Innen- rings 10 könnte alternativ eine Radnabe die radial innenliegende Laufbahn bilden. Der Partikelsammler 5 fungiert in der außenliegenden Laufbahn, die von einem Außenring 7 gebildet wird, entsprechend. Der Einfachheit halber wurde auf die Darstellung der übrigen Wälzkörper und eines Wälzkörperkäfigs verzichtet.
Der Partikelsammler 5 ist ein Wälzkörper aus weicherem Material (z.B. Kunststoff) als die lasttragenden Wälzkörper 4. Sind die Fremdpartikel 8 einmal in das weichere Material eingetreten, so verbleiben sie dort und können die Laufbahn nicht mehr beschädigen, d.h. kein Pitting verursachen.
Fig. 2 zeigt ein zweireihiges Kegelrollenlager eines Nutzkraftwagens im Längsschnitt. Im Grunde handelt es sich um zwei einreihige Kegelrollenlager, die durch einen Sicherungsring 29 miteinander verbunden werden. Der Sicherungsring 29 wird in Einpressrichtung 30 zu den Nuten der beiden Innenringe 31 ,32 bewegt, so dass der Sicherungsring 29 einschnappen kann.
Beide einreihigen Kegelrollenlager können als ein eigenes Bauteil behandelt werden, können also werkseitig vormontiert werden. Diese bestehen aus einem Außenring 35,36, den Wälzkörperreihen 33,34 und den Innenringen 31 ,32. Die einreihigen Kegelrollenlager werden in die Radnabe 26, die einen Flansch 27 aufweist, eingesetzt.
Diese Art von Kegelrollenlager hat sich bereits in Form eines relativ schmutzresitenten Lagerbausatzes durchgesetzt, welcher einen Einbau auch außerhalb von eingerichteten Werkstätten ermöglicht. Dieser Lagerbausatz weist bereits Dichtungselemente auf, die ein Eindringen vor und während der Montage unterbinden sollen. Obwohl während der Montage ein einreihiges Kegelrollenlager nicht auseinander genommen werden muss, kann es dennoch passieren, dass es versehentlich oder auf dem Transport in Einzelteile separiert worden ist. Zum Zeitpunkt der Montage eines derartig separierten Kegelrollenlagers sind die Schmutzpartikel also meist schon eingetreten.
Der Einsatz von aufnehmenden Wälzkörpern (Partikelsammlern) führt zu einem Lebensdauervorteil, insbesondere wenn der Wälzraum eines der beiden einreihigen Kegelrollenlager vor oder während der Montage Umwelteinflüssen exponiert war. Hier lohnt sich gegebenenfalls die Verwendung meh- rerer Partikelsammler, die beispielsweise in äquidistanten Abständen zueinander ihm Käfig einsetzbar sind. Der Einsatz von ein, zwei, drei oder vier Partikelsammlern ist hierbei denkbar, wenn nicht die Tragzahl, sondern der Schmutz das Hauptproblem darstellt. Die Partikelsammler können bereits werkseitig eingesetzt werden, oder erst bei einer ungewollten Desintegration oder einer Reparatur eines einreihigen Kegelrollenlagers mit lasttragenden Wälzkörpern ausgetauscht werden. Hierbei müssten gegebenenfalls Einbußen bei der Tragfähigkeit im Austausch gegen eine längere Lebensdauer hingenommen werden. Fig. 3 zeigt ein vierreihiges Kugellager 15 in Tandemanordnung im Längsschnitt.
Das vierreihige Kugellager 15 gehört der dritten Radlagergeneration an und weist einen einstückigen Außenring 2 mit vier Innenlaufbahnen auf, sowie zwei Innenringe 3a, 3b, die auf der Radnabe 22 sitzen und zusammen mit dem Rad (nicht gezeigt), welches am Radflansch 17 anbringbar ist, rotierbar sind. Der Flansch 24 ist zur Anbringung des Radlagers an einen Radträger vorgesehen.
Im Wälzraum des Radlagers sind vier Wälzkörperreihen 11 ,12,13,14 und Borde 9 angeordnet. Der Wälzraum wird von den Ringen 2, 3a, 3b begrenzt und beidseitig durch Dichtungsanordnungen vor Umwelteinflüssen, d.h. vor Flüssigkeiten und Fremdpartikeln geschützt. Die Dichtungsanordnung 20 stellt sich in den meisten Fällen als die stärker exponierte Dichtungsanordnung heraus, weshalb es sehr wahrscheinlich ist, dass an dieser Stelle Fremdpartikel eindringen werden. Deshalb ist es sinnvoll in der Wälzkörperreihe 14 einen Partikelsammler einzubringen, der Schmutzpartikel in der erfindungsgemäßen Weise aufsammelt. Radseitig ist der Partikelsammler aufgrund eines niedrigeren Fremdpartikelaufkommens möglicherweise nicht notwendig, kann jedoch unter den gleichen Gesichtspunkten auch der Wälzkörperreihe 11 beigefügt werden. In diesem Fall weisen die Wälzkörperreihen 11 und 14 zusätzlich zu ihrer eigentlichen Funktion noch eine Dichtfunk- tion auf und dichten die innenliegenden Wälzkörperreihen 13, 12 weiter ab.
Sollte sich eine Dichtwirkung der Wälzkörperreihe 14 mit einem Partikelsammler als nicht ausreichend erweisen, so können mehrere Partikelsammler in dieser Wälzkörperreihe aufgenommen werden. Alternativ können auch ein oder mehrere Partikelsammler in der Wälzkörperreihe 13 aufgenommen werden, wobei aufgrund des gemeinsamen Käfigs der Wälzkörperreihen 13 und 14 ein gleichzeitiges Auftreten zweier Partikelsammler in der Lastzone sicher vermieden werden kann. Auch beim Einsatz von mehreren Partikel- Sammlern pro Wälzkörperreihe können diese derart angeordnet werden, dass sich zu jedem Betriebszeitpunkt nur maximal ein Partikelsammler in der Lastzone befindet.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Wälzlager, insbesondere Radlager, das zur Kraftübertragung von einem Außenring über innerhalb des Außenringes bewegliche Wälzkörper mindestens einer Wälzkörperreihe auf einen Innenring vorgesehen ist. Ziel ist es die Verschleißeigenschaften eines Wälzlagers zu verbessern. Dies wird dadurch erreicht, dass mindestens ein aufnehmender Wälzkörper (Partikelsammler) zur Aufnahme von Fremdpartikel in mindestens einer Wälzkörperreihe des Wälzlagers enthalten ist. Damit können die Fremdpartikel innerhalb des Wälzlagers gespeichert werden, wobei der Pitting-Effekt reduziert oder ganz verhindert wird.
Bezugszeichenliste
2 Außenring
3a radseitiger Innenring
3b fahrzeugseitiger Innenring
4 lasttragender Wälzkörper
5 aufnehmender Wälzkörper (Partikelsammler)
7 Außenring
8 Fremdpartikel
9 Borde
10 Innenring
11 erste Wälzkörperreihe
12 zweite Wälzkörperreihe
13 dritte Wälzkörperreihe
14 vierte Wälzkörperreihe
15 Radlager
17 Radflansch
18 Lagermittelachse
20 Kassettendichtung
22 Radnabe
23 Wälzkörperkäfig
24 Flansch
25 Radlager
26 Radnabe
27 Radflansch
29 Sicherungsring
30 Kraftrichtung
31 Innenring
32 Innenring
33 Wälzkörperreihe
34 Wälzkörperreihe
35 Außenring
36 Außenring

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlager (15,25), insbesondere Radlager (15,25), das zur Kraftübertragung von einem Außenring (2,7,34,35) über Wälzkörper (4,5) min- destens einer Wälzkörperreihe (11 ,12,13,14,33,34) auf einen Innenring (3a, 3b, 31 ,32) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein aufnehmender Wälzkörper (5) zur Aufnahme von Fremdpartikeln (8) vorgesehen ist.
2. Wälzlager (15,25) nach Anspruch 1 , wobei der Außenring (7) oder der Innenring in eine Radnabe integriert ist.
3. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aufnehmende Wälzkörper (5) aus einem weicheren Material be- steht als eine Vielzahl der lasttragenden Wälzkörper (4).
4. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aufnehmende Wälzkörper (5) zumindest teilweise aus Kunststoff besteht.
5. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der aufnehmende Wälzkörper (5) eine Außenschicht zur Aufnahme von Fremdpartikeln (8) aufweist.
6. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Außenmaß des aufnehmenden Wälzkörpers (5) größer ist, als das der lasttragenden Wälzkörper (4) und der aufnehmende Wälzkörper (5) im Betriebszustand auf das Außenmaß der lasttragenden Wälzkörper (4) komprimiert wird.
7. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Außenmaß des aufnehmenden Wälzkörpers (5) kleiner ist, als das der lasttragenden Wälzkörper (4) und der aufnehmende Wälzkörper (5) durch Fremdpartikelaufnahme das Außenmaß vergrößert.
8. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Außenmaß des aufnehmenden Wälzkörpers (5) so groß ist, wie das der lasttragenden Wälzkörper (4).
9. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere aufnehmende Wälzkörper (5) zur Aufnahme von Fremdparti- kein (8) vorgesehen sind.
10. Wälzlager (15,25) nach Anspruch 9, wobei pro Wälzkörperreihe (11 ,12, 13,14,33,34) mindestens ein aufnehmender Wälzkörper (5) vorgesehen ist.
11. Wälzlager (15,25) nach Anspruch 9, wobei mindestens ein aufnehmender Wälzkörper (5) in mindestens den Wälzkörperreihen (11 ,14) vorgesehen ist, die in der Nähe einer Dichtungsanordnung liegen, durch die Fremdpartikel in den Wälzraum eintreten können.
12. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder die aufnehmenden Wälzkörper (5) Löcher aufweisen.
13. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Löcher zur Aufnahme von Fremdpartikeln (8), zur Aufnahme, Abgabe, Umverteilung eines Schmiermittels oder einer Kombination dieser Funktionen vorgesehen sind.
14. Wälzlager (15, 25) nach Anspruch 13, wobei der aufnehmende Wälz- körper (5) ein Schmiermittelreservoir aufweist.
15. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lasttragenden Wälzkörper (4) zumindest teilweise aus einem Me- tall oder einem keramischen Werkstoff bestehen.
16. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder die aufzunehmenden Wälzkörper (5) hohl, teilweise hohl oder in Vollmaterial ausgeführt sind.
17. Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wälzkörper (4,5) zumindest teilweise Nadel-, Kugel-, Tonnen-, Kegelrollen-, Kugelrollen-, Zylinderform oder eine ähnliche Wälzkör- perform aufweisen.
18. Radlageranordnung mit einem Wälzlager (15,25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere ein Schrägkugellager, ein Kegelrollenlager, ein ein-, zwei-, drei- oder vierreihiges Radlager be- ziehungsweise ein Radlager, welches eines oder mehrere Merkmale der vorgenannten Lager aufweist.
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