DE10153441B4 - Halteelement zur Festlegung eines Maschinenteils - Google Patents

Halteelement zur Festlegung eines Maschinenteils Download PDF

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Abstract

Halteelement (1) zur Festlegung eines Maschinenteils (2}, insbesondere eines Lagers, in einem Gehäuse (3), wobei das Halteelement (1) im wesentlichen aus einem ebenen, ringförmigen Grundkörper (4) besteht,
wobei das Halteelement (1) entlang seines Umfangs an mindestens zwei Stellen (5, 6, 7) am Gehäuse (3) festgelegt ist,
wobei das Halteelement (1) an dem Abschnitt (8), der radial das Maschinenteil (2) überdeckt, mindestens eine sich in Achsrichtung (9) erstreckende Erhebung (10, 11, 12) aufweist,
wobei die mindestens eine Erhebung (10, 11, 12) an der dem festzulegenden Maschinenteil (2) zugewandten Seite des Halteelements (1) angeordnet ist,
wobei je eine axiale Erhebung (10, 11, 12) sich zwischen zwei Stellen (5, 6, 7) befindet und
wobei die Erhebung (10, 11, 12) ihre Höhe (h) über dem Umfangsverlauf des Halteelements (1) ändert,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Höhe (h) der Erhebung (10, 11, 12) an den Stellen (5, 6, 7) minimal und zwischen den Stellen (5, 6, 7) maximal ist,
wobei der Anstieg der Höhe (h} der Erhebung (10, 11, 12) zwischen dem minimalen und maximalen Wert stetig erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Halteelement zur Festlegung eines Maschinenteils, insbesondere eines Lagers, in einem Gehäuse, wobei das Halteelement im wesentlichen aus einem ebenen, ringförmigen Grundkörper besteht und wobei das Halteelement entlang seines Umfangs an mindestens zwei Stellen am Gehäuse festgelegt ist, wobei das Halteelement an dem Abschnitt, der radial das Maschinenteil überdeckt, mindestens eine sich in Achsrichtung erstreckende Erhebung aufweist, wobei die mindestens eine Erhebung an der dem festzulegenden Maschinenteil zugewandten Seite des Halteelements angeordnet ist, wobei je eine axiale Erhebung sich zwischen zwei Stellen befindet und wobei die Erhebung ihre Höhe über dem Umfangsverlauf des Halteelements ändert.
  • Halteelemente bzw. Haltebleche der eingangs genannten Art sind bekannt. Insbesondere bei Getrieben im Kraftfahrzeugbau müssen die zur Lagerung einer Welle dienenden Wälzlager in einem Gehäuseteil angeordnet und dort fixiert werden, so dass unter allen Betriebsumständen sichergestellt ist, dass das Lager fest im Gehäuse gehalten wird. Zu diesem Zweck sind ringförmige Halteelemente aus Blech bekannt, die mehrere Gewindeabschnitte über den Umfang verteilt aufweisen; mittels Schrauben werden diese Halteelemente fixiert, so dass das Wälzlager einen sicheren Halt hat.
  • Die DE 36 20 863 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Halteelement. Zur Erzeugung von sich axial erstreckenden Erhebungen wird in das Halteelement in einer entsprechenden Vorrichtung mit dornartigen Vorsprüngen gestochen, wodurch sich an der den Dornen abgewandten Seite des Halteelements Verformungen ergeben.
  • Ähnliche Halteelement zur Festlegung eines Maschinenteils sind aus der DD 271 151 A1 , aus der US 3,469,897 , der DE 15 75 609 C3 und der US 2,877,068 bekannt.
  • Von besonderer Bedeutung ist es in diesem Zusammenhang, dass die ordnungsgemäße Fixierung des Lagers im Gehäuse auch unter allen erdenklichen, zum Teil extremen Betriebsbedingungen des Getriebes gewährleistet ist. Die Stabilität des Halteelements muss also allen Ansprüchen genügen. Auf der anderen Seite muss natürlich das Gewicht des Bauteils so gering wie möglich gehalten werden, um in Summe auch ein geringes Gesamtfahrzeuggewicht zu erreichen, sofern es sich bei dem fraglichen Getriebe um ein PKW- oder LKW-Getriebe handelt.
  • Es hat sich in diesem Zusammenhang in nachteilhafter Weise herausgestellt, dass entweder Bauteilversagen am Halteelement auftritt, wenn dieses zu gering dimensioniert und folglich zu hohen Belastungen ausgesetzt ist, andererseits ist es auch nachteilhaft, wenn das Bauteil zu stabil und damit zu schwer ausgeführt ist, was nicht nur, wie bereits gesagt, ein zu hohes Gesamtfahrzeuggewicht bedingt, sondern auch einen zu großen Einbauraum erfordert.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Halteelement der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass diese Nachteile überwunden werden. Es soll also einerseits sichergestellt sein, dass das Halteelement allen Betriebsbedingungen auch bei langer Betriebsdauer standhält und andererseits, dass das Bauteil nur ein geringes Gewicht aufweist. Damit soll erreicht werden, dass die Betriebs- bzw. Einsatzdauer des Halteelements hoch ist und trotzdem nur wenig Material für die Fertigung des Halteelements zum Einsatz kommt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Erhebung an den Stellen der Festlegung minimal und zwischen diesen Stellen maximal ist, wobei der Anstieg der Höhe der Erhebung zwischen dem minimalen und maximalen Wert stetig erfolgt.
  • Eine optimale Anpassung der Bauteilfestigkeit wird also dadurch erreicht, dass die Erhebung ihre Höhe über den Umfangsverlauf des Halteelements ändert, wobei die Höhe der Erhebung an den Befestigungsstellen minimal und zwischen diesen Stellen maximal ist. Wichtig ist auch, dass der Anstieg der Höhe der Erhebung zwischen dem minimalen und maximalen Wert stetig erfolgt. Daher ist bevorzugt an einen bogenförmigen, insbesondere an einen sinusförmigen, Anstieg gedacht.
  • Das Halteelement kann im Bereich der Befestigungsstellen an dem Abschnitt, der radial das Maschinenteil überdeckt, eine Reduzierung der Dicke des Grundkörpers des Halteelements aufweisen. Diese Dickenreduzierung des Grundkörpers im Bereich dieser Stellen schließt sich besonders bevorzugt an die Erhebungen kontinuierlich an. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn sich die Reduzierung der Dicke von Null an von zwei Umfangsstellen, an denen die Höhe der Erhebungen Null ist, auf einen maximalen Wert zwischen diesen beiden Umfangsstellen erhöht.
  • Die maximale Höhe der Erhebungen kann zwischen 5% und 25% der Dicke des Grundkörpers betragen.
  • Die Festlegung des Halteelements an den Stellen kann über einen Gewindeabschnitt erfolgen, der im Halteelement angeformt ist. Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Gewindeabschnitt eine größere Länge aufweist als die Dicke des Grundkörpers des Halteelements.
  • Hinsichtlich der Fertigung des Halteelements hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Erhebungen durch einen Pressprozess erzeugt werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann der Spannungsverlauf in einem gattungsgemäßen Halteelement optimiert werden. Dabei werden Kerbspannungen verhindert, was die Gefahr reduziert, dass Bauteilversagen in Folge zu hoher innerer Spannungen auftritt; die Gefahr der Entstehung von Rissen am Halteelement ist damit reduziert. Außerdem kann das erfindungsgemäße Halteelement in sehr einfacher Weise und damit wirtschaftlich durch einen Umformarbeitsgang in einer Mehrstufenpresse hergestellt werden.
    •
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
  • 1 schematisch den Querschnitt durch ein PKW-Getriebe im Bereich der Wellenlagerung,
  • 2 schematisch eine dreidimensionale Ansicht eines Halteelements und
  • 3 schematisch eine dreidimensionale Darstellung eines Ausschnitts des Halteelements.
  • In 1 ist zu sehen, wie mittels eines Halteelements 1 aus Blech, das eine flache Grundkontur aufweist und das im übrigen ringförmig ausgebildet ist, ein Maschinenteil in Form eines Wälzlagers 2 in einem Gehäuse 3 fixiert wird. Das Gehäuse 3 weist eine Bohrung für die Aufnahme des Lageraußenrings auf. Nach der Montage des Lagers 2 wird das Halteelement 1 angelegt und über eine Schraubverbindung fixiert. Hierzu weist das Halteelement 1 mehrere Festlegungsstellen 5 auf, an denen das Halteelement 1 mit dem Gehäuse 3 verschraubt wird. Wie weiter in 1 gesehen werden kann, hat das Halteelement 1 einen radial überdeckenden Abschnitt 8, der dazu dient, bei festgelegtem Halteelement 1 am Gehäuse 3 das Lager 2 zu fixieren.
  • In 2 ist die spezielle Ausgestaltung des Halteelements 1 zu erkennen. Das Halteelement 1 hat einen Grundkörper 4, der im wesentlichen die Form eines ebenen Rings aufweist. Das Halteelement 1 ist an drei Festlegungsstellen 5, 6 und 7 mit je einem Gewindeabschnitt 15 versehen, der ein Gewinde mit definierter Länge L aufweist.
  • Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist, dass das Halteelement an dem Abschnitt 8 (siehe 1), der radial das Lager (Maschinenteil 2) überdeckt, mindestens eine sich in Achsrichtung 9 erstreckende Erhebung 10, 11 bzw. 12 aufweist. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind die drei Erhebungen 10, 11 und 12 zu erkennen, die stegartig auf der einen Oberfläche des ebenen Rings angeordnet sind.
  • Wie sowohl 2 als auch 3 entnommen werden kann, ist die Höhe h der Erhebung 10, 11 bzw. 12 nicht konstant, sondern variabel. Die Erhebungen 10, 11 bzw. 12 weisen eine maximale Höhe hmax zwischen zwei Festlegungsstellen 5, 6 bzw. 7 auf. Im Bereich der Festlegungsstellen 5, 6 bzw. 7 ist die Höhe h der Erhebung 10, 11 bzw. l2 Null, um dann auf den maximalen Wert hmax zwischen den Festlegungsstellen 5, 6 bzw. 7 anzusteigen. Bevorzugt kommt hier ein bogenförmiger Verlauf des Anstiegs der Höhe h der Erhebung 10, 11 bzw. 12 in Frage, der sich an die Form eines Sinusbogens anlehnen kann. Bezogen auf die Dicke d des Grundkörpers 4 des Halteelements 1 übersteigt die maximale Höhe hmax der Erhebung 10, 11 bzw. 12 zumeist nicht 25% des Wertes.
  • Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, was auch in den 2 und 3 gesehen werden kann: Es erfolgt ein stetiger Anstieg der Höhe h der Erhebung 10, 11 bzw. 12 über dem Umfangsverlauf des Halteelements 1.
  • Im Bereich der Festlegungsstellen 5, 6 bzw. 7 kann vorgesehen werden, dass die Dicke d des Grundkörpers 4 des Halteelements 1 eine Reduzierung aufweist. In den Figuren ist der maximale Wert t der Vertiefung 16 markiert, wobei sich die Vertiefung zwischen dem Umfangsstellen 13 und 14 erstreckt. Wesentlich ist auch in diesem Zusammenhang, dass ein stetiger und kontinuierlicher Übergang der Reduzierung der Dicke d des Grundkörpers 4 über den Umfangsverlauf erfolgt; an den Umfangsstellen 13 und 14 weist die Vertiefung 16 einen Wert von Null auf, der sich in Umfangsrichtung betrachtet zwischen diesen beiden Stellen 13 und 14 auf den maximalen Wert t erhöht. Bevorzugt bildet der Verlauf der Höhe h der Erhebungen 10, 11 bzw. 12 auf der einen Seite und der Verlauf der Reduzierung der Dicke d des Grundkörpers 4 zur Bildung der Vertiefung 16 auf der anderen Seite miteinander einen kontinuierlichen Übergang, insbesondere also einen wellenförmigen Verlauf.
    • 1
    Halteelement
    2
    Maschinenteil
    3
    Gehäuse
    4
    Grundkörper
    5
    Festlegungsstelle des Halteelements am Gehäuse
    6
    Festlegungsstelle des Halteelements am Gehäuse
    7
    Festlegungsstelle des Halteelements am Gehäuse
    8
    radial überdeckende Abschnitt
    9
    Achsrichtung
    10
    Erhebung
    11
    Erhebung
    12
    Erhebung
    13
    Umfangsstelle
    14
    Umfangsstelle
    15
    Gewindeabschnitt
    16
    Vertiefung
    h
    Höhe der Erhebung
    hmax
    maximale Höhe der Erhebung
    d
    Dicke des Grundkörpers des Halteelements 1
    t
    maximaler Wert der Vertiefung
    L
    Länge des Gewindeabschnitts

Claims (9)

  1. Halteelement (1) zur Festlegung eines Maschinenteils (2}, insbesondere eines Lagers, in einem Gehäuse (3), wobei das Halteelement (1) im wesentlichen aus einem ebenen, ringförmigen Grundkörper (4) besteht, wobei das Halteelement (1) entlang seines Umfangs an mindestens zwei Stellen (5, 6, 7) am Gehäuse (3) festgelegt ist, wobei das Halteelement (1) an dem Abschnitt (8), der radial das Maschinenteil (2) überdeckt, mindestens eine sich in Achsrichtung (9) erstreckende Erhebung (10, 11, 12) aufweist, wobei die mindestens eine Erhebung (10, 11, 12) an der dem festzulegenden Maschinenteil (2) zugewandten Seite des Halteelements (1) angeordnet ist, wobei je eine axiale Erhebung (10, 11, 12) sich zwischen zwei Stellen (5, 6, 7) befindet und wobei die Erhebung (10, 11, 12) ihre Höhe (h) über dem Umfangsverlauf des Halteelements (1) ändert, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) der Erhebung (10, 11, 12) an den Stellen (5, 6, 7) minimal und zwischen den Stellen (5, 6, 7) maximal ist, wobei der Anstieg der Höhe (h} der Erhebung (10, 11, 12) zwischen dem minimalen und maximalen Wert stetig erfolgt.
  2. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstieg bogenförmig, insbesondere im wesentlichen sinusförmig, erfolgt.
  3. Halteelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (1) im Bereich der Stellen (5, 6, 7) an dem Abschnitt (8), der radial das Maschinenteil (2) überdeckt, eine Reduzierung der Dicke (d) des Grundkörpers (4) des Halteelements (1) aufweist.
  4. Halteelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reduzierung der Dicke (d) des Grundkörpers (4) im Bereich der Stellen (5, 6, 7) an die Erhebungen (10, 11, 12) kontinuierlich anschließt.
  5. Halteelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reduzierung der Dicke (d) von Null an zwei Umfangsstellen (13, 14), an denen die Höhe (h) der Erhebungen (10, 11, 12) Null sind, auf einen maximalen Wert (t) zwischen diesen beiden Umfangsstellen (13, 14) erhöht.
  6. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Höhe (hmax) der Erhebungen (10, 11, 12) zwischen 5% und 25% der Dicke (d) des Grundkörpers (4) beträgt.
  7. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung des Halteelements (1) an den Stellen (5, 6, 7) über einen Gewindeabschnitt (15) erfolgt, der im Halteelement (1) angeformt ist.
  8. Halteelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeabschnitt (15) eine größere Länge (L) aufweist als die Dicke (d) des Grundkörpers (4) des Halteelements (1).
  9. Halteelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (10, 11, 12) durch einen Pressprozess erzeugt werden.
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