DE102004003662B3

DE102004003662B3 - Lagergehäuse

Info

Publication number: DE102004003662B3
Application number: DE102004003662A
Authority: DE
Inventors: Fred Allmann; Alexander Dilje; Helmut Hauck; Peter Horling
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-01-24
Filing date: 2004-01-24
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2024-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse (1) zur Aufnahme mindestens eines Lagers (2), insbesondere eines Wälzlagers, bestehend aus einem Aufnahmering (3), der den Außenring (4) oder Innenring (5) des Lagers (2) an einer radialen Außen- oder Innenfläche umgibt, und einem Flansch (6). Um das Lagergehäuse kostengünstiger und steifer herzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Aufnahmering (3) und der Flansch (6) separat gefertigte Bauteile bilden, die bei der Montage des Lagers (2) bleibend verbunden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse zur Aufnahme mindestens eines Lagers, insbesondere eines Wälzlagers, bestehend aus einem Aufnahmering, der den Außenring oder Innenring des Lagers an einer radialen Außen- oder Innenfläche umgibt, und einem Flansch, wobei der Aufnahmering und der Flansch separat gefertigte Bauteile bilden, die bei der Montage des Lagers bleibend verbunden werden.
Bei vielen Maschinen- und Fahrzeugbauanwendungen ist es notwendig, ein Lager radial und axial gesichert an einem Lagerträger anzuordnen, der an einem Maschinenteil festgelegt, beispielsweise angeschraubt wird. Damit das Lager hinreichend steif in Position gehalten wird, sind Lagerträger bekannt geworden, bei denen ein flanschförmiges Teil durch einen Tiefziehprozess so ausgebildet wird, dass in ihm eine Anlagefläche für einen Lagerring geschaffen wird. Der entsprechende Lagerring wird in die tiefgezogene Ausnehmung eingepresst und gegebenenfalls darüber hinaus in dieser Ausnehmung gesichert, wodurch sich insgesamt ein zuverlässiger Halt des Lagers relativ zum flanschförmigen Teil ergibt.

Derartige Ausbildungen von Lagerträgern sind beispielsweise in der DE 298 09 031 U1 , der DE 199 35 469 A1 und der DE 100 01 575 C2 beschrieben. Alle dort offenbarten Lagerträger haben die Gemeinsamkeit, dass aus einem flanschförmigen Teil eine zylinderförmige Vertiefung tiefgezogen wird, die zur Aufnahme des Lagerrings dient.

Die Herstellung derartiger Lagerträger ist relativ aufwendig und teuer, da der Tiefziehprozess relativ hohe Werkzeug- und Fertigungskosten bedingt. Ferner ist es als nachteilig erkannt worden, dass die Steifigkeit der vorbekannten Lagerträger teilweise nicht die Anforderungen erfüllt, die an die Steifigkeit gestellt werden. Dies ist insbesondere bei Anwendungen zu fordern, bei denen mehrere Wellen parallel zueinander mit hoher Präzision zu lagern sind, wie es beispielsweise bei einem PKW-Getriebe der Fall ist.

Weitere Lagergehäuse zur Aufnahme eines Lagers sind beispielsweise aus der JP 58 17 80 19 A , der DE 199 50 732 C1 , der DE 199 61 224 A1 , der DE 20 63 360 A und der DE 66 00 495 U bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lagergehäuse der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass einerseits eine einfachere und damit kostengünstigere Herstellung möglich wird und andererseits das Gehäuse eine höhere Steifigkeit aufweist, als dies bei den eingangs diskutierten Lösungen der Fall ist.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufnahmering an seinem einen axialen Ende einen radial nach außen oder innen gerichteten Bord aufweist,
dass der Flansch eine gestufte ringförmige Bohrung aufweist und
dass der Außen- oder Innenring, der von dem Aufnahmering umgeben wird, an mindestens einer Stirnseite, vorzugsweise an beiden Stirnseiten, eine Nut aufweist,
wobei der Flansch mit der gestuften ringförmigen Bohrung in die Nut eingreift und
wobei die axiale Erstreckung des die radiale Außen- oder Innenfläche des Außenrings oder Innenrings umgebenden Abschnitts des Aufnahmerings kleiner ist als der Abstand zwischen den Stirnseiten der Nuten.

Wie später gesehen werden wird, ermöglicht die gestufte ringförmige Bohrung des Flansches eine besonders vorteilhafte Montagemöglichkeit.

Bevorzugt erfolgt die bleibende Verbindung zwischen dem Aufnahmering und dem Flansch durch thermisches Verbinden, insbesondere durch Laserschweißen.

Der Aufnahmering, der nur einen Teil des Lagergehäuses darstellt, kann wie bisher durch einen Tiefziehprozess hergestellt werden. Indes empfiehlt sich, dass der Flansch durch einen Stanzprozess produziert wird.

Zwischen dem Aufnahmering und dem Außen- bzw. Innenring liegt im montierten Zustand des Lagers im Lagergehäuse bevorzugt eine Pressspannung vor.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Aufnahmering mit seinem Bord in die erwähnte Nut eingreift. Der Flansch kann mit seiner gestuften ringförmigen Bohrung indes in die andere Nut im Außen- bzw. Innenring eingreifen.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die axiale Erstreckung des die radiale Außen- oder Innenfläche des Außenrings oder Innenrings umgebenden Abschnitts des Aufnahmerings kleiner ist als der Abstand zwischen den Stirnseiten der Nuten. Hierdurch wird eine besonders ein fache Fertigungsmöglichkeit des Aufnahmerings möglich, ohne die zuverlässige axiale Festlegung des Lagers im Lagergehäuse zu gefährden. Die axiale Erstreckung beträgt dabei mit Vorteil höchstens 98 %, vorzugsweise höchstens 95 % des Abstands zwischen den Stirnseiten der Nuten.

Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung eines Lagergehäuses ist es möglich, eine einfachere und damit wirtschaftliche Herstellungsweise eines Lagergehäuses mit in ihm angeordneten Lager zu schaffen. Der Werkzeugaufwand ist verglichen mit vorbekannten Lösungen deutlich geringer. Ferner ist es möglich, die Steifigkeit des Lagergehäuses wesentlich zu erhöhen, was insbesondere die Lebensdauer der Lager verbessert. Eine Begrenzung der Festigkeit durch die nötige Umformbarkeit des Bleches – wie im Stand der Technik – ist nicht mehr gegeben.

Vorteilhaft ist es ferner, dass Materialschwankungen auf die Positionstoleranz des Lagerträgers keinen Einfluss haben. Dies ist insbesondere bei solchen Lagerträgern von Bedeutung, die zwei zueinander parallel angeordnete Wellen lagern müssen.

Der relativ aufwendige Tiefziehprozess, der bei den vorbekannten Lagerträgern Standard ist, wird durch zwei sehr einfache Fertigungsteilprozesse ersetzt. Dies erlaubt den Einsatz dickerer und festerer Materialien, was wiederum die Steifigkeit der Anordnung erhöht.

Die Positionstoleranzen der Lagersitze werden durch den Stanzprozess definiert, durch den der Flansch hergestellt wird. Da der Stanzprozess sehr genau ausgeführt werden kann, erhöht sich auch die Genauigkeit der Lageranordnung.

Schließlich wird es möglich, einen sehr dicken Flansch in Relation zum Aufnahmering zum Einsatz zu bringen, wodurch eine erhebliche Festigkeitssteigerung bei geringem Aufwand realisierbar wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Radialschnitt durch ein Lagergehäuse samt Lager (siehe Schnitt A-A gemäß 2),
2 die Seitenansicht des Lagergehäuses und
3 den Radialschnitt durch den Flansch des Lagergehäuses.
Wie aus der Zusammenschau der 1 und 2 gesehen werden kann, besteht ein Lagergehäuse 1 aus einem Aufnahmering 3 für ein Lager 2 sowie einem Flansch 6. Das Lager 2 weist einen Außenring 4 sowie einen Innenring 5 auf, wobei im vorliegenden Falle der Außenring 4 vom Aufnahmering 3 des Lagergehäuses 1 umfasst und im Zusammenwirken mit dem Flansch 6 sowohl radial als auch axial relativ zum Lagergehäuse 1 festgelegt wird.
Der Aufnahmering 3 sowie der Flansch 6 werden separat hergestellt und erst bei der Montage des Lagers 2 in das Lagergehäuse 1 miteinander bleibend verbunden. Dies erfolgt im Ausführungsbeispiel durch einen Schweißvorgang, durch den die Schweißnaht 11 hergestellt wird.
Der Aufnahmering 3 wird durch einen Tiefziehprozess hergestellt, durch den an einen zylindrischen Grundkörper ein Bord 7 angeformt wird, der einen radialen Vorsprung bildet.
Der Flansch 6 wird bevorzugt durch einen Stanzprozess hergestellt, wobei aus einem ebenen Blech eine Kontur ausgestanzt wird, wie sie im Detail in 3 dargestellt ist. Es handelt sich dabei um eine gestufte Bohrung 8, wobei die Teilbohrung mit dem geringeren Innendurchmesser zur radialen Ausrichtung des Außenrings 4 und die Teilbohrung mit dem größeren Innendurchmesser zur axialen Festlegung des Lagers im Lagergehäuse 1 eingesetzt wird.
Der Außenring 4 des Lagers 2 weist an seinen beiden Stirnseiten 9 jeweils eine Nut 10 auf, die im Schnitt eine im wesentlichen rechteckförmige Kontur hat. Die eine Nut 10 ist so ausgebildet, dass in sie der Bord 7 des Aufnahmerings 3 eingreifen kann. Die andere Nut 10 wirkt mit dem Abschnitt des Flansches 6 zusammen, der durch die gestufte Bohrung 8 mit dem geringeren Innendurchmesser gekennzeichnet ist.
Die axiale Erstreckung a des die radiale Außenfläche des Außenrings 4 umgebenden Abschnitts des Aufnahmerings 3 ist kleiner als der Abstand b zwischen den Stirnseiten der Nuten 10.
Zur Anordnung des Lagers 2 im Lagergehäuse 1 wird wie folgt vorgegangen: Zunächst wurde der Aufnahmering 3 durch einen Tiefziehprozess aus einem Napf hergestellt. Entsprechend wurde der Flansch 6 durch einen Stanzprozess mit der in 3 dargestellten Kontur versehen.
Zur Herstellung der Lageranordnung wird zunächst der Außenring 4 des Lagers 2 in den Aufnahmering 3 gepresst bis die eine Stirnseite der (linken) Nut 10 axial am Bord 7 des Aufnahmerings 3 anschlägt. Auf diese vormontierte Einheit wird der Flansch 6 so aufgeschoben, dass der Bereich des Flansches 6 mit dem kleineren Innendurchmesser in der gegenüberliegenden (rechten) Nut 10 im Außenring 4 zu liegen kommt. Wie in 1 angedeutet, erfolgt dann das Aufbringen einer axialen Vorspannung durch die Kraft F, wodurch erreicht wird, dass der Aufnahmering 3 einerseits und der Flansch 6 andererseits axial so weit aufeinander zu bewegt werden, dass der Bord 7 bzw. der eine Abschnitt der gestuften Bohrung axial fest auf die Seiten der Nuten 10 drücken. In dieser Position erfolgt das Verschweißen des Aufnahmerings 3 mit dem Flansch 6, d.h. das Erzeugen der Schweißnaht 11.
Dadurch, dass der Abstand a kleiner ist als der Abstand b kommt es zu keiner Anlage des stirnseitigen Endes des Aufnahmerings 3 am Flansch 6. Der sich hier ergebende Spalt dient als Aufnahmeraum für Material der Schweißnaht, so dass unter allen Umständen sichergestellt ist, dass das Lager 2 axial festgeklemmt im Lagergehäuse 1 angeordnet ist. Dies macht es insbesondere nicht erforderlich, das dem Spalt zugewandte axiale Ende des Aufnahmerings 3 aufwendig zu bearbeiten. Es ist insbesondere keine spanende Bearbeitung dieses Abschnitts erforderlich, was die Herstellungskosten des Aufnahmerings 3 gering hält.
Das vorgeschlagene Lagergehäuse hat sich besonders beim Einsatz in Pkw-Getrieben bewährt. Allerdings ist es für alle Anwendungen geeignet, bei denen ein Lager mittels eines Blechträgers an einem Bauteil festgelegt werden muss.

1: Lagergehäuse
2: Lager
3: Aufnahmering
4: Außenring
5: Innenring
6: Flansch
7: Bord
8: gestufte Bohrung
9: Stirnseite
10: Nut
11: Schweißnaht
a: Abstand
b: Abstand
F: Kraft

Claims

Lagergehäuse (1) zur Aufnahme mindestens eines Lagers (2), insbesondere eines Wälzlagers, bestehend aus einem Aufnahmering (3), der den Außenring (4) oder Innenring (5) des Lagers (2) an einer radialen Außen- oder Innenfläche umgibt, und einem Flansch (6), wobei der Aufnahmering (3) und der Flansch (6) separat gefertigte Bauteile bilden, die bei der Montage des Lagers (2) bleibend verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmering (3) an seinem einen axialen Ende einen radial nach außen oder innen gerichteten Bord (7) aufweist, dass der Flansch (6) eine gestufte ringförmige Bohrung (8) aufweist und dass der Außen- oder Innenring (4, 5), der von dem Aufnahmering (3) umgeben wird, an mindestens einer Stirnseite (9), eine Nut (10) aufweist, wobei der Flansch (6) mit der gestuften ringförmigen Bohrung (8) in die Nut (10) eingreift und wobei die axiale Erstreckung (a) des die radiale Außen- oder Innenfläche des Außenrings (4) oder Innenrings (5) umgebenden Abschnitts des Aufnahmerings (3) kleiner ist als der Abstand (b) zwischen den Stirnseiten der Nuten (10).
Lagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bleibende Verbindung zwischen dem Aufnahmering (3) und dem Flansch (6) durch thermisches Verbinden erfolgt.
Lagergehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als thermischer Verbindungsprozess Laserschweißen eingesetzt wird.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmering (3) durch einen Tiefziehprozess hergestellt wird.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (6) durch einen Stanzprozess hergestellt wird.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Aufnahmering (3) und Außen- bzw. Innenring (4, 5) im montierten Zustand des Lagers (2) im Lagergehäuse (1) eine Presspassung vorliegt.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmering (3) mit seinem Bord (7) in die Nut (10) eingreift.
Lagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung (a) höchstens 98 %, vorzugsweise höchstens 95 %, des Abstands (b) zwischen den Stirnseiten der Nuten (10) beträgt.