DE102004053078A1

DE102004053078A1 - Lageranordung

Info

Publication number: DE102004053078A1
Application number: DE102004053078A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dilje; Helmut Hauck
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2004-11-03
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-11-04
Also published as: DE102004053078B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, bestehend aus einem Lagerträger (1), der mit einem Lager (2), vorzugsweise einem Wälzlager, verbunden ist, wobei das Lager (2) in einem seiner Lagerringe (3, 4) eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut (5) aufweist, in die mindestens ein am Lagerträger (1) angeordneter und sich in radiale Richtung (R) erstreckender Vorsprung (6) eingreift. Um den Fertigungsaufwand zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Lagerträger (1) an einer Umfangsstelle (7) einen sich im Wesentlichen in radiale Richtung (R) erstreckenden Schlitz (8) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, bestehend aus einem Lagerträger, der mit einem Lager, vorzugsweise einem Wälzlager, verbunden ist, wobei das Lager in einem seiner Lagerringe eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut aufweist, in die mindestens ein am Lagerträger angeordneter und sich in radiale Richtung erstreckender Vorsprung eingreift.

Lageranordnungen dieser Art sind im Stand der Technik bekannt. Es wird auf die DE 199 35 469 A1 und auf die DE 200 07 309 U1 hingewiesen. Dort sind Lagerträger offenbart, die mit einem Wälzlager verbunden sind. Der Lagerträger ist hier als tiefgezogenes Bauteil ausgebildet und weist napfförmige Vertiefungen für die Aufnahme des Wälzlagers auf. Damit das Lager fest im Lagerträger angeordnet ist, wird nach dem Einsetzen des Lagers in die vorgesehene Vertiefung durch Verstemmen etwas Material des Lagerträgers so umgeformt, dass ein Formschluss vorliegt, der das Lager am Herausfallen bzw. am Heraustreten aus seiner vorgesehenen Aufnahme hindert.

Das Herstellverfahren der vorbekannten Lageranordnungen stellt einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand dar, da die Lageraufnahme durch einen Tiefziehprozess erfolgen muss, durch den die napfförmigen Vertiefungen gebildet werden.

Hohe Betriebslasten der Lageranordnung erfordern in der Regel eine hohe Vorspannkraft des Systems, was nur durch eine Wärmebehandlung des Lagerträgers erreicht werden kann. In diesem Falle fällt jedoch das kostengünstige Verstemmen als Mittel zum Festlegen des Lagers im Lagerträger weg. Man muss in diesem Falle beispielsweise zu einer Lösung wechseln, bei der der Lagerträger in eine Trägernut im Lagerring eingeschnappt wird.

Aus der DE 200 19 278 U1 geht eine solche Lageranordnung hervor, bei der vorgesehen ist, dass der Lagerträger im wesentlichen eben ausgebildet ist und in eine Nut im Außenring des Wälzlagers eingreift. Dabei weist der Lagerträger in einer Aufnahmebohrung für das Lager eine Anzahl radial nach innen vorstehende Vorsprünge auf, die in die Nut im Lagerring eingreifen, wobei die Nut im Schnitt eine unter Winkel axial nach innen abfallende Form aufweist, so dass bei eingeschnappten Vorsprüngen der Lagerträger mit axialem Hinterschnitt in die Lagerring-Nut eingreift.

Der Lagerträger muss, wie erwähnt, für eine hinreichend hohe Festigkeit gehärtet sein, was allerdings zur Folge hat, dass der Lagerträger infolge Härteverzug relativ große Formtoleranzen aufweist. Daher ist bei dieser Lösung nachteilig, dass hohe Anforderungen an die Fertigung der zusammenwirkenden Teile Lagerträger und Wälzlager gestellt werden müssen. Namentlich muss die Aufnahmenut im Lagering in der Regel geschliffen werden, damit die relativ großen verzugsbedingten Toleranzen des Lagerträgers ausgeglichen werden können. Das Härten führt zu einer erheblichen Vergrößerung der Maß- und Formtoleranzen im Lagerträger, die entweder durch spanende Nacharbeit oder durch hochpräzise Nuten im Lagerringe ausgeglichen werden müssen.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass größere Betriebskräfte nur in eine Axial-Richtung aufgenommen werden können. Bei zu hoher axialer Kraft in „Abziehrichtung" des Lagerträgers von der Nut im Lagerring besteht die Gefahr, dass sich die Verbindung zwischen Lagerträger und Lager wieder löst, d. h. der Lagerträger wieder vom Lager abspringt. Dies ergibt sich durch den Umstand, dass die Überdeckung zwischen Nut und Vorsprüngen nur minimal sein kann, um eine Montage (Aufschnappen) noch ermöglichen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar ist, d. h. sie soll sich durch einen geringen Fertigungsaufwand auszeichnen. Es soll insbesondere möglich sein, beim Einsatz eines gehärteten und wärmeverzogenen Lagerträger ohne Schleifen der Aufnahmenut im Lagerring auskommen zu können. Dabei soll dennoch eine hinreichende Stabilität der Verbindung von Lagerträger und Lager vorhanden sein, wobei insbesondere eine größere Axialkraftaufnahme in beiden Achsrichtungen möglich sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger an einer einzigen Umfangsstelle einen sich im wesentlichen in radiale Richtung erstreckenden Schlitz aufweist. Dabei ist durch den Schlitz das Material des Lagerträgers vorzugsweise vollständig unterbrochen.

Wie später gesehen werden wird, ergibt sich damit eine besonders vorteilhafte Montagemöglichkeit mit wesentlichen Vorteilen bei der Herstellung der Lageranordnung.

Weiterbildungsgemäß hat der Lagerträger im wesentlichen eine ebene ringförmige Gestalt.

Die Nut ist vorzugsweise im Außenring des Lagers angeordnet und der mindestens eine Vorsprung des Lagerträgers erstreckt sich dabei radial nach innen. Weiterhin kann der Lagerträger eine Bohrung zur Aufnahme des Außenumfangs des Außenrings des Lagers aufweisen. Der Schlitz durchsetzt mit Vorteil den Lagerträger von der Bohrung bis zu seinem Außenumfang.

Der in die Lagernut eingreifende Vorsprung des Lagerträgers kann dabei umlaufend über den gesamten Umfang des Lagerträgers ausgebildet sein. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass eine Anzahl Vorsprünge äquidistant verteilt an dem Lagerträger angeordnet sind, insbesondere innerhalb der Bohrung im Lagerträger. Dabei haben sich drei, vier, fünf oder sechs äquidistant über den Umfang der Bohrung verteilt angeordnete Vorsprünge besonders bewährt.

Der Lagerträger kann entlang des Schlitzes in seiner Dicke reduziert sein. Dabei ist bevorzugt entlang des Schlitzes eine nutförmige Vertiefung vorgesehen, die eine Sollbruchstelle darstellt und das Herstellen des Schlitzes mittels Gewaltbruch erleichtert. Die Vertiefung ist dabei bevorzugt V-förmig ausgebildet.

Der mindestens eine Vorsprung des Lagerträgers wird vorzugsweise bei der Herstellung des Lagerträgers durch einen Umformprozess angeformt; wie bereits erwähnt, kann der Schlitz bei der Herstellung des Lagerträgers durch einen Gewaltbruch erzeugt werden.

Um die Lageranordnung befestigen zu können, kann der Lagerträger, vorzugsweise an seinem äußeren radialen Bereich, eine Anzahl Befestigungselemente aufweisen. Die Befestigungselemente können Bohrungen zum Durchtritt einer Schraube sein. Sie können auch mit einem Gewinde versehene Bohrungen zum Zusammenwirken mit einer Schraube sein. Um die Festigkeit der Anbindung des Lagerträgers zu erhöhen, kann er im Bereich der Befestigungselemente eine vergrößerte Dicke haben, er kann auch im Bereich der Befestigungselemente eine Verbreiterung in radiale Richtung aufweisen.

Als Alternative hierzu kann vorgesehen werden, dass zur Befestigung des Lagerträgers Gewindeinserts verwendet werden, die als separate Pressteile gefertigt und in Bohrungen im Lagerträger platziert und dort befestigt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform hat der Lagerträger in seinem radial äußeren Bereich eine mehreckige, insbesondere dreieckige, Form.

Der Lagerträger besteht mit Vorteil aus gehärtetem Stahl.

Das Erfindungskonzept sieht also vor, dass der Lagerträger radial geschlitzt und sein Federverhalten ausgenutzt wird, um ihn mit seinen Vorsprüngen über den Bord vor einer Nut im Lagerring ziehen und in die Nut einschnappen lassen zu können. Da der Schlitz im Lagerträger im Falle dessen, dass der Träger lediglich oder jedenfalls primär nur Axialkräfte aufnehmen muss, nicht stört, ist ein nachträgliches Wiederverbinden des Materials beidseitig des Schlitzes in der Regel nicht erforderlich, jedoch grundsätzlich möglich.

Hierzu kann der Schlitz beispielsweise wieder zugeschweißt werden. Der Schlitz selber wird kostengünstig in der letzten Umformstufe bei der Herstellung des Lagerträgers eingebracht; zumindest ist für den Schlitz eine Sollbruchstelle vorgesehen und vorbereitet, so dass der Schlitz gegebenenfalls auch erst bei der Montage der Lageranordnung durch Gewaltbruch erzeugt werden kann.

Der Erfindungsvorschlag ermöglicht das Aufschnappen eines gehärteten, nicht nachbearbeiteten Lagerträgers in eine relativ ungenau gefertigte Lagernut, wodurch es möglich wird, auf kostenintensive Nacharbeiten bei der Herstellung der Bauteile der Lageranordnung verzichten zu können.

Ferner wird es möglich, eine größere Überdeckung zwischen den Vorsprüngen und der Lagernut zu verwirklichen, so dass größere Axialkräfte in beiden Achsrichtungen von der Lageranordnung aufgenommen werden können.

Die vorgeschlagene Lageranordnung kommt bevorzugt in Pkw-Getrieben zum Einsatz. Grundsätzlich geeignet ist sie jedoch für alle Anwendungen, bei denen das Lager mit einem Lagerträger verbunden als Einheit eingesetzt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 den Schnitt durch eine Lageranordnung bestehend aus Lagerträger und Wälzlager (Schnitt A–B gemäß 2),
2 in perspektivischer Ansicht den Lagerträger der Lageranordnung gemäß 1 und
3 in perspektivischer Ansicht die gesamte Lageranordnung.
In 1 ist der Schnitt durch die obere Hälfte einer Lageranordnung zu sehen, die aus einem Lagerträger 1 und einem Lager 2 in Form eines Wälzlagers besteht, wobei Lagerträger 1 und Lager 2 miteinander verbunden sind. Das Wälzlager 2 hat einen Außenring 3 und einen Innenring 4 mit dazwischen angeordneten Wälzkörpern. Der Außenring 3 des Lagers 2 weist eine über den gesamten Außenumfang umlaufende Nut 5 mit dem Querschnitt auf, der aus 1 ersichtlich ist, d. h. es handelt sich im wesentlichen um eine rechteckige Querschnittsform.
Der im wesentlichen aus einem ebenen Blech gefertigte Lagerträger 1 hat, wie es aus der Zusammenschau der 1 und 2 ersichtlich ist, eine Bohrung 9, die so groß gewählt ist, dass sie eine zentrische Führung des Lagers 2 und namentlich dessen Außenrings 3 erlaubt. Von der Bohrung 9 im Lagerträger 1 ragen drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Vorsprünge 6 radial nach innen, wobei aus der Schnittdarstellung gemäß 1 hervorgeht, dass die Vorsprünge 6 in die Nut 5 im Lageraußenring 3 hineingreifen und so eine feste Verbindung zwischen Lagerträger 1 und Lager 2 schaffen.
Die radiale Überdeckung der Vorsprünge 6 in Relation zum Außendurchmesser des bordförmigen Randes 13 des Außenrings 3 ist dabei so gewählt, dass nach der Montage des Lagers 2 in den Lagerträger 1 ein so fester Verbund entsteht, dass die im Betrieb auftretenden Axialkräfte in beiden Achsrichtungen sicher von den Vorsprüngen 6 übertragen werden können.
Damit die Montage auch bei gehärtetem und damit wärmeverzogenem Lagerträger 1 ohne Nacharbeit desselben einerseits und bei nicht feinbearbeitetem (geschliffenem) Außendurchmesser des Außenrings 3 des Lagers 2 andererseits erfolgen kann, weist der Lagerträger – wie es in 2 zu sehen ist – an einer Umfangsstelle 7 einen Schlitz 8 auf. Es handelt sich hierbei um eine das Material des Lagerträgers 1 an dieser Umfangsstelle 7 vollständig durchsetzende Unterbrechung, die durch einen Gewaltbruch oder in der letzten Umformstufe bei der Herstellung des Lagerträgers 1 hergestellt wurde. Hierzu weist der Lagerträger 1 an dieser Umfangsstelle 9 eine nutförmige Vertiefung 11 mit V-förmigem Querschnitt auf, die eine Sollbruchstelle bildet. Der Schlitz 8, der jedenfalls vor der Montage des Lagers 2 in den Lagerträger 1 vorhanden sein muss, erstreckt sich an der Umfangsstelle 9 im wesentlichen radial (radiale Richtung R) von der Bohrung 9 im Lagerträger bis zum Außenumfang 10 des Lagerträgers 1.
Bei der Zusammenfügung von Lagerträger 1 und Lager 2 kann der Lagerträger 1 hinsichtlich seiner Bohrung 9 zum Zentrieren des Außenumfangs des Außenrings 3 infolge des Schlitzes 8 elastisch auffedern, so dass die Vorsprünge 6 in die Nut 5 einschnappen können. Die fertig montierte Einheit ist in 3 zu sehen.
Bei vielen Anwendungen spielen radiale Kräfte im Verhältnis zu axialen Kräften eine untergeordnete Rolle. Ist dies der Fall, besteht im Betrieb der Lageranordnung nicht die Gefahr, dass sich der Lagerträger infolge des Schlitzes 8 unerwünscht radial aufweitet und die Vorsprünge 6 außer Eingriff geraten können.
Für die Festlegung des Lagerträgers 1 an einem Maschinenteil, beispielsweise in einem Pkw-Getriebe, sind Befestigungselemente 12 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um Bohrungen, die sich parallel zur Drehachse des Lagers 2 erstrecken und in die Gewinde eingeschnitten sind. Damit kann ein Anschrauben des Lagerträgers 1 an einem Bauteil erfolgen.
Wie insbesondere in 1 zu sehen ist, ist die Dicke d des aus einem ebenen Blech gebildeten Lagerträgers 1 im Bereich der Befestigungselemente 12 vergrößert und weist den mit D bezeichneten Wert auf.
In der Draufsicht hat der Lagerträger 1 eine im wesentlichen dreieckförmige Gestalt, wobei im Bereich der drei vorgesehenen Befestigungselemente 12 eine radiale Verbreiterung des Lagerträgers 1 vorgesehen ist.

1: Lagerträger
2: Lager (Wälzlager)
3: Lagerring (Außenring)
4: Lagerring (Innenring)
5: Nut
6: Vorsprung
7: Umfangsstelle
8: Schlitz
9: Bohrung im Lagerträger
10: Außenumfang des Lagerträgers
11: nutförmige Vertiefung
12: Befestigungselement
13: bordförmiger Rand
R: radiale Richtung
d: Dicke
D: vergrößerte Dicke

Claims

Lageranordnung, bestehend aus einem Lagerträger (1), der mit einem Lager (2), vorzugsweise einem Wälzlager, verbunden ist, wobei das Lager (2) in einem seiner Lagerringe (3, 4) eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut (5) aufweist, in die mindestens ein am Lagerträger (1) angeordneter und sich in radiale Richtung (R) erstreckender Vorsprung (6) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) an einer Umfangsstelle (7) einen sich im wesentlichen in radiale Richtung (R) erstreckenden Schlitz (8) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Schlitz (8) das Material des Lagerträgers (1) vollständig unterbrochen ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) im wesentlichen eine ebene ringförmige Gestalt hat.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (5) im Außenring (3) des Lagers (2) angeordnet ist und der mindestens eine Vorsprung (6) des Lagerträgers (1) sich radial nach innen erstreckt.
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) eine Bohrung (9) zur Aufnahme des Außenumfangs des Außenrings (3) des Lagers (2) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (8) den Lagerträger (1) von der Bohrung (9) bis zu seinem Außenumfang (10) durchsetzt.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl Vorsprünge (6) äquidistant verteilt an dem Lagerträger (1) angeordnet sind, insbesondere innerhalb der Bohrung (9) im Lagerträger (1).
Lageranordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch drei, vier, fünf oder sechs äquidistant über den Umfang der Bohrung (9) verteilt angeordnete Vorsprünge (6).
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) entlang des Schlitzes (8) in seiner Dicke (d) reduziert ist.
Lageranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Schlitzes (8) eine nutförmige Vertiefung (11) verläuft.
Lageranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (11) V-förmig ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vorsprung (6) des Lagerträgers (1) bei der Herstellung des Lagerträgers (1) durch einen Umformprozess angeformt wird.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (8) bei der Herstellung des Lagerträgers (1) durch einen Gewaltbruch erzeugt ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1), vorzugsweise an seinem äußeren radialen Bereich, eine Anzahl Befestigungselemente (12) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (12) Bohrungen zum Durchtritt einer Schraube sind.
Lageranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (12) mit einem Gewinde versehene Bohrungen zum Zusammenwirken mit einer Schraube sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) im Bereich der Befestigungselemente (12) eine vergrößerte Dicke (D) aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) im Bereich der Befestigungselemente (12) eine Verbreiterung in radiale Richtung (R) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) in seinem radial äußeren Bereich eine mehreckige, insbesondere dreieckige, Form aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) aus gehärtetem Stahl besteht.