DE102005012323B3

DE102005012323B3 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE102005012323B3
Application number: DE102005012323A
Authority: DE
Inventors: Jürgen THEUERER; Helmut Hauck; Alexander Dilje; Klaus Hofmann
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: WO2006097255A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, bestehend aus einem zumindest teilweise eben aufgebildeten Lagerträger (1) und mindestens einem mit diesem verbundenen Lager (2), insbesondere einem Wälzlager. Um eine einfachere und sichere Verbindung zwischen dem Lagerträger und dem Lager herzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Lageraußenring (3) einen ersten (5) und zweiten (6) durchmesserreduzierten Abschnitt mit einer axialen Anlagefläche (7) aufweist, dass der Lagerträger (1) eine Bohrung (3) aufweist und dass die Bohrung (8) an mindestens einer Umfangsstelle eine Ausnehmung (10) aufweist, in die mindestens ein Befestigungselement (11) mit einem krallenförmigen Federelement (12) so eingesetzt ist, dass das Befestigungselement (11) mit einem Anlageabschnitt (13) an der der einen Seite (9) des Lagerträgers (1) gegenüberliegenden anderen Seite (14) des Lagerträgers (1) aufliegt und mit dem krallenförmigen Federelement (12) in den durch den zweiten Abschnitt (6) des Außenrings (3) gebildeten Hinterschnitt (15) formschlüssig eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, bestehend aus einem zumindest teilweise eben ausgebildeten Lagerträger und mindestens einem mit diesem verbundenen Lager, insbesondere einem Wälzlager.

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.

Die vorbekannten Lösungen stellen einen relativ hohen fertigungstechnischen Aufwand dar und/oder führen zu einem Verbund zwischen Lagerträger und Lager, der mitunter nicht den Anforderungen an die Festigkeit genügt. Es kann namentlich unter ungünstigen Verhältnissen ein Lösen zwischen Lagerträger und Lager stattfinden, was vor allem unter logistischen Gesichtspunkten problematisch ist. Im montierten Zustand der Lageranordnung wird das Lager relativ zum Lagerträger in Position gehalten. Jedoch kann es beim Transport oder bei der Handhabung während der Montage der Lageranordnung zu einem Lösen der Bauteile kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie in einfacher und kostengünstiger Weise unter Großserienbedingungen herstellbar und montierbar ist, d. h. sie soll sich durch einen geringen Fertigungsaufwand auszeichnen. Weiterhin soll sichergestellt sein, dass es zu keinem unbeabsichtigten Lösen der vormontierten Einheit bestehend aus Lagerträger und Lager kommen kann. Der Verbund aus Lagerträger und Lager soll also unbedingt transportsicher sein.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring des Lagers in seinem einen axialen Endbereich einen an eine Stirnseite des Außenrings angrenzenden und gegenüber dem Außenringdurchmesser im Außendurchmesser reduzierter ersten Abschnitt aufweist, der in einen zweiten, gegenüber dem ersten Abschnitt einen Hinterschnitt bildenden Abschnitt mit weiter reduziertem Außendurchmesser übergeht, wobei das von der Stirnseite des Außenrings entfernte Ende des zweiten Abschnitts eine axiale Anlagefläche für den Lagerträger bildet, dass der Lagerträger eine Bohrung zum Eintritt und/oder Durchtritt des ersten Abschnitts des Außenrings aufweist, so dass bei in die Bohrung eingesetztem Außenring die eine Seite des Lagerträgers an der axialen Anlagefläche des Außenrings anliegt, und dass die Bohrung an mindestens einer Umfangsstelle eine Ausnehmung aufweist, in die mindestens ein Befestigungselement mit einem krallenförmigen Federelement so eingesetzt ist, dass das Befestigungselement mit einem Anlageabschnitt an der der einen Seite des Lagerträgers gegenüberliegenden anderen Seite des Lagerträgers aufliegt und mit dem krallenförmigen Federelement in den durch den zweiten Abschnitt des Außenrings gebildeten Hinterschnitt formschlüssig eingreift.

Während der Verbund von Lagerträger und Lager in einer Achsrichtung durch die Anlage einer Anlagefläche des Lageraußenrings am Lagerträger absolut fest ist, ergibt sich in die andere Achsrichtung durch das Einschnappen der krallenförmigen Federelemente des Befestigungselements in den einen Hinterschnitt aufweisenden zweiten Abschnitt des Lageraußenrings eine hinreichend feste und stabile Befestigung des Lagers am Lagerträger.

Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste und/oder der zweite Abschnitt durch rotationssymmetrische Eindrehungen in den Außenring gebildet sind. Weiterhin kann der Hinterschnitt als Ringnut zwischen erstem Abschnitt und dem nicht im Durchmesser reduzierten Teil des Außenrings ausgebildet sein. Im Lagerträger sind vorzugsweise mehrere, vorzugsweise drei, äquidistant über den Umfang der Bohrung angeordnete Ausnehmungen angeordnet. Die mindestens eine Ausnehmung kann dabei in der Draufsicht auf den Lagerträger eine im wesentlichen rechteckige Kontur aufweisen. Die mindestens eine Ausnehmung erstreckt sich dabei bevorzugt über die gesamte Dicke des Lagerträgers.

Der Anlageabschnitt des Befestigungselements kann als ringförmiges Element ausgebildet sein, an dem eine der Anzahl der Ausnehmungen korrespondierende Anzahl krallenförmiger Federelemente angeordnet ist. Der Anlageabschnitt samt krallenförmiger Federelemente kann dabei einteilig ausgebildet sein. Bevorzugt besteht das Befestigungselement aus Federstahl.

Um ein einfaches Montieren des Lagers am Lagerträger sicherzustellen, kann gemäß einer Fortbildung jedes krallenförmige Federelement in einem Radialschnitt eine V-förmige Kontur aufweisen.

Der Lagerträger kann an seiner anderen Seite eine Ausnehmung, insbesondere eine ringförmige Eindrehung, für die Aufnahme des Anlageabschnitts des Befestigungselements aufweisen.

Der Außendurchmesser des ersten Abschnitts des Außenrings und der Durchmesser der Bohrung im Lagerträger entsprechen vorzugsweise einander; insbesondere kann eine Spielpassung oder eine Übergangspassung zwischen den beiden Durchmessern vorliegen. Hierdurch wird das Lager relativ zum Lagerträger radial genau geführt.

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.

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.

Der Erfindungsvorschlag ermöglicht das Festlegen des Lagers am Lagerträger durch Einschnappen der krallenförmigen Federelemente des Befestigungselements, wodurch ein stabiler Verbund zwischen Lagerträger und Lager erreicht wird. Die einzelnen Bauteile der Lageranordnung können dabei in einfacher und kostengünstiger Weise mit klassischen Verfahren hergestellt werden. Auf übermäßige Präzision, die kostentreibend wirkt, kommt es dabei nicht an. Dabei kann namentlich auf Stanz- und Drehverfahren zurückgegriffen werden, mit denen die wesentliche Geometrie der benötigten Bauteile hergestellt werden kann.

Auch die Montage der einzelnen Baueile ist einfach und kann an jedem Ort erfolgen.

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 einen Lagerträger, ein mit diesem zu verbindendes Lager und ein Befestigungselement in perspektivischer Ansicht und in Explosionsdarstellung,
2 einen Radialschnitt durch den Lagerträger samt Lager in montiertem Zustand,
3 das Befestigungselement in perspektivischer Ansicht,
4 den Lagerträger in perspektivischer Ansicht und
5 die gesamte Lageranordnung in perspektivischer Ansicht.
In 1 sind die einzelnen Bestandteile einer Lageranordnung zu sehen, die in einem PKW-Getriebe zur Lagerung einer Getriebewelle eingesetzt wird. Die Lageranordnung besteht aus einem eben ausgebildeten Lagerträger 1, mit dem ein Wälzlager 2 fest verbunden wird. Die Verbindung wird über ein Befestigungselement 11 hergestellt.
In 2 sind Einzelheiten der einzelnen Bauteile skizziert, die weiteren Figuren zeigen nochmals die Einzelteile der Lageranordnung (3 und 4) bzw. den Lagerträger im montierten Zustand (5), wobei in 5 ein Teil des Lagerträgers 1 weggeschnitten ist, um die maßgeblichen Elemente der Bauteile besser erkennen zu können.
Das Lager 2 ist als Wälzlager ausgeführt und weist einen Außenring 3 sowie einen nicht bezeichneten Innenring auf, wobei zwischen den Ringen Kugeln angeordnet ist, die von einem Käfig gehalten werden (s. 2).
Der Lageraußenring 3 weist im Bereich seiner einen Stirnseite 4 zwei Abschnitte 5 und 6 auf, die für die Fixierung des Lagers 2 am Lagerträger 1 bedeutsam sind: Ein erster Abschnitt 5 erstreckt sich über einen kleinen axialen Bereich – von der Stirnseite 4 ausgehend – und weist einen Außendurchmesser D₁ auf, der geringer ist als der Außenringdurchmesser, der mit D_A angegeben ist (s. 2). An den ersten Abschnitt 5 schließt sich ein zweiter Abschnitt 6 an, der sich über eine etwas größere axiale Erstreckung als der erste Abschnitt 5 ausdehnt und einen noch geringeren Außendurchmesser D₂ aufweist. Hierdurch wird zwischen dem ersten Abschnitt 5 und dem nicht durchmesserreduzierten Bereich des Außenrings 3 ein Hinterschnitt 15 ausgebildet (s. 2, linke Bildhälfte). Wie 1 und 5 entnommen werden kann, haben die Abschnitte 5, 6 eine kreiszylindrische Außenkontur.
Am von der Stirnseite 4 entfernten Ende des zweiten Abschnitts 6 geht dieser in eine axiale Anlagefläche 7 über, die einen Anschlag für die eine (untere) Seite 9 des Lagerträgers 1 im montierten Zustand bildet.
Der Lagerträger 1 weist eine Bohrung 8 auf, die von ihrem Durchmesser her dem Außendurchmesser D₁ des ersten Abschnitts 5 des Lageraußenrings 3 entspricht. Damit kann der Lageraußenring 3 in die Bohrung 8 des Lagerträgers 1 bei der Montage axial eingeschoben werden, bis die in 2 dargestellte Position beider Teile 1, 3 relativ zueinander eingenommen wird.
Zwecks Fixierung des Lagers 2 am Lagerträger 1 ist folgendes vorgesehen:
Wie es am besten in den 1 und 4 zu sehen ist, sind über den Umfangsverlauf der Bohrung 8 vorliegend drei Ausnehmungen 10 in den Lagerträger 1 eingearbeitet, nämlich bei dessen Herstellung ausgestanzt. Die Ausnehmungen 10 durchsetzen dabei das Blech des Lagerträgers 1 vollständig, d. h. über die gesamte Dicke d des Lagerträgers 1. Die drei Ausnehmungen 10 sind äquidistant über den Umfang der Bohrung 8 verteilt angeordnet. Weiterhin ist bei der Herstellung des Lagerträgers 1 mittels Umformen eine Ausnehmung 16 (s. 1 und 4) angeformt, und zwar an der anderen (oberen) Seite 14 des Lagerträgers 1.
Entsprechend der sich hierdurch ergebenden Kontur im Lagerträger ist ein Befestigungselement 11 aus Federstahl ausgebildet (s. 1 und 3). Das Befestigungselement 11 hat einen ringförmigen Anlageabschnitt 13, der in der Ausnehmung 16 zur Anlage kommt. Am Anlageabschnitt 13 sind vorliegend drei krallenförmige Federelemente 12 angeformt. Jedes krallenförmige Federelement 12 hat im Radialschnitt – wie es in 2 gesehen werden kann – eine V-förmige Kontur. Dabei treten die krallenförmigen Federelemente 12 aus der Kontur des Anlageabschnitts 13 im wesentlichen rechtwinkelig heraus (s. 2).
Bei der Montage der Lageranordnung wird zunächst das Lager 2 und insbesondere dessen Außenring 3 in die Bohrung 8 des Lagerträgers 1 eingeschoben, bis die Seite 9 des Lagerträgers 1 an der axialen Anlagefläche 7 des Außenrings 3 anliegt. Dann wird das Befestigungselement 11 von oben so eingesetzt, dass die krallenförmigen Federelemente 12 in den Ausnehmungen 10 zu liegen kommen.
Durch Andrücken des Befestigungselements 11 in Richtung Lager 2 legen sich die radial innenliegenden Enden der krallenförmigen Federelemente 12 am Außendurchmesser D₁ des ersten Abschnitts 5 des Lageraußenrings 3 an und verformen sich elastisch. Ist das Befestigungselement 11 weit genug in Richtung Lager 2 gedrückt, federn die krallenförmigen Federelemente 12 wieder auf und rasten in den Hinterschnitt 15 im Lageraußenring 3 ein. Der feste Verbund zwischen Lagerträger 1 und Lager 2 ist damit hergestellt.
Für die Festlegung des Lagerträgers 1 an einem Maschinenteil, beispielsweise in einem Pkw-Getriebe, sind Befestigungselemente 17 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.
In der Draufsicht hat der Lagerträger 1 – wie es in den 1 und 4 gesehen werden kann – eine im wesentlichen dreieckförmige Gestalt, wobei im Bereich der drei vorgesehenen Befestigungselemente 17 eine radiale Verbreiterung des Lagerträgers 1 vorgesehen ist.
Die vorgeschlagene Verbindung zwischen Lagerträger 1 und Lager 2 ist axial eindeutig, gewährt jedoch eine gewisse rotatorische und radiale Bewegungsfreiheit der Bauteile 1, 2 zueinander.

1: Lagerträger
2: Lager (Wälzlager)
3: Lageraußenring
4: Stirnseite
5: erster Abschnitt
6: zweiter Abschnitt
7: axiale Anlagefläche
8: Bohrung
9: eine Seite des Lagerträgers
10: Ausnehmung
11: Befestigungselement
12: krallenförmiges Federelement
13: Anlageabschnitt
14: andere Seite des Lagerträgers
15: Hinterschnitt
16: Ausnehmung
17: Befestigungselement
D_A: Außenringdurchmesser
D₁: Außendurchmesser
D₂: Außendurchmesser
d: Dicke des Lagerträgers
R: radiale Richtung

Claims

Lageranordnung, bestehend aus einem zumindest teilweise eben ausgebildeten Lagerträger (1) und mindestens einem mit diesem verbundenen Lager (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (3) des Lagers (2) in seinem einen axialen Endbereich einen an eine Stirnseite (4) des Außenrings (3) angrenzenden und gegenüber dem Außenringdurchmesser (D_A) im Außendurchmesser (D₁) reduzierten ersten Abschnitt (5) aufweist, der in einen zweiten, gegenüber dem ersten Abschnitt (5) einen Hinterschnitt bildenden Abschnitt (6) mit weiter reduziertem Außendurchmesser (D₂) übergeht, wobei das von der Stirnseite (4) des Außenrings (3) entfernte Ende des zweiten Abschnitts (6) eine axiale Anlagefläche (7) für den Lagerträger (1) bildet, dass der Lagerträger (1) eine Bohrung (8) zum Eintritt und/oder Durchtritt des ersten Abschnitts (5) des Außenrings (3) aufweist, so dass bei in die Bohrung (8) eingesetztem Außenring (3) die eine Seite (9) des Lagerträgers (1) an der axialen Anlagefläche (7) des Außenrings (3) anliegt, und dass die Bohrung (8) an mindestens einer Umfangsstelle eine Ausnehmung (10) aufweist, in die mindestens ein Befestigungselement (11) mit einem krallenförmigen Federelement (12) so eingesetzt ist, dass das Befestigungselement (11) mit einem Anlageabschnitt (13) an der der einen Seite (9) des Lagerträgers (1) gegenüberliegenden anderen Seite (14) des Lagerträgers (1) aufliegt und mit dem krallenförmigen Federelement (12) in den durch den zweiten Abschnitt (6) des Außenrings (3) gebildeten Hinterschnitt (15) formschlüssig eingreift.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Abschnitt (5, 6) durch rotationssymmetrische Eindrehungen in den Außenring (3) gebildet sind.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterschnitt (15) als Ringnut zwischen erstem Abschnitt (5) und dem nicht im Durchmesser reduzierten Teil des Außenrings (3) ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Lagerträger (1) mehrere, vorzugsweise drei, äquidistant über den Umfang der Bohrung (8) angeordnete Ausnehmungen (10) angeordnet sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung (10) in der Draufsicht auf den Lagerträger (1) eine im wesentlichen rechteckige Kontur aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Ausnehmung (10) über die gesamte Dicke (d) des Lagerträgers (1) erstreckt.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageabschnitt (13) des Befestigungselements (11) als ringförmiges Element ausgebildet ist, an dem eine der Anzahl der Ausnehmungen (10) korrespondierende Anzahl krallenförmiger Federelemente (12) angeordnet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageabschnitt (13) samt krallenförmiger Federelemente (12) einteilig ausgebildet sind.
Lageranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (11) aus Federstahl besteht.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes krallenförmige Federelement (12) in einem Radialschnitt eine V-förmige Kontur aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) an seiner anderen Seite (14) eine Ausnehmung (16), insbesondere eine ringförmige Eindrehung, für die Aufnahme des Anlageabschnitts (13) des Befestigungselements (11) aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser (D₁) des ersten Abschnitts (5) des Außenrings (3) und der Durchmesser der Bohrung (8) im Lagerträger (1) einander entsprechen, insbesondere Spielpassung oder Übergangspassung zueinander aufweisen.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) im wesentlichen eine ebene ringförmige Gestalt hat.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1), vorzugsweise an seinem äußeren radialen Bereich, eine Anzahl Befestigungselemente (17) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (17) Bohrungen zum Durchtritt einer Schraube sind.
Lageranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (17) 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 (17) eine vergrößerte Dicke aufweist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (1) im Bereich der Befestigungselemente (17) 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.