DE102007006226B4

DE102007006226B4 - Lagerbohrung

Info

Publication number: DE102007006226B4
Application number: DE102007006226.7A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Führer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: DE102007006226A1

Abstract

Lagerbohrung in einem Gehäuse zur Aufnahme von einem Lageraußenring eines Lagers einer Welle, wobei die Lagerbohrung einen Presssitz zum Lageraußenring aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (1, 2) eine runde, nicht einem Kreis entsprechende Form (3, 4) aufweist, welche so gewählt ist, dass das mittels Presssitz in der Lagerbohrung (1, 2) angeordnete Lager über seinen ganzen axialen Umfang im Kontakt mit dem Gehäuse steht und dadurch das Lager erst durch Einfluss einer definierten Betriebslast einen einem Kreis entsprechenden Lageraußenring aufweist und demzufolge eine ideale oder nahezu ideale Verteilung der Lastzone des Außenringes erfolgt.

Description

Um eine Welle im einen Gehäuse zu lagern, werden Lager insbesondere Wälzlager im Gehäuse vorgesehen. Die Lager sind mittels Presssitzen in kreisförmigen Lagerbohrungen des Gehäuses angeordnet. In einem idealen Fall ist die umgebende Wand einer Lagerbohrung homogen, wobei ein Lageraußenring in einem Presssitz gleichmäßig über den ganzen Umfang vom Presssitz belastet wird und der Lageraußenring seine kreisförmige Form auch nach Montage im Presssitz behält. Eine Wand eines Gehäuses einer Maschine, beispielsweise ein Getriebe oder ein Motor; ist in den meisten Fällen nicht homogen, sondern die Gehäusewand weist mehrere Störstellen auf, welche einen ungleichmäßigen Verformungswiderstand haben. Störstellen wie beispielsweise Löcher, Öffnungen und Bohrungen weisen einen niedrigeren Verformungswiderstand als die umgebende Gehäusewand auf und Störstellen wie beispielsweise Rippen und massive Wandbereiche weisen einen höheren Verformungswiderstand als die umgebende Gehäusewand auf. Der ungleichmäßige Verformungswiderstand der umgebenden Gehäusewand der Lagerbohrung führt zu einer ungleichen Belastung des Außenringes des im Presssitz angeordneten Lagers, wobei die Laufbahn des Außenringes von seiner ursprünglichen Kreisform abweicht. Demzufolge ergibt sich bei einem Lager eine ungünstige Verteilung der Belastung der Wälzkörper beziehungsweise des gegenüberliegenden Gleitkörpers über dem Außenring, was zu einer verkürzten Lebensdauer des Lagers führt.
Ein Beispiel für die Verwendung von Lagerbohrungen in Getriebegehäusen findet sich in der Schrift DE 44 06 640 A1 . Das Dokument US 50 20 925 A offenbart ein vorgespanntes Radialwälzlager, bei dem Wälzelemente zwischen zwei Rollwegen angeordnet sind, welches ein Außenteil mit einer Innenwand mit kreisförmigem Querschnitt, einen zwischengeschalteten Hohlmantel in Form eines dünnen Ringes nicht konstanter Dicke, ein Innenteil und Wälzelemente aufweist. Der Mantel kann im Ausenteil eingespannt werden, so dass das Außenteil eine Vorspannung auf den Mantel ausübt.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Lebensdauer eines Lagers in einem Presssitz in einem Gehäuse einer Maschine zu verlängern.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Die Lagerbohrung zur Aufnahme von einem Wälzlageraußenring zeigt eine erfindungsgemäße runde Form auf, wobei die runde Form nicht kreisförmig ist, wobei trotzdem ein Lager im Presssitz über seinen ganzen axialen Umfang Kontakt mit dem Gehäuse aufweist. Die runde Form ist so gewählt, dass sie die unterschiedlichen Verformungswiderstände in der Wand des Gehäuses kompensiert, wobei ein Lager im Presssitz ohne oder mit einer gewünschten Formänderung auf der Laufbahn des Außenringes angeordnet werden kann. Des Weiteren wird bei der Bestimmung der erfindungsgemäßen runden Form die Betriebslast des Lagers mit einberechnet, wobei eine gewünschte Formänderung des Außenrings im Presssitz berechnet wird, um den Lageraußenring bei Betrieb kreisförmig oder nahe zu kreisförmig zu bekommen. Demzufolge wird die Belastung am Außenring ideal oder nahe zu ideal verteilt und die maximale Lebensdauer des Lagers kann erreicht werden.
Im Grunde werden Wandbereiche der Lagerbohrung, welche einen niedrigen Verformungswiderstand besitzen mit einem im Vergleich mit einer kreisförmigen Lagerbohrung kleineren Radius vorgesehen und Wandbereiche der Lagerbohrung, welche einen hohen Verformungswiderstand besitzen, mit einem im Vergleich mit einer kreisförmigen Lagerbohrung größeren Radius vorgesehen. Wenn auch die Betriebslast mit einberechnet wird, kann der Lageraußenring in einem montierten unbelasteten Zustand eine nicht kreisförmige Laufbahn aufweisen, wobei während einem Betrieb das Lager mit der Betriebslast belastet ist und dadurch auch der Außenring eine kreisförmige Lauffläche aufweist. Mit einer kreisförmigen Lauffläche des Außenrings des Lagers während des Betriebs wird die Belastung über oder nahezu über 180 Grad verteilt, was zu einer maximalen Lebensdauer des Lagers führt.
Die exakte erfindungsgemäße runde Form der Lagerbohrung wird durch eine FEM-Berechnung ermittelt, wobei Faktoren wie Öffnungen und Löcher beziehungsweise Rippen und massive Wandbereiche mit unterschiedlichen Verformungswiderständen sowie die Betriebslast des Lagers in der Berechnung mit einbezogen sind.
Die erfindungsgemäße runde Form der Lagerbebohrung wird vorteilhaft durch Fräsen hergestellt. Da mittels Zirkularfräsen möglich ist, die standardgemäße kreisförmige Lagerbohrungen sowohl als die erfindungsgemäße runde Form der Laberbohrungen herzustellen, sind nur geringe Änderungen in einem Herstellungsprozess notwendig.
Eine vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen runden Form der Lagerbohrung ist in einem Getriebegehäuse, damit ein Lager zur Lagerung einer Getriebewelle eine ideale oder nahezu ideale Belastung erfährt und um damit auch eine maximale Lebensdauer des Lagers zu erreichen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die Figur zeigt ein Gehäuse mit zwei standardgemäßen kreisförmigen Lagerbohrungen 1, 2. Des Weiteren sind in der Figur die erfindungsgemäße runde Form 3, 4 der Lagerbohrungen 1, 2 gestrichelt dargestellt. Die runde Form 3, 4 wird durch eine FEM-Berechnung ermittelt, wobei Störstellen wie Öffnungen und Löcher 5 mit einem niedrigen Verformungswiderstand beziehungsweise Störstellen wie Rippen und massive Lagerwandbereiche 6 mit einem hohen Verformungswiderstand mit in der FEM-Berechnung einbezogen sind. Die erfindungsgemäße runde Form 3, 4 der Lagerbohrungen 1, 2 kompensiert den ungleichen Verformungswiderstand der Getriebegehäusewand und damit kann eine gewünschte Formänderung des Außenrings des Lagers herbeigeführt werden, wobei sich die Laufbahn des Außenrings durch Einfluss einer Betriebslast wieder kreisförmig ergibt.
Bezugszeichenliste

1: Zylindrische Lagerbohrung [Stand der Technik]
2: Zylindrische Lagerbohrung [Stand der Technik]
3: Erfindungsgemäße runde Form der Lagerbohrung
4: Erfindungsgemäße runde Form der Lagerbohrung
5: Störstellen mit niedrigem Verformungswiderstand
6: Störstellen mit hohem Verformungswiderstand

Claims

Lagerbohrung in einem Gehäuse zur Aufnahme von einem Lageraußenring eines Lagers einer Welle, wobei die Lagerbohrung einen Presssitz zum Lageraußenring aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (1, 2) eine runde, nicht einem Kreis entsprechende Form (3, 4) aufweist, welche so gewählt ist, dass das mittels Presssitz in der Lagerbohrung (1, 2) angeordnete Lager über seinen ganzen axialen Umfang im Kontakt mit dem Gehäuse steht und dadurch das Lager erst durch Einfluss einer definierten Betriebslast einen einem Kreis entsprechenden Lageraußenring aufweist und demzufolge eine ideale oder nahezu ideale Verteilung der Lastzone des Außenringes erfolgt.
Lagerbohrung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastzone der Lauffläche des Lageraußenrings über oder nahezu über 180 Grad am Lageraußenring verteilt ist.
Lagerbohrung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die runde, nicht einem Kreis entsprechende Form (3, 4) der Lagerbohrung (1, 2) durch Fräsen im Gehäuse hergestellt ist.
Lagerbohrung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die runde, nicht einem Kreis entsprechende Form (3, 4) der Lagerbohrung (1, 2) mit einer FEM-Berechnung berechnet ist.
Verwendung eine Lagerbohrung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung in einem Getriebegehäuse vorgesehen ist.