-
Die
Erfindung betrifft eine Anlaufscheibe in Form eines halbkreisförmigen Flanschringes
mit wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei an ihrem radial inneren
Rand in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten, radial einwärts gerichteten
Verbindungslaschen zur formschlüssigen
Verbindung mit einem Radiallagerteil sowie ein Radial-Axial-Lager mit
einem Radiallagerteil und einer mit diesem verbundenen Anlaufscheibe
der vorgenannten Art.
-
Radial-Axial-Lager
kommen beispielsweise im Motorenbau als Kurbelwellenlager oder dgl.
zum Einsatz. Der Radiallagerteil kann als halbzylindrische Lagerschale
oder als Buchse ausgebildet sein. Es sind grundsätzlich zwei Bauformen zur Verbindung der
Anlaufscheibe(n) mit dem Radiallagerteil bekannt. Bei den so genannten
gebauten Lagern werden der Radiallagerteil und die Anlaufscheibe
mittels entsprechend ausgestalteter Laschen an der Anlaufscheibe
und korrespondierender Halteöffnungen
an dem Radiallagerteil miteinander formschlüssig und unverlierbar verklinkt.
Ausführungsformen
solcher gebauter Lager sind beispielsweise aus der
DE 33 45 652 A1 oder der
DE 41 40 277 A1 bekannt.
Die Montage der Lager erfordert aufgrund der komplexen Zuführ- und
Einklinkbewegung bzw. aufgrund zusätzlicher Arbeitsschritte, in
denen die Laschen nach dem Zusammenführen der Bauteile verstemmt
werden, ein spezielles Werkzeug bzw. einen speziell eingerichteten
Montageautomaten. Der Zusammenbau wird deshalb nicht selten unter
manuellen Eingriffen ausgeführt.
Ferner weisen die Verbindungslaschen und/oder Halteöffnungen
komplizierte und damit fertigungstechnisch aufwendige Geometrien
auf, die eine sichere Verbindung zwischen den beiden Bauteilen im
verklinkten Zustand gewährleisten.
-
In
der zweiten Bauform sind die Radial-Axial-Lager miteinander verschweißt. Der
Radiallagerteil weist bei dieser Bauform stirnseitig Ausnehmungen
auf, in welche die Verbindungslaschen der Anlaufscheibe in axialer
Zuführrichtung
eingesetzt werden.
-
Eine
Lagerhalbschale weist in der Regel eine Spreizung auf, d. h. ihre
Grundform ist im Gegensatz zur Anlaufscheibe nicht halbkreisförmig. Die
Spreizung wird beim Einbau des Halblagers in den dafür vorgesehenen
Lagersitz eines Lagergehäuses
bzw. -deckels aufgehoben. Zuvor muss die Spreizung aber auch beim
Zusammenbau der Lagerschale mit der Anlaufscheibe zumindest teilweise
aufgehoben werden, bis die Verbindungslaschen und die Ausnehmungen
fluchten.
-
Da
die Anlaufscheibe und die Lagerhalbschale bei dieser Bauform nach
dem Zusammenführen
nicht unverlierbar miteinander verbunden sind, werden sie nach dem
Zusammenführen
an einer oder mehreren Stellen des Außenumfangs der Lagerhalbschale
stirnseitig durch Schweißen
miteinander verbunden. Beispielhaft wird auf die
DE 25 28 576 A1 , die
DE 24 12 870 A1 (letztere
ohne expliziten Hinweis auf eine Schweißverbindung) oder die
WO 2005/090803 A1 verwiesen.
Die
WO 2005/090803 A1 lehrt
beispielsweise einen radial einwärts
gerichteten Ansatz zum Verschweißen der Anlaufscheibe mit dem
Radiallagerteil an dem radial inneren Rand der Anlaufscheibe vorzusehen,
wobei die Schweißverbindung
als Sollbruchstelle ausgelegt ist, die im bestimmungsgemäßen Einsatz
des Radial-Axial-Lagers aufbricht. Nachteilig ist, dass in all diesen
Fällen eine
spezielle Montagevorrichtung benötigt
wird, die eine Entspreizung der Lagerhalbschale vorsieht, und ein
speziell für
die axiale Zuführung
der Anlaufscheibe eingerichteter Montageautomat erforderlich ist.
-
Ferner
sind beispielsweise aus der
GB
2 225 392 A Lagerschalen bekannt, die eine Verbindungslasche
vorsehen, welche in Umfangsrichtung versetzt zu einer Mittellinie
der Anlaufscheibe angeordnet ist, um eine versehentlich falsche
Orientierung der Anlaufscheibe bei der Montage mit dem Radiallagerteil
auszuschließen.
-
In
dem vorgenannten Stand der Technik der geschweißten Radial-Axial-Lager sind alle Verbindungslaschen
dergestalt radial einwärts
gerichtet, dass deren in Umfangsrichtung innere und äußere Kanten
näherungsweise
radial verlaufen. Hierdurch bilden zumindest die in Umfangsrichtung äußeren Verbindungslaschen
in bezug auf eine zur Mittellinie der Anlaufscheibe parallele Richtung
Hinterscheidungen. Dies bewirkt, dass die Anlaufscheibe nur in axialer
Zuführrichtung
mit dem Radiallagerteil zusammengesetzt werden kann. Abweichend
hiervon ist beispielsweise aus der
DE 198 25 117 A1 eine Bundlagerschale mit
einer Anlaufscheibe bekannt, deren äußere Verbindungslaschen parallel
zur Mittellinie der Anlaufscheibe ausgerichtet sind und die in korrespondierende
Halteöffnungen
des Radiallagerteils eingreifen. Genauer gesagt verlaufen sowohl
die der Mittellinie zugewandten Kanten als auch die von der Mittellinie
abgewandten Kanten parallel zur Mittellinie. Dies erlaubt eine radiale
Zuführung
der Anlaufscheibe zum Zusammenbau des Radial-Axial-Lagers.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die Geometrie der Anlaufscheibe dahingehend weiter zu verbessern,
dass auf einfache Weise ein verbesserter Formschluss und eine verbesserte
Drehmomentabstützung
der Anlaufscheibe gegen das Radiallagerteil sichergestellt ist.
-
Die
Aufgabe wird durch eine Anlaufscheibe gemäß Patentanspruch 1 und durch
ein Radial-Axial-Lager gemäß Patentanspruch
6 gelöst.
-
Die
Anlaufscheibe ist erfindungsgemäß dadurch
weitergebildet, dass die in Umfangsrichtung äußeren Verbindungslaschen von
der Mittellinie abgewandte Kanten (Außenkanten) aufweisen, welche radial
verlaufen.
-
Die
der gedachten Mittellinie der Anlaufscheibe zugewandten Kanten der äußeren Verbindungslaschen
bilden dennoch keine Hinterschneidungen im Bezug auf eine zur Mittellinie
parallele Zuführrichtung.
-
Dies
schließt
Verbindungslaschen mit Geometrien ein, bei denen die der Mittellinie
zugewandten Kanten bevorzugt parallel zu der Mittellinie verlaufen,
nach außen
verrundet oder angeschrägt
sind. Das entscheidende hierbei ist, dass die der Mittellinie zugewandten
Kanten der Verbindungslaschen keine Hinterschneidungen bezogen auf
die Mittellinie und damit auf eine radiale Zuführrichtung entlang der Mittellinie
aufweisen. Hierdurch wird ermöglicht,
die Anlaufscheibe bei der Montage mit dem Radiallagerteil radial
zuzuführen.
Diese Bewegung ist automatisch leichter umzusetzen. Die Laschen
werden so in korrespondierende Halteöffnungen des Radiallagerteils senkrecht
zur Lagerachse ohne Verklinkung eingeführt und die Lagerhalbschale
muss zu diesem Zweck nicht entspreizt werden.
-
Die
erfindungsgemäße Laschengeometrie erlaubt
eine ebene Stirnseite des Radiallagerteils ohne stirnseitige Ausnehmungen,
da die Anlaufscheibe mit ihren Verbindungslaschen auch radial von
außen
in schlitzförmige
Halteöffnungen
in der Mantelfläche
des Radiallagerteils eingesetzt werden kann. Die Position der Anlaufscheibe
relativ zum Radiallagerteil ist bei schlitzförmigen Halteöffnungen auch
in axialer Richtung und damit vollständig bestimmt. Eine genaue
Positionierung und Fixierung der beiden Bauteile ist deshalb auch
ohne besondere Montagevorrichtung sichergestellt.
-
Die
Geometrie der Außenkante
stellt sicher, dass die Anlaufscheibe über die Außenkanten der Verbindungslaschen
im eingebauten Zustand des Lagers formschlüssig und flächig an den korrespondierenden äußeren Seitenrändern der
Halteöffnungen
anliegt. Hierdurch stützt
sich die Anlaufscheibe bei der Drehbewegung des Gegenläufers in
der einen wie in der anderen Richtung jeweils über eine der beiden Außenkanten
gegen den Radiallagerteil ab.
-
Bevorzugt
ist eine mittlere Verbindungslasche vorgesehen, die in Umfangsrichtung
versetzt zur Mittellinie angeordnet ist.
-
Durch
die asymmetrische Anordnung und eine entsprechend asymmetrische
Ausrichtung der korrespondierenden Halteöffnungen in dem Radiallagerteil
ist die Orientierung der Anlaufscheibe relativ zu dem Radiallagerteil
unverwechselbar festgelegt. Durch diese Maßnahme kann beispielsweise
sowohl eine Vertauschung von Anlaufscheiben als auch eine versehentlich
falsche Orientierung der Anlaufscheibe bei der Montage ausgeschlossen
werden.
-
Aus
den zuvor dargelegten Gründen
bildet dann bevorzugt auch die der Mittellinie der Anlaufscheibe
zugewandte Kante der mittleren Verbindungslasche keine Hinterschneidung
und verläuft
besonders bevorzugt parallel zur Mittellinie.
-
Ist
der Versatz der mittleren Verbindungslasche zur Mittellinie kleiner
als die halbe Laschenbreite, gibt es streng genommen keine der Mittelinie
zugewandte Kante. In diesem Fall ist unter der zugewandten Kante
auch jene Kante der mittleren Verbindungslasche zu verstehen, die
der Mittellinie näher ist.
-
Die
Anlaufscheibe ist gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung des Radial-Axial-Lagers mit dem Radiallagerteil
mittels einer Schweißverbindung
verbunden. Die Schweißverbindung
ist bevorzugt durch Laserschweißen
oder durch Punktschweißen
erfolgt. Besonders bevorzugt ist diese Schweißverbindung als Sollbruchstelle
ausgelegt, die bei Einleitung einer bestimmten tangentialen Kraft
bricht.
-
Die
Schweißverbindung
dient somit als temporäre
Verbindung für
den Transport und zur Vereinfachung der Montage. Zum Ausgleich von
toleranzbedingten Ungenauigkeiten des Lagergehäuses oder des Gegenläufers ist
ein geringes axiales und radiales Spiel zwischen der Anlaufscheibe
und dem Radiallagerteil erwünscht.
Deshalb soll die starre Schweißverbindung
im Betrieb aufbrechen und der Axiallagerteil (die Anlaufscheibe)
und der Radiallagerteil für
eine Relativbewegung freigegeben werden. Die Schweißparameter
sind daher so einzustellen, dass die Schweißverbindung den durch das Drehmoment
beim Anlaufen des Gegenläufers
(der Kurbelwelle oder dgl.) auf die Schweißverbindung ausgeübten Kräften in
tangentialer Richtung nicht standhält. Eine Auslegung der Schweißverbindung ist
je nach Anwendungsfall, Lagergröße, Kontaktfläche zwischen
Gegenläufer
und Anlaufscheibe, Werkstoffkombination (Lagerwerkstoff und Gegenläufer) etc.
zu ermitteln.
-
Bevorzugt
ist die Anlaufscheibe mit dem Radiallagerteil im Scheitelbereich
verschweißt
und besonders bevorzugt an einem an ihrem radial inneren Rand angeordneten,
radial einwärts
gerichteten Ansatz.
-
Beim
Entspreizen werden die Enden der Lagerschale in Umfangsrichtung
zusammengedrückt. Dabei
findet eine Relativbewegung der Lagerschale zu der Anlaufscheibe
in diesen Endbereichen statt, während
der Scheitelbereich als Symmetriezentrum neutral bleibt, also keine
Relativbewegung ausführt. Deshalb
wird bevorzugt hier die Schweißverbindung angeordnet.
-
Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
anhand eines Ausführungsbeispiels
mit Hilfe der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Anlaufscheibe;
-
2 die
Anlaufscheibe gemäß der 1 während der
Zusammenfügung
mit einem korrespondierenden Radiallagerteil und
-
3 das
verbundene Radial-Axial-Halblager.
-
Die
Anlaufscheibe 10 hat die Form eines halbkreisförmigen Flanschringes
und weist an ihrem radial inneren Rand 12 drei in Umfangsrichtung
beabstandet angeordnete und radial einwärts gerichtete Verbindungslaschen 14, 18 und 20 auf.
Die in Umfangsrichtung äußeren Verbindungslaschen 14 und 20 weisen
jeweils der gedachten Mittellinie „A" zugewandte Kanten 15 bzw. 19 auf,
welche parallel zu jeder Mittellinie A verlaufen. Die mittlere Verbindungslasche 18 ist
versetzt zur Mittellinie A angeordnet. Hieraus ergibt sich eine
Asymmetrie, welche eine Vertauschung oder Verdrehung der Anlaufscheiben beim
Zusammenbau mit dem Radiallagerteil 20 wie in 2 gezeigt
ausschließt.
Auch die mittlere Verbindungslasche weist eine der Mittellinie A
zugewandte Kante 17 auf, welche parallel zu jener Mittellinie
A verläuft.
Auch diese Kante bildet also keine Hinterschneidung im Bezug auf
die zur Mittellinie A parallele Zuführrichtung 30.
-
Die
Einbausituation ist schematisch in 2 dargestellt.
Die Anlaufscheibe 10 wird radial, d. h. genauer parallel
zur Mittellinie A, einem Radiallagerelement in Form einer Lagerhalbschale 20 zugeführt. Keine
Kante der drei Verbindungslaschen 14, 18, 20, insbesondere
keine der der Mittellinie A zugewandte Kanten bilden eine Hinterschneidung
in Bezug auf die Zuführrichtung 30.
Deshalb können
die Laschen ohne Verklinkung und damit ohne Überwindung einer Hemmung in
korrespondierende Halteöffnungen 24, 26 und 28 der
Lagerhalbschale 22 eingeführt werden. Dabei bilden insbesondere
die in der gezeigten Ausführungsform
zu der Mittellinie A parallelen Innenkanten 15 und 19 in
vorteilhafter Weise Führungskanten.
Die Lagerhalbschale 22 muss folglich zur Montage der Anlaufscheibe 10 nicht
entspreizt werden – eine
Spreizung ist in den Figuren zur Vereinfachung nicht dargestellt.
-
In
dem zusammengesetzten Zustand gemäß 3 wird die
Anlaufscheibe 10 mittels einer Schweißverbindung 31 möglichst
im Bereich der Mittellinie A an der Lagerhalbschale 22 für den Transport und
die Montage des Radial-Axial-Lagers fixiert. Genauer dient hierzu
ein Ansatz 32, der aus dem Stahl der Anlaufscheibe herausgearbeitet
ist und der mit dem außenumfänglichen
Stahlrücken
(nicht explizit dargestellt) der Lagerhalbschale, vorzugsweise stirnseitig,
verschweißt
wird. Da die Lagerschale stirnseitig üblicher Weise eine Lauffläche aus
einem Gleitschicht- oder Lagerschichtmaterial anderer Zusammensetzung
aufweist, das sich in der Regel nicht zum Schweißen eignet, ist dieses Schichtmaterial
im Bereich des Ansatzes abgetragen. Dies ist in dem Ausführungsbeispiel
in Form einer geräumten
Nut 34 geschehen.
-
Es
kann grundsätzlich
offen bleiben, ob die Halteöffnungen 24, 26, 28 in
der Lagerhalbschale 22 in Form von stirnseitig offenen Ausnehmungen
oder in Form von allseitig umrandeten Schlitzen ausgebildet sind.
-
Die
Geometrie und Abmessungen der Verbindungslaschen 14, 18, 20 und
der Halteöffnungen 24, 26, 28 ist
ferner so gewählt,
dass sich die Anlaufscheibe, insbesondere im Betrieb, in jeder Drehrichtung
jeweils mit einer Außenkante 13, 21 der äußeren Verbindungslaschen 14, 20 sowie
mit einer gleichermaßen
orientierten Kante 16, 17 der mittleren Verbindungslasche 18 gegen
die jeweils korrespondierenden Seitenränder der Halteöffnungen
abstützt
(Drehmomentabstützung).
Dabei liegen die radial einwärts verlaufenden
Flächen
der Außenkanten 13 und 21 und
die näherungsweise
radial einwärts
verlaufenden Flächen
der Kanten 16 und 17 flächig an den Seitenrändern der
Halteöffnungen
an und bilden den bestmöglichen
Formschluss zur Einleitung der in Umfangsrichtung wirkenden Kräfte.
-
Es
ist sofort ersichtlich, dass sich mindestens drei Verbindungslaschen
als vorteilhaft erweisen. Bei nur zwei Verbindungslaschen (oder
gar nur einer) dient zumindest in einer Drehrichtung nur eine Kante zur
Drehmomentabstützung,
die dann einen Drehpunkt bildet, um den unerwünschte Kippmomente entstehen
können.
Dieser Effekt und damit verbundener Verschleiß tritt bei zwei in Umfangsrichtung
beabstandeten Anlagekanten nicht auf.
-
Anstelle
von den im Ausführungsbeispiel dargestellten
drei Verbindungslaschen kann die erfindungsgemäße Anlaufscheibe auch mit zwei
Verbindungslaschen auskommen, von denen wenigstens eine Verbindungslasche
nicht im Zentrum um die Mittellinie angeordnet ist und eine dieser
zugewandte Kante aufweist, welche keine Hinterschneidungen bildet.
Auch sind vier oder mehr Verbindungslaschen möglich, welche eine entsprechend
erhöhte
Anzahl von Kanten zur Drehmomentabstützung vorsehen.
-
Anstelle
der in dem Ausführungsbeispiel
gewählten
Lagerhalbschale kann die Anlaufscheibe erfindungsgemäß in gleicher
Weise auch einer Buchse befestigt werden. Vorzugsweise würden bei
einem solchen Radial-Axial-Lager zwei Anlaufscheiben in der geschilderten
Weise aus radial entgegengesetzten Richtungen mit der Buchse zusammengesetzt, um
einen vollumfänglichen
Axiallagerring zu bilden.
-
- 1
- Radial-Axial-Lager
- 10
- Anlaufscheibe
- 12
- radial
innerer Rand
- 13
- äußere Kante
- 14
- äußere Verbindungslasche
- 15
- der
Mittellinie zugewandte Kante
- 16
- äußere Kante
- 17
- der
Mittellinie zugewandte Kante
- 18
- mittlere
Verbindungslasche
- 19
- der
Mittellinie zugewandte Kante
- 20
- äußere Verbindungslasche
- 21
- äußere Kante
- 22
- halbzylindrische
Lagerschale
- 24
- Halteöffnung
- 26
- Halteöffnung
- 28
- Halteöffnung
- 30
- Zuführrichtung
(Pfeil)
- 31
- Schweißverbindung
- 32
- Ansatz
- 34
- Nut