DE102007048669A1

DE102007048669A1 - Lageranordnung zur Aufnahme radialer und axialer Belastungen

Info

Publication number: DE102007048669A1
Application number: DE200710048669
Authority: DE
Inventors: Christoph Gaubitz; Martin Laumann; Klaus Scharinger
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2009-04-23
Also published as: WO2009049956A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Aufnahme radialer und axialer Belastungen, bestehend aus einem Radiallager und einem doppelreihigen, in beide Richtungen belastbaren Axiallager. Die Lageranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Radiallager (1) konzentrisch von einer Aufnahmebohrung (3) des Axiallagers (2) umschlossen ist, wobei die axiale Ausdehnung des Radiallagers (1) im Wesentlichen der des Axiallagers (2) entspricht und zwei durch einen Spalt (33) voneinander beabstandete Wellen (16, 17) aufgenommen sind, wobei wenigstens eine der Wellen (16) vom Radiallager (1) über einen Wellenzapfen (20) aufgenommen ist und beide Wellen (16, 17) über einen Wellenbund (18, 19) an je einer Seite des Axiallagers (2) abgestützt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Aufnahme radialer und axialer Belastungen, bestehend aus einem Radiallager und einem doppelreihigen, in beide Richtungen belastbaren, Axiallager.
Hintergrund der Erfindung
Derart gattungsgemäß ausgebildete Lageranordnungen zur Aufnahme radialer und axialer Belastungen sind seit langem bekannt. Sie dienen dazu, Wellen, Gewindespindeln oder dergleichen sowohl radial zu lagern, als auch gleichzeitig axial in beiden Richtungen exakt zu positionieren und spielfrei in ihre Einbaulage zu halten.
In der DE 27 38 287 A ist eine derart gattungsgemäß ausgebildete Lageranordnung vorbeschrieben. Diese besteht aus einem Innenring und einem zugehörigen Außenring, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen Wälzkörper abrollen, die radiale Kräfte aufnehmen. Zur Aufnahme axialer Kräfte sind beidseitig an den Stirnflächen des Außenringes Wälzkörper angeordnet, deren Laufbahn einerseits von den Stirnflächen des Außenringes und andererseits von je einer Laufscheibe gebildet sind.
Weitere gattungsgemäß ausgebildete kombinierte Lageranordnungen gehen aus der DE 36 20 102 A1 , DE 69 46 098 U , DE 100 10 075 A1 und der DE 11 2004 002 814 T5 hervor.
Nachteilig dabei ist, dass solche Lageranordnungen aus Einzelbestandteilen zusammengesetzt sind, die jedoch nicht zu einer unverlierbaren Baueinheit zusammengefasst sind. Ein weiterer Nachteil ist dadurch begründet, dass solche gattungsgemäß ausgebildete Lageranordnungen in axialer Richtung ziemlich breit bauen. Schließlich ist auch von Nachteil, dass derart zusammengesetzte kombinierte Lageranordnungen für die Aufnahme von nur einer Welle ausgelegt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Lageranordnung bereitzustellen, die einerseits zur Aufnahme von zwei Wellen geeignet ist und die andererseits als eine unverlierbare Baueinheit ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass das Radiallager konzentrisch von einer Aufnahmebohrung des Axiallagers unverlierbar umschlossen ist, wobei die axiale Ausdehnung des Radiallagers im Wesentlichen der des Axiallagers entspricht und zwei durch einen Spalt voneinander beabstandete Wellen aufgenommen sind, wobei wenigstens eine der Wellen vom Radiallager über einen Wellenzapfen aufgenommen ist und beide Wellen über einen Wellenbund an je einer Seite des Axiallagers abgestützt sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lageranordnung liegt darin, dass auf diese Weise zwei Wellen aufnehmbar sind, die aufgrund ihrer radialen und axialen Abstützung unabhängig voneinander rotieren können. Das betrifft sowohl die Drehzahl als auch die Drehrichtung. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Lageranordnung einen geringen axialen Bauraum benötigt, als Baueinheit unverlierbar ausgestaltet ist und daher auch auf dem Weg zum Endkunden nicht in ihre Einzelteile zerfallen kann. Der Endkunde hat den Vorteil, dass sich eine solche unverlierbare Baueinheit einfach montieren lässt. Auch lässt sich eine solche Lageranordnung in einfacher Weise jedem Anwendungsfall individuell anpassen, indem sowohl das Radial- als auch die Axiallager entsprechend ausgelegt und anschließend zu einer Einheit verbunden werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Axiallager je ein U-förmig ausgebildetes Profil aufweist, die in axialer Richtung nach außen offen sind und mit ihren Böden aneinander liegen, wobei je ein radial außenliegender Schenkel mit einem Gehäuse und je ein radial innenliegender Schenkel mit dem Radiallager drehfest verbunden sind. Ein solches U-förmiges Profil lässt sich in einfacher Weise in verschiedenen Größenverhältnissen durch ein spanloses Formgebungsverfahren herstellen.
Um ein Verdrehen der U-förmigen Profile in Umfangsrichtung zu vermeiden, sind diese über ihre Rücken form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal ist vorgesehen, dass das Radiallager als ein Wälzlager oder als ein Gleitlager ausgebildet ist. Beide Ausführungsvarianten stehen gleichberechtigt nebeneinander und richten sich nach dem speziellen Anwendungsfall.
Wenn nur eine Welle über ihren Wellenzapfen radial abgestützt ist, hat es sich nach einem weiteren Merkmal als vorteilhaft erwiesen, dass das Radiallager als eine spanlos geformte Nadelhülse ausgebildet ist, deren in einem Käfig geführte Lagernadeln einerseits auf einer durch die Nadelhülsen gebildeten Außenlaufbahnen und andererseits auf einer durch den Zapfen einer Welle gebildeten Innenlaufbahnen abrollen.
Sollen hingegen beide Wellen radial abgestützt werden, ist nach einem anderen Merkmal vorgesehen, dass das Radiallager durch zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete spanlos geformte Nadelhülsen gebildet ist, deren in einem Käfig geführte Lagernadeln einerseits auf durch die Nadelhülsen gebildeten Außenlaufbahnen und andererseits auf durch die Zapfen der Wellen gebildeten Innenlaufbahnen abrollen.
Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, dass in gleicher Weise wie bei der Radiallagerung auch das Axiallager als ein Wälzlager oder als ein Gleitlager ausgebildet ist, wobei in Käfigen geführte Zylinderrollen auf Laubahnen abrollen, die einerseits von den Böden der Profile und andererseits von Laufscheiben gebildet sind oder wobei in den Profilen Gleitscheiben aufgenommen sind.
Nach einem zusätzlichen anderen Merkmal ist vorgesehen, dass auf dem Boden der Profile je eine Ronde angeordnet ist, die als Laufbahn für das Axiallager dient. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass die U-förmig ausgebildeten Profile keiner zusätzlichen Wärmebehandlung zur Steigerung der Härte unterworfen werden müssen.
Auch ist nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorgesehen, dass die Profile mit Haltemitteln versehen sind, die die Laufscheiben des Axiallagers formschlüssig umgreifen. Derartige Haltemittel können beispielsweise gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Haltenasen oder auch ein Sicherungsring sein.
Schließlich ist nach einem letzten Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Profile von einer spanlos geformten Hülse aufgenommen sind, deren radial einwärts gerichtete Schenkel diese formschlüssig umgreifen. Auf diese Weise lässt sich in einfacher Weise eine unverlierbare Baueinheit bewerkstelligen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung in vereinfachter Form dargestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Lageranordnung einschließlich Wellen und Gehäuse,
2 und 3 einen Axialschnitt durch unterschiedliche Lagervarianten einschließlich Wellen, aber ohne Gehäuse,
4, 5, 6, 7 und 8 einen Axialschnitt durch unterschiedlich ausgeführte Lagervarianten ohne Wellen und Gehäuse.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die in 1 gezeigte Lageranordnung besteht aus dem mit 1 bezeichneten Radiallager und dem mit 2 bezeichneten Axiallager. Dabei ist das Radiallager 1 von der zentrischen Aufnahmebohrung 3 des Axiallagers 2 aufgenommen, wobei beide Lager 1, 2 drehfest ineinander angeordnet sind, beispielsweise durch einen Presssitz. Wie weiter erkennbar, weisen Radiallager 1 und Axiallager 2 in etwa eine gleiche axiale Längenausdehnung auf. Das Radiallager 1 besteht aus der spanlos gezogenen Nadelhülse 4, die beidseitig mit radial nach innengerichteten Borden 5 versehen ist. Die Nadelhülse 4 wird durch im Käfig 6 geführte Lagernadeln 7 komplettiert.
Das Axiallager 2 besteht aus den beiden U-förmig ausgebildeten Profilen 8, die in axialer Richtung nach außen offen sind. Jedes Profil weist den Boden 9 auf und wird durch die beiden Schenkel 10, 11 fortgesetzt, die in axialer Richtung ausgerichtet sind. Die Profile 8 sind mit ihren radial außenliegenden Schenkeln 10 mit dem Gehäuse 22 verbunden. Zum Axiallager 2 gehören weiter die beiden Laufscheiben 12, die von gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Haltenasen 13 formschlüssig umgriffen sind, sodass die Laufscheiben 12 an den Profilen 8 fixiert sind. Schließlich gehören zum Axiallager 2 noch die in Käfigen 14 geführten zylindrischen Wälzkörper 15, die in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind und auf nicht näher bezeichneten Laufbahnen abrollen. Diese Laufbahnen werden einerseits von den Böden 9 der Profile 8 und andererseits von den beiden Laufscheiben 12 gestellt. Wie weiter erkennbar, gehören zur Lageranordnung die beiden Wellen 16, 17, die beide den Bund 18, 19 aufweisen. Die Welle 16 ist mit ihrem Zapfen 20 von der Nadelhülse 4 aufgenommen und stellt so die Innenlaufbahn für die Lagernadeln 7. Beide Wellen 16, 17 sind in axialer Richtung über ihren Bund 18, 19 an den Laufscheiben 12 des Axiallagers 2 abgestützt. Auf diese Weise ist es möglich, dass die durch den Spalt 33 in axialer Richtung voneinander beabstandeten Wellen 16, 17 um ihre Achse 21 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und auch mit unterschiedlichen Drehrichtungen rotieren können.
Die in 2 dargestellte Lageranordnung unterscheidet sich von der in 1 durch zwei Veränderungen:
Wie erkennbar, ist nicht nur die Welle 16 über ihren Zapfen 20 vom Radiallager 1 aufgenommen, sondern auch die Welle 17 mit ihrem Zapfen 23. Dazu ist es erforderlich, dass in der Aufnahmebohrung 3 des Axiallagers 2 zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete spanlos geformte Nadelhülsen 4 angeordnet sind, sodass deren Lagernadeln 7 auf den Innenlaufbahnen abwälzen, die von den Zapfen 20, 23 der Wellen 16, 17 gestellt sind. Darüber hinaus ist das Axiallager 2 mit Ronden 24 ausgestattet, die auf den Böden 9 der U-förmig ausgebildeten Profile 8 aufgelegt sind. Dadurch ist es möglich, dass die Profile 8 keiner Wärmebehandlung zur Härtesteigerung unterworfen werden müssen, was sich auf den Bördelvorgang günstig auswirkt.
Die in 3 gezeigte Lageranordnung unterscheidet sich von der gemäß 2 dadurch, dass die beiden Zapfen 20, 23 der Wellen 18, 19 von einem Gleitlager aufgenommen sind, derart, dass in die Aufnahmebohrung 3 des Radiallagers 1 eine Gleitbuchse 25 eingesetzt ist, deren innere Mantelfläche die beiden Zapfen 20, 23 der Wellen 16, 17 aufnimmt.
Das in 4 gezeigte Radial-Axial-Lager unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten durch die Befestigung der Profile 8 an ihren Böden 9. Wie ersichtlich, sind die Böden 9 der Profile 8 formschlüssig aneinander gehalten, wobei ein Vorsprung 26 des einen Bodens 9 in eine Ausnehmung 27 des anderen Bodens 9 eingreift. Diese formschlüssige Verbindung verhindert das Drehen der Profile 8 in Umfangsrichtung gegeneinander.
In 5 ist ein weiteres ähnlich aufgebautes Radial-Axial-Lager gezeigt, wobei der wesentliche Unterschied gegenüber dem in 3 gezeigten Lager darin besteht, dass die Laufscheiben 12 innerhalb der Profile 8 durch je einen rechts- und linksseitig angeordneten Sicherungsring 28 gehalten sind, welche in die Schenkel 10 eingeschnappt sind.
Schließlich ist in 6 eine weitere zusätzliche Art der Befestigung der Laufscheiben 12 innerhalb der Profile 8 gezeigt, wobei diese über Verprägungen 29 gehalten sind, welche sich gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet erstrecken und aus dem Schenkel 10 der Profile 8 ausgeformt sind. Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen kombinierten Radial-Axial-Lagern ist in 7 ein solches dargestellt, bei dem sowohl das Radiallager 1 als auch das Axiallager 2 als Gleitlager ausgebildet sind. In der bereits beschriebenen Weise ist dabei die Aufnahmebohrung 3 des Axiallagers 2 mit der Gleitbuchse 25 versehen und zusätzlich liegt am Boden 9 der Profile je eine Gleitscheibe 30 an, auf die dann die Bunde 18, 19 der Wellen 16, 17 abgestützt sind.
Schließlich ist in 8 ein letztes Radial-Axial-Lager gezeigt, das sich in der Art des Zusammenhaltes der Profile 8 von den vorstehend beschriebenen unterscheidet. Dieser erfolgt formschlüssig derart, dass eine spanlos gezogene Hülse 31 die Profile 8 an ihren äußeren Schenkeln 10 radial umfasst und axial durch die nach innen gebogenen beidseitigen Borde 32 sichert.

1: Radiallager
2: Axiallager
3: Aufnahmebohrung
4: Nadelhülse
5: Bord
6: Käfig
7: Lagernadel
8: Profil
9: Boden
10: Schenkel
11: Schenkel
12: Laufscheibe
13: Haltenase
14: Käfig
15: Wälzkörper
16: Welle
17: Welle
18: Bund
19: Bund
20: Zapfen
21: Achse
22: Gehäuse
23: Zapfen
24: Ronde
25: Gleitbuchse
26: Vorsprung
27: Ausnehmung
28: Sicherungsring
29: Verprägung
30: Gleitscheibe
31: Hülse
32: Bord
33: Spalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2738287 A [0003]
- DE 3620102 A1 [0004]
- DE 6946098 U [0004]
- DE 10010075 A1 [0004]
- DE 112004002814 T5 [0004]

Claims

Lageranordnung zur Aufnahme radialer und axialer Belastungen, bestehend aus einem Radiallager und einem doppelreihigen, in beide Richtungen belastbaren Axiallager, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (1) konzentrisch von einer Aufnahmebohrung (3) des Axiallagers (2) unverlierbar umschlossen ist, wobei die axiale Ausdehnung des Radiallagers (1) im Wesentlichen der des Axiallagers (2) entspricht und zwei durch einen Spalt (33) voneinander beabstandete Wellen (16, 17) aufgenommen sind, wobei wenigstens eine der Wellen (16) vom Radiallager (1) über einen Wellenzapfen (20) aufgenommen ist und beide Wellen (16, 17) über einen Wellenbund (18, 19) an je einer Seite des Axiallagers (2) abgestützt sind.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (2) je ein U-förmig ausgebildetes Profil (8) aufweist, die axialer Richtung nach außen offen sind und mit ihren Böden (9) aneinander liegen, wobei je ein radial außen liegender Schenkel (10) mit einem Gehäuse (22) und je ein radial innenliegender Schenkel (11) mit dem Radiallager (1) drehfest verbunden sind.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (8) an ihren Rücken (9) form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (1) als ein Wälzlager (4) oder als ein Gleitlager (25) ausgebildet ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Radiallager (1) als eine spanlos geformte Nadelhülse (4) ausgebildet ist, deren in einem Käfig (6) geführte Lagernadeln (7) einerseits auf einer durch die Nadelhülse (4) gebildeten Außenlaufbahn und andererseits auf einer durch den Zapfen (20) einer Welle (16) gebildeten Innenlaufbahn abrollen.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (1) durch zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete spanlos geformte Nadelhülsen (4) gebildet ist, deren in einem Käfig (6) geführte Lagernadeln (7) einerseits auf durch die Nadelhülsen (4) gebildeten Außenlaufbahnen und andererseits auf durch die Zapfen (20, 23) der Wellen (16, 17) gebildeten Innenlaufbahnen abrollen.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (2) als ein Wälzlager oder als ein Gleitlager ausgebildet ist, wobei in Käfigen (14) geführte Zylinderrollen (15) auf Laufbahnen abrollen, die einerseits von den Böden (9) der Profile (8) und andererseits von Laufscheiben (12) gebildet sind oder wobei in den Profilen (8) Gleitscheiben (30) aufgenommen sind.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Boden der Profile je eine Ronde (24) angeordnet ist, die als Laufbahn für das Axiallager (2) dient.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (8) an ihren radial außen liegenden Schenkeln (10) mehrere, gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, radial einwärts gerichtete Haltenasen (13) aufweisen, die die Laufscheiben (12) des Axiallagers (2) formschlüssig umgreifen.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufscheiben des Axiallagers (2) durch einen in dem Profil angeordneten Sicherungsring (28) gehalten sind.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile von einer spanlos geformten Hülse aufgenommen sind, deren radial einwärts gerichtete Schenkel diese formschlüssig umgreifen.