DE102007049049A1

DE102007049049A1 - Anordnung zur axialen und radialen Sicherung eines Lageraußenrings eines Wälzlagers an einem Bauteil

Info

Publication number: DE102007049049A1
Application number: DE102007049049A
Authority: DE
Inventors: Jan Dobrinski; Erik Müller; Michael Schwekutsch
Original assignee: Getrag Ford Transmissions GmbH
Current assignee: Getrag Ford Transmissions GmbH
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: DE102007049049B4

Abstract

Anordnung zur axialen und radialen Sicherung eines Lageraußenrings (2, 12, 22) eines Wälzlagers (1, 11, 21) an einem Bauteil (G), wobei der Lageraußenring (2, 12, 22) in einem Lagersitz des Bauteils angeordnet ist, mit mindestens einem in Wirkverbindung mit dem Lageraußenring (2, 12, 22) stehenden Sicherungselement (6, 16, 26), das am Bauteil lösbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2, 12, 22) mindestens eine Stirnnut (5, 15, 25) aufweist, in die ein am Bauteil befestigbares Sicherungselement (6, 16, 26) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur axialen und radialen Sicherung eines Lageraußenrings eines Wälzlagers an einem Bauteil, wobei der Lageraußenring in einem Lagersitz des Bauteils angeordnet ist, mit mindestens einem in Wirkverbindung mit dem Lageraußenring stehenden Sicherungselement, das am Bauteil lösbar befestigt ist.
Sicherungselemente der eingangs genannten Art sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und dienen insbesondere der Fixierung eines oder mehrerer Lager in einer Einbauumgebung, in der ohne den Einsatz von Sicherungselementen nur schwerlich eine ausreichende Fixierung der Lager erzielbar ist. Dies ist beispielsweise beim Einbau von Lagern in Getriebe von Kraftfahrzeugen der Fall, insbesondere wenn die Getriebegehäuse aus einem Leichtmetall gefertigt sind. Angesichts der dort auftretenden Temperaturwechsel, Vibrationen und sich fortwährend ändernder Lastzustände ist eine zuverlässige Fixierung der Lager durch ein einfaches Einpressen in die Getriebegehäuse in der Regel nicht gewährleistet. Die Lager neigen zum Wandern.
Mit Hilfe von Sicherungselementen, die mit den Getriebegehäusen verschraubt werden, kann dagegen auf relativ einfache Weise eine dauerhaft haltbare Fixierung der Lager in den Getriebegehäusen realisiert werden.
Ein dafür geeignetes Sicherungselement ist beispielsweise aus der DE 101 53441 bekannt. Das dort beschriebene Sicherungselement besteht im Wesentlichen aus einem ebenen, ringförmigen Grundkörper und ist entlang seines Umfangs an mindestens zwei Stellen an einem Gehäuse festlegbar. Das Sicherungselement weist an einem Abschnitt, der das Lager radial überdeckt, mindestens eine sich in Achsrichtung erstreckende Erhebung auf.
Mit dem bekannten Sicherungselement lässt sich das Lager zwar zuverlässig am Gehäuse fixieren. Allerdings kann es sich je nach Einbauumgebung als schwierig erweisen, das Sicherungselement exakt in die gewünschte Einbauposition zu bringen und die Halte- schrauben, mit denen das Sicherungselement fixiert wird, in die dafür vorgesehenen Gewindebohrungen im Sicherungselement einzufädeln.
Ein entsprechendes über eine eingelegte Dichtung dichtbares Sicherungselement ist aus der DE 103 34 898 A1 bekannt, das plattenförmig ausgestaltet ist und das Lager axial übergreift bzw. in eine in diesem umlaufende Ausnehmung eingreift. Das Sicherungselement wird dabei über Aufnahmemittel für Befestigungsmittel gehalten, die von geeigneten Dichtungen umgeben sind.
Aus der DE 100 32 474 A1 ist eine Vorrichtung zur Lagefixierung der Rollenhülse eines Wälzlagers bekannt, bei der die Rollenhülse in einem Lagersitz eines Fahrzeuggetriebes angeordnet ist, und mit zumindest einem mit der Rollenhülse in Wirkverbindung stehenden scheibenförmigen Sicherungselement, das an dem Bauteil lösbar befestigt ist. Die Rollenhülse weist in zumindest einem Bereich ihrer Außenflächen ein schräges Zahn-Profil auf, wobei das Sicherungselement mit einem mit dem Profil in Wirkverbindung stehenden Gegenprofil versehen ist. Hiermit lässt sich zwar eine gute Fixierung in axialer und radialer Richtung erreichen, allerdings ist die Vorrichtung teuer und toleranzempfindlich, da sie aufgrund des verwendeten schräg ausgerichteten Profils Toleranzen in zwei Raumrichtungen berücksichtigen muss.
Die US 2,891,829 offenbart ein abgewinkeltes Sicherungselement, welches am Gehäuse verschraubt ist und an dem Bord des Lagers zur Anlage kommt und dieses somit fixiert. Das Sicherungselement liegt dabei in einer gehäuseseitigen Nut zwischen zwei Anschlägen, so dass das Sicherungselement festgelegt ist.
Die US 2,277,635 zeigt ein Sicherungselement in Form einer Scheibe, die in eine in der seitlichen Außenwandung umlaufenden Nut eingreift und mit dem Gehäuse verschraubt ist.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung zur axialen und radialen Sicherung eines Lageraußenrings eines Wälzlagers an einem Bauteil zu schaffen, die einfach zu montieren ist, eine zuverlässige axiale und radiale Sicherung erlaubt und dabei ein möglichst kleines Baumaß aufweist und entsprechend einfach aufgebaut ist, so dass sie kostengünstig im Kraftfahrzeuggetriebebau einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Anordnung gelöst.
Dadurch, dass der Lageraußenring mindestens eine Stirnnut aufweist, in die ein am Bauteil bestigbares Sicherungselement eingreift, ist es möglich, die entsprechenden Lager auf eine einfache Weise axial und radial zu sichern, die sich auch für den Fertigung unter Serienbedingung eignet.
Als Stirnnut wird eine blockartige Ausfräsung in der Stirnfläche des Lageraußenrings angesehen.
Damit das Sicherungselement unter Serienbedingung ohne weiteres montierbar ist, ist ein gewisses Spiel zwischen Nut und Sicherungselement vorgesehen, um die Toleranzen des Bauteils und der Fügewerkzeuge auszugleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sicherungselement an der in die Stirnnut eingreifenden Seite als flaches laschenartiges Sicherungsblech, das ggf. einen rechteckigen Längs- und Querschnitt aufweist, ausgeführt.
Somit kann das Sicherungsblech z. B. über seine gesamte Länge flach sein. Alternativ ist auch eine gekröpfte Ausgestaltung möglich, bei der z. B. ein in Richtung der Lagerachse gekröpftes Blech verwendet wird, das lediglich im Bereich der Stirnnut flach, im Sinne von gerade, ist. Eine Abkröpfung kann derart ausgestaltet sein, dass die Berührfläche zwischen Blech und einer Befestigungsschraube in Richtung der Lagerachse zum Lager hin verschoben ist. Somit kann zusätzlich Bauraum für rotierende Getriebeteile geschaffen werden, da der Kopf der Befestigungsschraube in Richtung der Lagerachse nicht unnötig weit über die mit einer Stirnnut versehenen Seite des Lagers übersteht. Das Sicherungsblech ist somit annähernd S-förmig bzw. treppenstufenartig gebogen.
Ein oder mehrere Bleche werden zur Sicherung in eine oder mehrere Nuten des Lageraußenrings eingelegt, wobei diese Bleche wiederum im Gehäuse verschraubt und gegebenenfalls in einer entsprechenden Nut im Gehäuse geführt sind. Dann kann am Bauteil eine mit der jeweiligen Stirnnut korrespondierende Einführfase vorhanden sein, die in einem erhöhten Ring angeordnet sein kann.
Mit dem soeben beschriebenen Sicherungselement können Wälzlager gut gesichert werden. Unter Last wird sich dieses derartig gesicherte Lager soweit unter dem Blech drehen bis es zum Anschlag zwischen dem Blech und der Nut kommt.
Sicherungsbleche könnten bei dieser Drehung des Außenrings unter Last an der Nutkante "herauflaufen" und ausgehebelt werden. Dadurch könnte das Lager wieder frei und die Wirkung des Halteblechs aufgehoben werden.
Diese Situation tritt insbesondere dann auf, wenn der Lageraußenring eine Abrundung bzw. Abschrägung der Außenkante (Kantenkürzung) aufweist, so dass eine "Rampe" durch die Nutkante an der Kantenkürzung des Lagerrings gebildet wird.
In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das Sicherungsblech mindestens eine Auskerbung in ihrer Längsseite aufweist. Diese verhindert einen Kontakt des Blechs mit der Rampe an der Kantenkürzung. Dadurch findet der Kontakt zwischen dem Halteblech und der Nut im Lageraußenring nur an einer definierten Stelle statt, die Idealerweise die größte Nuttiefe und eine möglichst senkrechte Nutwand aufweist.
Somit ist es bevorzugt, wenn die Auskerbung derart angeordnet ist, dass sie im eingeführten Zustand des Sicherungsbleches am Eingangsbereich der Stirnnut angeordnet ist.
Zusätzlich kann es sinnvoll sein, wenn die Auskerbung eine solche Dimensionierung in Längsrichtung des Sicherungsblechs aufweist, dass sie im eingeführten Zustand des Sicherungsbleches am Ausgangsbereich der Einführfase angeordnet ist. Dann wird auch ein "Hinauflaufen" an der Kante der Einführfase in analoger Weise verhindert.
Besonders bevorzugt ist es, dass zwei Auskerbungen vorgesehen sind.
Diese können dann symmetrisch angeordnet und ausgestaltet sein, d. h. auf gegenüberliegenden Längseiten des Sicherungselements. Somit wird ein "Hinauflaufen" unabhängig von der Verdrehrichtung des Lageraußenrings verhindert.
Alternativer Weise können die Auskerbungen asymmetrisch angeordnet und ausgestaltet sein.
Sinnvoller Weise weist der Lageraußenring mindestens beabstandete zwei Stirnnuten auf. In diesem Fall können sowohl einzelne Sicherungselemente bzw. Bleche als auch über ein kreissegmentförmiges Element verbundene Bleche eingesetzt werden.
Das Sicherungselement kann eine eckige oder gerundete Kontur der Ecken der in die Nut eingreifenden Seite aufweisen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Anordnung eines Wälzlagers mit einem Sicherungselement zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung eines Wälzlagers mit einem Sicherungselement zeigt;
3 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer Anordnung eines Wälzlagers mit einem Sicherungselement von oben zeigt;
4 eine perspektivische Ansicht der dritten Ausführungsform einer Anordnung eines Wälzlagers mit zwei Sicherungselementen zeigt;
5A, B alternative Ausgestaltungen der Sicherungselemente zeigt und
6 eine schematische Draufsicht auf eine verbundene Ausgestaltung zweier Sicherungselemente zeigt.
In 1 ist ein Wälzlager 1 mit einem Lageraußenring 2 und einem Lagerkäfig 3 mit Rollen 4 gezeigt. Üblicherweise ist das Lager 1 in einem Bauteil eingepresst. Zur bessern Übersicht ist dieses nicht gezeigt.
Der Lageraußenring weist auf seiner Stirnseite drei etwa um 120 Grad beabstandete Stirnnuten 5 auf, die durch Aussparen gebildet sind.
In diese Stirnnuten 5 greift zur axialen und radialen Sicherung des Lagers 1 an dem nicht gezeigten Bauteil ein Sicherungselement in Gestalt eines flachen laschenartigen Sicherungsbleches 6 ein.
Das Sicherungsblech 6 besitzt einen rechteckigen Längs- und Querschnitt und weist an dem dem Lager abgewandten Ende eine Bohrung zur Aufnahme einer Sicherungsschraube 7 auf, über die das Sicherungsblech 6 am Bauteil befestigt wird. Somit wird ein axiales Wandern des Lagers entgegen der Blickrichtung verhindert. Durch den formschlüssigen Eingriff des Sicherungsbleches 6 in die Stirnnut 5 wird auch ein Verdrehen des Lagers verhindert.
Je nach Notwendigkeit kann ein einzelnes Sicherungsblech ausreichen, um die Sicherung zu gewährleisten. Üblicherweise werden aber mindestens zwei Sicherungselemente verwendet werden.
Damit das in 1 gezeigte Sicherungsblech 6 unter Serienbedingungen montiert werden kann, muss ein gewisses Mindestspiel für die Montage des Blechs 6 in die Stirnnut 5 des Lageraußenrings 2 vorgesehen werden, um die Toleranzen des Bauteils und der Fügewerkzeuge auszugleichen.
Unter Last wird sich dieses derartig gesicherte Lager 1 soweit unter dem Blech 6 drehen bis es zum Anschlag zwischen dem Blech 6 und der Nut 5 kommt.
Die Sicherungsbleche 6 könnten bei dieser Drehung des Außenrings 2 unter Last an der Nutkante 8 "herauflaufen" und ausgehebelt werden. Dadurch könnte das Lager wieder frei und die Wirkung des Sicherungsblechs wird aufgehoben werden.
Diese Situation tritt insbesondere dann auf, wenn der Lageraußenring eine Abrundung bzw. Abschrägung der Außenkante aufweist, so dass eine "Rampe" durch die Nutkante an der Kantenkürzung des Lagerrings gebildet wird, wie es in der 1 angedeutet ist.
Um diesem Sachverhalt zu begegnen, ist es sinnvoll die in den 2 bis 6 dargestellten Sicherungsbleche zu verwenden.
Die in der 2 ist dargestellte zweite Variante stimmt mit der soeben gezeigten im Wesentlichen überein. Es wird somit lediglich auf die Unterschiede eingegangen und sich entsprechende Elemente sind mit um 10 erhöhten Bezugszeichen versehen.
Um das Heraufwandern zu verhindern, weist das Sicherungsblech 16 jeweils eine Auskerbung 19 an ihren Längsseiten aufweist. Das Sicherungsblech 16 umfasst also zwei symmetrisch angeordnete Auskerbungen 19. Somit ist die Orientierung bzw. Lage des Sicherungsblechs 16 unwichtig.
Diese verhindern einen Kontakt des Blechs 16 mit der Rampe 18 an der Kantenkürzung. Dadurch findet der Kontakt zwischen dem Sicherungsblech 16 und der Nut 15 im Lageraußenring 12 nur an einer definierten Stelle statt, die Idealerweise die größte Nuttiefe und eine möglichst senkrechte Nutwand aufweist.
Daher sind die Auskerbungen 19 derart angeordnet, dass sie im eingeführten Zustand des Sicherungsbleches 16 am Eingangsbereich der Stirnnut 15 angeordnet sind und somit den Kontakt des Sicherungsblechs 16 beim Schrägstellen, unabhängig von der Verdrehrichtung, mit der Rampe 18 verhindern.
Zusätzlich kann es sinnvoll sein, wenn die Auskerbungen eine solche Dimensionierung in Längsrichtung des Sicherungsblechs aufweisen, dass sie im eingeführten Zustand des Sicherungsbleches am Ausgangsbereich einer Einführfase angeordnet sind. Dann wird auch ein "Hinauflaufen" an der Kante der Einführfase in analoger Weise verhindert.
Diese Situation ist in 3 und 4 am Beispiel eines Getriebegehäuses G dargestellt. Dort umfasst die Anordnung einen erhobenen um das Lager 21 herum angeordneten Ring 30, in dem mit den Stirnnuten 25 korrespondierende Einführfasen (oder Nuten) 31 vorgesehen sind. Der Ring erleichtert die die Einführung des Lagers 21 und verbessert seinen Sitz. Die Einführfasen 31 erleichtern das Einlegen der Sicherungsbleche 26 und begrenzen gleichzeitig das Ausmaß deren Verdrehung.
Wie erkennbar ist, weisen die Auskerbungen 29 nun eine solche Dimension und Lage auf, dass sie im eingeführten Zustand des Sicherungsbleches sowohl am Eingangsbereich der Stirnnuten 25 als auch am Ausgangsbereich der Einführfase 31 angeordnet sind.
So wird sowohl ein "Hinauflaufen" an der Kante 28 der Stirnnut als auch in analoger Weise an der entsprechenden Kante an der Einführfase 31 verhindert.
In 4 ist diese Situation nochmals perspektivisch beim Einsatz von zwei Sicherungsblechen 26A, B dargestellt. Man erkennt zudem, dass das Spiel zwischen Stirnnut 25 und Sicherungsblech 26 größer ist als zwischen Einführfase 31 und Sicherungsblech 26, so dass das Ausmaß der möglichen Verdrehung des Sicherungsblechs 26 verringert wird.
In den 5 und 6 sind unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten der Sicherungsbleche 40, 50 dargestellt.
In der 5A und B sind zwei alternative Ausgestaltungen der Sicherungsblechkanten an dem Ende des Blechs dargestellt, das in die Stirnnut eingeführt wird.
In 5A sind die Kanten 41 bzw. ist die Kontur eckig, wohingegen in 5B diese Kanten 51 abgerundet sind. In 5A sind die Kanten 41 also durch einen etwa 90 Grad betragenden Winkel gebildet. In 5B sind die Kanten 51 kreissegmentförmig gerundet.
In 6 ist dagegen ein Beispiel einer Anordnung gezeigt, in dem der Lageraußenring mit zwei um 90 Grad beabstandete Stirnnuten versehen ist und die entsprechenden Sicherungsbleche, als 61A und 61B bezeichnet, über ein viertelkreisförmiges Element 60 verbunden sind. Auch weisen die Sicherungsbleche in diesem Fall nur asymmetrisch angeordnete Auskerbungen auf, nämlich immer nur an einer Längseite. Somit wird die Blechstärke maximiert.
Es versteht sich, dass auf diese Weise beliebig viele Sicherungsbleche verbunden werden können.

1: Wälzlager
2: Lageraußenring
3: Lagerkäfig
4: Rollen
5: Stirnnute
6: Sicherungsblech
7: Sicherungsschraube
8: Nutkante
11: Wälzlager
12: Lageraußenring
13: Lagerkäfig
14: Rollen
15: Stirnnute
16: Sicherungsblech
17: Sicherungsschraube
18: Nutkante, Rampe
19: Auskerbung
21: Lager
22: Lageraußenring
23: Lagerkäfig
24: Rollen
25: Stirnnute
26: Sicherungsblech
27: Sicherungsschraube
28: Kante
29: Auskerbungen
30: Ring
31: Einführfase
40: Sicherungsblech
41: Ecke
50: Sicherungsblech
51: Ecke
60: Element
61A, B: Sicherungsblech
G: Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10153441 [0004]
- DE 10334898 A1 [0006]
- DE 10032474 A1 [0007]
- US 2891829 [0008]
- US 2277635 [0009]

Claims

Anordnung zur axialen und radialen Sicherung eines Lageraußenrings (2, 12, 22) eines Wälzlagers (1, 11, 21) an einem Bauteil (G), wobei der Lageraußenring (2, 12, 22) in einem Lagersitz des Bauteils angeordnet ist, mit mindestens einem in Wirkverbindung mit dem Lageraußenring (2, 12, 22) stehenden Sicherungselement (6, 16, 26), das am Bauteil lösbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2, 12, 22) mindestens eine Stirnnut (5, 15, 25) aufweist, in die ein am Bauteil befestigbares Sicherungselement (6, 16, 26) eingreift.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement ein an der in die Stirnnut (5, 15, 25) eingreifenden Seite flaches laschenartiges Sicherungsblech (6, 16, 26) ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsblech (6, 16, 26) einen rechteckigen Längs- und Querschnitt aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Bauteil eine mit der jeweiligen Stirnnut (25) korrespondierende Einführfase (31) vorhanden ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführfase in einem erhöhten Ring (30) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsblech (16, 26) mindestens eine Auskerbung (19, 29) in ihrer Längsseite aufweist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskerbung (19, 29) derart angeordnet ist, dass sie im eingeführten Zustand des Sicherungsbleches (16, 26) am Eingangsbereich der Stirnnut (15, 25) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskerbung (29) eine solche Dimensionierung in Längsrichtung des Sicherungsblechs (26) aufweist, dass sie im eingeführten Zustand des Sicherungsbleches (26) am Ausgangsbereich der Einführfase (31) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Auskerbungen (19, 29) vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskerbungen (19, 29) symmetrisch angeordnet und ausgestaltet sind.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskerbungen asymmetrisch angeordnet und ausgestaltet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2, 12, 22) mindestens beabstandete zwei Stirnnuten (5, 15, 25) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsbleche (61) für die mindestens zwei Stirnnuten über ein kreissegmentförmiges Element (60) verbunden sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (40, 50) eine eckige oder gerundete Kontur der Ecken (41, 51) der in die Nut eingreifenden Seite aufweist.