DE102007061017A1

DE102007061017A1 - Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle

Info

Publication number: DE102007061017A1
Application number: DE200710061017
Authority: DE
Inventors: Thorsten Biermann; Thomas Wiesneth
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: WO2009077253A1; DE102007061017B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) zur Lagerung einer Ritzelwelle (2), beispielsweise in einem Achsgetriebe (5), einem Achsabtrieb oder einem Winkeltrieb eines Kraftfahrzeugs, welche im Bereich eines Endes mit einem Ritzel (3) und im Bereich eines anderen Endes mit einem Flansch (4) drehfest verbunden ist, wobei die Lageranordnung (1) eine mehrreihige Kugellagerung (10, 11) umfasst. Erfindungsgemäß weist die Kugellagerung wenigstens ein Vierpunktlager (10) auf. Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass die Lageranordnung (1) kompakt gehalten werden kann und die Ritzelwelle (2) dennoch ausreichend in axialer und radialer Richtung abstützt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle, beispielsweise in einem Achsgetriebe, einem Achsabtrieb oder einem Winkeltrieb eines Kraftfahrzeugs, welche im Bereich eines Endes mit einem Ritzel und im Bereich eines anderen Endes mit einem Flansch drehfest verbunden ist, wobei die Lageranordnung eine mehrreihige Kugellagerung umfasst.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Lageranordnungen werden häufig zur Lagerung von Kegelradstufen in Achsgetrieben oder Achsabtrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt, beispielsweise in solchen, die einen Allarad-Antriebsstrang haben. Die Ritzelwelle ist dabei in einem flanschartigen Teil drehbar gelagert, wobei das flanschartige Teil mittels geeigneter Mittel am Gehäuse des Achsgetriebes bzw. Achsabtriebes befestigt wird, wodurch eine drehbare Fixierung der Ritzelwelle am Gehäuse sichergestellt ist.
Aus der EP 1 443 228 A1 ist eine gattungsgemäße Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle in einem Achsgetriebe bzw. Differentialgetriebe bekannt. Dabei ist die Ritzelwelle in einem flanschartigen Teil drehbar gelagert, wobei das flanschartige Teil wiederum mit dem Gehäuse des Differentialgetriebes verschraubt ist. Die Lageranordnung umfasst ein zweireihiges Schrägkugellager sowie ein einreihiges Kegelrollenlager, wobei die Kugellager in O-Anordnung ausgerichtet sind. Ferner sind in dem flanschartigen Teil die äußeren Wälzkörper-Laufbahnen für die Kugellager sowie das Kegelrollenlager eingearbeitet. Ingesamt ist dadurch eine sehr kompakte und steife Lageranordnung geschaffen.
In der DE 27 53 108 wird in einem Ausführungsbeispiel ein mehrreihiges Wälzlager beschrieben, welches für die Lagerung von Ritzeln von Zahnradgetrieben geeignet ist. Der Außenring des Wälzlagers ist mit einem radialen Flansch versehen, wodurch dieser auch zur Befestigung an einem Maschinenelement dienen kann und somit die Reduzierung von Bauteilen möglich ist.
Die DE 20 20004 001 454 U1 offenbart ein zweireihiges Schrägkugellager in O-Anordnung für den Einsatz in Getrieben von Rennwagen. Der Außenring des Wälzlagers weist einen einstückig angeformten Flansch auf, mit dem der Außenring an einem Maschinenteil festlegbar ist.
Schließlich ist aus der DE 35 40 224 A1 ein zweireihiges Schrägkugellager in O-Anordnung bekannt. Hierbei ist der Außenring einteilig und der Innenring zweiteilig ausgebildet, wobei ein Abschnitt des Innenrings durch ein flanschartiges Teil gebildet wird. Im Flansch sind wiederum Befestigungsöffnungen eingearbeitet.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der gattungsgemäßen Art vorzustellen, bei welcher die Anzahl der Bauteile und der Platzbedarf gering sind, und welche sich leicht montieren lässt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Einsatz von Vierpunktlagern hohen betrieblichen Anforderungen bei geringem Platzbedarf ausreichend Rechnung trägt.
Die Erfindung geht daher aus von einer Lageranordnung zur Lagerung einer Ritzelwelle, beispielsweise in einem Achsgetriebe, einem Achsabtrieb oder einem Winkeltrieb eines Kraftfahrzeugs, welche im Bereich eines Endes mit einem Ritzel und im Bereich eines anderen Endes mit einem Flansch drehfest verbunden ist, wobei die Lageranordnung eine mehrreihige Kugellagerung umfasst. Bei dieser Lageranordnung ist gemäß der Erfindung zudem vorgesehen, dass die Kugellagerung wenigstens ein Vierpunktlager aufweist.
Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass die Lageranordnung kompakt gehalten werden kann und dennoch die Ritzelwelle ausreichend in axialer sowie radialer Richtung abstützt.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kugellagerung wenigstens ein Schrägkugellager aufweist. Das Schrägkugellager sorgt aufgrund seiner Eigenschaften für eine Erhöhung der Tragzahl in axialer Richtung der Lageranordnung.
Eine zweite vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kugellagerung zweireihig ausgeführt ist und das Schrägkugellager mit einer in Richtung des Vierpunktlagers weisenden Drucklinie ausgebildet ist. Durch die Zweireihigkeit wird ein gutes Verhältnis zwischen Tragfähigkeit und Platzbedarf erzielt. Durch die in Richtung des Vierpunktlagers weisende Drucklinie des Schrägkugellagers kann die Lageranordnung zudem besonders schmal gehalten werden.
Es ist von Vorteil, wenn die Kugellagerung wenigstens einen Lagerring aufweist, welcher gleichzeitig Mittel zur Befestigung dieses Lagerrings mit einem weiteren Bauteil aufweist. Die Befestigungsmittel können beispielsweise als an den Lagerring angeformter radialer Flansch mit Durchgangsbohrungen ausgeführt sein, mittels derer der Lagerring beispielsweise mit einem Getriebegehäuse verschraubt werden kann. Je nach konstruktiven Gegebenheiten und Anforderungen können der Innenring und/oder der Lageraußenring derart ausgebildet sein. Durch diese konstruktive Maßnahme einer Mehrfachfunktion wird die Bauteilanzahl für die Lageranordnung noch weiter reduziert.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Vierpunktlager einen geteilten Innenring aufweist, wobei der eine Innenringteil einstückig mit dem die Ritzelwelle drehfest aufnehmenden Flansch verbunden ist und das andere Innenringteil zudem eine innere Laufbahn für die Wälzkörper des Schrägkugellagers bildet. Auch dies ist eine bauliche Maßnahme, die zur Kompaktheit und leichten Montage der Lageranordnung beiträgt. Zweckmäßigerweise sollten die Kugellager der Lageranordnung in ihrem Fliehkreis-Durchmesser und Wälzkörper-Durchmesser in etwa gleich sein, welches ebenfalls zu einer kompakten Bauweise der Lageranordnung sowie reduzierten Fertigungskosten beiträgt.
Es ist vorteilhaft, ein Getriebe mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Lageranordnung auszustatten. Dies führt aufgrund der möglichen kompakten Bauart der Lageranordnung auch zu einer Reduzierung des Getriebegewich tes. Es bietet sich deshalb besonders an, die erfindungsgemäße Lageranordnung in Achsgetrieben (Differentialgetrieben), Achsabtrieben oder Winkeltrieben von Kraftfahrzeugen einzusetzen und somit durch mögliche Bauteil- und Gewichtsreduzierung zur Senkung von Herstellkosten und Kraftstoffverbrauch beizutragen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigen
1 einen Radialschnitt durch die erfindungsgemäße Lageranordnung, wobei aus Gründen der Rotationssymmetrie nur eine Hälfte gezeigt ist, und
2 einen Längsschnitt durch ein Winkelgetriebe eines Allrad-Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung gemäß 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Dort ist eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1 gezeigt. Die Lageranordnung 1 umfasst ein Vierpunktlager 10 und ein Schrägkugellager 11 mit kugelförmigen Wälzkörpern 100, welche in Lagerkäfigen 101 zueinander auf Abstand gehalten werden. Die Wälzkörper 100 weisen gleichen Durchmesser d und die Wälzkörperlaufbahnen 64, 65 gleiche Fliehkreisdurchmesser D auf. Das Schrägkugellager 11 ist ferner mit einer in Richtung des Vierpunktlagers 10 weisenden Drucklinie DL ausgebildet. Beide Kugellager 10 und 11 sind mit einem gemeinsamen, einteiligen Außenring 6 versehen, in welchem die radial äußeren Wälzkörper-Laufbahnen 64 und 65 eingearbeitet sind.
Das Vierpunktlager 10 weist einen axial geteilten Innenring 40 auf mit einem ersten Innenring-Teil 41 und einem zweiten Innenring-Teil 15. Das erste Innenring-Teil 41 weist an seinem, dem Vierpunktlager 10 zugewandten Ende eine teilkreisförmige Wälzkörper-Laufbahn 42 auf, welche die erste Hälfte der inneren Wälzkörper-Laufbahn des Vierpunktlagers 10 bildet. Das zweite Innenring-Teil 15 weist an seinem, dem Vierpunktlager 10 zugewandten Ende gleichermaßen eine teilkreisförmige Wälzkörper-Laufbahn 153 auf, welche die zweite Hälfte der inneren Wälzkörper-Laufbahn des Vierpunktlagers 10 bildet. Ferner ist im zweiten Innenring-Teil 15, und zwar an seinem dem Schrägkugellager 11 zugewandten Ende, wiederum eine teilkreisförmige Wälzkörper-Laufbahn 152 eingearbeitet, welche die innere Wälzkörper-Laufbahn für das Schrägkugellager 11 bildet.
Die zwei Innenring-Teile 41 und 15 des Innenrings 40 sind jeweils mit Innenbohrungen versehen, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind. So weist das Innenring-Teil 15 an seinem axialen äußeren, freien Ende eine erste Innenbohrung 150 auf, welche in der entgegengesetzten Richtung in eine zweite Innenbohrung 151 mit kleinerem Innendurchmesser übergeht. An die zweite Innenbohrung 151 schließt sich eine Innenbohrung 43 des ersten Innenring-Teils 41 vom Innenring 40 an, welche in etwa den gleichen Innendurchmesser wie die zweite Innenbohrung 151 aufweist. Zur drehfesten Aufnahme einer Ritzelwelle 2 (vergleiche 2) ist die Innenbohrung 43 mit einer Nutenverzahnung 44 versehen. Die Innenbohrung 43 geht schließlich in eine Innenbohrung 45 mit größerem Innendurchmesser über, so dass sich ein radialer Innenabsatz 46 ausbildet. Der radiale Innenabsatz 46 dient zur Anlage einer Wellenmutter 14 zur Aufbringung von Vorspannkräften in die Lageranordnung (2).
Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, wird durch den Lager-Außenring 6 eine zylindrische Außenfläche 62 gebildet, die zur Aufnahme der Lageranordnung 1 in einer Innenbohrung 51 eines Achsgetriebe-Gehäuses 50 dient (2). An den Lager-Außenring 6 ist zudem ein radialer Flansch 60 mit axialen Befestigungsöffnungen 61 angeformt. Dieser Flansch 60 dient zur Befestigung des Lager-Außenrings 6 und damit der Befestigung der Lageranordnung 1 am Achsgetriebe-Gehäuse 50.
Der erste Teil 41 des Innenrings 40 weist ebenfalls einen angeformten radialen Flansch 4 auf, der mit axialen Öffnungen 47 versehen ist. Die axialen Öffnungen 47 sind im Bereich einer axialen Materialverdickung 48 eingebracht.
Nunmehr ausdrücklich Bezug nehmend auf 2 ist die Lageranordnung 1 mit dem Vierpunktlager 10 gezeigt, wie sie in einem Winkel- bzw. Achsgetriebe 5 zur drehbaren Lagerung einer Ritzelwelle 2 eingesetzt ist. Die Lageranordnung 1 ist dabei mit dem Flansch 60 am Gehäuse 50 des Achsgetriebes 5 verschraubt (nicht näher dargestellt), wobei die zylindrische Außenfläche 62 des Lager-Außenrings 6 (vgl. 1) von der Innenbohrung 51 des Gehäuses 50 aufgenommen ist. Ferner ist ersichtlich, dass die ein Ritzel 3 einstückig tragende Ritzelwelle 2 auf der Getriebeaußenseite ein mit einem Gewinde versehenes Wellenende 21 zur Aufnahme der Wellenmutter 14 aufweist.
Auf der anderen Seite der Ritzelwelle 2 weist diese ein Wellenende 20 auf, dessen zylindrische Außenfläche als innere Laufbahn für ein Radiallager dient. Die Vorspannung der Lageranordnung 1 erfolgt auf einfache Weise durch Anziehen der Wellenmutter 14, wobei die beiden Lager 10 und 11 über den radialen Innenabsatz 46 und über eine axiale Fläche 63 des Außenrings 6 gegenüber dem Ritzel 3 vorgespannt werden (vgl. 1).
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, welches ja wie erwähnt ein Winkelgetriebe 5 in einem Allrad-Antriebsstrang zeigt, wird das Ritzel 3 durch ein Kegelrad 13 angetrieben, welches drehfest auf einer Hohlwelle 12 sitzt. Diese Hohlwelle 12 ist mit einem Ausgang eines nicht dargestellten Vorderachs-Differentialgetriebes über eine Steckverzahnung 70 verbunden. Von der Hohlwelle 12 koaxial aufgenommen ist eine zu einem Vorderrad führende Antriebswelle 71, an deren einem axialen Ende das Außenteil 72 eines radseitigen Antriebsgelenks erkennbar ist.
Durch die Drehung des Ritzels 3 wird auch der drehfest mit der Ritzelwelle 2 verbundene Flansch 4 angetrieben, der somit wiederum eine mit diesem verbindbare und zur Hinterachse führende Abtriebswelle, beispielsweise eine Kardanwelle, antreiben kann.

1: Lageranordnung
10: Vierpunktlager
100: Kugelförmige Wälzkörper
101: Lagerkäfige
11: Schrägkugellager
12: Hohlwelle
13: Kegelrad
14: Wellenmutter
15: Zweiter Teil des Innenrings
150: Erste Innenbohrung des zweiten Teils des Innenrings
151: Zweite Innenbohrung des zweiten Teils des Innenrings
152: Innere Wälzkörper-Laufbahn des Schrägkugellagers
153: Zweite Hälfte der inneren Wälzkörper-Laufbahn des Vierpunktlagers
2: Ritzelwelle
20: Wellenende der Ritzelwelle
21: Wellenende der Ritzelwelle
3: Ritzel
4: Flansch
40: Innenring
41: Erster Teil des Innenrings
42: Erste Hälfte der inneren Wälzkörper-Laufbahn des Vierpunktlagers
43: Innenbohrung des ersten Teils vom Innenring des Vierpunktlagers
44: Nutenverzahnung der Innenbohrung
45: Innenbohrung des ersten Teils vom Innenring des Vierpunktlagers
46: Radialer Innenabsatz
47: Öffnungen im Flansch
48: Materialverdickung am Flansch
5: Achsgetriebe, Winkelgetriebe
50: Gehäuse des Achsgetriebes
51: Innenbohrung im Gehäuse des Achsgetriebes
6: Lager-Außenring
60: Flansch
61: Durchgangsbohrungen im Flansch
62: Zylindrische Außenfläche des Lager-Außenrings
63: Axiale Fläche des Lager-Außenrings
64: Äußere Wälzkörper-Laufbahn des Vierpunktlagers
65: Äußere Wälzkörper-Laufbahn des Schrägkugellagers
70: Steckverzahnung an der Hohlwelle 12
71: Antriebswelle
72: Außenteil eines Antriebsgelenks
D: Fliehkreisdurchmesser
d: Durchmesser der Wälzkörper
DL: Drucklinie des Schrägkugellagers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1443228 A1 [0003]
- DE 2753108 [0004]
- DE 2020004001454 U1 [0005]
- DE 3540224 A1 [0006]

Claims

Lageranordnung (1) zur Lagerung einer Ritzelwelle (2), beispielsweise in einem Achsgetriebe, einem Achsabtrieb oder einem Winkeltrieb eines Kraftfahrzeugs, welche (2) im Bereich eines Endes mit einem Ritzel (3) und im Bereich eines anderen Endes mit einem Flansch (4) drehfest verbunden ist, wobei die Lageranordnung (1) eine mehrreihige Kugellagerung (10, 11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellagerung (10, 11) wenigstens ein Vierpunktlager (10) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellagerung (10, 11) wenigstens ein Schrägkugellager (11) aufweist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellagerung (10, 11) zweireihig ausgeführt ist und das Schrägkugellager (11) mit einer in Richtung des Vierpunktlagers (10) weisenden Drucklinie (DL) ausgebildet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellagerung (10, 11) wenigstens einen Lagerring (6; 41) aufweist, welcher gleichzeitig Mittel (60, 61; 4, 47) zur Befestigung des Lagerrings (6; 41) mit einem weiteren Bauteil (50) aufweist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vierpunktlager (10) einen geteilten Innenring (40) aufweist, wobei das eine Teil (41) einstückig mit dem die Ritzelwelle (2) drehfest aufnehmenden Flansch (4) verbunden ist und das andere Teil (15) zudem eine innere Laufbahn (152) für das Schrägkugellager (11) bildet.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schrägkugellager (11) und das Vierpunktlager (10) in etwa den gleichen Fliehkreis-Durchmesser (D) und in etwa den gleichen Wälzkörper-Durchmesser (d) aufweisen.
Getriebe (5) mit einer Lageranordnung (1) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6.
Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Getriebe (5) ein Achsgetriebe, ein Achsabtrieb oder einem Winkeltrieb eines Kraftfahrzeuges ist.