DE102008038828A1

DE102008038828A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Lagersicherung

Info

Publication number: DE102008038828A1
Application number: DE102008038828A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey R. Tipton Lee; Travis M. Ann Arbor Thompson; Raymond F. Howell Kutchey; Stephen D. Saline Doubler
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2009-02-26
Also published as: US20090046973A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Sicherung eines Lagerelements innerhalb einer durch ein Zahnradelement gebildeten Bohrung bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen äußeren Laufring, der zumindest eine radial verlaufende Aussparung bildet. Außerdem ist an dem Zahnradelement ein Nasenteil ausgebildet, der sich im Allgemeinen in axialer Richtung von diesem erstreckt. Der Nasenteil ist verformbar, um innerhalb zumindest eines Abschnitts der zumindest einen radial verlaufenden Aussparung aufgenommen zu werden. Der Nasenteil dient dazu, eine axiale und drehende Bewegung des äußeren Laufrings innerhalb der Bohrung zu begrenzen, wenn der Nasenteil verformt wird. Ein Verfahren zur Sicherung des Lagerelements innerhalb des Zahnradelements wird ebenfalls bereitgestellt.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEORDNETE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 16. August 2007 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung 60/956 151, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherung eines Lagers wie beispielsweise eines Schräglagers innerhalb eines Zahnradelements.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Rollenlager und Kugellager umfassen typischerweise einen inneren und äußeren Laufring mit zumindest einem dazwischen angeordneten Satz von Rollen- oder Kugelelementen. Solche Lager können in eine durch ein Zahnradelement gebildete Bohrung eingesetzt werden und arbeiten, um eine Lastaufnahme und axiale Steifigkeit für das Zahnradelement zu bewirken. Das Lager wurde innerhalb der Bohrung üblicherweise dadurch gesichert, dass innerhalb der Bohrung des Zahnradelements eine Rille mit hoher Toleranz vorgesehen ist. Sobald das Lager in der Bohrung eingesetzt wird, wird innerhalb der Nut ein Sprengring vorgesehen, um eine axiale Bewegung des Lagers zu beschränken. Eine Drehung des äußeren Laufrings ist typischerweise durch Presspassung der Elemente oder durch die Verwendung von Bindemitteln begrenzt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird eine Vorrichtung zur Sicherung eines Lagerelements wie ein Schräglager innerhalb einer durch ein Zahnradelement gebildeten Bohrung bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen äußeren Laufring des Lagerelements. Außerdem ist ein an dem Zahnradelement ausgebildeter Nasenteil vorgesehen, der sich im Allgemeinen axial von diesem erstreckt. Der Nasenteil ist zum Eingriff mit dem äußeren Laufring verformbar. Der Nasenteil dient dazu, eine axiale Bewegung des äußeren Laufrings innerhalb der Bohrung zu begrenzen, wenn der Nasenteil verformt wird. Der äußere Laufring kann zumindest eine radial verlaufende Aussparung bilden, so dass sich der Nasenteil zumindest innerhalb eines Teils der radial verlaufenden Aussparung erstreckt. Indem so verfahren wird, wirken der Nasenteil und die radial verlaufende Aussparung zusammen, um die Drehbewegung des äußeren Laufrings zu begrenzen.
Es wird außerdem ein Verfahren zur Sicherung eines Lagerelements innerhalb einer durch ein Zahnradelement gebildeten Bohrung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: A) Formen zumindest eines entlang der Umfangskante des Zahnradelements axial verlaufenden Nasenteils; B) Formen zumindest einer sich radial erstreckenden Aussparung in einem Laufring, wie beispielsweise ein äußerer Laufring des Lagerelements; und C) Verformen des zumindest einen axial verlaufenden Nasenteils wie durch Orbitalformungsverfahren, um es zumindest teilweise innerhalb der zumindest einen sich radial erstreckenden Aussparung des Laufrings aufzunehmen, um eine axiale und drehende Bewegung des Laufrings relativ zu dem Zahnradelement zu begrenzen.
Die oben erwähnten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich ohne weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittdarstellung eines Teils eines Schräglagers, das innerhalb einer durch ein Zahnradelement gebildeten Bohrung angeordnet ist;
2 ist eine Querschnittdarstellung des Zahnradelements von 1 mit einem axial verlaufenden Nasenteil und einem äußeren Laufring des Schräglagers von 1, der eine radial verlaufende Aussparung bildet;
3 ist eine Querschnittdarstellung von Zahnradelement und äußerem Laufring von 2, die den axial verlaufenden Nasenteil in einem verformten Zustand veranschaulicht, so dass zumindest ein Teil des axial verlaufenden Nasenteils innerhalb der Aussparung aufgenommen wird; und
4 ist der Aufriss eines Teils des Zahnradelements von 1, der im vorher verformten Zustand von 2 gezeigt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Darstellungen durchweg gleichen oder ähnlichen Bauteilen entsprechen, ist in 1 ein allgemein bei 10 angegebenes Schräglager dargestellt. Das Schräglager 10 ist in eine Bohrung 11 eingebaut, die durch ein Zahnradelement 12, wie beispielsweise ein Verteilergetriebe, gebildet ist. Das Schräglager 10 umfasst einen äußeren Laufring 16 und einen inneren Laufring 18. Der innere Laufring 18 ist als geteilter Laufring charakterisiert, das heißt der innere Laufring 18 ist durch ein erstes Laufringelement 20 und ein zweites Laufringelement 22 gebildet. Der innere Laufring 18 bildet eine Bohrung 24, die genügend ausgebildet ist, um darin eine nicht gezeigte Welle aufzunehmen. Eine erste größere Anzahl von Rollkörperelementen 26, von denen eines in 1 dargestellt ist, ist zwischen dem äußeren Laufring 16 und dem ersten Laufringelement 20 des inneren Laufrings 18 angeordnet. In gleicher Weise ist eine zweite größere Anzahl von Rollkörperelementen 28, von denen eines in 1 dargestellt ist, zwischen dem äußeren Laufring 16 und dem zweiten Laufringelement 22 des inneren Laufrings 18 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Rollkörperelementen 26 und 28 um Kugeln, der Fachmann wird jedoch andere Rollkörperelemente erkennen, die innerhalb des Umfangs der Patentansprüche verwendet werden könnten. Die erste und zweite größere Anzahl von Rollkörperelementen 26 und 28 wirken mit dem äußeren Laufring 16 und dem inneren Laufring 18 zusammen, um Lastaufnahme und Steifigkeit für das Zahnradelement 12 zu bewirken.
Die erste und zweite größere Anzahl von Rollkörperelementen 26 und 28 laufen oder rollen auf zwei Paaren zusammenlaufender winkliger Bahnen. Das erste und das zweite Laufringelement 20 und 22 bilden jeweils erste und zweite nach außen gerichtete Bahnen 30 und 32, während der äußere Laufring 16 erste und zweite nach innen gerichtete Bahnen 34 und 36 bildet. Eine erste Kugelbahn 38 ist die Bahn, die der Mittelpunkt jedes der ersten größeren Anzahl von Rollkörperelementen 26 innerhalb des Schräglagers 10 durchläuft. In gleicher Weise ist eine zweite Kugelbahn 40 die Bahn, die der Mittelpunkt jedes der zweiten größeren Anzahl von Rollkör perelementen 28 innerhalb des Schräglagers 10 durchläuft. Das erste Laufringelement 20 umfasst eine primäre Stirnfläche 42 und eine sekundäre Stirnfläche 44, während das zweite Laufringelement 22 eine primäre Stirnfläche 46 und eine sekundäre Stirnfläche 48 enthält. Die primären Stirnflächen 42 und 46 wirken zusammen, um die notwendigen Spiele zwischen der ersten und der zweiten größeren Anzahl von Rollkörperelementen 26 und 28, dem inneren Laufring 18 und äußeren Laufring 16 zu erzeugen. Daher müssen die Maßtoleranzen der primären Stirnflächen 42 und 46 eingehalten werden, um Zuverlässigkeit und genaue Funktion des Schräglagers 10 zu gewährleisten. Es ist bevorzugt, das Schräglager 10 innerhalb der Bohrung 11 zu sichern, um die axiale Bewegung des Schräglagers 10 zu begrenzen und dem Schräglager 10 eine Vorspannung zu geben. Zusätzlich ist eine Drehung des äußeren Laufrings 16 im Verhältnis zum Zahnradelement 12 unerwünscht. Ein bevorzugtes Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherung des Schräglagers 10 innerhalb der Bohrung 11 des Zahnradelements 12 werden nachstehend ausführlich erörtert.
Mit Bezug jetzt auf 2 und mit fortgesetztem Bezug auf 1 ist ein Zahnradelement 12 mit einem Teil des innerhalb der Bohrung 11 angeordneten Schräglagers 10 dargestellt. Das Zahnradelement 12 umfasst einen im Allgemeinen radial hervorstehenden Steg 47, der zum Eingriff mit einer axialen Stirnfläche 49 des äußeren Laufrings 16 dient, um den äußeren Laufring 16 innerhalb der Bohrung 11 zu positionieren. Der äußere Laufring 16 umfasst des Weiteren eine axiale Stirnfläche 50, die gegenüber der axialen Stirnfläche 49 angeordnet ist. Das Zahnradelement 12 umfasst einen axial verlaufenden Nasenteil 52, welcher durch an sich bekannte Verfahren wie beispielsweise Drehen, Schleifen, Schmieden usw. ausgebildet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der axial verlaufende Nasenteil 52 fortlaufend oder im Wesentlichen fortlau fend um den Spalt des Zahnradelements 12 herum, indem er eine verformbare Lippe oder einen Steg bildet. 2 und 3 zeigen nur einen Querschnitt des axial verlaufenden Nasenteils 52. Der äußere Laufring 16 bildet eine Aussparung 54, die sich im Allgemeinen radial zu der Bohrung 11 des Zahnradelements 12 hin erstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform verjüngt sich die Aussparung 54 im Allgemeinen von der Bohrung 11 des Zahnradelements 12 weg zu der axialen Stirnfläche 50 des äußeren Laufrings 16 hin. Die Aussparung 54 bildet eine größere Anzahl von Vorsprüngen 56, von denen einer in 2 gezeigt ist.
4 zeigt den Aufriss eines Teils des Zahnradelements 12 mit einem in der Bohrung 11 angeordneten Abschnitt des Schräglagers 10. Diese Fig. stellt den (nicht verformten) axial verlaufenden Nasenteil 52 dar, der sich fortlaufend oder im Wesentlichen fortlaufend um den Umfang des Zahnradelements 12 herum erstreckt und eine verformbare Lippe oder Steg bildet. Die Aussparung 54 und Vorsprünge 56 sind an mehreren Bereichen um den äußeren Laufring 16 herum ersichtlich.
Der axial verlaufende Nasenteil 52 ist in axialer und in radialer Richtung verformbar, so dass zumindest ein Abschnitt des axial verlaufenden Nasenteils 52 innerhalb der Aussparung 54 aufgenommen sein kann wie es in 3 gezeigt ist. Der Rest des verformten axial verlaufenden Nasenteils 52 steht mit den Bereichen der axialen Stirnfläche 50, die keine Aussparung 54 oder Vorsprünge 56 aufweist, in Kontakt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der axial verlaufende Nasenteil 52 durch Orbitalformungs- oder Walzformungsverfahren, wie sie an sich bekannt sind, verformt, bei denen ein in 2 in Strichlinien dargestelltes Formwerkzeug 58 gegen den axial verlaufenden Nasenteil 52 vorgespannt wird, wodurch eine Verformung desselben bewirkt wird. Anschließend an die Verformung würde der axial verlaufende Nasenteil 52 an jedem der größeren Anzahl von Vorsprüngen 56, die im Abstand über den Umfang um die Lippe des äußeren Laufrings 16 herum angeordnet sind, sich mit der Aussparung 54 in Eingriff befinden.
Mit Bezug auf 3 ist das Zahnradelement 12 mit einem Teil des innerhalb der Bohrung 11 angeordneten Schräglagers 10 dargestellt und zeigt speziell den axial verlaufenden Nasenteil 52 im verformten Zustand. Im verformten Zustand wird ein Abschnitt des axial verlaufenden Teils 52 innerhalb der Aussparung 54 aufgenommen und funktioniert so, dass der äußere Laufring 16 gegen den Steg 47 des Zahnradelements 12 vorgespannt wird. Der Rest des verformten axial verlaufenden Nasenteils 52 steht mit den Bereichen der axialen Stirnfläche 50, die keine Aussparung 54 oder Vorsprünge 56 aufweist, in Kontakt, womit der äußere Laufring 16 gegen den Steg 47 des Zahnradelements 12 weiter vorgespannt wird. Indem so verfahren wird, ist die axiale Bewegung des Schräglagers 10 in der Bohrung 11 wesentlich beschränkt. Zusätzlich steht im verformten Zustand der axial verlaufende Nasenteil 52 mit dem Vorsprung 56 in Eingriff, um die Drehbewegung des äußeren Laufrings 16 in Bezug auf das Zahnradelement 12 im Wesentlichen zu begrenzen. Es ist wieder anzumerken, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der äußere Laufring 16 und die Aussparung 54 mehrere Vorsprünge 56 enthalten, von denen jeder einen Abschnitt des axial verlaufenden Nasenteils 52 aufnehmen würde. Wie es im verformten Zustand von 4 am besten ersichtlich ist, wird anschließend an die Verformung des axial verlaufenden Nasenteils 52 eine axiale Bewegung durch Kontakt sowohl mit der axialen Stirnfläche 50 als auch der Aussparung 54 und dem verformten axial verlaufenden Nasenteil 52 begrenzt sein, während eine radiale Bewegung durch Kontakt zwischen den Vorsprüngen 56 und dem verformten axial verlaufenden Nasenteil 52 begrenzt wird. Durch Einsatz der Aussparung 54 und des axial verlaufenden Nasenteils 52 zur Sicherung des äußeren Laufrings 16 in der Bohrung erübrigt sich die Notwendigkeit zusätzlicher Teile wie Sprengringe sowie einer Präzisionsbearbeitung, um eine Nut in dem Zahnradelement 12 zur Aufnahme des Sprengrings darin auszubilden, wodurch Kosten und Komplexität der Montage reduziert werden.
Es wird außerdem ein Verfahren zur Sicherung des Schräglagers 10 in dem Zahnradelement 12 bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Formens von zumindest einem der axial verlaufenden Nasenteile 52 an dem Zahnradelement 12 und des Formens von zumindest einer der radial verlaufenden Aussparungen 54 in dem äußeren Laufring 16 des Schräglagers 10. Anschließend wird der zumindest eine axial verlaufende Nasenteil 52 vorzugsweise durch Orbital- oder Walzenformungsverfahren verformt, der in die zumindest eine radial verlaufende Aussparung 54 des äußeren Laufrings 16 eingreift, um eine axiale und drehende Bewegung des äußeren Laufrings 16 relativ zu dem Zahnradelement 12 zu begrenzen.
Die oben erwähnte Erörterung konzentrierte sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sicherung des Schräglagers 10 innerhalb einer durch das Zahnradelement 12 gebildeten Bohrung 11. Dem Fachmann erschließt sich, dass Vorrichtung und Verfahren eingesetzt werden können, um andere Lagertypen, solange sie im Umfang der Patentansprüche bleiben, wie beispielsweise ein einreihiges Rollenlager, in der durch das Zahnradelement 12 gebildeten Bohrung 11 zu sichern. Während die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, wird der mit dem Gebiet vertraute, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Umsetzung der Erfindung in die Praxis innerhalb des Umfangs der angefügten Patentansprüche erkennen.

Claims

Vorrichtung zur Sicherung eines Lagerelements innerhalb einer durch ein Zahnradelement gebildeten Bohrung, wobei die Vorrichtung umfasst: einen äußeren Laufring; einen Nasenteil, der an dem Zahnradelement ausgebildet ist und im Allgemeinen axial von diesem verläuft, wobei der Nasenteil verformbar ist, so dass er mit dem äußeren Laufring in Eingriff steht; und bei der der Nasenteil funktionsfähig ist, um axiale Bewegung des äußeren Laufrings innerhalb der Bohrung zu begrenzen, wenn sich der Nasenteil in einem verformten Zustand befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der äußere Laufring zumindest eine radial verlaufende Aussparung bildet und bei der zumindest ein Abschnitt des Nasenteils in zumindest einem Abschnitt der zumindest einen radial verlaufenden Aussparung aufgenommen wird, so dass eine drehende Bewegung des äußeren Laufrings innerhalb der Bohrung begrenzt wird, wenn sich der Nasenteil in einem verformten Zustand befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die sich des Weiteren durch das Fehlen eines Sprengrings auszeichnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Lagerelement ein Schräglager ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich der Nasenteil im Wesentlichen in Umfangsrichtung um das Zahnradelement herum erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Nasenteil eine fortlaufende Umgrenzungslippe um das Zahnradelement herum bildet.
Verfahren zur Sicherung eines Lagerelements innerhalb einer durch ein Zahnradelement gebildeten Bohrung, umfassend: Formen zumindest eines axial verlaufenden Nasenteils an dem Zahnradelement; und Verformen des zumindest einen axial verlaufenden Nasenteils, der mit einem Laufring in Eingriff steht, so dass eine axiale Bewegung des Laufrings relativ zu dem Zahnradelement begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend: Formen von zumindest einer radial verlaufenden Aussparung in dem Laufring des Lagerelements; und Verformen des zumindest einen axial verlaufenden Nasenteils, so dass er zumindest teilweise innerhalb der zumindest einen radial verlaufenden Aussparung des Laufrings aufgenommen wird, so dass eine axiale und drehende Bewegung des Laufrings relativ zu dem Zahnradelement begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Verformen des axial verlaufenden Nasenteils durch Orbitalformung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Verformen des axial verlaufenden Nasenteils durch Walzen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Bohrung sich durch das Fehlen einer Ringnut für Sprengringe auszeichnet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Laufring ein äußerer Laufring ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem sich der Nasenteil im Wesentlichen in Umfangsrichtung um das Zahnradelement herum erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Nasenteil eine fortlaufende Umgrenzungslippe um das Zahnradelement herum bildet.
Vorrichtung zur Sicherung eines Lagerelements innerhalb einer durch ein Zahnradelement gebildeten Bohrung, wobei die Vorrichtung umfasst: einen äußeren Laufring; einen Nasenteil, der an dem Zahnradelement ausgebildet ist und sich im Allgemeinen axial von diesem erstreckt, wobei der Nasenteil verformbar ist, um mit dem äußeren Laufring in Eingriff zu stehen; wobei der Nasenteil dazu dient, eine axiale Bewegung des äußeren Laufrings innerhalb der Bohrung zu begrenzen, wenn sich der Nasenteil in einem verformten Zustand befindet; und wobei der äußere Laufring zumindest eine radial verlaufende Aussparung bildet und wobei der zumindest ein Abschnitt des Nasenteils in zumindest einem Abschnitt der zumindest einen radial verlaufenden Aussparung aufgenommen ist, so dass die Drehbewe gung des äußeren Laufrings innerhalb der Bohrung begrenzt ist, wenn sich der Nasenteil in einem verformten Zustand befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Lagerelement ein Schräglager ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der sich der Nasenteil im Wesentlichen in Umfangsrichtung um das Zahnradelement herum erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die sich des Weiteren durch das Fehlen eines Sprengrings auszeichnet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Lagerelement ein Schräglager ist.