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Die
Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Welle, mit einer Lagermuffe
für die
Welle und mit einer Lagermuffenaufnahme, wobei die Lagermuffe mittels
Befestigungsmitteln an der Lagermuffenaufnahme lösbar befestigt ist.
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Stand der Technik
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Lageranordnungen
für Wellen
sind in vielfacher Ausführung
prinzipiell bekannt. Insbesondere bei Lageranordnungen für Pumpenwellen,
wie sie in Kraftfahrzeugen, beispielsweise an Brennkraftmaschinen,
eingesetzt werden, werden solche Lageranordnungen mit Lagermuffen
zur Aufnahme der durch den Antrieb resultierenden Kräfte und
Gegenkräfte mittels
Flanschen an Lagermuffenaufnahmen, beispielsweise an Motorblöcken, verschraubt.
Die hierbei auftretenden Kräfte
lassen sich in Axial- und Radialkräfte unterscheiden, wobei auftretende
Axialkräfte
im Vergleich zu den Radialkräften
deutlich schwächer
sind. Die hohen Radialkräfte
belasten die Verschraubungen erheblich. Verschraubungen fallen aus
diesem Grund stabil und raumgreifend aus. Nachteilig ist ebenfalls,
dass derartige Verschraubungen für
die Lageranordnung eine Einschränkung konstruktiver
Freiheit, insbesondere bei der Einpassung oder Anpassung an unterschiedliche
Kundenanwendungen, beispielsweise unterschiedliche Motorkonzepte,
bedeuten.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteilhaft
werden diese Nachteile mit der erfindungsgemäßen Lageranordnung für eine Welle vermieden,
mit einer Lagermuffe für
die Welle und mit einer Lagermuffenaufnahme, wobei die Lagermuffe mittels
Befestigungsmitteln an der Lagermuffenaufnahme lösbar befestigt ist. Dabei ist
vorgesehen, dass die Befes tigungsmittel als ein Außengewinde an
der Lagermuffe und als ein in das Außengewinde eingeschraubtes
Innengewinde an der Lagermuffenaufnahme ausgebildet sind. Die Lagermuffe
wird demzufolge nicht mittels einer Flanschverschraubung an der
Lagermuffenaufnahme befestigt, sondern über solche Befestigungsmittel,
die als an der Lagermuffe ausgebildetes Außengewinde und ein hierzu korrespondierendes,
in das Außengewinde eingeschraubtes
Innengewinde an der Lagermuffenaufnahme ausgebildet sind. Die Lagermuffenaufnahme
ist demzufolge konzentrisch zur Lagermuffe, wobei die Lagermuffenaufnahme
das Innengewinde und die Lagermuffe das Außengewinde aufweist. Zur Befestigung
der Lagermuffe in der Lagermuffenaufnahme wird diese in die Lagermuffenaufnahme
eingeschraubt. Die Radialkräfte
werden demzufolge über
die konzentrische Verschraubung von Innengewinde und Außengewinde
aufgenommen, wodurch die im Stand der Technik bekannte, in Axialrichtung über Flansche
oder ähnliche,
an der Lagermuffe ausgebildete Schraubaufnahmen vermieden werden können. Besonders
vorteilhaft ist hierbei, dass nicht nur eine sehr gute Aufnahme
der Radialkräfte
erfolgt, sondern die konzentrische Ausbildung von Außengewinde
und Innengewinde universell für
eine Vielzahl von Anwendungsfällen
verwendbar ist, ohne dass Bauraumbeschränkungen durch Flansche oder
die axialen Verschraubungen (Schraubbolzen, Schraubmuttern), wie
im Stand der Technik bekannt, bestehen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
schließt sich
axial an das Innengewinde der Lagermuffenaufnahme eine Führung an,
die mit einer Gegenführung der
Lagermuffe abstützend,
insbesondere radial abstützend,
zusammenwirkt. Für
eine noch bessere Aufnahme der Radialkräfte über die Längserstreckung der Lagermuffe
ist in Axialrichtung der Lagermuffenaufnahme die Führung angeordnet,
die beispielsweise mit einem gewissen Abstand zum Innengewinde der
Lagermuffenaufnahme ausgebildet ist. Diese Führung nimmt eine Gegenführung der
Lagermuffe, die der Führung
in Durchmesser und Geometrie angepasst ist, auf, so dass auch hier
eine Abstützung
insbesondere in Radialrichtung erfolgt. Hierdurch lässt sich
außer
einer sehr guten Abstützung auch
eine sehr gute Zentrierung der Lagermuffe in der Lagermuffenaufnahme
erzielen, wodurch ein fehlerhaftes Verschrauben bei der Montage,
beispielsweise ein schräges
Ansetzen mit unerwünschter
Beeinträchtigung
von Gewindegängen
des Außengewindes
und/oder Innengewindes, sehr vorteilhaft vermieden wird.
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In
einer bevorzugten Ausführung
bilden Führung
und Gegenführung
einen Pressverbund. Dies wird beispeisweise dadurch erreicht, dass
die Führung
relativ zur Gegenführung
in mindestens einem Bereich ihrer Axialerstreckung ein gewisses
Untermaß im
Durchmesser aufweist, so dass beim Einschrauben der Lagermuffe in
die Lagermuffenaufnahme und Einführen
der Gegenführung
in die Führung
die Gegenführung
von der durchmesserkleineren Führung
geringfügig
gestaucht wird und/oder eine in Axialrichtung wirkende Wegbegrenzung
bildet.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
bewirkt der Pressverbund eine Balligkeit einer mit der Welle zusammenwirkenden
Lagerzone der Lagermuffe. Die Lagermuffe weist als Lagerung für die Welle
die Lagerzone auf, die durch den beschriebenen Pressverbund eine
in Richtung auf die Welle zu gerichtete Balligkeit aufweist, also
eine gewisse Durchmesserreduktion relativ zur Welle hat. Hierdurch
wird die Welle im Bereich dieser Balligkeit stärker als im Bereich des übrigen Lagers
mit einer radial wirkenden Kraft beaufschlagt, wodurch sich beispielsweise
eine Abdichtung der Welle in der Lagermuffe bewirken lässt, ohne
dass die Welle gesondert auf die Lagermuffe eingeschliffen werden
muss.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist die Führung
einen kleineren Durchmesser als das Innengewinde auf. Hierdurch
wird ein leichtes Einsetzen der Lagermuffe in die Lagermuffenaufnahme
sowie der Gegenführung
in die Führung
ermöglicht.
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Die
Gegenführung
weist in einer weiteren Ausführungsform
einen kleineren Durchmesser als das Außengewinde auf. Auch dies dient
einer erleichterten Montage und einer sicheren, in Einbaulage eindeutigen
Festlegung.
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Bevorzugt
sind Führung
und Gegenführung koaxial
zum Innengewinde und/oder Außengewinde ausgebildet.
Diese Ausführungsform
ist in der Handhabung und Montage besonders einfach, passgenau und überdies
günstig
in der Herstellung.
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In
einer Ausführungsform
ist die Lagermuffenaufnahme an einem Gehäuse, insbesondere einem Verbrennungsmotorgehäuse, ausgebildet.
Das Verbrennungsmotorgehäuse
kann hierbei ein Motorblock, insbesondere ein Kurbelgehäuse, ein
Ventilgehäuse
oder ähnlicher
Bestandteil des Verbrennungsmotors sein. Die zu lagernde Welle kann
beispielsweise eine Nockenwelle sein, die bei spielsweise eine Kraftstoffpumpe
antreibt, insbesondere eine Comon-Rail-Pumpe. Gerade in diesen Anwendungsfällen lässt sich
mit der beschriebenen Lageranordnung eine für sehr viele Verbrennungsmotoren
unterschiedlicher Hersteller und unterschiedlicher Bauart passende
Ausführungsform
mit sehr guten Langzeiteigenschaften, insbesondere Haltbarkeit und
Dichtheit, erzielen.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und aus Kombinationen derselben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne
aber hierauf beschränkt
zu sein.
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Es
zeigt die
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Figur
eine Lageranordnung mit Lagermuffe und Lagermuffenaufnahme.
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Die
Figur zeigt eine Lageranordnung 1 für eine Welle 2, beispielsweise
eine Nockenwelle 3 einer Brennkraftmaschine 4 eines
nicht dargestellten Kraftfahrzeugs zum Antrieb einer nur symbolisch
dargestellten Common-Rail-Pumpe 5. Die Lageranordnung 1 weist
zur Lagerung der Welle 2 eine Lagermuffe 6 auf,
die in eine Lagermuffenaufnahme 7 eingeschraubt ist. Die
Lagermuffe 6 weist hierzu als Befestigungsmittel konzentrisch
zu einer Wellendrehachse 8 ein Außengewinde 9 auf,
das mit einem hierzu konzentrischen, entsprechenden Innengewinde 10 der
Lagermuffenaufnahme 7 korrespondiert. Die Lagermuffenaufnahme 7 ist
hierbei an einem Verbrennungsmotorgehäuse 11 der Brennkraftmaschine 4 ausgebildet,
dergestalt, dass das Innengewinde 10 in das Verbrennungsmotorgehäuse 11 eingeschnitten
ist. Das Verbrennungsmotorgehäuse 11 weist
im Bereich der Lagermuffenaufnahme 7 eine Wandstärke d auf,
die von einer Bohrung 12 durchbrochen ist, wobei die Bohrung 12 die
Lagermuffenaufnahme 7 in dem Verbrennungsmotorgehäuse 11 ausbildet
und den Eintritt der Lagermuffe 6, deren Halten sowie die Durchdringung
durch die Welle 2 gestattet. Das Innengewinde 10 ist
in einem äußeren Bereich 13 der Wandstärke d, also
etwa der Common-Rail-Pumpe 5 zugewandt, ausgebildet und
erstreckt sich nicht über die
gesamte Wandstärke
d. Vielmehr schließt
sich an das Innengewinde 10 ein Hinterschnitt 16 an,
an den in Richtung von der Common-Rail-Pumpe 5 abgewandt
(also in Richtung der Brennkraftmaschine 4 und in Richtung
des Pfeils R) eine gegenüber
dem Außengewinde 9 der
Lagermuffe 6 durchmesserreduzierte Führung 14 anschließt. Dieser
entspricht eine Gegenführung 15 der
Lagermuffe 6, wobei Führung 14 und
Gegenführung 15 konzentrisch
zueinander sowie zur Wellendrehachse 8 ausgebildet sind.
In Axialerstreckung, also gewissermaßen in Durchdringungsrichtung über die
Wandstärke
d betrachtet, schließt
sich an die Lagermuffenaufnahme 7 des Verbrennungsmotorgehäuses 11 in
Richtung des Pfeils R die Führung 14 an,
wobei Lagermuffenaufnahme 7 und Führung 14 von dem Hinterschnitt 16 in
Axialerstreckung separiert werden; der Hinterschnitt 16 ist durchmessergrößer als
die Führung 14.
Die Führung 14 und
die entsprechende Gegenführung 15 sind hierbei
so ausgestaltet, dass sie, in Axialerstreckung, eine leicht konische
Ausbildung erfahren, wobei entweder die Führung 14 in ihrer
lichten Weite w bei gleichbleibendem Gegenführungsdurchmesser abnimmt,
oder aber die lichte Weite w gleich bleibt und der Gegenführungsdurchmesser
der Gegenführung 15 entgegen
der Richtung des Pfeils R geringfügig zunimmt. Auf diese Weise
wird eine Axialarretierung sowie eine Radialzentrierung der Lagermuffe 6 in
der Lagermuffenaufnahme 7 erreicht. Gleichzeitig wird ein
Pressverbund 17 ausgebildet, der im Bereich einer die Welle 2 lagernden
Lagerzone 18 eine geringfügige Balligkeit 19 der
Lagermuffe 6 im Bereich der Lagerzone 18 bewirkt,
so dass eine Dichtwirkung der Lagermuffe 6 im Bereich der
Lagerzone 18 hinsichtlich der darin drehbar gelagerten
Welle 2 entsteht. Ein aufwendiges Einschleifen der Welle 2 auf
die Lagermuffe 6 zur Abdichtung kann hierbei entweder ganz
oder doch zumindest weitgehend entfallen. Gleichzeitig lässt sich
die Balligkeit 19 sehr einfach durch entsprechendes Einschrauben
der Lagermuffe 6 in die Lagermuffenaufnahme 7 erreichen,
wobei, wie beschrieben, durch die Ausbildung des Pressverbunds 17 die
die Balligkeit 19 bewirkende, geringfügige Verformung im Bereich
der Lagerzone 18 erfolgt. Selbstverständlich kann die Lagermuffe 6 im Bereich
der Lagerzone 18 oder über
ihre gesamte, innenseitige Axialerstreckung 20 mindestens
ein weiteres Lagerelement 21 zur Ausbildung der Lagerzone 18 und
des lagernden Berührkontaktes
zur Welle 2 aufweisen, insbesondere ein solches, das durch
seine Materialeigenschaften beispielsweise als Gleitlager 22 dient.
Die Balligkeit 19 wird hierbei über den Pressverbund 17 am
Lagerelement 21 ausgebildet. Außenseitig, also der Common-Rail-Pumpe 5 zugewandt,
weist die Lagermuffe einen Einpass 23 auf, der eine Schnittstelle 24 beispielsweise
zur Common-Rail-Pumpe 5 oder anderen, je nach Anwendung
anzubringenden, Aggregaten 24 bildet, die von der Welle 2 angetrieben
werden sollen. Dieser Einpass 23 dient hierbei gewissermaßen als
Kundeneinpass 25, der insbesondere in vorteilhafter Weise standardisiert
ausgebildet werden kann, und, ganz im Gegensatz zu im Stand der
Technik bekannten Lösungen,
nicht verschiedenen Vorgaben in Hinblick auf die Befestigungsmittel 27 der
Lagermuffe 6 an dem Verbrennungsmotorgehäuse 11 Rechnung
tragen muss. Vielmehr ist es möglich,
den Einpass 23 dadurch, dass eine aus dem Stand der Technik
bekannte Verschraubung mittels separater Schraubelemente als Befestigungsmittel 27 nicht
erfolgen muss, sondern die Lagermuffe 6 in der Lagermuffenaufnahme 7 durch
die konzentrische Verschraubung über Außengewinde 9 und
Innengewinde 10 gehalten ist, universell zu gestalten und
so erhebliche Bauraumfreiheit in Hinblick auf Aggregate 24 und
damit eine universelle Anbindung der Lagermuffe 6 gestatten. Hierbei
wird in sehr vorteilhafter Weise nicht nur Bauraum im Bereich der
Brennkraftmaschine 4 eingespart und überdies durch das Entfallen
von zusätzlichen
Axialbohrungen, wie sie im Stand der Technik erforderlich sind,
eine Schwächung
des Verbrennungsmotorgehäuses 11 im
Bereich der Lagermuffenaufnahme 7 vermieden, sondern es
wird sehr vorteilhaft eine universelle Anbindung von Aggregaten 24 bereitgestellt,
wobei die aus dem Stand der Technik bekannten Beschränkungen
der konstruktiven Freiheit in Hinblick auf eben die Anbindung dieser Aggregate 24 praktisch
vollständig
entfallen. Die Anbindung der Aggregate 24 erfolgt nämlich über den im
Wesentlichen standardisierten Einpass 23, unabhängig davon,
wie die Brennkraftmaschine 4 tatsächlich ausgebildet ist. Hierdurch
lässt sich
in sehr vorteilhafter Weise die Bauteilevielfalt und deren Vorhaltung
für unterschiedliche
Brennkraftmaschinen 4 vermeiden, wie sie im Stand der Technik
erforderlich ist. Die Lageranordnung 1 kann vielmehr in
universeller Weise für
eine ganze Vielzahl von Brennkraftmaschine 4 verwendet
werden. Die Führung 14 weist
einen kleineren Durchmesser als das Innengewinde 10 auf. Entsprechend
weist die Gegenführung 15 einen
kleineren Durchmesser als das Außengewinde 9 auf.
Im Zusammenwirken mit dem Hinterschnitt 16 ist hierdurch,
selbst bei Abwesenheit des Pressverbunds 17, also insbesondere
in einfacheren Ausführungsformen
der Lageranordnung 1, eine Axialfixierung 28 der
Lagermuffe 6 in der Lagermuffenaufnahme 7 durch
Ausbildung eines Axialanschlags 26 bewirkt, der durch die
so ausgebildete Steifigkeit zwischen Führung und Innengewinde 10 bewirkt
ist und ein weiteres Einschrauben der Lagermuffe 6 in die
Lagermuffenaufnahme 7 verhindert. Hierdurch lässt sich
eine auch axial definierte, sichere und reproduzierbare Anordnung
der Lagermuffe 6 in der Lagermuffenaufnahme 7 sicherstellen.