DE102009038222A1

DE102009038222A1 - Wälzlageranordnung, insbesondere eine Schrägkugellageranordnung, zur Drehlagerung einer Welle

Info

Publication number: DE102009038222A1
Application number: DE200910038222
Authority: DE
Inventors: Herbert Erhardt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2011-02-24
Also published as: WO2011020656A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung zur Drehlagerung einer Welle (1), mit einem im Querschnitt radial und axial verlaufenden Lagerinnen- und Lageraußenring (2; 3), zwischen denen auf je zugeordneten Schräglaufbahnen mehrere Wälzkörper (4) abwälzen, wobei zwischen der Welle (1) und dem Lagerinnenring (2) in Axialrichtung einstellbare Toleranzausgleichmittel zum Spielfreistellen angeordnet sind. Erfindungsgemäß umfassen die Toleranzausgleichmittel einen metallischen Justierring (5), der einen axial verlaufenden Ringbereich (6) zur innenradialen Anlage an der Welle (1) und zur außenradialen Anlage an dem Lagerinnenring (2) sowie einen radial verlaufenden Ringbereich (7) zur axialen Anlage an den Lagerinnenring (2) aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, insbesondere eine Schrägkugellageranordnung, zur Drehlagerung einer Welle, mit einem im Querschnitt radial und axial verlaufenden Lagerinnen- und Lageraußenring, zwischen denen auf je zugeordneten Schräglaufbahnen mehrere Wälzkörper abwälzen, wobei zwischen der Welle und dem Lagerinnenring in Axialrichtung einstellbare Toleranzausgleichmittel zur Spielfreistellung angeordnet sind.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Wälzlageranordnungen werden beispielsweise in der Fahrzeugtechnik zur Lagerung von Lenkwellen eingesetzt. In den meisten Fällen umfasst die Wälzlagerung ein Schrägkugellager, das zusammen mit einem weiteren beabstandet hiervon angeordneten Schrägkugellager sowie unterschiedlichen Vorspann- und Stützelementen die Wälzlageranordnung bildet.
Aus der DE 103 00 725 A1 geht eine gattungsgemäße Wälzlageranordnung zur Lagerung einer Lenkwelle hervor. Die in Form eines Schrägkugellagers ausgebildete Wälzlageranordnung weist ein Zwischenelement auf, das einen radialen Abstand zwischen der als Lenkwelle dienenden Welle und einem Lagerinnenring des Schrägkugellagers überbrückt. Das spezielle Zwischenelement ist ein rotationssymmetrisches, hülsenförmiges Blechteil, das zum Toleranzausgleich und damit zum Justieren des Lagerspiels eine hier in etwa 25° zur Längsrichtung der Welle verlaufende Schräge besitzt. Durch Axialverstellung des als Justierring dienenden Zwischenelements erfolgt die Spielfreistellung. Eine Fixierung in der eingestellten Position wird durch einen axial am Randbereich des Zwischenelements zur Anlage kommenden Haltering vorgenommen.
Nachteilhaft bei diesem eine Klemmschräge aufweisenden Zwischenelement ist die bei Stahlklemmringen schwierige Abstimmung der axialen Vorspannung zur radialen Steifigkeit und die geforderte axiale Positionsgenauigkeit von Welle zum Gehäuse, welche in Folge Axialtoleranzen durch die Klemmschräge in der Praxis nicht gehalten werden kann. Bei Kunststofftoleranzringen ist mit einer Reduzierung der Systemfestigkeit durch Setzverhalten zu rechnen.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Wälzlageranordnung mit Toleranzausgleichsmitteln zu schaffen, bei der die radiale Steifigkeit unabhängig zur axialen Vorspannung ist.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Wälzlageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Toleranzausgleichmittel der Wälzlageranordnung einen metallischen Justierring umfassen, der einen axial verlaufenden Ringbereich zur innenradialen Anlage an der Welle und außenradialen Anlage an dem Lagerinnenring sowie einen radial verlaufenden Ringbereich zur axialen Anlage an den Lagerinnenring aufweist.
Mit anderen Worten wird an Stelle einer Klemmschräge ein Justierring verwendet, der einen axial sowie einen sich hieran anschließenden radial verlaufenden Ringbereich aufweist. Die beiden Ringbereiche verlaufen somit in etwa rechtwinklig zueinander.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass der radial verlaufende Ringbereich beim erfindungsgemäßen Justierring die Steifigkeit desselben übernimmt, wogegen der radial verlaufende Ringbereich die Positionsgenauigkeit zwischen Welle und Gehäuse bestimmt. Der erfindungsgemäße Justierring lässt sich in fertigungstechnisch einfacher Weise aus Metall fertigen, insbesondere als Umformteil aus einem ungehärteten Stahlmaterial. Alternativ hierzu ist es auch möglich, den Justierring aus einem nach spanender Fertigung gehärteten Stahlmaterial herzustellen. Diese Alternative bietet sich dann an, wenn der Justierring einer hohen Belastung ausgesetzt ist. Ein ungewolltes plastisches Verformen des Materials wird verhindert. Des Weiteren ist es auch denkbar, den erfindungsgemäßen Justierring als ein Stanzbiegeteil aus einem Federstahl herzustellen. Diese Fertigungsvariante bietet sich insbesondere dann an, wenn der Justierring aus einem dünnen Material bestehen kann, also nicht so hohe Steifigkeiten notwendig sind.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der radial verlaufende Ringbereich des Justierrings zur Toleranzkompensation zwischen Welle und Lagerinnenring mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete und abwechselnd nach radial innen und radial außen gerichtete Rippen aufweist. Durch diese Formgebung wird in einfacher Weise eine elastische Verformung des radial verlaufenden Ringbereichs unterstützt.
Gemäß einer anderen, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, den Justierring durch axiale Anlage eines Halterings am radial verlaufenden Ringbereich zu fixieren. Die axiale Positionsgenauigkeit ist durch Aufpressen des Halterings auf die Welle einstellbar. Zu diesem Zweck sollte der Haltering mit innenradiale widerhakenartigen Spitzen zum Festkrallen auf der Außenoberfläche der Welle ausgerüstet sein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, den Justierring mit einem Schlitz auszustatten, um die Radialtoleranzen über den Umfang kompensieren zu können. Hierdurch wird eine Elastizität in Radialrichtung bewirkt, die den wirkungsvollen Toleranzausgleich ermöglicht. Der Schlitz kann über den eigentlichen Herstellprozess durch Ausstanzen oder spanende Bearbeitung des Rings erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Justierring mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete Laschen zur Fixierung am Lagerinnenring und/oder zum Zusammenhalt des Lagers um den Außenring aufweist. Hierzu genügt es, drei äquidistant zueinander im Winkel von 120° beabstandete Laschen vorzusehen, die eine Verbindung mit dem Lagerinnen- bzw. Außenring herstellen. Die Laschen können dabei in Form gebogener Blechstücken ausgebildet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher dargestellt. Dabei zeigen:
1 einen Teilschnitt durch eine Wälzlageranordnung mit Toleranzausgleichmitteln zum Justieren des Lagerspiels, und;
2 eine Vorderansicht der Wälzlageranordnung nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Gemäß 1 besteht die Wälzlageranordnung zur Drehlagerung einer Welle 1 aus einem der Welle 1 zugewandten Lagerinnenring 2 und einem hierzu korrespondierenden Lageraußenring 3. Der Lagerinnenring 2 sowie der Lageraußenring 3 verlaufen gewölbt in Radial- und Axialrichtung und bilden jeweils Schräglaufbahnen, zwischen denen mehrere Wälzkörper 4 in Form von Lagerkugeln platziert sind.
Erfindungsgegenständliche Toleranzausgleichmittel dienen zum Spielfreistellen und umfassen einen metallischen Justierring 5, der zwischen der Welle 1 und dem Lagerinnenring 2 angeordnet ist. Der Justierring 5 besitzt einen axial verlaufenden ersten Ringbereich 6, an den sich ein radial verlaufender zweiter Ringbereich 7 anschließt. Somit ist der Justierring 5 im Querschnitt gesehen im Wesentlichen rechtwinkelig ausgebildet. Mit dem axial verlaufenden Ringbereich 6 kommt der Justierring 5 zur innenradialen Anlage an der Welle 1 sowie zur außenradialen Anlage an dem Lagerinnenring 2. Der gewölbte Lagerinnenring 2 wird außerdem von dem radial verlaufenden Ringbereich 7 des Justierrings 5 abgestützt. Somit kommt der radial verlaufende Ringbereich 7 zur axialen Anlage an dem Lagerinnenring 2. Durch die korrespondierende Anordnung von zwei Schrägkugellagern wird üblicherweise eine axiale Vorspannung beider Lager erzielt. Die Justierung und die Fixierung des Justierrings 5 erfolgt durch axiale Anlage desselben an einem Haltering 8, der über innenradiale Krallmittel der Oberfläche der Welle 1 zum Eingriff kommt.
Gemäß 2 weist der radial verlaufen Ringbereich 7 zur Toleranzkompensation zwischen Welle 1 und Lagerinnenring 2 mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete und abwechselnd nach radial innen und radial außen gerichtete Rippen 9 auf. Ferner ist in den Justierring 5 ein Schlitz 10 eingebracht, um die Radialtoleranzen über den Umfang zu kompensieren. Der Justierring 5 ist des Weiteren mit drei gleich beabstandet zueinander entlang des Umfangs verteilt angeordneten Laschen 11 zur Fixierung des Justierrings 5 am Lagerinnen- bzw. Außenring 2; 3 der Wälzlageranordnung versehen. Der Justierring 5 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Stanzbiegeteil aus Federstahl.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, den metallischen Justierring 5 spanend herzustellen und/oder anschließend zu härten, um dessen Belastbarkeit zu erhöhen. Alternativ ist es auch denkbar, den Justierring 5 ungehärtet zu belassen, wozu dieser auch als einfaches Umformteil ausgeführt sein kann.
Bezugszeichenliste

1: Welle
2: Lagerinnenring
3: Lageraußenring
4: Wälzkörper
5: Justierring
6: axialer Ringbereich
7: radialer Ringbereich
8: Haltering
9: Rippe
10: Schlitz
11: Lasche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10300725 A1 [0003]

Claims

Wälzlageranordnung zur Drehlagerung einer Welle (1), mit einem im Querschnitt radial und axial verlaufenden Lagerinnen- und Lageraußenring (2; 3), zwischen denen auf je zugeordneten Schräglaufbahnen mehrere Wälzkörper (4) abwälzen, wobei zwischen der Welle (1) und dem Lagerinnenring (2) in Axialrichtung einstellbare Toleranzausgleichmittel zum Spielfreistellen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Toleranzausgleichmittel einen metallischen Justierring (5) umfassen, der einen axial verlaufenden Ringbereich (6) zur innenradialen Anlage an der Welle (1) und zur außenradialen Anlage an dem Lagerinnenring (2) sowie einen radial verlaufenden Ringbereich (7) zur axialen Anlage an den Lagerinnenring (2) aufweist.
Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radial verlaufende Ringbereich (7) des Justierrings (5) zur Toleranzkompensation zwischen Welle (1) und Lagerinnenring (2) mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete und abwechselnd nach radial innen und radial außen gerichtete Rippen (9) aufweist.
Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Justierring (5) durch axiale Anlage eines Halterings (8) am radial verlaufenden Ringbereich (7) fixiert ist.
Wälzlageranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (8) zur Befestigung auf der Welle (1) einen Kranz von radial nach innen gerichteten widerhakenartigen Spitzen zum Festkrallen auf der Außenoberfläche der Welle (1) aufweist.
Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Justierring (5) mit einem Schlitz (10) versehen ist, um Radialtoleranzen über den Umfang zu kompensieren.
Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Justierring (5) mehrere entlang des Umfangs verteilt angeordnete Laschen (11) zur Fixierung am Lagerinnen- und Außenring (2; 3) aufweist.
Lenkwellenlagerung für die Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges, wobei zumindest deren lenkradnahe Lagerstelle mit einer Wälzlageranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche versehen ist.