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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für eine Kegelradwelle, umfassend ein Kegelrollenlager und ein Schrägkugellager mit jeweils einem Innenring sowie einem Außenring, zwischen denen auf entsprechenden Laufbahnen die Kegelrollen und die Kugeln laufen.
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Hintergrund der Erfindung
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In unterschiedlichsten Maschinen wie beispielsweise Getrieben und Ähnlichem kommen Kegelräder zum Einsatz, die üblicherweise als Ritzel ausgeführt sind und mit einem anderen Kegelrad oder dergleichen kämmen. Die das Kegelrad tragende Welle ist zwangsläufig entsprechend zu lagern, wozu eine spezielle Lageranordnung vorgesehen ist, die als kombiniertes Lager ein Kegelrollenlager und ein Schrägkugellager umfasst. Dabei ist das Kegelrollenlager üblicherweise an der Kegelradseite angeordnet, es befindet sich also benachbart zum Kegelrad, während das Schrägkugellager, axial gesehen, an der anderen Seite der Lageranordnung, also vom Kegelrad beabstandet, angeordnet ist. Eine derartige Anordnung ist deshalb erforderlich, als infolge der kegelligen Ausführung des Kegelrades eine unter einem Winkel zur Wellenachse stehende Kraft auf die Kegelradwelle wirkt, die über das Kegelrollenlager aufgenommen respektive abgestützt werden kann.
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Eine solche Lageranordnung ist beispielsweise aus
DE 10 2005 031 762 A1 bekannt. Dort weist das Kegelrollenlager wie auch das Schrägkugellager jeweils einen eigenen Innenring auf. Beiden zugeordnet ist eine gemeinsame Außenhülse, die gleichzeitig den Außenring für das Schrägkugellager bildet.
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Das Kegelrollenlager jedoch weist einen eigenen Außenring auf, der in eine entsprechende außenhülsenseitig vorgesehene Aufnahme eingesetzt ist. Diese Aufnahme ist als stirnseitige, den Durchmesser erweiternde Bohrung ausgeführt, auf deren Boden der Außenring aufsitzt, und an deren Seitenwand sich der Außenring abstützt. Das heißt, dass die Außenhülse den Außenring des Kegelrollenlagers außenseitig zwangsläufig übergreift und fixiert.
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Aus der Integration des Außenrings des Kegelrollenlagers in die Außenhülse resultiert, dass die Lageranordnung insgesamt radial beachtlich aufbaut. Hierzu trägt der Außenring bei, der einerseits aufgrund der Kegelrollenform, andererseits aufgrund der erforderlichen Abstützung entsprechend zu dimensionieren ist. Der Außenring ist wie beschrieben zusätzlich radial von dem zylindrischen Abschnitt der Außenhülse übergriffen, der ebenfalls hinreichend zu dimensionieren ist. Denn die auf das Kegelrollenlager einwirkenden Druckkräfte werden über den Außenring in diesen hohlzylindrischen, radial übergreifenden Abschnitt und damit die Außenhülse eingeleitet, weshalb er entsprechend auszulegen ist. Diese Lageranordnung benötigt folglich einen beachtlichen Bauraum, der jedoch im Hinblick darauf, dass die Maschinenelemente bzw. Getriebe immer weiter verdichtet werden, nicht immer zur Verfügung steht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Lageranordnung für eine Kegelradwelle anzugeben, die demgegenüber verbessert ist.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Lageranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Außenhülse vorgesehen ist, die den Außenring des Kegelrollenlagers mit der äußeren Laufbahn für die Kegelrollen bildet, und in die ein Außenring des Schrägkugellagers mit der äußeren Laufbahn für die Kugeln eingesetzt ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist mit besonderem Vorteil kein separater Kegelrollenaußenring vorgesehen, vielmehr wird der Außenring respektive die äußere Laufbahn für die Kegelrollen unmittelbar von der Außenhülse selbst gebildet. Diese weist einen entsprechenden, kegelförmig ausgeführten Laufbahnabschnitt auf, auf dem unmittelbar die Kegelrollen laufen. Das heißt, dass – trotz entsprechender Dimensionierung der Außenhülse hinsichtlich der aufzunehmenden respektive abzustützenden Druckkräfte – der radiale Aufbau deutlich verkleinert werden kann, da nicht zusätzlich der radial beachtlich aufbauende Außenring zu integrieren ist. Vielmehr kann ein sehr kompakter, klein bauender Aufbau trotz gleichbleibend guter Abstützung der Kegelradwelle über das Kegelrollenlager erreicht werden.
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Das Schrägkugellager hingegen weist einen separaten Außenring auf, der in eine entsprechende Aufnahme der Lagerhülse eingesetzt ist. Hieraus resultiert jedoch keine radiale Aufweitung der Lageranordnung, da die Hülse trotz unmittelbarer Lagerung der Kegelrollen immer noch hinreichend dimensioniert ist, um den Außenring des Schrägkugellagers aufzunehmen und über einen entsprechenden hohlzylindrischen Abschnitt radial hinreichend abzustützen.
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Damit ergibt sich insgesamt eine sehr kompakte, klein bauende Lageranordnung für eine Kegelradwelle, die auch bei geringem vorhandenem Bauraum integriert werden kann, gleichwohl aber eine hinreichende Lagerung bzw. Abstützung der herrschenden Kräfte ermöglicht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die beiden Innenringe axial aneinander anliegen. Das heißt, dass der Innenring des Kegelrollenlagers und der Innenring des Schrägkugellagers direkt aneinander anliegen. Es ist lediglich sicherzustellen, dass in der Montagestellung die Innenringe derart gepaart sind, dass die beiden Lager wie gefordert vorgespannt sind.
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Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, zwischen den beiden Innenringen eine sie axial beabstandende Hülse anzuordnen. Die Innenringe werden hier also axial gesehen etwas kürzer ausgeführt, wobei die Einstellung der Lagervorspannung durch entsprechende Ausgestaltung der Hülse erreicht wird. Die Hülse selbst kann dabei einen etwas größeren Innendurchmesser als die beiden Innenringe, die beide den selben Durchmesser aufweisen und gegebenenfalls auf der sie durchsetzenden Kegelradwelle fixiert respektive axial verspannt werden, aufweisen, da ihre Funktion letztlich lediglich die der Beabstandung der Innenringe ist.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich die Außenhülse am einen Ende zur Bildung der Außenlaufbahn für die Kegelrollen konisch bis zum Hülsenende öffnet. Das heißt, dass die konische Außenlaufbahn sich unmittelbar an der Hülsenstirnseite beginnend in das Hülseninnere erstreckt. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der konischen Außenlaufbahn an der Außenhülse.
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Zur Aufnahme des Außenrings des Schrägkugellagers weist die Außenhülse zweckmäßigerweise einen entsprechenden Ringraum auf, der – querschnittlich gesehen – rechtwinkelige Anlageflächen für den ebenfalls entsprechend ausgeführten Außenring hat. Der Außenring sitzt auf der axialen Bodenfläche der Aufnahme auf, während er mit seiner Außenseite an dem hohlzylindrischen, ihn radial umgebenden Aufnahmeabschnitt anliegt. Auch diese Aufnahme ist fertigungstechnisch einfach an der Außenhülse herstellbar.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druckwinkel des Kegelrollenlagers 10°–35°, insbesondere 15°–30° beträgt. Der Druckwinkelbereich des Schrägkugellagers sollte zwischen 15°–50°, insbesondere zwischen 20°–45°, betragen.
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Neben der Lageranordnung selbst betrifft die Erfindung ferner eine Kegelradwelle, umfassend eine Lageranordnung der beschriebenen Art. Die Kegelradwelle umfasst zum einen eine das Kegelrad tragende Welle, zum anderen die beschriebene Lageranordnung, die von der Welle durchsetzt ist. Zur Verbindung der Lageranordnung mit der Welle kann an der Welle beispielsweise ein entsprechender scheibenförmiger, sich radial erstreckender Flansch vorgesehen sein, gegen den axial gesehen der Innenring des Kegelrollenlagers anliegt. Am Innenring des Schrägkugellagers ist beispielsweise ein Flanschbauteil axial gesehen angesetzt, über das die Verbindung der Kegelradwelle mit einem weiteren Bauteil erfolgt. Über eine Spannmutter, die auf die Welle, diesen Befestigungsflansch übergreifend aufgeschraubt ist, wird die Lageranordnung auf der Welle axial verspannt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung einer ersten Ausführungsform im Schnitt,
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2 eine Teilansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Lageranordnung im Schnitt, und
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3 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Kegelradwelle umfassend eine erfindungsgemäße Lageranordnung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1 einer ersten Ausführungsform, umfassend ein Kegelrollenlager 2 sowie ein Schrägkugellager 3. Das Kegelrollenlager 2 umfasst einen Innenring 4 mit einer Laufbahn 5 für die in einem Käfig 6 gehaltenen Kegelrollen 7. An einer Außenhülse 8, die die Kegelrollen 7 übergreift, ist eine Außenlaufbahn 9 für die Kegelrollen 7 ausgebildet, das heißt, die Kegelrollen 7 laufen unmittelbar auf bzw. in der Außenhülse 8, die folglich den Außenring 10 für das Kegelrollenlager 2 bildet. Die Außenlaufbahn 9 ist, der Geometrie der Kegelrollen 7 folgend, als kegelförmig verlaufende Fläche ausgeführt, die sich von der Stirnseite 11 der Außenhülse 8 beginnend in das Hülseninnere erstreckt. Das heißt, sie öffnet sich vom Hülseninneren kommend stetig nach außen bis zur Stirnkante 11, ohne irgendwelche zusätzlichen Ansätze, Schultern und Ähnlichem, so dass sie auf einfache Weise durch entsprechendes Aufbohren der Außenhülse 8 hergestellt werden kann. Der Druckwinkel α, unter dem die Kraft auf das Kegelrollenlager 2 wirkt, wenn die Lageranordnung 1 mit einer Kegelradwelle verbaut ist, liegt bevorzugt im Bereich zwischen 15°–30°.
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Das Schrägkugellager 3 umfasst ebenfalls einen eigenen Innenring 12 mit einer Laufbahn 13, auf der die in einem Käfig 14 geführten Kugeln 15 laufen. Darüber hinaus ist auch ein separater Außenring 16 mit einer äußeren Laufbahn 28 für die Kugeln 15 vorgesehen, der, siehe 1, in einer entsprechenden Aufnahme in Form eines Ringraums 17 der Außenhülse 8 aufgenommen ist. Der Ringraum 17 ist querschnittlich gesehen rechtwinklig ausgeführt, er könnte sich aber z. B. auch konisch nach außen öffnen. Er weist einen Boden 18 und eine radiale Abstützfläche 19 auf, die über einen radialen Hülsenabschnitt 20 gebildet ist. Der Außenring 16 ist entsprechend profiliert, mithin also im gezeigten Beispiel in diesem Bereich im Querschnitt ebenfalls rechtwinklig ausgeführt, so dass er flächig am Boden 18 respektive der radialen Abstützfläche 19 anliegt. Der Druckwinkel β des Schrägkugellagers beträgt bevorzugt zwischen 20°–45°.
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Zwischen den beiden Innenringen 4 und 12 ist im gezeigten Beispiel eine Hülse 21 angeordnet. Ihre axiale Länge ist so bemessen, dass sowohl das Kegelrollenlager 2 als auch das Schrägkugellager 3 unter einer definierten Vorspannung stehen, wenn sie in der Montagestellung axial verspannt sind. Ersichtlich ist der Innendurchmesser der Hülse 21 etwas kleiner als der Innendurchmesser der Innenringe 4 und 12. Dies ist ohne weiteres möglich, nachdem der Hülse 21 lediglich eine Abstandsfunktion zukommt.
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Ersichtlich kann der gesamte radiale Aufbau der erfindungsgemäßen Lageranordnung 1 sehr klein gehalten werden, da das Kegelrollenlager 2 keinen separaten Außenring aufweist, und die Kegelrollen 7 unmittelbar an der Außenlaufbahn 9 und damit unmittelbar der Außenhülse 8 abwälzen. Die Außenhülse 8 ist in ihrem die Außenlaufbahn 9 aufweisenden Abschnitt ersichtlich hinreichend stark dimensioniert, so dass auch große Druckkräfte aufgenommen werden können. Trotz unmittelbarer Auflagerung der Kegelrollen an der Außenhülse 8 ist diese noch hinreichend stark dimensionierbar, um einen entsprechenden Ringraum 17 für die den Außenring 16 des Schrägkugellagers auszuführen, respektive den hohlzylindrischen Hülsenabschnitt 20 entsprechend zu dimensionieren, so dass auch dort eine hinreichende Abstützung gegeben ist.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung 1, die insoweit im Aufbau der aus 1 entspricht, weshalb für gleiche Bauteile auch gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Vorgesehen ist wiederum ein Kegelrollenlager 2 sowie ein Schrägkugellager 3 und eine Außenhülse 8. Das Kegelrollenlager 2 weist einen Innenring 4 auf, die Kegelrollen 7 laufen auch hier auf einer unmittelbar an der Außenhülse 8 ausgebildeten Außenlaufbahn 9.
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Auch das Schrägkugellager weist einen Innenring 12 sowie einen eigenen Außenring 16 auf, der wiederum in einem entsprechenden Ringraum 17 der Außenhülse 8 aufgenommen ist.
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Anders als beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist hier keine Hülse 21 zwischen den beiden Innenringen 4 und 12 vorgesehen. Vielmehr stoßen die hier axial gesehen verlängert ausgeführten Innenringe 4 und 12 stirnseitig aneinander. Zur Einstellung der Vorspannung der jeweiligen Lager sind hier folglich die Innenringe 4 und 12 entsprechend genau zu fertigen respektive zu paaren, so dass sich die gewünschte Vorspannung einstellt.
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3 zeigt schließlich eine erfindungsgemäße Kegelradwelle 22, umfassend eine Welle 23 mit daran befestigtem Kegelrad 24, beispielsweise einem verzahnten Ritzel, das in der Montagestellung mit einem anderen Kegelrad oder dergleichen kämmt. Ferner umfasst die Kegelradwelle 22 eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1, wobei in 3 die Lageranordnung 1 aus 1 gezeigt ist.
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An der Welle 23 ist ein Abstützflansch 29 vorgesehen, der sich radial von der Welle 23 erstreckt. Er dient als Auflager für den Innenring 4 des Kegelrollenlagers 2 der Lageranordnung 1. An dem Innenring 12 des Schrägkugellagers 3 ist ein Verbindungsbauteil 25 axial abgestützt, welches Verbindungsbauteil 25 mit einem nachgeschalteten Bauteil, das beispielsweise über die Kegelradwelle 22 anzutreiben ist, zu verbinden ist. Zur axialen Verspannung ist auf einem Gewindeabschnitt 26 der Welle 23 im gezeigten Beispiel eine Mutter 27 aufgeschraubt, die an dem Verbindungsbauteil 25 aufgelagert ist und dieses sowie die Lageranordnung 1 gegen den Abstützflansch 29 spannt. Durch diese Verspannung wird auch die Vorspannung der Lager 2, 3 eingestellt. Anstelle einer Mutter 27 können auch andere Elemente zum Verspannen vorgesehen werden. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, die Lageranordnung 1 gemäß 2 entsprechend zu intergrieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lageranordnung
- 2
- Kegelrollenlager
- 3
- Schrägkugellager
- 4
- Innenring
- 5
- Laufbahn
- 6
- Käfig
- 7
- Kegelrollen
- 8
- Außenhülse
- 9
- Außenlaufbahn
- 10
- Außenring
- 11
- Stirnseite
- 12
- Innenring
- 13
- Laufbahn
- 14
- Käfig
- 15
- Kugeln
- 16
- Außenring
- 17
- Ringraum
- 18
- Boden
- 19
- Abstützfläche
- 20
- Hülsenabschnitt
- 21
- Hülse
- 22
- Kegelradwelle
- 23
- Welle
- 24
- Kegelrad
- 25
- Verbindungsbauteil
- 26
- Gewindeabschnitt
- 27
- Mutter
- 28
- äußere Laufbahn
- 29
- Abstützflansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005031762 A1 [0003]
