DE102012200824A1

DE102012200824A1 - Radial-Nadellager-Baueinheit

Info

Publication number: DE102012200824A1
Application number: DE201210200824
Authority: DE
Inventors: Georg Draser; Martin Gegner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-21
Also published as: DE102012200824B4

Abstract

Radial-Nadellager-Baueinheit zur Lagerung einer Welle, mit einer Außenhülse (2) mit zumindest einem nach innen gerichteten Bord (6, 7), und einem Lagernadeln (5) führenden Käfig (4), wobei zur Abdichtung in der Außenhülse (2) in einem durch den Bord (7) und den Käfig (4) axial begrenzten Ringraum (8) ein Dichtelement (9) angeordnet ist, und wobei die Außenhülse (2) wenigstens an der den Bord (7) aufweisenden Seite eine durch sich axial erstreckende Freimachungen (12) ausgebildete, federnde und radial aus der Mantelfläche der Außenhülse (2) hervorstehende Haltenase (10) aufweist, wobei das Dichtelement (9) aus einer Dichthülse (13) und einem in diese eingesetzten Metallring (16) besteht, wobei die radial an der inneren Mantelfläche der Außenhülse (2) anliegende Dichthülse (13) axial gesehen die Freimachungen (12) abdeckt und zwischen dem Metallring (16) und der Welle ein Ringspalt gegeben ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radial-Nadellager-Baueinheit zur Lagerung einer Welle, mit einer Außenhülse mit zumindest einem nach innen gerichteten Bord, und einem Lagernadeln führenden Käfig, wobei zur Abdichtung in der Außenhülse in einem durch den Bord und den Käfig axial begrenzten Ringraum ein Dichtelement angeordnet ist, und wobei die Außenhülse wenigstens an der den Bord aufweisenden Seite eine durch sich vorzugsweise axial erstreckende Freimachungen ausgebildete, federnde und radial aus der Mantelfläche der Außenhülse hervorstehende Haltenase aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Ein solches Nadellager ist beispielsweise aus DE 10 2007 b022 316 A1 bekannt. Es besteht aus einer zumeist spanlos geformten Außenhülse mit zwei randseitig angeordneten, radial nach innen gerichteten Borden. Innerhalb dieser Außenhülse ist ein aus Lagernadeln und einem Käfig bestehender Wälzkörperkranz angeordnet, wobei die äußere Laufbahn von der inneren Mantelfläche der Außenhülse gebildet wird. Die innere Laufbahn wird von einer Welle gebildet, auf der das Nadellager in der Montagestellung angeordnet ist. Zwischen einem Bord und dem Käfig, die beide axial voneinander beabstandet sind, ist ein Ringraum ausgebildet, in dem ein Dichtelement angeordnet ist, das einen Durchfluss von Schmiermittel durch das Wälzlager begrenzen soll.
Um das Nadellager fest in einem Gehäuse montieren zu können, ist bei dem vorbekannten Nadellager die Außenhülse wenigstens an einer Umfangsstelle mit sich im Wesentlichen axial erstreckenden Freimachungen versehen, also axial laufenden Ausstanzungen oder Ausschneidungen, wobei der hierüber definierte Hülsenabschnitt etwas nach außen gebogen ist, so dass er die Mantelfläche der Außenhülse federnd überragt. Über diese federnde Haltenase wird ein fester Sitz der Lageranordnung im Gehäuse realisiert, nachdem beim Einsetzen des Lagers in das Gehäuse infolge der Gehäuseabmessung die Haltenase entweder in eine entsprechende Aufnahme einschnappt oder nach innen gedrückt wird, dabei aber das Nadellager fest fixierend. Das Dichtelement ist in Form eines Kunststoffrings realisiert, der schleifend auf der Mantelfläche der Welle anliegt, so dass in diesem Bereich ein Schmiermitteldurchtritt durch das Lager verhindert wird. Der Kunststoffdichtring ist auch nach außen radial spreizend ausgebildet, das heißt, dass er fest in die Außenhülse eingepresst ist, so dass auch im Bereich zwischen Außenhülse und Mantelfläche des Dichtrings kein Schmiermittel austreten kann. Ein Schmiermitteldurchtritt ist lediglich im Bereich der fehlenden Haltezunge möglich.
Wenngleich über die federnde Haltenase ein axiales Wandern des Nadellagers im Gehäuse vermieden wird, ergeben sich aus der hohen Steifheit der Haltenasen dennoch Probleme beim Einpressen. Denn die axialen Freimachungen sind sehr kurz, das heißt, dass die axiale Länge einer Haltenase zwangsläufig kurz ist. Wird nun das Nadellager in das Gehäuse eingepresst, so kann es hierbei zum Abheben von Spänen kommen. Auch ist die Einpresskraft beachtlich groß.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Radial-Nadellager-Baueinheit anzugeben, die einfach zu montieren ist, jedoch gleichzeitig gegen axiales Wandern gesichert ist, wie auch ein hoher Dichtheitsgrad gegeben sein soll.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Radial-Nadellager-Baueinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Dichtelement aus einer Dichthülse und einem in diese eingesetzten Metallring besteht, wobei die radial an der inneren Mantelfläche der Außenhülse anliegende Dichthülse axial gesehen die Freimachungen abdeckt und zwischen dem Metallring und der Welle ein Ringspalt gegeben ist.
Bei der erfindungsgemäßen Baueinheit ist das Dichtelement zweiteilig, es besteht aus einer radial außen liegenden Dichthülse, die in die Außenhülse formschlüssig, also an der Innenwand fest anliegend eingesetzt respektive eingepresst ist. Das Dichtelement umfasst ferner einen Dichtring in Form eines Metallrings, der in die Dichthülse eingesetzt ist.
Die Dichthülse selbst ist in ihrer axialen Länge derart bemessen, dass sie axial gesehen die Freimachungen, die zur Bildung der Haltenase an der Außenhülse eingebracht sind, abdeckt, und zwar vor allem im Bereich der inneren Enden der Freimachungen. Da die Dichthülse wie beschrieben fest an der Außenhülseninnenwand anliegt, wird infolge des Überdeckens sichergestellt, dass bei der erfindungsgemäßen Baueinheit über die Freimachungen gerade kein Ölfluss möglich ist.
Dieser ist nur im Bereich zwischen Metallring und Welle möglich, nachdem der Metallring derart dimensioniert ist, dass sich zwischen seinem Innenumfang und dem Außenumfang der Welle ein Ringspalt bildet. Dieser Ringspalt ist sehr gering, so dass sich eine Spaltdichtung ergibt. Dabei kann der Metallring fest in der Dichthülse, die natürlich ebenfalls aus Metall ist, aufgenommen sein, mithin also in diese eingepresst sein, er kann aber auch mit minimalem Spiel schwimmend darin angeordnet sein.
Infolge der erfindungsgemäß vorgesehenen Überdeckung der Freimachungen im Übergangsbereich zur uneingeschnittenen Mantelfläche der Außenhülse durch die Dichthülse besteht die Möglichkeit, die Freimachungen axial gesehen länger auszuführen, mithin also die Haltenase auch länger auszulegen, so dass diese weniger steif ist, mithin also stärker federn kann. Dies erleichtert das Einsetzen, eine Spanbildung wird vermieden. Gleichzeitig ist in Folge der Verwendung des Stahlrings, der gerade nicht fest und abdichtend auf der Welle aufsitzt, eine Ölflusssteuerung möglich, nachdem in diesem Bereich ein wenngleich minimaler Durchtritt des Schmiermittels möglich ist.
Die Dichthülse selbst ist bevorzugt eine Winkelhülse mit einem axial verlaufenden Schenkel, der an der inneren Mantelfläche anliegt und einem radial liegenden Schenkel. Diese Winkelform, im Querschnitt vorzugsweise 90°, bietet eine sichere Aufnahme des Metallrings. Ist der Metallring quasi schwimmend aufgenommen, so wird über den radialen Winkelhülsenschenkel auch eine axiale Bewegungsbegrenzung sichergestellt, das heißt, dass sich der Metallring nur zwischen dem Radialschenkel und dem Käfig axial gesehen bewegen kann. Ist das Dichtelement an der Seite angeordnet, wo sich der zumindest eine nach innengerichtete Bord der Außenhülse befindet, der dann in der Regel eine Austanzung aufweist, um von dieser ausgehend die Freimachungen axial zu führen, so stützt sich die Winkelhülse mit ihrem radial verlaufenden Schenkel vorzugsweise an dem Bord ab. Das heißt, dass die Winkelhülse einerseits radial fest an der Hülseninnenwandung abgestützt ist, andererseits ist sie axial gesehen am Hülsenbord abgestützt.
Der Metallring ist bevorzugt ein Stahlring, jedoch kann, je nach Einsatzzweck der Baueinheit, auch ein anderes Metall verwendet werden.
Bevorzugt sind an wenigstens zwei Umfangspositionen, vorzugsweise einander gegenüberliegend, Haltenasen ausgebildet, wobei die entsprechenden Freimachungen jeweils gleich ausgeführt sind, so dass sichergestellt ist, dass über die eine Dichthülse alle Freimachungen im erfindungsgemäßen Sinn abgedeckt, also abgedichtet übergriffen sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Radial-Nadellager-Baueinheit,
2 eine Schnittansicht durch die Baueinheit aus 1,
3 eine vergrößerte Detailansicht aus 2, und
4 eine Aufsicht auf einen Teil der Baueinheit aus 1 mit Blick auf die Haltenase nebst Freimachungen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine erfindungsgemäße Radial-Nadellager-Baueinheit 1, umfassend eine Außenhülse 2, in die eine Nadellagerreihe 3 umfassend einen Käfig 4 sowie eine Vielzahl darin eingesetzter Nadeln 5 aufweist. An der einen Hülsenseite ist ein erster Bord 6 ausgebildet, ein zweiter Bord 7 ist an der gegenüberliegenden Hülsenseite vorgesehen. Zwischen dem Bord 7 und dem Käfig 4 ist, axial gesehen, ein Ringraum 8 gegeben, in dem ein Dichtelement 9 angeordnet ist. Dieses Dichtelement 9 wird nachfolgend noch im Detail beschrieben.
Wie insbesondere 1 zeigt, sind an der Außenhülse 2 zwei federnde Haltenasen 10 vorgesehen respektive ausgebildet. Hierzu ist der Bord 7 jeweils mit einer Ausstanzung 11 versehen, von welcher ausgehend sich zwei Freimachungen 12, realisiert in Form von Axialschlitzen, axial erstrecken. Die beiden Freimachungen 12 definieren die jeweilige Haltenase 10, die, siehe insbesondere 3, radial nach außen aufgebogen ist, mithin also aus der Mantelfläche der Außenhülse 2 hervorsteht. Die Freimachungen 12 erstrecken sich in dem Außenhülsenbereich, der den Ringraum 8 radial begrenzt. Sie sind jedoch nicht länger als dieser Ringraum 8, sondern enden ein kurzes Stück vor dem Käfig 4.
Wie beschrieben wird in den Ringraum 8 das Dichtelement 9 eingesetzt. Dieses besteht zum einen aus einer Dichthülse 13, die als Winkelhülse ausgeführt ist und einen axialen Schenkel 14 sowie einen radialen Schenkel 15 aufweist. Über den Schenkel 14 ist die Dichthülse 13 in der Außenhülse 2 verpresst. Infolge des Einpressens der Winkelhülse ist keine Verdrehsicherung in irgendeiner Form erforderlich. Über den Schenkel 15 ist die Dichthülse am Bord 7 abgestützt. Ferner besteht das Dichtelement 9 aus einem Metallring 16, vorzugsweise einem Stahlring, der in der Dichthülse 13 in dem gezeigten Beispiel schwimmend, also noch axial beweglich aufgenommen ist. Er kann sich axial gesehen maximal zwischen dem radialen Schenkel 15 und dem Käfig 4 bewegen. Eine schwimmende Aufnahme ist jedoch nicht zwingend erforderlich, vielmehr kann der Metallring 16 auch fest in der Dichthülse 13 angeordnet, also eingepresst, sein.
In jedem Fall ist der Innendurchmesser des Metallrings 16, vorzugsweise in Form eines Stahlrings, so bemessen, dass sich in der Montagestellung ein minimaler Ringspalt zwischen der in der Umfangsfläche des Metallrings 16 und der hier nicht näher gezeigten Welle ergibt. Durch diesen Ringspalt kann Schmiermittel wandern. Im Falle einer schwimmenden Aufnahme, wie in 3 gezeigt, ist ein geringer, fast vernachlässigbarer Schmiermitteldurchtritt auch durch den Ringspalt zwischen dem axialen Schenkel 14 und der Außenseite des Metallrings 16 und die entsprechende Fortsetzung dieses Spalts zwischen radialem Schenkel 15 und der Stirnseite des Metallrings 16 möglich.
Ein Schmiermitteldurchtritt ist jedoch nur in diesem Bereich möglich. Um zu verhindern, dass ein Schmiermitteldurchtritt durch die axial gesehen relativ langen Freimachungen 12 möglich ist, ist die Dichthülse 13 mit ihrem axialen Schenkel 14 derart ausgelegt respektive ist dieser axiale Schenkel derart lang ausgebildet, dass er die Freimachungen 12 endseitig übergreift, mithin also überdeckt.
4 zeigt eine Aufsicht auf die Freimachungen 12 und die Haltenase 10, wobei die gestrichelte Linie 17 die Endkante des axialen Schenkels 14 der Dichthülse 13 zeigt. Da die Dichthülse 13 mit dem axialen Schenkel 14 fest an der Innenwand der Außenhülse 2 anliegend eingesetzt beziehungsweise eingepresst ist, ergibt sich hier also eine vollständige Abdichtung, das heißt, das Schmiermittel nicht über die Freimachungen 12 unkontrolliert abfließen kann. Der Abfluss ist lediglich über die definierte Flusssteuerung, realisiert über den Metallring 16, über den Ringspalt zwischen Metallring 16 und Welle und in quasi vernachlässigbarem Maß über den minimalen Toleranzspalt zwischen Metallring 16 und Dichthülse 13, sofern der Metallring 16 schwimmend gelagert ist, gegeben. Gleichzeitig jedoch können die Haltenasen 10 relativ lang und damit relativ flexibel ausgeführt werden, so dass eine einfache Montage ohne jede Spanbildung beim Einsetzen der Baueinheit in einem Gehäuse möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Radial-Nadellager-Baueinheit
2: Außenhülse
3: Nadellagerreihe
4: Käfig
5: Nadeln
6: erster Bord
7: zweiter Bord
8: Ringraum
9: Dichtelement
10: Haltenase
11: Ausstanzung
12: Freimachungen
13: Dichthülse
14: axialer Schenkel
15: radialer Schenkel
16: Metallring
17: gestrichelte Linie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007022316 A1 [0002]

Claims

Radial-Nadellager-Baueinheit zur Lagerung einer Welle, mit einer Außenhülse (2) mit zumindest einem nach innen gerichteten Bord (6, 7), und einem Lagernadeln (5) führenden Käfig (4), wobei zur Abdichtung in der Außenhülse (2) in einem durch den Bord (7) und den Käfig (4) axial begrenzten Ringraum (8) ein Dichtelement (9) angeordnet ist, und wobei die Außenhülse (2) wenigstens an der den Bord (7) aufweisenden Seite eine durch sich vorzugsweise axial erstreckende Freimachungen (12) ausgebildete, federnde und radial aus der Mantelfläche der Außenhülse (2) hervorstehende Haltenase (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus einer Dichthülse (13) und einem in diese eingesetzten Metallring (16) besteht, wobei die radial an der inneren Mantelfläche der Außenhülse (2) anliegende Dichthülse (13) axial gesehen die Freimachungen (12) abdeckt und zwischen dem Metallring (16) und der Welle ein Ringspalt gegeben ist.
Radial-Nadellager-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthülse (13) eine Winkelhülse mit einem axial verlaufende Schenkel (14), der an der inneren Mantelfläche anliegt, und einem radial liegenden Schenkel (15) ist.
Radial-Nadellager-Baueinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelhülse mit dem radial liegenden Schenkel (15) an dem Bord (7) abgestützt ist.
Radial-Nadellager-Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallring (16) ein Stahlring ist.
Radial-Nadellager-Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens zwei Umfangspositionen, vorzugsweise einander gegenüberliegend, Haltenasen (10) ausgebildet sind.
Radial-Nadellager-Baueinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Bord (7) eine randseitige Aussparung (11), die in die die eine oder die beiden Haltenase (10) seitlich begrenzenden Freimachungen (12) übergeht, vorgesehen ist.