DE102012221399A1

DE102012221399A1 - Lagerträgereinheit und Sensierverfahren

Info

Publication number: DE102012221399A1
Application number: DE201210221399
Authority: DE
Inventors: Bernd Naujoks; Werner Edelmann; Helmut Hauck; Daniel Ludwig; Franz Wittmann
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-05-22

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Lagerträgereinheit mit wenigstens einem Lager (12) und zumindest einem dünnwandigen Lagerträgerelement (10), an welchem ein Außenring (14) des Lagers befestigt ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Lagerträgereinheit wenigstens ein Sensorelement (16) aufweist, welches an dem Außenring (14) und/oder an dem Lagerträgerelement (10) befestigt ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist eine Lagerträgereinheit mit einem Lager und einem dünnwandigen Lagerträgerelement, an welchem ein Außenring des Lagers befestigt ist, bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße effiziente Lagerträgereinheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Lagerträgereinheit mit wenigstens einem Lager und zumindest einem dünnwandigen Lagerträgerelement, an welchem ein Außenring des Lagers befestigt ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Lagerträgereinheit wenigstens ein Sensorelement aufweist, welches an dem Außenring und/oder an dem Lagerträgerelement befestigt ist. Unter einem „dünnwandigen Lagerträgerelement“, soll insbesondere ein Lagerträgerelement verstanden werden, dessen gesamter Wandbereich – bis auf Wandbereiche mit Verstärkungsstrukturen – eine Wandstärke von weniger als 1 cm, vorzugsweise weniger als 6 mm und besonders bevorzugt weniger als 4 mm aufweist, wobei die Verstärkungsstrukturen insbesondere durch Rippen gebildet sind. Unter einem „Sensorelement“ soll insbesondere ein Element verstanden werden, mittels welchem wenigstens eine physikalische und/oder chemische Eigenschaft qualitativ und/oder quantitativ als Messgröße erfassbar ist, wobei das Element hierzu vorzugsweise wenigstens ein elektronisches Bauteil aufweist. Darunter, dass das Sensorelement an dem Außenring „befestigt“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Sensorelement unmittelbar und/oder mittelbar an dem Außenring fixiert ist, wobei das Sensorelement an dem Außenring vorzugsweise durch höchstens zwei einstückig ausgebildete Verbindungsbauteile fixiert ist, welche zwischen dem Sensorelement und dem Außenring angeordnet sein können. Darunter, dass das Sensorelement an dem Lagerträgerelement „befestigt“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Sensorelement unmittelbar und/oder mittelbar an dem Lagerträgerelement fixiert ist, wobei das Sensorelement an dem Lagerträgerelement vorzugsweise durch höchstens zwei einstückig ausgebildete Verbindungsbauteile fixiert ist, welche zwischen dem Sensorelement und dem Lagerträgerelement angeordnet sein können. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine Lagerträgereinheit mit einer hohen Effizienz bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine kompakte Bauweise und eine einfache Montage erreicht werden, und zwar insbesondere in demjenigen Fall, in welchem die Lagerträgereinheit in eine Vorrichtung eingebaut ist, im Vergleich zu einer Vorrichtung, bei welcher das Sensorelement zu einer Baueinheit gehört, welche sich von der Lagerträgereinheit unterscheidet.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Sensorelement dazu vorgesehen ist, eine Drehgeschwindigkeit zu messen, mit welcher ein Innenring des Lagers relativ zu dem Außenring rotiert. Unter "vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet und/oder speziell programmiert verstanden werden. Hierdurch kann eine Drehbewegung des Innenrings auf konstruktiv einfache Weise festgestellt werden.
Vorzugsweise ist das Lagerträgerelement zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder zumindest teilweise aus Blech gebildet. Unter einem "Kunststoff" soll insbesondere ein organisches Polymer und vorzugsweise ein Festkörper verstanden werden, dessen Grundbestandteil synthetisch oder halbsynthetisch aus monomeren organischen Molekülen hergestellt ist. Unter "Blech" soll insbesondere ein Metallelement verstanden werden, welches bei seiner Herstellung umgeformt und vorzugsweise gewalzt wurde. Dadurch kann eine konstruktiv einfache, stabile und kostengünstige Bauweise erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
1 zeigt einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Lagerträgereinheit und eine Welle,
2 zeigt einen Teilschnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagerträgereinheit und eine Welle, wobei eine Dichtungseinheit der Lagerträgereinheit mit einem Kunststoffelement an einem Lagerträgerelement befestigt ist,
3 zeigt einen Teilschnitt durch ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lagerträgereinheit und eine Welle, wobei ein Sensorelement der Lagerträgereinheit dazu vorgesehen ist, in einem Ölraum angeordnet zu sein.
1 zeigt einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Lagerträgereinheit und eine Welle 42. Die Lagerträgereinheit weist ein Lager 12 auf, welches als Wälzlager ausgebildet ist. Ferner umfasst die Lagerträgereinheit ein Lagerträgerelement 10, welches an seinem gesamten Wandbereich eine Wandstärke von 4 mm aufweist. Das Lagerträgerelement ist vollständig aus Blech gebildet und einstückig ausgebildet. Ein Außenring 14 des Lagers ist mittels einer Scheibe 44 an dem Lagerträgerelement befestigt. Das Lager ist als Kugellager ausgebildet. Die Lagerträgereinheit ist relativ zu der Welle in Axialrichtung der Welle fixiert. Hierzu ist ein Innenring 18 des Lagers zusammen mit einer Blechhülse 52 zwischen einem Absatz 46 der Welle und einem Sprengring 48 eingeklemmt.
Die Lagerträgereinheit weist ein Sensorelement 16 auf, welches unmittelbar an dem Außenring befestigt ist. Dadurch ist das Sensorelement mittelbar an dem Lagerträgerelement befestigt. Prinzipiell ist denkbar, dass das Sensorelement mittelbar an dem Außenring befestigt ist. Das Sensorelement 16 umfasst einen Hall-Sensor, welcher dazu vorgesehen ist, mit einem ringförmigen Element 50 zusammenzuwirken, welches an dem Innenring befestigt ist und welches mehrere magnetisierte, voneinander beanstandete Bereiche aufweist, welche äquidistant entlang der Umfangsrichtung der Welle angeordnet sind. Durch das Zusammenwirken des Hall-Sensors mit dem Element 50 bestimmt das Sensorelement bei einem Betriebsvorgang eine Drehgeschwindigkeit des Innenrings und damit der Welle. Alternativ kann auch ein Sensorelement 16 eingebaut sein, bei welchem ein anderes Messprinzip und/oder ein anderer Aufbau zum Einsatz kommt. Der Innenring ist drehfest mit der Welle verbunden. Bei einer Drehung der Welle dreht sich diese relativ zu dem Außenring. Alternativ oder zusätzlich ist auch die Erfassung einer Drehrichtung und/oder einer Verdrehposition vorstellbar.
Die Lagerträgereinheit weist einen Befestigungsbereich 26 auf, der ringförmig ausgebildet ist und eine Dichtungseinheit 20 der Lagerträgereinheit an dem Lagerträgerelement befestigt. Der Befestigungsbereich 26 umfasst eine zylindermantelförmige Befestigungsfläche 32 der Dichtungseinheit und eine Fläche des Lagerträgerelements, welche eine Form einer Innenfläche eines Hohlzylinders aufweist. Die Befestigungsfläche 32 und die Innenfläche sind stoffschlüssig entlang der gesamten Befestigungsfläche 32 aneinander befestigt, so dass zuverlässig verhindert wird, dass Flüssigkeit ausgehend von einem axialen Endbereich der Dichtungseinheit, welcher von dem Lager abgewandt ist, zwischen dem Lagerträgerelement und der Dichtungseinheit in Richtung des Lagers bis zu dem Lager gelangen kann. Die Befestigungsfläche umgibt eine Achse 34, um welche der Innenring des Lagers relativ zu dem Außenring drehbar ist. Ferner umgibt das Lagerträgerelement die Dichtungseinheit in Bezug auf eine Radialrichtung 40 des Lagers.
Das Sensorelement 16 ist auf einer ersten Seite 22 des Lagers 12 angeordnet, welche einer zweiten Seite 24 des Lagers, an welcher die Dichtungseinheit 20 angeordnet ist, gegenüberliegt.
Die Dichtungseinheit ist einstückig aus einem Elastomer gebildet. Es besteht kein unmittelbarer materieller Kontakt zwischen der Dichtungseinheit und dem Lager, so dass keine Reibung zwischen dem Lager und der Dichtungseinheit auftreten kann. Außerdem weist die Dichtungseinheit eine Dichtlippe 38 auf, die relativ zu der Befestigungsfläche 32 in Bezug auf die Radialrichtung 40 innen liegt. Alternativ kann die Dichtungseinheit mehrstücking sein und aus mehreren unterschiedlichen Materialien bestehen. Auch sind andere Materialien als Elastomere einsetzbar.
Bei einem Verfahren zur Herstellung der Lagerträgereinheit wird die Befestigungsfläche stoffschlüssig an dem Lagerträgerelement befestigt. Ferner wird der Außenring an dem Lagerträgerelement befestigt.
In einem vollständig montierten und eingebauten Zustand ist die Lagerträgereinheit in eine Vorrichtung mit einem Elektromotor, wie zum Beispiel einer Kraftfahrzeugvorrichtung, eingebaut. Dabei dichtet die Dichtungseinheit einen Ölraum 28 der Vorrichtung gegen einen Raumbereich 30 der Vorrichtung ab. Der Ölraum weist Öl zur Schmierung eines Getriebes der Vorrichtung auf. Falls in den Raumbereich 30 Öl vordringen könnte, würde dieses in den Elektromotor eindringen und diesen schädigen. Der Elektromotor treibt die Welle 42 an, welche eine Eingangswelle des Getriebes antreibt. Zur Abdichtung des Raumbereichs 30 gegenüber dem Ölraum 28 liegt die Dichtlippe 38 an der Welle an.
Des weiteren weist das Lagerträgerelement an einem Bereich, welcher in Radialrichtung 40 außerhalb des Lagers liegt, Öffnungen auf, durch welche in dem vollständig montierten und eingebauten Zustand Schrauben geschraubt sind, die das Lagerträgerelement an einem Gehäuse befestigen.
In den 2 und 3 sind alternative Ausführungsbeispiele dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in 2 und 3 die Buchstaben „a“ bzw. „b“ hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 1, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 1 verwiesen werden kann.
In dem im 2 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel weist die Lagerträgereinheit ein Kunststoffelement sechs und 30 auf, welches einen Außenring 14a eines Lagers 12a ein einem Lagerträgerelement 10 der Lagerträgereinheit befestigt. Eine Dichtungseinheit 20a der Lagerträgereinheit ist mittels eines Befestigungsbereichs 26a an dem Lagerträgerelement befestigt. Der Befestigungsbereich weist einen Teil des Kunststoffelements auf. Eine Befestigungsfläche der Dichtungseinheit 20 ist direkt an dem Kunststoffelement befestigt. Außerdem ist das Kunststoffelement unmittelbar an dem Außenring befestigt.
Das Kunststoffelement ist einstückig ausgebildet. Durch das Vorhandensein des Kunststoffelements können Unterschiede im Innendurchmesser des Lagerträgerelements entlang einer Achse 34a ausgeglichen werden.

In dem in 3 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel ist eine Dichtungseinheit 20b der Lagerträgereinheit in einem vollständig montierten und eingebauten Zustand in einem Raumbereich 30b einer Vorrichtung angeordnet. Ferner ist ein Sensorelement 16b der Lagerträgereinheit in einem Ölraum 28b der Vorrichtung angeordnet. Öl des Raums ist in das Lager 12b eingedrungen und schmiert dieses. Bezugszeichenliste

10	Lagerträgerelement
12	Lager
14	Außenring
16	Sensorelement
18	Innenring
20	Dichtungseinheit
22	Seite
24	Seite
26	Befestigungsbereich
28	Ölraum
30	Raumbereich
32	Befestigungsfläche
34	Achse
36	Kunststoffelement
38	Dichtlippe
40	Radialrichtung
42	Welle
44	Scheibe
46	Absatz
48	Sprengring
50	Element
52	Blechhülse

Claims

Lagerträgereinheit mit wenigstens einem Lager (12) und zumindest einem dünnwandigen Lagerträgerelement (10), an welchem ein Außenring (14) des Lagers befestigt ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein Sensorelement (16), welches an dem Außenring (14) und/oder an dem Lagerträgerelement (10) befestigt ist.
Lagerträgereinheit nach Anspruch 1, wobei das Sensorelement (16) dazu vorgesehen ist, eine Drehgeschwindigkeit zu messen, mit welcher ein Innenring (18) des Lagers (12) relativ zu dem Außenring rotiert.
Lagerträgereinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Lagerträgerelement (10) zumindest teilweise aus Kunststoff und/oder zumindest teilweise aus Blech gebildet ist.
Lagerträgereinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lagerträgereinheit wenigstens eine Dichtungseinheit mit wenigstens einer Befestigungsfläche (32) aufweist, mittels der die Dichtungseinheit (20) mittelbar und/oder unmittelbar an dem Lagerträgerelement (10) befestigt ist.
Lagerträgereinheit nach Anspruch 4, wobei das Sensorelement (16) auf einer ersten Seite (22) des Lagers (12) angeordnet ist, welche einer zweiten Seite (24) des Lagers, an welcher die Dichtungseinheit (20) angeordnet ist, gegenüberliegt.
Lagerträgereinheit nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Lagerträgereinheit einen Befestigungsbereich (26) aufweist, der die Dichtungseinheit (20) an dem Lagerträgerelement (10) befestigt und flüssigkeitsdicht und im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung, insbesondere Kraftfahrzeugvorrichtung, mit einer Lagerträgereinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Dichtungseinheit (20) einen Ölraum (28) der Vorrichtung, der Öl zur Schmierung eines Getriebes der Vorrichtung enthält, gegen einen Raumbereich (30) der Vorrichtung, von dem aus Flüssigkeit in einen Elektromotor der Vorrichtung fließen kann, abdichtet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Sensorelement (16) im Ölraum (28) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Lager (12) durch Öl des Ölraums (28) geschmiert ist.
Sensierverfahren, insbesondere mit einer Lagerträgereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem ein Sensorelement (16), welches an einem Außenring (14) eines Lagers befestigt ist, eine Betriebskenngröße misst, wobei der Außenring an einem dünnwandigen Lagerträgerelement (10) befestigt ist.