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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Lageranordnung mit einem axialen Wälzlager.
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In einem Antriebsstrang, beispielsweise an Bord eines Kraftfahrzeugs, müssen axial wirkende Kräfte, die einer relativen Drehbewegung unterliegen, gegeneinander abgestützt werden. Dazu kann ein Wälzlager verwendet werden, das eine Anzahl Wälzkörper umfasst, die auf einem Umfang um die Drehachse verteilt sind, sowie eine vordere und eine hintere Axialscheibe, die auf unterschiedlichen axialen Seiten der Wälzkörper liegen. Die Wälzkörper können mittels eines Käfigs zu einer separat handhabbaren Einheit zusammengefügt sein. Beim Einbauen eines derartigen axialen Wälzkörperlagers muss üblicherweise die radiale Position wenigstens einer der Axialscheiben definiert werden, um das Funktionieren der Lageranordnung sicherzustellen. Ein Maschinenelement, das die axialen Kräfte in die Lageranordnung einleiten soll, ist häufig entsprechend geformt, sodass der bezüglich der Drehachse zentrierte Sitz der Lageranordnung unterstützt wird. Sind keine speziellen Vorrichtungen oder Vorsprünge an dem Maschinenelement vorgesehen, so muss der zentrierte Sitz der korrespondierenden Axialscheibe auf andere Weise sichergestellt werden.
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DE 197 161 95 zeigt ein axiales Wälzkörperlager, bei dem eine der Axialscheiben integriert mit einer radialen Sicherung an dem Maschinenelement ausgeführt ist.
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Dabei ist nachteilig, dass das Halteelement an einer Oberfläche die axiale Laufbahn zur Anlage der Wälzkörper bildet, an die üblicherweise hohe Anforderungen gestellt sind. Die integriert mit dem Halteelement ausgebildete Axialscheibe muss daher üblicherweise aus einem hochfesten Werkstoff bestehen, wodurch Produktion und Handhabung schwierig und damit kostspielig sein können.
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Alternativ dazu kann die Axialscheibe als Drehteil ausgeführt werden, wobei eine axiale Vertiefung vorgesehen sein kann, um den Sitz der Axialscheibe an dem Maschinenelement zu definieren.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lageranordnung bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Lageranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Eine Lageranordnung zur Übertragung von Axialkräften entlang einer Drehachse umfasst eine Anzahl Wälzkörper, die auf einem Umfang um die Drehachse angeordnet sind, eine Axialscheibe mit einer axialen Laufbahn zur Anlage der Wälzkörper und ein aus einem Blech herstellbares Halteelement. Dabei liegt das Halteelement in einem ersten radial inneren Bereich flach an der Axialscheibe an und ist in einem zweiten, radial äußeren Bereich derart gebogen, dass es an der radialen Außenseite der Axialscheibe anliegt.
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Dadurch kann die Axialscheibe einfach an einem Maschinenelement ausgerichtet werden, das dazu eingerichtet ist, die Axialkräfte in die Axialscheibe einzuleiten. Die Axialscheibe kann dadurch während des Einbaus oder in Betrieb in ihrer Position bezüglich der Drehachse passend ausgerichtet werden. Im Unterschied zu bekannten Lösungen kann durch das Vorsehen unterschiedlicher Bauelemente für die Axialscheibe und das Halteelement ein herkömmliches axiales Wälzlager mittels des Halteelements kostengünstig so erweitert werden, dass die Haltefunktion gewährleistet ist. Dabei ist an die Material- und Oberflächenqualität des Halteelements keine besonders hohe Anforderung zu stellen, sodass das Halteelement kostengünstig hergestellt werden kann.
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Der zweite Bereich ist bevorzugterweise so geformt, dass er eine radiale Haltekraft auf die Axialscheibe ausübt. Dadurch ist das Halteelement durch die radiale Haltekraft an der Axialscheibe spielfrei und unverlierbar geführt. Die Handhabung der Lageranordnung kann dadurch erleichtert oder eine Ausrichtungsqualität der Axialscheibe bezüglich des Maschinenelements verbessert sein.
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In einer weiteren Ausführungsform sind einzelne, auf einem Umfang um die Drehachse verteilte Abschnitte des zweiten Bereichs radial nach innen gebogen, um das Halteelement axial an der Axialscheibe zu halten. Die Abschnitte können die Axialscheibe insbesondere in axialer Richtung hinterschneiden. Bevorzugterweise sind die Abschnitte so ausgeführt, dass ein Aufsetzen bzw. Einrasten des Halteelements an der Axialscheibe erleichtert ist. Axiale Enden der Abschnitte können dazu leicht radial nach außen gebogen sein.
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Bevorzugterweise sind drei Abschnitte vorgesehen, die weiter bevorzugterweise gleichmäßig auf dem Umfang verteilt sind. Dadurch kann die Lage des Halteelements bezüglich der Axialscheibe genau definiert sein, ohne dass eine Über- oder Unterbestimmung vorläge. Die Position der Axialscheibe bezüglich des Halteelements kann so stets wohldefiniert sein.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegen zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich ein axialer dritter und ein radialer vierter Bereich. Eine Ausrichtung des Halteelements an einem Maschinenelement kann so erleichtert sein.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der dritte Bereich dazu eingerichtet ist, radial innen an einer radial äußeren Begrenzung eines Maschinenelements anzuliegen, in das die Axialkräfte eingeleitet werden sollen. Das Maschinenelement kann insbesondere einen um die Drehachse umlaufenden Ring oder Absatz aufweisen, an dem der dritte Bereich radial außen anliegen kann. Ein weiterer Abschnitt des Maschinenelements liegt vorzugsweise in axialer Richtung am ersten Bereich an, um die Axialkräfte durch das Halteelement an die Axialscheibe zu übertragen.
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In einer Ausführungsform überdecken der erste, der dritte und der vierte Bereich des Halteelements zusammen die Laufbahn der Axialscheibe in radialer Richtung. Das Halteelement kann so besonders gut an die Geometrie der Axialscheibe angepasst sein. Dadurch kann eine kompakte Lageranordnung entstehen, die leicht handhabbar sein kann.
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Das Halteelement ist bevorzugterweise aus einem niedrig legierten Stahl gefertigt. Als niedrig legiert wird üblicherweise ein Stahl bezeichnet, bei dem kein Legierungselement einen mittleren Gehalt von 5 Massenprozent überschreitet.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Halteelement mittels spanloser Fertigungstechnik herstellbar ist. Insbesondere kann das Halteelement durch Stanzen und Biegen herstellbar sein.
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Das Halteelement kann so kostengünstig hergestellt werden. Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine Lageranordnung;
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2 eine Detailvergrößerung der Lageranordnung von 1 und
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3 eine Lageranordnung im eingebauten Zustand
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1 zeigt eine Lageranordnung 100 zur Übertragung von Axialkräften entlang einer Drehachse 105. Die Lageranordnung 100 ist insbesondere zur Anwendung in einem Antriebsstrang an Bord eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Allgemein ist eine Anwendung überall dort möglich, wo zwei Maschinenelemente um eine Drehachse 105 drehbar gegeneinander gelagert sind und aufeinander eine Axialkraft ausüben.
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Die Lageranordnung 100 umfasst eine Anzahl Wälzkörper 110, die auf einem Umfang um die Drehachse 105 angeordnet sind, eine erste Axialscheibe 115 und ein Halteelement 120. Bevorzugterweise ist auch eine zweite Axialscheibe 125 vorgesehen. Die beiden Axialscheiben 115 und 125 liegen axial auf unterschiedlichen Seiten der Anordnung von Wälzkörpern 110. Die Wälzkörper 110 können kugel-, kegel-, tonnenoder nadelförmig ausgeführt sein. In der dargestellten Ausführungsform ist die Länge der Wälzkörper 110 größer als ihr Durchmesser, sodass von einem axialen Nadellager 100 gesprochen werden kann. Die Wälzkörper 110 können mittels eines Käfigs 130 in ihrer Ausrichtung bezüglich der Drehachse 105 oder bezüglich jeweils benachbarten Wälzkörpern 110 gehalten sein. Bevorzugterweise sind die Wälzkörper 110 radialsymmetrisch ausgerichtet.
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Das Halteelement 120 ist aus einem Blech herstellbar und so geformt, dass es mittels Klemmkraft an der ersten Axialscheibe 115 gehalten ist. Die Form des Halteelements 120 ist bevorzugterweise so gewählt, dass das Halteelement 120 formschlüssig in ein Maschinenelement eingreifen kann, das dazu eingerichtet ist, eine axiale Kraft in die Lageranordnung 100 und insbesondere die erste Axialscheibe 115 einzuleiten. Dazu sind unterschiedliche Ausführungsformen möglich.
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2 zeigt eine Detailvergrößerung der Lageranordnung 100 von 1. Der in 2 dargestellte Bereich liegt in 1 in einem Kreis, der mit dem Buchstaben X markiert ist. Anhand von 2 sollen unterschiedliche Ausführungsformen für das Halteelement 120 genauer erläutert werden.
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Das Halteelement 120 weist einen ersten Bereich 205 auf, der radial am weitesten innen liegt und sich in axialer Richtung erstreckt. Der erste Bereich 205 liegt flach an einer axialen Begrenzungsfläche der ersten Axialscheibe 115 an.
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In einem radial äußeren, zweiten Bereich 210 erstreckt sich das Halteelement 120 in radialer Richtung und liegt radial außen an der ersten Axialscheibe 115 an.
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Bevorzugterweise grenzt radial außen an den ersten Bereich 205 ein dritter Bereich 215 an, der sich in axialer Richtung erstreckt. Eine radial innere Begrenzungsfläche des dritten Bereichs 215 ist insbesondere zur Anlage an einem Maschinenelement vorgesehen, das über das Halteelement 120, insbesondere den ersten Abschnitt 205, eine axiale Kraft in die erste Axialscheibe 115 und damit in die Lageranordnung 100 einleiten kann.
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Ist der dritte Bereich 215 vorgesehen, so ist ein vierter Bereich 220 dazu vorgesehen, den dritten Bereich 215 mit dem zweiten Bereich 210 zu verbinden. Der vierte Bereich 220 erstreckt sich bevorzugterweise in radialer Richtung.
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Um das Halteelement 120 axial an der ersten Axialscheibe 115 zu halten, kann der zweite Bereich 210 zusätzlich dazu ausgebildet sein, dieerste Axialscheibe 115 axial zu hinterschneiden. Um ein Montieren oder Demontieren des Halteelements 120 an der ersten Axialscheibe 115 zu erleichtern, kann die Hinterschneidung auf einen Abschnitt 225 begrenzt sein, von dem mehrere auf einem Umfang um die Drehachse 105 am zweiten Bereich 210 vorgesehen sein können. Die Hinterschneidung kann bewirkt werden, indem das Halteelement 120 entsprechend radial nach innen gebogen wird. Um eine Montage des Halteelements 120 an der ersten Axialscheibe 115 zu erleichtern, kann zusätzlich das axiale Ende des zweiten Bereichs 210 radial nach außen gebogen werden, um eine Montageschräge zu bilden.
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In der dargestellten Ausführungsform weist die erste Axialscheibe 115 als radial äußere Begrenzungsfläche einen Abschnitt eines Konus auf, sodass das Hinterschneiden der radial äußersten Begrenzung der ersten Axialscheibe 115 axial im Bereich der ersten Axialscheibe 115 stattfinden kann. Weist die erste Axialscheibe 115 eine zylindrische Außenoberfläche auf wie in der dargestellten Ausführung die zweite Axialscheibe 125, so muss die Hinterschneidung axial jenseits der ersten Axialscheibe 115 erfolgen.
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Die Abschnitte 225, auf denen die Hinterschneidungen ausgeformt sind, sind vorzugsweise auf einem Umfang um die Drehachse 105 verteilt, und zwar vorzugsweise gleichmäßig. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind drei Abschnitte 225 vorgesehen, die um jeweils ca. 120° um die Drehachse 105 versetzt sind. Es können auch mehr oder weniger Abschnitte 225 vorgesehen sein.
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In einer axialen Richtung der Wälzkörper 110 ist an der ersten Axialscheibe 115 eine Laufbahn 230 gebildet, auf der die Wälzkörper 110 abrollen können. Es ist bevorzugt, dass wenigstens ein radialer Abschnitt der Laufbahn 230 dem ersten Abschnitt 205 des Halteelements 120 axial gegenüber liegt, so dass axiale Kräfte der Wälzkörper 115 einfach durch das Halteelement 120 axial an ein anliegendes Maschinenelement weiter geleitet werden können, ohne dass die Gefahr einer Deformation des Halteelements 120 besteht. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Laufbahn 230 radial nach außen bis in einen Bereich, in dem der dritte Abschnitt 215 bzw. der vierte Abschnitt 220 liegt.
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3 zeigt eine Lageranordnung 100, analog zur Lageranordnung 100 der 1 oder 2, im eingebauten Zustand. Im Unterschied zur Lageranordnung 100 der 1 und 2 sind hier jedoch die erste Axialscheibe 115 und das Halteelement 120 einstückig miteinander integriert ausgeführt. 3 dient hauptsächlich der Veranschaulichung eines möglichen Einsatzfalls der Lageranordnung 100 der 1 oder 2.
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Die dargestellte Lageranordnung 100 ist axial zwischen einem ersten Maschinenelement 305 und einem zweiten Maschinenelement 310 angeordnet. Die Maschinenelemente 305 und 310 sind um die Drehachse 105 drehbar gegeneinander gelagert. Dabei können die Maschinenelemente 305 und 310 Axialkräfte entlang der Drehachse 105 gegeneinander ausüben, die über die Lageranordnung 100 übertragen wird. Beispielsweise können die Maschinenelemente 305 und 310 Elemente einer Kupplung, insbesondere einer Reibkupplung, weiter bevorzugt einer Doppelkupplung, die in einem Ölbad laufen kann, sein. Eines der Maschinenelemente 305, 310 kann eine Welle umfassen, die dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment um die Drehachse 105 zu übertragen. Auf diese Weise kann die Lageranordnung 100 vorteilhaft beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Lageranordnung
- 105
- Drehachse
- 110
- Wälzkörper
- 115
- erste Axialscheibe
- 120
- Halteelement
- 125
- zweite Axialscheibe
- 130
- Käfig
- 205
- erster Bereich
- 210
- zweiter Bereich
- 215
- dritter Bereich
- 220
- vierter Bereich
- 225
- Abschnitt
- 230
- Laufbahn
- 305
- erstes Maschinenelement
- 310
- zweites Maschinenelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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