-
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageraufnahme für eine Wellenlagerung, mit einem hülsenartigen Lagerauge und mit einer das Lagerauge umgebenden Umfangsrippe. Die Erfindung betrifft ferner ein Getriebegehäuse für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer solchen Wälzlageraufnahme, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Wälzlageraufnahme.
-
Eine gattungsbildende Wälzlageraufnahme ist beispielsweise aus der Patentanmeldung
DE 100 47 233 A1 bekannt. Darin ist ein Maschinengehäuse mit einem Lagergehäuse beschrieben, dessen Lagersitz über eine mit Rippen versehene Lagergehäusewand an eine Gehäusewand des Maschinengehäuses angeschlossen ist. Die Lagergehäusewand weist mindestens eine ringförmige, den Lagersitz mindestens teilweise umfassende Umfangsrippe auf. Diese Struktur soll die Formsteifigkeit des Lagergehäuses verbessern.
-
Die Patentanmeldung
DE 10 2012 008 653 A1 beschreibt ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse. Aus einer Getriebegehäuseoberfläche steht eine ringförmige, als Lageraufnahme fungierende Verdickung hervor, wobei Stege sich von der ringförmigen Verdickung radial erstrecken. Die Stege münden in einen polygonalen Steg, welcher in Umfangsrichtung um die im Lager aufgenommene Welle umlaufend angeordnet ist. Diese Struktur soll die Ableitung der Lagerkräfte verbessern, sodass die Wandung des restlichen Getriebegehäuses dünnwandig ausführbar ist.
-
Der Lagersitz eines Lagerauges muss mit hoher geometrischer Präzision hergestellt werden, da ansonsten die Laufbahn des Wälzlagers unrund werden kann. Durch eine derart unrunde Lagerlaufbahn können Schwingungen und Geräusche entstehen. Im schlimmsten Fall kommt es zum Ausfall des Wälzlagers.
-
Eine geeignete Methode zur spanenden Bearbeitung des Lagersitzes ist eine radiale Spannung und Zentrierung mittels einer 3-Backen-Spannvorrichtung. Besonders bei großen Bauteilen, wie beispielweise eines Lagerschildes eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug, ist eine Spannung nahe der Lageraufnahme zu bevorzugen, um die Lagetoleranzen zu minimieren. Durch die beim Spannen der Lageraufnahme aufgebrachten Kräfte wird der Lagersitz abhängig von seiner Steifigkeit verformt. An jenen Stellen am Umfang des Lagersitzes, an denen die Backen der Spannvorrichtung auf das Lagerauge drücken, wird bei der spanenden Bearbeitung mehr Material abgenommen als an anderen Stellen entlang des Lagersitzes. Ist eine Reduktion der Spannkraft nicht möglich, so müsste eine mehrstufige Bearbeitung des Lagersitzes erfolgen. Eine damit verbundene erneute Aufspannung der Wälzlageraufnahme ist jedoch unwirtschaftlich.
-
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Wälzlageraufnahme für eine Wellenlagerung bereitzustellen, welche weitgehend unempfindlich gegen hohe radiale Spannkräfte ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine solche Wälzlageraufnahme anzugeben.
-
Die erste Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Die weitere Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
-
Die für eine Wellenlagerung geeignete Wälzlageraufnahme umfasst ein hülsenartiges Lagerauge und eine das Lagerauge umgebende Umfangsrippe. Erfindungsgemäß ist die Umfangsrippe in Form eines gleichseitigen Polygons mit zumindest drei Seiten ausgebildet, dessen Zentrum im Wesentlichen auf der Drehachse der zu lagernden Welle liegt. Die Gleichseitigkeit des Polygons und die Konzentrizität zwischen Polygon-Zentrum und Lagersitz-Achse sind dabei so auszulegen, dass herstellungsbedingte Toleranzen und andere unvermeidliche Lageabweichungen mit zu berücksichtigen sind. Die Ecken des Polygons sind abgeflacht, wodurch radial nach außen weisende Aufnahmeflächen gebildet werden. Zwischen den Aufnahmeflächen und einem Außendurchmesser des Lagerauges sind taschenförmige Ausnehmungen ausgebildet.
-
Die Aufnahmeflächen bilden bei der Herstellung der Wälzlageraufnahme die Schnittstelle zwischen der Wälzlageraufnahme und den Spannbacken der Spannvorrichtung. Durch die Gleichseitigkeit des Polygons und dessen Konzentrizität zur Achse des Lagersitzes wird die Wälzlageraufnahme beim Spannen an den Aufnahmeflächen radial zentriert. An dieser Stelle sei festgehalten, dass die Aufnahmeflächen nicht zwingend durch ebene Flächen gebildet sind. Vielmehr sind die Aufnahmeflächen bevorzugt gekrümmt ausgeführt, wobei sich der Krümmungsradius von der Aufnahmefläche zu einem Krümmungszentrum auf der Achse des Lagersitzes erstreckt.
-
Durch die taschenförmigen Ausnehmungen zwischen den Aufnahmeflächen und dem Außendurchmesser des Lagerauges wirkt die ausgehend von den Spannbacken wirkende radiale Kraft nicht direkt auf das Lagerauge, sondern wird auf die Umfangsrippe verteilt. Dadurch wird die auf das Lagerauge wirkende radiale Kraft gleichmäßig auf dessen Umfang verteilt. Infolgedessen wird eine ungleichmäßige spanende Bearbeitung des Lagersitzes vermieden.
-
Vorzugsweise sind die taschenförmigen Ausnehmungen derart ausgebildet, dass die Umfangsrippe den Außendurchmesser des Lagerauges im Wesentlichen tangential berührt. Auch bei dieser Betrachtung sind übliche Form- und Lagetoleranzen zu berücksichtigen. Unter Berührung wird in diesem Zusammenhang auch eine Überdeckung zwischen Lagerauge und Umfangsrippe verstanden. In anderen Worten ausgedrückt sind die taschenförmigen Ausnehmungen daher so groß, dass die Umfangsrippe an der Mitte jeder Polygon-Seite das Lagerauge berührt oder sich mit dem Lagerauge überdeckt. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Verteilung der Spannkräfte auf das Lagerauge erreicht.
-
Vorzugweise weist die Umfangsrippe die Form eines dreiseitigen Polygons auf. Folglich weist die Umfangsrippe auch drei Aufnahmeflächen auf. Durch diese Ausbildung kann eine einfache Spannvorrichtung mit drei Spannbacken verwendet werden.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind an den Seiten der polygonartigen Umfangsrippe Versteifungsflächen oder Versteifungsrippen angeordnet. Dies dient im Wesentlichen zur Verbesserung der Formsteifigkeit der Wälzlageraufnahme.
-
Vorzugsweise ist die Wälzlageraufnahme Bestandteil eines Lagerschilds. Ein Lagerschild ist in der Regel fester oder lösbarer Bestandteil eines Gehäuses. Um die korrekte Aufspannung bei der mechanischen Bearbeitung zu gewährleisten ist es ausreichend, wenn die Umfangsrippe nur auf einer Stirnseite des Lagerschilds angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Lagerschilds sind vorzugsweise mehrere, vom Lagerauge radial nach außen führende Versteifungsrippen angeordnet. Eine derartige Geometrie ist besonders bei einem im Gussverfahren hergestellten Lagerschild zu realisieren, beispielsweise in Aluminium-Druckguss. Derart kann sowohl die Formsteifigkeit des Lagerschilds als auch seine Widerstandsfähigkeit gegen hohe Spannkräfte bei geringem Materialeinsatz gewährleistet werden.
-
Die Umfangsrippe kann Unterbrechungen aufweisen, welche als Schnittstellen zu einer Wälzlagerschmierung ausgebildet sind. An einer solchen Schnittstelle kann eine Schmiermittelführung Schmiermittel zu einer Bohrung in der Wälzlageraufnahme zuführen oder von dieser abführen. Die Bohrung verläuft ausgehend von der Unterbrechung in der Umfangsrippe durch das Lagerauge hindurch zum Lagersitz. Die Unterbrechung kann die Umfangsrippe auch nur zum Teil unterbrechen.
-
Die Wälzlageraufnahme kann Bestandteil eines Getriebegehäuses eines Kraftfahrzeuggetriebes sein. Besonders bei Kraftfahrzeuggetrieben ist auf einen hochwertigen Lagersitz der Wälzlager zu achten, da ein Wälzlagerschaden im schlimmsten Fall zum Blockieren einer Getriebewelle führen kann. Ein derartiger Schaden kann eine sicherheitskritische Situation des Kraftfahrzeugs herbeiführen.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen Wälzlageraufnahme. In einem ersten Schritt wird die Wälzlageraufnahme an den Aufnahmeflächen durch eine Spannvorrichtung radial gespannt und zentriert. In einem zweiten Schritt erfolgt die mechanische Bearbeitung des Lagersitzes. Dadurch wird eine gleichmäßig runde Laufbahn des später in die Wälzlageraufnahme einzusetzenden Wälzlagers erreicht.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
-
1 zeigt eine Wälzlageraufnahme als Bestandteil eines Lagerschilds in einer Frontansicht.
-
2 zeigt die Wälzlageraufnahme als Bestandteil des Lagerschilds in einer Schnittansicht.
-
3 zeigt die Wälzlageraufnahme als Bestandteil des Lagerschilds in einer isometrischen Ansicht.
-
1 zeigt schematisch eine Wälzlageraufnahme WA in einer Frontansicht. 2 zeigt eine Schnittansicht der Ebene A-A, welche in 1 angegeben ist. 3 zeigt die Wälzlageraufnahme WA in einer isometrischen Ansicht. Die Wälzlageraufnahme WA ist Bestandteil eines Lagerschilds S, und weist ein Lagerauge LA mit einem Lagersitz LS auf. Um das Lagerauge LA herum ist eine Umfangsrippe R ausgebildet, welche in ihrer Grundform als dreiseitiges Polygon mit gleichen Seitenlängen ausgebildet ist. Die Ecken des Polygons sind abgeflacht, wodurch an jeder Ecke des Polygons Aufnahmeflächen AF gebildet werden. Die polygonförmige Umfangsrippe R ist derart angeordnet, dass ein Zentrum des Polygons im Wesentlichen auf der Achse des Lagersitzes LS liegt. Somit ist die Umfangsrippe R konzentrisch zum Lagersitz LS, bzw. zum Lagerauge LA angeordnet. Insbesondere in 1 ist gut zu erkennen, dass die Aufnahmeflächen AF gekrümmt sind, wobei das Zentrum des Krümmungsradius konzentrisch zur Achse des Lagersitzes LS ist.
-
In einem radialen Zwischenraum zwischen jeder Aufnahmefläche AF und dem Lagerauge LA ist je eine Ausnehmung AN angeordnet. Die Ausnehmungen AN sind derart ausgebildet, dass die Umfangsrippe R einen Außendurchmesser des Lagerauges LA tangential berührt. Unter dieser tangentialen Berührung ist keine Linienberührung zu verstehen, da sowohl Lagerauge LA als auch Umfangsrippe R Volumenkörper sind. Die tangentiale Berührung zwischen Lagerauge LA und Umfangsrippe R ist somit als eine Berührung oder Überdeckung dieser zwei Volumenkörper zu verstehen.
-
In der in 2 dargestellten Schnittansicht ist gut zu erkennen, dass auf jener Seite des Lagerauges LA, welche der Aufnahmefläche AF gegenüberliegt, eine Materialverdickung vorliegt. Diese Materialverdickung dient als Versteifungsfläche, und verbessert somit die Formsteifigkeit der Wälzlageraufnahme WA.
-
1 und 3 zeigen eine erste Stirnseite des Lagerschilds S. Die Umfangsrippe R ist lediglich auf dieser ersten Stirnseite des Lagerschilds S ausgebildet, wie in der in 2 dargestellten Schnittansicht gut zu erkennen ist. Auf der zweiten Stirnseite des Lagerschilds S können ausgehend vom Lagerauge LA mehrere, radial nach außen führende Versteifungsrippen angeordnet sein. Derartige Versteifungsrippen sind in der Schnittansicht gemäß 2 nicht zu sehen.
-
Die Umfangsrippe R gemäß der dargestellten Ausführungsform weist insgesamt zwei Unterbrechungen U auf, welche als Schnittstelle zu einer Wälzlagerschmierung ausgebildet sind. An einer solchen Schnittstelle kann eine Schmiermittelführung Schmiermittel zu einer Bohrung in der Wälzlageraufnahme WA zuführen oder von dieser abführen. Die Bohrung verläuft ausgehend von der Unterbrechung in der Umfangsrippe R durch das Lagerauge LA hindurch zum Lagersitz LS. Die Unterbrechung U kann die Umfangsrippe R auch nur zum Teil unterbrechen.
-
Bezugszeichen
-
-
- WA
- Wälzlageraufnahme
- LA
- Lagerauge
- LS
- Lagersitz
- R
- Umfangsrippe
- AF
- Aufnahmefläche
- AN
- Ausnehmung
- S
- Lagerschild
- U
- Unterbrechung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10047233 A1 [0002]
- DE 102012008653 A1 [0003]
