DE102017104675A1

DE102017104675A1 - Lagerbaugruppe

Info

Publication number: DE102017104675A1
Application number: DE102017104675.5A
Authority: DE
Inventors: Norman Parker; Jevon Kennell
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2017-09-14
Also published as: US20170261086A1; CN107191475A

Abstract

Eine Lagerbaugruppe umfasst ein Kegelelement, ausgelegt zur Aufnahme von Rollen. Eine Lagerschale ist zur Aufnahme des Kegelelements und für einen Rollkontakt mit den Rollen ausgelegt. Eine Lagerschalentasche erstreckt sich umlaufend um die Rückseite der Lagerschale und ist zur Aufnahme eines Vorspannelements ausgelegt.

Description

ANWENDUNGSBEREICH DER ERFINDUNG
Der Gegenstand der Erfindung betrifft Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge, und insbesondere eine vorgespannte Lagerbaugruppe.
HINTERGRUND
Kraftfahrzeug-Antriebssysteme verwenden typischerweise eine oder mehrere Drehwellen, gelagert durch geschmierte Lagerbaugruppen, angeordnet innerhalb verschiedener Gehäuseöffnungen, beispielsweise durch welche Drehwellen verlaufen. Zeitweise kann eine Vorspannung der Lagerbaugruppen erforderlich sein. Eine solche Vorspannung kann besonders wichtig sein bei Gehäusen aus Materialien, die Abmessungsschwankungen in Folge von thermischer Ausdehnung/Kontraktion während des Betriebs ausgesetzt sind (z. B. Aluminium).
Für die Vorspannung kann die Hinzufügung eines Vorspannelements zur Lagerbaugruppe, mit dem die Gesamtaxialabmessung vergrößert wird, erforderlich sein. Eine Erhöhung der Axiallänge der Lagerbaugruppe ist evtl. nicht wünschenswert oder möglich; insbesondere wenn ein solches Vorlastmerkmal eine notwendige Ergänzung einer bereits vorhandenen Konstruktion ist. Eine Lagerbaugruppe mit einem Vorspannelement zum Anlegen axialer Vorspannung ist notwendig, wenn eine Änderung der vorhandenen Lageraufnahmearchitektur nicht wünschenswert ist.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Lagerbaugruppe ein Kegelelement, ausgelegt zur Aufnahme von Rollen für einen Rolleingriff. Eine Lagerpfanne ist zur Aufnahme des darin enthaltenen Kegelelements und für den Rolleingriff mit den Rollen ausgelegt. Eine Lagerschalentasche erstreckt sich umlaufend um eine Stirnseite der Lagerschale und ist zur Aufnahme eines Vorspannelements ausgelegt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst eine Lagerbaugruppe zum Abstützen einer Drehwelle in einem Gehäuse eine Kegelbaugruppe mit einem Kegelelement mit Rollenbahn, ausgelegt zur Aufnahme von Rollen. Ein Käfigelement ist zum Halten der Rollen auf der Rollenbahn ausgelegt. Eine Lagerschale umfasst eine innere Rollenoberfläche zum Aufnehmen der Kegelbaugruppe und zum Rollkontakt mit den Rollen, und eine Außenumfangsfläche mit einem Durchmesser „D”, die das Einsetzen der Lagerbaugruppe in eine Lageröffnung des Gehäuses ermöglicht. Ein Fläche der Lagerschale umfasst eine Außenfläche der Lagerbaugruppe, die mit einem Befestigungselement eingreifen kann, um die Baugruppe in der Lageröffnung des Gehäuses zu halten, und eine Lagerschalentasche erstreckt sich umlaufend um die Außenfläche der Lagerschale und ist zur Aufnahme eines Vorspannelements ausgelegt, das betrieben wird, um eine Vorspannkraft „F” zwischen dem Befestigungselement und der Lagerschale anzuwenden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst ein Fahrzeug mit einer Differenzialbaugruppe ein Differenzialgehäuse, mit einem Differenzialgetriebesatz, angeordnet innerhalb eines inneren Abschnitts und gelagert innerhalb des Differenzialgehäuses für die Drehung durch eine Lagerbaugruppe, die in einer Lageröffnung im Gehäuse sitzt. Die Lagerbaugruppe umfasst eine Kegelbaugruppe, die aus einem Kegelelement mit einer Vorderseite, einer Rückseite, einem Boden und einer Rollenbahn, ausgelegt zur Aufnahme der Rollen, besteht. Ein Käfigelement hält die Rollen auf der Rollenbahn. Eine Lagerschale umfasst eine Vorderseite, eine Rückseite, eine innere Rollenoberfläche zur Aufnahme der Kegelbaugruppe und zum Rollkontakt mit den Rollen, und eine Außenumfangsfläche mit einem Durchmesser „D”, die das Einsetzen der Lagerbaugruppe in eine Lageröffnung des Differenzialgehäuses ermöglicht. Die Rückseite der Lagerschale umfasst eine Außenfläche der Lagerbaugruppe, die mit einem Befestigungselement einrasten kann, um die Baugruppe in der Lageröffnung des Gehäuses zu halten. Eine Lagerschalentasche erstreckt sich umlaufend um die Rückseite der Lagerschale, um eine Einsatzschulter zu definieren, zur Aufnahme eines Vorspannelements, das regelbar ist, um eine Vorspannkraft „F” zwischen dem Befestigungselement und der Lagerschale auszuüben; wobei die Vorspannkraft „F” die Lagerschale in eine Sitzposition in der Lageröffnung treibt, was die Ausrichtung der Lagerbaugruppe zur Folge hat.
Die oben genannten Eigenschaften, Vorteile und Details erscheinen, nur exemplarisch, in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht, in denen:
1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs und Antriebsstrangs, gemäß den erfindungsgemäßen Merkmalen ist;
2 eine Rückschnittansicht entlang der Linie 2-2 aus 1, von einer Differenzialbaugruppe gemäß den erfindungsgemäßen Merkmalen ist;
3 eine Schnittansicht einer Lagerbaugruppe gemäß den erfindungsgemäßen Merkmalen ist;
4 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Lagerbaugruppe aus 3 ist; und
5 eine Seitenansicht der Lagerbaugruppe aus 3 ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen gleiche Referenznummern gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen. Wie hier verwendet, ist der Begriff „Fahrzeug” nicht auf Automobile, Transporter, LKW oder SUVs beschränkt, sondern beinhaltet alle selbstfahrenden oder geschleppten Fördermittel, die dafür geeignet sind, eine Last zu transportieren. Die hierin beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen können an Fahrzeugkomponenten verwendet werden, aber die dargestellte Baugruppe kann in jeder geeigneten Anwendung eingesetzt werden, in der rotierende Komponenten Bauteile in entsprechenden Lagerbaugruppen gelagert werden (z. B. Anwendungen in den Bereichen Transport, Energie, Maschinenbau oder Luftverkehr).
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht 1 ein Fahrzeug 10, das eine Differenzialbaugruppe 12 aufweist. Das Fahrzeug 10 kann einen Motor 14, wie beispielsweise einen mit Benzin oder Diesel betriebenen Verbrennungsmotor, umfassen. Der Motor 14 kann ferner ein Hybridmotor sein, der einen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor kombiniert. Der Motor 14 und die Differenzialbaugruppe 12 sind an einem Rahmen oder einer anderen Fahrwerkstruktur 16 montiert. Der Motor 14 ist durch ein Getriebe 18 und eine Antriebswelle 20 an die Differenzialbaugruppe 12 gekoppelt. Das Getriebe ist so ausgeführt, dass es die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 14 verringert und das Abtriebsdrehmoment erhöht. Die Differenzialbaugruppe 12 überträgt das Abtriebsdrehmoment von der Antriebswelle 20 über Achsbaugruppen 24 durch einen Differenzialgetriebesatz 26 an die angetriebenen Räder 22.
In 2, mit weiterer Bezugnahme auf 1, ist der Differenzialgetriebesatz 26 in einem inneren Abschnitt 28 eines Differenzialgehäuses 30 der Differenzialbaugruppe 12 angeordnet. Der Differenzialgetriebesatz 26 nimmt den Abtrieb von der Antriebswelle 20 über ein Ritzel 31 auf, welches das Drehmoment auf einen Zahnkranz 32 überträgt. Der Differenzialgetriebesatz 26 ist für die Drehung innerhalb des Differenzialgehäuses 30 durch ein Paar Lagerbaugruppen 40, die in den Lageröffnungen 34 sitzen, auf den gegenüberliegenden Seiten des Differenzialgetriebesatzes, gelagert. Der Differenzialgetriebesatz 26 ist mit den inneren Enden 36 der Achsbaugruppen 24 gekoppelt, und unterstützt diese. Ein Befestigungselement 42 wie ein Sprengring ist gegen die Außenseite 44 der Lagerbaugruppe 40 angeordnet, und hält die Baugruppe in Position, innerhalb der Lageröffnungen 34 des Differenzialgehäuses 30.
Unter Bezugnahme auf 2 bis 5 umfasst die Lagerbaugruppe 40 eine Kegelbaugruppe 45, die über ein Kegelelement 46 mit einer Vorderseite 48, einer Rückseite 50 und einem Boden 52, verfügt. Das Kegelelement umfasst eine Rollenbahn 54, ausgelegt zur Aufnahme der Rollen 56. Die Rollen 56 können mit Kugellagern, Rollenlagern, Nadellagern oder anderen geeigneten Lagern ausgestattet sein. Ein Käfigelement 58 kann die Rollen 56 auf der Rollenbahn 54 halten. Die Kegelbaugruppe 45 kann in eine Lagerschale 60 eingesetzt werden. Die Lagerschale umfasst eine Vorderseite 62, einer Rückseite 64 und eine innere Rollenoberfläche 65, mit der die Rollen 56 in Rollkontakt kommen. Eine Außenumfangsfläche 66 hat einen Durchmesser „D” und ermöglicht das Einsetzen der Lagerbaugruppe 40 in die Lageröffnung 34 des Differenzialgehäuses 30. Die Rückseite 64 der Lagerschale 60 umfasst die Außenseite 44 der Lagerbaugruppe 40, mit der das Befestigungselement 42 eingerastet ist, um die Baugruppe in Position innerhalb der Öffnung 34 des Differenzialgehäuses 30 zu halten.
Eine Lagerschalentasche 70 erstreckt sich umlaufend um die Rückseite 64 der Lagerschale 60 und definiert eine Einsatzschulter 72, ausgelegt zur Aufnahme eines Vorspannelements 76. In einem Ausführungsbeispiel ist das Vorspannelement 76 eine Bellville-Scheibe, die betrieben wird, um eine Vorspannkraft „F” zwischen dem Befestigungselement 42 und der Lagerschale 60 anzuwenden. Beim Betrieb der Differenzialbaugruppe 12 kann die Temperatur des Differenzialgehäuses 30 aufgrund von Temperaturabweichungen variieren; was zu thermischer Ausdehnung und Kontraktion führt. Das Ergebnis der thermischen Ausdehnung des Differenzialgehäuses 30 kann ein Lösen der Lagerbaugruppe 40 in der Lageröffnung 34 sein. Die Vorspannkraft „F” hält die Lagerschale 60 in einer Sitzposition in der Lageröffnung 34, unabhängig von Maßabweichungen des Differenzialgehäuses 30. Die Anwendung der Lagerschalentasche 70 der Erfindung sieht die Hinzufügung des Vorspannelements 76 in der Lagerbaugruppe 40 vor, ohne Veränderung der im Differentialgehäuse erforderlichen axialen Länge, für die Anwendung der axialen Vorspannung auf die Lagerbaugruppe 40.
Während die Erfindung mit Bezug auf exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen, und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Materialsituation an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern dass sie auch alle Ausführungsformen beinhaltet, die innerhalb des Umfangs der Anmeldung fallen.

Claims

Lagerbaugruppe, umfassend: ein Kegelelement, ausgelegt zur Aufnahme der Rollen für einen Rolleingriff; eine Lagerschale, ausgelegt zur Aufnahme des Kegelelements und für einen Rollkontakt mit den Rollen, und; eine Lagerschalentasche, die sich umlaufend um eine Seite der Lagerschale erstreckt, und die zur Aufnahme eines Vorspannelements ausgelegt ist.
Lagerbaugruppe nach Anspruch 1, worin die Stirnseite der Lagerschale eine Außenseite der Lagerbaugruppe umfasst, an der ein Befestigungselement angeordnet ist, um die Lagerbaugruppe in einer gewünschten Position zu halten.
Lagerbaugruppe nach Anspruch 2, worin das Vorspannelement betrieben wird, um eine Vorspannkraft „F” zwischen dem Befestigungselement und einer Einsatzschulter der Lagerschalentasche auszuüben.
Lagerbaugruppe nach Anspruch 1, worin das Vorspannelement eine Bellville-Scheibe umfasst.
Lagerbaugruppe, zum Abstützen einer Drehwelle in einem Gehäuse, umfassend: eine Kegelbaugruppe mit einem Kegelelement mit Rollenbahn, ausgelegt zur Aufnahme von Rollen; ein Käfigelement, ausgelegt zum Halten der Rollen auf der Rollenbahn; eine Lagerschale, umfassend: eine innere Rollenoberfläche, ausgelegt zur Aufnahme der Kegelbaugruppe und zur Bereitstellung eines Rollkontakts mit den Rollen, und eine Außenumfangsfläche mit einem Durchmesser „D”, die das Einsetzen der Lagerbaugruppe in eine Lageröffnung des Gehäuses ermöglicht, wobei eine Seite der Lagerschale eine Außenseite der Lagerbaugruppe umfasst, einrastbar mit einem Befestigungselement, zum Halten der Baugruppe in der Lageröffnung des Gehäuses; und eine Lagerschalentasche, die sich umlaufend um die Außenfläche der Lagerschale erstreckt, und die zum Aufnehmen eines Vorspannelements, das betrieben wird, um eine Vorspannkraft „F“ zwischen dem Befestigungselement und der Lagerschale auszuüben, ausgelegt ist.
Lagerbaugruppe nach Anspruch 5, worin das Vorspannelement eine Bellville-Scheibe umfasst.
Fahrzeug mit einer Differenzialbaugruppe, umfassend: ein Differenzialgehäuse mit einem Differenzialgetriebesatz, angeordnet innerhalb eines inneren Abschnitts und gelagert innerhalb des Differenzialgehäuses für die Drehung durch eine Lagerbaugruppe, die in einer Lageröffnung im Gehäuse sitzt, wobei die Lagerbaugruppe Folgendes umfasst: eine Kegelbaugruppe, die ein Kegelelement mit einer Vorderseite, einer Rückseite, einem Boden und einer Rollenbahn, ausgelegt zur Aufnahme von Rollen, umfasst; ein Käfigelement, das die Rollen auf der Rollenbahn hält; eine Lagerschale mit einer Vorderseite, einer Rückseite, einer inneren Rollenoberfläche zur Aufnahme der Kegelbaugruppe, und zum Rollkontakt mit den Rollen, und einer Außenumfangsfläche mit einem Durchmesser „D”, die das Einsetzen der Lagerbaugruppe in eine Lageröffnung des Differenzialgehäuses ermöglicht, wobei eine Rückseite der Lagerschale eine Außenseite der Lagerbaugruppe umfasst, einrastbar mit einem Befestigungselement, zum Halten der Baugruppe in der Lageröffnung des Gehäuses; und eine Lagerschalentasche, die sich umlaufend um die Rückseite der Lagerschale erstreckt, um eine Einsatzschulter zu definieren, zur Aufnahme eines Vorspannelements, das regelbar ist, um eine Vorspannkraft „F” zwischen dem Befestigungselement und der Lagerschale auszuüben; wobei die Vorspannkraft „F” die Lagerschale in eine Sitzposition in der Lageröffnung treibt, was die Ausrichtung der Lagerbaugruppe zur Folge hat.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin das Vorspannelement eine Bellville-Scheibe umfasst.