-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Axiallager, umfassend einen Lagerring sowie wenigstens zwei auf diesem laufende, radial ineinander angeordnete Wälzköperkränze jeweils umfassend eine Mehrzahl an nadel- oder rollenförmigen Wälzkörpern.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Axiallager sind in unterschiedlichen Bauformen bekannt. Sie dienen primär der axialen Abstützung zweier relativ zueinander drehbeweglicher Teile.
-
Mitunter besteht die Bauteilanordnung in der Form, dass zwei oder mehr unterschiedliche Drehzahlen über eine gemeinsame Mittelachse abgestützt werden müssen. Ein Beispiel hierfür ist die Lagerung oder Abstützung von Planetenräder am Planetenradträger eines Planetengetriebes. In diesem Fall werden zwei separate Axiallager eingesetzt, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so dass die konzentrischen, mit unterschiedlichen Drehzahlen drehenden Bauteile axial abgestützt werden können.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber bekannten Axiallagern verbessertes Axiallager anzugeben.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Axiallager vorgesehen, umfassend einen Lagerring sowie wenigstens zwei auf diesem laufende, radial ineinander angeordnete Wälzkörperkränze jeweils umfassend eine Mehrzahl an nadel- oder rollenförmigen Wälzkörpern, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Wälzkörper des einen Wälzkörperkranzes einen größeren Durchmesser als die Wälzkörper des anderen Wälzkörperkranzes aufweisen.
-
Das erfindungsgemäße Axiallager weist nur einen gemeinsamen Lagerring auf, auf dem die Wälzkörper der beiden Wälzkörperkränze wälzen. Die Wälzkörperkränze liegen radial ineinander, das heißt, dass ein innerer, einen kleineren Durchmesser aufweisender Wälzkörperkranz von einem äußeren, einen größeren Durchmesser aufweisenden Wälzkörperkranz umgeben ist. Erfindungsgemäß weisen die Wälzkörper der beiden Kränze unterschiedliche Durchmesser auf, das heißt, dass die Wälzkörper des einen Kranzes einen größeren Durchmesser als die des anderen Kranzes aufweisen.
-
Das erfindungsgemäße Axiallager bietet eine Reihe von Vorteilen. Zum einen ist es sehr einfach aufgebaut, nachdem nur ein gemeinsamer Lagerring vorgesehen ist. Durch die Integration der beiden Wälzkörperkränze mit den unterschiedlichen Wälzkörperdurchmessern an einem gemeinsamen Lagerring kann des Weiteren eine optimale Tragzahl für die auftretenden Lasten eingestellt werden, die beide an einem gemeinsamen Lagerring abgestützt sind. Es lässt sich bei unebenen Laufflächen der auf den Wälzkörpern geführten Bauteile, beispielsweise einem Ringbord oder Käfigbord eines Axiallagers, wie es beispielsweise in einem Planetenlager vorgesehen ist, ein verbessertes Verschleißverhalten erzielen. Darüber hinaus kann ein gezielter Schmiermittelstrom eingestellt werden, nachdem beide auf einem gemeinsamen Lagerring, also auf einer gemeinsamen Ebene abwälzen.
-
Bevorzugt weisen die Wälzkörper des innenliegenden Wälzkörperkranzes einen größeren Durchmesser auf als die des außen liegenden Wälzkörperkranzes, wobei je nach Anwendung die Durchmesserverteilung natürlich auch umgekehrt sein kann.
-
Die Wälzkörper selbst sind bevorzugt jeweils in einem Käfig aufgenommen, das heißt, dass jeder Wälzkörperkranz einen eigenen Käfig aufweist, in dem die Wälzkörper fixiert sind. Bevorzugt sind käfigseitig entsprechende Taschen ausgebildet, in denen die Wälzkörper eingesetzt sind.
-
Bezüglich der Anordnung der beiden Käfige relativ zueinander sind zwei Alternativen denkbar. Gemäß einer ersten Alternative können die beiden Käfige radial voneinander beabstandet sein. Das heißt, dass zwischen den beiden Wälzkörperkränzen respektive den beiden Kranzkäfigen ein ringförmig umlaufender Spalt oder Abstand gegeben ist. Alternativ ist es denkbar, dass der eine Käfig den anderen Käfig axial gesehen übergreift. Das heißt, dass die Käfige einander überlappen, jedoch zur Vermeidung von Reibverlusten axial gesehen über einen Spalt voneinander beabstandet sind. Diese Alternative ermöglicht es demzufolge, dass der eine Wälzkörperkranz, axial gesehen, den anderen Kranz hält.
-
Zur Festlegung der Wälzkörperkränze am Lagerring kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Lagerring zumindest am Innenumfang mehrere Rastelemente aufweisen, die den benachbarten Käfig übergreifen. Die Rastelemente, die beispielsweise an einem am Innenumfang ausgebildeten Lagerringbord, der axial gesehen hochgezogen ist, vorgesehen sind und radial zum benachbarten Wälzkörperkäfig gerichtet sind, übergreifen den benachbarten Käfig, so dass dieser axial fixiert ist. Sie sind als Rastelemente ausgeführt, die es ermöglichen, dass der Käfig am Lagerring eingeschnappt ist. Er ist also zur Montage gegen den Lagerring zu drücken, so dass er hinter die Rastelemente einschnappt. In der Montagestellung ist er von den Rastelementen über einen Spalt beabstandet, so dass es auch dort nicht zu einer Reibanlage kommt.
-
Die Ausbildung der Rastelemente nur am Innenumfang ist beispielsweise dann ausreichend, wenn, wie vorstehend beschrieben, die beiden Käfige einander axial gesehen übergreifen. Durch die Fixierung des innenliegenden Käfigs durch Übergriff durch die Rastelemente ist damit auch der außenliegende Käfig, der vom innenliegenden Käfig axial gesehen übergriffen ist, fixiert.
-
Selbstverständlich besteht auch bei dieser Ausgestaltung, wie auch bei der Ausgestaltung, bei der beide Käfige radial voneinander beabstandet sind, die Möglichkeit, auch am Außenumfang des Lagerrings mehrere Rastelemente vorzusehen, die den benachbarten, außenliegenden Käfig übergreifen. Sind die beiden Käfige voneinander radial beabstandet, so wird über diesen Rastelementübergriff auch der äußere Käfig fixiert, wobei auch hier der Käfig axial gesehen von den ihn übergreifenden Rastelementen beabstandet ist. Das heißt, dass hier der innere und der äußere Käfig über separate Rastelementübergriffe axial fixiert sind. Aber auch wenn die Käfige einander axial übergreifen, kann eine innen- und außenseitige Verrastung zweckmäßig sein.
-
Der Lagerring und/oder die Käfige selbst sind bevorzugt aus Metallblech gefertigt. Dies ermöglicht eine sehr einfache Herstellung der entsprechenden Bauteile durch einfache Stanz- und Umformarbeiten, was der einfachen und kostengünstigen Herstellung des Axiallagers ebenfalls zuträglich ist.
-
Wie bereits beschrieben, ist es zweckmäßig, wenn die Käfige Taschen, in denen die Wälzkörper aufgenommen sind, aufweisen. Die Taschen sind umfangsmäßig geschlossen, so dass die Wälzkörper sicher in den Taschen fixiert sind.
-
Als Wälzkörper können sowohl zylindrische Nadeln oder Rollen verwendet werden, wie auch kegelförmige Nadeln oder Rollen.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:
- 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Axiallagers einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine Schnittansicht durch das Axiallager aus 1,
- 3 eine Prinzipdarstellung einer Lageranordnung unter Verwendung des Axiallagers aus 1,
- 4 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Axiallagers einer zweiten Ausführungsform,
- 5 eine Schnittansicht des Axiallagers aus 4, und
- 6 eine Prinzipdarstellung einer Lageranordnung unter Verwendung des Axiallagers aus 4.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes doppelreihiges Axiallager 1, umfassend einen Lagerring 2, bevorzugt aus einem Metallblech, auf dem zwei separate Wälzkörperkränze 3, 4 angeordnet sind, die bevorzugt ebenfalls aus einem Metallblech sind. Jeder Wälzkörperkranz 3, 4 umfasst einen Kä5, 6, an dem eine Vielzahl von Taschen 7, 8 ausgebildet sind, in denen jeweils ein hier zylindrischer Wälzkörper 9, 10 aufgenommen ist.
-
Ersichtlich ist der Durchmesser respektive Radius des Wälzkörperkranzes 3 kleiner als der des Wälzkörperkranzes 2, das heißt, dass der Wälzkörperkranz 3 innenliegend und der Wälzkörperkranz 4 außenliegend am Lagerring 3 angeordnet ist.
-
Wie 1 und 2 zeigen, sind die Durchmesser der Wälzkörper 9 und 10 unterschiedlich. Die Wälzkörper 9 weisen einen größeren Durchmesser als die Wälzkörper 10 auf. Das heißt, dass folglich der Wälzkörperkranz 3 eine axial versetzte Lagerebene, verglichen mit der des Wälzkörperkranzes 4, aufweist.
-
Im gezeigten Beispiel weisen die beiden Käfige entsprechende radial innen- und außenliegende Käfigborde 11, 12 bzw. 13, 14 auf. Die beiden Käfigborde 12, 13 sind jeweils als gewinkelte Borde ausgeführt und hochgezogen, so dass sich in der Montagestellung ein umlaufender Ringspalt 15 zwischen den beiden Käfigen 5, 6 ergibt, wie die 1 und 2 deutlich zeigen.
-
Die beiden innen- und außenliegenden Borde 11, 14 dienen der axialen Fixierung der Wälzkörperkränze 3, 4 am Lagerring 2. Hierzu weist der Lagerring 2 mehrere um den Umfang verteilt positionierte Rastelemente 16 am Innenumfang bzw. dem Innenumfangsbord 17 des Lagerrings 2 sowie Rastelemente 18 am Außenumfang bzw. dem Außenumfangsbord 19 des Lagerrings 2 auf. Diese Rastelemente 16, 17 sind als leicht nach innen gebogene, federnde Rastnasen ausgeführt.
-
Zur Montage der Wälzkörperkränze 3, 4 werden diese nach dem Befüllen unter Druck gegen den Lagerring 2 gedrückt. Hierbei schnappt der Käfigbord 11, wenn er hinreichend kräftig und tief eingedrückt wird, hinter die Rastelemente 16, diese übergreifen den Käfigbord 11 mit geringem Abstand, so dass dortseits keine Reibung gegeben ist. In entsprechender Weise verrastet der Käfigbord 14 hinter oder unter die Rastelemente 18, auch diese übergreifen den Käfigbord 14 mit geringem Abstand, so dass auch dortseits keine Reibung gegeben ist.
-
3 zeigt ein Beispiel einer Lageranordnung 20, bei der ein erfindungsgemäßes Axiallager 1, wie in den 1 und 2 dargestellt, verbaut ist.
-
Es sei angenommen, dass es sich bei der Lageranordnung 20 um die Lagerung eines Planetenrades 21 eines nicht näher gezeigten Planetengetriebes an einem Planetenradträger 22 handelt. Der Planetenradträger 22 weist einen Achs- oder Lagerzapfen 23 auf, an dem das Planetenrad 21 über ein Radiallager 24 umfassend zylindrische Wälzkörper 25, die in einem Kä26 geführt sind, radial gelagert ist.
-
Zur axialen Lagerung dient das erfindungsgemäße Axiallager 1, das auf dem Planetenträger 22 mit seinem Lagerring 2 aufsitzt.
-
Am inneren Wälzkörperkranz 3 ist das Radiallager 24 mit seinem Käfigbord 27 axial abgestützt. Am Wälzkörperkranz 4 ist das Planetenrad 21 mit seiner axialen Stirnfläche 28 abgestützt. Ersichtlich liegen die jeweiligen Abstütz- und damit Lagerebenen der Wälzkörperkränze 3, 4 auf unterschiedlichen Axialebenen, sie sind geringfügig axial voneinander beabstandet. Beide Bauteile, also Planetenrad 21 und Radiallager 24, drehen um dieselbe Drehachse, jedoch mit unterschiedlichen Drehzahlen. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Axiallagers 1 können sie beide axial abgestützt werden, wobei die Reibung der Lageranordnung gering ist, und gleichzeitig eine unterschiedliche Rotation der Bauteile mit verschiedenen Drehzahlen möglich ist.
-
4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiallagers 1, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Auch hier ist ein Lagerring 2 vorzugsweise aus einem Metallblech vorgesehen, auf dem wiederum zwei Wälzkörperkränze 3, 4 wälzen. Jeder Wälzkörperkranz 3, 4 umfasst wiederum einen vorzugsweise aus einem Metallblech bestehenden Kä5, 6 mit entsprechenden Taschen 7, 8, in denen die Wälzkörper 9, 10 aufgenommen sind. Diese weisen wiederum, wie die 4 und 5 deutlich zeigen, die unterschiedlichen Durchmesser auf, auch hier sind die Wälzkörper 9 vom Durchmesser her größer als die Wälzkörper 10.
-
Der Lagerring 2 weist hier beispielhaft am Innenumfang einen Ringbord 17, an dem die Rastelemente 16 ausgebildet sind, auf, am Außenumfang läuft der Lagerring 2 eben aus, ein Ringbord ist dort nicht vorgesehen. Ein solcher ist hier auch nicht erforderlich, da der äußere Wälzkörperkranz 4 respektive dessen Kä6 axial gesehen nicht separat zu fixieren ist.
-
Die axiale Fixierung beider Wälzkörperkränze 3, 4 ist am Innenumfang dadurch realisiert, dass auch hier der Käfigbord 11 hinter die Rastelemente 16 geschnappt ist, diese übergreifen den Käfigbord 11 mit geringen Abstand, so dass dort keine Reibung gegeben ist.
-
Die axiale Fixierung des außen liegenden Wälzkörperkranzes 4 erfolgt bei dieser Lagerausführung über die einander axial überlappenden Käfigborde 12, 13. Ersichtlich sind, vergleiche insbesondere die 5 und 2, die Geometrien der Käfigborde 12, 13 bei der Ausführungsform gemäß der 4 und 5 anders als bei dem Axiallager 1 gemäß der Ausführungsform nach 1 und 2. Während im Beispielsfall gemäß der 1 und 2 die beiden Käfigborde hochgezogen sind und voneinander beabstandet sind, sind beim Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und 5 die Käfigborde 12, 13 radial geführt, so dass sie sich axial überlappen, siehe hierzu insbesondere 5, jedoch einander nicht berühren. Das heißt, zwischen beiden ist ein Axialspalt 29 realisiert, so dass auch dort keine Reibung gegeben ist. Da der Kä6 des äußeren Wälzkörperkranzes 4 unterhalb des Kä5 des inneren Wälzkörperkranzes 3 liegt, der seinerseits aber axial fixiert ist, ist demzufolge zwangsläufig auch der Wälzkörperkranz 4 axial fixiert.
-
6 zeigt schließlich eine Lageranordnung 20, die beispielhaft der aus 3 entspricht, es handelt sich also hier wiederum um die Lageranordnung eines Planetenrades 21 an einem Planetenradträger 22. Vorgesehen ist hier wiederum ein Achs- oder Lagerzapfen 23, auf dem das Radiallager 24 läuft, auf dem wiederum das Planetenrad 21 radial gelagert ist. Die axiale Abstützung der beiden unterschiedliche Drehzahlen im Betrieb zeigenden Bauteile, nämlich des Planetenrads 21 und des Radiallagers 24 erfolgt hier über das erfindungsgemäße Axiallager 1 gemäß der 4 und 5. Wiederum ist auf dem innenliegenden Wälzkörperkranz 3 der Käfigbord 27 axial abgestützt, während auf dem außenliegenden Wälzkörperkranz 4 die axiale Stirnfläche 28 des Planetenrades 21 abgestützt ist.
-
Wenngleich in den 4 - 6 der Lagerring 2 nur eine am Innenumfang ausgebildete axiale Rastmöglichkeit aufweist, ist es aber gleichermaßen denkbar, wenn im Einzelfall gefordert, auch am Außenumfang einen entsprechenden Ringbord ähnlich wie bei der Ausgestaltung gemäß der 1-3 vorzusehen und den Kä6 des außenliegenden Wälzkörperkranzes 4 radial außen zu verschnappen.
-
Das Beispiel einer Planetenradlagerung ist nicht beschränkend. Vielmehr kann das erfindungsgemäße Axiallager 1 überall dort eingesetzt werden, wo zwei unterschiedliche Drehzahlen aufweisende Bauteile gemeinsam an einer Achse abgestützt werden sollen und gleichzeitig eine geringe Reibung gefordert wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Axiallager
- 2
- Lagerring
- 3
- Wälzkörperkranz
- 4
- Wälzkörperkranz
- 5
- Käfig
- 6
- Käfig
- 7
- Tasche
- 8
- Tasche
- 9
- Wälzkörper
- 10
- Wälzkörper
- 11
- Käfigbord
- 12
- Käfigbord
- 13
- Kafigbord
- 14
- Käfigbord
- 15
- Ringspalt
- 16
- Rastelement
- 17
- Ringbord
- 18
- Rastelement
- 19
- Außenumfangsbord
- 20
- Lageranordnung
- 21
- Planetenrad
- 22
- Planetenradträger
- 23
- Achs- oder Lagerzapfen
- 24
- Radiallager
- 25
- Walzkörper
- 26
- Käfig
- 27
- Käfigbord
- 28
- Stirnfläche
- 29
- Axialspalt
