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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung umfassend eine mit einem Getriebe koppelbare Verbindungswelle mit einer endseitig vorgesehenen Aufnahme für ein Gleichlaufdrehgelenk zur Verbindung mit einer Antriebswelle für ein Fahrzeugrad, sowie ein Radiallager umfassend auf einer äußeren und einer inneren Laufbahn wälzende Wälzkörper zur Lagerung der Verbindungswelle an einer Umgebungskonstruktion.
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Eine solche Lageranordnung kommt zur Lagerung einer Verbindungswelle zum Einsatz, wobei die Verbindungswelle ein Getriebe mit einer Antriebswelle für ein Fahrzeugrad verbindet. An der Schnittstelle zwischen der Verbindungswelle und der Antriebswelle ist ein Gleichlaufdrehgelenk integriert, das üblicherweise ein drehbares Gelenkaußenteil mit drei umfangsverteilt angeordneten Laufbahneinrichtungen, sowie einen von dem Gelenkaußenteil umgriffenen Tripodestern, der drei umfangsverteilt radial ausgerichtete Zapfen aufweist, wobei jeder der Zapfen im Innenring einer Tripoderolle aufgenommen ist, umfasst. Die Verbindungswelle weist eine entsprechende topfartige Aufnahme für das Gleichlaufdrehgelenk auf. Die Lageranordnung stützt dabei die Verbindungswelle zu einer Umgebungskonstruktion ab, üblicherweise, nachdem derartige Gleichlaufdrehgelenke vornehmlich bei Vorderradachsen eingesetzt werden, an einem Achsträger. Es sind zwei grundsätzlich unterschiedliche Ausgestaltungen einer solchen Lageranordnung bekannt. Beide umfassen jeweils ein Radiallager.
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In einer ersten Ausgestaltung weist die Lageranordnung einen Anordnungsträger oder Lagerbock auf, der an der Umgebungskonstruktion befestigt ist. Er weist einen abstehenden Befestigungsflansch mit einer Bohrung auf, durch die die Verbindungswelle greift. Seitlich an dem Befestigungsflansch, also axial gesehen bezüglich der Verbindungswelle, wird das Radiallager, das einen entsprechenden Radialflansch mit Befestigungsabschnitten aufweist, üblicherweise angeschraubt.
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Eine zweite Alternativausführung zu der beschriebenen Axialbefestigung sieht eine Radialbefestigung vor. Auch hier kommt wieder ein Anordnungsträger respektive Lagerbock, der an der Umgebungskonstruktion befestigt wird, zum Einsatz. Dieser weist einen halbschalenförmigen Abschnitt auf, in den das Radiallager mit seinem Außenring kraft- und formschlüssig eingesetzt wird. Auf den Lagerbock wird eine zweite halbschalige Halteklammer, die den Außenring übergreift und auf diese Weise das Lager verspannt, aufgeschraubt.
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In beiden Fällen ist es jedoch erforderlich, das Radiallager mit seinem Innenring auf die Verbindungswelle aufzupressen. Dies erfordert es, dass der Innendurchmesser des Innenrings und der Außendurchmesser der Verbindungswelle zumindest im Befestigungsbereich entsprechend bearbeitet werden müssen, um sie so aufeinander abzustimmen, dass sich ein guter und fester Presssitz des Lagers auf dem Schaft ergibt. Ein unzureichender Presssitz führt zu erhöhtem Verschleiß. Denn es kann zu einer geringfügigen Axialbewegung des Schaftes sowie zur Induktion von Vibrationen in das Antriebssystem kommen, wobei damit auch ein Verlust an übertragbarer Leistung einhergeht, wie auch eine Geräuscherzeugung damit verbunden ist.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Lageranordnung anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Lageranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die innere Laufbahn direkt am Außenumfang der Verbindungswelle und die äußere Laufbahn an einem Außenring ausgebildet ist.
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Anders als im Stand der Technik kommt hier ein Radiallager zum Einsatz, das nur einen Außenring aufweist, an dem die äußere Laufbahn für die Wälzkörper ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist die innere Laufbahn direkt am Außenumfang der Verbindungswelle ausgebildet, das heißt, dass die Wälzkörper unmittelbar auf der Verbindungswelle wälzen. Das Radiallager selbst ist bevorzugt als Kugellager ausgeführt, kann aber auch andere Wälzkörpergeometrien aufweisen. Die Halterung des Außenrings erfolgt über die eingangs beschriebene Radialhalterung, das heißt, dass der Außenring über die zweiteilige Befestigungskonstruktion an der Umgebungskonstruktion fixiert ist. Er wird in einen Lagerbock mit halbschaliger Aufnahme zur kraft- und formschlüssigen Halterung des Außenrings eingesetzt, wonach eine einfache Halteklammer, die den Außenring an der anderen Seite halbschalig übergreift, aufgesetzt wird, worüber der Außenring fixiert ist.
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Die erfindungsgemäße Lageranordnung weist eine Reihe von Vorteilen auf. So kommt sie mit weniger Lagerteilen aus, nachdem kein separater Innenring vorzusehen ist. Auch entfallen entsprechende mechanische Bearbeitungen seitens des Innenrings und der Verbindungswelle zur Angleichung der entsprechenden Durchmesser für einen Presssitz. Es ist lediglich erforderlich, durch eine einfache spanabtragende mechanische Bearbeitung der Verbindungswelle die vertiefte innere Laufbahn auszubilden, also beispielsweise eine umlaufende Kugelrinne. Im Rahmen der Montage werden die Wälzkörper zunächst käfiglos beispielsweise in den Außenring eingelegt und zusammengeschoben, so dass die Verbindungswelle außermittig durch den bestückten Außenring geführt werden kann, wonach die Wälzkörper in Umfangsrichtung verteilt und anschließend der Käfig gesetzt wird. Durch die unmittelbare Lagerung auf der Verbindungswelle selbst ist eine Axialbewegung, wie sie sich bei einem schlechten Presssitz im Stand der Technik ergeben kann, ausgeschlossen, so dass die im Stand der Technik damit verbundenen Nachteile bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung nicht gegeben sind.
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Bevorzugt ist die innere Laufbahn gehärtet, das heißt, dass die Verbindungswelle im Laufbahnbereich in einem Härteprozess bearbeitet ist, so dass die entsprechenden mechanischen Eigenschaften im Laufbahnbereich gegeben sind, die für die Lageraufgabe gefordert sind.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Außenring eine sphärische Außenseite und eine ihn fixierende Halterung eine sphärische Innenseite aufweist. Das heißt, dass der Außenring, im Querschnitt gesehen, außenseitig gewölbt ist. Dies ermöglicht ein leichtes Verkippen des Außenrings in der ebenfalls geringfügig sphärisch ausgeführten Halterung seitens des Lagerbocks und der Klammer. Hierüber wird eine genaue Ausrichtung der Verbindungswelle relativ zur Antriebswelle ermöglicht, da der mit der Verbindungswelle gekoppelte Außenring geringfügig relativ zur Halterung respektive der Umgebungskonstruktion verkippen kann.
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Das Radiallager selbst ist entsprechend zu schmieren, wozu bevorzugt beidseits der Wälzkörper jeweils ein das Wälzlager axial abdichtendes Dichtmittel vorgesehen ist. Hierüber kann das Radiallager nach der Montage an der Verbindungswelle mit Schmiermittel, üblicherweise einem Fett, versehen werden, wonach das Radiallager über die beidseitigen Dichtmittel axial abgedichtet wird. Hierüber wird sichergestellt, dass das Schmiermittel im Lager bleibt.
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Bevorzugt ist an der Getriebeseite des Radiallagers eine Kassettendichtung mit zwei Dichtteilen vorgesehen, die miteinander zusammenwirken, wobei das eine Dichtteil am Außenring, dort an dessen Innenumfang, angeordnet ist und natürlich ein ringförmiges Dichtelement ist, während das andere Dichtteil, ebenfalls ringförmig, an der Verbindungswelle festgelegt ist. Eines der Dichtteile, üblicherweise das am Außenring festgelegte Dichtteil, weist eine oder mehrere Dichtlippen auf, die zum anderen, wellenseitig festgelegten Dichtteil hin abdichten.
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An der gegenüberliegenden, zur Aufnahme respektive zur Tripodenseite weisenden Radiallagerseite ist beispielsweise ein einteiliges Dichtelement, das wiederum ringförmig ausgeführt ist und am Außenring befestigt ist, vorgesehen, das mit einer oder mehreren Dichtlippen bevorzugt direkt zu der radialen Aufweitung, über die die Verbindungswelle in die im Durchmesser vergrößerte Aufnahme hin übergeht, hin abdichtend.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung,
- 2 eine geschnittene Teilansicht durch die Lageranordnung samt Verbindungswelle, und
- 3 eine Explosionsdarstellung der Lageranordnung nebst Halterung zur Befestigung an der Umgebungskonstruktion.
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1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung eine Antriebsachse 1 eines Kraftfahrzeugs, mit einem Getriebe 2, von dem eine Verbindungswelle 3 abgeht, die mit einer Antriebswelle 4, über die ein nicht näher gezeigtes Antriebsrad angetrieben wird, über
eine Gleichlaufdrehgelenkkopplung 5 gekoppelt ist. Die Verbindungswelle 3 ist über eine Halterung 6 mit integrierter Lageranordnung an einer Umgebungskonstruktion 7 gelagert. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Antriebsanordnung ist bekannt.
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2 zeigt in Form einer geschnittenen Teilansicht die Verbindungswelle 3, die einen endseitigen Verzahnungsabschnitt 8 zur Kopplung mit dem Getriebe aufweist. An der gegenüberliegenden Seite ist eine erweiterte, topfartige Aufnahme 9 für die Aufnahme eines Gleichlaufdrehgelenks zur Kopplung mit der Antriebswelle vorgesehen.
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Gezeigt ist ebenso die Lageranordnung 10, über die die Verbindungswelle 3 in der Halterung 6 aufgenommen und drehgelagert ist.
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Die Lageranordnung 10 umfasst einen Außenring 11 mit einer sphärischen Außenseite 12 und einer am Innenumfang ausgebildeten äußeren Laufbahn 13. Vorgesehen sind ferner eine Vielzahl von Wälzkörpern 14, hier in Form von Kugeln, die auf der als Kugelrille ausgeführten äußeren Laufbahn 13 wälzen.
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Direkt an der Verbindungswelle 13 ist eine innere Laufbahn 15 ebenfalls in Form einer Kugelrille ausgebildet, in der die Wälzkörper 14 ebenfalls laufen. Das heißt, dass demzufolge die Verbindungswelle 3 selbst den Lagerinnenring bildet, ein separater Innenring ist demzufolge nicht erforderlich.
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Bevorzugt ist die Verbindungswelle 3 im Bereich der inneren Laufbahn 15 gehärtet, wie natürlich auch der Außenring 11 im Bereich der äußeren Laufbahn 13 gehärtet ist.
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Das dargestellte Radiallager selbst ist beidseits über entsprechende Dichtmittel 16, 17 abgedichtet, die in 2 vergrößert in den Teildarstellungen gezeigt sind. An der linken Seite, also zur Getriebeseite hin, weist das Dichtmittel 16 ein erstes Dichtelement 18, das am Innenumfang des Außenrings 11 festgelegt ist, auf, sowie ein zweites Dichtelement 19, das an der Verbindungswelle 3 befestigt ist. Das erste Dichtelement 18 weist entsprechende Dichtlippen 20 auf, die zum zweiten Dichtelement 19 hin abdichten. Das erste Dichtelement 18 ist positionsfest, während das zweite Dichtelement 19 mit der Verbindungswelle 3 rotiert.
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An der gegenüberliegenden, zur Aufnahme 9 hinweisenden Seite, weist das Dichtmittel 17 nur ein Dichtelement auf, das über entsprechende Dichtlippen 21 zur Verbindungswelle 3 respektive dem sich erweiternden Bund 22, der in die Aufnahme 9 übergeht, hin abdichtet.
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3 zeigt schließlich in einer Explosionsdarstellung die geöffnete Halterung 6, umfassend einen Lagerbock 23, der über eine Befestigungsplatte 24 an der Umgebungskonstruktion 7 befestigt wird. Er weist eine halbschalige Aufnahme 25 auf, die, ähnlich wie die Außenseite 12 des Außenrings 11, leicht sphärisch gewölbt ist.
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Vorgesehen ist des Weiteren eine halbschalige Klammer 26, die auf entsprechende Gewindezapfen 27 mit ihren Durchbrechungen 28 aufgesetzt und mittels geeigneter Schrauben 29 am Lagerbock 23 verschraubt wird. Die halbschalige Klammer 26 weist ebenfalls eine entsprechend halbschalige Aufnahme 30 auf, die ebenso gewölbt ist.
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Zur Montage wird die Verbindungswelle 3 positioniert und die Lageranordnung 10 mit dem Außenring 11 in die Aufnahme 25 des Lagerbocks 23 eingesetzt, wonach die Klammer 26 befestigt wird. Aufgrund der sphärischen Geometrien ist eine Axialbewegung ausgeschlossen, gleichwohl kann eine minimale Verkippung der Lageranordnung 10 innerhalb der Halterung erfolgen, um die Verbindungswelle 3 relativ zur Antriebswelle 4 auszurichten. Eine Axialbewegung der Verbindungswelle 3 relativ zum Radiallager bzw. dem Außenring 11 bzw. der Halterung 6 ist über den Eingriff der Wälzkörper 14 in die vertieften Laufbahnen 13, 15 ausgeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsachse
- 2
- Getriebe
- 3
- Verbindungswelle
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Gleichlaufdrehgelenkkopplung
- 6
- Halterung
- 7
- Umgebungskonstruktion
- 8
- Verzahnungsabschnitt
- 9
- Aufnahme
- 10
- Lageranordnung
- 11
- Außenring
- 12
- Außenseite
- 13
- äußere Laufbahn
- 14
- Wälzkörper
- 15
- innere Laufbahn
- 16
- Dichtmittel
- 17
- Dichtelement
- 18
- Dichtelement
- 19
- Dichtelement
- 20
- Dichtlippe
- 21
- Dichtlippe
- 22
- Bund
- 23
- Lagerbock
- 24
- Befestigungsplatte
- 25
- Aufnahme
- 26
- Klammer
- 27
- Gewindezapfen
- 28
- Durchbrechung
- 29
- Schraube
- 30
- Aufnahme
