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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Zylinderrollenlager mit einem bordlosen inneren Lagerring, einem bordlosen äußeren Lagerring, Zylinderrollen und mit einem Käfig, wobei
- - der innere Lagerring und der äußere Lagerring konzentrisch zu einer in eine axiale Richtung und eine zweite axiale Richtung verlaufenden Rotationsachse des Zylinderrollenlagers ausgerichtet sind,
- - der innere Lagerring eine erste Stirnseite, eine zweite Stirnseite sowie eine erste Wälzlaufbahn aufweist, und wobei die erste Wälzlaufbahn um die Rotationsachse umlaufend von der Rotationsachse abgewandt ist sowie sich axial zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite erstreckt,
- - der äußere Lagerring eine dritte Stirnseite, eine vierte Stirnseite sowie eine zweite Wälzlaufbahn aufweist, und wobei die zweite Wälzlaufbahn um die Rotationsachse umlaufend der ersten Wälzlaufbahn zugewandt ist sowie sich axial zwischen der dritten Stirnseite und der vierten Stirnseite erstreckt,
- - die Zylinderrollen radial zwischen der ersten Wälzlaufbahn und der zweiten Wälzlaufbahn angeordnet sind, mit den Wälzlaufbahnen im Kontakt stehen sowie in dem Käfig geführt sind,
- - der Käfig Taschen aufweist, in denen die Zylinderrollen geführt sind, und wobei die Taschen in die erste axiale Richtung durch einen ersten Käfigrand und in die zweite axiale Richtung durch einen zweiten Käfigrand begrenzt sind,
- - die Taschen sowohl in eine erste Richtung um die Rotationsachse als auch in eine entgegengesetzte zweite Richtung um die Rotationsachse jeweils durch einen Steg begrenzt sind, und wobei die Stege die Käfigränder axial miteinander verbinden,
- - aus dem ersten Käfigrand wenigstens ein erster Vorsprung radial hervorsteht,
- - aus dem zweiten Käfigrand wenigstens ein zweiter Vorsprung radial hervorsteht.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Montage eines Zylinderrollenlagers und eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Zylinderrollenlager.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Beispiel einer Getriebevorrichtung ist in
DE 102008040270 A1 beschrieben. In diesem Getriebe ist zum Beispiel in einer Lagerbrille ein Zylinderrollenlager als Loslager vorgesehen. Als Loslager ausgebildete Zylinderrollenlager sind in der Regel so ausgeführt, dass einer der Lagerringe bordlos ist und einer der Lagerringe wenigstens einen Bord aufweist. Als Borde werden in der Wälzlagertechnik an Zylinderrollenlagern und an Kegelrollenlagern radiale Vorsprünge bezeichnet, die sich unmittelbar an die Wälzlaufbahnen anschließen, deshalb über die Wälzlaufbahnen radial hinausstehen und als Axialanschläge für die Rollen vorgesehen sind. Der Begriff „bordlos“ beschreibt deshalb einen Lagerring der keine Borde, d. h., axiale Anschläge aufweist. Ein Beispiel eines derartigen Loslagers in einer Getriebevorrichtung ist mit
DE 31 2026 A1 offenbart. Der im Gehäuse sitzende äußere Lagerring ist bordlos ausgeführt, und lässt axiale Beweglichkeit der Rollen zu. Dementsprechend kann das Zylinderrollenlager keine axialen Kräfte aufnehmen, obwohl der innere Lagerring mit zwei Borden versehen ist. Die Funktion dieser Borde ist Halterung Zylinderrollen im Zylinderrollenlager und die axiale Führung und gegenüber einer Ritzelwelle. Die axiale Belastung der Borde ist dementsprechend verschwindend gering.
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Zylinderrollenlager sind als Katalogteile an Durchmesserreihen und Belastungen angepasst normiert und unterliegen deshalb im allgemeinen einheitlichen Konstruktionsrichtlinien. Nach dem Baukastensystem werden deshalb für derartige Loslager die gleichen Lagerringe mit Borden eingesetzt, die auch für als Festlager ausgelegte Zylinderrollenlager vorgesehen sind. Die Stabilität und damit die Dimension der Borde ist dementsprechend an die maximal möglichen Belastungen der Festlager angepasst, die für die Aufnahme von teils hohen axialen Lasten vorgesehen sind. Da in Loslagern jedoch der mit Borden versehene Lagerring lediglich zur Führung der Rollen vorgesehen ist, sind die Borde überdimensioniert und beanspruchen dementsprechend unnötig axialen Bauraum und erhöhen das Gewicht des Wälzlagers. Darüber hinaus ist die spanabhebende Bearbeitung der Lagerringe mit Borden wesentlich aufwändiger als die von bordlosen Lagerringen und damit auch teuerer.
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Ein Zylinderrollenlager mit bordlosem inneren Lagerring und äußeren Lagerring ist in
DE 10 2010 023 204 A1 offenbart. Die Montage eines derartigen Zylinderrollenlagers kann relativ kompliziert sein.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einfache und kostengünstige Lösungen zu vorgenannten Problemen vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Es wird ein Zylinderrollenlager, ein Verfahren zur Montage des Zylinderrollenlagers und eine Getriebevorrichtung mit mindestens einem erfindungsgemäßen Zylinderrollenlager vorgeschlagen.
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Erfindungsgemäß ragen beide, sich axial an einem Steg gegenüberliegende Vorsprünge radial in die gleiche Richtung, d. h., wahlweise beide radial in Richtung der Rotationsachse oder alternativ radial nach außen von der Rotationsachse weg. Eine derartige Anordnung macht es möglich, dass sich das erfindungsgemäße Lager vorteilhaft einfach montieren lässt. Dazu können, wie auch mit einem Verfahren zur Montage des Zylinderrollenlagers vorgesehen ist, die Zylinderrollen erst in den Käfig eingesetzt werden und dann der Käfig mit den Zylinderrollen an einem der Lagerringe zentriert und durch eine Schnappverbindung befestigt werden. Die Schnappverbindung ist durch die Vorsprünge verwirklicht. Bisher wurden bei der Montage derartiger Loslager zunächst der Käfig und der Lagerring zueinander ausgerichtet und dann die Rollen von innen zugeführt und in die Taschen eingesetzt bzw. eingeschnappt. Derartige Montageverfahren sind in der Regel relativ aufwendig und dementsprechend teuer. Durch die erfindungsgemäße Anordnung können die Zylinderrollen zuerst in den Käfig und dabei auch von außen eingesetzt werden, was den Aufwand zur Montage derartiger Lager erheblich reduzieren kann.
Da jeweils zwischen den axial einander gegenüberliegenden Vorsprüngen einer der Stege verläuft, ist diese Anordnung sehr stabil und die Vorsprünge können weder bei der Montage noch beim Handling bzw. der Lagerung der Zylinderrollenlager verformt werden bzw. brechen. Dies insbesondere auch dann, wenn, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, der Steg dort, wo er in die Käfigränder übergeht tangential zur Umfangsrichtung um die Rotationsachse gemessen genauso breit ist wie der jeweilige Vorsprung zumindest an der Stelle, wo der Vorsprung in den entsprechenden Käfigrand übergeht. Die Querschnitte des jeweiligen Steges, Käfigrandes und Vorsprunges sind damit optimal an elastische Verformungen beim Verschnappen der Käfig-Zylinderrolleneinheit mit dem Lagerring angepasst.
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Im montierten (verschnappten) Zustand liegt dabei der erste Vorsprung an einer der Stirnseiten entweder des inneren Lagerrings oder des äußeren Lagerrings sowie der zweite Vorsprung einer anderen der Stirnseiten desgleichen (ein und desselben) entweder inneren oder äußeren Lagerrings axial gegenüber, d.h. die Vorsprünge hintergreifen die jeweilige Stirnseite in axialer Richtung.
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Mit einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die axial zwischen den Käfigrändern gemessene axiale Länge (also die Taschenbreite) des jeweiligen der Stege mindestens so groß ist, wie die axiale Breite einer der Wälzlaufbahnen auf denen die Zylinderrollen während des Betriebs des Lagers abwälzen. Zugleich soll dabei die axiale Länge aber kleiner als der axiale Abstand zwischen den Stirnseiten an einem der Lagerringe, vorzugsweise also kleiner als die Breite des Lagerrings, an dem die Vorsprünge des Käfigs nicht angreifen. Durch eine derartige Konstellation ist die Gesamtbreite des Wälzlagers so aufs Minimalste Mögliche optimiert. Die Breite des Lagers ist lediglich durch die Breite der Wälzlaufbahnen zuzüglich eines geringen Anteils der Breite der Vorsprünge vorgegeben. Der Anteil der Vorsprünge an der Breite und dem Gewicht des Lagers ist verglichen zu dem Anteil der massiven Borde von standardisierten Zylinderrollenlagern gering.
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Der Bauraum von Fahrzeuggetrieben ist begrenzt. Das gilt nicht zuletzt auch für die axiale Länge dieser Getriebe durch Vielzahl der nebeneinander angeordneten Zahnräder, Schaltelemente und Lagerstellen vorgegeben ist. Dementsprechend wird regelmäßig auch im Sinne von Gewichts-, Material-und Kraftstoffeinsparung die Breite jedes einzelnen Getriebebauteils und Maschinenelementes im Millimeterbereich, ja sogar im Zehntel-Millimeterbereich immer wieder hinterfragt. Die Erfindung sieht deshalb auch eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs vor, in der zumindest eine Zahnräder tragende Getriebewelle mittels wenigstens einem gemäß der Erfindung ausgeführten Zylinderrollenlager in einem Gehäuse des Getriebes gelagert ist. Zum einen kann durch die gegenüber dem Lagerring mit massiven Borden die Breite des Zylinderrollenlagers und zum anderen auch dessen Gewicht und damit der Materialverbrauch vorteilhaft reduziert werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn in dem Getriebe erfindungsgemäße Zylinder Rollenlager mit Käfigen aus Kunststoff oder aus dünnem Stahlblech eingesetzt werden.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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6 zeigt eine als Verteilergetriebe ausgeführte Getriebevorrichtung 20 eines ansonsten nicht dargestellten Kraftfahrzeugs in einem Längsschnitt in einer Ebene auch entlang eine Rotationsachse 9 eines erfindungsgemäß gestalteten Zylinderrollenlagers 1. Mit dem Zylinderrollenlager 1 wird eine unter anderem zwei Zahnräder 21 und 22 tragende Getriebewelle 19 in einem Gehäuse 22 gelagert. Der innere Lagerring 2 und der äußere Lagerring 3 sind konzentrisch zu der in axial verlaufenden Rotationsachse 9 des Zylinderrollenlagers 1 bzw. der Getriebewelle 19 ausgerichtet.
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1 und 2 - 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des in der Getriebevorrichtung 20 angewendeten Zylinderrollenlagers 1 in einer Gesamtansicht. Das Zylinderrollenlager 1 weist einen inneren Lagerring 2, einen äußeren Lagerring 3, Zylinderrollen 4 und einen Käfig 5 auf. 2 zeigt einen Halbschnitt durch das Zylinderrollenlager 1 in einer Axialebene, in der auch die Rotationsachse 9 des Zylinderrollenlagers 1 liegt. Der innere Lagerring 2 ist mit einer ersten Stirnseite 6, einer zweiten Stirnseite 7 sowie mit eine ersten Wälzlaufbahn 8 versehen. Die erste Wälzlaufbahn 8 ist um die Rotationsachse 9 umlaufend sowie von der der Rotationsachse 9 radial nach außen weg abgewandt und erstreckt sich axial zwischen der ersten Stirnseite 6 und der zweiten Stirnseite 7. Der äußere Lagerring 3 weist eine dritte Stirnseite 10, eine vierte Stirnseite 11 sowie eine zweite Wälzlaufbahn 12 auf. Die zweite Wälzlaufbahn 12 läuft um die Rotationsachse 9 um und ist der ersten Wälzlaufbahn 8 zugewandt. Sie erstreckt sich axial zwischen der dritten Stirnseite 10 und der vierten Stirnseite 11. Die Zylinderrollen 4, von denen in 2 durch die dort gezeigte Ansicht bedingt nur eine abgebildet ist, sind in dem Käfig 5 geführt, radial zwischen der ersten Wälzlaufbahn 8 und der zweiten Wälzlaufbahn 12 angeordnet und stehen mit den Wälzlaufbahnen 8 und 12 im Kontakt.
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3, 4 und 5 - 3 zeigt eine Gesamtansicht des Käfigs 5 als Einzelteil ohne Zylinderrollen und 4 ein nicht maßstäblich vergrößertes Detail des Käfigs. In 5 sind einerseits die Einzelteile des Zylinderrollenlagers, eine Vormontageeinheit 23 und das fertig montierte Zylinderrollenlager 1 dargestellt. Der aus den 3 und 4 im Detail hervorgehende Käfig 5 weist Taschen 13 auf, in denen im montierten Zustand die in 5 dargestellten Zylinderrollen 4 geführt sind. Die Taschen 13 sind in die erste axiale Richtung durch einen ersten Käfigrand 14 und in die zweite axiale Richtung durch einen zweiten Käfigrand 15 begrenzt. Außerdem sind die Taschen 13 sowohl in eine erste Umfangsrichtung um die Rotationsachse 9 als auch in eine entgegengesetzte zweite Umfangsrichtung um die Rotationsachse 9 jeweils durch einen Steg 16 begrenzt. Die Stege 16 verbinden die Käfigränder 14 und 15 axial miteinander, so dass in Umfangsrichtung fensterartig die Taschen untereinander jeweils durch einen Steg 16 voneinander getrennt aneinandergereiht sind. Aus dem ersten Käfigrand 14 stehen erste Vorsprünge 17 und in die gleiche radiale Richtung aus dem zweiten Käfigrand 15 zweite Vorsprünge 18 radial hervor. Immer zwei der Vorsprünge 17 und 18 liegen sich paarweise an einem der Stege 16 axial so gegenüber, dass der jeweilige Steg 16 axial zwischen einem ersten Vorsprung 17 und dem zweiten Vorsprung 18 verläuft. In dem mit den 3 - 5 gezeigten Beispiel des Käfigs 5 läuft in Umfangsrichtung nur jeder zweite Steg 16 in einem Paar der Vorsprünge 17 und 18 aus.
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2 - Die zwischen den Käfigrändern 14 und 15 gemessene axiale Länge L1 des jeweiligen der Stege 16 (in der Darstellung gestrichelt angedeutet) entspricht der axialen Breite der jeweiligen Tasche 13 und ist mindestens so groß, wie die axiale Breite B1 und B2 der inneren und/oder der äußeren Wälzlaufbahnen 8 und 12. Die Gesamtbreite BG des Käfigs 5 ergibt sich aus L1 zuzüglich der Breiten der Käfigränder 14 und 15. Zugleich ist die axiale Länge L aber kleiner als der axiale Abstand A2 zwischen den Stirnseiten 10 und 11 des äußeren Lagerrings 3. Die axiale Länge L des jeweiligen der Stege 16 ist mindestens so groß, wie die axiale Breite A2 des äußeren Lagerrings 3 und kleiner als die axiale Breite A1 des inneren Lagerrings 2.
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4 - Der jeweilige Steg 16 ist dort, wo der Steg 16 in die Käfigränder 14 und 15 jeweils übergeht, tangential zu Umfangsrichtung um die Rotationsachse gemessen mit einer Breite B3 genauso breit, wie es der jeweilige Vorsprung 17 und 18 zumindest an seiner Wurzel sind, also dort, wo der jeweilige Vorsprung 17 bzw. 18 in den entsprechenden Käfigrand 14 bzw. 15 übergeht.
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5 - In 5 sind die einzelnen Verfahrensschritte zur Montage eines erfindungsgemäßen Zylinderrollenlagers 1 in der Reihenfolge beschrieben:
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5a - Bereitstellen des Käfigs 5 und der Zylinderrollen 4;
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5b - Einsetzen der Zylinderrollen 4 in den Käfig 5 und somit Herstellen einer Vormontageeinheit 23 aus Zylinderrollen 4 und Käfig 5;
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5c - Ausrichten der Lagerringe 2 und 3 zueinander;
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5d - Verbinden der Vormontageeinheit 23 mit dem äußeren Lagerring 3 und Aufschieben auf den inneren Lagerring 2.
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Es ist auch denkbar, die Reihenfolge des Verfahrens so zu ändern, dass erst die Lagerringe bereitgestellt/zu sortiert und dann die Zylinderrollen ausgesucht und zu sortiert werden. Entscheidend ist jedoch, dass erst eine Vormontageeinheit aus Zylinderrollen und Käfig montiert und dann das Komplettlager zusammengesetzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinderrollenlager
- 2
- innerer Lagerring
- 3
- äußerer Lagerring
- 4
- Zylinderrollen
- 5
- Käfig
- 6
- Stirnseite des inneren Lagerrings
- 7
- Stirnseite des inneren Lagerrings
- 8
- Wälzlaufbahn des inneren Lagerrings
- 9
- Rotationsachse
- 10
- Stirnseite des äußeren Lagerrings
- 11
- Stirnseite des äußeren Lagerrings
- 12
- Wälzlaufbahn des äußeren Lagerrings
- 13
- Tasche des Käfigs
- 14
- Käfigrand
- 15
- Käfigrand
- 16
- Steg des Käfigs
- 17
- radialer Vorsprung
- 18
- radialer Vorsprung
- 19
- Getriebewelle
- 20
- Getriebevorrichtung
- 21
- Zahnrad
- 22
- Zahnrad
- 23
- Vormontageeinheit aus Zylinderrollen und Käfig
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008040270 A1 [0003]
- DE 312026 A1 [0003]
- DE 102010023204 A1 [0005]
