DE102019133158A1

DE102019133158A1 - Mehrreihige Wälzlageranordnung

Info

Publication number: DE102019133158A1
Application number: DE102019133158.7A
Authority: DE
Inventors: Alexander Pabst
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrreihige Wälzlageranordnung, umfassend eine mit einem ersten Lagerinnenring (7) zusammenwirkende erste Wälzlagerreihe (1) sowie eine axial hiervon beabstandet angeordnete und mit einem zweiten Lagerinnenring (8) zusammenwirkende zweite Wälzlagerreihe (2), denen jeweils ein separater Lageraußenring (9, 10) zugeordnet ist, wobei zumindest zwischen den beiden Lageraußenringen (9, 10) eine axiale erste Distanzhülse (11) angeordnet ist, die zumindest an einer Stirnseite (12) über in Radialrichtung formschlüssig wirkende Verbindungsmittel mit dem hieran zur Anlage kommenden Lageraußenring (9) zusammenwirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrreihige Wälzlageranordnung, umfassend eine mit einem ersten Lagerinnenring zusammenwirkende erste Wälzlagerreihe sowie eine axial hiervon beabstandet angeordnete und mit einem zweiten Lagerinnenring zusammenwirkende zweite Wälzlagerreihe, denen jeweils ein separater Lageraußenring zugeordnet ist.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Beispielsweise sind Ritzellager für Verteilergetriebe/Differentiale als mehrreihige Wälzlager ausgeführt, um die in diesem Bereich auftretenden hohen Lagerbelastungen zu bewältigen. Mehrreihige Wälzlageranordnungen der hier interessierenden Art werden in Patronenausführung als vormontierte Baueinheit zur Endmontage geliefert. In dieser Patronenausführung ist unter anderem das Axiallagerspiel einbaufertig eingestellt. Bislang verfügen derartige mehrreihige Wälzlageranordnungen über einstückige Lageraußenringe.
Stand der Technik
Aus der JP 2001336603 A geht eine solche mehrreihige Wälzlageranordnung mit einem einstückigen Lageraußenring hervor. Die Wälzlageranordnung besteht im Wesentlichen aus einer ersten Wälzlagerreihe mit Kegelrollen, welche innenseitig auf einer Laufbahn abrollt, die direkt auf die drehzulagernde Welle aufgebracht ist. Demgegenüber verfügt die axial benachbarte Wälzlagerreihe über einen separaten Lagerinnenring. Ein gemeinsamer Lageraußenring verbindet beide Wälzlagerreihen und ist wegen der axialen Baulänge sowie den beiden hieran zu fertigenden Laufbahnen für die jeweils zugeordneten Wälzlagerreihen recht aufwendig in der Fertigung, da insbesondere wegen der O-Anordnung der mit Kegelrollen bestückten Wälzlagerreihen enge Fertigungstoleranzen zu beachten sind.
Die US 4,274,298 offenbart demgegenüber eine mehrreihige Wälzlageranordnung mit einzelnen, jeder Wälzlagerreihe zugeordneten Lageraußenringen. Auch diese Wälzlageranordnung ist als Doppel-Kegelrollenlager in O-Anordnung ausgeführt. Um den das Axialspiel dieser Lageranordnung bestimmenden Abstand zwischen den beiden separaten Lageraußenringen festzulegen, sind diese in eine die beiden Lageraußenringe umgreifenden Gehäusehülse eingesetzt. Hierfür ist in dieser Gehäusehülse eine Stufenbohrung eingebracht, welche einen mittleren sich nach radial innen erstreckenden Absatz aufweist. Hieran kommen die einander zugewandten Stirnseiten der beiden Lageraußenringe zur Anlage. Diese Stufenbohrung ist hinsichtlich der Bohrungstiefe, der Koaxialität sowie der Durchmesser mit engen Toleranzen zu fertigen, um die Lageraußenringe funktionsgerecht zu positionieren. Insbesondere der mittlere Absatz zwischen den beiden Lageraußenringen ist mit genauem Breitenmaß aufwendig zu fertigen, da diese Stufenbohrung mehrere einzelne spanabhebende Fertigungsschritte erfordert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrreihige Wälzlageranordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass diese sich fertigungstechnisch einfach mit hoher Präzision herstellen lässt.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einer mehrreihigen Wälzlageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zumindest zwischen zwei einzelnen Lageraußenringen eine axiale erste Distanzhülse angeordnet ist, die zumindest an einer Stirnseite über in Radialrichtung formschlüssig wirkende Verbindungsmittel mit dem hieran zur Anlage kommenden Lageraußenring zusammenwirkt. Neben dieser den Lageraußenringen zugeordneten axialen ersten Distanzhülse kann auch eine den Lagerinnenringen zugeordnete zweite axiale Distanzhülse vorgesehen werden, welche insoweit von der ersten axialen Distanzhülse umgeben ist.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert somit auf einzelnen, den Wälzlagerreihen zugeordneten Lageraußenringen, die mit mindestens einer dazwischen angeordneten Distanzhülse zusammenwirken, wobei die formschlüssigen Verbindungsmittel dafür sorgen, dass die erfindungsgemäße mehrreihige Wälzlageranordnung als vormontierte Baueinheit in Patronenausführung zur einfachen Montage realisiert ist. Durch die gegenüber einem einteiligen Lageraußenring erfindungsgemäß umgesetzte speziell zusammenhaltende Dreiteilung lassen sich für die Lageraußenringe Standardbauteile verwenden und die mindestens eine axiale Distanzhülse kann stirnflächenseitig auf Maß geschliffen werden, um hierüber das Axialspiel der mehrreihigen Wälzlageranordnung einzustellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die mehrreihige Wälzlageranordnung zur Bildung eines angestellten Stützlagers mit Kegelrollen versehen, welche derart in zwei axial benachbarte Wälzlagerreihen angeordnet sind, dass zueinander eine O-Anordnung stattfindet. Die beiden Wälzlagerreihen können dabei mit gleichen Lagerinnenringen, Lagerkäfigen und/oder Kegelrollen ausgestattet werden, um durch Verwendung von Gleichteilen den Herstellungsaufwand weiter zu reduzieren. Ferner ist es denkbar, die Wälzlagerreihen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Wälzkörpern, vorzugsweise Kegelrollen, auszustatten, um je nach Einsatzfall hierüber eine Anpassung an die Belastungssituation vorzunehmen.
Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass zur Transportsicherung der vormontierten Baueinheit eine die Lagerinnenringe axial verbindende Kunststoffhülse vorgesehen ist, welche in die zueinander fluchtenden Lagerinnenringe lösbar eingepresst ist. Die Kunststoffhülse wird vor der Endmontage wieder entfernt und ist wiederverwertbar. Als Transportsicherung sorgt die Kunststoffhülse dafür, dass die vormontierte Baueinheit zuverlässig zusammengehalten wird.
Die formschlüssig zwischen dem mindestens einen Lageraußenring und der Distanzhülse in Radialrichtung wirkenden Verbindungsmittel können auf verschiedene Weise ausgebildet sein.
So ist es beispielsweise möglich, dass die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel einen am Lageraußenring innenradial angeformten und sich axial in Richtung Distanzhülse erstreckenden Absatz umfassen, der innenwandseitig in die hohlzylindrische Distanzhülse eingreift. Hierbei bleibt die hohlzylindrische Grundgeometrie der Distanzhülse erhalten.
Derselbe Vorteil ergibt sich ebenfalls, wenn gemäß einer alternativen Ausführungsform die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel einen am Lageraußenring außenradial angeformten und sich axial in Richtung Distanzhülse erstreckenden Absatz umfassen. Dieser greift dann außenwandseitig an die hohlzylindrische Distanzhülse an.
Alternativ hierzu ist es auch denkbar, dass die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel eine stirnseitig des Lageraußenrings eingebrachte Ringnut umfassen, die eine hierzu korrespondierende, stirnseitig der hohlzylindrischen Distanzhülse angeformte Ringfeder zum Eingriff kommt. Natürlich kann diese Nut-Feder-Anordnung auch umgekehrt ausgeführt sein. Demnach kann die Ringnut auch seitens der Distanzhülse und die hierin eingreifende Ringfeder seitens des Lageraußenrings angeformt werden.
All den vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen zur Gestaltung der formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel ist gemein, dass diese die erste Distanzhülse in der Soll-Position halten. Insbesondere in Verbindung mit der als Transportsicherung vorgesehenen Kunststoffhülse, welche die zweite, den Lagerinnenringen zugeordnete Distanzhülse in der Soll-Position hält, lässt sich eine sicher zusammenhaltende vormontierte Baueinheit bilden.
Gemäß einer anderen die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass zumindest die erste Distanzhülse mit mehreren äquidistant entlang des Umfangs angeordneten Radialbohrungen versehen wird, um eine zusätzliche Gewichtseinsparung herbeizuführen. Die Radialbohrungen dienen vornehmlich als Zufluss für das notwendige Schmier- und Kühlmittel der Wälzlageranordnung.
Die erste und/oder zweite Distanzhülse der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung kann aus einem gegenüber dem gehärteten Stahlmaterial der Lagerringe weicherem Material bestehen, beispielsweise aus einem ungehärteten Stahl ohne besondere Wälzlagereignung mit dem Vorteil gleicher Wärmedehnung und E-Modul. Dies Material lässt sich einfach bearbeiten, so dass sich beispielsweise über ein stirnflächenseitiges Schleifen der Distanzhülse das Axialspiel der Lageranordnung in einfacher Weise einstellen lässt.
Figurenliste
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 einen Teillängsschnitt einer ersten Ausführungsform einer mehrreihigen Wälzlageranordnung,
2 einen Teillängsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer mehrreihigen Wälzlageranordnung, und
3 einen Teillängsschnitt einer dritten Ausführungsform einer mehrreihigen Wälzlageranordnung.

Gemäß 1 umfasst die hier als Doppel-Kegelrollenlager ausgeführte mehrreihige Wälzlageranordnung eine erste Wälzlagerreihe 1 sowie eine zweite Wälzlagerreihe 2. Beide Wälzlagerreihen 1 und 2 sind mit Kegelrollen 3 bzw. 4 (exemplarisch) ausgestattet, die in jeweiligen Lagerkäfigen 5 bzw. 6 beabstandet zueinander geführt sind. Außerdem ist der ersten Wälzlagerreihe 1 ein Lagerinnenring 7 und der zweiten Wälzlagerreihe 2 ein Lagerinnenring 8 zugeordnet. Außerdem ist der ersten Wälzlagerreihe 1 ein Lageraußenring 9 und der zweiten Wälzlagerreihe 2 ein Lageraußenring 10 zugeordnet. Die beiden Wälzlagerreihen 1 und 2 bilden eine Doppel-Kegelrollenlagerung in O-Anordnung.
Zwischen den beiden Lageraußenringen 9 und 10 ist eine axiale erste Distanzhülse 11 angeordnet, die an der einen Stirnseite 12 über in Radialrichtung formschlüssig wirkende Verbindungsmittel mit dem hieran zur Anlage kommenden Lageraußenring 9 zusammenwirkt. Die an den beiden Lageraußenringen 9 und 10 angreifende erste axiale Distanzhülse 11 umgibt eine an den Lagerinnenringen 7 und 8 angreifende zweite axiale Distanzhülse 13. Zur Transportsicherung der hier zeichnerisch dargestellten vormontierten Baueinheit ist eine die beiden Lagerinnenringe 7 und 8 axial verbindende Kunststoffhülse 14 vorgesehen, welche in die zueinander fluchtenden Lagerinnenringe 7 und 8 lösbar eingepresst ist und auch die zweite axiale Distanzhülse 13 in der Soll-Lage hält. Die erste Distanzhülse 11 ist außerdem mit mehreren äquidistant entlang des Umfangs angeordneten Radialbohrungen 18 versehen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel innenradial am Lageraußenring 9 ausgebildet, indem sie als sich axial in Richtung Distanzhülse 11 erstreckender Absatz 15 geformt sind, der innenwandseitig in die hohlzylindrische Distanzhülse 11 zum Eingriff kommt. Über den Absatz 15 am Lageraußenring 9 findet eine Zentrierung der axialen ersten Distanzhülse 11 an der mehrreihigen Wälzlageranordnung statt, um ein radiales Verschieben derselben vor der Endmontage zu verhindern.
Bei der 2 umfassen im Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel einen am Lageraußenring 9 außenradial angeformten und sich axial in Richtung Distanzhülse 11 erstreckenden Absatz 15'. Der Absatz 15' greift außenwandseitig an die hohlzylindrische Distanzhülse 11 an. Im Übrigen entspricht der Aufbau der mehrreihigen Wälzlageranordnung gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der 3 umfassen die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel zwischen dem Lageraußenring 9 und der Distanzhülse 11 eine stirnseitig des Lageraußenrings 9 eingebrachte Ringnut 16, in die eine hierzu korrespondierende, stirnseitig der hohlzylindrischen Distanzhülse 11 angeformte Ringfeder 17 zum Eingriff kommt. Auch diese Nut-Feder-Verbindung ermöglicht die radiale Führung der Distanzhülse 11 am Außendurchmesser, um ein radiales Verschieben zu verhindern.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel zwischen zumindest einem der Lageraußenringe 9 und 10 und der dazwischenliegenden Distanzhülse 11 anders auszubilden, beispielsweise als eine Stiftverbindung oder dergleichen.
Bezugszeichenliste

1: erste Wälzlagerreihe
2: zweite Wälzlagerreihe
3: erste Kegelrollen
4: zweite Kegelrollen
5: erster Lagerkäfig
6: zweiter Lagerkäfig
7: erster Lagerinnenring
8: zweiter Lagerinnenring
9: erster Lageraußenring
10: zweiter Lageraußenring
11: erste Distanzhülse
12: Stirnseite
13: zweite Distanzhülse
14: Kunststoffhülse
15: Absatz
16: Ringnut
17: Ringfeder
18: Radialbohrung

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

JP 2001336603 A [0003]
US 4274298 [0004]

Claims

Mehrreihige Wälzlageranordnung, umfassend eine mit einem ersten Lagerinnenring (7) zusammenwirkende erste Wälzlagerreihe (1) sowie eine axial hiervon beabstandet angeordnete und mit einem zweiten Lagerinnenring (8) zusammenwirkende zweite Wälzlagerreihe (2), denen jeweils ein separater Lageraußenring (9, 10) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen den beiden Lageraußenringen (9, 10) eine axiale erste Distanzhülse (11) angeordnet ist, die zumindest an einer Stirnseite (12) über in Radialrichtung formschlüssig wirkende Verbindungsmittel mit dem hieran zur Anlage kommenden Lageraußenring (9) zusammenwirkt.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Transportsicherung der vormontierten Baueinheit eine die Lagerinnenringe (7, 8) axial verbindende Kunststoffhülse (14) vorgesehen ist, welche in die zueinander fluchtenden Lagerinnenringe (7, 8) lösbar eingepresst ist.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel einen am Lageraußenring (9) innenradial angeformten und sich axial in Richtung Distanzhülse (11) erstreckenden Absatz (15) umfassen, der innenwandseitig in die hohlzylindrische Distanzhülse (11) eingreift.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel einen am Lageraußenring (9) außenradial angeformten und sich axial in Richtung Distanzhülse (11) erstreckenden Absatz (15') umfassen, der außenwandseitig an die hohlzylindrische Distanzhülse (11) angreift.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssig wirkenden Verbindungsmittel eine stirnseitig des Lageraußenrings (9) eingebrachte Ringnut (16) umfasst, in die eine hierzu korrespondierende, stirnseitig der hohlzylindrischen Distanzhülse (11) angeformte Ringfeder (17) zum Eingriff kommt.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Distanzhülse (11) mit mehreren äquidistant entlang des Umfangs angeordneten Radialbohrungen (18) versehen ist.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhülse (11; 13) aus einem gegenüber dem gehärteten Stahlmaterial der Lageraußenringe (9, 10) weicheren Material besteht, und zur Einstellung der axialen Bauhöhe stirnflächenseitig auf Maß geschliffen ist, um hierüber das Axialspiel der Lageranordnung einzustellen.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben der an den Lageraußenringen (9, 10) angreifenden ersten axialen Distanzhülse (11) auch eine an den Lagerinnenringen (7, 8) angreifende zweite axiale Distanzhülse (13) vorgesehen ist.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung eines angestellten Stützlagers zwei Wälzlagerreihen (1, 2) vorgesehen sind, die jeweils mit Kegelrollen (3; 4) bestückt sind, welche zueinander in O-Anordnung positioniert sind.
Mehrreihige Wälzlageranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wälzlagerreihen (1, 2) mit den gleichen Lagerinnenringen (7, 8), Lagerkäfigen (5, 6) und/oder Kegelrollen (3, 4) ausgestattet sind.