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Die Erfindung betrifft eine Lagerkassette.
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Eine solche Lagerkassette beinhaltet ein Wälzlager respektive einen Wälzlagerkranz mit in einem Käfig geführten zylindrischen Wälzkörpern. Der Wälzlagerkranz, zumeist ein Nadelkranz, sitzt auf einem Innenring auf, auf dem er axial gesichert angeordnet ist. Ein Beispiel für eine solche Anordnung findet sich in
DE 1 056 881 A . Die Anordnung aus Wälzlagerkranz und Innenring wird auf einem Maschinenelement, beispielsweise einem Achszapfen oder einer Welle, angeordnet und vormontiert, wonach diese vormontierte Einheit der weiteren Montage zugeführt wird. Der Wälzlagerkranz wird in eine Innenbohrung eines Gehäuses eingesetzt, so dass die Wälzkörper sowohl auf dem Innenring als auch auf der Bohrungswand wälzen.
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Aufgrund der Vormontage der Kombination aus Wälzlagerkranz und Innenring auf dem Maschinenelement sind Maßnahmen zu treffen, dass die zylindrischen Wälzkörper, also beispielsweise die Nadeln, in Position bleiben und nicht aus dem Käfig fallen. Darüber hinaus ist die Montage dieser vormontierten Einheit im Gehäuse aufwändig.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Verbesserung einer solchen Anordnung anzugeben, die eine leichtere Montage erlaubt.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Lagerkassette vorgesehen, umfassend ein Gehäuse mit einer über eine Axialschulter axial begrenzten Innenbohrung, einen Wälzlagerkranz mit in einem Käfig geführten zylindrischen Wälzkörpern und einen Innenring, wobei die Wälzkörper auf der Bohrungswand und dem Innenring wälzen, und wobei am Käfig an der von der Axialschulter entfernten Seite wenigstens ein radial zur Innenbohrung vorspringendes erstes Sicherungselement und wenigstens ein radial zum Innenring vorspringendes zweites Sicherungselement vorgesehen sind, die in eine in der Bohrungswand und in eine am Innenring ausgebildete Sicherungsnut eingreifen.
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Erfindungsgemäß wird eine Lagerkassette vorgeschlagen, die eine vorgefertigte Einheit darstellt, bei der sämtliche Komponenten verliergesichert sind, und die eine einfache Montage als vorgefertigte Einheit auf einem Maschinenelement wie einem Achszapfen oder einer Welle oder dergleichen ermöglicht. Erfindungsgemäß wird bei der Lagerkassette der Wälzlagerkranz auf einem Innenring angeordnet und die Kombination aus Wälzlagerkranz und Innenring sodann in das Gehäuse eingesetzt, wobei diese Anordnung dann die Lagerkassette bildet.
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Wesentlich hierbei ist, dass sämtliche Bauteile axial und radial gesichert sind, also eine kompakte Baueinheit gegeben ist, bei der keine Gefahr besteht, dass die Wälzkörper herausfallen respektive der Wälzlagerkranz aus dem Gehäuse rutscht. Denn zum einen ist das Gehäuse mit einer Innengewindebohrung vorgesehen, die über eine Axialschulter axial begrenzt ist. Wird der Wälzlagerkranz samt Innenring in die Innenbohrung eingeschoben, so ist eine Axialsicherung bereits zu dieser Seite gegeben.
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Die Axialsicherung zur anderen Seite erfolgt einerseits zwischen dem Wälzlagerkranz und dem Innenring, andererseits zwischen dem Wälzlagerkranz und dem Gehäuse. Denn erfindungsgemäß sind am Käfig des Wälzlagerkranzes erste und zweite Sicherungselemente vorgesehen, die radial nach außen und radial nach innen vorspringen, wobei jeweils mindestens ein erstes und ein zweites Sicherungselement vorgesehen sind. Jedes dieser Sicherungselemente greift in eine entsprechende Sicherungsnut an dem Gehäuse respektive an der Innenbohrungswand und am Innenring respektive dessen Außenmantelfläche ein. Hierüber erfolgt eine doppelte axiale Sicherung des Wälzlagerkranzes sowohl zum Innenring als auch zum Gehäuse hin, so dass demzufolge der Wälzlagerkranz samt Innenring auch auf dieser Seite zum Gehäuse hin axial gesichert sind, wie sie auch untereinander axial gesichert sind. Neben der damit gegebenen beidseitigen axialen Sicherung ist aber auch eine radiale Sicherung der Wälzkörper, also beispielsweise der Nadeln, gegeben, einerseits radial nach außen über das Gehäuse, andererseits radial nach innen über den Innenring.
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Damit stellt die erfindungsgemäße Lagerkassette eine geschlossene, gesicherte Baueinheit dar, bei der keine zusätzlichen Sicherungsmaßnahmen zur Fixierung der Wälzkörper erforderlich sind und die demzufolge ohne weiteres gehandhabt werden kann. Auch gestaltet sich die Montage sehr einfach, da die vorgefertigte Lagerkassette lediglich noch auf das Maschinenelement wie beispielsweise den Achszapfen oder die Welle aufzusetzen ist.
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Wenngleich es bereits ausreichend ist, wenn nur ein erstes und nur ein zweites Sicherungselement am Käfig vorgesehen sind, ist es zweckmäßig, wenn um den Umfang des Käfigs mehrere äquidistant verteilte erste und mehrere äquidistant verteilte zweite Sicherungselemente vorgesehen sind. Das heißt, dass beispielsweise vier oder sechs oder acht erste und in gleicher Anzahl zweite Sicherungselemente vorgesehen sind, so dass sich um den Umfang gesehen ein symmetrischer Eingriff der Sicherungselemente in die entsprechenden Sicherungsnuten ergibt.
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Dabei sind die ersten und die zweiten Sicherungselemente bevorzugt um den Umfang zueinander versetzt am Käfig ausgebildet, das heißt, sie stehen quasi auf Lücke zueinander.
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Die Sicherungselemente selbst sind bevorzugt als Sicherungslaschen ausgeführt, die radial zu beiden Richtungen vom Käfig abstehen. Die Ausbildung dieser Sicherungslaschen ist insbesondere dann problemlos möglich, wenn der Käfig als Blechbauteil ausgeführt ist, da sie sich dann auf einfache Weise als Laschenausbiegungen herstellen lassen. Der Käfig kann aber auch als Kunststoffbauteil ausgeführt sein, wobei auch in diesem Fall die Sicherungslaschen ohne weiteres im Rahmen der Spritzgussherstellung des Käfigs ausgebildet werden können.
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Wie beschrieben wird die Lagerkassette im Rahmen der Montage auf ein Maschinenelement aufgeschoben respektive aufgesetzt. Um auf einfache Weise eine axiale Sicherung der Lagerkassette an dem Maschinenelement zu realisieren, sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Innenring an einem Ende am Innenumfang einen falzartigen Hinterschnitt oder eine Sicherungsnut aufweist. In diesen Hinterschnitt oder diese Sicherungsnut schnappt ein Sicherungsring, der an dem Maschinenelement vorgesehen ist oder daran befestigt wird, in der Montageendstellung ein, so dass der Innenring und über diesen die Lagerkassette selbst axial gesichert ist. Der Sicherungsring am Maschinenelement sitzt in einer entsprechenden elementseitigen Sicherungsnut. Ist auch seitens des Innenrings eine Sicherungsnut vorgesehen, ergibt sich bereits hieraus eine beidseitige axiale Sicherung. Ist nur ein falzartiger Hinterschnitt vorgesehen, so ist am Maschinenelement auf der gegenüberliegenden Seite eine geeignete Axialschulter vorgesehen, die auf dieser Seite die axiale Sicherung erwirkt. In jedem Fall aber weist zweckmäßigerweise der Innenring entsprechende Sicherungsmittel in Form des Hinterschnitts oder der Sicherungsnut auf, die auf einfache Weise die Axialsicherung in der Endmontagestellung ermöglichen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Innenring an einem Ende am Innenumfang bevorzugt eine Fase auf. Diese Fase dient dazu, das Überschieben des Innenrings über einen maschinenelementseitig vorgesehenen Sicherungsring, der dort in einer Sicherungsnut aufgenommen ist, zu erleichtern. Beim Aufschieben der Lagerkassette läuft die Innenringfase auf den flexiblen Sicherungsring auf und drückt diesen radial nach innen in seine maschinenelementseitige Sicherungsnut, wonach die Lagerkassette problemlos auf das Maschinenelement aufgeschoben werden kann. Mit Erreichen der Montageendstellung schnappt der Sicherungsring sodann wieder aus und beispielsweise in den Hinterschnitt oder die Sicherungsnut am Innenring ein, oder, in der einfachsten Ausgestaltung, hintergreift den Innenring stirnseitig.
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Das Gehäuse der Lagerkassette selbst kann unterschiedlicher Art sein, das heißt, dass es sich um ein beliebiges, ein entsprechende Funktion aufweisendes Maschinenelement handeln kann. Bevorzugt handelt es sich um ein Gehäuse mit einer Außenverzahnung oder um ein Zahnrad selbst.
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Neben der Lagerkassette selbst betrifft die Erfindung ferner eine Lageranordnung, umfassend eine Lagerkassette der vorstehend beschriebenen Art, sowie ein Maschinenelement mit einer zylindrischen Aufnahme, auf der die Lagerkassette axial gesichert angeordnet ist.
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Das Maschinenelement, also beispielsweise der Achszapfen oder die Welle oder dergleichen, weist zweckmäßigerweise eine axiale Anschlagschulter auf, über die der Innenring der Lagerkassette in die eine Richtung axial gesichert ist. Das Maschinenelement weist ferner einen in einer Nut am Außenumfang des Maschinenelements eingesetzten Sicherungsring auf, über den der Innenring in die andere Richtung axial gesichert ist. Dieser Sicherungsring greift in der Montagestellung zweckmäßigerweise in den falzartigen Hinterschnitt oder die Sicherungsnut des Innenrings ein.
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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, geschnitten, einer erfindungsgemäßen Lagerkassette als Teilansicht, und
- 2 - 7 verschiedene Folgedarstellungen zur Erläuterung der Herstellung der Lagerkassette aus 1 (2 - 4) sowie deren Montage an einem Maschinenelement (5 - 7).
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Lagerkassette 1, umfassend ein Gehäuse 2, das hier beispielsweise als Zahnrad ausgebildet ist bzw. eine Außenverzahnung 3 aufweist. Das Gehäuse 2 weist eine Innenbohrung 4 auf, die über eine Axialschulter 5 axial begrenzt ist. In der Innenbohrung 4 ist ein Wälzlagerkranz 6 angeordnet, umfassend eine Vielzahl von zylindrischen Wälzkörpern 7, hier Nadeln 8, die in einem Käfig 9 aufgenommen respektive geführt sind. Vorgesehen ist des Weiteren ein Innenring 10.
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In der in 1 gezeigten Montagestellung wälzen die Wälzkörper 7 auf der Bohrungswand 11 der Innenbohrung 4 sowie der Außenwand 26 des Innenrings 10.
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Der Käfig 9 weist, bevorzugt mehrere, erste Sicherungselemente 12 in Form von radial nach außen vorspringenden Sicherungslaschen 13 auf, sowie zweite Sicherungselemente 14 in Form von radial nach innen vorspringenden Sicherungslaschen 15, siehe hierzu auch 2. Diese Sicherungselemente 12, 14 respektive Sicherungslaschen 13, 15 dienen der Axialsicherung des Wälzlagerkranzes 6 sowohl zum Gehäuse 2 als auch zum Innenring 10 hin. Hierzu weist das Gehäuse 2 eine Sicherungsnut 16 auf, die in der Innenbohrung 4 ausgebildet ist, wie auch der Innenring 10 am Außenumfang eine Sicherungsnut 17 aufweist. In der Montagestellung greifen die ersten Sicherungselemente 12, also die ersten Sicherungslaschen 13, in die Sicherungsnut 16 ein, während gleichzeitig die zweiten Sicherungselemente 14 respektive zweiten Sicherungslaschen 15 in die Sicherungsnut 17 eingreifen. Ersichtlich ist hierüber an dieser Seite eine Axialsicherung gegeben, und zwar sowohl zum Gehäuse 2 als auch zum Innenring 10 hin. Auf der anderen Seite ist die Axialsicherung über die Axialschulter 5 realisiert. Damit ergibt sich eine vorgefertigte Einheit, wie in 1 gezeigt, bei der alle Elemente miteinander axial gesichert verbunden sind, während gleichzeitig die Wälzkörper 7 auch gegen ein Herausfallen radial gesichert sind, da innen über den Innenring 10 und außen über das Gehäuse 7 fixiert.
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Bevorzugt sind mehrere um den Umfang des Käfigs 9 verteilt angeordnete erste Sicherungselemente 12 respektive Sicherungslaschen 13 und zweite Sicherungselemente 14 respektive Sicherungslaschen 15 vorgesehen, die bevorzugt äquidistant um den Umfang verteilt sind. Sie können entweder in axialer Verlängerung zueinander ausgebildet sein, oder, bevorzugt, versetzt zueinander sein, also auf Lücke stehen. Bei dem Käfig 9 handelt es sich bevorzugt um ein Blechbauteil, alternativ auch um ein Kunststoffbauteil.
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Die 2 - 7 zeigen in Form fortlaufender Prinzipdarstellungen einerseits den Montagevorgang zur Herstellung der in 1 gezeigten Lagerkassette 1, andererseits aber auch deren Montage auf einem Maschinenelement zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.
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2 zeigt als Explosionsansicht einerseits den Wälzlagerkranz 6 umfassend den Käfig 9 sowie die darin aufgenommenen Wälzkörper 7 in Form der Nadeln. Gezeigt ist des Weiteren der Innenring 10. Wie durch den Pfeil P1 dargestellt, wird der Wälzlagerkranz 6 auf den Innenring 10 aufgeschoben, wobei diese Aufschiebebewegung so weit erfolgt, bis die zweiten Sicherungselemente 14, also die zweiten Sicherungslaschen 15 in die Sicherungsnut 17 des Innenrings 10 einschnappen. Es ergibt sich damit die in 3 gezeigte vorgefertigte Einheit aus Wälzlagerkranz 6 und Innenring 10.
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Im nächsten, in 4 gezeigten Schritt wird diese vorgefertigte Einheit, wie durch den Pfeil P2 dargestellt, in die Innenbohrung 4 des Gehäuses 2 eingeschoben. Diese Einschiebebewegung erfolgt so lange, bis die ersten Sicherungselemente 12 respektive die ersten Sicherungslaschen 14 in die Sicherungsnut 16 des Gehäuses 2 einschnappen. Es ergibt sich hiermit die bereits in 1 gezeigte vorgefertigte Lagerkassette 1, die sodann der weiteren Montage zugeführt werden kann.
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Diese weitere Montage ist in den 5 - 7 gezeigt.
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Wie 5 zeigt, wird, siehe den Pfeil P3, die Lagerkassette 1 auf ein Maschinenelement 18, beispielsweise einen Achszapfen oder eine Welle, aufgeschoben. Das Maschinenelement 18 weist eine entsprechende zylindrische Aufnahme 19 auf, an deren Außenmantelfläche eine Sicherungsnut 20 ausgebildet ist, in der ein Sicherungsring 21 aufgenommen ist, der in die Sicherungsnut 20 eingedrückt werden kann. Wird nun die Lagerkassette 1 in Richtung des Pfeils P3 aufgeschoben, so läuft der Innenring 10 mit einer im Bereich seiner vorderen Stirnkante ausgebildeten, nach innen gerichteten Fase 22 gegen den radial vorspringenden Sicherungsring 21, woraufhin dieser, siehe 6, in die Sicherungsnut 20 eingedrückt wird. Dies ermöglicht ein einfaches Einpressen respektive Überschieben der Lagerkassette 1 und damit Aufschieben auf die Aufnahme 19, die über eine Axialschulter 23 axial begrenzt ist.
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Die Aufschiebebewegung in Richtung des Pfeils P3 erfolgt so lange, bis der Sicherungsring 21 wieder radial nach außen schnappt und in einen hier falzartigen Hinterschnitt 24, der am der Fase 22 gegenüberliegenden Ende des Innenrings 10 ausgebildet ist, eingreift.
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Die Montagestellung ist schließlich in 7 gezeigt, in der ersichtlich der Sicherungsring 21 in den Hinterschnitt 24 eingreift, so dass die Lagerkassette 1 nach rechts nicht mehr abgezogen werden kann. Gleichzeitig ist sie aber auch nach links über die Axialschulter 23 gesichert, so dass sich insgesamt eine einfach herstellbare Lageranordnung 25 ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerkassette
- 2
- Gehäuse
- 3
- Außenverzahnung
- 4
- Innenbohrung
- 5
- Axialschulter
- 6
- Wälzlagerkranz
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Nadel
- 9
- Käfig
- 10
- Innenring
- 11
- Bohrungswand
- 12
- Sicherungselement
- 13
- Sicherungslasche
- 14
- Sicherungselement
- 15
- Sicherungslasche
- 16
- Sicherungsnut
- 17
- Sicherungsnut
- 18
- Maschinenelement
- 19
- Aufnahme
- 20
- Sicherungsnut
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Fase
- 23
- Axialschulter
- 24
- Hinterschnitt
- 25
- Lageranordnung
- 26
- Außenwand
- P1, P2, P3
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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