DE102020126666A1

DE102020126666A1 - Mehrreihiges Lager für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102020126666A1
Application number: DE102020126666.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Werner; Christian Willsch; Andreas Heinz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2021-12-23

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrreihiges Lager für ein Getriebe. Das mehrreihige Lager umfasst eine Außenlaufbahn (14), welche zwei axial zueinander beabstandete Außenlaufflächen (18) aufweist, eine Innenlaufbahn (30), welche zwei axial zueinander beabstandete Innenlaufflächen (34) aufweist, wobei wischen der Außenlaufbahn (14) und der Innenlaufbahn (30) eine Vielzahl an Wälzkörpern (38) angeordnet sind, die über einen Wälzkörperkäfig (46), gehalten sind. Die Außenlaufbahn (14) ist dabei an einem zu lagernden Getriebebauteil (22) ausgebildet und der Wälzkörperkäfig (46) ist ein Schnappkäfig, welcher zur axialen Stirnseite offene Wälzkörpertaschen (42) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrreihiges Lager für ein Getriebe und ein Getriebe, welches ein solches Lager aufweist.
Wälzlager, insbesondere mehrreihige Schrägkugellager, müssen bei der Montage gezielt verspannt werden, um einen einwandfreien Lauf sicherzustellen. In der Serienmontage bauartgleicher Baueinheiten, beispielsweise Kegelrad-Getriebeeinheiten, ist es bislang üblich, für jede Baueinheit unter Aufbringung einer definierten Axialkraft auf die mit einer definierten Drehzahl umlaufende Welle vorab das jeweilige Lagerreibmoment zu ermitteln. Anschließend wird zumeist an einem anderen Montageort eine Bundmutter aufgebracht. Diese wird dabei solange verschraubt, bis sich wiederum bei der definierten Wellendrehzahl das zuvor für die definierte Axialkraft ermittelte Lagereibmoment einstellt. Hierdurch wird sichergestellt, dass jede Bau- bzw. Getriebeeinheit in ihren Wälzlagern mit exakt der zuvor aufgebrachten Axialkraft verspannt ist.
Stand der Technik
In der DE 10 2006 025 551 A1 ist ein mehrreihiges axial vorgespanntes Schrägkugellager und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kugellagers offenbart. Das Schrägkugellager umfasst einen einstückigen Außenring und einen aus zwei Innenringhälften bestehenden Innenring. Der Innenring weist dabei zwei Laufbahnen für Lagerkugeln auf, welche über eine Schulter außenseitig begrenzt sind. In einem vorgespannten Zustand fluchten zwei Stirnseiten des Schrägkugellagers.
Der Hintergrund der Erfindung liegt darin, dass Lager insbesondere für Hochvoltanwendungen, eine hohe Lebensdauer aufweisen sollen. Um das Lagerspiel eines solchen Lagers einzustellen, muss eine entsprechende dicke für eine Shimscheibe ausgewählt werden, mit welchem das Lager geshimmt wird. Dies ist aufwändig und erschwert die Montage des Lagers.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein mehrreihiges Lager für ein Getriebe anzugeben, welches eine höhere Haltbarkeit hat und leichter montierbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch ein mehrreihiges Lager mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung gibt ein mehrreihiges Lager für ein Getriebe an. Dieses Lager umfasst dabei eine Außenlaufbahn, welche zwei axial zueinander beabstandete Außenlaufflächen aufweist, eine Innenlaufbahn, welche zwei axial zueinander beabstandete Innenlaufflächen aufweist, wobei wischen der Außenlaufbahn und der Innenlaufbahn eine Vielzahl an Wälzkörpern angeordnet sind, die über einen Wälzkörperkäfig, gehalten sind.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Außenlaufbahn an einem zu lagernden Getriebebauteil ausgebildet ist und der Wälzkörperkäfig ein Schnappkäfig ist, welcher zur axialen Stirnseite offene Wälzkörpertaschen aufweist.
Mit anderen Worten wird durch eine direkte Fertigung an dem Getriebebauteil kein separater Außenring benötigt. Fertigungstoleranzen zwischen einem separat gefertigten Lager und einem Getriebebauteil können dadurch vernachlässigt werden. Ebenso können die Montagetoleranzen minimiert werden, so dass ein Shimscheibe zum Ausgleich solcher Toleranzen vermeidbar ist. Dadurch lässt sich das Lager einfacher montieren, so dass der Montageaufwand reduziert wird.
Ein Schnappkäfig hat den Vorteil, dass dieser lediglich an einer axialen Seite einen durchgehenden und alle Wälzkörpertaschen verbindenden Steg aufweist. Dieser ist gemäß der Erfindung innenseitig des Lagers angeordnet, so dass der Käfig die Wälzkörper außenseitig nicht überragt. Dies hat den Vorteil, dass das Lager mit einer kleineren axialen Breite ausgebildet werden kann. Vorteilhafter ist es jedoch, den Reihenabstand zwischen den Wälzkörpern zu vergrößern, so dass die Verkippung weiter reduziert werden kann. Die Verkippung führt generell zu einer geringeren Lebensdauer des Lagers, so dass durch einen größeren Reihenabstand die Lebensdauer verlängert werden kann.
Vorzugsweise werden als Wälzkörper Kugeln verwendet. Alternativ können Kegelrollen verwendet werden. Die Kegelrollen haben dabei den Vorteil, dass diese eine höhere Tragfähigkeit aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Lager als Schrägkugellager ausgebildet. Bei einem Schrägkugellager verläuft die Belastungsrichtung zum Teil in axialer, als auch in radialer Richtung, so dass sowohl Kräfte in axialer als auch radialer Richtung aufgenommen werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Innenlaufbahn durch einen einteiligen Innenring ausgebildet. Der Innenring wird somit durch ein einziges Teil gebildet. Ein solcher Innenring lässt sich dabei einfach fertigen. Zusätzlich ist das Lagerspiel direkt bei der Herstellung einstellbar, so dass eine anschließende Montage des Lagers entfällt. Ebenso kann im Gegensatz zu einem zweiteiligen Innenring eine Transportsicherung, welche als Hülse ausgebildet und an einer Innenseite des Innenrings anliegt, entfallen.
Vorzugsweise ist die Innenlaufbahn durch einen zweiteiligen Innenring ausgebildet. Der Innenring wird dementsprechend aus zwei Einzelteilen gebildet, welche im Gegensatz zu einem einteiligen Innenring in einer axialen Mitte geteilt ist. Im Vergleich zu einem einteiligen Innenring weist ein solcher zweiteiliger Innenring eine höhere Tragzahl auf, so dass die Lebensdauer erhöht wird. Ein zweiteiliger Innenring lässt sich zudem einfacher montieren, da beide Innenringteile nach einem Bestücken der Wälzkörperkäfige, von beiden axialen Seiten eingebracht werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung liegen die innenseitigen Stirnseiten des zweiteiligen Innenrings in einem montierten Zustand, aneinander an. Die innenseitigen Stirnseiten, sind die Flächen, an welchen beide Innenringteile in einem montierten Zustand miteinander in Kontakt sind. Wenn diese Stirnseiten beim Montieren in Kontakt kommen ist das Lagerspiel optimal eingestellt. Dadurch wird keine Shimscheibe benötigt, mit welcher das Lagerspiel eingestellt werden muss, wodurch der Montageaufwand reduziert wird.
Vorteilhafterweise ist die Innenlaufbahn außenseitig über jeweils eine Schulter begrenzt. Die Schulter weist dabei einen axialen Überstand zum Wälzkörper von 0,5-2 mm auf. Die Schulter steht somit Außenseitig weiter hervor als die Wälzkörper. Durch den axialen Überstand wird ein Kontakt mit einem das Getriebebauteil befestigenden weiteren Bauteil und den Wälzkörpern vermieden. Besonders bevorzugt ist ein axialen Überstand von 0,8-1,2mm. Durch einen solchen geringen Überstand kann die Breite des Lagers reduziert werden. Vorteilhafter ist es jedoch den Abstand zwischen den Reihen weiter zu vergrößern, so dass die Verkippung reduziert und damit die Lebensdauer des Lagers verlängert wird.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung weist der Innenring in einer Wälzkörperbelastungsrichtung eine Dicke von 10-30% des Kugeldurchmessers auf. Die Wälzkörperbelastungsrichtung ist dabei die Richtung, in welche die Kraft wirkt. Um diese Kraft aufnehmen zu können, muss die Dicke ausreichend bemessen sein. Durch die Dicke von 10-30%, beziehungsweise bevorzugt 15-25% kann Material eingespart und Gewicht reduziert werden. Zusätzlich kann dadurch der axialen Überstand auf ein Minimum reduziert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 Teilschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines mehrreihigen Lagers für ein Getriebe, und
2 Perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Getriebebauteils mit eingebautem Lager.

In 1 ist eine Teilschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines mehrreihigen Lagers für ein Getriebe gezeigt. Das Lager in diesem Ausführungsbeispiel ist gebildet durch eine Außenlaufbahn 14, die zwei axial zueinander beabstandete Außenlaufflächen 18 ausbildet. Die Außenlaufbahn 14 ist dabei direkt an einem zu lagernden Getriebebauteil 22 ausgebildet. Dadurch kann auf einen separaten Außenring verzichtet werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Getriebebauteil 22 ein Zahnrad, welches an einer radialen Außenseite Zähne 26 aufweist. Das Lager umfasst zusätzlich eine Innenlaufbahn 30, die ebenfalls zwei Innenlaufflächen 34 aufweist. Zwischen der Innenlaufbahn 30 und der Außenlaufbahn 18 sind Wälzkörper 38 angeordnet, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Kugeln ausgebildet sind. Diese Kugeln sind in zwei Reihen ausgebildet und liegen dabei an den entsprechenden Außenlaufflächen 18 und Innenlaufflächen 34 an.
Die Kugeln sind in Wälzkörpertaschen 42 eines Wälzkörperkäfigs 46 aufgenommen. Der Wälzkörperkäfig 46 ist erfindungsgemäß als Schnappkäfig ausgebildet und weist dementsprechend eine axial offene Seite auf, in die die Kugeln in die Wälzkörpertaschen 42 eingebracht werden können. 2 zeigt die offene Seite des Schnappkäfigs. An axialen Außenseiten des Lagers werden die Wälzkörper 38 somit nicht durch den Wälzkörperkäfig 46 überragt. Dadurch kann der Abstand zwischen den beiden Reihen vergrößert werden, wodurch die Verkippung reduziert, und die Lebensdauer vergrößert wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist für jede Reihe ein separater Wälzkörperkäfig 46 vorgesehen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Innenlaufbahn 30 durch einen zweiteiligen Innenring 50 ausgebildet. Der Innenring 50 ist dabei in der Mitte, zwischen den zwei Reihen, geteilt. 1 zeigt das Lager in einem montierten Zustand. In diesem Zustand liegen innenseitige Stirnseiten 54 des Innenrings 50 aneinander an. Bei einem aneinander Anliegen der innenseitigen Stirnseiten 54 ist gleichzeitig das Spiel in dem Lager eingestellt, so dass dadurch das Lagerspiel einfacher einstellbar ist und keine Shimscheibe benötigt wird. Im Bereich der innenseitigen Stirnseiten 54 sind zusätzlich radiale Ölbohrungen 58 vorgesehen, über welche das Öl abfließen kann.
Der Innenring 50 weist an axialen Außenseiten eine Schulter 62 auf, über welche die Innenlaufbahn 30 der Wälzkörper 38 begrenzt ist. Um einen Kontakt zwischen einem axial an der Schulter 62 anliegenden Bauteil und dem Wälzkörper 38 zu vermeiden, weist die Schulter 62 einen axialen Überstand A zum Wälzkörper 38 auf. In der Figur ist zu erkennen, dass es sich bei dem vorliegenden Lager um ein Schrägkugellager handelt, dessen Wälzkörperbelastungsrichtung W schräg verläuft. Um in der Wälzkörperbelastungsrichtung W die Lagerkräfte aufnehmen zu können, weist der Innenring 50 in die Richtung eine ausreichende Dicke d auf.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Getriebebauteils 22 mit eingebautem Lager. Hier ist ebenfalls zu sehen, dass der Wälzkörperkäfig 46 nicht über die Kugeln 38 hinausragt. Dadurch kann der axiale Platz, welcher normalerweise für den Wälzkörperkäfig 46 benötigt wird, dazu genutzt werden, den Abstand zwischen den Reihen zu vergrößern.
Bezugszeichenliste

14: Außenlaufbahn
18: Außenlauffläche
22: Getriebebauteil
26: Zähne
30: Innenlaufbahn
34: Innenlauffläche
38: Wälzkörper/ Kugel
42: Wälzkörpertasche
46: Wälzkörperkäfig
50: Innenring
54: innenseitige Stirnseiten
58: Ölbohrung
62: Schulter
d: Dicke
A: axialer Überstand
W: Wälzkörperbelastungsrichtung

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

DE 102006025551 A1 [0003]

Claims

Mehrreihiges Lager für ein Getriebe umfassend eine Außenlaufbahn (14), welche zwei axial zueinander beabstandete Außenlaufflächen (18) aufweist, eine Innenlaufbahn (30), welche zwei axial zueinander beabstandete Innenlaufflächen (34) aufweist, wobei zwischen der Außenlaufbahn (14) und der Innenlaufbahn (30) eine Vielzahl an Wälzkörpern (38) angeordnet sind, die über einen Wälzkörperkäfig (46), gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenlaufbahn (14) an einem zu lagernden Getriebebauteil (22) ausgebildet ist und der Wälzkörperkäfig (46) ein Schnappkäfig ist, welcher zur axialen Stirnseite offene Wälzkörpertaschen (42) aufweist.
Mehrreihiges Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager als Schrägkugellager ausgebildet ist.
Mehrreihiges Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlaufbahn (30) durch einen einteiligen Innenring (50) ausgebildet ist.
Mehrreihiges Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlaufbahn (30) durch einen zweiteiligen Innenring (50) ausgebildet ist.
Mehrreihiges Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innenseitigen Stirnseiten (54) des zweiteiligen Innenrings (50) in einem montierten Zustand, aneinander anliegen.
Mehrreihiges Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlaufbahn (30) außenseitig über jeweils eine Schulter (62) begrenzt ist.
Mehrreihiges Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (62) einen axialen Überstand (A) zum Wälzkörper (38) von 0,5-2 mm aufweist.
Mehrreihiges Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (50) in einer Wälzkörperbelastungsrichtung (W) eine Dicke (d) von 10-30% des Kugeldurchmessers aufweist.
Getriebe umfassend ein mehrreihiges Lager nach einem der vorherigen Ansprüche.