DE102021110622A1

DE102021110622A1 - Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit mit umformtechnisch hergestellten Komponenten

Info

Publication number: DE102021110622A1
Application number: DE102021110622.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fugel; Tanja Weißbrodt; Andreas Kirschner; Frank Schoenstein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2022-10-27
Also published as: WO2022228597A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit mit einer aus einem umgeformten Blechmaterial monolithisch hergestellten inneren Lagerhülse (1), umfassend einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich (2) mit einer außenumfänglichen Laufbahn (4) für in einem Radialkäfig (5) geführten Wälzkörpern (6) und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich (3) mit einer seitenflächig angeordneten Laufbahn (7) für in einem Axialkäfig (8) geführten Wälzkörpern (9), wobei eine ebenfalls aus einem umgeformten Blechmaterial monolithisch hergestellte äußere Lagerhülse (10) einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich (11) mit einer innenumfänglichen Laufbahn (12) für die Wälzkörper (6) und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich (13) mit einer seitenflächig angeordneten Laufbahn (14) für die Wälzkörper (9) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit mit umformtechnisch hergestellten Komponenten, insbesondere einer aus einem umgeformten Blechmaterial hergestellten Lagerhülse, umfassend einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich mit einer außenumfänglichen Laufbahn für in einem Radialkäfig geführten Wälzkörpern, welche eine Radiallagerkomponente bilden. Hierzu benachbart schließt sich ein Axiallagerkomponente an.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Kraftfahrzeugtechnik. Dort kommen hier interessierende Lagereinheiten beispielsweise in einem Antriebsstrang überall dort zum Einsatz, wo eine Welle sowohl in radialer als auch in axialer Richtung zu lagern ist, beispielsweise bei einer Ritzelwellenlagerung eines Achsdifferentials.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2011 079 750 A1 geht eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit der hier interessierenden Art hervor. Hierbei weist die Radiallagerkomponente einen Innenring und einen Außenring auf, zwischen denen sich käfiggeführte Wälzkörper, hier in Form von Rollen, befinden. Die Axiallagerkomponente umfasst zwei Axialscheiben, zwischen denen die ebenfalls üblichen käfiggeführten Rollen angeordnet sind. Der Außenring der Radiallagerkomponente und die dieser zugewandte Axialscheibe der Axiallagerkomponente sind zur Bildung einer vorgefertigten Baueinheit mechanisch miteinander und zugleich relativ beweglich zueinander gekoppelt. Analog Dasselbe ist zwischen dem Innenring der Radiallagerkomponente und der außen liegenden Axialscheibe der Axiallagerkomponente realisiert.
Zwar lässt sich dieser vorbekannte in sich zusammenhaltende Bauteilverbund in einfacher Weise endmontieren, jedoch erfordert die Vormontage der verschiedenen Einzelteile sowie deren Herstellung einen entsprechenden Fertigungsaufwand. Insbesondere erfordert die Vormontage auch ein Erwärmen des distalen Endbereichs des Innenrings der Radiallagerkomponente, um diesen anschließend umzubiegen, womit der Zusammenhalt der kombinierten Radial-/Axiallagereinheit geschaffen wird.
Für Anwendungen, bei denen die zueinander drehzulagernden Komponenten, also insbesondere Bohrung und Welle, keine eigenen Laufbahnen für die Wälzkörper einer kombinierten Radial-/Axiallagereinheit aufweisen, sind die gehärteten Laufbahnen durch Lagerhülsen der Lagereinheit bereitzustellen. Hierdurch brauchen weder Bohrung noch Welle besondere Härteanforderungen zu erfüllen. Die vorliegende Erfindung widmet sich dieser Thematik.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit der vorstehend beschriebenen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass diese weitestgehend umformtechnisch herstellbar ist und aus einer minimalen Anzahl an montagefreundlich konstruierten Einzelbauteilen besteht.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit mit einer aus einem umgeformten Blechmaterial monolithisch hergestellten inneren Lagerhülse, umfassend einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich mit einer außenumfänglichen Laufbahn für in einem Radialkäfig geführten Wälzkörpern und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich mit einer seitenflächig angeordneten Laufbahn für in einem Axialkäfig geführten Wälzkörpern umfasst, wobei eine ebenfalls aus einem umgeformten Blechmaterial monolithisch hergestellte äußere Lagerhülse einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich mit einer innenumfänglichen Laufbahn für die Wälzkörper und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich mit einer seitenflächig angeordneten Laufbahn für die Wälzkörper aufweist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass dank der beiden umformtechnisch jeweils einstückig und einmaterialig hergestellten Lagerhülsen, welche keiner zusätzlichen spanenden Bearbeitung bedürfen, eine einfache Herstellung ermöglicht wird. Ein weiterer Aspekt der Erfindung widmet sich einer einfachen Montierbarkeit aufgrund der nachfolgend dargelegten die Erfindung weiter verbessernden Maßnahmen, welche eine Clipverbindung der Bauteile der kombinierten Radial-/Axiallagereinheit ermöglichen, die im montierten Zustand eine in sich selbst zusammenhaltende Baueinheit sicherstellt.
Hierfür wird vorgeschlagen, dass der Axialkäfig über mindestens eine scheibenseitig benachbart zur außenumfänglichen Laufbahn des Radiallagerbereichs angeordnete erste formschlüssige Verbindungsstelle im Rahmen der Baueinheit fixiert ist, welche vorzugsweise als erhabene oder vertiefte Sicke oder Prägung ausgebildet ist. Der Axialkäfig wird auf den Radiallagerbereich der inneren Lagerhülse aufgeschoben und über die formschlüssige Verbindungsstelle mittels erhöhtem Kraftaufwand hinweggeschoben, bis der Axialkäfig am scheibenförmigen Axiallagerbereich der inneren Lagerhülse zur Anlage kommt. Hierdurch wird die Clipverbindung realisiert.
Als zweite optionale Maßnahme für die Realisierung einer einfach montierbaren und in sich selbst zusammenhaltenden Baueinheit wird vorgeschlagen, dass die äußere Lagerhülse über mindestens eine an einem axialen Randbereich angeordnete zweite formschlüssige Verbindungsstelle fixiert ist, welche vorzugsweise als randseitige Verstemmung ausgebildet ist. Dies ermöglicht, die äußere Lagerhülse über den zuvor montierten Radialkäfig mit den hierin geführten Wälzkörpern hinwegzuschieben, bis dieser außenrandseitig am Axialkäfig zum Eingriff kommt, so dass eine weitere Clipverbindung geschaffen ist.
Als weitere optionale Maßnahme zur Herstellung einer einfach montierbaren in sich selbst zusammenhaltenden Baueinheit wird vorgeschlagen, dass an dem dem Axiallagerbereich abgewandten Ende des hohlzylindrischen Radiallagerbereichs der äußeren Lagerhülse ein nach radial innen einstückig abgewinkelter Randbereich gebildet ist, welcher den Radialkäfig umfasst und als dritte formschlüssige Verbindungsstelle hierdurch ein Herausrutschen des Radialkäfigs samt der hierin geführten Wälzlager aus der kombinierten Radial-/Axiallagereinheit verhindert. Der nach radialinnen abgewinkelte Randbereich der äußeren Lagerhülse bildet hierdurch also die dritte formschlüssige Verbindungsstelle.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass nicht alle drei vorstehend beschriebenen formschlüssigen Verbindungsstellen in der vorgenannten Weise realisiert werden müssen. Diese können beispielsweise auch durch am jeweils gegenüberliegenden Bauteil angeordnete Verbindungsmittel bereitgestellt werden. Durch die Montierbarkeit der vorgenannten Bauteile über Clipverbindungen sind relativ geringe Montagekräfte erforderlich und eine präzise Ausrichtung der Bauteile zueinander kann ohne zusätzliche Montagevorrichtungen erzielt werden.
Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Axialkäfig einen derart breiten radialinneren Käfigsteg aufweist, dass dessen Breite zumindest der Höhe des Radialkäfigs entspricht. Hierdurch wird eine weitestgehend plane Anlagefläche der Stirnseite des Radialkäfigs als Anlagefläche am insoweit überbreiten Steg des Axialkäfigs geschaffen, die somit nach Art einer axialen Gleitlagerung zusammenwirken.
Die beiden im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommenden umformtechnisch monolithisch hergestellten Lagerhülsen sind vorzugsweise als Stanzbiegeteile ausgeführt, deren jeweiliger Radiallagerbereich durch Tiefziehen erzeugt ist, wobei die Laufbahnen durch Prägen eingebracht sind. Hierdurch entfallen aufwendigere spanende und/oder thermische Bearbeitungsschritte.
Die Wälzlager für die Radiallagerung und/oder für die Axiallagerung sind vorzugsweise in Form von Nadeln ausgebildet. Anstelle einer Nadellagerung kommt jedoch auch eine Rollenlagerung in Betracht oder ein Mix aus diesen verschiedenen Wälzkörperformen.
Figurenliste
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 einen perspektivischen Längsschnitt durch eine kombinierte Radial-/Axiallagereinheit, und
2 einen perspektivischen Teilschnitt der Lagereinheit aus 1.

Gemäß 1 besteht die kombinierte Radial-/Axiallagereinheit aus einer umformtechnisch hergestellten inneren Lagerhülse 1, welche einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich 2 mit einer außenumfänglichen Laufbahn 4 für in einem Radialkäfig 5 geführten Wälzkörpern 6 und einen hieran angrenzenden scheibenförmige Axiallagerbereich 3 mit einer seitenflächig angeordneten Laufbahn 7 für in einem Axialkäfig 8 geführten Wälzkörper 9 umfasst.
Außerdem ist eine ebenfalls aus einem umgeformten Blechmaterial hergestellte äußere Lagerhülse 10 vorgesehen, welche einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich 11 mit einer innenumfänglichen Laufbahn 12 für die Wälzkörper 6 und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich 13 mit einer seitenflächig angeordneten Laufbahn 14 für die Wälzkörper 9 aufweist.
Der Axialkäfig 8 ist im montierten Zustand über mindestens eine scheibenseitig benachbart zur außenumfänglichen Laufbahn 4 des Radiallagerbereichs 2 angeordnete erste formschlüssige Verbindungsstelle 15 fixiert. Diese erste Verbindungsstelle 15 ist hier als eine in Wirkrichtung erhabene Sicke ausgebildet. Die äußere Lagerhülse 10 ist über eine an einem axialen Randbereich 16 angeordnete zweite formschlüssige Verbindungsstelle 17 fixiert. Die zweite formschlüssige Verbindungsstelle 17 ist als randseitige Verstemmung ausgebildet.
Der Radialkäfig ist über einen an dem dem Axiallagerbereich 13 abgewandten Ende des hohlzylindrischen Radiallagerbereichs 11 der äußeren Lagerhülse 10 nach radial innen einstückig abgewinkelten Randbereich 18 fixiert, der insoweit eine dritte Verbindungsstelle 19 bildet.
Die kombinierte Radial-/Axiallagereinheit ist im montierten Zustand durch das Zusammenwirken der drei formschlüssigen Verbindungsstellen 15, 17 und 19 als in sich selbst haltende Baueinheit verbunden.
Der Axialkäfig 6 verfügt über einen derart breiten radial inneren Käfigsteg 20, dass dessen Breite zumindest der Höhe des Radialkäfigs 6 entspricht, wodurch eine Gleitlagerung der Käfige erfolgt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, andere Wälzkörper als Nadeln zur Lagerung zu verwenden. In jedem Fall ist die erfindungsgemäße Radial-/Axiallagereinheit selbsthaltend und in sich verliergesichert konstruiert.
Bezugszeichenliste

1: Lagerhülse
2: Radiallagerbereich
3: Axiallagerbereich
4: Laufbahn
5: Radialkäfig
6: Wälzkörper
7: Laufbahn
8: Axialkäfig
9: Wälzkörper
10: Lagerhülse
11: Radiallagerbereich
12: Laufbahn
13: Axiallagerbereich
14: Laufbahn
15: Verbindungsstelle
16: Randbereich
17: Verbindungsstelle
18: Randbereich
19: Verbindungsstelle
20: Käfigsteg

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 102011079750 A1 [0003]

Claims

Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit mit einer aus einem umgeformten Blechmaterial monolithisch hergestellten inneren Lagerhülse (1), umfassend einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich (2) mit einer außenumfänglichen Laufbahn (4) für in einem Radialkäfig (5) geführten Wälzkörpern (6) und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich (3) mit einer seitenflächig angeordneten Laufbahn (7) für in einem Axialkäfig (8) geführten Wälzkörpern (9), wobei eine ebenfalls aus einem umgeformten Blechmaterial monolithisch hergestellte äußere Lagerhülse (10) einen hohlzylindrischen Radiallagerbereich (11) mit einer innenumfänglichen Laufbahn (12) für die Wälzkörper (6) und einen hieran angrenzenden scheibenförmigen Axiallagerbereich (13) mit einer seitenflächig angeordneten Laufbahn (14) für die Wälzkörper (9) aufweist.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkäfig (8) über mindestens eine scheibenseitig benachbart zur außenumfänglichen Laufbahn (4) des Radiallagerbereichs (2) angeordnete erste formschlüssige Verbindungsstelle (15) fixiert ist.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste formschlüssige Verbindungsstelle (15) als erhabene oder vertiefte Sicke oder Prägung ausgebildet ist.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Lagerhülse (10) über mindestens eine an einem axialen Randbereich (16) angeordnete zweite formschlüssige Verbindungsstelle (17) fixiert ist.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite formschlüssige Verbindungsstelle (17) als randseitige Verstemmung ausgebildet ist.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialkäfig (6) über einen an dem dem Axiallagerbereich (13) abgewandten Ende des hohlzylindrischen Radiallagerbereichs (11) der äußeren Lagerhülse (10) ein nach radialinnen einstückig abgewinkelten Randbereich (18) als dritte formschlüssige Verbindungsstelle (19) fixiert ist.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die drei formschlüssigen Verbindungsstellen (15, 17, 19) im montierten Zustand eine in sich selbst zusammenhaltende Baueinheit sicherstellen.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkäfig (8) einen derart breiten radialinneren Käfigsteg (20) aufweist, dass dessen Breite zumindest der Höhe des Radialkäfigs () entspricht.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerhülsen (1, 10) als Stanzbiegeteile ausgeführt sind, deren jeweiliger Radiallagerbereich (2; 11) durch Tiefziehen erzeugt ist, wobei die Laufbahnen (4, 7; 12, 14) durch Prägen im Axialbereich eingebracht sind.
Kombinierte Radial-/Axiallagereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (6) für die Radiallagerung und/oder die Wälzkörper (9) für die Axiallagerung in Form von Nadeln ausgebildet sind.