DE10256363A1 - Leichter Lagerhalter - Google Patents

Leichter Lagerhalter

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Abstract

Es ist eine Antriebsstrangbaugruppe mit einem Gehäuse vorgesehen, das eine sich durch einen Abschnitt des Gehäuses erstreckende Öffnung aufweist. Ein Lagerhalter ist in der Öffnung angeordnet und an dem Abschnitt befestigt. Der Halter umfaßt eine Öffnung zur Aufnahme einer Abtriebswelle einer Antriebsstrangkomponente. Eine Lagerbaugruppe lagert die Abtriebswelle drehbar in dem Lagerhalter. Die Lagerbaugruppe umfaßt einen äußeren Laufring mit wenigstens einem davon ausgehenden Vorsprung, der in dem Lagerhalter aufgenommen ist, um die Drehung des äußeren Laufrings relativ zu dem Halter zu verhindern. Der Lagerhalter ist vorzugsweise aus einem leichten Polymerwerkstoff konstruiert und während des Prozesses der Bildung des Lagerhalters um einen Abschnitt des äußeren Laufrings herum geformt.

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Lagerhalterbaugruppe für Antriebsstränge von Fahrzeugen, und die Erfindung betrifft insbesondere Lagerhalter zur Lagerung einer Abtriebswelle bei Anwendungen wie zum Beispiel Achsen.
  • Antriebsachsenbaugruppen umfassen Abtriebswellen zur Übertragung des Drehantriebs von dem Antriebsstrang auf die Achswellen innerhalb der Achsbaugruppe. Die Abtriebswelle kann eine Eingangswelle, Durchgangswelle oder eine Ritzelwelle in einer Tandemachse sein. Die Abtriebswelle umfaßt normalerweise ein Joch an einem Ende, das über ein Universalgelenk mit einer Antriebswelle verbunden ist. Bei einer Eingangs- und Ritzelwelle greift das entgegengesetzt zu dem Joch angeordnete Ritzel in ein Hohlrad ein, das normalerweise über eine Differentialbaugruppe mit den Achswellen verbunden ist. Um die Montage der Achsbaugruppe zu erleichtern, ist die Abtriebswelle in einem Lagerhalter gelagert, der in eine Öffnung in der Achsbaugruppe eingesetzt wird. Der Lagerhalter wird normalerweise unter Verwendung von Befestigungsschrauben an der Achsbaugruppe befestigt. Eine Lagerbaugruppe lagert die Abtriebswelle drehbar in dem Lagerhalter.
  • Lagerhalter werden auch zur Lagerung der Radenden der Achswellen verwendet. Lagerhalter wurden außerdem zur Lagerung der Ausgangswelle des Getriebes verwendet. Bei den obigen Anwendungen verwendete Lagerhalter nach dem Stand der Technik bestanden aus Metallguß, der recht schwer ist. Der Metallhalter ist so bearbeitet, daß er die Lagerbaugruppe mit Presspassung aufnehmen kann. Die Lagerhalterbaugruppe ist bei einigen Anwendungen leicht belastet, das heißt die Durchgangswellenbaugruppe ist keinen hohen Kräften ausgesetzt. Infolgedessen ist unter Umständen kein schwerer Ritzelhalter aus Metallguß notwendig. Es besteht daher ein Bedarf an einem leichten Lagerhalter, der so ausgelegt ist, daß er die Ritzel- und/oder Wellenlagerbaugruppen lagern kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Antriebsstrangbaugruppe bereit, die ein Gehäuse mit einer sich durch einen Abschnitt des Gehäuses erstreckenden Öffnung umfaßt. Ein Lagerhalter ist in der Öffnung angeordnet und an dem Gehäuseabschnitt befestigt. Der Halter umfaßt eine Öffnung zur Aufnahme einer Abtriebswelle. Eine Lagerbaugruppe, die normalerweise, aber nicht immer eine Dichtungsbaugruppe umfaßt, lagert die Abtriebswelle in dem Lagerhalter. Die Lagerbaugruppe umfaßt einen äußeren Laufring mit wenigstens einem davon ausgehenden Vorsprung, der in dem Lagerhalter aufgenommen ist, um die Drehung des äußeren Laufrings relativ zu dem Halter zu verhindern. Der Lagerhalter ist vorzugsweise aus einem leichten Polymerwerkstoff konstruiert und wird während des Prozesses der Bildung des Lagerhalters um einen Abschnitt des äußeren Laufrings herum geformt.
  • Demzufolge stellt die obige Erfindung einen leichten Lagerhalter bereit, der dazu ausgelegt ist, die die Abtriebswelle lagernde Lagerbaugruppe der Abtriebswelle zu lagern.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verständlich anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; darin zeigen:
  • Fig. 1 eine teilgeschnittene Ansicht einer unteren Hälfte eines Achsgehäuses mit dem Lagerhalter gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 eine teilgeschnittene Ansicht einer oberen Hälfte eines Achsgehäuses, das eine weitere Ausführungsform des Lagerhalters der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Lagerhalters längs der Linie 3-3 von Fig. 1;
  • Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bildung des Lagerhalters gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges, bei dem der Lagerhalter gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine untere Hälfte der Durchgangswellen-Halterbaugruppe 10 ist in Fig. 1 dargestellt. Die Antriebsachsenbaugruppe 10 umfaßt ein Achsgehäuse 12, das gegenüberliegende Achswellen (nicht dargestellt) aufnimmt, die normalerweise durch eine Differentialbaugruppe (nicht dargestellt) miteinander verbunden sind. Eine Durchgangswelle 14, die am Joch 18 über ein Universalgelenk (nicht dargestellt) mit einer Antriebswelle (nicht dargestellt) verbunden ist, überträgt den Drehantrieb von der vorderen Achse auf eine hintere Achse in einer Tandemachse. Die Durchgangswelle 14 umfaßt einen Wellenabschnitt 16, der um eine Drehachse 17 drehbar ist. Das Gehäuse 12 umfaßt eine Öffnung 21 zur Erleichterung der Montage der Durchgangswelle 14 und der Baugruppe des Achsgehäuses 12.
  • Ein Lagerhalter 20 umfaßt eine Öffnung 23, wobei der Wellenabschnitt 16 in der Öffnung 23 angeordnet ist. Der Lagerhalter 20 ist an dem Gehäuse 12 mit Hilfe von Befestigungselementen 24 befestigt. Eine Lagerbaugruppe 22 lagert die Durchgangswelle 16 drehbar in dem Lagerhalter 20. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Lagerbaugruppe 22 eine genormte Schrägkugellager- bzw. Kegelrollenlagerbaugruppe sein. Genormte Lagerbaugruppen bieten Verbesserungen gegenüber herkömmlichen Lagerbaugruppen wie zum Beispiel Lagerspreizung, Möglichkeiten zur Einstellung und Schmierung und verbesserte Dichtung. Weiterhin mit Bezug auf Fig. 1 umfaßt die Lagerbaugruppe 22 einen äußeren Laufring oder Außenring 26, der von dem Durchgangswellenhalter 20 getragen wird, und einen inneren Laufring oder Innenring 28, der die Durchgangswelle 16 trägt. Mehrere Kegelrollen 30, die ihre räumliche Anordnung zueinander durch einen Lagerkäfig 31 aufrechterhalten, sind zwischen dem Außenring 26 und dem Innenring 28 angeordnet, um eine Drehung zwischen diesen zu erlauben. Dichtungen 32 sind zwischen dem Außenring 26 und dem Innenring 28 angeordnet, um Schmiermittel in der Lagerbaugruppe 22 zu halten und das Eindringen von Schmutz zu verhindern. Das Joch 18 kann an der Durchgangswelle 14 mit Hilfe einer Mutter (nicht dargestellt) auf der Montageseite befestigt sein, wie dies normalerweise der Fall ist, oder mit Hilfe einer Mutter 29a oder eines Sprengrings im Inneren des Lagerinnenrings 28, um einen gewünschten Vorlast/Lagerluft-Zustand des Lagers einzustellen.
  • Eine herkömmliche Lagerbaugruppe 22 ist in Fig. 2 dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Bauteile verwendet werden. Anders als bei der in Fig. 1 gezeigten genormten Lagerbaugruppe werden für jeden Innenring 28 einzelne Außenringe 26 verwendet. Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Lagerbaugruppen 22 umfassen eine Außenfläche eines Außenrings 26, die mit einer Halterinnenfläche 34 in Eingriff steht, die die Öffnung 23 begrenzt.
  • Der Lagerhalter 20 der vorliegenden Erfindung ist aus einem leichten Werkstoff gebildet, vorzugsweise aus einem Polymerwerkstoff, und mehr bevorzugt aus einem Nylonwerkstoff wie zum Beispiel PA66GF50. Weil die Durchgangswellen 14 im allgemeinen leicht belastet werden, ist unter Umständen ein Lagerhalter aus Metall, wie er normalerweise im Stand der Technik verwendet wird, nicht notwendig. Infolgedessen kann ein Lagerhalter 20 aus Polymer verwendet werden, was zu einer Gewichtseinsparung von ungefähr 5,5 lbs. (2,5 kg) oder mehr führen kann. Der äußere Laufring der Lagerbaugruppe 22 wird infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und anderer Werkstoffeigenschaften unter Umständen nicht in der typischen Weise mit Preßpassung in den Lagerhalter 20 eingesetzt. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise wenigstens ein Vorsprung 38 vorgesehen, der von der Außenfläche 36 des äußeren Laufrings 26 ausgeht, um den Laufring 26 gegenüber dem Halter 20 festzusetzen, wie in Fig. 3 gezeigt. Mehr bevorzugt gehen mehrere Vorsprünge oder Zahnprofile von der Außenfläche 36 aus, um den äußeren Laufring 26 an dem Lagerhalter 20 zu befestigen.
  • Der Lagerhalter 20 kann mit einem bei 40 in Fig. 4 angegebenen Prozess gebildet werden. Es kann ein äußerer Laufring mit wenigstens einem Vorsprung bereitgestellt werden, wie bei 42 angegeben. Der äußere Laufring kann in eine Form gegeben werden. Werkstoff, wie zum Beispiel ein Nylonwerkstoff, kann wie bei 44 angegeben um einen Abschnitt des äußeren Laufrings herum in die Form gespritzt werden, um sicherzustellen, daß sich der äußere Laufring nicht relativ zu dem Lagerhalter 20 bewegt. Während des Formungsprozesses werden wie bei 46 angegeben der Vorsprung oder die Zahnprofile in den Werkstoff des Ritzelhalters eingebettet. Auf diese Weise kann ein leichter Lagerhalter 20 bereitgestellt werden mit einer Lagerbaugruppe 22, deren äußerer Laufring an dem Halter befestigt ist. Es kann auch eine leichte Metallmatrix zur Bildung des Halters 20 verwendet werden, zum Beispiel eine Matrix aus Aluminium und Siliziumcarbid.
  • Wie oben erläutert, werden Lagerhalter für verschiedene Antriebsstrangkomponenten verwendet, um eine Abtriebswelle drehbar zu lagern. Ein Antriebsstrang 50 ist in Fig. 5 dargestellt. Der Antriebsstrang 50 umfaßt ein Getriebe 52, das mit einem Tandemachsensystem 54 verbunden ist, das eine vordere Achse 56 und eine hintere Achse 58 umfaßt. Das Getriebe 52 umfaßt eine Ausgangswelle 60, die mit einer Eingangswelle 54 der vorderen Achse 56 durch eine Antriebswelle 62 verbunden ist. Auf diese Weise nimmt die vordere Achse 56 den Drehantrieb von dem Getriebe 52 auf. Der Drehantrieb wird von der vorderen Achse 56 auf die hintere Achse 58 durch eine Antriebswelle 62 übertragen, die mit einer Durchgangswelle 66 der vorderen Achse und einer Ritzelwelle 70 der hinteren Achse verbunden ist. Auf diese Weise erhalten die Radenden 72 sowohl der vorderen Achse 56 als auch der hinteren Achse 58 den Drehantrieb von dem Getriebe 52. Wenngleich der Lagerhalter der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Durchgangswelle 66 der vorderen Achse 56 erläutert wurde, versteht es sich, daß der Lagerhalter der vorliegenden Erfindung auch zur Lagerung der Getriebeausgangswelle 60, der Achseingangswelle 64 und der Ritzelwelle 70 verwendet werden kann.
  • Die Erfindung wurde veranschaulichend beschrieben, und es versteht sich, daß die verwendete Terminologie im Sinne einer Beschreibung und nicht im Sinne einer Einschränkung zu verstehen ist. Offensichtlich sind angesichts der obigen Lehre viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, daß die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auch anders als im Einzelnen beschrieben praktiziert werden kann.

Claims (20)

1. Antriebsstrangbaugruppe, die folgendes umfaßt:
ein Gehäuse mit einer sich durch einen Abschnitt des Gehäuses erstreckenden Öffnung;
einen Lagerhalter, der in der Öffnung angeordnet und an dem Abschnitt befestigt ist, wobei der Halter eine Öffnung umfaßt;
eine Abtriebswelle, die einen in der Öffnung angeordneten Wellenabschnitt umfaßt; und
eine Lagerbaugruppe, die den Wellenabschnitt in dem Halter lagert, wobei die Lagerbaugruppe einen äußeren Laufring mit wenigstens einem davon ausgehenden Vorsprung umfaßt, der in dem Halter aufgenommen ist und eine Drehung des äußeren Laufrings relativ zu dem Halter verhindert.
2. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Lagerbaugruppe eine Schrägkugellager- bzw. Kegelrollenlagerbaugruppe ist und der äußere Laufring ein Außenring ist.
3. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Lagerbaugruppe eine genormte Lagerbaugruppe mit voneinander beabstandeten inneren Laufringen ist, die jeweils einen Satz von Wälzlagerelementen tragen, und mit einem gemeinsamen äußeren Laufring, der beide Sätze von Wälzlagerelementen trägt, wobei der gemeinsame äußere Laufring wenigstens einen Vorsprung umfaßt.
4. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der äußere Laufring mehrere Vorsprünge umfaßt, die radial um eine Außenfläche des äußeren Laufrings angeordnet sind.
5. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Halter aus einem Polymerwerkstoff konstruiert ist.
6. Baugruppe nach Anspruch 5, wobei der Polymerwerkstoff ein Nylonwerkstoff ist.
7. Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Halter aus einer Metallmatrix konstruiert ist, die Aluminium und Siliziumcarbid enthält.
8. Antriebsstrangbaugruppe, die folgendes umfaßt:
ein Gehäuse mit einer sich durch einen Abschnitt des Gehäuses erstreckenden Öffnung;
einen Lagerhalter, der in der Öffnung angeordnet und an dem Abschnitt befestigt ist, wobei der Halter eine Öffnung umfaßt;
eine Abtriebswelle, die einen in der Öffnung angeordneten Wellenabschnitt umfaßt; und
eine Lagerbaugruppe, die den Wellenabschnitt in dem Halter lagert, wobei der Halter aus einem Polymerwerkstoff konstruiert ist.
9. Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Lagerbaugruppe einen äußeren Laufring mit wenigstens einem davon ausgehenden Vorsprung umfaßt, der in dem Halter aufgenommen ist und die Drehung des äußeren Laufrings relativ zu dem Halter verhindert.
10. Baugruppe nach Anspruch 9, wobei der äußere Laufring mehrere Vorsprünge umfaßt, die radial um eine Außenfläche des äußeren Laufrings herum angeordnet sind.
11. Baugruppe nach Anspruch 9, wobei die Lagerbaugruppe eine Schrägkugellager- bzw. Kegelrollenlagerbaugruppe ist und der äußere Laufring ein Außenring ist.
12. Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Lagerbaugruppe eine genormte Lagerbaugruppe mit voneinander beabstandeten inneren Laufringen ist, die jeweils einen Satz von Wälzlagern tragen, und mit einem gemeinsamen äußeren Laufring, der beide Sätze von Wälzlagerelementen trägt, wobei der gemeinsame äußere Laufring wenigstens einen davon ausgehenden Vorsprung umfaßt, der in dem Halter aufgenommen ist und eine Drehung des äußeren Laufrings relativ zu dem Halter verhindert.
13. Baugruppe nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse ein Achsgehäuse ist und die Abtriebswelle eine Ritzelwelle ist.
14. Baugruppe nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse ein Achsgehäuse ist und die Abtriebswelle eine Eingangswelle ist.
15. Baugruppe nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse ein Achsgehäuse ist und die Abtriebswelle eine Durchgangswelle ist.
16. Baugruppe nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse ein Achsgehäuse ist und die Abtriebswelle ein Radendabschnitt einer Achswelle ist.
17. Baugruppe nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse ein Getriebegehäuse ist und die Abtriebswelle eine Ausgangswelle ist.
18. Verfahren zur Bildung eines Lagerhalters für eine Antriebsstrangbaugruppe, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
a) eine Lagerbaugruppe, die einen äußeren Laufring mit wenigstens einem Vorsprung aufweist, wird in eine Form gegeben;
b) es wird ein Werkstoff um einen Abschnitt des äußeren Laufrings herum in die Form gespritzt;
c) der wenigstens eine Vorsprung wird in den Werkstoff eingebettet.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei Schritt b) das Einspritzen eines Polymerwerkstoffs in die Form umfaßt.
20. Verfahren nach Anspruch 18, wobei Schritt c) das Einspritzen des Werkstoffs um wenigstens einen Vorsprung herum umfaßt.
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