DE19919201C1 - Lagerschild für die Aufnahme mindestens zweier Lager und Verfahren zur Befestigung mindestens zweier Lager in einem Lagerschild - Google Patents

Lagerschild für die Aufnahme mindestens zweier Lager und Verfahren zur Befestigung mindestens zweier Lager in einem Lagerschild

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lagerschild (1) für die Aufnahme von mindestens zwei nebeneinander angeordneten Lagern (2, 3), insbesondere Wälzlagern, die jeweils eine Drehachse (D) aufweisen, wobei das Lagerschild (1) mindestens zwei zylindrische Sitzflächen (4) für die Aufnahme des Außenrings (10, 11) je eines Lagers (2, 3) aufweist, deren Umfang (U) in Richtung der Drehachse (D) der Lager (2, 3) verläuft, und wobei die zylindrischen Sitzflächen (4) für die mindestens zwei Lager (2, 3) ineinander übergehen und die Kontur einer Acht bilden. Um sicherzustellen, daß sich die Lager auch bei hoher axialer Belastung nicht aus dem Lagerschild lösen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an den Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4) Anlageflächen (7, 8) angeprägt sind und daß in bzw. zwischen die Anlageflächen (7, 8) ein Mittelsteg (9) eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lagerschild für die Aufnahme von mindestens zwei nebeneinander angeordneten Lagern, insbesondere Wälzlagern, die jeweils eine Drehachse aufweisen, wobei das Lagerschild mindestens zwei zylindrische Sitzflächen für die Aufnahme des Außenringes je eines Lagers aufweist, deren Umfang in Richtung der Drehachse der Lager verläuft, und wobei die zylindrischen Sitzflächen für die mindestens zwei Lager ineinander übergehen und die Kontur einer Acht bilden.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befestigung mindestens zweier Lager in einem Lagerschild.
Lagerschilder der eingangs genannten Gattung sind bekannt. Wenn beispielsweise zwei parallel verlaufende Wellen in einem Getriebe einen recht geringen Abstand voneinander aufweisen müssen, kann es notwendig sein, die jeweiligen Wellenlagerungen soweit aneinander anzunähern, daß sich im Lagerschild, das die Lager trägt, die Kontur einer Acht ausbildet, weil nicht mehr genügend Raum zur Verfügung steht, die Außenringe der jeweiligen Lager völlig zu umfassen (siehe DE 198 05 237 A1, DE 298 02 228 U1, DE 298 09 031 U1).
Bei den vorbekannten Lagerschildern werden die beiden recht nah zueinander anzuordnenden Lager in entsprechend tiefgezogene Sitzflächen im Lagerschild eingesetzt und beispielsweise durch einen Verstemmvorgang axial fixiert. Bei besonders hohen Belastungen im Betrieb kann es jedoch sein, daß sich die Lageraußenringe in ihren Sitzflächen im Lagerschild wieder lösen. Dies ist bedingt durch die während des Betriebs auftretende Walkarbeit, die von den Wellen ausgehend sich auch auf die Lager ausdehnt und dort allmählich zu einem Lösen der axialen Fixierung der Lageraußenringe führt.
Es ist auch möglich, alternativ zu dem Verstemmen durch einen Schweißvorgang, mit dem weitere Bauteile zur Verstärkung angebracht werden, eine sichere Axialfestlegung der Lager zu bewerkstelligen. Allerdings stellt dies bei den sehr hohen Losgrößen im Automobilbereich aus Kostengründen keine akzeptable Lösung dar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lagerschild der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß es mit relativ geringem Aufwand ermöglicht wird, eine absolut zuverlässige axiale Festlegung der Lagerringe zu erzielen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4) Anlageflächen (7, 8) angeprägt sind und daß in bzw. zwischen die Anlageflächen (7, 8) ein Mittelsteg (9) eingesetzt wird, wobei der Mittelsteg (9) zwischen die Anlageflächen (7, 8) mit einer Preßpassung eingesetzt ist.
Die Erfindung verfolgt mithin folgendes Konzept: Die konstruktionsbedingt offene Acht im Lagerschild, die sich aufgrund der sehr weit angenäherten Lager ausbildet, wird dadurch wieder "verschlossen", daß ein Mittelsteg in jenen offenen Bereich eingesetzt wird. Dies hat zur Folge, daß sich im Betrieb, beispielsweise des Getriebes, das Walken der Wellen nicht mehr in der Form auswirken kann, daß sich die Lageraußenringe allmählich lösen; vielmehr wird durch den eingebrachten Mittelsteg sicher bewerkstelligt, daß ein dauerhaft haltbarer Verbund im Lagerschild erhalten bleibt.
Durch Auswahl der entsprechenden Passung ist zuverlässig sichergestellt, daß sich auch bei größtmöglicher Getriebebelastung der Mittelsteg nicht lösen kann. Weiterhin kann vorgesehen werden, daß der Mittelsteg (9) im Bereich der Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4) mit dem Lagerschild (1) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, ist. Weiterhin ist es möglich, daß der Mittelsteg (9) in bzw. zwischen den Anlageflächen (7, 8) durch Verstemmen des umgebenden Materials des Lagerschilds (1) fixiert ist.
Durch all die genannten Möglichkeiten wird es in sehr einfacher und damit kostengünstiger Weise möglich, den Mittelsteg schnell einzubringen und sicher zu fixieren, so daß es im Betrieb ausgeschlossen ist, daß sich die Lager aus ihrer axialen Verankerung lösen können.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß der Mittelsteg (9) mit seiner Unterseite (15) auf einem Teil des Seitenbereichs (16) der Außenringe (10, 11) der Lager (2, 3) drückt und die Lager (2, 3) damit axial festlegt. In diesem Falle wird der Mittelsteg derart fixiert, daß er eine Vorspannung auf den Seitenbereich eines Teils des Lageraußenringes ausübt und damit die axiale Festlegung der Außenringe bewerkstelligt.
Die Anlageflächen (7, 8) können vorteilhafterweise mit einer genau vorgegebenen Tiefe (t) in Richtung der Drehachse (D) der Lager (2, 3) angeprägt sein. Dadurch wird es möglich, daß der Mittelsteg (9) bündig mit der Seitenfläche (S) der Lagerringe abschließt oder gegenüber der Seitenfläche (S) versenkt angeordnet ist.
Zur Schaffung einer exakten Vorspannung des Mittelstegs zwischen seinen Anlageflächen kann vorgesehen sein, daß die Anlageflächen (7, 8) in die Richtung senkrecht zur Drehachse (D) der Lager (2, 3) und senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten (M) der Lager (2, 3) in einem vorgegebenen Abstand (A) angeprägt sind.
Weiterbildungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Form des Mittelstegs (9) in seinen Seitenbereichen (12, 13) der Kontur der Außenringe (10, 11) der Lager (2, 3) entspricht. Zur Erhöhung der Steifigkeit des Verbundes kann vorgesehen sein, daß der Mittelsteg (9) mindestens eine Versteifungsrippe aufweist.
Der Mittelsteg (9) kann weiterhin in Richtung der Drehachse (D) der Lager (2, 3) so ausgeformt sein, daß er zumindest weitgehend das Volumen zwischen den Außenringen (10, 11) der Lager (2, 3) und dem Übergangsbereich (14) der Sitzflächen (4) ausfüllt. Schließlich kann angedacht werden, daß die Außenringe (10, 11) der Lager (2, 3) in ihren jeweiligen zylindrischen Sitzflächen (4) durch Verstemmen des Endes der Sitzflächen (4) im Lagerschild (1) axial fixiert sind.
Das Verfahren zur Befestigung mindestens zweier Lager (2, 3) in einem Lagerschild (1), in dem die Außenringe (10, 11) mindestens zweier nebeneinander angeordneter Lager (2, 3), vorzugsweise Wälzlager, in zylindrischen Sitzflächen (4) angeordnet sind, wobei die zylindrischen Sitzflächen (4) für die mindestens zwei Lager (2, 3) ineinander übergehen und die Kontur einer Acht bilden, ist erfindungsgemäß durch die Schritte gekennzeichnet:
  • a) Anprägen mindestens zweier Anlageflächen (7, 8) im Bereich der Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4);
  • b) Einsetzen eines Mittelsteges (9) in bzw. zwischen die Anlageflächen (7, 8), wobei der Mittelsteg (9) zwischen die Anlageflächen (7, 8) mit Preßpassung eingesetzt wird.
Die Stabilität des Verbundes wird weiterhin erhöht, wenn vorgesehen wird, daß der Mittelsteg (9) im Bereich der Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4) mit dem Lagerschild (1) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, wird. Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Mittelsteg (9) in bzw. zwischen den Anlageflächen (7, 8) durch Verstemmen des umgebenden Materials des Lagerschilds (1) fixiert wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf ein Lagerschild, in
Fig. 2 ist der Schnitt A-A gemäß Fig. 1 zu sehen, in
Fig. 3 ist der Schnitt B-B gemäß Fig. 1 zu erkennen,
Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Lagerschilds und stellt ansonsten dieselbe Ansicht wie in Fig. 1 dar, die
Fig. 5 und die
Fig. 6 stellen für diese Alternative die entsprechenden Figuren zu Fig. 2 und Fig. 3 dar.
In Fig. 1 ist ein Lagerschild 1 zu erkennen, in dem zwei Wälzlager 2, 3 angeordnet sind. Die Lageraußenringe 10, 11 der Lager 2, 3 sind dabei in zylindrische Sitzflächen 4 eingesetzt. Die Mittelpunkte M der Lager 2, 3 sind dabei konstruktionsbedingt so nah aneinander angeordnet, daß nicht genügend Raum verbleibt, daß sich die zylindrischen Sitzflächen 4 vollständig um die Außenringe 10, 11 erstrecken könnten. Vielmehr existiert ein Übergangsbereich 14 der Sitzflächen 4, in dem keine seitliche Unterstützung der zylindrischen Sitzflächen 4 gewährbar ist. Folglich ergibt sich bei Betrachtung der beiden Lager die Kontur einer Acht.
An den Übergangsstellen 5, 6 der zylindrischen Sitzflächen 4 sind Anlageflächen 7, 8 angeprägt. Hierzu wird in bekannter Weise das metallische Material des Lagerschilds 1 einem Prägevorgang unterzogen, wodurch die Anlageflächen 7, 8 mit einer definierten Tiefe t (siehe Fig. 3) sowie mit einem definierten Abstand A zwischen den Anlageflächen 7, 8 angebracht werden.
Die Anlageflächen 7, 8 sind so bemessen, daß ein Mittelsteg 9 nach der Montage der Wälzlager 2, 3 in das Lagerschild montiert werden kann. Dieser Mittelsteg 9 weist dabei ein geringfügiges Übermaß auf - verglichen mit der Abmessung A - so daß er mit Preßpassung zwischen die Anlageflächen 7, 8 eingesetzt werden kann. Die Seitenbereiche 12 und 13 des Mittelstegs 9 sind dabei so ausgebildet, daß sie der Außenkontur der Außenringe 10, 11 der Lager 2, 3 entsprechen.
Wie anhand der Fig. 2 und 3 ersichtlich wird, preßt dabei die Unterseite 15 des Mittelstegs 9 gegen einen Teil des Seitenbereichs 16 der Außenringe 10, 11. Auf diese Art und Weise stellt der Mittelsteg 9 eine axiale Fixierung der Lager 2, 3 im Lagerschild 1 sicher. Dabei wird der Mittelsteg 9 derart angeordnet - was durch die entsprechende Fertigung der geprägten Anlageflächen 7, 8 ermöglicht wird - daß die Seitenfläche S der Lagerringe (siehe Fig. 3) durch den Mittelsteg 9 ungestört verläuft; es kann auch vorgesehen sein, daß der Mittelsteg 9 leicht versenkt angeordnet ist.
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen eine ähnliche Lösung wie diejenige, die aus den Fig. 1, 2 und 3 hervorgeht. Hier kommt allerdings ein Mittelsteg 9 zum Einsatz - siehe insbesondere Fig. 5 - der so ausgeformt ist, daß das Volumen im Übergangsbereich 14 der Sitzflächen 4 mit dem Steg weitgehend ausgefüllt wird. Hierdurch kann sich eine weitere Stabilisierung des Verbundes erzielen lassen.
Verfahrensgemäß erfolgt die Montage der Lager in das Lagerschild so, daß - vor oder nach dem Einsetzen der Lager 2, 3 in ihre jeweilige zylindrische Sitzfläche 4 - das Lagerschild 1 einem Prägevorgang derart unterzogen wird, daß die Anlageflächen 7, 8 präzise angeformt werden. Anschließend kann dann der Mittelsteg 9 eingesetzt werden, wodurch der Übergangsbereich 14 zwischen den Sitzflächen 4 "verschlossen" wird. Hierzu wird vorzugsweise eine Preßpassung zwischen den Anlageflächen 7 und 8 und dem Mittelsteg 9 vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ kann der Mittelsteg 9 jedoch auch an den Anlageflächen 7, 8 angeschweißt werden, beispielsweise durch einen Laserschweißvorgang. Ebenfalls ist es alternativ oder additiv möglich, den Mittelsteg 9 im Lagerschild 1 zu verstemmen, also umgebendes Material an den Mittelsteg 9 durch einen Umformvorgang des Materials des Lagerschilds 1 "heranzuschieben".
Damit im gegebenen Falle das Anschweißen des Mittelstegs an das Lagerschild problemlos erfolgen kann, ist vorgesehen, daß der Mittelsteg aus gut schweißbarem Werkstoff mit einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,15% besteht. Ein solches Material kommt freilich auch für das Lagerschild selber in Betracht, wobei allerdings auch andere Stahlsorten eingesetzt werden können, sofern eine gute Schweißbarkeit sichergestellt ist. Freilich muß bei der Auswahl des Materials für das Lagerschild auch auf hinreichende Verformbarkeit geachtet werden, was in bezug auf die Anprägung der Anlageflächen 7, 8 von Bedeutung ist.
Durch die Einbringung des Mittelstegs - entweder in Form eines einfachen Abstandsstückes (siehe Fig. 1 bis 3) oder eines "Füllstücks" (siehe Fig. 4 bis 6) - wird erreicht, daß eine Ovalität wieder eliminiert werden kann, die sich üblicherweise dann einstellt, wenn zwei Lager in üblicher Weise in das gattungsgemäße Lagerschild eingesetzt und dort verstemmt werden. Auf diese Art und Weise verbessert sich auch das Laufverhalten und die Gebrauchsdauer der Lagerungen.
Bezugszeichenliste
1
Lagerschild
2
,
3
Wälzlager
4
zylindrische Sitzfläche
5
,
6
Übergangsstellen der zylindrischen Sitzflächen
7
,
8
Anlageflächen
9
Mittelsteg
10
,
11
Außenringe der Lager
2
,
3
12
,
13
Seitenbereiche des Mittelstegs
9
14
Übergangsbereich der Sitzflächen
4
15
Unterseite des Mittelstegs
9
16
Teil des Seitenbereichs der Außenringe
10
,
11
D Drehachse der Lager
2
,
3
U Umfang der zylindrischen Sitzfläche
4
S Seitenfläche der Lagerringe
M Mittelpunkt der Lager
2
,
3
A Abstand zwischen den Anlageflächen
7
,
8

Claims (14)

1. Lagerschild (1) für die Aufnahme von mindestens zwei nebeneinander angeordneten Lagern (2, 3), insbesondere Wälzlagern, die jeweils eine Drehachse (D) aufweisen,
wobei das Lagerschild (1) mindestens zwei zylindrische Sitzflächen (4) für die Aufnahme des Außenringes (10, 11) je eines Lagers (2, 3) aufweist, deren Umfang (U) in Richtung der Drehachse (D) der Lager (2, 3) verläuft, und
wobei die zylindrischen Sitzflächen (4) für die mindestens zwei Lager (2, 3) ineinander übergehen und die Kontur einer Acht bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4) Anlageflächen (7, 8) angeprägt sind und
daß in bzw. zwischen die Anlageflächen (7, 8) ein Mittelsteg (9) eingesetzt ist, wobei der Mittelsteg (9) zwischen die Anlageflächen (7, 8) mit Preßpassung eingesetzt ist.
2. Lagerschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (9) im Bereich der Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4) mit dem Lagerschild (1) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, ist.
3. Lagerschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (9) in bzw. zwischen den Anlageflächen (7, 8) durch Verstemmen des umgebenden Materials des Lagerschilds (1) fixiert ist.
4. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (9) mit seiner Unterseite (15) auf einen Teil des Seitenbereichs (16) der Außenringe (10, 11) der Lager (2, 3) drückt und die Lager (2, 3) damit axial festlegt.
5. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (7, 8) mit einer vorgegebenen Tiefe (t) in Richtung der Drehachse (D) der Lager (2, 3) angeprägt sind.
6. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (9) bündig mit der Seitenfläche (S) der Lagerringe abschließt oder gegenüber der Seitenfläche (S) versenkt angeordnet ist.
7. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (7, 8) in die Richtung senkrecht zur Drehachse (D) der Lager (2, 3) und senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten (M) der Lager (2, 3) in einem vorgegebenen Abstand (A) angeprägt sind.
8. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Mittelstegs (9) in seinen Seitenbereichen (12, 13) der Kontur der Außenringe (10, 11) der Lager (2, 3) entspricht.
9. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (9) mindestens eine Versteifungsrippe aufweist.
10. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (9) in Richtung der Drehachse (D) der Lager (2, 3) so ausgeformt ist, daß er zumindest weitgehend das Volumen zwischen den Außenringen (10, 11) der Lager (2, 3) und dem Übergangsbereich (14) der Sitzflächen (4) ausfüllt.
11. Lagerschild nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenringe (10, 11) der Lager (2, 3) in ihren jeweiligen zylindrischen Sitzflächen (4) durch Verstemmen des Endes der Sitzflächen (4) im Lagerschild (1) axial fixiert sind.
12. Verfahren zur Befestigung mindestens zweier Lager (2, 3) in einem Lagerschild (1),
in dem die Außenringe (10, 11) mindestens zweier nebeneinander angeordneter Lager (2, 3), vorzugsweise Wälzlager, in zylindrischen Sitzflächen (4) angeordnet sind,
wobei die zylindrischen Sitzflächen (4) für die mindestens zwei Lager (2, 3) ineinander übergehen und die Kontur einer Acht bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verfahren die Schritte aufweist:
  • a) Anprägen mindestens zweier Anlageflächen (7, 8) im Bereich der Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4);
  • b) Einsetzen eines Mittelsteges (9) in bzw. zwischen die Anlageflächen (7, 8), wobei der Mittelsteg (9) zwischen die Anlageflächen (7, 8) mit Preßpassung eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (9) im Bereich der Übergangsstellen (5, 6) der zylindrischen Sitzflächen (4) mit dem Lagerschild (1) verschweißt, insbesondere laserverschweißt, wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (9) in bzw. zwischen den Anlageflächen (7, 8) durch Verstemmen des umgebenden Materials des Lagerschilds (1) fixiert wird.
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