DE19937396C2

DE19937396C2 - Aufnahme-Vorrichtung für mehrere Wälzlager

Info

Publication number: DE19937396C2
Application number: DE19937396A
Authority: DE
Inventors: Ernst Masur; Werner Schmitt; Gottfried Ruoff
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-08-07
Filing date: 1999-08-07
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2019-08-08
Also published as: BR0003371A; DE19937396A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme und Befestigung mehrerer Wälzlager, wobei ein Gehäuseteil parallel zu einer Lager-Drehachse tiefgezogene sowie nach radial innen gezogene Aufnahmeplätze zum Einsetzen der Wälzlager mit nebeneinander verlaufenden Drehachsen aufweist.

Bei einer vorbekannten Vorrichtung etwa dieser Art (vgl. Gebrauchsmuster DE 298 09 031 U1) sind in ein metallisches Gehäuseteil durch Tiefziehen zylindrische Sitzflächen eingeformt, worin Wälzlager mit parallel verlaufenden Drehachsen Platz finden können. Die axiale Befestigung der Wälzlager erfolgt durch Verstemmen, wobei ein verschiebbarer Ringstempel axial über die Sitzflächen hinwegstehendes Material gegen eine Radialfläche des Außenrings eines Wälzlagers formt. Derartige Aufnahme-Vorrichtungen finden Verwendung für Getriebe-Lageraufnahmen in Auto-Plattformen, wo zwei parallele Wellen mit möglichst geringem Abstand nebeneinander zu lagern sind.

Allerdings bringt die Methode der axialen Befestigung durch Verstemmen einige Nachteile mit sich: Zur Herbeiführung der plastischen Umformung wird ein besonderes Werkzeug beispielsweise in der Form des Ringstempels benötigt. Mit diesem wird ein Raster von Haltenäschen, die nach radial innen zum Hintergreifen des Außenrings gedrückt sind, erzeugt. Es liegt auf der Hand, daß diese Haltenäschen eine besonders hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit gegen axiale Verschiebung der Lager nicht gewährleisten. Zudem kommt es durch den genannten Umform-Vorgang zu einer Verzerrung und unerwünschten Veränderung des Außenrings in unrunde Verläufe. Ferner ist aufgrund des Elastizitätsmoduls des Gehäuseteils, das insbesondere aus Blech hergestellt ist, ein Rückfedern der Verstemmung nicht auszuschließen, was weiter die technische Zuverlässigkeit der Lagerung vermindert.

In der DE 199 35 469 A1 ist eine Vorrichtung zur Aufnahme mehrerer Wälzlager aufgezeigt. Das Problem dieser Vorrichtung besteht darin, dass die Umbördelung (axialer Endanschlag 11), die dem Halteblech 6 gegenüber liegt sehr kurz ausgeführt ist, da diese Umbördelung hinter einen Vorsprung (unter Lagerschulter 12) des Außenrings reicht. Diese kurze Umbördelung versteift den Lagerschild nicht ausreichend. Bei einer radialen Belastung der Wälzlager verformt sich der Lagerschild deshalb zu stark elastisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Wälzlager- Aufnahmevorrichtung unter Vermeidung der genannten Nachteile eine axiale Festlegung der Wälzlager-Ringe mit optimierter Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit zu schaffen. Gleichzeitig soll ein einfacher Aufbau, ein geringer Materialverbrauch sowie ein minimales Gewicht gewährleistet sein. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Aufnahme- und Befestigungsvorrichtung vorgeschlagen. Vorteilhafte, zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht also von einem schalenartig offenen Gehäuse vorzugsweise aus Blech aus, das Befestigungsmittel zur Axialfixierung mindestens zweier Wälzlager besitzt. Dabei soll einer minimaler Abstand zwischen den Lager- Drehachsen und damit im bevorzugten Anwendungsfall zwischen den gelagerten Getriebewellen möglich sein. Erfindungsgemäß wird ein Deckelteil auf das Gehäuse aufgesetzt und daran befestigt, wobei die in den Aufnahmeplätzen befindlichen Wälzlager stirnseitig abgedeckt oder auch gegen die gegenüberliegende Seite des Gehäuses gedrückt werden. Im letzteren Fall ergibt sich eine axial spielfreie Verspannung des Deckels und der Gehäuseschale mit den Wälzlagern dazwischen. Diese Verspannung mit der einhergehenden Spielfreiheit läßt sich nach einer vorteilhaften Ausbildung dadurch erreichen, daß der Deckel am schalenartig offenen Gehäuseteil mittels einer Schweißverbindung befestigt ist, die vorzugsweise durch Laserschweißen erzeugt ist.

Beim Schweißen, insbesondere Laserschweißen, kann das Problem auftreten, daß der Schweißstrahl sich durch einen Spalt zwischen dem Deckelaußenrand und einer Innenwandung eines Aufnahmeplatzes im Gehäuseteil hindurch bis zu einem Wälzlagerring erstreckt. Das dortige Auftreffen beispielsweise eines Laser- Schweißstrahls kann zu einer sogenannten Neuhärtungszone führen, was die Gefahr der Rißbildung im Ringmaterial erhöht. Zur Abhilfe wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, den von den Aufnahmeplätzen des Gehäuseteils gemeinsam gebildeten Öffnungsrand mit einem Absatz oder einer Abstufung zu gestalten, welcher bzw. welche eine umlaufende, radial nach innen vorspringende Auflage- oder Auftreffschulter bildet, auf die sich der Deckelteil der Aufnahmevorrichtung aufsetzen läßt. Wenn noch - in weiterer Ausbildung der Erfindung - der Deckelteil mit seinem Außenumriß aufgrund entsprechender Bemessung den jeweiligen Außenumfang der Außenringe überragt, dann ist der Auflagebereich des Deckelrandes und die dortige Befestigungs- bzw. Schweißzone gegenüber dem Außenmantel beispielsweise des Lager-Außenrings nach radial außen versetzt. Infolgedessen können (Laser-) Schweißstrahlen dann nicht mehr auf einen Lagerring treffen und unerwünschte Neuhärtungszonen bilden.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß die Aufnahme- und Befestigungsvorrichtung aufgrund ihres Deckelteils höhere Axialkräfte aufnehmen kann. Jedoch eröffnet die Erfindung auch noch den Weg zu einer Konstruktion erhöhter Steifigkeit und - damit einhergehend - präziserer Führung gelagerter Zahnradwellen und dergleichen. Denn es ist eine zweckmäßige Ausbildung dahingehend möglich, daß ein Deckelteil mit der Form einer Acht oder mit einer brillenartigen Form verwendet wird. Die sich dabei ergebenden, zwei oder mehr nebeneinanderliegenden, geschlossenen Innenkonturen sind durch einen oder mehrere Stegabschnitte voneinander abgegrenzt, welche gegenüberliegende Außenränder der Brillenform verbinden und die gewünschte Steifigkeit herbeiführen können. Gleichzeitig läßt sich durch die Aussparungen innerhalb der geschlossenen Konturen Material und damit Gewicht einsparen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine Ansicht auf die dem Deckelteil abgewandte Gehäuseseite der Aufnahme-Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 das erfindungsgemäße Deckelteil in einer Draufsicht,

Fig. 3 eine Teilansicht im Schnitt nach Linie III-III in Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Lager-Gehäuseteil 1 läßt sich aus einer ebenen Blechplatine durch Tiefziehen herstellen, nachdem zuvor durch Stanzen die Außenform erzeugt wurde, und Löcher in die Zentren der Sitze bzw. Aufnahmeplätze 2 für zwei Wälzlager 3 mit parallel nebeneinander verlaufenden Drehachsen gestanzt wurden. Aufgrund einer stark nach radial innen gezogenen Bördelung 4 der Aufnahmeplätze 2 sind bei der in Fig. 1 dargestellten Bodenseite des Gehäuseteils von den Wälzlagern 3 lediglich die Innenringe 5 und die diese konzentrisch umgebenden Lagerdichtungen 6 sichtbar. Die Bördelungen 4 bilden die eigentlichen Lagersitze und dienen der axialen Fixierung. Durch achsparalleles Tiefziehen erzeugte, konzentrisch gekrümmte Mantelwandelungen 7 der Aufnahmeplätze dienen der radialen Festlegung der Wälzlager 3.

In Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Deckelteil 8 mit einem Außenumriß 9 dargestellt, welcher etwa kongruent dem Gesamt-Öffnungsrand ist, wie er von den beiden Aufnahmeplätzen auf der Eingangs- bzw. Öffnungsseite des Gehäuseteils 1 gebildet ist. Die Öffnungsseite ist der in Fig. 1 dargestellten Bodenseite abgewandt bzw. liegt dieser gegenüber. Gemäß Fig. 2 besitzt der Deckelteil 8 eine brillenartige Grundform, wobei der Außenumriß 9 zwei innenliegende Aussparungen 10 umgibt, die zur koaxialen Anordnung mit den (senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden) Lager-Drehachsen 11 vorgesehen sind. Diese werden von je einer der beiden achsparallel nebeneinander angeordneten, geschlossenen Innenkonturen 12 umgeben, die mit den kreisförmig gerundeten Abschnitten des Außenumrisses 9 weitgehend konzentrisch liegen. Die beiden Aussparungen 10 sind durch einen Mittelsteg 13 voneinander abgegrenzt, welcher die beiden Ringhälften des brillenartigen Deckelteils 8 miteinander verbindet und dabei für eine Versteifung des Gesamtgebildes sorgt.

Gemäß Fig. 3 ist der Deckelteil 8 am Gehäuseteil 1 befestigt, indem am Öffnungsrand 14 des Aufnahmeplatzes 2 eine Schweißverbindung 15 erzeugt ist, welche den Öffnungsrand 14 und eine Außenkante des Deckelteils 8 bzw. dessen Außenumriß 9 erfaßt. Der Öffnungsrand 14 endet an einer Abstufung 16, die an der Innenwandung des Aufnahmeplatzes 2 ausgebildet ist und eine nach radial innen zur Drehachse 11 vorspringende Auftreffschulter 17 umfaßt. Diese kann zum einen der Auflage des Deckelteils dienen. Gemäß vorteilhafter, dargestellter Ausbildung ist jedoch zwischen der Innenseite des Deckelteils 8 und der zugewandten Stirnseite des Lager-Außenrings 18 ein Verlängerungsabschnitt 19 der Lagerdichtung 6 eingeklemmt, welche dadurch effektiven Halt findet. Die dem Deckelteil 8 zugewandte Stirnseite des Außenrings 18 und die Deckelteil- Innenseite erfüllen also zusätzlich die Funktion von Dichtungs-Haltemitteln. Zudem verhindert der Verlängerungsabschnitt 19 ein unmittelbares Auftreffen des Deckelteils 8 auf die Stirnseite des Außenrings 18 und/oder die Auftreffschulter 17. Diese hat ferner die Funktion, etwaige Laser-Schweißstrahlen, welche durch eine minimale Fuge zwischen dem Öffnungsrand 14 und dem Deckelteil- Außenumriß 9 beim Toleranzschweißen unvermeidlich hindurch gelangen können, aufzufangen und zu kompensieren. Es gilt nämlich, ein Auftreffen von Schweißstrahlen auf die Stirnseite des Außenrings 18 wegen unerwünschter Neuhärtungszonen zu verhindern. Dem dient auch die weitere Gestaltung, wonach der Außenmantel 20 des Außenrings 18 mit einem Durchmesser derart bemessen ist, daß der Deckelteil 8 mit seinem Außenumriß 9 gegenüber dem Außenmantel 20 nach radial außen vorspringt und so den Außenring 18 überragt und dabei die Auftreffschulter 17 der Abstufung 16 überdeckt. Dadurch wird beim Rundum-Verschweißen des Deckelteils 8 mit dem Öffnungsrand 14 des Gehäusteils 1 gleichsam eine Führung für durch die genannte Fuge gelangende Laserschweißstrahlen gebildet. Diese Führung vermeidet die Bildung von den genannten Neuhärtungszonen am Außenring 18.

Gemäß Fig. 3 ist die Innenkontur 12 der (in Fig. 2 dargestellten) Aussparung 10 des Deckelteils 8 gegenüber der inneren Stirnkante 21 des Außenrings 18 nach radial außen versetzt, so daß - in Richtung der Drehachse 11 gesehen - sich die Innenkontur 12 mit der Stirnseite des Außenrings 18 überdeckt. Damit wird der Vorteil einer Ersparnis an Material und Gewicht beim Deckelteil erzielt. Auf der der Öffnungsseite gegenüberliegenden Bodenseite ist die oben erläuterte Bördelung 4 soweit nach radial innen gezogen, daß - in axialer Richtung gesehen - der Innenmantel bzw. Innenumfang 22 des Außenrings 18 von der Innenseite der Bördelung 4 überdeckt ist. Diese bildet gleichsam einen Sitz für das Wälzlager 5, 6, 18, wobei der Außenring 18 an seiner Stirnseite von der Bördelung 4 axial hintergriffen wird. Auffällig ist, daß die achsparallele Dicke 23 der Bördelung 4 im Vergleich zur radialen Dicke 24 der achsparallel tiefgezogenen Mantelwandung 7 des Aufnahmeplatzes 2 deutlich verstärkt ist, was die Wirksamkeit der axialen Festlegung des Wälzlagers 5, 6, 18 in Wechselwirkung mit dem angeschweißten Deckelteil 8 deutlich erhöht. Aufgrund dieser stabilen Axial-Halterung kann der Außenring 18 mit einer im Vergleich zum Innenring 5 deutlich verkürzten achsparallelen Länge 25 ausgeführt sein, was eine vorteilhaft Materialersparnis ergibt und insbesondere den ohnehin geringen Mehraufwand an Material für den Deckelteil 8 kompensiert oder gar überkompensiert.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuseteil

2

Aufnahmeplätze

3

Wälzlager

4

Bördelung

5

Innenring

6

Lager-Dichtung

7

Mantelwandung

8

Deckelteil

9

Außenumriß

10

Aussparung

11

Drehachse

12

Innenkontur

13

Mittelsteg

14

Öffnungsrand

15

Schweißverbindung

16

Abstufung

17

Auftreffschulter

18

Außenring

19

Verlängerungsabschnitt

20

Außenmantel

21

Innenstirnkante

22

Innenumfang

23

Dicke achsparallel

24

Dicke radial

25

achsparallele Länge

Claims

1. Vorrichtung zur Aufnahme und Befestigung mehrerer Wälzlager (5, 6, 18), mit einem Gehäuseteil (1), das parallel zu einer Lager-Drehachse (11) tief und nach radial innen gezogene Aufnahmeplätze (2) zum Einsetzen der Wälzlager (5, 6, 18) mit nebeneinander verlaufenden Drehachsen (11) aufweist, wobei ein Deckelteil (8), dessen Außenumriß (9) einem von den Aufnahmeplätzen (2) gemeinsam gebildeten Gesamt-Öffnungsrand (14) entspricht, an diesem Gesamt-Öffnungsrand (14) befestigt ist, wobei etwa eingesetzte Wälzlager (5, 6, 18) vom Deckelteil (8) stirnseitig abdeckbar und/oder axial haltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bördelung (4) des Gehäuseteils (1) so weit radial nach innen gezogen ist, daß der Innenumfang (22) des Außenrings (18) überdeckt wird, um so die Steifigkeit des aufnehmenden Gehäuses (1) zu erhöhen und gleichzeitig eine der Bodenseite des Gehäuseteils (1) gegenüberliegend angeordnete Dichtung (6) am Außenring (18) axial fixieren zu können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelteil (8) unter Druck gegen wenigstens eines der Wälzlager (5, 6, 18) vorge spannt befestigt ist, so daß dieses axial spielfrei im zugeordneten Aufnah meplatz (2) fixiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelteil (8) mittels einer Schweißverbindung (15) am Gehäuseteil (1) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsrand (14) des oder der Aufnahmeplätze (2) eine innere Abstufung (16) aufweist, die eine radial nach innen vorstehende Auftreffschulter (17) für den Deckelteil (8) und/oder etwaige Schweißstrahlen bildet.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wälzla ger (5, 6, 18) radial gegenüberliegende Innen- und Außenringe (5, 18) auf weisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelteil (8) mit seinem Au ßenumriß (9) den jeweiligen Außenumfang (20) der Außenringe (18) über deckt oder überragt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wälzla ger (5, 6, 18) radial gegenüberliegende Innen- und Außenringe (5, 18) und zwischen diesen stirnseitig angeordnete Dichtungen (6) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Teil (19) einer dem Deckelteil (8) nächstlie genden Dichtung (6) über die Stirnseite des angrenzenden Außenrings (18) erstreckt und vom Deckelteil (8) daran axial in Anlage gehalten ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wälzla ger (5, 6, 18) radial gegenüberliegende Innen- und Außenringe (5, 18), und die Aufnahmeplätze (2) in einer Wandung axiale Durchbrüche (26) aufwei sen, durch welche die Drehachsen (11) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelteil (8) eine brillenartige Grundform mit wenigstens zwei ge schlossenen Innenkonturen (12) innerhalb seines Außenumrisses (9) be sitzt, welche in der Wandung des Deckelteils (8) Aussparungen (10) be grenzen, durch welche die Drehachsen (11) verlaufen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausspa rungen (10) lichte Weiten derart aufweisen, daß die Innenkonturen (12) einzig in einem Überdeckungsbereich mit den Lager-Außenringen (18) verlaufen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (26) von Innenumrissen begrenzt sind, welche innerhalb eines vom Innenumfang (22) der Außenringe (18) definierten Überdeckungsbe reichs liegen.