DE102005026094A1

DE102005026094A1 - Befestigungsanordnung eines Lagerringes in einem Gehäuse

Info

Publication number: DE102005026094A1
Application number: DE200510026094
Authority: DE
Inventors: Peter Niebling; Johannes Schottdorf
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2006-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung (1) eines Lagerringes (2) in einem Gehäuse (5), wobei der Lagerring (2) mittels eines Sicherungsringes (7) in dem Gehäuse (5) zumindest in eine axiale Richtung gehalten ist und dabei der Sicherungsring (7) zumindest außen auf dem Lagerring (2) sitzt sowie Federelemente (11) des Sicherungsringes (7) in eine Ringnut (13) des Gehäuses (5) eingreifen und wobei der Lagerring (2) an wenigstens einer von dem Sicherungsring (7) abgewinkelten Schulter (9) des Sicherungsringes (7) axial abgestützt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung eines Lagerringes in einem Gehäuse, wobei der Lagerring mittels eines Sicherungsringes in dem Gehäuse zumindest in eine axiale Richtung gehalten ist, und dabei der Sicherungsring zumindest außen auf dem Lagerring sitzt sowie Federelemente des Sicherungsringes in eine Ringnut des Gehäuses eingreifen, und wobei der Lagerring an wenigstens einer von dem Sicherungsring abgewinkelten Schulter des Sicherungsringes axial abgestützt ist.

Hintergrund der Erfindung

Eine derartige Befestigungsanordnung ist in DE 197 13 333 C2 beschrieben. Mit der Befestigungsanordnung ist der Außenring eines Radlagers in einem Gehäuse mittels eines Sicherungsringes axial gesichert. Der Sicherungsring aus Blech weist einen zumeist hohlzylindrisch ausgebildeten Grundkörper auf, mit dem der Sicherungsring radial außen auf dem Lagerring sitzt. Vom Grundkörper gehen Federelemente ab. Die Federelemente sind vom Sicherungsring radial schräg nach außen abgespreizt und greifen in eine Ringnut des Gehäuses ein. Die Ringnut ist in einer Bohrung des Gehäuses ausgebildet und radial nach innen offen.

Von dem Grundkörper des Sicherungsringes geht radial in Richtung der Rotationsachse eine zumeist scheibenförmige Schulter ab. Die Schulter ist von dem Grundkörper abgewinkelt und hintergreift den Lagerring an einer Stirnseite so, dass der Außenring in eine axiale Richtung an der Schulter des Sicherungsringes abgestützt ist.

Die Federelemente sind in der Befestigungsanordnung des Stands der Technik aus dem Grundkörper ausgestanzt und radial schräg nach außen aufgespreizt. Es entstehen so Ausstanzungen im Grundkörper, die den Sicherungsring schwächen. Die Befestigungsanordnungen des Standes der Technik sind deshalb oft nicht steif genug ausgeführt, so dass der Lagerring, wenn auch innerhalb eines begrenzten Betrages axial in dem Gehäuse wandert.

Der Sicherungsring wird zunächst fest auf den Lagerring aufgepresst. Beim Einführen des Lagerringes in das Gehäuse trifft dabei eine schräg nach außen gewandte Seite der Federelemente auf eine Kante am Rand des Lagersitzes. Jedes der Federelemente federt durch die Berührung mit der Kante soweit elastisch in Richtung der Ausstanzungen ein bzw. federt in die jeweilige der Ausstanzungen ein, bis der Lagerring mit dem Sicherungsring in das Gehäuse eingeführt werden kann. Wenn der Lagering in seiner Endposition ist, federn die Federelemente elastisch auf und in die Ringnut ein.

In Befestigungsanordnungen des Standes der Technik sind bei der Auslegung der Abmessungen der Ringnut sämtliche Toleranzen, die Einfluss auf die Lage der Federelemente (Sollposition) zur Ringnut haben können, so berücksichtigt, dass die Federelemente innerhalb der Grenzen zulässiger Abweichungen von der Sollposition immer frei in die Ringnut auffedern können. Die Federelemente greifen deshalb in der Regel mit relativ großem axialem Spiel in die Ringnut ein und stützen sich nicht in der Nut ab. Der Lagerring kann unter Last und nach längerem Betrieb innerhalb dieses Spiels im Gehäuse axial wandern.

Axiales Wandern des Lagerringes ist nachteilig für die Lebensdauer der Lager, ist in der Regel von störenden Knackgeräuschen begleitet und wirkt sich nachteilig auf die Genauigkeit von Messsignalen einer an dem Lager angeordneten Messsensorik aus.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Befestigungsanordnung zu schaffen, mit der die zuvor genannten Nachteile vermieden werden.

Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Federelemente hakenförmig von einem Grundkörper des Sicherungsringes aus radial nach außen und zumindest teilweise in die axiale Richtung zurück abgewinkelt sind. Abweichend vom Stand der Technik sind die Federelemente nicht aus dem Grundkörper ausgestanzt und nach außen ausgestellt, sondern bei der Herstellung aus einer axialen Verlängerung des Grundkörpers radial nach außen umgelegt. Der Sicherungsring weist somit an der von der Schulter abgewandten Seite des Sicherungsringes wenigstens eine, jedoch vorzugsweise mehr, sickenartige Verstärkungen an den Federelementen oder nahe den Federelementen auf. Der Sicherungsring ist sehr steif, da der Grundkörper nicht durch Ausstanzungen geschwächt ist. Der Widerstand der Befestigungsanordnung gegen axiale Verformung ist mit der sickenartigen Ausbildung erhöht.

Jedes einzelne der Federelemente ist sickenartig verstärkt. Alternativ sind, wie mit einer Ausgestaltung der Erfindung der Erfindung vorgesehen ist, die Federelemente zumindest aus einem Kragen gebildet. Der Kragen ist so umgestülpt, dass dieser zumindest teilweise axial zurück in Richtung der Schulter über den Grundkörper ragt. Der in Umfangsrichtung umlaufende Kragen weist umfangsseitig wenigstens zwei Schlitze auf. Die Schlitze trennen die Federelemente zumindest aus dem Kragen, so dass die Federelemente zumindest am Kragen mittels der Schlitze umfangsseitig voneinander getrennt sind, und so dass der Kragen radial zumindest teilweise nachgiebig gestaltet ist. Der Kragen weist vorzugsweise mindestens drei bis sechs der Schlitze und somit drei bis sechs der Federelemente auf.

Der Sicherungsring ist vorzugsweise aus Blech. Der Grundkörper ist bevorzugt hohlzylindrisch aber auch beliebig anders ausgebildet. Die Schulter ist vom Grundkörper radial nach innen rechtwinklig oder mit beliebigen anderen Winkeln zum Grundkörper abgewinkelt und liegt zumindest teilweise axial an dem Lagerring an. Das Blech ist aus einer Verlängerung des Grundkörpers radial nach außen umgelegt, so dass der Sicherungsring an der Biegestelle den sickenartigen Abschnitt aufweist. Die Federelemente sind je nach Ausführung des Sicherungsringes in den Abschnitt integriert oder setzen sich erst von diesem aus in die Ringnut fort. Es ist somit denkbar, dass der sickenartige Abschnitt als Kragen nicht geschlitzt und die Befestigungsanordnung somit äußerst steif ist. Alternativ erstrecken sich die Schlitze durch den Abschnitt bis zum Grundkörper bzw. axial bis in den Grundkörper.

Das Blech ist zumindest soweit umgelegt, dass die Federelemente in die Ringnut des Gehäuses abgespreizt sind und zumindest in die Ringnut eingreifen. Dazu liegen die Federelemente bevorzugt zumindest teilweise an einer Ringfläche der Ringnut an, die zu der Rotationssymmetrieachse und vorzugsweise mit einem zu 90° kleineren Winkel zu dem hohlzylindrischen Grundkörper geneigt ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Flanken der Ringnut jeweils durch eine Ringfläche gebildet sind, die einen zu 90° kleineren Winkel zwischen sich einschließen. Die Federelemente liegen bei hohen auf den Lagerring wirkenden axialen Lasten an beiden Flanken an und sind so in der Ringnut optimal steif abgestützt.

Die Schulter ist in der Befestigungsanordnung vorzugsweise axial federelastisch gegen den Lagerring vorgespannt. Dazu ist die Schulter in dem Ausgangszustand vor der Montage der Befestigungsanordnung zu dem hohlzylindrisch ausgebildete Grundkörper im spitzen Winkel geneigt. Der Grundkörper und die Schulter schließen dabei vor fertig montierter Befestigungsanordnung den spitzen Winkel an der Seite der Schulter zwischen sich ein, an der in der fertig montierten Befestigungsanordnung die Stirnseite des Lagerringes anliegt. Der Lagerring ist so mittels der Schulter axial elastisch gegen den Axialanschlag vorgespannt. Alternativ dazu oder gleichzeitig dazu ist der Sicherungsring mittels der Federelemente in der Ringnut elastisch vorgespannt abgestützt. Dabei wird die Energie der elastisch eingefederten Federelemente auf die Schulter und von der Schulter auf den sich an dem Axialanschlag abstützenden Lagerring übertragen. Der Lagerring ist aufgrund der Vorspannung in der Befestigungsanordnung vorzugsweise in jeder beliebigen Position, die innerhalb zulässiger Toleranzgrenzen von der Sollposition abweicht, axial mittels des Sicherungsringes spielfrei elastisch vorgespannt in der Befestigungsanordnung gehalten.

Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
1 zeigt eine Befestigungsanordnung 1 in einem Längsschnitt entlang der Rotationssymmetrieachse 2a des Lagerringes 2 eines Radlagers 3. Das Radlager 3 ist ein zweireihiges abgedichtetes Lager. Der Lagerring 2, ein Außenring des Radlagers, sitzt in einer Bohrung 4 eines fahrzeugseitig festen Gehäuses 5. In die Bohrung 4 ragt radial ein Axialanschlag 6 in Form einer Schulter. Der Lagerring 2 ist in eine axiale Richtung an dem Axialanschlag 6 abgestützt. In die andere entgegengesetzte axiale Richtung ist der Lagerring 2 mittels eines Sicherungsringes 7 axial gehalten.
2 zeigt eine Ansicht des Sicherungsringes 7 von vorne. 3 zeigt den Sicherungsring 7 in einer Gesamtansicht. 4 zeigt ein Detail des Sicherungsringes 7 aus der in 2 mit X gekennzeichneten Richtung. 5 stellt das Detail Z aus 1 vergrößert und nicht maßstäblich dar.
Der Sicherungsring 7 ist aus Blech und weist einen Grundkörper 8 auf. Von dem Grundkörper 8 ist die Schulter 9 radial nach innen abgewinkelt. Die Schulter 9 ist mit dem Winkel α zu dem hohlzylindrisch gestalteten Grundkörper 8 geneigt (5). Der Winkel α ist < 90°, kann aber auch > = 90° sein.
Der Grundkörper 8 setzt sich an einer von der Schulter 9 weg weisenden axialen Seite in einem sickenartig ausgebildeten Kragen bzw. Abschnitt 10 fort. An dem Abschnitt 10 ist der Sicherungsring 7, wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, so umgestülpt, dass dieser mit den Federelementen 11 zumindest teilweise axial über den Grundkörper 8 ragt. Der in Umfangsrichtung umlaufende Kragen 10 weist umfangsseitig sechs Schlitze 12 auf. Die Schlitze 12 trennen sechs Federelemente 11 zumindest am Kragen 10 um fangsseitig voneinander. Wie insbesondere aus 3 und 4 ersichtlich ist, setzen sich die Schlitze 12 zwischen den Federelementen 11 in dem Kragen 10 und axial in dem Grundkörper 8 fort.
Die Federelemente 11 sind außen hakenartig vom Grundkörper 8 so zurück umgebogen und in eingebauten Zustand in eine Ringnut 13 des Gehäuses 5 hinein vom Sicherungsring 7 mit einem Winkel φ abgespreizt. Dabei sind die Federelemente 11 innen mit dem Radius R gebogen. Φ ist < 45°, kann aber auch > = 45° sein.
Der Sicherungsring 7 mit Blech aus Federstahl wird bei der Montage der Befestigungsanordnung 1 zunächst auf den Lagerring 2 aufgesetzt, aufgeschoben bzw. aufgepresst oder alternativ dazu in den Ringspalt 17 zwischen dem Lagerring 2 und dem Gehäuse 5 eingeführt. Dabei treffen die Federelemente 11 auf die Kante 18 der Bohrung 4 und federn radial ein. Die Federelemente 11 können maximal nur soweit einfedern, bis diese radial an dem Grundkörper 8 anliegen. Der Innendurchmesser D_I ist deshalb größer als die Summe aus dem Zweifachen der größten Blechdicke S der Federelemente 11 und dem Außendurchmesser D_a des auf dem Außendurchmesser D_A des Lagerrings 2 sitzenden Grundkörpers 8: DI > (2S + Da).
Die Ringnut 13 weist zwei einander zugewandte Flanken in Gestalt der Ringflächen 14 und 15 auf. Die Ringfläche 14 weist in Richtung des Axialanschlags 6 und ist der Rotationssymmetrieachse 2a zu geneigt. Die Ringfläche 14 und der Grundkörper 9 schließen einen Winkel δ zwischen sich ein. δ ist < 90°, kann aber auch > = 90° sein. An der Ringfläche 14 liegen die Federelemente 11 mit axialer Vorspannung an. Der Ringfläche 14 und der Rotationssymmetrieachse 2a ist die Ringfläche 15 zugewandt. Die Ringflächen 14 und 15 gehen im Nutgrund 16 der Ringnut 13 ineinander über. Der Nutgrund 16 ist mit dem Radius R, verrundet. Die Ringflächen 14 und 15 sind mit dem Winkel β zueinander geneigt, der kleiner als 90° ist – aber auch > = 90° sein kann.
Die Schulter 9 ist federelastisch gegen den Lagerring 2 vorgespannt und kann dabei mindestens soweit elastisch axial nachgeben, bis der im Ausgangszustand spitzwinklige Winkel α mindestens 90° oder größer als 90° ist. Die Schulter 9 spannt den Lagerring 2 axial gegen den Axialanschlag 6 vor. Dabei ist die Schulter 9 axial in entgegengesetzte axiale Richtung über die Federelemente 11 an der Ringfläche 14 abgestützt.
Es ist denkbar, dass die Federelemente 11 in der Ringnut 13 elastisch gegen das Gehäuse 5 vorgespannt sind. Die elastische Vorspannung überträgt sich in dem Fall über die Schulter 9 auf den Lagerring 2 und presst diesen axial gegen den Axialanschlag 6.

1: Befestigungsanordnung
2: Lagerring
2a: Rotationssymmetrieachse
3: Radlager
4: Bohrung
5: Gehäuse
6: Axialanschlag
7: Sicherungsring
8: Grundkörper
9: Schulter
10: Abschnitt/Kragen
11: Federelement
12: Schlitz
13: Ringnut
14: Ringfläche
15: Ringfläche
16: Nutgrund
17: Ringspalt
18: Kante

Claims

Befestigungsanordnung (1) eines Lagerringes (2) in einem Gehäuse (5), wobei der Lagerring (2) mittels eines Sicherungsringes (7) in dem Gehäuse (5) zumindest in eine axiale Richtung gehalten ist, und dabei der Sicherungsring (7) zumindest außen auf dem Lagerring (2) sitzt sowie Federelemente (11) des Sicherungsringes (7) in eine Ringnut (13) des Gehäuses (5) eingreifen, und wobei der Lagerring (2) an wenigstens einer von dem Sicherungsring (7) abgewinkelten Schulter (9) des Sicherungsringes (7) axial abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (11) hakenförmig von einem Grundkörper (8) des Sicherungsringes (7) aus radial nach außen und zumindest teilweise in die axiale Richtung zurück abgewinkelt ausgebildet sind.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (11) aus zumindest einem Kragen (10) gebildet sind, dass der Kragen (10) so umgestülpt ist, dass der Kragen (10) zumindest teilweise axial über den Grundkörper (8) ragt und dass der in Umfangsrichtung umlaufende Kragen (10) umfangsseitig wenigstens zwei Schlitze (12) aufweist, wobei die Schlitze (12) die Federelemente (11) zumindest am Kragen (10) umfangsseitig voneinander trennen.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (7) aus Blech ist, dass die Schulter (9) axial an dem Lagerring (2) anliegt, dass sich der Sicherungsring (7) von der Schulter (9) weg mit in dem hohlzylindrischen Grundkörper (8) axial fortsetzt, dass der hohlzylindrische Grundkörper (8) axial in wenigstens einen sickenartig gebogenen Abschnitt (10) des Sicherungsringes (7) übergeht, dass das Blech an dem Abschnitt (10) radial nach außen und in Richtung der Ringnut (13) gebogen ist und dass sich der Sicherungsring (7) zumindest ab dem Abschnitt (10) in den elastischen Federelementen (11) fortsetzt, wobei die elastischen Federelemente (11) vom Lagerring (2) weg nach außen in die Ringnut (13) abgespreizt sind.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (10) wenigstens zwei umfangsseitig zueinander benachbarte und sich teilweise axial in dem Grundkörper (8) fortsetzende Schlitze (12) aufweist, wobei die Schlitze (12) die Federelemente (11) umfangsseitig voneinander trennen.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (11) in der Ringnut (13) elastisch gegen das Gehäuse (5) vorgespannt sind.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (11) zumindest teilweise an einer ersten Ringfläche (14) der Ringnut (13) anliegen, wobei die erste Ringfläche (14) der Rotationssymmetrieachse (2a) des Lagerringes (2) zu geneigt ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ringfläche (14) spitzwinklig zu dem hohlzylindrischen Grundkörper (8) geneigt ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Ringfläche (15) der Ringnut (13) und die erste Ringfläche (14) spitzwinklig zueinander geneigt sind.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (9) scheibenförmig ausgebildet ist, und dass die Schulter (9) in der Befestigungsanordnung (1) axial federelastisch gegen den Lagerring (2) vorgespannt ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (2) axial an einem zum Gehäuse (5) festen Axialanschlag (6) anliegt, dass der Lagerring (2) mittels der Schulter (9) in eine axiale Richtung elastisch gegen den Axialanschlag (6) vorgespannt ist, und dass die Schulter (9) mittels der Federelemente (11) zumindest entgegengesetzt zu der axialen Richtung axial in der Ringnut (13) abgestützt ist.
Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (2) axial an einem zum Gehäuse (5) festen Axialanschlag (6) anliegt, dass die Schulter (9) axial an dem Lagerring (2) anliegt und dass der Lagerring (2) mittels der in der Ringnut (13) abgestützten Federelemente (11) über die Schulter (9) axial elastisch gegen den Axialanschlag (6) vorgespannt ist.