DE102009004920A1

DE102009004920A1 - Kombiniertes Radial-Axialwälzlager

Info

Publication number: DE102009004920A1
Application number: DE102009004920A
Authority: DE
Inventors: Georg Draser
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2029-01-17
Also published as: DE102009004920B4; US20100189388A1; US8235597B2; KR20100084474A; KR101628378B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Radial-Axialwälzlager (2) zur Drehlagerung eines Rotationskörpers (Welle 4) im Bereich einer Durchmesserabstufung (D; d), umfassend eine einer Umfangsfläche (24) des Rotationskörpers zugeordnete Radiallagereinheit (8), zumindest mit einem Radiallagerring (12), sowie eine einer Axialfläche (28) des Rotationskörpers (4) zugeordnete Axiallagereinheit (10), zumindest mit einem Axiallagerring (18). Um den Rotationskörper radial im Bereich des größeren Durchmessers (D) lagern zu können, ist die Radiallagereinheit (8) erfindungsgemäß der Umfangsfläche (24) mit größerem Durchmesser (D) zugeordnet, wobei der radial äußere Rand (32) des Axiallagerringes (18) mit dem diesem zugewandten Rand (34) des Radiallagerringes (12) in der Weise verrastet ist, dass die beiden Lagerringe eine Baueinheit bilden, die in einem Arbeitsgang montiert werden kann, im übrigen aber funktional getrennt bleiben.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Radial-Axialwälzlager zur Lagerung eines Rotationskörpers im Bereich einer Durchmesserabstufung zwischen einem größeren und einem kleineren Durchmesser, umfassend eine einer Umfangsfläche des Rotationskörpers zugeordnete Radiallagereinheit, zumindest mit einem Radiallagerring, sowie eine einer Axialfläche des Rotationskörpers zugeordnete Axiallagereinheit, zumindest mit einem Axiallagerring. Ein typischer Anwendungsbereich derartiger kombinierter Radial-Axialwälzlager liegt beispielsweise bei in einem Getriebegehäuse angeordneten Getriebewellen mit abgestuftem Durchmesser, die radialen und axialen Belastungen ausgesetzt sind.
Hintergrund der Erfindung
Es sind bereits Wälzlager bekannt, die sowohl Radialkräfte als auch Axialkräfte aufnehmen können. Diese sind beispielsweise als Schrägkugellager oder Schrägrollenlager ausgebildet, wobei die jeweiligen Wälzkörper zwischen einem Lagerinnenring und einem Lageraußenring angeordnet sind, die aus die sem Grund verhältnismäßig große radiale Abmessungen aufweisen. Ein weiterer Nachteil insbesondere von Schrägrollenlagern wird darin gesehen, dass die Axialkräfte zwischen den Lagerringen und den Rollen über an den Lagerringen ausgebildete Borde übertragen werden, so dass derartige Lager eine verhältnismäßige große innere Lagerreibung aufweisen. Außerdem sind die Funktionen der Radiallagerung einerseits und der Axiallagerung andererseits nicht voneinander zu trennen, so dass beispielsweise das Auftreten eines Axialspiels infolge einer Wärmedehnung des Lagers bzw. der mit diesem verbundenen Bauteile sich immer auch auf das Radialspiel auswirkt.
Es sind auch bereits kombinierte Radial-Axialwälzlager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bekannt, die jeweils eine Radiallagereinheit und eine mit dieser verbundene, funktional jedoch getrennte Axiallagereinheit umfassen. Die DE 691 14 224 T2 zeigt ein derartiges Radial-Axialwälzlager zur Lagerung einer radial abgestuften Welle, bei welchem die Radiallagereinheit als Nadellager ausgebildet und dem Umfang kleineren Durchmessers zugeordnet ist, und bei welchem die der Axialfläche zugeordnete Axiallagereinheit als Kugellager ausgebildet ist, dessen Laufbahnen einerseits durch einen an der Axialfläche der Welle anliegenden Axiallagerring und andererseits durch einen an einer Axialfläche des Gehäuses anliegenden gesonderten Laufbahnring gebildet sind. Der Axiallagerring und der Radiallagerring sind nicht direkt miteinander und mit dem für die Funktion des Lagers notwendigen Laufbahnring verbunden, so dass dieses Lager keine Baueinheit bildet und beispielsweise nicht in einem Arbeitsgang montiert werden kann. Außerdem ist das bekannte Lager nicht für Wellen-Gehäuseformen geeignet, bei denen die Radiallagereinheit dem jeweils größeren Durchmesser zugeordnet werden soll.
Ein ähnliches Radial- und Axiallager, bei welchem ebenfalls die Radiallagereinheit der Umfangsfläche mit kleinerem Durchmesser zugeordnet ist, zeigt beispielsweise die DE 2 600 955 .
Aus der Patentschrift AT 310 510 , insbesondere deren 6, ist zwar bereits ein kombiniertes Radial-Axiallager bekannt, bei welchem die Radiallagereinheit der Umfangsfläche größeren Durchmessers zugeordnet ist. Dabei sind jedoch die Radiallagereinheit und die Axiallagereinheit in einer einzigen, beiden Lagereinheiten gemeinsamen Lagerschale angeordnet, so dass auch hier eine vollständige Trennung der Radiallagerfunktion und der Axiallagerfunktion nicht gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein kombiniertes Radial-Axialwälzlager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei welchem die Radiallagerfunktion und die Axiallagerfunktion vollständig voneinander getrennt sind, welches eine Baueinheit bildet sowie in einem Arbeitsgang montiert werden kann, und bei welchem das zu lagernde Bauteil über die Umfangsfläche mit größerem Durchmesser gelagert werden kann.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem kombinierten Radial-Axialwälzlager zur Drehlagerung eines Rotationskörpers im Bereich einer Durchmesserabstufung, umfassend eine einer Umfangsfläche des Rotationskörpers zugeordnete Radiallagereinheit, zumindest mit einem Radiallagerring, sowie eine einer Axialfläche des Rotationskörpers zugeordnete Axiallagereinheit, zumindest mit einem Axiallagerring. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Radiallagereinheit der Umfangsfläche mit größerem Durchmesser zugeordnet ist, wobei der radial äußere Rand des Axiallagerringes mit dem diesem zugewandten Rand des Radiallagerringes verrastet ist.
Die Verbindung der beiden Lagerringe über Rastmittel macht aus den beiden Lagereinheiten eine Baueinheit, die mit einem einzigen Arbeitsgang montiert werden kann, indem die Radiallagereinheit auf eine äußere Umfangsfläche des zu lagernden Rotationskörpers aufgesetzt bzw. in eine innere Umfangsfläche eingesetzt wird, wobei sich die Axiallagereinheit an die Axialfläche dieses Um fangskörpers anlegt. Die Rastverbindung ermöglicht es andererseits, dass die beiden Lagereinheiten funktionsmäßig getrennt bleiben, so dass beispielsweise ein Radialspiel und ein Axialspiel unabhängig voneinander eingestellt werden können bzw. sich nicht gegenseitig beeinflussen. Der Aufbau des Radial-Axialwälzlagers bleibt einfach und ermöglicht es insbesondere, die Radiallagerung des Rotationskörpers über die Umfangsfläche mit größerem Durchmesser zu bewerkstelligen und damit eine größtmögliche Tragzahl zu erreichen.
Eine Ausgestaltung des Radial-Axialwälzlagers sieht vor, dass die Radiallagereinheit einen als Innenring ausgebildeten Radiallagerring und einen an dessen Außenseite angeordneten, die Wälzkörper haltenden Radiallagerkäfig umfasst. Der als Innenring ausgebildete Radiallagerring sitzt auf einer äußeren Umfangsfläche eines ersten Bauteils. Die Wälzkörper des Radiallagers wälzen sich demnach einerseits an diesem Innenring ab, andererseits an einer die Radiallagereinheit umgebenden inneren Umfangsfläche eines zweiten Bauteils, die entsprechend ausgebildet und bearbeitet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Axiallagereinheit einen an der Axialfläche anliegenden Axiallagerring und einen an dessen der Axialfläche abgewandten Seite angeordneten, die Wälzkörper haltenden Axiallagerkäfig. In diesem Fall wälzen sich die Wälzkörper einerseits an dem an der Axialfläche des ersten Bauteils anliegenden Axiallagerring und andererseits an einer diesem gegenüberliegenden, entsprechend ausgebildeten Axialfläche des zweiten Bauteils ab. Auf diese Weise sind beide Abwälzflächen, die nicht durch die Lagerringe gebildet sind, dem gleichen Bauteil zugeordnet, welches aus einem für die Ausbildung von Abwälzflächen geeignetem Material besteht und beispielsweise in einer Fertigungs-Aufspannung bearbeitet werden kann.
Um die beiden Lagerringe miteinander zu verrasten, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass an wenigstem einem der einander zugewandten Ränder des Radiallagerringes einerseits bzw. des Axiallagerringes andererseits Rastmittel angeordnet sind, in die der jeweils andere der Ränder eingerastet ist. Diese Rastmittel können beispielsweise als über den zugeordneten Rand verteilt angeordnete Rastnasen ausgebildet sein. Die Wälzkörper der Radiallagereinheit und/oder der Axiallagereinheit sind vorzugsweise als Rollen oder Nadeln ausgebildet, die gegenüber Kugeln wesentlich bessere Tragzahlen erreichen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Radiallagerring und/oder der Axiallagerring jeweils als spanlos geformter Blechring ausgebildet. Eine derartige Ausbildung der Lagerringe ist herstellungstechnisch einfach und damit preiswert zur bewerkstelligen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Teil-Längsschnitt durch ein kombiniertes Radial-Axialnadellager mit am Radiallagerring ausgebildeten Rastmitteln;
2 eine Ansicht ähnlich der 1, jedoch mit am Axiallagerring ausgebildeten Rastmitteln.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt demnach ein kombiniertes Radial-Axialnadellager 2 in einer Teilschnittansicht. Es dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu, eine Welle 4 drehbar in einem feststehenden Gehäuse 6 zu lagern. Mit der gleichen Lageranordnung wäre es in einfacher kinematischer Umkehr auch möglich, ein eine Nabe bildendes Gehäuse 6 drehbar auf einer drehfesten, in diesem Fall als Achse dienenden Welle 4 zu lagern, wie jedoch nicht im einzelnen ausgeführt zu werden braucht. Die Welle 4 weist in dem in 1 dargestellten Bereich eine Durchmesserabstufung von einem größeren Durchmesser D zu einem kleineren Durchmesser d auf.
Das Radial-Axialwälzlager 2 umfasst eine Radiallagereinheit 8 zur Aufnahme von Radialkräften sowie eine damit kombinierte Axiallagereinheit 10 zur Aufnahme von Axialkräften.
Die Radiallagereinheit 8 besteht im Wesentlichen aus einem Radiallagerring 12, einem Radiallagerkäfig 14 und einer Reihe von im Radiallagerkäfig 14 angeordneten, als Rollen bzw. Nadeln ausgebildeten Wälzkörpern 16.
Die Axiallagereinheit 10 besteht im Wesentlichen aus einem Axiallagerring 18, einem Axiallagerkäfig 20 und einer Reihe von in diesem angeordneten, ebenfalls als Rollen oder Nadeln ausgebildeten Wälzkörpern 22.
Wie die 1 erkennen lässt, ist die Radiallagereinheit 8 der Umfangsfläche 24 mit größerem Durchmesser D zugeordnet, und zwar in der Weise, dass der Radiallagerring 12 einen Innenring und damit die radial innere Abwälzfläche für die Wälzkörper 16 bildet. Die äußere Abwälzfläche für die Wälzkörper 16 ist an einer zur Umfangsfläche 24 koaxialen inneren Umfangsfläche 26 des Gehäuses 6 ausgebildet.
Der Axiallagerring 18 der Axiallagereinheit 10 liegt an der den Übergang vom größeren Durchmesser D zum kleineren Durchmesser d bildenden Axialfläche 28 an und bildet eine erste Abwälzfläche für die Wälzkörper 22. Die andere Abwälzfläche wird durch eine dem Axiallagerring 18 gegenüberliegende, am Gehäuse 6 ausgebildete Axialfläche 30 gebildet.
Der radial äußere Rand 32 des Axiallagerringes 18 ist mit dem diesem zugewandten Rand 34 des Radiallagerringes 12 verrastet, so dass die Radiallagereinheit 8 einerseits und die Axiallagereinheit 10 andererseits eine Baueinheit bilden, jedoch funktional getrennt bleiben. Zu diesem Zweck sind an dem Rand 34 des Radiallagerringes 12 Rastmittel 36 ausgebildet, in die der Axiallagerring 18 eingerastet bzw. eingeklipst wird. Die Rastmittel 36 können beispielsweise so ausgebildet sein, dass, wie 1 zeigt, die Randkante leicht nach unten gebogen ist. Um die Elastizität der Rastmittel 36 zu vergrößern und damit ein Einrasten bzw. Ausrasten des Axiallagerringes zu erleichtern, kann die Randkante unterbrochen sein, so dass sie einzelne über den Umfang verteilte Rastnasen bildet, wie nicht im einzelnen dargestellt zu werden braucht.
In ähnlicher Weise sind am radial inneren Rand des Axiallagerringes 18 Rastmittel 38 ausgebildet, die den Axiallagerkäfig 20 halten.
Im verrasteten Zustand des Radiallagerringes 12 bzw. Axiallagerringes 18 bilden diese eine Baueinheit, so dass das Radial-Axialwälzlager in einem Arbeitsgang montiert werden kann.
2 zeigt eine Anordnung ähnlich der 1, die sich von dieser nur in der Art der Verrastung des Radiallagerringes 112 mit dem Axiallagerring 118 unterscheidet. In diesem Fall sind am radial äußeren Rand 132 des Axiallagerringes 118, genauer an dessen Randkante die Rastmittel 138 ausgebildet, in die der dem Rand 132 zugewandte, flanschartig nach radial außen abgebogene Rand 134 des Radiallagerringes 112 eingerastet bzw. eingeklipst ist. Die Rastmittel 138 sind wiederum vorzugsweise als über den Umfang verteilte Rastnasen ausgebildet.
Wie die 1 und 2 zeigen, sind die Radiallagerringe 12 bzw. 112 und die Axiallagerringe 18 bzw. 118 jeweils als spanlos geformte Blechringe ausgebildet.

2: Radial-Axialnadellager
4: Welle
6: Gehäuse
8: Radiallagereinheit
10: Axiallagereinheit
12: Radiallagerring
14: Radiallagerkäfig
16: Wälzkörper
18: Axiallagerring
20: Axiallagerkäfig
22: Wälzkörper
24: Äußere Umfangsfläche
26: Innere Umfangsfläche
28: Axialfläche
30: Axialfläche
32: Radial äußerer Rand
34: Rand
36: Rastmittel
38: Rastmittel
112: Radiallagerring
118: Axiallagerring
132: Radial äußerer Rand
134: Rand
138: Rastmittel
D: Größerer Durchmesser
d: Kleinerer Durchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69114224 T2 [0003]
- DE 2600955 [0004]
- AT 310510 [0005]

Claims

Kombiniertes Radial-Axialwälzlager zur Drehlagerung eines Rotationskörpers im Bereich einer Durchmesserabstufung, umfassend eine einer Umfangsfläche des Rotationskörpers zugeordnete Radiallagereinheit, zumindest mit einem Radiallagerring, sowie eine einer Axialfläche des Rotationskörpers zugeordnete Axiallagereinheit, zumindest mit einem Axiallagerring, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiallagereinheit (8) der Umfangsfläche (24) mit größerem Durchmesser (D) zugeordnet ist, wobei der radial äußere Rand (32) des Axiallagerringes (18) mit dem diesem zugewandten Rand (34) des Radiallagerringes (12) verrastet ist.
Kombiniertes Radial-Axialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiallagereinheit (8) einen als Innenring ausgebildeten Radiallagerring (12) und einen an dessen Außenseite angeordneten, die Wälzkörper (16) haltenden Radiallagerkäfig (14) umfasst.
Kombiniertes Radial-Axialwälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallagereinheit (10) einen an der Axialfläche (28) anliegenden Axiallagerring (18) und einen an dessen der Axialfläche (28) abgewandten Seite angeordneten, die Wälzkörper (22) haltenden Axiallagerkäfig (20) umfasst.
Kombiniertes Radial-Axialwälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstem einem (34) der einander zugewandten Ränder des Radiallagerringes (12) bzw. des Axiallagerringes (18) Rastmittel (36) angeordnet sind, in die der jeweils andere (32) der Ränder eingerastet ist.
Kombiniertes Radial-Axialwälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel (36) als über den zugeordneten Rand (34) verteilt angeordnete Rastnasen ausgebildet sind.
Kombiniertes Radial-Axialwälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (16, 22) der Radiallagereinheit (8) und/oder der Axiallagereinheit (10) als Rollen oder Nadeln ausgebildet sind.
Kombiniertes Radial-Axialwälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiallagerring (12) und/oder der Axiallagerring (18) als spanlos geformter Blechring ausgebildet ist.