DE102009004920B4

DE102009004920B4 - Kombiniertes Radial-Axialwälzlager

Info

Publication number: DE102009004920B4
Application number: DE102009004920.7A
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: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2029-01-17
Also published as: KR101628378B1; KR20100084474A; US8235597B2; US20100189388A1; DE102009004920A1

Abstract

Kombinierte Radial-Axialwälzlageranordnung zur Drehlagerung eines Rotationskörpers, umfassend eine einer Umfangsfläche des Rotationskörpers zugeordnete Radiallagereinheit (8) sowie eine einer Axialfläche des Rotationskörpers zugeordnete Axiallagereinheit (10), wobei die Radiallagereinheit (8) zumindest mit einem Radiallagerring (12, 112) versehen ist und die Axiallagereinheit (10) zumindest einen Axiallager- ring (18,118) und einen Wälzkörper (22) haltenden Axiallagerkäfig (20) aufweist, wobei der Axiallagerkäfig (20) an einer der Axialfläche (28) abgewandten Seite des Axiallagerrings (18,118) angeordnet ist, und wobei die Radiallagereinheit (8) einer Umfangsfläche (24) des Rotationskörpers mit größerem Durchmesser (D) zugeordnet ist, wobei die Radiallagereinheit (8) einen Wälzkörper (16) haltenden Radiallagerkäfig (14) umfasst, wobei die Radial-Axialwälzlageranordnung im Bereich einer Durchmesserabstufung des Rotationskörpers angeordnet ist, und wobei der Axiallagerring (18, 118) an der Axialfläche (28) des Rotationskörpers anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiallagering (12, 112) als Innenring ausgebildet ist, an dessen Außenseite der Radiallagerkäfig (14) angeordnet ist, wobei der Innenring eine Abwälzfläche für die Wälzkörper (16) bildet und auf der Umfangsfläche (24) sitzt, wobei ein radial äußerer Rand (32, 132) des Axiallagerringes (18, 118) mit dem einen diesem zugewandten Rand (34, 134) des Radiallagerringes (12, 112) verrastet ist, wobei an wenigstem einem Rand (34, 134) der einander zugewandten Ränder (32, 34, 132, 134) des Radiallagerringes (12, 112) bzw. des Axiallagerringes (18, 118) Rastmittel (36, 138) angeordnet sind, in die der jeweils andere Rand (32, 34, 132, 134) der Ränder (32, 34, 132, 134) eingerastet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine kombinierte Radial-Axialwälzlageranordnung zur Drehlagerung eines Rotationskörpers, umfassend eine einer Umfangsfläche des Rotationskörpers zugeordnete Radiallagereinheit sowie eine einer Axialfläche des Rotationskörpers zugeordnete Axiallagereinheit, wobei Radiallagereinheit zumindest mit einem Radiallagerring versehen ist und die Axiallagereinheit zumindest einen Axiallagerring und einen Wälzkörper haltenden Axiallagerkäfig aufweist, wobei der Axiallagerkäfig an einer der Axialfläche abgewandten Seite des Axiallagerrings angeordnet ist, und wobei die Radiallagereinheit einer Umfangsfläche des Rotationskörpers mit größerem Durchmesser zugeordnet ist, wobei die Radiallagereinheit einen Wälzkörper haltenden Radiallagerkäfig umfasst, wobei die Radial-Axialwälzlageranordnung im Bereich einer Durchmesserabstufung des Rotationskörpers angeordnet ist, und wobei der Axiallagerring an der Axialfläche des Rotationskörpers anliegt..
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 diesem 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. von mit diesem verbundenen Bauteilen sich immer auch auf das Radialspiel auswirkt.
Es sind auch bereits kombinierte Radial-Axialwälzlager 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 mit größerem 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 als Außenring ausgebildete Radiallagerring sind miteinander verbunden.
Eine ähnliches Radial-Axiallageranordnung, in der ebenfalls die Radiallagereinheit der Umfangsfläche mit kleinerem Durchmesser zugeordnet ist, zeigt beispielsweise die DE 26 00 955 A1 . Die Radiallagereinheit weist einen Außenring auf, der in einem Gehäuse sitzt und läuft mit den Wälzkörpern direkt auf der Welle mit dem kleinen Durchmesser. Über die Axiallagereinheit ist eine Wellenschulter mit größerem Durchmesser axial an dem Gehäuse abgestützt. Die Axiallagereinheit läuft zur einen Seite direkt auf einer Stirnfläche der Wellenschulter und zum Gehäuse hin an einem Axiallagerring ab. Der Außenring der Radiallagereinheit und der Axiallagerring sind mittels Kleben, Schweißen oder durch Biegetechnik fest miteinander verbunden. Eine vergleichbare Anordnung geht auch aus DE 691 14 224 T2 hervor. In diesem Fall weist die die Axiallagereinheit jedoch zwei Axiallagerringe auf, von denen einer an der Stirnfläche der Wellenschulter abgestützt ist.
Aus der Patentschrift AT 310 510 B , 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, den beiden Lagereinheiten gemeinsamen Lagerring angeordnet, so dass auch hier eine vollständige Trennung der Radiallagerfunktion und der Axiallagerfunktion nicht gegeben ist.
DE 21 64 551 A offenbart eine kombinierte Radial-Axialwälzlager-Anordnung zur Lagerung einer Welle die eine an einer Umfangsfläche einer Welle zugeordnete Radiallagereinheit sowie eine einer Axialfläche an einem Wellenabsatz der Welle zugeordnete Axiallagereinheit aufweist. Die Radiallagereinheit ist mit einem als Außenring ausgebildeten Radiallagerring versehen, mit dem die Radial-Axialwälzlageranordnung in einem Gehäuse aufgenommen ist. Die Axiallagereinheit weist einen Axiallagerring auf. Die Radiallagereinheit und die Axiallagereinheit sind beide jeweils mit Rollen als Wälzkörper bestückt, die in einem Käfig gehalten sind. Die Radiallagereinheit ist einer Umfangsfläche eines Wellenabsatzes der Welle mit größerem Durchmesser zugeordnet. Die Rollen der Radiallagereinheit laufen radial außen an dem Radiallagerring und radial innen direkt auf der Umfangsfläche des Wellenabsatzes ab. Die Rollen der Axiallagereinheit wälzen direkt an der Wellenschulter ab. Der andere Axiallagerring ist einteilig mit dem Radiallagerring ausgebildet bzw. axial an einer Radialscheibe des Außenrings des Radiallagers und somit in dem Gehäuse abgestützt, sodass eine vollständige Trennung der Funktionen der Radiallagereinheit von der Axiallagereinheit nicht gegeben ist.
Eine kombinierte Radial-Axialwälzlager-Anordnung in einer Drehstabvorrichtung eines Fahrwerks ist in US 4,168,869 A offenbart. Der als Drehfeder ausgebildete Drehstab sitzt torsionsfest in einem Gehäuse. Eine von der Drehfeder durchdrungene Hohlwelle ist mittels der Radial-Axialwälzlager-Anordnung in dem Gehäuse schwenkbar gelagert. Die Radiallagereinheit ist aus einem Außenring, einem Innenring und aus in einem Käfig geführten Wälzkörpern gebildet. Die Axiallagereinheit weist zwei scheibenförmige Axiallagerringe sowie in einem Axiallager käfiggeführte Wälzkörper auf. Axial zwischen der Stirnseite der Hohlwelle und einem der Axiallagerringe ist ein federnd ausgebildetes Dämpfungselement angeordnet. Der andere der Axiallagerringe weist radial innen und radial außen jeweils einen hohlzylindrischen axialen Fortsatz auf. Über den radial äußeren axialen Fortsatz ist dieser Axiallagerring axial beweglich mit dem Außenring der Radiallagereinheit verbunden. Der radial innen liegende Fortsatz ist axial fest mit einer Axialscheibe des Dämpfungselements so verbunden, dass der an dem Dämpfungselement axial anliegende Axiallagerring spielfrei zwischen den Wälzkörpern und dem elastischen Dämpfungselement eingespannt ist.
Eine kombinierte Radial-Axialwälzlageranordnung zur Drehlagerung einer Welle geht aus JP000S50139854 U hervor, die eine an einer Umfangsfläche einer Welle zugeordnete Radiallagereinheit sowie eine einer Axialfläche an einem Wellenabsatz der Welle zugeordnete Axiallagereinheit aufweist. Die Radiallagereinheit ist mit einem als Außenring ausgebildeten Radiallagerring versehen, mit dem die Radial-Axialwälzlageranordnung in einem Gehäuse aufgenommen ist. Die Axiallagereinheit weist zwei Axiallagerringe auf. Die Radiallagereinheit und die Axiallagereinheit sind beide jeweils mit Rollen als Wälzkörper bestückt, die in einem Käfig gehalten sind. Die Radiallagereinheit ist einer Umfangsfläche eines Wellenabsatzes der Welle mit größerem Durchmesser zugeordnet. Die Rollen der Radiallagereinheit laufen radial außen an dem Radiallagerring und radial innen direkt auf der Umfangsfläche des Wellenabsatzes ab. Die Rollen der Axiallagereinheit wälzen auf den Wälzflächen der Axiallagerringe ab. Einer der Axiallagerringe ist axial an der Wellenschulter des Wellenabsatzes abgestützt. Der andere Axiallagerring ist einteilig mit dem Radiallagerring ausgebildet und somit in dem Gehäuse abgestützt, sodass eine vollständige Trennung der Funktionen der Radiallagereinheit von der Axiallagereinheit nicht gegeben ist.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine kombinierte Radial-Axialwälzlageranordnung 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 Aufgabe der Erfindung ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung geht aus von einer kombinierten Radial-Axialwälzlageranordnung zur Drehlagerung eines Rotationskörpers im Bereich einer Durchmesserabstufung aus.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Radiallagering als Innenring ausgebildet ist, an dessen Außenseite der Radiallagerkäfig angeordnet ist. Der Innenring bildet eine Abwälzfläche für die Wälzkörper bildet. Der Innenring sitzt auf der Umfangsfläche des Wellenabsatzes mit dem größeren Durchmesser. Dabei ist ein radial äußerer Rand des Axiallagerringes mit dem einen diesem zugewandten Rand des Radiallagerringes verrastet. Dazu sind an wenigstens einem Rand der Ränder des Radiallagerringes bzw. des Axiallagerringes Rastmittel angeordnet, in die der jeweils andere Rand der Ränder eingerastet 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 wird, wobei sich die Axiallagereinheit an die Axialfläche dieses Umfangskörpers 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 der Radial-Axialwälzlageranordnung 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.
Um die beiden Lagerringe miteinander zu verrasten, ist gemäß 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.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 einen Teil-Längsschnitt durch eine kombinierte Radial-Axialnadellageranordnung mit am Radiallagerring ausgebildeten Rastmitteln;
2 eine Ansicht ähnlich der 1, jedoch mit am Axiallagerring ausgebildeten Rastmitteln.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt demnach eine kombinierte Radial-Axialnadellageranordnung 2 in einer Teilschnittansicht. Diese 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 Radiallagerkä14 und einer Reihe von im Radiallagerkä14 angeordneten, als Rollen bzw. Nadeln ausgebildeten Wälzkörpern 16.
Die Axiallagereinheit 10 besteht im Wesentlichen aus einem Axiallagerring 18, einem Axiallagerkä20 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 Axiallagerkä20 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.
Bezugszeichenliste

2: Radial-Axialnadellageranordnung
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

Claims

Kombinierte Radial-Axialwälzlageranordnung zur Drehlagerung eines Rotationskörpers, umfassend eine einer Umfangsfläche des Rotationskörpers zugeordnete Radiallagereinheit (8) sowie eine einer Axialfläche des Rotationskörpers zugeordnete Axiallagereinheit (10), wobei die Radiallagereinheit (8) zumindest mit einem Radiallagerring (12, 112) versehen ist und die Axiallagereinheit (10) zumindest einen Axiallager- ring (18,118) und einen Wälzkörper (22) haltenden Axiallagerkäfig (20) aufweist, wobei der Axiallagerkäfig (20) an einer der Axialfläche (28) abgewandten Seite des Axiallagerrings (18,118) angeordnet ist, und wobei die Radiallagereinheit (8) einer Umfangsfläche (24) des Rotationskörpers mit größerem Durchmesser (D) zugeordnet ist, wobei die Radiallagereinheit (8) einen Wälzkörper (16) haltenden Radiallagerkäfig (14) umfasst, wobei die Radial-Axialwälzlageranordnung im Bereich einer Durchmesserabstufung des Rotationskörpers angeordnet ist, und wobei der Axiallagerring (18, 118) an der Axialfläche (28) des Rotationskörpers anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiallagering (12, 112) als Innenring ausgebildet ist, an dessen Außenseite der Radiallagerkäfig (14) angeordnet ist, wobei der Innenring eine Abwälzfläche für die Wälzkörper (16) bildet und auf der Umfangsfläche (24) sitzt, wobei ein radial äußerer Rand (32, 132) des Axiallagerringes (18, 118) mit dem einen diesem zugewandten Rand (34, 134) des Radiallagerringes (12, 112) verrastet ist, wobei an wenigstem einem Rand (34, 134) der einander zugewandten Ränder (32, 34, 132, 134) des Radiallagerringes (12, 112) bzw. des Axiallagerringes (18, 118) Rastmittel (36, 138) angeordnet sind, in die der jeweils andere Rand (32, 34, 132, 134) der Ränder (32, 34, 132, 134) eingerastet ist.
Kombinierte Radial-Axialwälzlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmittel (36, 138) als über den zugeordneten Rand (34, 132) verteilt angeordnete Rastnasen ausgebildet sind.
Kombinierte Radial-Axialwälzlageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (16, 22) der Radiallagereinheit (8) und/oder der Axiallagereinheit (10) als Rollen oder Nadeln ausgebildet sind.
Kombinierte Radial-Axialwälzlageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiallagerring (12, 112) und/oder der Axiallagerring (18, 118) als spanlos geformter Blechring ausgebildet ist.