DE102010029309B4

DE102010029309B4 - Lageranordnung mit einem Sicherungsring mit axialer Vorspannung

Info

Publication number: DE102010029309B4
Application number: DE102010029309.1A
Authority: DE
Inventors: Maik Zernikow
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: DE102010029309A1

Abstract

Lageranordnung, umfassend ein Lager (21) und ein Bauteil (22) mit einer umlaufenden Ringnut (23) und einem Schnappring (1) mit einem Ringkörper (2), welcher einen Schlitz (3) aufweist, wobei der Ringkörper (2) eine Wellenform mit genau drei Wellenbergen (4, 5, 6) und genau drei Wellentälern (7, 8, 9) relativ zu einer Mittelebene (E) aufweist, um eine in axialer Richtung gerichtete Vorspannung (F) aufzubringen, wobei der Schnappring (1) in der Ringnut (23) angeordnet ist und in axialer Richtung (X-X) das Lager (21) berührt, um eine axiale Vorspannung (F) auf das Lager (21) aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (3) des Ringkörpers (2) zwischen einem Wellenberg (4) und einem Wellental (9) angeordnet ist, und der Schnappring (1) als Innen-Schnappring für eine Montage in einer Bohrung ausgebildet ist, wobei im endmontierten Zustand in der Ringnut (23) des als ortsfestes Gehäusebauteil ausgebildeten Bauteils (22) der Durchmesser des Schnapprings (1) durch dessen Zusammendrücken reduziert wird.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Sicherungsring mit axialer Vorspannung.
Sicherungsringe sind aus dem Stand der Technik als Schnappringe oder als Sprengringe bekannt, welche einen umlaufenden Ringkörper mit einem Schlitz aufweisen. Derartige Sicherungsringe haben beispielsweise die Aufgabe, Bauteile an einer Welle oder in Gehäusen in Lageranordnungen zu sichern. Aufgrund von Toleranzen und unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedener Bauteile kann es jedoch mit den bekannten Sicherungsringen zu einem axialen und radialen Spiel zwischen den gesicherten Bauteilen, z. B. einem Lager und einem Gehäuse, kommen. Ein derartiges Spiel kann jedoch Verschleißerscheinungen hervorrufen, insbesondere einen sogenannten Passungsrost, und weiter unerwünschte Geräusche verursachen. Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, dies zu verhindern.
DE 14 50 101 A1 , WO 2009 075 256 A1 , DE 10 2009 003 647 A1 , DE 10 2008 028 396 A1 , EP 0 225 554 A1 , US 2009/114501 A1 , JP 2009-156283 A zeigen Vorrichtungen, bei denen ein Bauteil mittels eines Sicherungsrings axial in einem Gehäuseteil gesichert sind.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass neben der Sicherungsfunktion zusätzlich noch eine Vorspannfunktion in axialer Richtung des Sicherungsrings ausgeführt werden kann. Somit kann die erfindungsgemäße Lageranordnung zusätzlich noch in axialer Richtung eine Vorspannkraft ausüben, so dass im eingebauten Zustand ein Spiel und ein dadurch bedingter Verschleiß bzw. unerwünschte Geräusche vermieden werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Sicherungsring einen Ringkörper mit einem Schlitz aufweist, wobei der Ringkörper eine Wellenform mit wenigstens drei Wellenbergen und wenigstens drei Wellentälern relativ zu einer Mittelebene aufweist. Durch das Vorsehen der gewellten Ringform mit wenigstens drei Wellenbergen und drei Wellentälern kann somit die axiale Vorspannung bereitgestellt werden, ohne dass der Sicherungsring kippeln kann. Der Sicherungsring kann somit ein Bauteil sichern und noch die zusätzliche Aufgabe der axialen Vorspannung übernehmen, ohne dass ein weiteres Bauteil notwendig ist. Um eine möglichst gleichmäßige Erzeugung einer Axialkraft durch den Sicherungsring zu ermöglichen, ist der Schlitz des Ringkörpers zwischen einem Wellenberg und einem Wellental angeordnet. Im ortsfesten Bauteil ist eine umlaufende Nut ausgebildet und der Sicherungsring ist in der Nut angeordnet. Dabei befindet sich der Sicherungsring mit dem Lager in Kontakt, so dass eine axiale Vorspannung auf den Sicherungsring und auf das Lager aufgebracht werden kann. Hierdurch können Bewegungen des Lagers vermieden werden und insbesondere ein unerwünschter Passungsrost zwischen Sicherungsring und Lager vermieden werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise weist der Ringkörper des Sicherungsrings genau drei Wellenberge und genau drei Wellentäler auf. Hierdurch kann eine Ausgestaltung mit drei Anlagepunkten vorgesehen werden, so dass ein sicheres Aufbringen einer axialen Kraft an dem des Sicherungsrings benachbarten Bauteils möglich ist, ein Verkippen verhindert wird und der Sicherungsring trotzdem einfach herstellbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind ein erster und/oder ein zweiter Endbereich des Ringkörpers, zwischen denen in Umfangsrichtung der Schlitz angeordnet ist, an einem Wellenberg oder einem Wellental angeordnet.
Für eine einfache Montage weist der Ringkörper vorzugsweise wenigstens eine Montageöffnung auf. Ein Montagewerkzeug, z. B. eine Zange, kann dann in die Montageöffnung eingreifen und so eine einfache Montage des Sicherungsrings ermöglichen. Die Montageöffnung ist vorzugsweise an einem vom Ringkörper in radialer Richtung nach Innen verlaufenden Montagebereich angeordnet.
Es hat sich herausgestellt, dass eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Sicherungsrings dann gegeben ist, wenn der Schlitz im Ringkörper eine Breite in Umfangsrichtung aufweist, welche über einen Umfangswinkel von 30° bis 60°, insbesondere 50° bis 60°, verläuft und insbesondere, wenn der Umfangswinkel 58° beträgt. Bei dieser Ausgestaltung des Sicherungsrings können sowohl optimale Eigenschaften hinsichtlich der Sicherung als auch einer axialen Vorspannung erreicht werden.
Um eine gleichmäßige Vorspannung durch den Sicherungsring zu ermöglichen, ist eine radiale Breite des Ringkörpers in Umfangsrichtung vorzugsweise konstant. Weiter bevorzugt ist auch eine Dicke des Ringkörpers konstant.
Für eine besonders kostengünstige Herstellung ist der Sicherungsring bevorzugt aus einem Bandmaterial hergestellt.
Es sei ferner angemerkt, dass unter einem Sicherungsring sowohl ein Schnappring, welcher einen Ringkörper ohne Montageöffnung oder dgl. aufweist, und einem Sprengring, welcher üblicherweise zwei Montageöffnungen aufweist, verstanden wird.
Erfindungsgemäße Lageranordnungen werden insbesondere bei kleinbauenden elektrischen Antrieben im Kraftfahrzeugbereich, insbesondere bei elektrischen Fensterhebern, elektrischen Sitzverstellungen, elektrischen Schiebedächern oder Scheibenwischerantrieben, verwendet. Alternativ werden die erfindungsgemäßen Lageranordnungen bei Lenkantrieben oder Startern oder Generatoren verwendet.
Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Draufsicht eines Sicherungsrings gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Seitenansicht des Sicherungsrings gemäß dem ersten Ausführungsbeispiels,
3 eine perspektivische Ansicht des Sicherungsrings des ersten Ausführungsbeispiels,
4 eine schematische Ansicht einer Lageranordnung mit einem Sicherungsring gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Draufsicht eines Sicherungsrings gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 eine schematische Draufsicht eines Sicherungsrings gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
7 eine schematische Seitenansicht des Sicherungsrings gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Sicherungsring 1 sowie eine Lageranordnung 20 im Detail beschrieben. Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, umfasst der erfindungsgemäße Sicherungsring 1 des ersten Ausführungsbeispiels einen umlaufenden Ringkörper 2 mit einem darin gebildeten Schlitz 3. Hierdurch läuft der Ringkörper 2 nicht vollständig um und weist am Schlitz 3 einen ersten Endbereich 10 und einen zweiten Endbereich 11 auf.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist der Ringkörper 2 in einer Wellenform ausgebildet und weist drei Wellenberge 4, 5 und 6 und drei Wellentäler 7, 8, 9 relativ zu einer Mittelebene E auf. Wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, sind in Umfangsrichtung die Wellenberge und die Wellentäler dabei jeweils abwechselnd angeordnet. Der Sicherungsring 1 ist dabei symmetrisch zur Mittelebene E gebildet. Ferner ist jeweils ein Abstand der Wellenberge und der Wellentäler zur Mittelebene E gleich. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist ein Abstand zwischen einem Wellenberg und einem benachbarten Wellental immer gleich. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt ein Umfangswinkel a zwischen einem Wellenberg und einem Wellental jeweils 60°, da insgesamt sechs Wellenberge und Wellentäler gebildet sind. Eine Breite des Schlitzes 3 in Umfangsrichtung ist mit dem Winkel β bezeichnet, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Winkel β 36° beträgt. Der Winkel β ist dabei in der Mitte zwischen einem Wellenberg 4 und einem Wellental 9 angeordnet.
Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, sind am Sicherungsring 1 ferner ein erster Montagebereich 14 und ein zweiter Montagebereich 15 vorgesehen, wobei im ersten Montagebereich 14 eine erste Montageöffnung 12 und im zweiten Montagebereich 15 eine zweite Montageöffnung 13 ausgebildet sind. Die Montageöffnungen 12, 13 sind dabei Bohrungen und die beiden Montagebereiche 14, 15 sind durch radial nach innen gerichtetes Material am Ringkörper 2 ausgebildet. Der Sicherungsring 1 kann dann einfach mit einer Zange montiert werden. Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist der Schlitz 3 wiederum mittig zu den Montagebereichen 14, 15 angeordnet.
Durch die Wellenform kann der Sicherungsring 1 eine axiale Vorspannung in einer Richtung senkrecht zur Mittelebene E aufbringen. Da in diesem Ausführungsbeispiel drei Wellenberge und drei Wellentäler vorgesehen sind, ergeben sich somit zu einem benachbarten Bauteil drei Anlagepunkte, über die die axiale Vorspannkraft des Sicherungsrings übertragen werden kann. Die drei Anlagepunkte vermeiden auch ein Verkippen des Sicherungsrings.
Hierdurch kann mittels des erfindungsgemäßen Sicherungsrings ein Toleranzausgleich bereitgestellt werden sowie thermische Längenänderungen ausgeglichen werden, so dass eine Spielfreiheit zwischen dem Sicherungsring und dem benachbarten Bauteil ermöglicht wird. Hierdurch kann insbesondere im Betrieb ein Verschleiß aufgrund von Spiel sowie eine Geräuschentwicklung vermieden werden. Eine Montage und eine Herstellung des erfindungsgemäßen Sicherungsrings bleiben dabei trotzdem sehr einfach. Der Sicherungsring wird vorzugsweise aus einem Bandmaterial hergestellt.
4 zeigt einen beispielhaften Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Sicherungsrings 1 in einer Lageranordnung 20. Die Lageranordnung 20 umfasst ein Lager 21, ein ortsfestes Bauteil 22 sowie eine im ortsfesten Bauteil 22 ausgebildete, umlaufende Ringnut 23. Der Sicherungsring 1 ist in der Ringnut 23 angeordnet und sichert das Lager 21 gegen axiales Verschieben. Dabei bringt der Sicherungsring 1, welcher drei Wellenberge und drei Wellentäler aufweist, eine axiale Vorspannkraft F in Richtung einer Mittelachse X-X der Lageranordnung auf das Lager 21 auf. In entgegengesetzter Axialrichtung des Lagers 21 stützt sich der Sicherungsring 1 in der Ringnut 23 ab. Dadurch kann das Lager 21 durch den eine Axialkraft aufbringenden Sicherungsring 1 spielfrei gehalten werden und auch bei thermischen Längenänderungen im Betrieb kann die Spielfreiheit aufrechterhalten werden. Dabei kann der erfindungsgemäße Sicherungsring 1 ferner in bekannter Weise ohne großen Aufwand montiert werden.
Der Sicherungsring 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist dabei ein sogenannter Sprengring.
5 zeigt einen Sicherungsring 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Sicherungsring 1 des zweiten Ausführungsbeispiels als Schnappring ausgebildet, welcher keine Montageöffnungen aufweist. Der Schnappring kann beispielsweise mittels einer vorbestimmten Kraft über eine Welle gezogen werden oder in eine Nut eingedrückt werden. Wie aus 5 ersichtlich ist, ist beim Sicherungsring 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ein erster Endbereich 16 verschieden zu einem zweiten Endbereich 17 ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, dass eine Orientierung während des Einbaues des Sicherungsrings vorgegeben werden kann. Ansonsten umfasst der Sicherungsring 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ebenfalls drei Wellenberge 4, 5, 6 und drei Wellentäler 7, 8, 9, welche in Umfangsrichtung jeweils abwechselnd angeordnet sind und gleich weit voneinander beabstandet sind. Somit ergeben sich wiederum jeweils drei Anlagepunkte in jeder axialen Richtung des Sicherungsrings, so dass eine sichere axiale Vorspannung ermöglicht wird.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 ein Sicherungsring 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Wie aus 6 ersichtlich ist, ist der Sicherungsring 1 des dritten Ausführungsbeispiels ein Schnappring, welcher auf eine Welle oder in eine Nut in einem Gehäusebauteil eingebracht werden kann. Bei einer Montage in einem Gehäusebauteil reduziert sich üblicherweise der Durchmesser, so dass der Schlitz 3 reduziert wird. Wie aus 6 ersichtlich ist, beträgt ein Winkel γ, der die Breite des Schlitzes 3 in Umfangsrichtung vorgibt, 58°. 6 zeigt dabei den unmontierten Zustand des Sicherungsrings 1, wobei der Wellenberg 4 und das Wellental 9 in Umfangsrichtung jeweils einen Abstand von 6° zum jeweiligen Endbereich am Schlitz 3 aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel betragen die Abstände zwischen den Wellenbergen und den benachbarten Wellentälern jeweils 58° im unmontierten Zustand mit Ausnahme des Abstands zwischen dem Wellenberg 4 und dem Wellental 9, welcher im unmontierten Zustand 70° beträgt (d. h., die Schlitzbreite γ von 58° plus zwei Mal je 6°). Im endmontierten Zustand in einer Nut, beispielsweise in einem Gehäusebauteil, bei dem der Sicherungsring 1 zusammengedrückt wird, beträgt dann vorzugsweise ein Abstand zwischen jedem benachbarten Wellenberg und Wellental jeweils 60°. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Claims

Lageranordnung, umfassend ein Lager (21) und ein Bauteil (22) mit einer umlaufenden Ringnut (23) und einem Schnappring (1) mit einem Ringkörper (2), welcher einen Schlitz (3) aufweist, wobei der Ringkörper (2) eine Wellenform mit genau drei Wellenbergen (4, 5, 6) und genau drei Wellentälern (7, 8, 9) relativ zu einer Mittelebene (E) aufweist, um eine in axialer Richtung gerichtete Vorspannung (F) aufzubringen, wobei der Schnappring (1) in der Ringnut (23) angeordnet ist und in axialer Richtung (X-X) das Lager (21) berührt, um eine axiale Vorspannung (F) auf das Lager (21) aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (3) des Ringkörpers (2) zwischen einem Wellenberg (4) und einem Wellental (9) angeordnet ist, und der Schnappring (1) als Innen-Schnappring für eine Montage in einer Bohrung ausgebildet ist, wobei im endmontierten Zustand in der Ringnut (23) des als ortsfestes Gehäusebauteil ausgebildeten Bauteils (22) der Durchmesser des Schnapprings (1) durch dessen Zusammendrücken reduziert wird.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Endbereich (10) und/oder ein zweiter Endbereich (11) des Ringkörpers, zwischen denen in Umfangsrichtung der Schlitz (3) angeordnet ist, an einem Wellenberg oder einem Wellental liegt.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (3) eine Schlitzbreite in Umfangsrichtung über einen Umfangswinkel 58°, aufweist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite des Ringkörpers (2) in radialer Richtung und/oder eine Dicke des Ringkörpers (2) in axialer Richtung (X-X) konstant ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnappring (1) aus einem Bandmaterial hergestellt ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung bei kleinbauenden elektrischen Antrieben im Kraftfahrzeugbereich, insbesondere bei elektrischen Fensterhebern, elektrischen Sitzverstellungen, elektrischen Schiebedächern oder Scheibenwischerantrieben, Lenkantrieben, Startern oder Generatoren.