DE102012214416A1

DE102012214416A1 - Stehlagergehäuse

Info

Publication number: DE102012214416A1
Application number: DE201210214416
Authority: DE
Inventors: Waldemar Schulz; Martin Grehn
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-06-12
Also published as: WO2014026680A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stehlagergehäuse mit einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil und einer durch das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil gebildeten Bohrung zur Aufnahme eines Lagers, indem das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil jeweils einen umfänglichen Abschnitt der Bohrung ausbilden, und mit einer an einer Unterseite des Gehäuseunterteils ausgebildeten Standfläche. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Unterseite eine die Standfläche unterbrechende Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen ausschließlich gekrümmten Verlauf beschrieben wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Stehlagergehäuse mit einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil und einer durch das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil gebildeten Öffnung zur Aufnahme eines Lagers, indem das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil jeweils einen umfänglichen Abschnitt der Öffnung ausbilden, und mit einer an einer Unterseite des Gehäuseunterteils ausgebildeten Standfläche.
Hintergrund der Erfindung
Stehlagergehäuse werden oftmals eingesetzt um Wellen durch Lager wie Pendelrollenlager, Pendelkugellager oder Tonnenlagern gegenüber einem Bauteil drehbar zu lagern. Die Stehlagergehäuse werden hierfür mit ihrer Standfläche auf einer Aufspannfläche des Bauteils befestigt – typischerweise verschraubt. Das Lager wird direkt in der (rotationssymmetrischen) Öffnung des Stehlagergehäuses eingesetzt oder aber über Spannhülsen in dem Stehlagergehäuse eingesetzt. Geteilte Stehlagergehäuse weisen ein vom Gehäuseunterteil abnehmbares und mittels Spannstiften zentrierbares Gehäuseoberteil (Deckel) auf und beide Bauteile bilden üblicherweise ein Halbschale zur Aufnahme des Lagers bzw. der Spannhülse auf, d.h. sie bilden jeweils die halbe Öffnung aus.
Aus der DE 195 43 114 A1 ist es bekannt bei einteiligen Lagergehäusen in einem belasteten Bereich im unteren Gehäuseabschnitt eine Trennfuge, damit sich im Wälzlager eine annähernd ideale Lastverteilung auf die Wälzkörper ergibt. Diese speziell für einteilige Lagergehäuse vorgesehene Trennfuge, die sich in einem Winkel von 180 Grad um die das Wälzlager aufnehmende Bohrung schlingt, ist aufwendig in das Lagergehäuse einzubringen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Stehlagergehäuse bereitzustellen, welches eine verbesserte Lastverteilung innerhalb des Lagers bereitstellt und welches einfach und kostengünstig herzustellen bzw. zu montieren ist.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Stehlagergehäuse gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Demzufolge ist ein gattungsgemäßes Stehlager dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite eine die Standfläche unterbrechende Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen gekrümmten Verlauf beschrieben wird.
Das Gehäuseunterteil liegt somit nicht mehr mit seiner gesamten Standfläche auf einer Aufspannfläche eines Maschinenteiles auf, sondern stützt sich auf einer Aufspannfläche über beispielsweise zwei durch die Ausnehmung getrennte Flächenabschnitte ab. Erreicht wird dies durch die gezielte Materialwegnahme auf der Unterseite.
Die Ausnehmung kann bei Gußverfahren (z.B. Metall) oder Spritzgußverfahren (z.B. Kunststoff) durch entsprechende Gestaltung der Werkzeugform erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die endgültige Form der Ausnehmung durch spanende Bearbeitung eingebracht werden. Letztere Möglichkeit erlaubt es, die erfindungsgemäße Ausnehmung auch nachträglich in bereits bestehende Stehlagergehäuse einzubringen. Auch kann die Form und Größe der Ausnehmung an die jeweiligen Anwendungsfälle angepasst werden und somit in der Fertigung unterschiedliche Ausnehmungen in identische Stehlagergehäuse eingebracht werden; die Fertigung und Vorratshaltung wird verbessert.
Letztendlich bewirkt die verkleinerte Standfläche auch eine Reduzierung des Aufwands der Bearbeitung dieser Fläche: Die notwendige Feinbearbeitung (z.B. Schleifen) kann schneller und kostengünstiger erfolgen.
Der gekrümmte Verlauf der Ausnehmung führt zu einer weiteren Verbesserung der Pressungsverteilung und außerdem Reduzierung von Spannungsspitzen im Gehäuseunterteil. Der gekrümmte Verlauf kann durch eine konstante Krümmung (z.B. Abschnitt eines Kreises) oder durch eine veränderliche Krümmung (z.B. logarithmisch, durch Spline-Kurven, etc.) beschrieben werden. Vorzugsweise wird ein möglichst großer Anteil der Ausnehmung (in der Betrachtung der Schnittdarstellung) durch einen gekrümmten Verlauf beschrieben. Denkbar ist beispielsweise die Ausnehmung ausgehend von zwei Endpunkten der Ausnehmung in der Schnittdarstellung im Wesentlichen durch einen Kreisbogen mit konstanter Krümmung zu verbinden, der jedoch durch jeweils einen geraden Streckenabschnitt an je einem Endpunkt geringfügig in Richtung der Bohrung verlagert ist.
Vorzugsweise ist sowohl das Gehäuseoberteil als auch das Gehäuseunterteil einstückig ausgebildet – denkbar wäre jedoch auch eine mehrteilige Ausführung.
Das erfindungsgemäße Stehlagergehäuse kann sowohl für Wälzlager als auch für Gleitlager eingesetzt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen ausschließlich gekrümmten Verlauf beschrieben wird. In dieser Ausführungsform weist die Ausnehmung in der Schnittdarstellung somit keine geraden Flächenabschnitte auf, was zu einer noch spürbareren Verbesserung der Pressungsverteilung und weiteren Reduzierung von Spannungsspitzen im Gehäuseunterteil führt.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen Abschnitt eines Kreisbogens beschrieben wird. Vorzugsweise liegt der Mittelpunkt des Kreisbogens außerhalb des Stehlagergehäuses und/oder ist der Kreisbogen in der Schnittdarstellung symmetrisch unterhalb der Bohrung positioniert.
Eine gute Pressungsverteilung im Lager ergibt sich, wenn vorgesehen wird, dass ein Öffnungswinkel in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses zwischen zwei Endpunkten der Ausnehmung bezogen auf einen Mittelpunkt der Bohrung maximal 60 Grad beträgt, vorzugsweise zwischen 20 bis 60 Grad beträgt.
Gleichzeitig ergab sich ein guter Kompromiss zwischen Verbesserung der Pressungsverteilung und Beibehaltung der Stabilität des Stehlagergehäuses bei einem Verhältnis des Durchmessers der Ausnehmung (Durchmesser des Kreisbogens der Ausnehmung im Schnitt) zu dem Durchmesser der Bohrung zwischen 0,2:1 bis 1,5:1, vorzugsweise zwischen 0,8:1 und 1,4:1.
Eine gute Verbesserung der Pressungsverteilung ergibt sich, wenn vorgesehen wird, dass eine Breite der Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses kleiner ist als eine Breite der Bohrung, vorzugsweise dass ein Verhältnis der Breite der Ausnehmung zur Breite der Bohrung 0,1:1 bis 0,5:1 beträgt, vorzugsweise 0,2:1 und 0,4:1 beträgt. Die Breite der Bohrung entspricht dabei dem Durchmesser der Bohrung.
Stehlagergehäuse weisen oftmals eine wesentlich geringere Länge (Erstreckung gemessen entlang der Mittenachse der Bohrung) als Breite (Erstreckung gemessen quer der Mittenachse der Bohrung) auf. In diesem Fall ist eine Erstreckung der Ausnehmung über die komplette Länge des Stehlagergehäuses am sinnvollsten, um die Pressungsverteilung zu optimieren. Gemäß einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass sich die Ausnehmung in Richtung einer Mittenachse der Bohrung über die gesamte Standfläche erstreckt, vorzugsweise mit einem konstanten Querschnittsprofil. Anstelle eines konstanten Querschnittsprofils kann sich die Ausnehmung entlang der Mittenachse auch mit einem veränderlichen Querschnittsprofil erstrecken.
Für die meisten Anwendungsfälle ist eine symmetrische Anordnung der Ausnehmung unterhalb der Bohrung am vorteilhaftesten, d.h. wenn vorgesehen wird, dass in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses die Ausnehmung mittig unterhalb der Bohrung angeordnet ist. Eine solche symmetrische Anordnung ist optimal für radial in Richtung der Standfläche wirkende Kräfte auf das Stehlagergehäuse.
Sofern jedoch mit radialen Kraftkomponenten quer zur Standfläche gerechnet werden muss, kann vorgesehen werden, dass in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses die Ausnehmung außermittig unterhalb der Bohrung angeordnet ist. Bei wechselnden radialen Kraftkomponenten in beiden Richtungen quer zur Standfläche kann eine zweite an der Unterseite ausgebildete und die Standfläche unterbrechende Ausnehmung vorgesehen werden, wobei die zweite Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen ausschließlich gekrümmten Verlauf beschrieben wird.
Ungleich große radialen Kraftkomponenten in beiden Richtungen quer zur Standfläche können auch dadurch berücksichtigt werden, dass die Ausnehmung bzw. die zweite Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses einen nicht-spiegelbildlichen Verlauf aufweisen.
Das Stehlagergehäuse kann aus Metall oder Kunststoff bestehen. Denkbar ist auch, dass das Gehäuseoberteil aus einem anderen Material besteht als das Gehäuseunterteil. Möglich ist auch, dass das Gehäuseoberteil durch eine Blechkappe oder eine Kunststoffkappe gebildet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen
1, 2 ein Stehlagergehäuse gemäß dem Stand der Technik,
3, 4 ein erfindungsgemäßes Stehlagergehäuse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
5 ein erfindungsgemäßes Stehlagergehäuse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
6 ein erfindungsgemäßes Stehlagergehäuse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren gekennzeichnet.
1 und 2 zeigen ein zweiteiliges Stehlagergehäuse 1 gemäß dem Stand der Technik in einer Frontansicht (1) und einer Darstellung von oben (2). Das Stehlagergehäuse umfasst ein Gehäuseoberteil 2 und ein Gehäuseunterteil 3 sowie eine hierdurch gebildete Bohrung 4 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Lagers. Das Gehäuseoberteil 2 und das Gehäuseunterteil 3 bilden umfänglich jeweils die Hälfte der Bohrung 4 aus.
Das Gehäuseunterteil 3 steht mittels einer an seiner Unterseite 5 ausgebildeten Standfläche 6 auf einer Ausspannfläche 7 eines das Stehlager 1 tragenden Maschinenteiles 8 und ist mit dieser verschraubt. Das Gehäuseunterteil 3 liegt dabei mit seiner auf der gesamten Unterseite 5 ausgebildeten Standfläche 6 auf dem Maschinenteil 8 auf.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 3 (Draufsicht) und 4 (Darstellung von unten) dargestellt.
Auf der Unterseite 5 des Gehäuseunterteils 3 ist eine in Längsrichtung der Mittenachse 9 der Bohrung 4 verlaufende Ausnehmung 10 eingearbeitet. Die Ausnehmung 10 verläuft dabei über die gesamte Breite des Stehlagergehäuses 10 und weist entlang ihrer Erstreckung über die Breite des Stehlagergehäuses 10 ein konstantes Querschnittsprofil auf.
Das Querschnittsprofil – in 3 zu erkennen – ist durch einen Abschnitt eines Kreisbogens beschrieben. Der – nicht dargestellte – Mittelpunkt des Kreisbogens lieget außerhalb des Stehlagergehäuses 1 und der Radius 11 dieses Kreisbogens ist etwa 1,5 mal so groß wie der Radius 12 der Bohrung 4. Ein Öffnungswinkeln α gemessen zwischen zwei Endpunkten 12, 13 der Ausnehmung 10 bezogen auf einen Mittelpunkt 14 der Bohrung 4 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel ca. 50 Grad.
Die Ausnehmung 10 teilt die Standfläche 6 in zwei gleich große Flächenabschnitte.
In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die bezüglich der Breite des Stehlagergehäuses 1 mittig angeordnete Ausnehmung 10 wird durch eine Aneinanderreihung von Kreisbögen beschrieben, wobei der in 5 dargestellte Querschnittsverlauf kantenlos ist.
Die 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Diesmal ist auf der linken Seite eine bezüglich der Breite des Stehlagergehäuses 1 außermittig angeordnete Ausnehmung 10 vorgesehen. Diese Ausnehmung 10 kann in optimaler weise Radialkräfte auf das in der Bohrung 4 befindliche Lager aufnehmen, welche nicht senkrecht auf die Standfläche 6 wirken, sondern unter einem Winkel β. Das zweite Ausführungsbeispiel ist somit für eine Vorzugsrichtung der Radialkraft ausgelegt. Sofern mit wechselnden aber weiterhin eine große Querkraftkomponente (Radialkraft parallel zur Standfläche) beinhaltenden Radialkräften zu rechnen ist, kann auch eine zweite Ausnehmung in der Standfläche vorgesehen werden. Eine solche zweite Ausnehmung ist in 6 auf der rechten Seite gestrichelt dargestellt.
Vorzugsweise sind an den Endpunkten 12, 13 in jedem Ausführungsbeispiel jeweils Kantenverrundungen durch Übergangsradien zur Standfläche 6 vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Stehlagergehäuse
2: Gehäuseoberteil
3: Gehäuseunterteil
4: Bohrung
5: Unterseite
6: Standfläche
7: Aufspannfläche
8: Maschinenteil
9: Mittenachse der Bohrung
10: Ausnehmung
11: Radius
12: Endpunkt
13: Endpunkt
14: Radialkraft
α: Öffnungswinkel
β: Radialkraftwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19543114 A1 [0003]

Claims

Stehlagergehäuse mit einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil und einer durch das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil gebildeten Bohrung zur Aufnahme eines Lagers, indem das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil jeweils einen umfänglichen Abschnitt der Bohrung ausbilden, und mit einer an einer Unterseite des Gehäuseunterteils ausgebildeten Standfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite eine die Standfläche unterbrechende Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen gekrümmten Verlauf beschrieben wird.
Stehlagergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen ausschließlich gekrümmten Verlauf beschrieben wird.
Stehlagergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen Abschnitt eines Kreisbogens beschrieben wird.
Stehlagergehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis des Durchmessers der Ausnehmung zu einem Durchmesser der Bohrung zwischen 0,2:1 bis 1,5:1 liegt, vorzugsweise zwischen 0,8:1 und 1,4:1 liegt.
Stehlagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungswinkel in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses zwischen zwei Endpunkten der Ausnehmung bezogen auf einen Mittelpunkt der Bohrung maximal 120 Grad beträgt, vorzugsweise zwischen 40 bis 120 Grad beträgt.
Stehlagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses kleiner ist als eine Breite der Bohrung, vorzugsweise dass ein Verhältnis der Breite der Ausnehmung zur Breite der Bohrung 0,1:1 bis 0,5:1 beträgt, vorzugsweise 0,2:1 und 0,4:1 beträgt.
Stehlagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung in Richtung einer Mittenachse der Bohrung über die gesamte Standfläche erstreckt, vorzugsweise mit einem konstanten Querschnittsprofil.
Stehlagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses die Ausnehmung mittig unterhalb der Bohrung angeordnet ist.
Stehlagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses die Ausnehmung außermittig unterhalb der Bohrung angeordnet ist.
Stehlagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine zweite an der Unterseite ausgebildete und die Standfläche unterbrechende Ausnehmung, wobei die zweite Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses durch einen ausschließlich gekrümmten Verlauf beschrieben wird.
Stehlagergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung bzw. die zweite Ausnehmung in einer senkrecht zu einer Mittenachse der Bohrung stehenden Schnittdarstellung des Stehlagergehäuses einen nicht-spiegelbildlichen Verlauf aufweisen.