DE102012217506A1 - Lageranordnung für ein Getriebe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1), die ein einer Welle (2) zugeordnetes Kegelrollenlager (3) umfasst, dessen Wälzkörper (11) in einem Wälzkörperkäfig (10) eingesetzt und an einer konischen bordlosen Außenlaufbahn (9) eines Lageraußenrings (8) sowie an einer konischen Innenlaufbahn (6) eines bordlosen Lagerinnenrings (5) geführt sind. Die Wälzkörper (11) sind mittelbar über eine separate Bordscheibe (13a) an einer Schulter (12) der Welle (2) axial abgestützt. Die formschlüssig mit einem Wälzkörperkäfig (10) des Kegelrollenlagers (3) verbundene Bordscheibe (13a) ist wälzlagerseitig ausschließlich den Stirnseiten (14) der Wälzkörper (11) zugeordnet.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein Getriebe, die ein einer Welle zugeordnetes Kegelrollenlager umfasst. Die in einem Wälzkörperkäfig eingesetzten Wälzkörper sind an einer konischen Außenlaufbahn eines Lageraußenrings sowie an einer konischen Innenlaufbahn eines Bauteils der Lageranordnung geführt. Weiterhin sind die Wälzkörper mittelbar über eine Bordscheibe an der Welle axial abgestützt.
- Eine derartige Lageranordnung ist aus den Dokumenten
US 2,420,820 undUS 2,180,315 bekannt. Der Aufbau umfasst ein Kegelrollenlager, dessen Wälzkörper innenseitig unmittelbar auf einer Welle und außenseitig an einem Lageraußenring geführt sind, der einen radial ausgerichteten Bord einschließt. Weiterhin ist dem Kegelrollenlager auf einer Seite ein separates Ringelement zugeordnet, an dessen vorstehendem Ansatz die Wälzkörper abgestützt sind und dessen radialer Schenkel sich bis zur Außenkontur des Lageraußenrings erstreckt. Gegenseitig ist den Wälzkörpern eine separate, auf der Welle geführte Bordscheibe zugeordnet, die sich bis in die Kontur des Lageraußenrings erstreckt. DieUS 4,065,191 offenbart Kegelrollenlager, bei denen beispielsweise eine Ausführung einen Lagerinnenring mit einer konischen Innenlaufbahn und einen Lageraußenring mit einer konischen Außenlaufbahn umfasst. Die zwischen den Lagerringen geführten, als Kegelrollen ausgebildeten Wälzkörper sind axial über eine separate Bordscheibe abgestützt. DieDE 25 03 916 A1 zeigt eine Lageranordnung, die zwei zueinander beabstandete Kegelrollenlager einschließt, die über einen gemeinsamen Lagerinnenring verbunden und die Wälzkörper eines Kegelrollenlagers über eine Bordscheibe abgestützt sind. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Lageranordnung mit einem Kegelrollenlager zu schaffen, die eine hohe Tragfähigkeit aufweist und die einfach aufgebaut, kostengünstig realisierbar ist.
- Diese Aufgabenstellung wird durch eine die Merkmale des Anspruchs 1 einschließende Lageranordnung gelöst. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
- Gemäß der Erfindung sind die Wälzkörper des Kegelrollenlagers zwischen einer konischen Innenlaufbahn und einer konischen Außenlaufbahn angeordnet, die übereinstimmend keine seitlichen Führungsborde einschließen. Weiterhin umfasst die Lageranordnung eine Bordscheibe, die axial an einer Schulter der Welle abgestützt und die wälzlagerseitig ausschließlich einer Stirnseite der Wälzkörper zugeordnet ist. Im endmontierten Einbauzustand der Bordscheibe übertreffen Außenkonturen der Wälzkörper eine entsprechende Außenkontur der Bordscheibe, somit ist die Bordscheibe nur einem Teilbereich der Bordscheibenstirnfläche zugeordnet.
- Gegenüber bekannten bisherigen Lösungen, bei denen die Wälzkörper an Borden eines Lagerrings geführt werden, ergibt das erfindungsgemäße Konzept eine größere Gestaltungsfreiheit bezüglich des Wälzlageraufbaus, insbesondere hinsichtlich der Wälzkörperführung. Weiterhin stellt sich durch eine bordlose Führung der Wälzkörper ein verlängerter Wälzkörpersitz ein, der die Verwendung längerer Wälzkörper ermöglicht, wodurch die Tragzahl bzw. die Tragfähigkeit des Kegelrollenlagers deutlich gesteigert werden kann.
- Im Lastzustand, dem Betriebszustand des Kegelrollenlagers gewährleistet die Bordscheibe einen korrekten axialen Anlauf und bildet somit einen axialen Anschlag für den aus konisch gestalteten Wälzkörpern gebildeten Rollensatz. Die Bordscheibe ist bevorzugt formschlüssig mit einem Bauteil der Lageranordnung verbunden. Eine formschlüssige Verbindung ermöglicht eine den Montageaufwand verringernde Vormontage der Bordscheibe an einem Bauteil der Lageranordnung, wodurch sich ein Kostenvorteil einstellt. Außerdem kann die formschlüssige Verbindung so gestaltet sein, dass die Bordscheibe verliergesichert einem Bauteil des Kegelrollenlagers oder der Lageranordnung zugeordnet ist. Alternativ dazu schließt die Erfindung eine kraftschlüssig lagefixierte Bordscheibe ein. Zur dauerfesten Fixierung eignet sich bevorzugt ein Presssitz, über den die Bordscheibe auf der Welle positioniert ist. Alternativ dazu kann eine stoffschlüssige Befestigung der Bordscheibe vorgesehen werden.
- Für die erfindungsgemäße Lageranordnung, die ein Kegelrollenlager mit erhöhter Tragfähigkeit sowie einen kostenoptimierten Aufbau einschließt, ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Das Erfindungskonzept bietet beispielsweise die Möglichkeit, durch eine individuelle Auslegung oder Ausgestaltung einzelner Komponenten das Kegelrollenlager vielfältig einzusetzen, für spezielle Einbausituationen in Fahrzeuggetrieben, insbesondere Differenzialgetrieben.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wälzkörper unmittelbar an der konischen Laufbahn der Welle geführt sind. Durch die unmittelbare Wälzkörperanordnung auf der Welle und dem damit verbundenen Entfall des Lagerinnenrings verringert sich vorteilhaft die Bauhöhe und folglich der erforderliche Bauraum des Kegelrollenlagers. Gleichzeitig vereinfacht der bauraumoptimierte Wälzlageraufbau den Montageaufwand, wodurch sich ein weiterer Kostenvorteil einstellt. Alternativ zu einer unmittelbaren Führung auf der Welle bietet es sich an, die Wälzkörper mittelbar über einen bordlosen Innenring auf der Welle zu führen. Unabhängig von der innenseitigen Führung sind die Wälzkörper stirnseitig an einer Bordscheibe abgestützt.
- Ferner schließt die Erfindung eine Bordscheibe ein, die gemeinsam mit den Wälzkörpern lose auf dem Lagerinnenring angeordnet ist. Für erfindungsgemäß aufgebaute Kegelrollenlager mit einem Lagerinnenring ist die Bordscheibe bevorzugt einem Abschnitt zugeordnet, der sich an die konische Innenlaufbahn des Lagerinnenrings anschließt. Die bevorzugt lose auf dem Innenring geführte und im endmontierten Zustand seitlich von den Wälzkörpern und einer Schulter der Welle begrenzte Bordscheibe ist verliergesichert, insbesondere über eine formschlüssige Verbindung mit einem Bauteil der Lageranordnung verbunden. Weiterhin bietet es sich an, die Bordscheibe auf einem bevorzugt zylindrischen Wellenabschnitt der Welle zu positionieren, der auf einem der Schulter vorgelagerten Wellenabschnitt positioniert ist, der sich an die konische Innenlaufbahn für die Wälzkörper anschließt. Die Bordscheibe ist dabei beispielsweise durch Stoffschluss, Reibschluss und/oder Kraftschluss gegen eine ungewollte Verdrehung oder Verschiebung auf dem Wellenabschnitt gesichert.
- Eine Führung der lose auf der Welle angeordneten Bordscheibe erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt über eine spielbehaftete, formschlüssige Verbindung mit dem Wälzkörperkäfig des Kegelrollenlagers, wobei sichergestellt ist, dass sich im Betriebszustand der Wälzkörperkäfig nicht mit der Bordscheinbe berührt. Diese gleichzeitig eine wirksame Verliersicherung bildende Verbindung kann beispielsweise einen abgewinkelten Schenkel des Wälzkörperkäfigs einschließen, der formschlüssig in eine radial ausgerichtete Ausnehmung oder Nut der Bordscheibe eingreift.
- Als formschlüssige Verbindung bzw. Haltesicherung oder Führung der Bordscheibe eignet sich außerdem ein als Dichtung oder Dichtscheibe ausgebildetes Dichtelement des Kegelrollenlagers. Dieses insbesondere dem Lageraußenring zugeordnete Bauteil erstreckt sich radial in Richtung des gegenüberliegenden Lagerrings und überdeckt zumindest bereichsweise die Bordscheibe. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht ein armiertes dem Lageraußenring zugeordnetes Dichtelement als Dichtscheibe vor, das spielbehaftet im Bereich einer Ringnut axial an der Bordscheibe abgestützt ist.
- Die in unterschiedlichen Geometrien gestaltbare Bordscheibe lässt sich in einfacher Weise, insbesondere mittels eines Umformverfahrens, kostengünstig herstellen. Die als Gleit- und/oder Führungsbauteil eingesetzte Bordscheibe ist zweckmäßig hinsichtlich Oberflächenbeschaffenheit und Material den Wälzkörpern des Kegelrollenlagers angepasst. Bevorzugt ist die den Stirnseiten der Wälzkörper zugewandte eine Anlauf-, Kontakt- oder Funktionsfläche der Bordscheibe verschleiß- und/oder reibungsoptimiert gestaltet, wozu sich eine gewellte bzw. getellerte, einem Stirnradius der Wälzkörper angepasste Struktur eignet. Ergänzend oder alternativ dazu bietet es sich an, die Anlauffläche der Bordscheibe zu beschichten.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:
-
1 einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgeführten Lageranordnung; -
2 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgeführten Lageranordnung; -
3 einen Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgeführten Lageranordnung; -
4 einen Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgeführten Lageranordnung; -
5 einen Ausschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgeführten Lageranordnung; -
6 einen Ausschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgeführten Lageranordnung. - Das erste Ausführungsbeispiel nach
1 zeigt eine als Wellenlagerung ausgeführte Lageranordnung1 , die beispielsweise in einem Fahrzeuggetriebe, insbesondere einem Differenzialgetriebe integrierbar ist. Eine Welle2 ist dabei mittels eines als Kegelrollenlager3 ausgebildeten Wälzlagers in einem Gehäuse4 drehbar gelagert. Das Kegelrollenlager3 umfasst einen auf der Welle2 fixierten Lagerinnenring5 , der eine konische Innenlaufbahn6 bildet sowie einen in einer Aufnahme7 des Gehäuses4 eingesetzten Lageraußenring8 mit einer konischen Außenlaufbahn9 . Zwischen dem Lagerinnenring5 und dem Lageraußenring8 sind umfangsverteilt kegelförmig gestaltete, in einem Wälzkörperkäfig10 geführte Wälzkörper11 angeordnet. Durch Anlage des Lagerinnenrings5 an einer Schulter12 der Welle2 wird die Einbaulage des Kegelrollenlagers3 festgelegt. Den Wälzkörpern11 ist eine einen Axialanschlag bildende Bordscheibe13a zugeordnet, die gegenseitig an der Schulter12 der Welle2 abgestützt und lose auf dem Lagerinnenring5 geführt ist. Zur Verschleiß- und Reibungsoptimierung ist eine einem Stirnradius R der Stirnseiten14 der Wälzkörper11 zugewandte Anlauffläche15 der Bordscheibe13a entsprechend ausgeführt, beispielsweise beschichtet oder mit einer getellerten bzw. gewellten Struktur. Die Bordscheibe13a ist formschlüssig mit dem Wälzkörperkäfig10 des Kegelrollenlagers3 verbunden. Dazu greift ein radial in Richtung des Lagerinnenrings5 abgewinkelter Schenkel16 spielbehaftet in eine umlaufende Ausnehmung17 oder Nut der Bordscheibe13a . Mit dieser Maßnahme ist die Bordscheibe13a verliergesichert und bildet gemeinsam mit dem Lagerinnenring5 , den Wälzkörpern11 sowie dem Wälzkörperkäfig10 eine auch als gebauter Lagerinnenring zu bezeichnende Einheit. - Die
2 bis6 veranschaulichen alternative Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Lageranordnungen1 , wobei für übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Die Beschreibungen der weiteren Figuren beschränken sich auf die unterschiedlichen Ausgestaltungen. - In
2 ist abweichend zur1 die Bordscheibe13b mit einem am Lageraußenring8 fixierten Dichtelement18 formschlüssig verbunden. Das neben einer Dichtfunktion für das Kegelrollenlager3 weiterhin eine Verliersicherung für die Bordscheibe13b ausübende, bevorzugt armierte Dichtelement18 greift innenseitig in eine Aussparung19 der Bordscheibe13a . Eine verbesserte Dichtwirkung des Dichtelements18 kann durch eine endseitige Dichtlippe erzielt werden, die im Bereich der Aussparung19 an der Bordscheibe13b dichtend anliegt. Alternativ dazu bietet es sich an, dass ein Endbereich des Dichtelementes18 unter Einhaltung eines Ringspaltes mit einer äußeren der Schulter12 benachbarten Mantelfläche der Welle2 zusammenwirkt. - Die Lageranordnungen
1 gemäß den3 und4 entsprechen bis auf den fehlenden Lagerinnenring den1 und2 . Die Wälzkörper11 sowie die Bordscheibe13a ,13b sind dazu unmittelbar auf einer konischen Innenlaufbahn21 der Welle2 geführt, die dazu entsprechend gehärtet oder oberflächenbehandelt ist. - Die
5 und6 zeigen die Lageranordnung1 , bei der die Bordscheibe13c auf einem der Schulter12 der Welle2 vorgelagerten zylindrischen Wellenabschnitt20 lagefixiert ist. Bevorzugt ist dazu die Bordscheibe13c kraftschlüssig über einen Presssitz auf dem Wellenabschnitt20 der Welle2 befestigt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lageranordnung
- 2
- Welle
- 3
- Kegelrollenlager
- 4
- Gehäuse
- 5
- Lagerinnenring
- 6
- Innenlaufbahn
- 7
- Aufnahme
- 8
- Lageraußenring
- 9
- Außenlaufbahn
- 10
- Wälzkörperkäfig
- 11
- Wälzkörper
- 12
- Schulter
- 13a
- Bordscheibe
- 13b
- Bordscheibe
- 13c
- Bordscheibe
- 14
- Stirnseite
- 15
- Anlauffläche
- 16
- Schenkel
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Dichtelement
- 19
- Aussparung
- 20
- Wellenabschnitt
- 21
- Innenlaufbahn
- R
- Stirnradius
- 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
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- US 2420820 [0002]
- US 2180315 [0002]
- US 4065191 [0002]
- DE 2503916 A1 [0002]
Claims (9)
- Lageranordnung für ein Getriebe, die ein einer Welle (
2 ) zugeordnetes Kegelrollenlager (3 ) umfasst, dessen Wälzkörper (11 ) in einem Wälzkörperkäfig (10 ) eingesetzt, an einer konischen Außenlaufbahn (9 ) eines Lageraußenrings (8 ) sowie an einer konischen Innenlaufbahn (6 ,21 ) eines Bauteils der Lageranordnung (1 ) geführt sind und die Wälzkörper (11 ) mittelbar über eine separate Bordscheibe (13a ,13b ,13c ) an der Welle (2 ) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (11 ) innenseitig und außenseitig an bordlosen Laufbahnen (6 ,9 ,21 ) geführt sind und die kraftschlüssig an der Welle (2 ) lagefixierte oder formschlüssig mit einem Bauteil des Kegelrollenlagers (3 ) verbundene Bordscheibe (13a ,13b ,13c ) axial an einer Schulter (12 ) der Welle (2 ) abgestützt und wälzlagerseitig ausschließlich einer Stirnseite (14 ) der Wälzkörper (11 ) zugeordnet ist. - Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (
11 ) unmittelbar an der konischen Innenlaufbahn (21 ) der Welle (2 ) geführt sind. - Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (
11 ) an der konischen Innenlaufbahn (6 ) eines auf der Welle (2 ) fixierten, bordlosen Lagerinnenrings (5 ) geführt sind. - Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (
11 ) sowie die Bordscheibe (13a ) gemeinsam auf dem Lagerinnenring (5 ) angeordnet sind. - Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bordscheibe (
13c ) auf einem der Schulter (12 ) der Welle (2 ) vorgelagerten Wellenabschnitt (20 ) positioniert ist. - Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lose auf der Welle (
2 ) oder dem Lagerinnenring (5 ) geführte Bordscheibe (13a ) formschlüssig mit dem Wälzkörperkäfig (10 ) des Kegelrollenlagers (3 ) verbunden ist. - Lageranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (
10 ) des Kegelrollenlagers (3 ) mit einem abgewinkelten Schenkel (16 ) in eine radiale Ausnehmung (17 ) der Bordscheibe (13a ) eingreift. - Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung der Bordscheibe (
13b ) über ein Dichtelement (18 ) des Kegelrollenlagers (3 ) erfolgt. - Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Wälzkörpern (
11 ) zugewandte Anlauffläche (15 ) der Bordscheibe (13a ,13b ,13c ) einer Stirnseite (14 ) der Wälzkörper (11 ) angepasst ausgeführt ist.
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