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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Lageranordnung mit einem radialen Wälzlager.
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Ein Wälzlager zur Aufnahme radialer Lagerkräfte umfasst eine Anzahl Wälzkörper, die auf einem Umfang um eine Drehachse angeordnet sind. Die Wälzkörper sind in einem Lagerkäfig aufgenommen, der die Wälzkörper in axialer Richtung abstützt und üblicherweise auch einen Abstand benachbarter Wälzkörper auf dem Umfang um die Drehachse sicherstellt. Auf der radialen Außenseite der Wälzkörper ist ein Außenring angeordnet, der auch als Lagerschale bezeichnet wird. Auf der radialen Innenseite kann ein Innenring vorgesehen sein, in den eine Achse oder Welle eingeführt werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann der Innenring entfallen und die Wälzkörper rollen unmittelbar auf der radialen Oberfläche der Achse oder Welle ab.
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Eine axiale Position der beschriebenen Lageranordnung an einem zu lagernden Element wird üblicherweise in einer ersten axialen Richtung durch einen Bund, einen Steg oder einen anderen axialen Anschlag definiert. Am anderen axialen Ende der Lageranordnung wird häufig ein Sicherungselement wie ein Innen- oder Außensicherungsring zur axialen Fixierung verwendet.
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Diese Art der axialen Sicherung an dem zu lagernden Element erfordert eine aufwendige Montage, die mit erhöhten Herstellungskosten verbunden sein kann. Außerdem erfordert sie einen relativ großen axialen Bauraum. Eine Anordnung rotierender Elemente kann daher in axialer Richtung wenig kompakt sein und ein konstruktiver Freiraum zur Anordnung von Elementen im Bereich der Lageranordnung kann verringert sein. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung anzugeben, die in wenigstens einem dieser Aspekte einer bekannten Lageranordnung überlegen ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Lageranordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Eine erfindungsgemäße Lageranordnung zur drehbaren Lagerung eines Elements um eine Drehachse umfasst mehrere Wälzkörper, die auf einem Umfang um die Drehachse angeordnet sind, einen Lagerkäfig zur Abstützung der Wälzkörper in einer axialen Richtung und einen Außenring zur Abstützung der Wälzkörper auf deren radialer Außenseite, wobei an einem ersten axialen Ende des Außenrings auf einem Umfang um die Drehachse abwechselnd erste und zweite Laschen angeordnet sind. Die ersten Laschen weisen radial nach innen, um die axiale Position des Lagerkäfigs zu begrenzen, und die zweiten Laschen weisen radial nach außen, um axial an dem zu lagernden Element angebracht zu werden.
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Die Lageranordnung erfordert wenig axialen Bauraum und kann leicht an dem zu lagernden Element angebracht werden, beispielsweise durch Einpressen, bis die zweiten Laschen an dem zu lagernden Element axial anliegen. Der Außenring mit den Laschen kann dadurch integriert zur Axialsicherung eingerichtet sein. Außerdem kann die Lageranordnung eine separat handhabbare Baugruppe bilden, sodass die Anbringung der Lageranordnung an dem zu lagernden Element einfach und schnell erfolgen kann. Zusätzliche Befestigungselemente können entfallen. Dadurch können Produktionskosten eingespart werden. Außerdem kann die Lageranordnung demontierbar sein, also von dem zu lagernden Element wieder getrennt werden. Für die Anbringung des Elements an den Laschen sind unterschiedliche Ausführungsformen möglich.
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Eine der zweiten Laschen erstreckt sich bevorzugterweise in einem radial äußeren Bereich in einem ersten Abschnitt axial in Richtung des Außenrings und in einem folgenden zweiten Abschnitt radial nach innen. Der zweite, radial nach innen weisende Abschnitt kann an einer Anlagefläche des zu lagernden Elements anliegen und durch Form- oder Kraftschluss ein axiales Entfernen der Lageranordnung vom zu lagernden Element verhindern. Ein separates Sicherungselement zur axialen Befestigung der Lageranordnung am zu lagernden Element kann dadurch entfallen. Das Anbringen der Lageranordnung kann weiter vereinfacht sein und sogar werkzeuglos erfolgen.
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Bevorzugterweise schließen der erste und der zweite Abschnitt einen Winkel von weniger als ca. 90° ein. Dadurch kann der zweite Abschnitt steil genug radial nach innen weisen, um die Lageranordnung in einer axialen Richtung an dem zu lagernden Element zu sichern. Bevorzugterweise umfasst die Lasche ferner einen dritten Abschnitt, der sich an den zweiten Abschnitt anschließt, wobei sich der dritte Abschnitt radial nach außen erstreckt und mit dem zweiten Abschnitt einen Winkel von wenigstens ca. 90° einschließt.
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Der dritte Abschnitt kann als Montagehilfe dienen. Während einer axialen Anbringung der Lageranordnung an dem zu lagernden Element kann der sich schräg nach außen erstreckende dritte Abschnitt in Anlage mit dem Element gehen und den zweiten Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt radial nach außen biegen. Je nach Beschaffenheit des zu lagernden Elements kann ein Übergangsbereich zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt beispielsweise an einer radialen Vertiefung des zu lagernden Elements einrasten, sodass die Lageranordnung axial gesichert ist.
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Bevorzugterweise ist der Außenring mit den Laschen einstückig ausgebildet. Auch weitere, fest mit dem Außenring verbundene Elemente können einstückig mit dem Außenring ausgebildet sein. Dadurch kann die Lageranordnung einfach und kostengünstig herstellbar sein. An einem zweiten axialen Ende des Außenrings kann ein radial nach innen weisender Abschnitt zur Begrenzung einer axialen Position des Lagerkäfigs angeordnet sein. Dabei kann es sich beispielsweise um einen umlaufenden, radial nach innen weisenden Steg handeln. Alternativ können auch eine oder mehrere radial nach innen weisende Laschen vorgesehen sein. Dadurch kann die axiale Position des Lagerkäfigs in beiden Richtungen begrenzt sein. In einer weiteren Ausführungsform sind benachbarte zweite Laschen mittels eines Stegs miteinander verbunden. Der Steg kann sich beispielsweise entlang eines Umfangs um die Drehachse erstrecken. Eine axiale und/oder radiale Festigkeit der zweiten Stege kann dadurch gesteigert sein.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Lageranordnung auch das zu lagernde Element, wobei an dem zu lagernden Element axiale Ausnehmungen zur Aufnahme der zweiten Abschnitte der zweiten Laschen vorgesehen sind. Die axialen Ausnehmungen können speziell zur Aufnahme des zweiten beziehungsweise dritten Abschnitts der Laschen vorgesehen sein. Insbesondere können an den Ausnehmungen Begrenzungsflächen zur Anlage der zweiten Laschen vorgesehen sein, wobei die Begrenzungsflächen vorzugsweise einen Formschluss der radial nach innen weisenden zweiten Abschnitte der zweiten Laschen unterstützen. In einer Ausführungsform ist jeder zweiten Lasche eine Ausnehmung in dem zu lagernden Element zugeordnet. In einer anderen Ausführungsform umfasst das zu lagernde Element eine um die Drehachse umlaufende Anlagefläche zur Anlage aller entsprechend ausgebildeten zweiten Laschen. Bevorzugterweise weist das zu lagernde Element eine Hinterschneidung zum radialen Eingreifen der zweiten Lasche auf.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 und 2 eine Lageranordnung;
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2 und 3 die Lageranordnung von 1 an einem Fliehkraftpendel;
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5–7 die Lageranordnung von 1 bis 4 in einer weiteren Ausführungsform;
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8–10 die Lageranordnung von 1 bis 7 ohne zu lagerndem Element;
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11 und 12 die Lageranordnung von 8–10 ohne Wälzkörper und Lagerkäfig;
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13 ein Fliehkraftpendel mit einer weiteren Lageranordnung;
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14 eine weitere Ansicht der Lageranordnung von 13
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15 ein Detail der Lageranordnung von 13;
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16 die Lageranordnung von 14 ohne zu lagerndem Element;
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17 das zu lagernde Element für die Lageranordnung von 14;
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18 das Fliehkraftpendel von 13 mit der Lageranordnung in einer weiteren Ausführungsform und
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19 ein Detail der Lageranordnung von 18 darstellt.
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1 und 2 zeigen eine Lageranordnung 100 zur drehbaren Lagerung eines zu lagernden Elements 105 um eine Drehachse 110. In unterschiedlichen Ausführungsformen umfasst die Lageranordnung 100 auch das zu lagernde Element 105. Die Lageranordnung 100 ist dazu eingerichtet, auf eine Welle oder Achse aufgeschoben zu werden und das Element 105 in radialer Richtung bezüglich der Welle oder Achse zu lagern. Die Lageranordnung 100 umfasst mehrere Wälzkörper 115, die auf einem Umfang um die Drehachse 110 angeordnet sind, einen Lagerkäfig 120 zur Abstützung der Wälzkörper 115 in einer axialen Richtung und einen Außenring 125 zur Abstützung der Wälzkörper 115 auf deren radialer Außenseite.
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Die Wälzkörper 115 können kugel-, tonnen-, kegel- oder zylinderförmig ausgeführt sein. Bei Wälzkörpern 115, deren Form von der Kugelform abweicht, verlaufen ihre Längsachsen 130 bevorzugterweise parallel zur Drehachse 110. Der Lagerkäfig 120 fixiert die Wälzkörper 115 üblicherweise in beiden axialen Richtungen. Zusätzlich ist der Lagerkäfig 120 bevorzugterweise dazu eingerichtet, Abstände der Wälzkörper 115 auf dem Umfang um die Drehachse 110 einzuhalten. Außerdem kann der Lagerkäfig 120 sicherstellen, dass die Wälzkörper 115 radial nach innen gehalten sind, um eine Montage der Wälzkörper 115 am Außenring 125 zu erleichtern. Der Lagerkäfig 120 kann beispielsweise aus einem Blech oder Kunststoff herstellbar sein.
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Der Außenring 125 umfasst eine Anzahl Laschen, die sich an einem ersten axialen Ende in radialer Richtung erstrecken. Erste Laschen 135 weisen radial nach innen und zweite Laschen 140 radial nach außen. Die ersten Laschen 135 und zweiten Laschen 140 sind bevorzugterweise abwechselnd auf einem Umfang um die Drehachse 110 angeordnet. Weiter ist bevorzugt, dass die Laschen 135, 140 einstückig mit dem Außenring 125 ausgebildet sind. Die Laschen 135, 140 können während eines Herstellungsvorgangs des Außenrings mit den Laschen 135, 140 zunächst in eine axiale Richtung weisen und dann radial nach innen oder außen umgebogen werden.
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In einer Ausführungsform sind benachbarte zweite Laschen 140 jeweils mittels eines Stegs 145 miteinander verbunden. Die Stege 145 können die zweiten Laschen 140 ringförmig miteinander verbinden. Die zweiten Laschen 140 erstrecken sich in einem ersten Abschnitt 150 bevorzugterweise in rein radialer Richtung, die Erstreckungsrichtung schließt mit der Drehachse 110 einen Winkel von ca. 90° ein. An wenigstens einer zweiten Lasche 140 schließt sich an den ersten Abschnitt 150 ein zweiter Abschnitt 155 an, wobei die Abschnitte 150 und 155 miteinander bevorzugterweise einen Winkel von weniger als ca. 90° einschließen. Die Erstreckungsrichtung des zweiten Abschnitts 155 weist auf die Drehachse 110 zu und schließt mit dieser einen spitzen Winkel ein. An den zweiten Abschnitt 155 kann sich ein dritter Abschnitt 160 anschließen, wobei die Abschnitte 155 und 160 bevorzugterweise einen Winkel von mindestens ca. 90° miteinander einschließen. Die Erstreckungsrichtung des dritten Abschnitts 160 verläuft von der Drehachse 110 weg. Radien an den Übergängen zwischen den Abschnitten 150 und 155 beziehungsweise 155 und 160 können in Abhängigkeit des Materials der zweiten Laschen 140, einer gewünschten Biegehärte der zweiten Laschen 140 oder in Abhängigkeit einer Beschaffenheit des zu lagernden Elements 105 gewählt werden.
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Das zu lagernde Element 105 umfasst eine Anlagefläche 165 zur Anlage der zweiten Lasche 140. Die gezeigte Anlagefläche 165 ist um die Drehachse 110 umlaufend ausgebildet. Dabei folgt die Anlagefläche 165 bevorzugterweise im Wesentlichen der Erstreckungsrichtung des zweiten Abschnitts 155 der zweiten Lasche 140. Insbesondere ist bevorzugt, dass das zu lagernde Element 105 eine Hinterschneidung aufweist, die durch die Anlagefläche 165 begrenzt ist. Dadurch muss der Winkel zwischen dem ersten Abschnitt 150 und dem zweiten Abschnitt 155 der zweiten Lasche 140 gegen die Spannung des Laschenmaterials vergrößert werden, wenn der Außenring 125 mit der zweiten Lasche 140 in axialer Richtung, in der Darstellung von 1 nach rechts, vom zu lagernden Element 105 abgezogen werden soll. Die Federspannung der zweiten Lasche 140 in diesem Bereich sichert die axiale Position des Außenrings 125. Bevorzugterweise ist eine weitere Anlagefläche 170 an dem zu lagernden Element 105 vorgesehen, die sich parallel zum ersten Abschnitt 150 der zweiten Lasche 140 erstreckt, sodass der Außenring 125 mit der zweiten Lasche 140 in der entgegengesetzten axialen Richtung gesichert ist.
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In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist an der axialen Seite des Außenrings 125, der den ersten Laschen 135 und den zweiten Laschen 140 axial gegenüberliegt, ein radial nach innen weisender Abschnitt 175 vorgesehen. Der Abschnitt 175 ist bevorzugterweise einstückig mit dem Außenring 125 ausgeführt.
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2 und 3 zeigen die Lageranordnung 100 von 1 an einem Fliehkraftpendel 200. Das Fliehkraftpendel 200 umfasst einen Pendelflansch 205, der um die Drehachse 110 drehbar angeordnet ist, und eine Anzahl Pendelmassen 210, die auf einem Umfang um die Drehachse 110 versetzt angeordnet sind. Jede Pendelmasse 210 ist in der Drehebene gegenüber dem Pendelflansch 205 verschiebbar angebracht, wobei eine Verschiebung in oder gegen die Drehrichtung des Pendelflanschs 205 auch eine radiale Position der Pendelmasse 210 verändert. Der Pendelflansch 205 ist das zu lagernde Element 105 der 1 und 2. Die Lageranordnung 100 ist zur Abstützung des Pendelflanschs 205 in axialer Richtung am Pendelflansch 205 angebracht. Dabei ist der Pendelflansch 205 im Bereich der Lageranordnung 100 gestaltet wie in den 1 und 2 dargestellt ist. Die Lageranordnung 100 kann auch für andere Zwecke als zur Lagerung des Pendelflanschs 205 des Fliehkraftpendels 200 verwendet werden, kann sich jedoch speziell für diesen Zweck besonders eignen.
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5 bis 7 zeigen die Lageranordnung 100 von 1 in einer weiteren Ausführungsform. Dabei zeigt 7 einen Längsschnitt durch das zu lagernde Element 105. Im Gegensatz zu der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist die Anlagefläche 165 hier nicht umlaufend am Element 105 ausgebildet. Stattdessen ist für jede zweite Lasche 140 eine dedizierte Ausnehmung 215 am Element 105 vorgesehen, wobei die Ausnehmung 215 wahlweise in axialer Richtung durch das gesamte Element 105 verläuft oder in Form eines Sacklochs ausgebildet sein kann. Auch hier ist bevorzugt, dass die Anlagefläche 165 eine Hinterschneidung begrenzt, sodass der zweite Abschnitt 155 der zweiten Lasche 140 einen Formschluss am Element 105 sicherstellt.
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8 bis 10 zeigen die Lageranordnung 100 der 1 bis 7 ohne das zu lagernde Element 105. 11 und 12 zeigen die Lageranordnung 100 der 8 bis 10 ohne Wälzkörper 115 und Lagerkäfig 120.
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13 bis 17 zeigen die Lageranordnung 100 in einer weiteren Ausführungsform. Im Gegensatz zu den mit Bezug auf die 1 bis 12 beschriebenen Ausführungsformen umfassen die zweiten Laschen 140 hier nur einen ersten Abschnitt 150, der sich radial nach außen erstreckt. Die Sicherung der Lageranordnung 100 in axialer Richtung und gegebenenfalls auch in Umfangsrichtung erfolgt mittels eines Fixierelements 305, das nach der Anbringung des Außenrings 125 mit den Laschen 135, 140, den Wälzkörpern 115 und dem Lagerkäfig 120 am zu lagernden Element 105 an diesem angebracht wird. Der erste Abschnitt 150 der zweiten Lasche 140 liegt dabei axial zwischen dem Fixierelement 305 und einer axialen Anlagefläche 310 des Elements 105. Bevorzugterweise ist am Element 105 eine weitere axiale Anlagefläche 315 vorgesehen, an der das Fixierelement 305 radial außerhalb des ersten Abschnitts 150 der zweiten Lasche 140 anliegt. Dadurch kann eine in axialer Richtung wirkende Klemmkraft des Fixierelements 305 begrenzt sein. Das Fixierelement 305 kann beispielsweise durch Schrauben, Nieten, Schweißen oder Löten am Element 105 befestigt sein.
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13 zeigt das Fliehkraftpendel 200 mit dieser Ausführungsform der Lageranordnung 100. 14 zeigt einen Längsschnitt durch die Lageranordnung 100. 15 zeigt ein Detail von 14 in einer anderen Perspektive. 16 zeigt die Lageranordnung 100 ohne das zu lagernde Element 105. 17 zeigt das zu lagernde Element 105 in einem Längsschnitt, bevor die Anlagefläche 310 fertig bearbeitet wurde. Die Anlagefläche 310 kann beispielsweise durch Drehen oder Fräsen im Bereich der weiteren Anlagefläche 315 hergestellt werden.
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18 und 19 zeigen die Lageranordnung 100 der Ausführungsform der 13 bis 17 in einer Variante. 18 zeigt das Fliehkraftpendel 200 mit dieser Ausführungsform der Lageranordnung 100 und 19 zeigt ein Detail von 18. In der vorliegenden Variante wird darauf verzichtet, die Anlageflächen 310 und 315 am Element 105 axial zu versetzen. Dementsprechend liegt das Fixierelement 305 radial außerhalb des ersten Abschnitts 150 der zweiten Lasche 140 axial zunächst nicht am Element 105 an. Erst in einem radial weiter außen liegenden Abschnitt besteht eine Anlage zwischen dem Fixierelement 305 und dem zu lagernden Element 105, wobei zwischen diesem Abschnitt und dem an der zweiten Lasche 140 anliegenden Abschnitt ein radialer Abschnitt des Fixierelements 305 liegt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Lageranordnung
- 105
- zu lagerndes Element
- 110
- Drehachse
- 115
- Wälzkörper
- 120
- Lagerkäfig
- 125
- Außenring
- 130
- Längsachse
- 135
- erste Lasche (radial nach innen)
- 140
- zweite Lasche (radial nach außen)
- 145
- Steg
- 150
- erster Abschnitt
- 155
- zweiter Abschnitt
- 160
- dritter Abschnitt
- 165
- Anlagefläche
- 170
- weitere Anlagefläche
- 175
- Abschnitt
- 200
- Fliehkraftpendel
- 205
- Pendelflansch
- 210
- Pendelmasse
- 215
- Ausnehmung
- 305
- Fixierelement
- 310
- Anlagefläche
- 315
- weitere Anlagefläche
