DE102016223817A1

DE102016223817A1 - Lageranordnung, insbesondere für einen Planetenträger

Info

Publication number: DE102016223817A1
Application number: DE102016223817.5A
Authority: DE
Inventors: Harald Martini
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-05-30

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung, insbesondere für einen Planetenträger, mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring, Zylinderrollen die in einem zwischen den beiden Lagerringen definierten Ringraum aufgenommen sind, und einer Käfigeinrichtung zur Führung der Zylinderrollen, wobei der Lagerinnenring als Blechumformteil gefertigt ist, und eine den Zylinderrollen zugewandte Lauffläche bildet die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Randbereich erstreckt. Der Lagerinnenring ist auf eine diesen tragende Struktur aufgeschoben, und über den ersten Randbereich wird eine axiale Sicherung des Lagerinnenrings auf jener den Lagerinnenring tragenden Struktur entgegen seiner Aufschubrichtung bewerkstelligt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung, insbesondere für einen Planetenträger, mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring, Zylinderrollen die in einem zwischen den beiden Lagerringen definierten Ringraum aufgenommen sind, und einer Käfigeinrichtung zur Führung der Zylinderrollen, wobei der Lagerinnenring als Blechumformteil gefertigt ist und eine den Zylinderrollen zugewandte Lauffläche bildet die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Randbereich erstreckt, und der Lagerinnenring auf eine diesen lagerinnenring tragende Struktur axial aufgeschoben ist.
Im engeren Sinne bezieht sich die Erfindung auf eine Lageranordnung für einen Planetenträger über welche der Planetenträger auf einem stationären, zylindrischen Hohlzapfen gelagert ist, der integralen, d.h. einstückigen Bestandteil eines aus einer Aluminiumlegierung gefertigten Getriebegehäuse bildet.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen durch welche eine auf einem Zapfen sitzende Lageranordnung realisiert werden kann, die sich durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet und kostengünstig gefertigt werden kann.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lageranordnung, insbesondere für einen Planetenträger, mit:

- einem Lagerinnenring,
- einem Lageraußenring,
- Zylinderrollen die in einem zwischen den beiden Lagerringen definierten Ringraum aufgenommen sind, und
- einer Käfigeinrichtung zur Führung der Zylinderrollen, wobei
- der Lagerinnenring als Blechumformteil gefertigt ist,
- der Lagerinnenring eine den Zylinderrollen zugewandte Lauffläche bildet die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Randbereich erstreckt,
- der Lagerinnenring auf eine diesen tragende Struktur aufgeschoben ist, und
- über den ersten Randbereich eine axiale Sicherung des Lagerinnenrings auf jener den Lagerinnenring tragenden Struktur gegen ein Abwandern entgegen seiner Aufschubrichtung bewerkstelligt ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Lageranordnung zu schaffen die sich durch eine geringe radiale Bauhöhe auszeichnet und bei welcher über den Lagerinnenring eine Lauffläche bereitgestellt ist, die über einen langen Betriebszeitraum und einen großen Temperaturbereich hinweg eine geforderte Axialposition auf der den Lagerinnenring tragenden Struktur beibehält.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die axiale Sicherung des Lagerinnenringes auf formschlüssigem Wege erreicht. Die diesen Formschluss bedingenden Strukturen werden vorzugsweise realisiert, indem der erste Randbereich als plastisch verformbarer Bereich gestaltet ist, und die Abzugssicherung durch plastische Umformung dieses ersten Randbereiches bewerkstelligt wird. Diese Umformung kann durch ein Sonderwerkzeug herbeigeführt werden, das über den Lagerinnenring geschoben wird und dann durch radial verlagerbare Klauen nur den umzuformenden ersten Randbereich derart belastet, dass dieser die geforderte Umformung erfährt.
Der Lagerinnenring ist an sich als gehärteter Ring gefertigt und im Bereich seiner Lauffläche überschliffen. Die plastische Umformbarkeit des ersten Randbereiches wird erfindungsgemäß durch kurzzeitiges lokales Anlassen des Lagerinnenringes herbeigeführt. Hierbei kann der Lagerinnenring über ein gekühltes Werkzeug derart aufgegriffen werden, dass in dem die Lauffläche bildenden Bereich keine, oder keine signifikante Gefügeänderung eintritt. Das Anlassen kann auf induktivem Wege, durch Widerstandsheizung oder beispielsweise auch durch Beaufschlagung mit einer Flamme, einem Lichtbogen oder einem Laserstrahl, oder auch Tauchen in eine Metallschmelze erfolgen. Die zur Erweichung des Randbereiches vorgesehene Gefügebehandlung bleibt erfindungsgemäß auf diesen Bereich beschränkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Lagerinnenring derart gestaltet sein, dass in jenem ersten Randbereich eine Wanddickenreduktion vorgenommen ist. Hierdurch wird die Verformbarkeit des ersten Randbereichs erhöht und zudem die Erlangung einer geforderten Geometrie unterstützt, da die am ersten Randbereich angreifenden Kräfte primär eine Umformung der wanddickenreduzierten Zone bewirken.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Lageranordnung so gestaltet, dass an der den Lagerinnenring tragenden Struktur eine Umfangsnut ausgebildet ist, wobei dann der erste Randbereich zumindest abschnittsweise in diese Umfangsnut hinein abgekröpft wird. Die Ausbildug dieser Nut ist jedoch nicht zwingend erforderlich, die plastische Umformung des ersten Randbereichs kann mit Kräften erfolgen die bewirken, dass sich der umgeformte Randbereich in die diesen tragende Struktur eingräbt. Der Lagerinnenring sitzt zudem vorzugsweise mit einem ausgeprägten Presssitz auf der diesen tragenden Struktur.
Die Umformung des ersten Randbereiches kann sich über den gesamten Umfang erstrecken. Vorzugsweise jedoch wird der erste Randbereich nur partiell umgeformt so dass der erste Randbereich z.B. an 3 bis 5 voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Kröpfsegmentzonen in die Umfangsnut hinein abgekröpft wird.
Der Lagerinnenring kann weiterhin so gestaltet werden, dass der zweite Randbereich einen radial einwärts abgekröpften Bord bildet. Dieser Bord kann einen Axialanschlag bilden durch welchen die maximale Axiale Aufschubtiefe des Lagerinnenringes festgelegt wird.
Die erfindungsgemäße Lageranordnung eignet sich insbesondere für die Lagerung eines Planetenträgers eines Planetengetriebes bei welcher der Lageraußenring in einem Lagersitz aufgenommen ist der durch einen Umfangsabschnitt des Planetenträgers gebildet ist. Die den Lagerinnenring tragende Struktur kann dann insbesondere durch einen stationären Abschnitt eines Getriebegehäuses bereitgestellt werden.
Dieses Getriebegehäuse kann einen stirnseitigen Abschluss eines Elektromotors bilden. Die den Lagerinnenring tragende Struktur kann einen Hohlzylinderabschnitt bilden durch welchen eine Sonnenradwelle hindurchgeführt ist welche ein Sonnenrad treibt das mit Planeten in Eingriff steht die von dem Planetenträger getragen werden.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

1 eine Axialschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaues einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Darstellung nach 1 zeigt einen Teilbereich eines Getriebes für eine elektromechanische Antriebseinrichtung bei welcher die Lagerung eines Planetenträgers C durch eine erfindungsgemäße erste Lageranordnung L1 bewerkstelligt ist.
Die Lageranordnung L1 umfasst einen Lagerinnenring 1, einen Lageraußenring 2, Zylinderrollen 3 die in einem zwischen den beiden Lagerringen 1, 2 definierten Ringraum aufgenommen sind, sowie eine Käfigeinrichtung 4 zur Führung der Zylinderrollen 3.
Der Lagerinnenring 1 ist hier als Blechumformteil, insbesondere nahtloses Tiefziehteil gefertigt und bildet eine den Zylinderrollen 3 zugewandte Lauffläche 1c die sich zwischen einem ersten Randbereich 1a und einem zweiten Randbereich 1b erstreckt.
Der Lagerinnenring 1 ist auf eine diesen Lagerinnering 1 tragende Struktur 5 aufgeschoben, wobei über Geometrieeigenschaften des ersten Randbereichs 1a eine axiale Sicherung des Lagerinnenrings 1 auf jener den Lagerinnenring tragenden Struktur 5 entgegen seiner Aufschubrichtung bewerkstelligt ist. Diese Geometrieeigenschaften werden im Rahmen der Montage durch plastische Umformung herbeigeführt. Der erste Randbereich 1a ist hierzu als plastisch verformbarer und in diesem Montagezustand bereits plastisch verformter Bereich gestaltet, und die formschlüssig wirkende Abzugssicherung ist durch plastische Umformung dieses ersten Randbereiches 1a bewerkstelligt.
Jenseits des ersten Randbereichs 1a ist der Lagerring 1 als gehärteter Ring gefertigt und die plastische Umformbarkeit des ersten Randbereiches 1a ist hier durch ein im Nachgang zum Härtevorgang durchgeführtes lokales Anlassen des Lagerinnenringes 1 herbeigeführt.
In dem ersten Randbereich 1a ist an dem Lagerinnenring 1 weiterhin eine Wanddickenreduktion realisiert, durch welche die Umformbarkeit dieses Randbereiches und auch die Begrenzung der plastischen Verformung unterstützt wird. Es ist auch möglich hier Umfangskerben vorzusehen die als solche die Ausbildung einer markanten Umfangskante zwischen dem plastisch umgeformten Bereich und dem rein zylindrischen und die Lauffläche 1c bildenden Bereich unterstützen.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der den Lagerinnenring tragenden Struktur 5 eine Umfangsnut 5b ausgebildet, und der erste Randbereich 1a ist zumindest abschnittsweise in diese Umfangsnut 5b hinein abgekröpft. Weiterhin ist hier der erste Randbereich 1a nur partiell plastisch umgeformt. So kann der erste Randbereich an 3 bis 5 voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Kröpfsegmenten in die Umfangsnut 5b hinein abgekröpft werden.
Der zweite Randbereich 1b bildet einen radial einwärts abgekröpften Bord 1b' durch welchen die axiale Aufschubendposition des Lagerinnenringes 1 auf der als Hohlzylinderzapfen gestalteten Struktur 5 festgelegt ist.
Der Lageraußenring 2 ist in einem in einem Lagersitz 6 aufgenommen, der durch einen Umfangsabschnitt des oben bereits genannten Planetenträgers C gebildet ist. Die den Lagerinnenring 1 tragende Struktur 5 stellt bei diesem Ausführungsbeispiel einen stationären Abschnitt eines Getriebegehäuses 7 dar. Dieses Getriebegehäuse 7 bildet einen stirnseitigen Abschluss eines hier nicht weiter dargestellten Elektromotors. Jene den Lagerinnenring 1 tragende Struktur 5 bildet einen Hohlzylinderabschnitt durch welchen eine hier nicht weiter gezeigte Sonnenradwelle hindurchgeführt ist welche ein Sonnenrad treibt das mit Planeten P in Eingriff steht die von dem Planetenträger C getragen werden.
Der Planetenträger C stützt sich über eine zweite Lageranordnung L2 axial an einer Stirnfläche 5a der hohlzylindrischen Struktur 5 ab. Diese zweite Lageranordnung L2 ist hier ebenfalls als Wälzlager ausgeführt.
Innerhalb der hohlzylindrischen Struktur 5 ist ein Schmierölkanal 9 ausgebildet, der in einen radial zwischen der ersten und der zweiten Lageranordnung L1,L2 liegenden Bereich mündet.
Der Planetenträger C ist so gestaltet, dass die von diesem getragenen Planetenbolzen 10 auf dem Umfangsniveau der ersten Lageranordnung L1, konkret dem Außendurchmesserniveau des Lagerinnenringes 1 in Bohrungen 11 des Planetenträgers C eintauchen. Die Planetenbolzen 10 sind als Sacklochhohlbolzen gestaltet und werden mit Schmieröl versorgt das über den oben genannten Schmierölkanal 9 dem Zwischenraum zwischen den beiden Lagern L1, L2 zufließt. Das so aufgegriffene Schmieröl kann durch Radialbohrungen 12 abwandern und der Planetenradlagerung 13 zufließen.
Obgleich hier abweichend dargestellt ist es in vorteilhafter Weise möglich, den in dieser Darstellung linken Axiallagerring 14 der zweiten Lageranordnung L2 integral mit dem Lagerinnenring 1 der ersten Lageranordnung L1 zu fertigen und damit die axiale Abwanderung des Lagerinnenringes 1 ebenfalls zu vermeiden.
An den Planetenträger C schließt sich auf einer der ersten Lageranordnung L1 abgewandten Seite ein Fortsatz an, welcher eine als Sonnenrad S2 fungierende Außenverzahnung Z2 trägt. Dieses Sonnenrad S2 greift dann im komplett montierten Getriebe in Planeten einer weiteren Umlaufrädergetriebestufe ein.
In der konkret beschriebenen Ausführungsform macht sich die Erfindung den Umstand zunutze, dass es möglich ist einen an sich als gehärtete Struktur ausgeführten Lagerinnenring lokal zu erweichen und hierbei umformbare Zonen zu schaffen die nach einer Montage des Lagerinnenringes derart umgeformt werden, dass diese hierbei formschlüssig sichernde Geometrien erlangen. Die so realisierte lokale Umformung des Lagerinnenringes 1 gewährleistet über einen großen Temperaturbereich hinweg eine hochwirksame axiale Festlegung des Lagerinnenringes 1 auf einer aus einer Aluminiumlegierung gefertigten Trägergeometrie z.B. in Form des hier gezeigten Hohlzapfens 5.
Die durch lokale Umformung bewerkstelligte endseitige Bördelung des Lagerinnenringes 1 führt zu einem Pressverband der eine axiale Wanderung des Lagerinnenringes 1 insbesondere bei großen Temperaturdifferenzen und Paarungen unterschiedlicher Werkstoffe, hier zwischen dem Aluminiumgehäuse 7 und dem aus Stahl gefertigten Lagerinnenring 1 verhindert.

Claims

Lageranordnung, insbesondere für einen Planetenträger, mit: - einem Lagerinnenring (1), - einem Lageraußenring (2), - Zylinderrollen (3) die in einem zwischen den beiden Lagerringen (1, 2) definierten Ringraum aufgenommen sind, und - einer Käfigeinrichtung (4) zur Führung der Zylinderrollen (3), wobei - der Lagerinnenring (1) als Blechumformteil gefertigt ist, - der Lagerinnenring (1) eine den Zylinderrollen (3) zugewandte Lauffläche (1c) bildet die sich zwischen einem ersten Randbereich (1a) und einem zweiten Randbereich (1b) erstreckt, - der Lagerinnenring (1) auf eine diesen tragende Struktur (5) aufgeschoben ist, und - über den ersten Randbereich (1a) eine axiale Sicherung des Lagerinnenrings (1) auf jener den Lagerinnenring (1) tragenden Struktur (5) entgegen seiner Aufschubrichtung bewerkstelligt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Randbereich (1a) als plastisch verformbarer Bereich gestaltet ist, und die Abszugssicherung durch plastische Umformung dieses ersten Randbereiches (1a) bewerkstelligt ist.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring als gehärteter Ring gefertigt ist und die plastische Umformbarkeit des ersten Randbereiches (1a) durch ein lokales Anlassen des Lagerinnenringes (1) herbeigeführt ist.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass in jenem ersten Randbereich (1a) eine Wanddickenreduktion vorgenommen ist.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in jenem ersten Randbereich (1a) eine Innenumfangskerbe ausgebildet ist.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der den Lagerinnenring (1) tragenden Struktur (5) eine Umfangsnut (5b) ausgebildet ist, und dass der erste Randbereich (1a) zumindest abschnittsweise in diese Umfangsnut (5b) hinein abgekröpft wird.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Randbereich an 3 bis 5 voneinander in Umfangsrichtung beabstandeten Kröpfsegmenten in die Umfangsnut (5b) hinein radial einwärts abgekröpft wird.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Randbereich (1b) einen radial einwärts abgekröpften Bord (1b') bildet.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lageraußenring (2) in einem Lagersitz (6) aufgenommen ist, der durch einen Umfangsabschnitt eines Planetenträgers (C) gebildet ist.
Lageranordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lagerinnenring (1) tragende Struktur (5) einen stationären Abschnitt eines Getriebegehäuses (7) darstellt, und dass das Getriebegehäuse (7) einen stirnseitigen Abschluss eine Elektromotors bildet und jene den Lagerinnenring (1) tragende Struktur einen Hohlzylinderabschnitt bildet durch welchen eine Sonnenradwelle hindurchgeführt ist welche ein Sonnenrad treibt das mit Planeten (P) in Eingriff steht die von dem Planetenträger (C) getragen werden.