DE102018123495A1

DE102018123495A1 - Reibungsreduziertes Kugellager mit Schleuderscheibe

Info

Publication number: DE102018123495A1
Application number: DE102018123495.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Werner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kugellager (1) mit einem rotierenden inneren Lagerring (3) und einem drehstarren äußeren Lagerring (2), die übereinstimmend je eine Laufbahn (6, 7) aufweisen, in denen als Kugeln (5) ausgeführte Wälzkörper geführt sind und das Kugellager (1) auf beiden Seiten eine Dichtungsanordnung (9) einschließt, bestehend aus einer einteiligen, aus Stahl hergestellten Schleuderscheibe (8), die mit einem Befestigungsabschnitt (11) kraftschlüssig in einer Aufnahme (13) des inneren Lagerrings (3) lagefixiert ist und dessen U-förmig ausgebildeter Dichtkragen (14) berührungslos unter Einhaltung eines Spaltmaßes (15) bis an zumindest eine Dichtfläche (16) des äußeren Lagerrings (2) geführt ist und die Kugeln (5) sowie die Laufbahnen (6, 7) des Kugellagers (1) oberflächenbeschichtet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugellager mit einem rotierenden Innenring und einem drehstarren Außenring, die übereinstimmend je eine Laufbahn aufweisen, in denen als Kugeln ausgeführte Wälzkörper geführt sind und eine Dichtungsanordnung des Kugellagers eine einteilige aus Stahl hergestellte Schleuderscheibe umfasst, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
Aus der EP 3 020 990 A1 ist ein Kugellager bekannt, das zur Abdichtung eine armierte Dichtscheibe umfasst, die in einer Ringnut eines drehstarr angeordneten äußeren Lagerrings positioniert ist. Innenseitig bildet die Dichtscheibe zumindest eine Dichtlippe, die schleifend an einer Wandung des umlaufenden Innenrings abgestützt ist. Die schleifende Dichtung verursacht ein Reibmoment, verbunden mit einer nachteiligen Temperaturerhöhung des gesamten Lagers.
In der DE 34 14 106 C1 ist eine Abdichtung für ein Wälzlager gezeigt, die eine an dem Außenring befestigte Dichtscheibe umfasst, welche sich radial unter Einhaltung eines Ringspaltes bis an die Mantelfläche des Innenrings erstreckt.
Die US 6 283 634 A zeigt ein für Getriebe von Fahrzeugen bestimmtes Kugellager, bei dem zur Abdichtung ein Dichtungsring vorgesehen ist, der an dem inneren Lagerring befestigt ist und der außenseitig bis auf ein Spaltmaß an den äußeren Lagerring geführt ist.
Eine weitere Dichtungsanordnung ist aus der DD 47 076 bekannt, die eine einteilig aus Blech hergestellte Deckscheibe zur Abdichtung eines zwischen zwei Lagerringen eines Wälzlagers gebildeten Lagerspalts vorgesehen ist. Die an dem äußeren Lagerring fixierte Deckscheibe bildet radial innenseitig eine Bördelung, die berührungslos bis auf einen Dichtspalt an den inneren Lagerring geführt ist.
Die DE 10 2009 021 470 A1 offenbart eine Dichtungsanordnung für ein Wälzlager mit einem Abdeckelement, das über einen Befestigungsabschnitt an dem äußeren Lagerring fixiert ist. Ein radial innenseitiger Dichtkragen des Abdeckelementes ist berührungslos bis an einen gestuften Abschnitt des inneren Lagerrings geführt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein funktional verbessertes, reibungsreduziertes und zuverlässiges Kugellager bereitzustellen, das einfach und kostengünstig realisierbar ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das gemäß der Erfindung aufgebaute Kugellager besteht aus einem rotierenden inneren Lagerring und einem drehstarren äußeren Lagerring, das auf beiden Seiten des Kugellagers eine Dichtungsanordnung einschließt mit einer einteiligen, aus Stahl hergestellten Schleuderscheibe, die mittels eines Befestigungsabschnitts kraftschlüssig in einer Aufnahme des Innenrings lagefixiert ist. Ein U-förmig ausgebildeter Dichtkragen der Schleuderscheibe ist berührungslos unter Einhaltung eines Spaltmaßes bis an zumindest eine Dichtfläche des äußeren Lagerrings geführt. Alle Kugeln sowie die Laufbahnen in dem Innenring und dem Außenring des Kugellagers sind zur Erzielung einer verbesserten Härte und / oder zur Reibungsminderung oberflächenbeschichtet.
Mit dem erfindungsgemäßen Kugellagerkonzept, bestehend aus einer berührungsloser Dichtung bzw. Schleuderscheibe sowie oberflächenbeschichteten in Wirkverbindung stehenden Bauteilen, ist ein reibungsreduziertes Kugellager realisierbar, das bevorzugt zur Lagerung von Getriebewellen einsetzbar ist.
Durch eine Fixierung der Schleuderscheibe an dem inneren Lagerring stellt sich ein auch Spaltmaß genannter Dichtspalt zwischen dem Außenring und einem Dichtkragen der Schleuderscheibe ein. Diese Anordnung bewirkt, dass sich im Betriebszustand des Getriebes bedingt durch eine Schleuderwirkung der rotierenden Schleuderscheibe der Innenraum des Kugellagers vor einem zu großen Ölstrom geschützt wird, wodurch sich Planschverluste im Lagerinnenraum des Kugellagers entscheidend reduzieren. Bevorzugt ist der berührungslos mit dem äußeren Lagerring zusammenwirkende Dichtkragen der Schleuderscheibe so angeordnet, dass der Dichtkragen wenigstens eine Dichtfläche des äußeren Lagerrings zumindest teilweise radial überdeckt.
Gleichzeitig unterbindet die erfindungsgemäß positionierte, als Schleuderscheibe ausgeführte Dichtung den Eintritt von Schmutzpartikel in das Kugellager, so dass die Laufbahnen beider Lagerringe vor Verunreinigungen bzw. Verschmutzung geschützt sind und oberflächeninduzierte Ausfälle durch Partikelüberrollungen verhindert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Konzept ist damit auch ein zuverlässiges Kugellager realisierbar.
Ein Rillenkugellager, welches alle zuvor genannten erfindungsgemäßen Maßnahmen einschließt, vermeidet eine Dichtungsreibung sowie Planschverluste innerhalb des Kugellagers aufgrund der an dem rotierenden Innenring befestigten und berührungslos mit dem drehstarren Außenring zusammenwirkenden Schleuderscheibe. Weiterhin ist eine verringerte Lagerreibung durch eine Oberflächenbeschichtung der Laufbahnen und Wälzkörper erzielbar, die zu einer verbesserten Härte und/oder einer reduzierten Reibung führt. Somit kann mit Hilfe des in einem Getriebe eingesetzten erfindungsgemäßen Kugellagers der CO₂ Ausstoß des Fahrzeugs um - 0,05 g CO₂ / km reduziert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dichtkragen der Schleuderscheibe gemeinsam mit einer waagerecht ausgerichteten Dichtfläche und einer senkrecht verlaufenden Dichtfläche des äußeren Lagerrings ein Dichtlabyrinth bildet. Dadurch stellt sich ein verlängerter Dichtspalt ein, der die Dichtqualität der Dichtungsanordnung verbessert.
Als bevorzugte Oberflächenbeschichtung der Kugeln sowie der Laufbahnen des Kugellagers, um die Härte der Oberfläche zu steigern und/oder die Lagerreibung zu mindern, bietet es sich an, die betreffende Oberfläche zu brünieren oder zu carbonitrieren. Carbonitrierte Laufbahnen sind weniger anfällig gegen Ausfälle durch Partikelüberrollungen. Weiterhin bietet es sich an, insbesondere die Kugeln des Wälzlagers mit Durotect B zu beschichten, um die Reibung zu verbessern.
Eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schleuderscheibe mit einem gekröpften Befestigungsabschnitt in einem ringförmigen Freistich der Aufnahme des inneren Lagerrings verrastet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einer Figur näher beschrieben, in der ein Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das in der einzigen Figur gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigt:

1: ein erfindungsgemäß aufgebautes Kugellager in einem Halbschnitt.

In 1 ist in einem Halbschnitt ein als Radial-Rillenkugellager aufgebautes Kugellager 1 dargestellt. Zwischen einem äußeren, drehstarr positionierten, beispielsweise in einem Getriebegehäuse (nicht gezeigt) eingesetzten Lagerring 2 und einem inneren, beispielweise mit einer Getriebewelle (nicht gezeigt) verbundenen, rotierenden Lagerring 3 sind in einem Wälzkörperkäfig 4 geführte, als Kugeln 5 ausgeführte Wälzkörper eingesetzt. Die Kugeln 5 sind jeweils in als Laufrillen gestaltete Laufbahnen 6, 7 des äußeren Lagerrings 2 und des inneren Lagerrings 3 geführt. An den axialen Außenseiten des Kugellagers 1 zwischen den Lagerringen 2, 3 ist beidseitig eine erfindungsgemäße, ringförmig umlaufende Schleuderscheibe 8 als Dichtungsanordnung 9 vorgesehen, die einen Ringspalt zwischen den Lagerringen 2, 3 abdeckt und damit einen Lagerinnenraum 10 abdichtet. Die Schleuderscheibe 8 ist als ein einteilig aus einem Blech, insbesondere einem Stahlblech spanlos geformter Deckel ausgebildet. Im montierten Zustand ist die Schleuderscheibe 8 über einen gekröpften bzw. wulstartig geformten Befestigungsabschnitt 11 in einer gestuften, einen Freistich 12 einschließenden, komplementär ausgebildeten Aufnahme 13 des inneren Lagerrings 3 kraft- und / oder formschlüssig, beispielsweise eingestemmt oder verspreitzt lagefixiert. In radialer Richtung erstreckt sich die Schleuderscheibe 8 zu dem äußeren Lagerring 2, wobei ein Dichtkragen 14 der Schleuderscheibe 8 bis auf ein Spaltmaß 15 an eine Dichtfläche 16 geführt ist. Der U-förmig gestaltete Dichtkragen 14 bildet mit der waagerecht verlaufenden Dichtfläche 16 sowie einer senkrecht ausgerichteten Dichtfläche 17 ein Dichtlabyrinth 18.
Bezugszeichenliste

1: Kugellager
2: Lagerring außen
3: Lagerring innen
4: Wälzlagerkäfig
5: Kugel
6: Laufbahn
7: Laufbahn
8: Schleuderscheibe
9: Dichtungsanordnung
10: Lagerinnenraum
11: Befestigungsabschnitt
12: Freistich
13: Aufnahme
14: Dichtkragen
15: Spaltmaß
16: Dichtfläche (waagerecht)
17: Dichtfläche (senkrecht)
18: Dichtlabyrinth

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

EP 3020990 A1 [0002]
DE 3414106 C1 [0003]
US 6283634 A [0004]
DE 102009021470 A1 [0006]

Claims

Kugellager mit einem rotierenden inneren Lagerring (3) und einem drehstarren äußeren Lagerring (2), die übereinstimmend je eine Laufbahn (6, 7) aufweisen, in denen als Kugeln (5) ausgeführte Wälzkörper geführt sind und das Kugellager (1) auf beiden Seiten eine Dichtungsanordnung (9) einschließt, bestehend aus einer einteiligen, aus Stahl hergestellten Schleuderscheibe (8), die mit einem Befestigungsabschnitt (11) kraftschlüssig in einer Aufnahme (13) des inneren Lagerrings (3) lagefixiert ist und dessen U-förmig ausgebildeter Dichtkragen (14) berührungslos unter Einhaltung eines Spaltmaßes (15) bis an zumindest eine Dichtfläche (16) des äußeren Lagerrings (2) geführt ist und die Kugeln (5) sowie die Laufbahnen (6, 7) des Kugellagers (1) oberflächenbeschichtet sind:
Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkragen (14) der Schleuderscheibe (8) gemeinsam mit einer senkrecht ausgerichteten Dichtfläche (17) und einer waagerecht verlaufenden Dichtfläche (16) des äußeren Lagerrings (2) ein Dichtlabyrinth (18) bildet.
Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (5) sowie die Laufbahnen (6, 7) des Kugellagers (1) carbonitriert sind.
Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (5) sowie die Laufbahnen (6, 7) des Kugellagers (1) brüniert sind.
Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuderscheibe (8) mit einem gekröpften Befestigungsabschnitt (11) in einem ringförmigen Freistich (12) der Aufnahme (13) des inneren Lagerrings (3) verrastet.