DE102021205788A1

DE102021205788A1 - Loslageranordnung

Info

Publication number: DE102021205788A1
Application number: DE102021205788.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Barthelme; Helmut Hauck; Sebastian Kraus; Andreas H Kraus; Stefanie Seufert; Alexander Dilje; Hans-Juergen Friedrich; Berthold Beyfuss
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2021-06-08
Publication date: 2022-12-08
Also published as: CN115451020A; US12006981B2; US20220389969A1

Abstract

Offenbart wird eine Loslageranordnung (1) mit einer Lagereinheit (4), die dazu ausgelegt ist, ein rotierendes Bauteil relativ zu einem stationären Bauteil zu lagern und einen ersten stationären Lagerring (40) und einen zweiten rotierbaren Lagerring (42) aufweist, wobei der rotierende Lagerring (42) fest mit dem rotierenden Bauteil verbindbar ist, wobei die Loslageranordnung (1) weiterhin einen Lagerträger (2) aufweist, an dem der stationäre Lagerring (40) im wesentlichen drehfest aber axial verschiebbar befestigt ist, und der dazu ausgelegt ist, fest mit dem stationären Bauteil verbindbar zu sein.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Loslageranordnung gemäß dem Obergriff von Patentanspruch 1.
Loslageranordnungen kommen immer dann zum Einsatz, wenn ein stationärer Lagerring einer Lagereinheit axial relativ zu einem die Lagereinheit aufnehmenden Bauteil beweglich gelagert werden soll. Eine derartige axiale Verschiebung ist insbesondere dann nötig, wenn unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem stationären Bauteil und dem Lager herrschen. Diese unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen führen zu einer veränderlichen Passung zwischen stationärem Lagerring und stationärem Bauteil, die, wenn sie nicht ausgeglichen werden, zu einer Beschädigung des Lagers oder des stationären Bauteils führen kann.
Grund dafür ist, dass diese veränderliche Passung nämlich dazu führt, dass sich der eigentlich stationäre Lagerring mit dem rotierenden Lagerring mit dreht. Dieses Kriechen bzw. Mitrotieren des stationären Lagerrings führt dann zu Beschädigungen an dem Lager und muss deshalb verhindert werden.
Ebenfalls problematisch ist, dass die veränderliche Passung auch zu einer Blockade der axialen Verschiebbarkeit führen kann, was nicht nur das Lager, sondern die gesamte Baueinheit, an der die Loslageranordnung angebracht ist, negativ beeinflusst oder beschädigt.
Um insbesondere den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen zu begegnen, ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, das stationäre Bauteil mit einem sogenannten Inlay zu versehen, das die gleichen thermischen Ausdehnungseigenschaften wie der stationäre Lagerring hat. So ist insbesondere vorgeschlagen worden, zwischen Lagerring und stationärem Bauteil einen Stahlring einzubringen, der jedoch nur mit hohem Aufwand, wie bspw. Schweißen, Löten, Kleben, Schrauben oder In-Situ-Einspritzen, in das stationäre Bauteil eingebracht werden kann. Zudem muss dieser Ring nachträglich spanend bearbeitet werden und auf sämtliche einzelne Elemente abgestimmt sein, sodass die Toleranzen aller Elemente eingestellt werden können. Dies erfordert jedoch einen sehr hohen Montageaufwand, der wiederum auch zu hohen Kosten führt.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Loslageranordnung bereitzustellen, die eine Verdrehsicherung, eine axiale Spielreduzierung und einen Temperaturausdehnungsausgleich bereitstellt und einfach zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Loslageranordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Im Folgenden wird eine Loslageranordnung mit einer Lagereinheit vorgeschlagen, die dazu ausgelegt ist, ein rotierendes Bauteil relativ zu einem stationären Bauteil zu lagern und einen ersten stationären Lagerring und einen zweiten rotierbaren Lagerring aufweist. Dabei ist der rotierende Lagerring fest mit dem rotierenden Bauteil verbindbar. Eine derartige feste Verbindbarkeit kann bspw. mittels Sprengringen oder einem Presssitz herbeigeführt werden.
Um eine möglichst einfache Montage der Loslageranordnung an dem stationären Bauteil zu ermöglichen, weist die Loslageranordnung weiterhin einen Lagerträger auf, der fest mit dem stationären Bauteil verbindbar ist. In dem Lagerträger ist wiederum der stationäre Lagerring im Wesentlichen drehfest, aber axial verschiebbar befestigt. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Loslageranordnung als eine vormontierte Einheit aus Lagerträger und Lagereinheit bereitgestellt ist. Dadurch kann die gesamte Loslageranordnung einfach an dem stationären Bauteil befestigt werden, ohne dass bei der Montage die Toleranzen der einzelnen Bauteile separat und mühsam eingestellt werden müssen.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn in der Loslageranordnung nicht nur eine Lagereinheit, sondern weitere Elemente wie bspw. ein Federelement angeordnet ist. Ein derartiges Federelement ist bspw. vorgesehen, um mit dem Lagerträger und dem stationären Lagerring zusammenzuwirken, sodass der axial verschiebbare stationäre Lagerring axial vorgespannt in dem Lagerträger angeordnet ist. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, einen Lagerträger mit einer darin angeordneten Loslageranordnung bereitzustellen, bei der keine vormontierte Einheit dargestellt ist, sondern bei der der Lagerträger lediglich dazu ausgelegt ist, das Federelement aufzunehmen und erst in der montierten Einbausituation das Federelement den stationären Lagerring vorspannt.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Lagerträger weiterhin ein Anschlagselement auf, das mit dem Federelement oder dem Lagerring zusammenwirkt, um die axiale Beweglichkeit des Lagerrings zu begrenzen. Dies ist insbesondere für eine vormontierte Einheit aus Lagerträger und Lagerring vorteilhaft, da das Anschlagselement gleichzeitig die Lagereinheit an einem Herausfallen hindert. Zudem kann mit dem definierten Anschlagselement, die Vorspannung der Loslageranordnung insgesamt bereits bei der Herstellung eingestellt werden, so dass auf ein mühsames Anpassen der Toleranzen und Vorspannungen beim Einbau verzichtet werden kann.
Bevorzugt sind Lagerträger und Lagereinheit aus dem gleichen Material hergestellt, es ist jedoch auch möglich, dass sie aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, wobei jedoch bevorzugt ist, Materialien, die einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, einzusetzen. Dadurch herrschen zwischen Lagerträger und stationärem Lagerring die gleichen thermischen Ausdehnungsbedingungen, sodass Passungsschwierigkeiten zwischen Lagerträger und stationärem Lagerring aufgrund von gleichen thermischen Ausdehnungen vermieden sind.
Der Lagerträger selbst kann im Wesentlichen topfförmig ausgebildet sein und einen als Topfrand ausgebildeten Flansch aufweisen, der mit mindestens einem Befestigungselement ausgestattet ist, mit dem der Lagerträger an dem stationären Bauteil befestigbar ist. Dadurch ist eine besonders einfache und schnelle Montage der Loslageranordnung und insbesondere des Lagerträgers an dem stationären Bauteil möglich. Je nach Ausgestaltung des stationären Bauteils kann selbstverständlich auch der Topfboden als Flansch ausgebildet und mit dem stationären Bauteil verbindbar sein.
Um eine drehfeste, aber axial verschiebbare Befestigung des stationären Lagerrings in den Lagerträger zu ermöglichen, ist, gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel, der stationäre Lagerring mittels einer formschlüssigen Befestigung drehfest an dem Lagerträger angebracht. Die formschlüssige Befestigung sorgt auch bei starken rotativen Kräften für eine verdrehsichere Anbringung des stationären Lagerrings in dem Lagerträger und damit an dem stationären Bauteil. Eine Beschädigung des Lagers durch Kriechen oder Mitdrehen kann somit zuverlässig verhindert werden.
Dabei ist besonders bevorzugt, wenn mindestens ein erstes Verdrehsicherungselement, das an dem stationären Lagerring angebracht oder an diesem ausgeformt ist, und mindestens ein zweites Verdrehsicherungselement, das an dem Lagerträger angebracht oder an diesem ausgeformt ist, vorgesehen sind, wobei das erste und das zweite Verdrehsicherungselement formschlüssig zusammenwirken, sodass der stationäre Lagerring drehfest in dem Lagerträger befestigt ist. Durch das Zusammenwirken von zwei Verdrehsicherungselementen wird der Formschluss besonders gut ausgebildet.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das erste oder das zweite Verdrehsicherungselement als eine axiale Nut ausgebildet, während das entsprechende Gegenstück, in dem Fall das zweite oder erste Verdrehsicherungselement, als Auskragung ausgebildet ist, die in die axiale Nut formschlüssig eingreift. Die axiale Nut stellt dabei sicher, dass das als Auskragung ausgebildete Verdrehsicherungselement, das in die axiale Nut eingreift, axial in dieser verschiebbar ist, sodass insgesamt der stationäre Lagerring zwar rotativ drehfest befestigt ist, aber eine axiale Beweglichkeit zulässt.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Auskragung komplementär zu der Nut ausgebildet ist. Dadurch können auch kleine Bewegungen in Rotationsrichtung zwischen stationärem Lagerring und Lagerträger vermieden werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Auskragung über eine Verstemmung, eine Umbiegung, eine Einprägung oder ähnliche Formgebung des Lagerträgers ausgebildet. Da insbesondere der Lagerträger als relativ dünnwandiges topfförmiges Element ausgebildet sein kann, können in den Lagerträger leicht derartige Formgebungen eingebracht werden, die wiederum mit dem Lagerring zusammenwirken. Selbstverständlich wäre es natürlich auch möglich, während eines spanenden Prozesses an dem Lagerring eine entsprechende Auskragung auszubilden, die wiederum in eine entsprechende Nut am Lagerträger eingreifen kann.
Alternativ oder zusätzlich ist natürlich auch möglich, formschlüssig auf den Lagerring ein Kunststoffelement aufzuspritzen, das die mindestens eine Auskragung aufweist, die in eine an dem Lagerträger ausgeformte Aufnahme eingreift. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, den Lagerring als Ganzes auf seiner dem Lagerträger zugewandten Außenfläche zu umspritzen, sodass der aufgespritzte Kunststoff formschlüssig in Unebenheiten an dem Lagerring eingreifen kann und diesen vollständig umgibt.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist gleichermaßen möglich, ein separates zusätzliches Verdrehsicherungselement vorzusehen, das formschlüssig mit dem Lagerring und dem Lagerträger zusammenwirkt. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, das Verdrehsicherungselement formschlüssig an dem Lagerträger anzuspritzen und/oder in der Aufnahme an dem Lagerring auszuformen.
Eine derartige aufgespritzte Auskragung ist insbesondere vorteilhaft bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem der Lagerträger topfförmig ausgebildet ist und die axiale Nut als durchgängige schlitzförmige Aussparung in der Topfwand und/oder dem Topfboden und/oder dem Topfrand des Lagerträgers ausgebildet ist. Dadurch entsteht ein kronenförmiger Lagerträger mit breiten Aussparungen, in die die aufgespritzten Auskragungen des Kunststoffelements eingreifen können. Da insbesondere bei Kunststoff die rotativen Kräfte zu einer Beschädigung der Auskragung führen können, kann bei einer solchen Ausgestaltung die Kraft auf viele großflächig ausgebildete Auskragungen verteilt werden, sodass auch bei hohen rotativen Kräften eine sichere Befestigung des Lagerrings im Lagerträger möglich ist. Somit ist ein Ausführungsbeispiel vorteilhaft, bei dem der stationäre Lagerring an dem Lagerring ausgeformte Auskragungen aufweist, oder ein mit dem Lagerring drehfest verbundenes Verdrehsicherungselement Auskragungen aufweist, wobei die Auskragungen dazu ausgelegt sind, von den schlitzförmigen Ausnehmungen eines zackenförmigen Lagerträgers aufgenommen zu werden.
Selbstverständlich ist natürlich auch möglich, lediglich eine einzelne/kleinflächige nasenförmige Auskragung an dem Kunststoffelement vorzusehen, die in eine einzige Nut eingreift. Dies ist insbesondere bei rotativ wenig belasteten Loslageranordnungen vorteilhaft.
Neben der zackenförmigen Ausgestaltung des Lagerträgers ist ebenfalls vorteilhaft, an dem Lagerträger insbesondere in der Topfwand oder am Topfboden lediglich eine beidseits axial begrenzte Nut auszubilden oder auch Durchgangsöffnung, insbesondere ein Langloch, um die Auskragung aufzunehmen. Derartige Aussparungen, insbesondere Langlöcher, sind einfach zu fertigen und stellen eine gute Aufnahme für die Auskragung bereit. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Auskragung derart ausgebildet ist, dass sie in die Öffnung während eines Montageprozesses einschnappen kann.
In einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel wird der Formschluss zwischen Lagerträger und Lagerring lediglich über eine gewisse Ovalität oder Welligkeit der Befestigungspartner bereitgestellt. Da üblicherweise weder Lagerring noch Lagerträger ideal rund ausgeformt werden können, kann diese fertigungsbedingte Ungenauigkeit auch dazu ausgenutzt werden, einen Formschluss zwischen Lagerring und Lagerträger bereitzustellen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:

1 - 4: ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Loslageranordnung in verschiedenen Ansichten;
5 - 8: ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Loslageranordnung in verschiedenen Ansichten;
9: ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Loslageranordnung;
10 - 13: ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Loslageranordnung in verschiedenen Ansichten; und
14 - 17: ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Loslageranordnung in verschiedenen Ansichten.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die angehängten Figuren zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Loslageranordnung 1 mit einem Lagerträger 2, in dem eine Lagereinheit 4 und ein Federelement 6 angeordnet sind. Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen eine Loslageranordnung 1, die beispielsweise für die Lagerung einer Welle in einem Gehäuse eingesetzt werden kann, wobei das Gehäuse stationär und die Welle rotierend ist. Selbstverständlich ist die Loslageranordnung 1 auch bei anderen Anwendungen z.B. einem stationären Bolzen und einem rotierenden Gehäuse einsetzbar.
Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn Lagerträger 2 und Lagereinheit 4 aus dem gleichen Material, oder zumindest aus Materialien mit gleichen oder ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt sind. Dadurch können Passungsänderungen im Betrieb vermieden werden.
Der Lagerträger 2 ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen topfförmig ausgebildet und weist einen als Flansch 20 ausgebildeten Topfrand, eine Topfwand 22 und einen Topfboden 24 auf, wobei der Topfboden 24 eine große Aussparung 26 aufweist, um die Loslageranordnung 1 an dem beweglichen Bauteil (nicht dargestellt) anzubringen. Weiterhin weist der Lagerträger 2 Befestigungsmöglichkeiten 28 auf, die umfänglich vorzugsweise gleich beabstandet entlang des Flansches 22 angeordnet sind. Die Befestigungselemente 28 können, als Durchgangslöcher ausgebildet sein, die zur Aufnahme von Schrauben geeignet sind. Selbstverständlich sind auch andere Befestigungselemente wie beispielsweise Gewindedurchhalsungen oder separate Inserts möglich.
Die Lagereinheit 4 umfasst einen Lageraußenring 40, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als stationärer Lagerring ausgebildet ist, und einen hier rotierbaren Lagerinnenring 42, die zueinander beabstandet angeordnet sind und zwischen sich Wälzkörper 44 aufnehmen, die von einem Käfig 46 geführt und gleichmäßig beabstandet gehalten werden. Wie oben erwähnt sind die Ausführungsbeispiele insbesondere für eine Wellenlagerung in einem Gehäuse geeignet bei denen der Außenring drehfest aber axial verschiebbar angeordnet ist. Es ist jedoch gleichermaßen möglich den Lagerinnenring axial verschiebbar auszubilden. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere bei rotierenden Gehäusen, wie bspw. einer Hohlwelle vorteilhaft.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist weiterhin die Lagereinheit als Kugellager ausgebildet, es sind jedoch auch sämtliche anderen Arten an Wälzlagern und Gleitlagern möglich.
Weiterhin ist den Figuren zu entnehmen, dass neben der Lagereinheit 4 auch ein Federelement 6 in dem Lagerträger 2 angeordnet ist. Dieses Federelement 6 sorgt dafür, dass der Lageraußenring 40 vorgespannt in dem Lagerträger 2 angeordnet ist. Dabei stützt sich das Federelement 6 zum einen an dem Topfboden 24 des Lagerträgers 2 ab und liegt an der anderen Seite an einer Stirnseite 50 des Lageraußenrings 40 an.
Um insbesondere eine vormontierte Loslageranordnung 1 bereitzustellen, kann der Lagerträger 2 weiterhin an der Flanschseite mit einem Anschlag 32 ausgestattet sein, der den Lageraußenring 40 an seiner anderen Stirnseite 52 kontaktiert und abstützt. Dadurch ist auch möglich, die Lagereinheit insgesamt in einer bereits vorgespannten Ruheposition in dem Lagerträger 2 anzuordnen. Gleichzeitig kann die gesamte Loslageranordnung 1, ohne Rücksicht auf Toleranzen nehmen zu müssen, an einem stationären Bauteil befestigt werden, sodass eine besonders einfache Montage möglich ist. Als Federelement 6 wird bevorzugt eine Wellenfeder aus einem Flachdraht verwendet. Es ist jedoch auch jede andere Art von Federelement 6, wie beispielsweise eine Tellerfeder, gleichermaßen möglich.
Wie oben erwähnt ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen die Loslageranordnung 1 eine Loslageranordnung, bei der der Außenring 40 stationär, aber axial verschiebbar ist, während der Lagerinnenring 42 rotierbar mit einer hier nicht dargestellten Welle verbindbar ist. Der Lagerträger 2, der die Lagereinheit 4 aufnimmt, wird dagegen fest und auch axial nicht verschiebbar mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) verbunden, in dem die nicht dargestellte Welle gelagert ist.
Um die Lagereinheit 4 in dem Lagerträger 2 axial verschiebbar, aber drehfest zu befestigen, weist in dem in 1 und detailliert in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Lageraußenring 40 als erstes Verdrehsicherungselement eine axial verlaufende Nut 48 auf, die mit einer als zweites Verdrehsicherungselement ausgebildeten Einprägung 34 an dem Lagerträger 2 zusammenwirkt. Die als Einprägung 34 ausgebildete Auskragung am Lagerträger 2 ist auch 3 zu entnehmen. Eine derartige Einprägung 34 kann einfach durch ein entsprechendes Prägewerkzeug hergestellt werden. Da insbesondere die Wandungen (hier die Topfwand 22) des Lagerträgers 2 relativ dünn ausgebildet sind, ist eine derartige Einprägung 34 einfach herzustellen. Die Form der Einprägung 34 entspricht im Wesentlichen der Nut 48, wie einem Vergleich der 2 und 3 zu entnehmen ist.
Um die axiale Bewegbarkeit der Lagereinheit 4 in dem Lager 2 zu beschränken und eine vormontierte Einheit aus Lagerträger und Lager und Federelement bereitzustellen, sind weiterhin an dem Lagerträger 2 Verstemmungen 32 ausgebildet (siehe insbesondere 4), die nach Einbau der Komponenten von Federelement 6 und Lagereinheit 4 ausgebildet werden und das Lager 4 in dem Lagerträger 2 axial sichern. Dabei kann das Lager 4 in einer Vorspannposition gegen die Feder 6 eingebaut sein, es ist jedoch auch möglich, die Feder im unbelasteten Zustand in dem Lagerträger 2 vorzusehen.
Das Federelement 6 liegt in dem in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einerseits am Bodenbereich 24 des Lagerträgers 2 an und stößt an der anderen Seite gegen die Stirnfläche 50 des Lageraußenrings 40. Die Verstemmung 32 wirkt vorzugsweise mit der anderen Stirnfläche 52 des Lageraußenrings 40 zusammen.
Die 5 bis 8 zeigen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Loslageranordnung 1, wobei ebenfalls wieder eine Lagereinheit 4 in einem Lagerträger 2 angeordnet ist und weiterhin ein Federelement 6 zur Vorspannung bereitgestellt ist. Im Gegensatz zu dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch die Position der Lagereinheit 4 und des Federelements 6 in dem Lagerträger 2 vertauscht. Somit liegt das Federelement 6 einerseits an der Stirnfläche 52 des Lageraußenrings 40 und andererseits an dem Anschlag 32 an, der von dem Lagerträger 2 durch eine entsprechende Verstemmung gebildet wird.
Um die axiale Verschiebbarkeit, aber drehfeste Anordnung des Lageraußenrings 40 in dem Lagerträger 2 zu gewährleisten, ist in dem in den 5 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls wieder eine axiale Nut 48 in dem Lageraußenring ausgebildet, in die jedoch eine durch eine Umbiegung des Bodenbereichs 24 ausgebildete Auskragung 34 aufgenommen ist. Diese Auskragung 34 wirkt wieder mit der Nut 48 zusammen, sodass eine drehfeste Verbindung hergestellt ist. Dabei ist die Auskragung 34 wiederum komplementär zu der Nut 48 ausgebildet, wie den Ansichten des Lagerrings aus 6 und des Lagerträgers in 7 zu entnehmen ist. 8 zeigt ebenfalls nochmals die auskragende Umbiegung 34 im Bodenbereich 24 des Lagerträgers 2 in ihrem in der Nut 48 aufgenommenen Zustand.
9 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Loslageranordnung 1, wobei hier die Verstemmung 32 am Lagerträger sowohl für eine axiale Begrenzung der Beweglichkeit als auch eine drehfeste Befestigung des Lageraußenrings 40 in dem Lagerträger 2 sorgt. Dazu ist wiederum an dem Lageraußenring 40 eine Nut 48 ausgebildet, in die in diesem Ausführungsbeispiel die Verstemmung 32 eingreift. Dadurch, dass sich die Nut 48 nicht über die gesamte Länge des Lageraußenrings erstreckt, sondern nur bis zu einem gewissen Bereich, in diesem Fall der Stufe 54, ist der Lageraußenring auch verliersicher in dem Lagerträger 2 angebracht.
Weiterhin zeigt 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Federelement 6. Während in den 1 bis 8 das Federelement 6 als Wellenfeder aus einem Flachdraht hergestellt ist, ist in 9 eine ringförmige Tellerfeder als Federelement 6 vorgesehen. Auch diese Tellerfeder 6 stützt sich einerseits an dem Bodenbereich 24 des Lagerträgers 2 und andererseits an der Stirnfläche 50 des Lageraußenrings 40 ab.
Neben dem, dass am Lagerträger 2 bzw. am Lagerring 40 selbst die Verdrehsicherungselemente 48, 34 angeordnet sind, ist auch möglich, ein separates Verbindungselement 60 vorzusehen, das in den dargestellten Ausführungsbeispielen formschlüssig an dem Lagerring 40 befestigt ist und formschlüssig in ein entsprechendes Element am Lagerträger 2 eingreift. Selbstverständlich ist es natürlich auch möglich, das Verbindungselement 60 an dem Lagerträger 2 zu befestigen und in formschlüssiger Zusammenwirkung mit dem Lagerring 40 zu bringen.
Die 10 bis 17 zeigen zwei verschiedene Ausführungsbeispiele für ein derartiges Verbindungselement 60, das formschlüssig sowohl mit dem Lagerring 40 als auch mit dem Lagerträger 2 zusammenwirkt und so die formschlüssige Befestigung des Lagerrings 40 im Lagerträger 2 bereitstellt.
10 zeigt einen analogen Aufbau der Loslageranordnung 1, wie in den 1 bis 8 dargestellt. Für die drehfeste Verbindung ist jedoch an dem Lageraußenring 40 das Verbindungselement 60 (genauer dargestellt in 1 la + 11b) angebracht, das mit dem Lageraußenring 40 fest, insbesondere formschlüssig, verbunden ist. Weiterhin weist das Verbindungselement 60 eine Kronenform mit sich axial erstreckenden Zacken 62, einem sich radial erstreckenden Ringbereich 64 und einem Flanschbereich 66 auf, wobei sich der radial erstreckende Ringbereich 64 entlang der Stirnfläche 50 des Lageraußenrings 40 erstreckt. Wie weiterhin 10 zu entnehmen, weist der Lagerring 40 weiterhin eine Nut 48 auf, die sich in einem Randbereich zwischen Radialfläche 54 und Stirnfläche 50 des Lageraußenrings erstreckt. In diese Nut 48 wird der Flansch 66 des Verbindungselements 60 formschlüssig eingeformt, bspw. mittels Verstemmens oder Umbördelns oder Einrollens. Dazu kann die Nut 48, wie insbesondere der Detailansicht von 11a zu entnehmen ist, zusätzliche Strukturen 56 aufweisen, in denen das Material des Flanschbereichs 66 aufgenommen werden kann.
Um auch den Lagerring 40 drehfest in dem Lagerträger 2 zu befestigen, sind in dem Bodenbereich 24 des Lagerträgers 2 weiterhin Aussparungen 36 vorgesehen, in denen die sich axial erstreckenden Zacken 62 des Verbindungselements 60 aufnehmbar sind. Somit bilden die Aussparungen 36 das zweite Verdrehsicherungselement, während die Nut 48 mit der Struktur 56 und dem Flansch 66 das erste Verdrehsicherungselement ausbildet.
Für eine axiale Begrenzung der axialen Beweglichkeit des Lagerrings 40 auch im vorgespannten Zustand durch das Federelement 6 sind wiederum Verstemmungen 32 vorgesehen, wie insbesondere den 10 und 12 zu entnehmen ist. Die Aufnahme der zackenförmigen Elemente 62 in den Aussparungen 36 am Lagerträger ist insbesondere auch 13 zu entnehmen.
Die 14 bis 17 zeigen ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Loslageranordnung 1 mit einem Verbindungselement 60. Dabei ist, wie insbesondere 14 zu entnehmen, auf den Lageraußenring der Lagereinheit 4 ein Verbindungselement 60 aufgebracht. Diese Aufbringung erfolgt vorzugsweise mittels Umspritzens, sodass das Verbindungselement 60 formschlüssig an dem Außenring 40 der Lagereinheit 4 angebracht ist. Selbstverständlich sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten, wie bspw. auch stoffliche Befestigungen, insbesondere Kleben möglich. Das Verbindungselement 60 kann bevorzugt aus Kunststoff gefertigt sein, es ist jedoch auch möglich, das Verbindungselement 60 aus einem metallischen Werkstoff zu fertigen.
Da gerade bei Kunststoff jedoch die Gefahr besteht, dass bei hohen umfänglichen Belastungen kleinflächige Verdrehsicherungselemente abgeschert werden, sind bei dem Ausführungsbeispiel der 14 mehrere Verdrehsicherungselemente 62 als großflächige Zähne ausgebildet. Diese großflächigen Verzahnungen 62 wiederum wirken mit Ausnahmen 36 in dem Lagerträger 2 zusammen. 15 zeigt einen zugehörigen Lagerträger 2, der im Wesentlichen topfförmig mit einem Flanschbereich, einem Topfwandbereich 22 und einem Topfbodenbereich 24 ausgestattet ist. Dadurch, dass sich jedoch die Aussparungen 34 von dem Flansch 22 bis zu dem Bodenbereich 24 erstrecken, zeigt der Lagerträger eine Kronenform mit durch die Aussparung 36 getrennten Zackenelementen 38.
In der Einbausituation, wie sie in den 16 und 17 dargestellt ist, ist wie schon bekannt, neben dem Lagerring mit dem Verbindungselement 60 auch noch ein Federelement 6 vorgesehen, das für eine vorgespannte axiale Lagerung des Lagerrings 40 sorgt. Das Federelement 6 liegt wiederum an der einen Seite an dem Bodenbereich 24 an und kontaktiert auf seiner anderen Seite die Stirnfläche 50 des Lageraußenrings und das aufgespritzte Verbindungselement 60. Die sich bis in den Flanschbereich erstreckende Aussparung 36 ermöglicht durch den im Flansch 20 ausgebildeten Aussparungbereich 36-2 (siehe 17), dass der Lagerring 40 mit dem aufgespritzten Verbindungselement 60 und den Zacken 62 in den Lagerträger 2 einschiebbar ist.
Um eine axiale Beweglichkeit des Lagers 4 in dem Lagerträger 2 zu begrenzen und eine vormontierte Einheit bereitzustellen, ist wiederum am Übergang zwischen Flanschbereich 20 und Wandfläche 22 eine in den Figuren nicht dargestellte Verstemmung 32 vorgesehen, die für die axiale Befestigung des Lagers sorgt.
Insgesamt ist anzumerken, dass sämtliche Ausführungsbeispiele und die darin gezeigten Merkmale untereinander auch anders kombiniert vorliegen können. So kann statt der Wellenfeder immer eine Tellerfeder, wie in 6 dargestellt, verwendet werden. Ebenfalls ist die Anordnung von Lagereinheit 4 und Federelement 6 beliebig wählbar. Es ist weiterhin möglich, sowohl an der einen als auch an der anderen Seite des Lagers 4 ein entsprechendes Federelement 6 vorzusehen. Statt der den Anschlag 32 ausbildenden Verstemmung sind selbstverständlich auch andere Möglichkeiten, einen Anschlag 32 bzw. eine axiale Bewegungsbegrenzung des Lagerrings vorzusehen, vom Schutzumfang umfasst.
Insgesamt kann mit der vorgeschlagenen Loslageranordnung 1 eine einfach zu handhabende Einheit bereitgestellt werden, die in ihrer Gesamtheit direkt eingebaut werden kann, ohne auf Toleranzen von Gehäuse, Welle, Lager, Sprengring, Elastomerring und Feder eingehen zu müssen. Ebenfalls reduziert die Verwendbarkeit einer gesamten vormontierten Einheit die Montagezeit und damit Montagekosten. Dadurch, dass Lagerträger 2 und Lagereinheit 4 aus dem gleichen Material oder aus sich thermisch ähnlich ausdehnenden Materialen gefertigt sind, kann eine drastische Reduktion des negativen Einflusses von unterschiedlichen temperaturbedingten Ausdehnungen von Lager und Leichtmetall eines Gehäuses erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Loslageranordnung
2: Lagerträger
20: Flansch
22: Topfwand
24: Topfboden
26: Aussparung
28: Befestigungselement
30: Anlagefläche
32: Anschlag
34: Verdrehsicherungselement - Einprägung
36: Aussparung
38: Zackenelement
4: Lagereinheit
40: Lageraußenring
42: Lagerinnenring
44: Wälzkörper
46: Käfig
48: Verdrehsicherungselement - Nut
50; 52: Stirnflächen des Lagerrings
54: Stufe
56: Struktur
60: Verbindungselement
62: Verdrehsicherungselement - Zacken
64: Ringbereich
66: Flanschbereich

Claims

Loslageranordnung (1) mit einer Lagereinheit (4), die dazu ausgelegt ist, ein rotierendes Bauteil relativ zu einem stationären Bauteil zu lagern und einen ersten stationären Lagerring (40) und einen zweiten rotierbaren Lagerring (42) aufweist, wobei der rotierende Lagerring (42) fest mit dem rotierenden Bauteil verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Loslageranordnung (1) weiterhin einen Lagerträger (2) aufweist, an dem der stationäre Lagerring (40) im wesentlichen drehfest aber axial verschiebbar befestigt ist, und der dazu ausgelegt ist, fest mit dem stationären Bauteil verbindbar zu sein.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Loslageranordnung (1) als eine vormontierte Einheit aus Lagerträger (2) und Lagereinheit (4) bereitgestellt ist.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei weiterhin in dem Lagerträger (2) ein Federelement (6) angeordnet ist, das mit dem Lagerträger (2) und dem stationären Lagerring (40) derart zusammenwirkt, dass der axial verschiebbare Lagerring (40) axial vorspannt in dem Lagerträger (2) angeordnet ist.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 3, wobei an dem Lagerträger (2) ein Anschlagselement (32) ausgebildet ist, das mit dem Federelement (6) oder dem Lagerring (40) zusammenwirkt, um die axiale Beweglichkeit des Lagerrings (40) zu begrenzen.
Loslageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der stationäre Lagerring (40) mittels einer formschlüssigen Befestigung drehfest an dem Lagerträger (2) angebracht ist.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 5, wobei mindestens ein erstes Verdrehsicherungselement (48), das an dem stationären Lagerring (40) angebracht oder an dem stationären Lagerring (40) ausgeformt ist, und mindestens ein zweites Verdrehsicherungselement (34) das an dem Lagerträger (2) angebracht oder an dem Lagerträger (2) ausgeformt ist, vorgesehen sind, wobei das erste und das zweite Verdrehsicherungselement (48, 34) formschlüssig zusammenwirken, so dass der stationäre Lagerring (40) drehfest in dem Lagerträger (2) befestigt ist.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 6, wobei das erste oder das zweite Verdrehsicherungselement eine axiale Nut (48) ist und das zweite oder erste Verdrehsicherungselement eine Auskragung (34) ist, die in die axiale Nut (48) formschlüssig eingreift.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 7, wobei die Auskragung (34) komplementär zu der Nut (48) ausgebildet ist.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Auskragung (34) über eine Verstemmung, eine Umbiegung, eine Einprägung oder ähnliche Formgebung des Lagerträger (2) ausgebildet ist.
Loslageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei ein separates Verbindungselement (60) vorgesehen ist, das das erste oder zweite Verdrehsicherungselement (62) aufweist und formschlüssig mit dem Lagerring (40) und dem Lagerträger (2) zusammenwirkt.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 10, wobei das Verbindungselement (60) ein formschlüssig auf den Lagerring (40) oder auf den Lagerträger (2) angebrachtes oder aufgespritztes Kunststoffelement ist, das als mindestens ein Verdrehsicherungselement eine Auskragung (62) aufweist, die in mindestens ein an dem Lagerträger (2) bzw. Lagerring (40) ausgeformtes Verdrehsicherungselement in Form einer Aufnahme (36) eingreift.
Loslageranordnung (1) nach Anspruch 11, wobei das separate Verbindungselement (60) kronenförmig ausgebildet ist, wobei die Auskragungen (62) als sich axial erstreckenden Zacken ausbilden sind, die formschlüssig in die am der Lagerträger (2) ausgebildeten, komplementär zu den Zacken ausgebildeten, Aufnahmen (36), eingreifen.
Loslageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei der Lagerträger (2) topfförmig ausgebildet ist und die axiale Nut als durchgängige, aber axial begrenzte Aussparung in der Topfwand und/oder dem Topfboden und/oder dem Topfrand des Lagerträgers ausgebildet ist.
Loslageranordnung (1) nach einem der Anspruch 5 bis 12, wobei die Aussparung (36) als einseitig axial offener Schlitz ausgebildet ist, der sich von dem Topfboden (24) entlang der Topfwand (22) zu dem Topfrand (20) erstreckt, wobei vorzugsweise mehrere Aussparungen (36) vorgesehen sind, so dass der Lagerträger (2) diskrete, zackenförmige, die Topfwand (22) und den Torfboden (24) bildende Elemente aufweist, die von dem ringförmigen Flansch (20) getragen sind.
Loslageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lagerträger (2) und/oder der stationäre Lagerring (40) und/oder das Verbindungselement (60) im Querschnitt leicht oval und/oder wellig ausgestaltet ist, so dass über die Ovalität und/oder Welligkeit ein Formschluss bereitgestellt ist.