DE10355407B3

DE10355407B3 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE10355407B3
Application number: DE10355407A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Buchheim; Alexander Dilje; Helmut Hauck; Jürgen Stürzenberger; Klaus Wendt
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1), bestehend aus einem Lager (2) und einem Lagerträger (3), wobei der Lagerträger (3) zur Festlegung an einem Maschinenteil ausgebildet ist und wobei das Lager (2) mit dem Lagerträger (3) bleibend verbunden ist. Um die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung und Montage der Lageranordnung zu verbessern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Lager (2) und/oder der Lagerträger (3) mindestens einen radial gerichteten Einschnitt (4) aufweisen, der zumindest teilweise in axialer Richtung (A) gesehen einen Hinterschnitt darstellt, wobei die Verbindung zwischen Lager (2) und Lagerträger (3) mittels eines Kunststoff-Formteils (5) hergestellt wird, das beim Verbindungsprozess von Lager (2) und Lagerträger (3) durch in situ-Spritzgießen produziert wird, indem schmelzflüssiges Kunststoffmaterial in den Einschnitt (4) und zwischen Lager (2) und Lageträger (3) bei vorgegebener axialer (A) und radialer (R) Ausrichtung der beiden Teile zueinander injiziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, bestehend aus einem Lager und einem Lagerträger, wobei der Lagerträger zur Festlegung an einem Maschinenteil ausgebildet ist und wobei das Lager mit dem Lagerträger bleibend verbunden ist.

Lageranordnungen dieser Gattung sind im Stand der Technik weit verbreitet. Beispielsweise offenbart die DE 199 50 732 C1 eine solche Lageranordnung, bei der ein Trägerteil mit einem Wälzlager bleibend verbunden ist, so dass der Lagerträger samt Wälzlager eine Einheit bildet. Der bleibende Verbund zwischen Lagerträger und Wälzlager wird hier durch eine Umformung bewerkstelligt.

Neben der genannten Lösung existieren vielfältige Möglichkeiten, einen Lagerträger mit einem Wälzlager zu verbinden. Besondere Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit der Lageranordnung, d. h. an eine ökonomische Herstellung der Anordnung und eine einfache Montierbarkeit, treten vor allem im Großserienbereich auf, wobei insbesondere der Pkw-Bau zu nennen ist. In Pkw-Getrieben müssen in großer Stückzahl Wälzlager auf einem Lagerträger festgelegt und als Einheit verbaut werden.

Die DE 200 19 278 U1 offenbart eine Lageranordnung mit Lagerträger und mit diesem verbundenen Wälzlager, wobei die Verbindung dieser beiden Bauteile durch eine Schnappverbindung hergestellt wird.

Die US 3,451,736 beschreibt die Befestigung eines Wälzlagers in einem Gehäuse, wobei nach der Platzierung des Wälzlagers im Gehäuse in einen Ringspalt zwischen Lageraußenring und Gehäuse flüssiges Kunststoffmaterial injiziert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine wirtschaftliche Herstellung der Lageranordnung und eine einfache und kostengünstige Montage des Lagers im Lagerträger möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger eine im wesentlichen ebene Kontur aufweist und aus einem flächig ausgebildeten Blech besteht und dass das Lager und/oder der Lagerträger mindestens einen radial gerichteten Einschnitt aufweisen, der zumindest teilweise in axialer Richtung gesehen einen Hinterschnitt darstellt, wobei die Verbindung zwischen Lager und Lagerträger mittels eines Formteils, insbesondere eines Kunststoff-Formteils, hergestellt wird, das beim Verbindungsprozess von Lager und Lagerträger durch in-situ-Spritzgießen produziert wird, in dem spritzgießfähiges Material, insbesondere schmelzflüssiges Kunststoffmaterial, in den Einschnitt und zwischen Lager und Lagerträger bei vorgegebener axialer und radialer Ausrichtung beider Teile zueinander injiziert wird, und wobei im seitlichen Randbereich des Lagers, insbesondere im Außenring des Lagers, eine Ausnehmung angeordnet ist, deren axiale Erstreckung im wesentlichen der Dicke des Lagerträgers entspricht.

Eine erste Weiterbildung sieht vor, dass mehrere Formteile entlang einer Kreisbahn auf dem Lagerträger angeordnet sind, die sich jeweils über einen vorgegebenen Umfangsabschnitt der Kreisbahn erstrecken. Hierbei kann insbesondere vorgesehen werden, dass die Formteile, insbesondere drei, vier, fünf oder sechs Formteile, äquidistant auf der Kreisbahn angeordnet sind.

Die Formteile können im wesentlichen an der radial innen liegenden Seite einer Bohrung im Lagerträger angeordnet werden.

Es hat sich bewährt, dass der Lagerträger zwei radial gerichtete, kreisförmig umlaufende Einschnitte aufweist, von denen jeweils einer im seitlichen Randbereich des Lagerträgers angeordnet ist.

Der radial gerichtete Einschnitt kann im Außenring des Lagers angeordnet sein.

Zur verbesserten Übertragung axialer Kräfte kann weiterhin vorgesehen werden, dass das Lager, insbesondere der Außenring des Lagers, eine seitliche Anschlagsfläche für den Lagerträger aufweist, an der der Lagerträger im mit dem Lager verbundenen Zustand anliegt.

Der radial gerichtete Einschnitt im Lagerträger kann durch einen sich konisch erweiternden Stanzausbruch gebildet werden, wodurch in einfacher Weise ein Hinterschnitt für die axiale Fixierung gebildet wird.

Die vorgeschlagene Lageranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass sie sehr leicht und damit preiswert herzustellen ist, wobei insbesondere der Montagevorgang in einfacher Weise bewerkstelligt werden kann.

Insbesondere kann in einem verketteten Prozess vorgesehen werden, dass zunächst die Verbindung von Lager und Lagerträger durch das vorgesehene in-situ-Spritzgießen erfolgt, wobei die relativ lange Hauptzeit für das Spritzgießen einschließlich Abkühlen des Kunststoffs dazu benutzt wird, um in einer nachgelagerten Station alle notwendigen Anschlussarbeiten, wie Reinigen, Endkontrolle, Verpacken usw. durch dasselbe Bedienpersonal durchführen zu lassen, das auch die Spritzgießmaschine bedient. Hierdurch lassen sich Personalkosten einsparen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in dreidimensionaler Ansicht eine Lageranordnung mit Lagerträger und zwei von diesem gehaltenen Wälzlagern,
2 den Schnitt durch die Lageranordnung gemäß dem Schnitt I-II gemäß 1,
3 die in 2 oben links durch einen Kreis markierte Einzelheit in der Vergrößerung,
4 eine erste alternative Ausbildung der Lageranordnung und
5 eine weitere alternative Ausbildung der Lageranordnung.
In 1 ist eine Lageranordnung 1 zu sehen, die aus einem Lagerträger 3 besteht, der zwei Lager 2 trägt. Die skizzierte Lageranordnung 1 kommt vorliegend in einem Pkw-Getriebe zum Einsatz und lagert zwei parallel zueinander angeordnete Wellen.
Wie aus der Zusammenschau von 1 und 2 zu sehen ist, weist der Lagerträger 3 eine im wesentlichen ebene Kontur auf, d. h. er besteht im wesentlichen aus einem flächig ausgebildeten dünnen Blech.
Damit das bzw. die Lager 2 in axialer Richtung A und radialer Richtung R relativ zum Lagerträger 3 festgelegt werden können, weist der Lagerträger 3 eine Bohrung bzw. kreisförmige Ausnehmung 7 auf, die aus der vergrößerten Darstellung gemäß 3 zu sehen ist. In den beiden seitlichen Randbereichen 8 und 9 des Lagerträgers 3 sind radial gerichtete Einschnitte 4' und 4'' eingearbeitet, die – in axialer Richtung A betrachtet – einen Hinterschnitt darstellen. Entsprechend befindet sich im Außenring 10 des Lagers 2 ein radial gerichteter Einschnitt 4, der gleichermaßen in Achsrichtung A betrachtet einen Hinterschnitt darstellt.
Zur Herstellung der Lageranordnung 1, d. h. zur Verbindung des Lagerträgers 3 mit dem Lager 2 bzw. den Lagern 2, wird der sich zwischen Bohrung 7 und radial gerichteten Einschnitten 4' bzw. 4'' des Lagerträgers 3 und dem radial gerichteten Einschnitt 4 im Außenring 10 des Lagers 2 ergebende Raum nach der genauen Positionierung des Lagers 2 relativ zum Lagerträger 3 mit Kunststoff durch einen in-situ-Spritzgießprozess gefüllt, d. h. der flüssige Kunststoff wird in den Spalt zwischen Lagerträger und Lager injiziert. Nach dem Spritzgießen liegt ein Kunststoff-Formteil 5 vor, das im ausgehärteten Zustand gewisse Kräfte zwischen Lager 2 und Lagerträger 3 übertragen kann. Insbesondere sorgt das Kunststoff-Formteil für eine genaue Positionierung zwischen Lager 2 und Lagerträger 3.
Dabei erstreckt sich das Kunststoff-Formteil 5 nicht entlang des gesamten Umfangs der Bohrung 7, sondern lediglich über ausgewählte Umfangsabschnitte. Hierzu wird auf 1 und die dort skizzierte Kreisbahn 6 hingewiesen, die den Verlauf der mittleren radialen Position der Kunststoff-Formteile 5 markiert. Wie aus 1 zu sehen ist, sind entlang der Kreisbahn 6 äquidistant verteilt vier Kunststoff-Formteile vorgesehen, die das Lager 2 relativ zum Lagerträger 3 festlegen. In vielen Fällen sind die zu übertragenden Kräfte zwischen Lager 2 und Lagerträger 3 nicht sehr groß, und es kommt im wesentlichen darauf an, eine Montagesicherung zwischen diesen beiden Teilen aufrechtzuerhalten bis die Lageranordnung endgültig eingebaut ist. In diesem Falle sind in 1 vier Kunststoff-Formteile 5 vorgesehen, die in 2 beispielhaft gezeigt sind, wo hingegen der Rest der sich zwischen Lager 2 und Lagerträger 3 ausbildenden Ringnut unausgefüllt bleibt.
Sind größere Kräfte zwischen Lager 2 und Lagerträger 3 zu übertragen, kommt eine Ausgestaltung in Frage, wie sie in den 4 und 5 zu sehen ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bohrung 7 einen kleineren Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Außenrings 10 des Lagers 2. Im Außenring 10 ist eine seitliche Anschlagsfläche 11 für den Lagerträger 3 ausgebildet. An dieser Anschlagsfläche 11 wird der Lagerträger 3 vor dem in-situ-Spritzgießprozess angelegt und anschließend die sich ergebende umlaufende Ringnut an den genannten mehreren Umfangsstellen durch Spritzgießen gefüllt.
Der radial gerichtete Einschnitt 4 kann – wie es das Ausführungsbeispiel nach 5 zeigt – auch dadurch gebildet werden, dass die Bohrung 7 im Lagerträger 3 durch einen Stanzprozess gebildet wird, wobei sich über einen Teil der Dicke des Lagerträgers 3 ein sich konisch vergrößernder Stanzausbruch 4''' ausbildet. Dieser stellt zur Herstellung einer axialen Sicherung den benötigten Hinterschnitt im Lagerträger 3 dar.
Für alle gezeigten Ausbildungsvarianten gilt, dass im Lager 2 und namentlich in dessen Außenring 10 im seitlichen Randbereich 12 des Lagers 2 (siehe 4) eine im Querschnitt im wesentlichen rechtwinklige Ausnehmung 13 eingearbeitet sein kann, deren axiale Erstreckung im wesentlichen der Dicke d des Lagerträgers 3 entspricht.
Die Herstellung der Lageranordnung kann durch die vorgeschlagene Vorgehensweise sehr ökonomisch erfolgen. Wie erläutert, kann hier durch entsprechende Ausbildung des Lagerträgers bzw. des Lagers auch dafür Sorge getragen werden, dass hohe axiale Kräfte zwischen Lager 2 und Lagerträger 3 übertragbar sind.
Wenngleich im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung bevorzugt von Kunststoff-Formteilen 5 gesprochen ist, kommt es durchaus auch in Betracht, für die Formteile ein anderes Material als Kunststoff einzusetzen. Beispielsweise käme in Frage, ein spritzgießfähiges Metall wie Aluminium ins Auge zu fassen. Im Falle des Einsatzes von Kunststoff kommen sowohl Thermoplaste als auch Duroplaste in Betracht. Im Falle der Thermoplastverarbeitung wird das schmelzflüssige Kunststoffmaterial injiziert und härtet durch Abkühlung aus. Im Falle der Duroplastverarbeitung wird gleichermaßen schmelzflüssiges Kunststoffmaterial injiziert, wobei dann eine Aushärtung durch Wärmezufuhr stattfindet.

1: Lageranordnung
2: Lager
3: Lagerträger
4: radial gerichteter Einschnitt
4': radial gerichteter Einschnitt
4'': radial gerichteter Einschnitt
4''': radial gerichteter Einschnitt (Stanzausbruch)
5: Kunststoff-Formteil
6: Kreisbahn
7: Bohrung
8: seitlicher Randbereich des Lagerträgers
9: seitlicher Randbereich des Lagerträgers
10: Außenring
11: seitliche Anschlagsfläche für den Lagerträger
12: seitlicher Randbereich des Lagers
13: Ausnehmung
A: axiale Richtung
R: radiale Richtung
d: Dicke des Lagerträgers

Claims

Lageranordnung (1) bestehend aus einem Lager (2) und einem Lagerträger (3), wobei der Lagerträger (3) zur Festlegung an einem Maschinenteil ausgebildet ist und wobei das Lager (2) mit dem Lagerträger (3) bleibend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (3) eine im wesentlichen ebene Kontur aufweist und aus einem flächig ausgebildeten Blech besteht und dass das Lager (2) und/oder der Lagerträger (3) mindestens einen radial gerichteten Einschnitt (4) aufweisen, der zumindest teilweise in axiale Richtung (A) gesehen einen Hinterschnitt darstellt, wobei die Verbindung zwischen Lager (2) und Lagerträger (3) mittels eines Formteils (5) hergestellt wird, das beim Verbindungsprozess von Lager (2) und Lagerträger (3) durch in-situ-Spritzgießen produziert wird, indem spritzgießfähiges Material in den Einschnitt (4) und zwischen Lager (2) und Lagerträger (3) bei vorgegebener axialer (A) und radialer (R) Ausrichtung der beiden Teile zueinander injiziert wird, und wobei im seitlichen Randbereich (12) des Lagers (2) eine Ausnehmung (13) angeordnet ist, deren axiale Erstreckung im wesentlichen der Dicke (d) des Lagerträgers (3) entspricht.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Formteile (5), insbesondere Kunststoff-Formteile, entlang einer Kreisbahn (6) auf dem Lagerträger (3) angeordnet sind, die sich jeweils über einen vorgegebenen Umfangsabschnitt der Kreisbahn (6) erstrecken.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (5), insbesondere drei, vier, fünf oder sechs Formteile (5), äquidistant auf der Kreisbahn (6) angeordnet sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (5) im wesentlichen an der radial innenliegenden Seite einer Bohrung (7) im Lagerträger (3) angeordnet sind.
Lageranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (3) zwei radial gerichtete, kreisförmig umlaufende Einschnitte (4', 4'') aufweist, von denen jeweils einer im seitlichen Randbereich (8, 9) des Lagerträgers (3) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der radial gerichtete Einschnitt (4) im Außenring (10) des Lagers (2) angeordnet ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (2), insbesondere der Außenring (10) des Lagers (2), eine seitliche Anschlagsfläche (11) für den Lagerträger (3) aufweist, an der der Lagerträger (3) im mit dem Lager (2) verbundenen Zustand anliegt.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radial gerichtete Einschnitt (4) im Lagerträger (3) durch einen Stanzausbruch (4''') gebildet wird.