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Die
Erfindung betrifft eine Lageraufnahme zur Aufnahme wenigstens eines
Lagers, eine Lageranordnung mit einer Lageraufnahme und einem Lager
und ein Verfahren zum Fixieren eines Lagers an einer Lageraufnahme.
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Bei
einer Vielzahl von Anwendungen im Maschinen- und Fahrzeugbau ist
es erforderlich, ein Lager zuverlässig in einer Einbauumgebung
zu fixieren. Dies kann dadurch erfolgen, dass das Lager direkt an einem
Maschinenteil der Einbauumgebung befestigt wird, beispielsweise
durch Einpressen des Lagers in eine Gehäusebohrung. Ebenso ist auch
eine indirekte Fixierung möglich,
bei der das Lager an einer Lageraufnahme befestigt wird, die wiederum
an einem Maschinenteil der Einbauumgebung befestigt wird.
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Derartige
Lageraufnahmen sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt, die sich insbesondere hinsichtlich der Ausbildung der Befestigung
des Lagers an der Lageraufnahme unterscheiden. Während die radiale Fixierung
des Lagers in der Regel kein Problem darstellt, ist eine zuverlässige axiale
Fixierung mitunter aufwendig und schwierig. In diesem Zusammenhang
ist es beispielsweise aus der
DE 298 09 031 U1 bekannt, die Lagerauf nahme als
ein Blechteil mit zylindrischen Vertiefungen zur Aufnahme der Lager
auszubilden. Die Vertiefungen weisen partiell einen Boden auf, der
als Axialanschlag für
die in die Vertiefungen eingepressten Lager dient. Zur axialen Fixierung
der Lager in der Gegenrichtung werden am Blechteil nach dem Einpressen
der Lager Verstemmungen ausgebildet, die radial mit den Lager überlappen.
Wie aus der
EP 1 072 806
A2 bekannt ist, kann die axiale Fixierung in der Gegenrichtung
auch durch Anschweißen
eines Axialanschlags an das Blechteil erfolgen. Auf diese Weise lässt sich
eine besonders haltbare axiale Fixierung erzielen.
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Obwohl
sich die bekannten Lageraufnahmen bereits zum Teil gut bewährt haben,
besteht mitunter das Bedürfnis
nach einer weiteren Vereinfachung der Montage der Lager in der Lageraufnahme,
wobei gleichzeitig eine ausreichende axiale Fixierung zu gewährleisten
ist.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand
eine Fixierung eines Lagers in einer Lageraufnahme zu ermöglichen,
die hohen axialen Belastungen standhält.
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Diese
Aufgabe Wird durch eine Lageraufnahme mit der Merkmalskombination
des Anspruchs 1 sowie durch eine Lageranordnung gemäß Anspruch
15 und ein Verfahren gemäß Anspruch
18 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Lageraufnahme weist
wenigstens eine Hülse
zur Aufnahme eines Lagers und einen mit der Hülse mechanisch verbundenen
Flansch auf. Die Hülse
weist in ihrer Bohrung eine erste Sitzfläche für die Fixierung des Lagers
in Radialrichtung und einen zur ersten Sitzfläche axial benachbarten ersten
Axialanschlag zur Fixierung des Lagers in Axialrichtung auf. Die
erfindungsgemäße Lageraufnahme
zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Axialanschlag durch einen
einteilig mit der Hülse
ausgebildeten Vorsprung ausgebildet ist, dessen Erstreckung radial
nach innen mit zunehmender axialer Entfernung vom ersten Axialanschlag
abnimmt. In der Bohrung der Hülse
ist eine zweite Sitzfläche
für die
Fixierung des Lagers in Radialrichtung ausgebildet. Der Flansch
ist wenigstens partiell innerhalb des axialen Bereichs der zweiten
Sitzfläche
angeordnet. Die erste Sitzfläche
und die zweite Sitzfläche
erstrecken sich über
den gleichen radialen Bereich.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass sie mit geringem Aufwand eine zuverlässige Fixierung
eines Lagers in einer Lageraufnahme ermöglicht, die hohen axialen Belastungen
standhält.
Die axialen Belastungen werden in einer Axialrichtung vom ersten Axialanschlag
aufgenommen. Weiterhin lässt
sich ein sehr zuverlässiger
Sitz erreichen und es können hohe
Genauigkeitsanforderungen erfüllt
werden. Außerdem
weist die Hülse
im axialen Bereich der zweiten Sitzfläche eine hohe Verformungsstabilität in Radialrichtung
auf, so dass vom zweiten Axialanschlag, der der zweiten Sitzfläche benachbart
ist, hohe Axialkräfte
aufgenommen werden können,
ohne dass die Hülse
in Radialrichtung nachgibt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht
in der Möglichkeit,
einer einfachen Ausgestaltung der für die Sitzflächen vorgesehenen
Gegenflächen
des Lagers.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Lageraufnahme
ist der Flansch wenigstens bereichsweise, vorzugsweise vollständig, außerhalb
der axialen Erstreckung der ersten Sitzfläche angeordnet. Dies hat den
Vorteil, dass die Hülse
im Bereich der ersten Sitzfläche
relativ leicht radial aufgeweitet werden kann und es somit relativ
einfach ist, das Lager in die Hülse
einzuführen. Insbesondere
kann der Flansch im Bereich eines axialen Endes der Hülse angeordnet
sein.
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Durch
den Vorsprung kann in der Bohrung ein zweiter Axialanschlag zur
Fixierung des Lagers in Axialrichtung ausgebildet sein. Dies hat
den Vorteil, dass auch eine axiale Fixierung des Lagers in einer Axialrichtung
möglich
ist, die zur Axialrichtung entgegengesetzt ist, in der das Lager
durch den ersten Axialanschlag fixiert wird. Vorzugsweise ist die
Lageraufnahme so ausgebildet, dass die Erstreckung des Vorsprungs
radial nach innen mit zunehmender axialer Entfernung vom zweiten
Axialanschlag zunimmt. Der Vorsprung kann sich über den gesamten Umfang der
Bohrung der Hülse
erstrecken. Dies vereinfacht die Fertigung der Lageraufnahme und
ermöglicht
die Aufnahme hoher Axialkräfte.
Insbesondere kann der Vorsprung radial nach innen durch eine kegelförmige Fläche begrenzt
sein.
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Die
zweite Sitzfläche
ist insbesondere axial benachbart zum zweiten Axialanschlag ausgebildet.
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Vorzugsweise
ist die erste Sitzfläche und/oder
die zweite Sitzfläche
zylinderförmig
ausgebildet.
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Im
Sinne einer Aufnahme möglichst
hoher Axialkräfte
ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der erste Axialanschlag und/oder
der zweite Axialanschlag senkrecht zur Längsachse der Hülse orientiert
ist. Dadurch kann die aus den Axialkräften resultierende radiale
Belastung der Hülse
relativ gering gehalten werden.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
der erste Axialanschlag und/oder der zweite Axialanschlag sowohl
von einem ersten axialen Ende als auch von einem zweiten axialen
Ende der Hülse
axial beabstandet angeordnet.
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Der
Flansch kann radial außerhalb
der Hülse wenigstens
eine axiale Lochung, vorzugsweise eine Gewindebohrung oder Gewindedurchhalsung
aufweisen. Die radiale Lochung ermöglicht mit wenig Aufwand eine
zuverlässige
Befestigung der Lageraufnahme an einem Maschinenteil.
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Die
Lageraufnahme ist vorzugsweise als ein Blechteil ausgebildet. Dies
hat den Vorteil, dass die Lageraufnahme sehr kostengünstig hergestellt
werden kann. Die Hülse
kann insbesondere als ein Tiefziehteil ausgebildet sein.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Lageranordnung mit einer
Lageraufnahme, die wenigstens eine Hülse und einen mit der Hülse mechanisch
verbundenen Flansch aufweist und mit einem Lager, das in einer Bohrung
der Hülse
angeordnet ist und durch eine erste Sitzfläche und eine zweite Sitzfläche in der
Bohrung der Hülse
radial und durch einen Axialanschlag in der Bohrung der Hülse axial
fixiert ist. Die erfindungsgemäße Lageranordnung zeichnet
sich dadurch aus, dass der Axialanschlag axial benachbart zur ersten
Sitzfläche
durch einen einteilig mit der Hülse
ausgebildeten Vorsprung ausgebildet ist, dessen Erstreckung radial
nach innen mit zunehmender axialer Entfernung vom ersten Axialanschlag
abnimmt. Das Lager weist auf seiner äußeren Mantelfläche eine
umlaufende Radialnut auf, die axial zwischen der ersten und der
zweiten Sitzfläche angeordnet
ist, und in die der Vorsprung der Laufaufnahme eingreift.
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Vorzugsweise
weist das Lager auf seiner äußeren Mantelfläche eine
umlaufende Radialnut auf, in die der Vorsprung der Lageraufnahme
eingreift. Auf diese Weise lässt
sich dauerhaft eine Fixierung des Lagers in der Lageraufnahme erreichen,
die auch hohen Axialkräften
standhält.
Weiterhin kann das Lager auf seiner äußeren Mantelfläche in einem axialen
Teilbereich kegel förmig
ausgebildet sein. Das erleichtert den Zusammenbau der Lageranordnung.
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Das
Lager kann als ein Wälzlager,
vorzugsweise als ein Rillenkugellager, ausgebildet sein.
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Außerdem bezieht
sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Zusammenbau einer Lageranordnung
aus einer Lageraufnahme, die wenigstens eine Hülse und einen mit der Hülse mechanisch
verbundenen Flansch aufweist und aus einem Lager. Im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird das Lager in eine Bohrung der Hülse eingeführt. Dabei besteht die Besonderheit
des erfindungsgemäßen Verfahrens
darin, dass ein axialer Teilbereich des Lagers an einem ersten Axialanschlag
vorbei bewegt wird, der in der Bohrung der Hülse einer ersten Sitzfläche zur
radialen Fixierung des Lagers axial benachbart ist und durch einen
einteilig mit der Hülse ausgebildeten
Vorsprung ausgebildet ist, dessen Erstreckung radial nach innen
mit zunehmender axialer Entfernung vom ersten Axialanschlag abnimmt.
Der Vorsprung wird mit einer auf der äußeren Mantelfläche des
Lagers umlaufenden Radialnut in Eingriff gebracht. Das Lager wird
an eine zweite Sitzfläche
der Hülse
zur Anlage gebracht, innerhalb deren axialen Bereichs der Flansch
wenigstens partiell angeordnet ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Lager von demjenigen axialen Ende der
Hülse her
in die Bohrung der Hülse
eingeführt
wird, zu dem hin die Erstreckung des Vorsprungs radial nach innen
abnimmt. Dies erleichtert das Einführen des Lagers erheblich.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Lager von demjenigen axialen
Ende her in die Bohrung der Hülse
eingeführt
wird, welches die größere Formstabilität in Radialrichtung
aufweist. Nachdem das Lager diese Engstelle passiert hat, wird es
zunehmend einfacher, die Hülse
der Lageraufnahme radial aufzuweiten.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Lageraufnahme in Aufsicht,
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2 das
in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lageraufnahme
in Schnittdarstellung,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Lageranordnung in Schnittdarstellung und
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4 die
in 3 dargestellte Lageranordnung während des
Zusammenbaus in Schnittdarstellung.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Lageraufnahme 1 in Aufsicht. Eine zugehörige Schnittdarstellung ist
in 2 dargestellt.
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Die
Lageraufnahme 1 weist eine Hülse 2 und einen Flansch 3 auf,
die als ein einteiliges Blechteil ausgebildet sind. Die Formgebung
der Lageraufnahme 1 kann beispielsweise im Rahmen eines
Tiefziehprozesses erfolgen. Der Flansch 3 weist mehrere
Gewindebohrungen 4 auf, mit deren Hilfe die Lageraufnahme 1 in
einer gewünschten
Einbauumgebung an einem nicht figürlich dargestellten Maschinenteil
fixiert werden kann. Anstelle der Gewindebohrungen 4 können auch
Gewindedurchhalsungen oder sonstige axiale Lochungen mit oder ohne
Gewinde vorgesehen sein.
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Die
Hülse 2 weist
im Bereich ihrer Bohrung 5 einen ersten Axialanschlag 6 und
einen zweiten Axialanschlag 7 auf. Die Axialanschläge 6 und 7 sind vorzugsweise
senkrecht zur Achse der Hülse 2 orientiert.
Der zweite Axialanschlag 7 ist in einem geringeren axialen
Abstand vom Flansch 3 angeordnet als der erste Axialanschlag 6.
Im axialen Bereich zwischen den Axialanschlägen 6 und 7 ist
in der Bohrung 5 der Hülse 2 ein
kegelförmiger
Vorsprung 8 derart ausgebildet, dass die Axialanschläge 6 und 7 axiale
Endflächen
des Vorsprungs 8 darstellen. Durch den Vorsprung 8 wird
der Radius der Bohrung 5 vom zweiten Axialanschlag 7 zum
ersten Axialanschlag 6 zunehmend reduziert.
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Axial
neben dem ersten Axialanschlag 6 ist die Bohrung 5 der
Hülse 2 auf
der dem Vorsprung 8 entgegengesetzten Seite als eine erste
Sitzfläche 9 ausgebildet.
Analog dazu ist die Bohrung 5 der Hülse 2 axial neben
dem zweiten Axialanschlag 7 auf der dem Vorsprung 8 entgegengesetzten
Seite als eine zweite Sitzfläche 10 ausgebildet.
Die Sitzflächen 9 und 10 sind
jeweils vorzugsweise zylinderförmig
ausgebildet und weisen den gleichen Radius auf. Dies bedeutet, dass
der erste Axialanschlag 6 sich weiter radial nach innen
erstreckt und über
eine größere axiale
Fläche
verfügt
als der zweite Axialanschlag 7.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Lageranordnung in Schnittdarstellung. Die Lageranordnung weist die
in den 1 und 2 dargestellte Lageraufnahme 1 und
ein Lager 11 auf, das in der Bohrung 5 der Hülse 2 angeordnet
ist.
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Das
Lager 11 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Rillenkugellager
ausgebildet und verfügt über einen
Innenring 12, einen Außenring 13 und
einen Satz von Wälzkörpern 14,
die in einem Käfig 15 angeordnet
sind und zwischen dem Innenring 12 und dem Außenring 13 abrollen.
Der Außenring 13 weist
eine zylinderförmige äußere Mantelfläche mit
einer umlaufenden Radialnut 16 auf. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist die Radialnut 16 axial etwas außermittig angeordnet und bezüglich ihrer
Abmessungen auf den Vorsprung 8 der Lageraufnahme 1 abgestimmt.
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In
einem axialen Endbereich ist auf der äußeren Mantelfläche des
Außenrings 13 eine
Kegelfläche 17 ausgebildet.
Mit Ausnahme des Bereichs der Kegel fläche 17 liegt der Außenring 13 in
den Bereichen axial neben der Radialnut 16 berührend an
den Sitzflächen 9 und 10 der
Lageraufnahme 1 an. Dabei kann vorgesehen sein, dass die
radiale Überdeckung zwischen
der Lageraufnahme 1 und dem Außenring 13 im Bereich
der ersten Sitzfläche 9 der
Lageraufnahme 1 größer ist
als im Bereich der zweiten Sitzfläche 10 der Lageraufnahme 1.
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Der
Vorsprung 8 der Lageraufnahme 1 greift in die
Radialnut 16 des Außenrings 13 ein,
so dass die Axialanschläge 6 und 7 der
Lageraufnahme 1 an den Seitenflächen der Radialnut 16 anliegen
oder geringfügig
von diesen beabstandet sind. Dies bedeutet, dass das Lager 11 durch
einen formschlüssigen Eingriff
des Vorsprungs 8 der Lageraufnahme 1 in die Radialnut 16 des
Außenrings 13 axial
fixiert ist. Dabei sind das Lager 11 und die Lageraufnahme 1 relativ zueinander
so orientiert, dass die Kegelfläche 17 des Außenrings 13 der
ersten Sitzfläche 9 der
Lageraufnahme 1 gegenüber
liegt.
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Obwohl
der zweite Axialanschlag 7 der Lageraufnahme 1 wesentlich
weniger tief in die Radialnut 16 des Außenrings 13 eintaucht
als der erste Axialanschlag 6 können vom zweiten Axialanschlag 7 ebenfalls
sehr hohe axiale Lasten aufgenommen werden. Dies liegt daran, dass
die Hülse 2 im
Bereich des zweiten Axialanschlags 7 durch den Flansch 3 in
Radialrichtung versteift ist und somit bei auftretenden Belastungen
weniger leicht nachgibt als im Bereich des ersten Axialanschlags 6.
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Die
Vorgehensweise beim Zusammenbau der Lageranordnung wird anhand von 4 erläutert.
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4 zeigt
die in 3 dargestellte Lageranordnung während des
Zusammenbaus in Schnittdarstellung. Der Zusammenbau der Lageranordnung er folgt
durch Einführen
des Lagers 11 in die Hülse 2 der
Lageraufnahme 1. Dabei wird das Lager 11 mit der
Kegelfläche 17 voran
auf der Seite des Flansches 3 axial in die Bohrung 5 der
Hülse 2 der
Lageraufnahme 1 eingeführt.
Folglich trifft die Kegelfläche 17 des Außenrings 13 zunächst auf
den zweiten Axialanschlag 7 in der Bohrung 5 der
Hülse 2.
Die Kegelfläche 17 ermöglicht es,
dass der zweite Axialanschlag 7 relativ leicht überwunden
werden kann, so dass der Außenring 13 dann
am Vorsprung 8 in der Bohrung 5 der Hülse 2 entlang
geführt
wird und die in 4 dargestellte Position erreicht
wird.
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Die
Kegelform des Vorsprungs 8 hat zur Folge, dass die radiale Überdeckung
zwischen dem Außenring 13 des
Lagers 11 und der Hülse 2 der
Lageraufnahme 1 beim Einführen des Lagers 11 fortwährend zunimmt.
Dies führt
wiederum dazu, dass die Hülse 2 immer
stärker
aufgeweitet wird. Begünstigt wird
die Aufweitung dadurch, dass sich der Ort der größten radialen Überdeckung
zwischen dem Außenring 13 des
Lagers 11 und der Hülse 2 der
Lageraufnahme 1 zunehmend von der axialen Position des
Flansches 3 entfernt und somit die Formstabilität der Hülse 2 am
Ort der größten Überdeckung
abnimmt.
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Kurz
nachdem die Kegelfläche 17 des
Außenrings 13 den
ersten Axialanschlag 6 der Hülse 2 passiert hat,
erreicht die Radialnut 16 des Außenrings 13 den ersten
Axialanschlag 6. In diesem Augenblick entfällt die
radiale Unterstützung
des Außenrings 13 durch
den Vorsprung 8 der Hülse 2,
so dass die Hülse 2 radial
nach innen zurückfedert,
bis die Sitzflächen 9 und 10 am
Außenring 13 anliegen.
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Die
Axialanschläge 6 und 7 der
Hülse 2 verhindern
nunmehr jede axiale Relativbewegung zwischen dem Lager 11 und
der Hülse 2,
so dass der Zusammenbau der Lageranordnung beendet ist.
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Insgesamt
erfolgt dieser Zusammenbau durch ein elastisches Einschnappen des
Außenrings 13 in
die Hülse 2.
Hierfür
ist es lediglich erforderlich, das Lager 11 axial in die
Hülse 2 einzupressen.
Ein Verstemmen der Hülse 2 ist
nicht erforderlich, so dass die Lageraufnahme 1 teilweise
oder vollständig gehärtet sein
kann.
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Das
Einführen
des Lagers 11 in die Hülse 2 kann
dadurch erleichtert werden, dass die Hülse 2 durch Erwärmen aufgeweitet
wird. Das Erwärmen kann
beispielsweise induktiv erfolgen.
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Nach
dem Zusammenbau kann die Lageranordnung mit Hilfe der Gewindebohrungen 4 in
einer gewünschten
Einbauumgebung fixiert werden. beispielsweise kann die Lageranordnung
in ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden.
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Bei
einer Variante der Erfindung ist die Lageraufnahme 1 so
abgewandelt, dass sie mehrere Hülsen 2 aufweist,
die je ein Lager 11 aufnehmen.
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- 1
- Lageraufnahme
- 2
- Hülse
- 3
- Flansch
- 4
- Gewindebohrung
- 5
- Bohrung
- 6
- erster
Axialanschlag
- 7
- zweiter
Axialanschlag
- 8
- Vorsprung
- 9
- erste
Sitzfläche
- 10
- zweite
Sitzfläche
- 11
- Lager
- 12
- Innenring
- 13
- Außenring
- 14
- Wälzkörper
- 15
- Käfig
- 16
- Radialnut
- 17
- Kegelfläche