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Title:
BEARING ASSEMBLY HAVING ADJUSTABLE BEARING PRELOAD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/054417
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bearing assembly (1), comprising two bearing rings (2) arranged axially adjacent, the two bearing rings (2) each having a bearing-ring-side connecting section (3), the two bearing rings (2) also being axially connected to each other by means of the respective bearing-ring-side connecting sections (3) thereof by a securing element (4), and a shim ring (5) being provided axially between the two bearing rings (2) in order to set a bearing preload.

Inventors:
GIESER, Alexander (Sudetenstr. 34, Niederwerrn, 97464, DE)
Application Number:
DE2017/100579
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
July 13, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F16C25/06; B60B27/00; F16C19/38; F16C19/54; F16C33/60
Foreign References:
US20100202719A12010-08-12
DE19526167A11996-01-25
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Claims:
Patentansprüche

1 . Lageranordnung (1 ), umfassend zwei axial benachbart angeordnete Lagerringe (2), wobei die beiden Lagerringe (2) jeweils einen lagerringseitigen Verbindungsab- schnitt (3) aufweisen, wobei die beiden Lagerringe (2) ferner über ihre jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitte (3) mittels eines Sicherungselements (4) axial miteinander verbunden sind, und wobei axial zwischen den beiden Lagerringen (2) zur Einstellung einer Lagervorspannung eine Passscheibe (5) vorgesehen ist. 2. Lageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dichtelement (6) zum Abdichten der Lageranordnung (1 ) an den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten (3) angeordnet ist. 3. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) zwischen dem Sicherungselement (4), der Passscheibe (5) und den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten (3) angeordnet ist. 4. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) aus einem Elastomermaterial ausgebildet ist.

5. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Passscheibe (5) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist.

6. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Passscheibe (5) spanabhebend hergestellt ist.

7. Lageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (4) aus einem metallischen

Werkstoff ausgebildet ist.

Description:
Lageranordnung mit einstellbarer Lagervorspannung

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung, umfassend zwei axial benachbart angeordnete Lagerringe, wobei die beiden Lagerringe jeweils einen lagerringseitigen Ver- bindungsabschnitt aufweisen. Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf Radlager- und Achsgetriebeanwendungen.

Ein gängiges Beispiel für eine derartige Lageranordnung umfasst zwei axial benachbarte Wälzlager. Die der Lageranordnung zugehörigen Wälzlager sind jeweils an einem ihrer Lagerringe mit Verbindungsabschnitten versehen, über welche diese im montierten Zustand der Lageranordnung mittels eines Sicherungselements, wie z.B. einem Sicherungsring, bezüglich einer Zentralachse der Lageranordnung axial miteinander verbunden sind. Bei entsprechenden Lageranordnungen ist in der Regel eine Abdichtung nach außen, das heißt eine Abdichtung gegenüber dem Eintritt von Fremdstoffen, Verunreinigungen etc., vorzusehen. Die aus dem Stand der Technik bekannten, Abdichtungen sind insbesondere in fertigungstechnischer wie auch konstruktiver Hinsicht häufig aufwändig und kostenintensiv herzustellen.

Ferner haben die aus dem Stand der Technik bekannten Lageranordnungen aufgrund der Fertigungstoleranzen von Lager und Gehäuse nach dem Einpressen in das Gehäuse einen bestimmten Erwartungstoleranzbereich. Zum Erreichen einer definierten Vorspannung des Lagers werden Lagerungen mit Passscheiben oder Zwischenringen eingesetzt. Derartige Lageranordnungen sind entweder mit zwei Sicherungsringen auszuführen oder es ist auf Sicherungsringe zu verzichten, wodurch eine sichere und zerlegungsfreie Demontage der Lagerringe nicht möglich ist.

Aus der DE 195 26 167 A1 geht eine Selbstschmierende und versiegelte Ritzelpatronenlagerbaugruppe zur Verwendung mit einem Untersetzungsgetriebesystem hervor, welche zum Beispiel zum Bilden einer Wellenlagerung für eine Ritzelwelle einer Mo- torfahrzeug-Antriebsachse verwendet werden kann. Die Lagerbaugruppe weist ein Paar Wälzlager auf mit einem äußeren und einem inneren Laufring und einer Mehrzahl von über den Umfang beabstandeten Wälzkörpern, welche entlang inneren und äußeren Laufbahnen rollen. Zwischen den inneren Laufringen des Lagers ist ein Abstandshalter vorgesehen, und zwischen den inneren Laufringen und dem Abstands- halter ist wenigstens eine Dichtung ausgebildet, um die inneren Laufringe zusammen in Umfangsrichtung abzudichten. Ferner ist ein Paar Dichtungen vorgesehen zwischen den inneren und äußeren Laufringen jedes Lagers bei jeder Außenfläche, um an den Enden der Lagerbaugruppe Sperren zu bilden zum Zurückhalten des

Schmieröles in der Lagerbaugruppe.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lageranordnung weiterzuentwickeln. Insbesondere soll der Vorspannungsbereich bei ausreichender Dichtwirkung deutlich reduziert und gezielt eingestellt werden können.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung umfasst zwei axial benachbart angeordnete Lagerringe, wobei die beiden Lagerringe jeweils einen lagerringseitigen Verbindungsabschnitt aufweisen, wobei die beiden Lagerringe ferner über ihre jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitte mittels eines Sicherungselements axial miteinander verbunden sind, und wobei axial zwischen den beiden Lagerringen zur Einstellung einer Lagervorspannung eine Passscheibe vorgesehen ist. Die Lageranordnung umfasst als wesentliche Bestandteile wenigstens zwei axial benachbart angeordnete Lager. Bei den Lagern handelt es sich insbesondere um Wälzlager. Die Lager umfassen als typische Lagerkomponenten jeweilige Lagerringe, das heißt jeweils einen Innenring und einen Außenring, wobei radial zwischen dem Innenring und dem Außenring vorzugsweise in Lagerkäfigen geführte Wälzkörper angeordnet sind.

Unter dem Begriff lagerringseitig ist zu verstehen, dass bei zweireihigen Lagern die erste Lagerreihe eine erste Stirnseite aufweist, die als Verbindungsabschnitt ausgebil- det ist, wobei dieser Verbindungsabschnitt der ersten Stirnseite auf der Seite des Lagerrings angeordnet ist, die der zweiten Lagerreihe zugewandt ist. Analog weist die zweite Lagerreihe auf der Stirnseite den Verbindungsabschnitt auf, die der ersten Lagerreihe zugewandt ist. Die der Lageranordnung zugehörigen Lager sind in axialer Richtung über ein Sicherungselement stabil und unverlierbar axial miteinander gekop- pelt bzw. verbunden. Das Sicherungselement ist an den lagerringseitigen Verbindungsabschnitten der jeweiligen Lager angeordnet, das heißt die Lager sind über ihre jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitte mittels eines Sicherungselements axial miteinander gekoppelt bzw. verbunden. Die jeweiligen lagerringseitigen Verbin- dungsabschnitte sind jeweils an axialen Verlängerungen der jeweiligen Lagerringe ausgebildet.

Grundsätzlich können die den jeweiligen Lagern zugehörigen Verbindungsabschnitte jeweils lagerinnenringseitig oder lageraußenringseitig vorgesehen sein. Die Verbindungsabschnitte können somit Teile eines Lagerinnenrings oder eines Lageraußenrings sein. Wesentlich ist, dass die den Lagern zugehörigen lagerringseitigen Verbindungsabschnitte stets an den gleichen bzw. einander entsprechenden Lagerkomponenten, das heißt entweder an den jeweiligen Lagerinnenringen oder an den jeweili- gen Lageraußenringen, ausgebildet sind.

Für Anwendungen der Lageranordnung in Radlager und Achsgetriebe, ist eine Vorspannung der Lageranordnung erforderlich. Dies ist insbesondere dann vorgesehen, wenn die Lageranordnung ohne Belastung oder mit nur sehr geringer Belastung und hohen Drehzahlen arbeiten soll. In diesem Fall dient die Vorspannung als Mindestbelastung des Lagers und verhindert Lagerschäden durch Gleitbewegungen der Wälzkörper. Mit anderen Worten wird dadurch die Lebensdauer erhöht. Ferner erhöht die Lagervorspannung die Steifigkeit der Lageranordnung und die Genauigkeit der Wellenführung. Eine Verbesserung der Laufgeräusche des Lagers ist ein weiterer Vorteil, der mit einer Lagervorspannung einhergeht.

Vorzugsweise ist zumindest ein Dichtelement zum Abdichten der Lageranordnung an den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten angeordnet. Mit anderen Worten ist die Abdichtung der Lageranordnung und somit insbesondere auch die Ab- dichtung der dieser zugehörigen Lager nach außen, das heißt die Abdichtung gegenüber dem Eintritt von Fremdstoffen, Verunreinigungen etc., über wenigstens ein Dichtelement, wie z. B. ein Dichtring, realisiert. Das Dichtelement dichtet dabei den Spalt, in dem die Passscheibe angeordnet ist, ab. Mit anderen Worten ist das Dichtelement im Raum zwischen den lagerringseitigen Verbindungsabschnitt angeordnet.

Die jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitte können jeweils hakenförmig ausgebildet sein. Unter einer hakenförmigen Ausbildung der jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitte ist insbesondere eine bezogen auf einen Längsschnitt durch die Lageranordnung im Wesentlichen L-förmige Ausgestaltung der Verbin- dungsabschnitte zu verstehen, wobei sich der lange Abschnitt der L-förmigen Ausgestaltung in axialer Richtung und der kurze Abschnitt der L-förmigen Ausgestaltung in radialer Richtung erstreckt. Bevorzugt ist das Dichtelement zwischen dem Sicherungselement, der Passscheibe und den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitt angeordnet. Mit anderen Worten ist das Dichtelement somit zwischen einem entsprechenden Sicherungselement und den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten angeordnet. Dabei ist das Dichtelement derart zwischen dem Verbindungselement und den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten angeordnet, dass es eine hinreichende Abdichtung der Lageranordnung nach außen, das heißt gegenüber dem Eintritt von Fremdstoffen, Verunreinigungen etc., gewährleistet. Die Anordnung des Dichtelements zwischen dem Sicherungselement und den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten bedingt gleichermaßen, dass das Dichtelement nicht im Inneren der Lageranordnung angeordnet sein muss, sondern, wie typischerweise auch das Sicherungselement, an einem entsprechenden Außen- oder Innendurchmesser bzw. Außen- oder Innenumfang der Lageranordnung respektive im Bereich eines entsprechenden Außen- oder Innendurchmessers bzw. Außen- oder Innenumfangs der der Lageranordnung zugehörigen Lager angeordnet ist.

Es ist ferner auch eine Lageranordnung denkbar, bei der an den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten kein Dichtring angeordnet ist. Dies ist insbesondere für Anwendungen einsetzbar, bei denen für die Lageranordnung keine oder nur bedingte Abdichtung gegenüber dem Eintritt von Fremdstoffen, Verunreinigungen etc. vorgesehen bzw. gefordert ist.

Vorzugsweise ist das Dichtelement aus einem Elastomermaterial ausgebildet. Insbesondere ist das Dichtelement aus einem Gummimaterial ausgebildet, das eine elastische Verformung ermöglicht. Bevorzugt ist das Dichtelement spritzgusstechnisch her- gestellt.

Bevorzugt ist die Passscheibe aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Denkbar ist ein legierter oder ein unlegierter Stahl. Insbesondere weist die Passscheibe ein definiertes elastisches Verformungsverhalten auf, wodurch eine genaue Vorspannung der Lageranordnung eingestellt werden kann. Dafür weist die Passscheibe ein definiertes elastisches Verhalten auf, das für die Bemessung der Vorspannkraft zu berücksichtigen ist. Die Vorspannkraft wird mittels einer Gesamtverspannkraft eingestellt, die in der Regel weitaus höher liegt als die Vorspannkraft. Die Gesamtver- Spannkraft wird über die Kraft der Achsmutter definiert, mit der die Innenringe gegeneinander gepresst werden. Der Großteil der Gesamtverspannkraft wird demnach über die Innenringe abgeleitet und nur ein kleiner Teil wird als Vorspannkraft über die Wälzkörper der Lagerung abgetragen. Die Passscheibe ist bevorzugt spanabhebend hergestellt. Der Begriff„spanabhebend" beschreibt ein technisches Verfahren, bei dem von einem Werkstückrohling überschüssiges Material auf mechanischem Weg durch spanen abgetrennt wird. Dies kann unter anderem ein drehender, bohrender, fräsender oder ähnlicher Herstellungsprozess sein.

Vorzugsweise ist das Sicherungselement aus einem metallischen Werkstoff ausgebil- det. Als Werkstoff ist C67 oder C75 denkbar. Das Sicherungselement ist bevorzugt mittels Blechstanzen und anschließendem Umformen hergestellt. Das Sicherungselement kann im Querschnitt betrachtet derart U-förmig ausgebildet sein, dass es die hakenförmigen Verbindungsabschnitte umgreift. Mithin kann über das Sicherungselement eine mechanisch stabile bzw. unverlierbare Verbindung zwischen den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten und somit den jeweiligen Lagern ausgebildet werden. Das Sicherungselement ist dafür in axialer Richtung derart lang ausgebildet, damit die Passscheibe axial zwischen den Verbindungsabschnitten aufgenommen werden kann. Prinzipiell denkbar ist eine Ausgestaltung des Sicherungselements als Sicherungsring.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung drei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Lageranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Lageranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Lageranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gemäß den Figur 1 bis 3 umfasst eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1 zwei axial benachbart angeordnete Lagerringe 2, wobei die beiden Lagerringe 2 jeweils einen lagerringseitigen Verbindungsabschnitt 3 aufweisen. Die beiden Lagerringe 2 sind als Innenring des jeweiligen Lagers der Lageranordnung 1 ausgebildet. Die Innenringe sind axial länger ausgeführt, als die Außenringe des jeweiligen Lagers. Im Bereich der freien Enden der jeweiligen lagerringseitigen axialen Verlängerungen des Innenrings sind jeweils dem Innendurchmesser des jeweiligen Lagers bzw. der Lageranordnung 1 zugewandte, hakenförmige Verbindungsabschnitte 3 ausgebildet. Die Hakenform der Verbindungsabschnitte 3 ergibt sich durch die Form eines liegenden„L". Entsprechend verlaufen die jeweiligen langen Abschnitte des„L" in axialer Richtung und die jeweiligen kurzen Abschnitte des„L" in radialer Richtung nach innen. Ferner sind die beiden Lagerringe 2 über ihre jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitte 3 mittels eines Sicherungselements 4 axial miteinander verbunden. Axial zwischen den beiden Lagerringen 2 ist zur Einstellung einer Lagervorspannung eine Passscheibe 5 vorgesehen.

Die Passscheibe 5 und das Sicherungselement 4 sind aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet und spanabhebend hergestellt. Das Sicherungselement 4 ist als Si- cherungsring ausgebildet und weist einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei ein jeweiliger Schenkel 8 des U-förmigen Sicherungselements 4 den kurzen Abschnitt des sich radial erstreckenden L-förmigen Abschnitts des jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitts 3 umgreift. Über das Sicherungselement 4 ist eine mechanisch stabile bzw. unverlierbare Verbindung zwischen den jeweiligen lagerringseitigen Ver- bindungsabschnitten 3 und somit den jeweiligen Lagern der Lageranordnung 1 ausgebildet.

Nach Figur 1 ist ein Dichtelement 6 zum Abdichten der Lageranordnung 1 an den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten 3 angeordnet. Das Dichtelement 6 ist aus einem Elastomermatenal ausgebildet und kommt radial an der Außenumfangs- fläche der Lagerringe 2 zur Anlage. Das Dichtelement 6 dient der Abdichtung der Lageranordnung 1 , das heißt insbesondere der Lager, nach außen. Die Abdichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, einen unerwünschten Eintritt von Fremdstoffen, Ver- unreinigungen etc. und somit eine Kontamination der Lageranordnung 1 zu verhindern. Ferner weisen die Lagerringe 2 jeweils eine umlaufende Aussparung 7 auf, die gemeinsam eine nutartige Vertiefung ausbilden, um das Dichtelement 6 radial aufzunehmen und axial zu sichern. Es wird dadurch sicher und unverlierbar an Ort und Stelle gehalten. Das Dichtelement 6 ist als eine im Querschnitt im Wesentlichen vierecki- ge, elastische Dichtung ausgebildet.

In Figur 2 ist das Dichtelement 6 zwischen dem Sicherungselement 4, der Passscheibe 5 und den jeweiligen lagerringseitigen Verbindungsabschnitten 3 angeordnet. Hierbei kann ein Presssitz realisiert sein, in dem das Dichtelement 6 über das Siche- rungselement 4 gegen die lagerinnenringseitigen Verbindungsabschnitte 3 und die Passscheibe 5 gepresst wird. Das Dichtelement 6 ist als eine im Querschnitt im Wesentlichen viereckige, flache und elastische Dichtung ausgebildet.

Die Lageranordnung 1 gemäß Figur 3 ist bis auf das fehlende Dichtelement 6 iden- tisch zu der Lageranordnung 1 gemäß Figur 2 ausgeführt.

Bezugszeichenliste

1 Lageranordnung

2 Lagerring

3 Verbindungsabschnitt

4 Sicherungselement

5 Passscheibe

6 Dichtelement

7 Aussparung

8 Schenkel