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Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinrichtung, aus dem Stand der Technik sind Wälzlagereinrichtungen mit mehreren Wälzlagern bekannt, die
EP 2 508 767 A1 zeigt ein kombiniertes Radialdrucklager.
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Nachfolgend ist die Erfindung in Zusammenhang mit eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf diese Anwendung zu verstehen. In Kraftfahrzeugen herrscht das Bedürfnis, Funktionen auf kleinem Bauraum darzustellen, dies gilt auch für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Im Antrieb eines Kraftfahrzeugs sind Antriebs- und Getriebewellen drehbar gegenüber einem Gehäuse zu lagern. Die Lagerung soll dabei in der Regel Axial- und Radialkräfte aufnehmen, diese Funktionalität kann auf zwei Lagerstellen aufgeteilt werden, aus dem Stand der Technik ist aber auch ein kombiniertes Radialdrucklager bekannt, insbesondere aus der
EP 2 508 767 A1 , wobei mit einem solchen kombinierten Radialdrucklager sowohl Axial- wie auch Radialkräfte aufgenommen werden können, wobei die Radialkräfte von einem Rollenlager aufgenommen werden und die Axialkräfte von einem Kugellager aufgenommen werden. Um einen geringen Bauraumbedarf zu erreichen, kann bei einem kombinierten Wälzlager der Lageraußenring gleichermaßen für das Axial- wie auch für das Radiallager das gleiche beziehungsweise ein einheitliches Bauteil sein.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Wälzlagereinrichtung anzugeben, diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Unter einer Wälzlagereinrichtung ist im Sinn der Erfindung eine Einrichtung zu verstehen, welche dazu eingerichtet ist, ein Wellenbauteil gegenüber einem Gehäusebauteil drehbar zu lagern, wobei zum Ermöglichen der Drehbewegung zwischen dem zu lagernden Wellen- und Gehäusebauteil Wälzkörper vorgesehen sind, welche sich in sogenannten Lagerringen bewegen. Zum Lagern des Wellenbauteils können mehrere gleichartige oder unterschiedliche Wälzlagereinrichtungen vorgesehen sein. Aus dem Stand der Technik sind einfache Wälzlagereinrichtungen in verschiedenen Bauformen bekannt, insbesondere sogenannte Rollenlager, Kugellager und dergleichen, wobei es aus dem Stand der Technik auch bekannt ist, wie oben dargelegt, mehrere dieser einfachen Wälzlagereinrichtungen zu einer Wälzlagereinrichtung zu kombinieren. Die vorgeschlagene Wälzlagereinrichtung weist ein Radiallager zum Aufnehmen von Radialkräften auf. Weiter weist dieses Radiallager eine Vielzahl von Wälzkörpern auf, vorzugsweise wird diese Vielzahl von Wälzkörpern mittels eines sogenannten Käfigs geführt, beziehungsweise in Position gehalten. Zusätzlich zum Radiallager weist die vorgeschlagene Wälzlagereinrichtung ein Axiallager mit einer zweiten Vielzahl von Wälzkörpern auf, vorzugsweise wird diese zweite Vielzahl von Wälzkörpern mittels eines weiteren Käfigs geführt, beziehungsweise in Position gehalten.
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Die Wälzlagereinrichtung ist zum rotierbaren Lagern eines Wellenbauteils gegenüber einem Gehäusebauteil um eine Lagerachse eingerichtet, dabei kann die Lagerachse auch als Längs- oder Symmetrieachse verstanden werden. Die erste und die zweite Vielzahl von Wälzkörpern ist jeweils zwischen zwei Lagerringen angeordnet, so dass diese konzentrisch zueinander und zur Lagerachse ausgerichtet sind. Die erste und die zweite Vielzahl von Wälzköpern kontaktieren jeweils einen gemeinsamen Lageraußenring, wobei dieser eine Außenumfangsfläche aufweist. Diese Außenumfangsfläche ist dazu eingerichtet, in ein Gehäusebauteil eingesetzt zu werden beziehungsweise dieses zu kontaktieren. Weiter kontaktiert die erste Vielzahl von Wälzkörpern einen Radiallager-Innenring, anders gesagt bilden der gemeinsame Lageraußenring, die erste Vielzahl von Wälzkörpern sowie der Radiallager-Innenring die Hauptbauteile des Radiallagers der Wälzlagereinrichtung. Wie dargelegt weist die Wälzlagereinrichtung die zweite Vielzahl von Wälzkörpern auf, welche einen Axiallager-Innenring kontaktieren, wobei der Axiallager-Innenring ein separates Bauteil ist, wie auch der Radiallager-Innenring, anders gesagt bilden der gemeinsame Lageraußenring, die zweite Vielzahl von Wälzkörpern sowie der Axiallager-Innenring die Hauptbauteile des Axiallagers der Wälzlagereinrichtung. Durch die erläuterte Anordnung der Bauteile sind der gemeinsame Lageraußenring, der Axiallager-Innenring und der Radiallager-Innenring konzentrisch zur Lagerachse ausgerichtet und ermöglichen die präzise Lagerung eines Wellenbauteils, welches wenigstens einen dieser Innenringe kontaktiert, gegenüber einem Gehäusebauteil, welches den gemeinsamen Lageraußenring kontaktiert.
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Bei der vorgeschlagenen Wälzlagereinrichtung weist der Radiallager-Innenring eine Radiallager-Innenumfangsfläche auf, welche dazu eingerichtet ist, ein Wellenbauteil zu kontaktieren, so dass der Radiallager-Innenring auf diesem aufgenommen wird und weiter weist der Axiallager-Innenring eine Axiallager-Innenumfangsfläche auf. Vorzugsweise sind diese Innenumfangsflächen (Radiallager-Innenumfangsfläche, Axiallager-Innenumfangsfläche) wenigstens im Wesentlichen kreisförmige Zylindermantelflächen, welche konzentrisch zueinander und zur Lagerachse angeordnet sind. Es ist vorgeschlagen, dass die Axiallager-Innenumfangsfläche einen größeren Innendurchmesser aufweist als die Radiallager-Innenumfangsfläche. Bildlich gesprochen weist der Radiallager-Innenring als Innendurchmesser einen Lager-Nenndurchmesser auf und der Axiallager-Innenring weist einen gegenüber diesem Lager-Nenndurchmesser, wenigstens geringfügig, vergrößerten Durchmesser auf, so dass der Axiallager-Innenring in radialer Richtung freigestellt ist.
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Es ist weiter vorgeschlagen, dass der gemeinsame Lageraußenring die erste und die zweite Vielzahl von Wälzkörpern in einer Längsrichtung der Lagerachse vollständig überdeckt. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist es ermöglicht, dass die Wälzlagereinrichtung einen kompakten Aufbau aufweist und weiter ist diese einfach montierbar. Weiter ist der gemeinsame Lageraußenring derart ausgestaltet, dass dieser eine Axiallager-Laufbahn aufweist, welche als eine Eintiefung in radialer Richtung, also orthogonal zur Lagerachse, in dem gemeinsamen Lageraußenring ausgestaltet ist, und so eine Kraftübertragung in beide Richtungen der Lagerachse auf die zweite Vielzahl von Wälzkörpern erlaubt. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist eine Wälzlagereinrichtung ermöglicht, mittels welcher Axialkräfte in beide Richtungen der Lagerachse ermöglicht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Wälzlagereinrichtung eine Halteausnehmung auf. Diese Halteausnehmung ist als eine Eintiefung, vorzugsweise als eine radial umlaufende Eintiefung, bildlich ist diese damit also als eine sogenannte Nut im gemeinsamen Lageraußenring ausgestaltet. Diese Halteausnehmung ist insbesondere in beziehungsweise an der Außenumfangsfläche des gemeinsamen Lageraußenrings angeordnet. Insbesondere durch Einlegen eines elastischen Sicherungsrings in die Halteausnehmung ist es ermöglicht, den gemeinsamen Lageraußenring formschlüssig mit einem Gehäuse zu verbinden, in welches die Wälzlagereinrichtung in ihrer planmäßigen Einbausituation eingesetzt ist und so ist eine platzsparende Festlegung des gemeinsamen Lageraußenrings ermöglicht.
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In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung, sind die Wälzkörper der zweiten Vielzahl von Wälzkörpern als kugelförmige Wälzkörper beziehungsweise als Kugeln ausgebildet und weiter vorzugsweise ist das Axiallager der Wälzlagereinrichtung als sogenanntes Vierpunktlager ausgebildet. Unter einem Vierpunktlager ist in diesem Sinn ein einreihiges Radial-Schrägkugellager zu verstehen, dessen Laufbahnen, auf welchen die zweite Vielzahl von Wälzkörpern im gemeinsamen Lageraußenring beziehungsweise im Axiallager-Innenring bei einer Drehung des Axiallager-Innenrings gegenüber dem gemeinsamen Lageraußenring laufen so ausgebildet ist, dass Axialbelastungen, also Belastungen in beide Richtungen der Lagerachse, durch dieses Axiallager aufgenommen werden können. Insbesondere durch diese Ausführungsform der Erfindung ist es ermöglicht, bei der Lagerung einer Welle gegenüber einem Gehäuse zusätzlich zu dieser Wälzlagereinrichtung lediglich ein Radiallager zu verwenden, welches keine Axialkräfte aufnimmt, dies führt zu einer effizienten Lagerung und so kann der Wirkungsgrad einer Antriebsvorrichtung gesteigert werden, in welcher die vorgeschlagene Wälzlagereinrichtung zur Lagerung einer Welle Anwendung findet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Wälzlagereinrichtung, insbesondere mit Vierpunktlager als Axiallager, ist der Axiallager-Innenring als einteiliger Lagerring ausgebildet. Insbesondere durch einen einteiligen Axiallager-Innenring ist es ermöglicht eine spielarme Axiallagerung darzustellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Wälzlagereinrichtung weist wenigstens einer der beiden Innenringe, also der entweder der Axiallager-Innenring oder der Radiallager-Innenring oder beide, eine Innenring-Halteausnehmung auf. Weite ist vorgeschlagen, dass diese Innenring-Halteausnehmung, wie auch die Halteausnehmung im gemeinsamen Lageraußenring, als radial umlaufende Ausnehmung ausgebildet ist. Die Innenring-Halteausnehmung ist dabei in der jeweiligen Innenumfangsfläche, insbesondere als eine radial umlaufende Eintiefung in dieser ausgebildet, die Innenring-Halteausnehmung angeordnet ist.
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Weiter ist eine Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, welche insbesondere zum Bereitstellen von Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise einem Personenkraftwagen, eingerichtet ist. Weiter vorzugsweise weist diese Antriebsvorrichtung wenigstens ein Wellenbauteil auf, welches gegenüber einem Gehäusebauteil drehbar gelagert ist. Die Antriebsvorrichtung weist zum Darstellen der drehbaren Lagerung dieses Wellenbauteils gegenüber dem Gehäusebauteil eine Wälzlagereinrichtung der vorgeschlagenen Art auf, so dass das Wellenbauteil um die Lagerachse drehbar ist, weiter vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung zur drehbaren Lagerung noch wenigstens ein weiteres Lager auf, vorzugsweise ein weiteres Wälzlager und besonders bevorzugt ein weiteres Radiallager. Mit einer derartigen Antriebsvorrichtung ist ein hoher Wirkungsgrad erreichbar, insbesondere aufgrund der effizienten drehbaren Lagerung des Wellenbauteils.
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Nachfolgend sind einzelne Merkmale und eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Figur näher erläutert, dabei zeigt:
- 1: eine schematisierte Schnittdarstellung einer Wälzlagereinrichtung mit Radial- und Axiallager im Halbschnitt,
- 2: eine schematisierte Schnittdarstellung einer Wälzlagereinrichtung mit Radial- und Axiallager im Halbschnitt in eingebauten Zustand.
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In 1 ist ein Halbschnitt einer Wälzlagereinrichtung dargestellt, wobei die Wälzlagereinrichtung ein Radiallager 11 und ein Axiallager 12 aufweist, beziehungsweise diese zu einer Einheit verbindet. Der gemeinsame Lageraußenring 1 weist eine als Nut 2 ausgestaltete Halteausnehmung auf, welche in der Außenumfangsfläche 10 den gemeinsamen Lageraußenrings 1 angeordnet ist. Im gemeinsamen Lageraußenring 1 laufen die erste Vielzahl von Wälzköpern, von welchen eine Zylinderrolle 3 erkennbar ist, und die zweite Vielzahl von Wälzkörpern, von welchen eine Kugel 4 erkennbar ist. Die Zylinderrollen der ersten Vielzahl von Wälzkörpern stützten sich auf dem Radiallager-Innenring 5 ab und die Kugeln der zweiten Vielzahl von Wälzkörpern stützen sich auf dem Axiallager-Innenring 6 ab. Durch diesen Aufbau der Wälzlagereinrichtung ist es ermöglicht, ein Wellenbauteil drehbar, um die Lagerachse 7 in dieser aufzunehmen.
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Es ist erkennbar, dass der Axiallager-Innenring 6 die Kugel 4 und damit die zweite Vielzahl von Wälzkörpern, derart aufnimmt, dass mit dem Axiallager der Wälzlagereinrichtung Kräfte in beide Richtungen 8, 9 der Lagerachse 7 übertragbar sind. Der Radiallager-Innenring 5 weist die zylindrische Radiallager-Innenumfangsfläche 13 auf und der Axiallager-Innenring 6 weist die zylindrische Axiallager-Innenumfangsfläche 14 auf. In der Schnittdarstellung ist erkennbar, dass der Durchmesser der Radiallager-Innenumfangsfläche 13 kleiner ist, dieser entspricht dem sogenannten Lagernenndurchmesser, als der Durchmesser der Radiallager-Innenumfangsfläche 14. Durch die sich aus diesem Durchmessersprung ergebende Geometrie der Wälzlagereinrichtung ist der Axiallager-Innendurchmesser radial freigestellt. Weiter ist der gemeinsame Lageraußenring 12 so gestaltet, dass dieser in Längsrichtung, also in Richtung der Lagerachse 7 sowohl die erste wie auch die zweite Vielzahl von Wälzkörpern vollständig überdeckt, insbesondere diese Gestaltung in Zusammenhang mit der bereits erläuterten Gestaltung des Axiallager-Innenrings 6 ermöglicht die Übertragung von Kräften in die beiden Richtungen 8, 9 mit dem Axiallager 12 der Wälzlagereinrichtung.
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In 2 ist eine Wälzlagereinrichtung der zuvor erläuterten Bauart in ihrer planmäßigen Einbausituation in eine Halbschnittdarstellung gezeigt, nachfolgend wird daher im Wesentlichen auf die sich aus der Einbausituation der Wälzlagereinrichtung ergebenden Merkmale eingegangen. In die Nut 2 ist ein elastischer Sicherungsring 16 eingesetzt, welcher im Gehäusebauteil 15 in eine zur Nut 2 gegengleiche Nut eingreift und so den gemeinsamen Lageraußenring 1 formschlüssig im Gehäusebauteil 15 festlegt. Auf dem Wellenbauteil 17 ist ein ebenfalls elastischer weiterer Sicherungsring 18 vorgesehen, welcher in Zusammenhang mit einer Wellenschulter 19 des Wellenbauteils 17 und einer Wellen-Nut, in welche dieser eingelegt ist, sowohl den Radiallager-Innenring 5 wie auch den Axiallager-Innenring 6 auf dem Wellenbauteil 17 festlegt. Durch den größeren Durchmesser der Axiallager-Innenumfangsfläche 14 gegenüber der Radiallager-Innenumfangsfläche 13 ergibt sich in radialer Richtung 21, also orthogonal zur Lagerachse 7, ein radiales Spiel 20.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, ist eine Wälzlagereinrichtung vorgeschlagen, welche einen einteilig ausgebildeten gemeinsamen Lageraußenring 1 mit einer zylindrischen Laufbahn und einer zweiten Laufbahn für die zweite Vielzahl von Wälzkörpern, insbesondere entspricht diese Laufbahn eines Vierpunktlagers. Der gemeinsame Lageraußenring kann eine Geometrie zur axialen Sicherung der Wälzlagereinrichtung in einem Gehäusebauteil aufweisen, insbesondere eine Nut.
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Die erste Vielzahl von Wälzkörpern ist insbesondere als ein Satz Zylinderrollen ausgebildet und vorzugsweise werden diese durch einen ersten Lagerkäfig geführt. Weiter weist die Wälzlagereinrichtung eine zweite Vielzahl von Wälzkörpern auf, welche vorzugsweise als ein Satz von Wälzlagerkugeln ausgebildet ist und vorzugsweise werden diese durch einen zweiten Lagerkäfig geführt. Das Radiallager der Wälzlagereinrichtung weist einen Radiallager-Innenring mit einer, vorzugsweise zylindrischen, Laufbahn auf, auf welcher die erste Vielzahl von Wälzkörpern im planmäßigen Betrieb (Wellenbauteil rotiert gegenüber Gehäusebauteil) der Wälzlagereinrichtung laufen. Weiter weist dieser Radiallager-Innenring eine Radiallager-Innenumfangsfläche auf, welche vorzugsweise den inneren Lagernenndurchmesser besitzt. Neben dem Radiallager-Innenring weist die Wälzlagereinrichtung zusätzlich einen weiteren Lagerinnenring auf, den sogenannten Axiallager-Innenring, welcher die innere Laufbahn für die zweite Vielzahl von Wälzkörpern ausbildet und so vorzugsweise ein Vierpunktlager im Zusammenhang mit dem gemeinsamen Lageraußenring, der zweiten Vielzahl von Wälzkörpern ausbildet. Dabei ist es vorgeschlagen, dass dieser Axiallager-Innenring einen, gegenüber dem inneren Lagernenndurchmesser also gegenüber dem Durchmesser der Radiallager-Innenumfangsfläche, vergrößerten Durchmesser aufweist, so dass die Wälzlagereinrichtung, soweit diese auf einen Lagersitz auf einem Wellenbauteil mit über die Länge des Lagersitzes konstantem Durchmesser aufgebracht ist am Axiallager-Innenring in radialer Richtung ein Spiel aufweist. Weiter ist es vorgeschlagen (nicht dargestellt), dass einer der beiden Lagerinnenringe (Radiallager-Innenring, Axiallager-Innenring) eine Geometrie zur axialen Sicherung aufweist, eine solche Geometrie kann als Nut ausgestaltet sein.
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Ein Gedanke der vorgeschlagenen Wälzlagereinrichtung ist, dass der zweite Axiallager-Innenring radial freigestellt ist, also der Innendurchmesser dieses Innenrings größer ist als der Innendurchmesser des Radiallager-Innenringes, welcher vorzugsweise den Nenndurchmesser der Wälzlagereinrichtung aufweist, Insbesondere durch diese Ausgestaltung der Wälzlagereinrichtung ist erreichbar, dass das Vierpunktlager nur axiale Lasten trägt und keine radialen Lasten.
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Vorzugsweise sind die Laufbahnen für die zweite Vielzahl von Wälzkörpern, vorzugsweise also die Kugeln, geometrisch so dargestellt, dass dies Wälzkörper jeweils an vier Punkten/Bahnen anliegen/laufen und somit ein sogenanntes Vierpunktlager ausbilden können, weiter kann der Axiallager-Innenring einstückig ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- gemeinsamer Lageraußenring
- 2
- Nut
- 3
- Zylinderrolle (Wälzkörper der ersten Vielzahl von Wälzkörpern)
- 4
- Kugel (Wälzkörper der zweiten Vielzahl von Wälzkörpern)
- 5
- Radiallager-Innenring
- 6
- Axiallager-Innenring
- 7
- Lagerachse
- 8, 9
- Richtungen parallel zu 7
- 10
- Außenumfangsfläche
- 11
- Radiallager
- 12
- Axiallager
- 13
- Radiallager-Innenumfangsfläche
- 14
- Axiallager-Innenumfangsfläche
- 15
- Gehäusebauteil
- 16
- Sicherungsring
- 17
- Wellenbauteil
- 18
- weiterer Sicherungsring
- 19
- Wellenschulter
- 20
- radiales Spiel
- 21
- radiale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2508767 A1 [0001, 0002]