Lageranordnung Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit Loslagerfunktion, mit der ein erstes Bauteil, insbesondere eine Welle, relativ zu einem zweiten Bauteil, insbesondere einem Gehäuse, drehbar, aber in axiale Richtung verschieblich gelagert werden kann.

Loslagerungen der gattungsgemäßen Art werden in einer Vielzahl von Anwendungen be- nötigt, in denen eine Welle relativ zu einem Gehäuse sowohl radial als auch axial drehbar festgelegt werden muss. Die eine Lagerstelle wird als Festlager ausgebildet, d. h. hier werden sowohl radiale als auch axiale Kräfte über ein Lager von der Welle auf das Gehäuse übertragen. Indes wird zwecks Erhalt einer statisch bestimmten Lagerung die andere Lagerstelle als Loslager ausgebildet, d. h. hier werden nur radiale Kräfte übertragen; in axiale Richtung hat das Lager eine Verschieblichkeit, so dass keine axialen Kräfte übertragen werden können.

Als Anwendungsbeispiel sei eine Fest-Los-Lagerung einer elektrischen Maschine genannt. Die Lagerung eines Rotors relativ zu einem Gehäuse wird aus Kostengründen häufig mit- tels Kugellagerung ausgeführt, d. h. beide Lagerstellen - die Festlagerseite und die Loslagerseite - weisen je ein Kugellager auf. An der Loslagerstelle wird demgemäß ein Schiebesitz zwischen dem Lageraußenring und der Gehäusebohrung vorgesehen, so dass besagte Loslagerfunktion gegeben ist. Nachteilig ist es hierbei zunächst, dass es bei dieser Konzeption zu Schwingungen kommen kann, die der lose sitzende Lageraußenring in axiale Richtung ausführt. Dies beeinträchtigt die Laufruhe der Lagerung und die Gebrauchsdauer derselben. Ein anderes Problem besteht darin, dass es insbesondere dann, wenn das Gehäuse aus Leichtmetall besteht, zu einem Einlaufen bzw. Eingraben des Lageraußenrings in die Gehäusebohrung kommen kann.

Es ist daher bekannt geworden, Federelemente zwischen dem Gehäuse und dem Lageraußenring einzubauen, die in axiale Richtung eine Federkraft erzeugen. Dem Problem des Einlaufens kann dadurch begegnet werden, dass der Lageraußenring nicht direkt in der Gehäusebohrung, sondern indirekt über eine Stahlhülse eingebaut wird.

In beiden Fällen werden spezielle Bauteile benötigt, die vor allem unter Montagegesichts- punkten Schwierigkeiten machen können. Der Zusammenbau der Lageranordnung wird hierdurch schwierig und mitunter nur durch Fachpersonal möglich. Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Lageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine schwingungsarme und verschleißarme Lagerung sicherstellt, die sich darüber hinaus aber durch eine kompakte und einfach zu montierende Bauweise auszeichnet. Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung aufweist: ein Lager, das zur Übertragung radialer und axialer Kräfte ausgebildet ist, wobei zumindest einer der Lagerringe eine zumindest teilweise zylindrische Außen- oder Innenfläche aufweist, einen Lagerträger, der einen Trägerabschnitt mit einer zumindest teilweise zylindrischen Sitzfläche aufweist, wobei der Trägerabschnitt zur Auf- nähme eines Lagerrings mit seiner zylindrischen Außen- oder Innenfläche ausgebildet ist, wobei zwischen der zylindrischen Sitzfläche und der zylindrischen Außen- oder Innenfläche des Lagerrings ein Schiebesitz ausgebildet ist, der zwischen dem Trägerabschnitt und dem Lagerring eine relative Verschiebung in axiale Richtung zulässt, wobei der Lagerträger Zentriermittel aufweist, mit der er relativ zu einem der Bauteile zentriert werden kann, wobei der Lagerträger Befestigungsmittel aufweist, mit denen er an einem der Bauteile befestigt werden kann, und wobei am oder im Lagerträger ein Federelement angeordnet ist, das zur Erzeugung einer in axiale Richtung wirksamen Federkraft zwischen dem Lagerträger und dem vom Trägerabschnitt gehaltenen Lagerring ausgebildet ist. Dabei ist es bevorzugt der Lageraußenring, der vom Lagerträger gehalten wird.

Das Lager ist bevorzugt als Wälzlager, insbesondere als Rillenkugellager, ausgebildet.

Der Lagerträger kann einen sich radial erstreckenden Befestigungsflansch aufweisen, mit dem er an dem einen Bauteil mittels der Befestigungsmittel befestigt werden kann.

In einem axialen Endbereich des Trägerabschnitts kann ein Anschlag zur Begrenzung der axialen Beweglichkeit des vom Trägerabschnitt aufgenommenen Lagerrings relativ zum Trägerabschnitt angeordnet sein.

Die Befestigungsmittel sind bevorzugt Schrauben.

Die Zentriermittel können durch einen Absatz gebildet werden, der im Lagerträger ausgebildet ist und der in eine kongruente Ausformung in einem der Bauteile eingreift, insbesondere im Gehäuse.

Das Federelement kann durch einen Materialabschnitt gebildet werden, der aus dem Material des Lagerträgers ausgeformt ist. Es kann aber auch als separates Bauteil ausgebildet sein, das zwischen dem vom Trägerabschnitt getragenen Lagerring und dem Lagerträger montiert ist.

Der Lagerträger und das Lager samt Federelement und gegebenenfalls der Anschlag können als vormontierte Einheit ausgebildet sein.

Der Lagerträger besteht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem spanlos umgeformten Blechteil, insbesondere aus einem tiefgezogenen Blechteil. An dieses kann aber auch Kunststoffmaterial angebracht sein.

Neben Stahl oder Kunststoffen als Material für den Lagerträger kann auch vorgesehen werden, den Lagerträger oder Teile desselben aus einem Leichtmetall, einem Compound- oder einem Sinter- bzw. sinterähnlichem Material herzustellen. Bevorzugt ist die vorgeschlagene Lageranordnung als vormontierte oder zumindest teilvormontierte Lagereinheit ausgebildet, die neben der reinen Lagerfunktion auch die axiale Beweglichkeit sicherstellt, d. h. die Loslagerfunktion. Bei einer solchen (teil)vormontierten Einheit kann der Logistikaufwand wesentlich verringert werden, was wiederum die Kosten senkt.

Somit wird erfindungsgemäß eine kostengünstige Lösung für axial nicht fixierte (Wälz)Lager (Loslager) mit einem adaptierten bzw. integrierten Befestigungsflansch und integrierter axialer Vorspannung bereitgestellt.

In vorteilhafter Weise zeichnet sich das vorgeschlagene Loslager durch einen stark schwingungsdämpfenden Effekt aus.

Es können Standard- Wälzlager, insbesondere Rillenkugellager, verwendet werden. Hierdurch ergeben sich wirtschaftliche Vorteile.

Der flanschartig ausgebildete Lagerträger (Lagergehäuse) stellt die Aufnahme radialer Lagerkräfte sicher; es besteht eine einfache Befestigungsmöglichkeit an einem Gehäuse, z. B. an einem Motorgehäuse, wofür bevorzugt eine Schraub Verbindung vorgesehen ist. Der Flansch kann aus Blech bestehen, wobei bevorzugt nur Umformvorgänge, Stanzvorgänge und Biegevorgänge bei dessen Herstellung zum Einsatz kommen.

Der Lagerträger hat eine integrierte bzw. adaptierte Zentrierfunktion, was eine wesentliche Montageerleichterung darstellt. Demgemäß ist die Sicherheit gegen Montagefehler geringer, was wiederum kostendämpfend wirkt.

Bevorzugt ist der Lagerträger ausschließlich umformtechnisch hergestellt, vorzugsweise aus Tiefziehstahl.

Wird alternativ oder additiv ein Kunststoff-Formprozess als Fertigungsverfahren für den Lagerträger eingesetzt, können zusätzliche Montageprozesse vermieden werden. Die Integration verschiedener weiterer Montageprozesse kann während der Hauptzeit beispielsweise eines Spritzgießprozesses erfolgen. Dies hat eine sehr kostengünstige Produktion zur Folge. Ein weiterer Vorteil ist mit Mehrkomponenten-Formprozessen zu erreichen, näm- lieh die Platzierung von unterschiedlichem Material abhängig von der jeweils zu erfüllenden Funktion der kompletten Lageranordnung.

Am oder im Lagerträger adaptiert bzw. integriert ist ferner das Feder- und/oder Dämpfelement. Die Wirkrichtung der Federung bzw. Dämpfung ist vorzugsweise in axialer Richtung vorgesehen, aber auch ein radial wirkender Federeffekt ist nicht ausgeschlossen. Durch die Integration des Feder- bzw. Dämpfelements kann ein zusätzlicher Handhabungsaufwand beim Anwender der Lageranordnung entfallen. Werden gleiche Materialien (Stahl) an der Schnittstelle zwischen Lagerring (Außenring) und Lagerträger vorgesehen, liegt vorteilhafter Weise ein gleiches thermisches Verhalten vor, so dass keine temperaturbedingten Veränderungen der Lospassung (d. h. des Schiebesitzes) zu befürchten sind. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Radialschnitt eine Lageranordnung, mit der ein Wellenteil relativ zu einem Gehäuse mit Loslagerfunktion gelagert wird gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 die Lageranordnung in der Darstellung wie Fig. 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 die Lageranordnung in der Darstellung wie Fig. 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 die Lageranordnung in der Darstellung wie Fig. 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 die Lageranordnung in der Darstellung wie Fig. 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 die Lageranordnung in der Darstellung wie Fig. 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, die Einzelheit„Z" gemäß Fig. 6 und

Fig. 8 die Lageranordnung in der Darstellung wie Fig. 1 gemäß einer siebten Ausfüh- rungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung 1 dargestellt. Eine Welle 2 wird hier mittels eines Wälzlagers 4 in einem Gehäuse 3 gelagert. Dabei ist die Lageranordnung 1 als Loslagerung ausgebildet, d. h. Kräfte in radiale Richtung r werden von der Welle 2 ins Gehäuse 3 übertragen, nicht jedoch Kräfte in axiale Richtung a.

Der Außenring 5 und der Innenring 6 des als Rillenkugellagers ausgebildeten Wälzlagers 4 sind nur schematisch bezeichnet. Sowohl der Außenring 5 als auch der Innenring 6 haben eine zylindrische Außenfläche 7 bzw. eine zylindrische Innenfläche 8. Die zylindrische Innenfläche 8 des Innenrings 6 sitzt auf einem entsprechenden zylindrischen Sitzabschnitt der Welle 2. Indes sitzt die zylindrische Außenfläche 7 des Außenrings 5 auf der zylindrischen Sitzfläche 11 eines Trägerabschnitts 10, der Bestandteil eines Lagerträgers 9 ist. Zwischen der zylindrischen Außenfläche 7 des Außenrings 5 und der zylindrischen Sitzfläche 11 des Trägerabschnitts 10 liegt Spielpassung vor, d. h. mittels Schiebesitz kann der Außenring 5 in axiale Richtung a auf dem Trägerabschnitt 10 verschoben werden.

Der Lagerträger 9 weist des weiteren noch einen Befestigungsflansch 15 auf, sowie (in sei- nem rechten axialen Endbereich) einen Absatz 17. Dieser Absatz 17 ist passend zu einer Ausformung 18 im Gehäuse 3 ausgebildet, so dass der Absatz 17 ein Zentriermittel 12 bildet, mit dem der Lagerträger 9 am Gehäuse 3 zentriert werden kann.

Ist der Lagerträger 9 mit seinem Absatz 17 in die Ausformung 18 im Gehäuse 3 eingesetzt, liegt der Befestigungsflansch 15 mit einer Stirnseite am Gehäuse 3 an, und wird mittels nur angedeuteter Befestigungsmittel 13 in Form von Schrauben am Gehäuse 3 festgelegt.

In seinem (rechten) axialen Endabschnitt hat der Lagerträger 9 einen sich radial nach innen erstreckenden Innenabschnitt 19, der eine dem Wälzlager 4 zugewandte Stirnseite auf- weist. Zwischen dieser und der Stirnseite des Außenrings 5 ist ein Federelement 14 platziert - hier in Form einer Schraubenfeder -, die eine axiale Vorspannkraft auf den Außenring 5 ausübt. Da das Lager 4 als Rillenkugellager ausgebildet ist und somit sowohl radiale als auch axiale Kräfte übertragen kann, wird das Lager 4 mit dem Innenring 6 gegen einen Bund 20 an der Welle 2 gedrückt.

Damit im noch nicht montierten Zustand eine Einheit gebildet wird, die aus dem Lager 4, dem Lagerträger 9 und dem Federelement 14 besteht, ist ein Anschlag 16 in Form eines Sprengrings in den (linken) axialen Endbereich des Trägerabschnitts 10 eingesetzt. Damit liegt im noch nicht montierten Zustand der Lageranordnung eine unverlierbare, vormontierte Einheit vor. Die Montage dieser Einheit gestaltet sich aufgrund der Zentriermittel 12 sehr einfach.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist also der Lagerträger 9 als massives Flanschgehäuse ausgebildet, wobei es bevorzugt aus Stahl besteht.

In Fig. 2 ist eine alternative Ausgestaltung zu sehen, bei der als Lagerträger 9 ein umgeformtes (Stahl-)Blechteil zum Einsatz kommt. Der Anschlag 16 wird hier durch einen nach innen abgebogenen Abschnitt des Trägerabschnitts 10 gebildet. Die Anlagefläche für das Federelement 14 wird durch einen Stützring 21 gebildet, der am Lagerträger 9 angeschweißt oder angelötet ist.

Anders als bei der Lösung gemäß Fig. 1 ist hier auch, dass die Zentriermittel 12 als Passstifte ausgebildet sind.

Ansonsten entspricht die in Fig. 2 dargestellt Lösung im Wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1.

In Fig. 3 ist eine weitere Variante dargestellt. Auch hier kommt als Lagerträger 9 ein Blechteil zum Einsatz, das hier allerdings zwei gegeneinander umgefaltete und sich axial erstreckende Teile 10' und 10" aufweist (umgestülpter Napf), die zusammen den Trägerabschnitt 10 bilden. Ferner ist hier das Federelement 14 anders gestaltet als vorstehend beschrieben. Es wird nämlich durch einen umgebogenen Endabschnitt des einen Teils 10' des Trägerabschnitts 10 gebildet (ähnlich einer Tellerfeder). Zur Erhöhung der Elastizität dieses Federabschnitts kann es mit Schlitzen versehen sein, die sich insbesondere radial erstrecken.

Hier ist auch kein Anschlag 16 vorgesehen, wie bei den Lösungen nach Fig. 1 und Fig. 2. In diesem Falle kann das Lager 4 also auch später noch (von links) auf den Trägerabschnitt 10 aufgeschoben werden. Somit kann, sofern es der Montageprozess erfordert, das Lager auch separat angeliefert werden. Ein Anschlag 16 wäre aber optional möglich.

In Fig. 4 ist eine Lösung zu sehen, bei der der Lagerträger 9 aus einem gebogenen Blech besteht, das den Trägerabschnitt 10 und den Befestigungsflansch 15 bildet. Dieses Blech ist beispielsweise durch Spritzgießen mit einer Kunststoffmasse umgeben worden, um die Form zu erhalten, die im Radialschnitt in Fig. 4 zu sehen ist. Das Kunststoffmaterial formt hier auch den Absatz 17, der die Zentriermittel 12 bildet.

Erwähnenswert ist hier, dass das Federelement 14 durch Kunststoffmaterial gebildet wird. Die skizzierte Kontur ist in diesem Beispiel im gleichen Herstellprozess wie beim Lagerträger 9 und damit aus dem gleichen Kunststoffmaterial hergestellt und kann auch wieder - zwecks Erhöhung der Elastizität des Federelements 14 - mit (radialen) Schlitzen versehen sein.

Alternativ kommt für die Ausbildung des Federelements auch wieder ein Mehrkomponen- ten-Formprozess in Frage, was den Vorteil hat, dass eine Einheit mit unterschiedlichen Materialeigenschaften realisiert werden kann.

Ähnlich zur Lösung gemäß Fig. 3 ist hier auch wieder kein Anschlag 16 vorgesehen, was aber optional möglich wäre. Es gilt insofern das diesbezüglich zu Fig. 3 Gesagte.

Gemäß Fig. 5 ist eine zu Fig. 4 ähnliche Lösung zu sehen. Hier allerdings bildet ein Blechteil, das den Trägerabschnitt 10 formt, auch das Federelement 14. Dieser tellerfederartige Bereich kann wieder geschlitzt werden, um die Elastizität zu erhöhen. Der Befestigungsflansch 15 kann als Scheibe ausgebildet sein, wobei diese und der Trägerabschnitt 10 durch Kunststoffmaterial, das den weiteren Lagerträger 9 bildet, miteinander verbunden sind. Dieses Kunststoffmaterial bildet hier auch wieder den Absatz 17, um die Zentriermittel 12 zu realisieren.

Bezüglich des auch hier fehlenden Anschlags 16 wird auf die Ausführungen zu Fig. 3 und Fig. 4 verwiesen; optional ist ein solcher Anschlag aber möglich.

Eine weitere Variante zeigt Fig. 6 und Fig. 7. Das Kunststoffmaterial, das den Blechabschnitt 10 und 15 umgibt, ist hier so ausgeformt, dass mehrere um den Umfang herum verteilt angeordnete Aufnahmekammern 22 gebildet werden, in denen ein Federelement 14 platziert werden kann. Damit das Federelement 14 in der Aufnahmekammer 22 gehalten wird, können Noppen 23 oder ähnlich geformte Elemente angeformt sein, die einen Hinterschnitt bilden und das Federelement 14 halten. Vorliegend werden also Federelemente 14 in Form separater Bauteile eingesetzt (von denen in Fig. 6 nur eines skizziert ist). Das Zentriermittel 12 wird wiederum durch einen Absatz im Kunststoffmaterial gebildet.

In diesem Ausführungsbeispiel ist auch wieder ein Anschlag 16 vorgesehen, der das Lager 4 am axialen Herausgleiten hindert. Der Anschlag 16 ist durch einen nach innen gebogenen Endabschnitt des Trägerabschnitts 10 ausgebildet. Hierdurch kann wieder eine unverlierba- re vormontierte Einheit geschaffen werden.

Eine letzte Variante zeigt Fig. 8. Hier kommt als Lagerträger 9 wiederum ein reines Blechteil zum Einsatz. Ein nach Art eines umgestülpten Napfes gebildeter Blechabschnitt mit den Teilen 10' und 10" bildet den Trägerabschnitt 10, der das Lager 4 aufnimmt (hier: wiederum ohne Anschlag 16). Das Teil 10" geht dann in den Befestigungsflansch 15 über. Die Verlängerung des Teils 10' schafft die Zentriermittel 12, d. h. der (nach rechts) herausragende Bereich des Teils 10' kann in die Bohrung im Gehäuse 3 eingesetzt werden, um den Lagerträger 9 zu zentrieren. Am (rechten) Ende des Teils 10' befindet sich ein radial nach innen gebogener Abschnitt, der die Halterung für Federelemente 14 darstellt (von denen in Fig. 8 nur eines skizziert ist). In dieser Figur ist auch wieder die Lösung ohne Anschlag 16 für den Außenring des Lagers 4 skizziert, was optional aber möglich wäre. Insoweit gilt das oben zu Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 Gesagte.

Bezugszeichenliste

I Lageranordnung

2 erstes Bauteil (Welle)

3 zweites Bauteil (Gehäuse)

4 Lager

5 Lagerring (Außenring)

6 Lagerring (Innenring)

7 zylindrische Außenfläche

8 zylindrische Innenfläche

9 Lagerträger

10 Trägerabschnitt

10' Teil des Trägerabschnitts

10" Teil des Trägerabschnitts

I I zylindrische Sitzfläche

12 Zentriermittel

13 Befestigungsmittel (Schraube)

14 Federelement (Feder- und/oder Dämpfelement) 15 Befestigungsflansch

16 Anschlag

17 Absatz

18 Ausformung

19 Innenabschnitt

20 Bund

21 Stützring

22 Aufnahmekammer

23 Noppen a axiale Richtung

r radiale Richtung