DE102004031830A1

DE102004031830A1 - Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung

Info

Publication number: DE102004031830A1
Application number: DE102004031830A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dilje; Hans-Jürgen FRIEDRICH; Fred Allmann; Helmut Hauck; Klaus Wendt
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: DE102004031830B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung mit wenigstens einem Lager (7) und einer Halterung (1). Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden in der Halterung (1) wenigstens eine Lochung (6) und wenigstens eine an die Lochung (6) angrenzende Vertiefung (4) ausgebildet. Das Lager (7) wird in die Lochung (6) eingesetzt und durch Umformen der Halterung (1) im Bereich der Vertiefung (4) eine radiale Überlappung zwischen der Halterung (1) und einem Außenring (9) des Lagers ausgebildet, durch die der Außenring (9) drehbar an der Halterung (1) fixiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung mit wenigstens einem Lager und einer Halterung.
Lageranordnungen, die eine Halterung zur Befestigung eines Lagers an einem Maschinenteil aufweisen, sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Die dabei eingesetzten Halterungen weisen in der Regel jeweils wenigstens eine zylindrische Sitzfläche zur Aufnahme wenigstens eines Außenrings eines Lagers auf. Die Fixierung des Außenrings an der Halterung kann insbesondere mittels einer umformtechnisch erzeugten Formschluss-Verbindung zwischen dem Außenring und der Halterung erfolgen.

In diesem Zusammenhang ist es aus der DE 100 01 575 C2 bekannt, an ein plattenförmiges Blechteil wenigstens eine zylinderförmige Vertiefung senkrecht zur Plattenebene anzuformen, in der das Lager positioniert wird. In einer ersten Stufe eines zweistufigen Verformungsprozesses wird das Blechteil in einem ersten Teilbereich, der dem Außenring des Lagers benachbart ist, mittels eines ersten Pressstempels eingedrückt und dadurch das Material des Blechteils verdichtet. In der zweiten Stufe des Verformungsprozesses wird das Blechteil in einem zweiten Teilbereich, der innerhalb des ersten Teilbereichs liegt, so verformt, dass das verdichtete Material des Blechteils zum Außenring hin ausweicht und eine in Axialrichtung formschlüssige Verbindung zwischen dem Lager und dem Blechteil ausbildet. Auf diese Weise lässt sich eine Verbindung zwischen dem Lager und der durch das Blechteil gebildeten Lageraufnahme herstellen, die eine sehr hohe Festigkeit aufweist und sehr hohen Belastungen dauerhaft standhalten kann. Durch das Anformen der zylinderförmigen Vertiefung ist allerdings die maximale Dicke des Blechteils und somit auch dessen Steifigkeit begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung, die wenigstens ein Lager und eine Halterung aufweist, möglichst steif auszubilden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung mit wenigstens einem Lager und einer Halterung werden in der Halterung wenigstens eine Lochung und wenigstens eine an die Lochung angrenzende Vertiefung ausgebildet. Das Lager wird in die Lochung eingesetzt und durch Umformen der Halterung im Bereich der Vertiefung wird eine radiale Überlappung zwischen der Halterung und einem Außenring des Lagers ausgebildet durch die der Außenring drehbar an der Halterung fixiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass mit einem relativ geringem Aufwand eine sehr steife Lageranordnung herstellbar ist. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, dass zur Erzielung dieser hohen Steifigkeit weder eine Wärmebehandlung noch die Verwendung eines hochfesten Materials für die Halterung erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Lager verliersicher aber dennoch insgesamt, d. h. einschließlich seines Außenrings, drehbar an der Halterung fixiert wird.

In der Halterung kann zunächst eine vorläufige Lochung ausgebildet werden und anschließend die Vertiefung so in die Halterung eingeformt werden, dass das Material der Halterung in die vorläufige Lochung verdrängt wird. Anschließend kann die Lochung zur Aufnahme des Lagers ausgebildet werden, in dem zumindest das in die vorläufige Lochung verdrängte Material entfernt wird. Dabei können die vorläufige Lochung und/oder die Lochung zur Aufnahme des Lagers durch Stanzen hergestellt werden. Die Vertiefung in der Halterung kann durch eine Prägeoperation ausgebildet werden. Vorzugsweise wird die Vertiefung lediglich in einem Teilbereich des Umfangs der vorläufigen Lochung ausgebildet. Bei diesen Bearbeitungsschritten handelt es sich jeweils um Standardprozesse, die mit einem relativ geringen Aufwand und sehr schnell durchgeführt werden können und somit vergleichsweise kostengünstig realisierbar sind. Außerdem eignen sich die Bearbeitungsschritte insbesondere auch für große Materialstärken, so dass eine gewünschte Steifigkeit über die Materialstärke der Halterung eingestellt werden kann.

Das Lager wird vorzugsweise so in der Lochung positioniert, dass der Außenring des Lagers mit einer axialen Anschlagfläche an die Halterung anschlägt. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass das Lager durch wenigstens eine Radialfläche, die der Vertiefung der Halterung in Umfangsrichtung benachbart ist, in der Lochung zentriert wird. Durch diese Maßnahmen ist eine einfache und ausreichend präzise Positionierung des Lagers in der Lochung der Halterung möglich.

Die Umformung der Halterung zur Ausbildung der radialen Überlappung mit dem Außenring des Lagers kann mittels wenigstens eines in Axialrichtung des Außenrings beweglichen Werkzeugs durchgeführt werden. Die radiale Überlappung zwischen der Halterung und dem Außenring kann im Bereich einer radialen Ausnehmung, insbesondere einer umlaufenden Radialnut, des Außenrings ausgebildet werden. Dabei kann im Rahmen der Umformung der Halterung Material der Halterung in die radiale Ausnehmung des Außenrings verdrängt werden.

Der Außenring kann einen ersten Axialbereich mit einem ersten Außendurchmesser und einen zweiten Axialbereich mit einem zweiten Durchmesser der größer als der erste Außendurchmesser ist aufweisen, wobei die radiale Ausnehmung im ersten axialen Teilbereich vorzugsweise angrenzend an den zweiten axialen Teilbereich, ausgebildet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die axiale Erstreckung der Halterung maximal der axialen Erstreckung des Außenrings entspricht und insbesondere mit dem ersten axialen Teilbereich des Außenrings übereinstimmt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Die 1, 2, 3 und 4 zeigen unterschiedliche Momentaufnahmen während der erfindungsgemäßen Herstellung einer Lageranordnung jeweils in Aufsicht und in Schnittdarstellung. Der Schnitt verläuft jeweils entlang der eingezeichneten Linie AA.
In 1 ist eine teilweise fertiggestellte Halterung 1 dargestellt, die als ein plattenförmiges Blechteil ausgebildet ist. Die Halterung 1 weist eine vorläufige Lochung 2 auf, die durch eine Stanzoperation hergestellt wurde. Weiterhin weist die Halterung 1 drei Gewindebohrungen 3 auf, mit deren Hilfe die Halterung 1 mit einem nicht figürlich dargestellten Maschinenteil verschraubt werden kann.
In 2 ist die Halterung 1 nach der Durchführung eines weiteren Bearbeitungsschritts dargestellt. In diesem Bearbeitungsschritt werden drei an die. vorläufige Lochung 2 angrenzende Vertiefungen 4 senkrecht zur Hauptebene der Halterung 1 eingeprägt. Das dabei verdrängte Material 5 weicht radial nach innen aus und ragt somit in die vorläufige Lochung 2 hinein.
Wie in 3 dargestellt ist, wird das verdrängte Material 5 durch ein. Nachstanzen der vorläufigen Lochung 2 entfernt und dabei die Lochung 6 erzeugt.
Die Lochung 6 weißt den gleichen oder einen geringfügig größeren Durchmesser als die vorläufige Lochung 2 auf. Dabei wird der Durchmesser 6 so gewählt, dass er kleiner ist als der äußere Hüllkreis der Vertiefungen 4. Andernfalls würden die. Vertiefungen 4 durch das Ausstanzen der Lochung 6 entfernt werden.
Das Ergebnis eines weiteren Verfahrensschritts ist in 4 dargestellt. In diesem Verfahrensschritt wird ein Wälzlager 7, das als ein Rillenkugellager ausgeführt ist und einen Innenring 8, einen Außenring 9 und einen Satz von Wälzkörpern 10 aufweist, in der Lochung 6 angeordnet. Der Außenring 9 ist im Bereich seiner äußeren Mantelfläche radial gestuft ausgebildet und weist in einem ersten Axialbereich x₁ einen ersten Außendurchmesser d₁ und in einem zweiten Axialbereich x₂ einen zweiten Außendurchmesser d₂. Der erste Außendurchmesser d₁ ist kleiner als der zweite Außendurchmesser d₂. Im ersten Axialbereich x₁ ist eine umlaufende Radialnut 11 ausgebildet, die unmittelbar an den zweiten Axialbereich x₂ angrenzt. Der Übergang zwischen dem ersten Axialbereich x₁ und dem zweiten Axialbereich x₂ des Außenrings 9 ist als eine axiale Anschlagfläche 12 ausgebildet.
Das Wälzlager 7 wird so in der Lochung 6 der Halterung 1 positioniert, dass der Außenring 9 mit seiner axialen Anschlagfläche 12 an die Halterung 1 anschlägt. Dann wird die Halterung 1 im Bereich der Vertiefungen 4 mittels eines in Axialrichtung beweglichen Werkzeugs umgeformt und dadurch pro Vertiefung 4 je eine Verstemmung 13 ausgebildet. Die Verstemmungen 13 erstrecken sich jeweils in die Radialnut 11 des Außenrings 9 hinein und bilden eine in Axialrichtung formschlüssige Verbindung zwischen der Halterung 1 und dem Außenring 9 aus. Allerdings berühren die Verstemmungen 13 den Außenring 9 nicht oder lediglich so geringfügig, dass der Außenring 9 ohne nennenswerten Kraftaufwand relativ zur Halterung 1 verdreht werden kann. Eine radiale Zentrierung des Außenrings 9 in der Halterung 1 erfolgt mittels Radialflächen 14 der Halterung 1, die in Umfangsrichtung zu den Vertiefungen 4 benachbart angeordnet sind. Die Radialflächen 14 liegen lose am Außenring 9 an oder weisen ein geringfügiges Spiel gegenüber dein Außenring 9 auf.

1: Halterung
2: vorläufige Lochung
3: Gewindebohrung
4: Vertiefung
5: verdrängtes Material
G: Lochung
7: Wälzlager
8: Innenring
9: Außenring
10: Wälzkörper
11: Radialnut
12: axiale Anschlagfläche
13: Verstemmung
14: Radialfläche
x₁: erster Axialbereich
x₂: zweiter Axialbereich
d₁: erster Außendurchmesser
d₂: zweiter Außendurchmesser

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung mit wenigstens einem Lager (7) und einer Halterung (1), wobei in der Halterung (1) wenigstens eine Lochung (6) und wenigstens eine an die Lochung (6) angrenzende Vertiefung (4) ausgebildet werden, das Lager (7) in die Lochung (6) eingesetzt wird und durch Umformen der Halterung (1) im Bereich der Vertiefung (4) eine radiale Überlappung zwischen der Halterung (1) und einem Außenring (9) des Lagers (7) ausgebildet wird, durch die der Außenring (9) drehbar an der Halterung (1) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halterung (1) zunächst eine vorläufige Lochung (2) ausgebildet wird und anschließend die Vertiefung (4) so in die Halterung (1) eingeformt wird, dass Material (5) der Halterung (1) in die vorläufige Lochung (2) verdrängt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochung (6) zur Aufnahme des Lagers (7) ausgebildet wird, indem zumindest das in die vorläufige Lochung (2) verdrängte Material (5) entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorläufige Lochung (2) und/oder die Lochung (6) zur Aufnahme des Lagers (7) durch Stanzen hergestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (4) in der Halterung (1) durch eine Prägeoperation ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (4) lediglich in einem Teilbereich des Umfangs der vorläufigen Lochung (2) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (7) so in der Lochung (6) positioniert wird, dass der Außenring (9) des Lagers (7) mit einer axialen Anschlagfläche (12) an die Halterung (1) anschlägt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (7) durch wenigstens eine Radialfläche (14), die der Vertiefung (4) der Halterung (1) in Umfangsrichtung benachbart ist, in der Lochung (6) zentriert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung der Halterung (1) zur Ausbildung der radialen Überlappung mit dem Außenring (9) des Lagers (7) mittels wenigstens eines in Axialrichtung des Außenrings (9) beweglichen Werkzeugs durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Überlappung zwischen der Halterung (1) und dem Außenring (9) im Bereich einer radialen Ausnehmung (11), insbesondere einer umlaufenden Radialnut, des Außenrings (9) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Umformung der Halterung (1) Material (13) der Halterung (1) in die radiale Ausnehmung (11) des Außenrings (9) verdrängt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (9) einen ersten Axialbereich (x₁) mit einem ersten Außendurchmesser (d₁) und einen zweiten Axialbereich (x₂) mit einem zweiten Außendurchmesser (d₂), der größer als der erste Außendurchmesser (d₁) ist, aufweist und die radiale Ausnehmung (11) im ersten axialen Teilbereich (x₁), vorzugsweise angrenzend an den zweiten axialen Teilbereich (x₂), ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Halterung (1) maximal der axialen Erstreckung des Außenrings (9) entspricht und vorzugsweise mit dem ersten axialen Teilbereich (x₁) des Außenrings (9) übereinstimmt.