DE102004031830B4 - Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung mit wenigstens einem Wälzlager (7) und einer Halterung (1), mit folgenden Schritten: – in der Halterung (1) wird eine vorläufige Lochung (2) ausgebildet, – angrenzend an die vorläufige Lochung (2) wird mindestens eine Vertiefung (4) so in die Halterung (1) eingeformt, dass Material (5) der Halterung (1) in die vorläufige Lochung (2) verdrängt wird, – das in die vorläufige Lochung (2) verdrängte Material (5) wird entfernt, wodurch eine Lochung (6) zur Aufnahme des Wälzlagers (7) ausgebildet wird, – das Wälzlager (7) wird in die Lochung (6) eingesetzt, – durch Umformen der Halterung (1) im Bereich der Vertiefung (4) wird eine radiale Überlappung zwischen der Halterung (1) und einem Außenring (9) des Wälzlagers (7) 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 Wälzlager 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. - Aus der
DE 200 19 278 U1 ist eine Verbindung zwischen einem Trägerelement und einem Lager bekannt, bei der das Trägerelement mit einem Außenring des Lagers verbunden ist. Der Außenring des Lagers weist eine Ausnehmung zur Aufnahme des Trägerelements auf. Das Trägerelement weist an seiner radialen Kontaktfläche zum Außenring über den Umfang verteilt eine Anzahl von radialen Vorsprüngen auf, deren radial innen liegende Enden auf einem Durchmesser liegen, der kleiner ist der radial am weitesten außen liegenden Durchmesser der Ausnehmung. Die Montage des Trägerelements auf den Außenring kann dadurch erfolgen, dass die Vorsprünge durch elastische Verformung beim Montagevorgang in einen Bereich der Ausnehmung, der einen geringeren Durchmesser aufweist, einclipen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lageranordnung, die wenigstens ein Wälzlager 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 Wälzlager und einer Halterung werden in der Halterung wenigstens eine Lochung und wenigstens eine an die Lochung angrenzende Vertiefung ausgebildet. Das Wälzlager wird in die Lochung eingesetzt und durch Umformen der Halterung im Bereich der Vertiefung wird dann eine radiale Überlappung zwischen der Halterung und einem Außenring des Wälzlagers ausgebildet durch die der Außenring drehbar an der Halterung fixiert wird. In der Halterung wird zunächst eine vorläufige Lochung ausgebildet und anschließend die Vertiefung so in die Halterung eingeformt, dass das Material der Halterung in die vorläufige Lochung verdrängt wird. Anschließend wird die Lochung zur Aufnahme des Wälzlagers ausgebildet, in dem zumindest das in die vorläufige Lochung verdrängte Material entfernt 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 Wälzlager verliersicher aber dennoch insgesamt, d. h. einschließlich seines Außenrings, drehbar an der Halterung fixiert wird.
- Dabei können die vorläufige Lochung und/oder die Lochung zur Aufnahme des Wälzlagers 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 durchgerührt 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 Wälzlager wird vorzugsweise so in der Lochung positioniert, dass der Außenring des Wälzlagers mit einer axialen Anschlagfläche an die Halterung anschlägt. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass das Wälzlager 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 Wälzlagers in der Lochung der Halterung möglich.
- Die Umformung der Halterung zur Ausbildung der radialen Überlappung mit dem Außenring des Wälzlagers 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 und4 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 Halterung1 dargestellt, die als ein plattenförmiges Blechteil ausgebildet ist. Die Halterung1 weist eine vorläufige Lochung2 auf, die durch eine Stanzoperation hergestellt wurde. Weiterhin weist die Halterung1 drei Gewindebohrungen3 auf, mit deren Hilfe die Halterung1 mit einem nicht figürlich dargestellten Maschinenteil verschraubt werden kann. - In
2 ist die Halterung1 nach der Durchführung eines weiteren Bearbeitungsschritts dargestellt. In diesem Bearbeitungsschritt werden drei an die vorläufige Lochung2 angrenzende Vertiefungen4 senkrecht zur Hauptebene der Halterung1 eingeprägt. Das dabei verdrängte Material5 weicht radial nach innen aus und ragt somit in die vorläufige Lochung2 hinein. - Wie in
3 dargestellt ist, wird das verdrängte Material5 durch ein Nachstanzen der vorläufigen Lochung2 entfernt und dabei die Lochung6 erzeugt. Die Lochung6 weißt den gleichen oder einen geringfügig größeren Durchmesser als die vorläufige Lochung2 auf. Dabei wird der Durchmesser6 so gewählt, dass er kleiner ist als der äußere Hüllkreis der Vertiefungen4 . Andernfalls würden die Vertiefungen4 durch das Ausstanzen der Lochung6 entfernt werden. - Das Ergebnis eines weiteren Verfahrensschritts ist in
4 dargestellt. In diesem Verfahrensschritt wird ein Wälzlager7 , das als ein Rillenkugellager ausgeführt ist und einen Innenring8 , einen Außenring9 und einen Satz von Wälzkörpern10 aufweist, in der Lochung6 angeordnet. Der Außenring9 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 Radialnut11 ausgebildet, die unmittelbar an den zweiten Axialbereich x2 angrenzt. Der Übergang zwischen dem ersten Axialbereich x1 und dem zweiten Axialbereich x2 des Außenrings9 ist als eine axiale Anschlagfläche12 ausgebildet. - Das Wälzlager
7 wird so in der Lochung6 der Halterung1 positioniert, dass der Außenring9 mit seiner axialen Anschlagfläche12 an die Halterung1 anschlägt. - Dann wird die Halterung
1 im Bereich der Vertiefungen4 mittels eines in Axialrichtung beweglichen Werkzeugs umgeformt und dadurch pro Vertiefung4 je eine Verstemmung13 ausgebildet. Die Verstemmungen13 erstrecken sich jeweils in die Radialnut11 des Außenrings9 hinein und bilden eine in Axialrichtung formschlüssige Verbindung zwischen der Halterung1 und dem Außenring9 aus. Allerdings berühren die Verstemmungen13 den Außenring9 nicht oder lediglich so geringfügig, dass der Außenring9 ohne nennenswerten Kraftaufwand relativ zur Halterung1 verdreht werden kann. Eine radiale Zentrierung des Außenrings9 in der Halterung1 erfolgt mittels Radialflächen14 der Halterung1 , die in Umfangsrichtung zu den Vertiefungen4 benachbart angeordnet sind. Die Radialflächen14 liegen lose am Außenring9 an oder weisen ein geringfügiges Spiel gegenüber dem Außenring9 auf. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Halterung
- 2
- vorläufige Lochung
- 3
- Gewindebohrung
- 4
- Vertiefung
- 5
- verdrängtes Material
- 6
- 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 (11)
- Verfahren zur Herstellung einer Lageranordnung mit wenigstens einem Wälzlager (
7 ) und einer Halterung (1 ), mit folgenden Schritten: – in der Halterung (1 ) wird eine vorläufige Lochung (2 ) ausgebildet, – angrenzend an die vorläufige Lochung (2 ) wird mindestens eine Vertiefung (4 ) so in die Halterung (1 ) eingeformt, dass Material (5 ) der Halterung (1 ) in die vorläufige Lochung (2 ) verdrängt wird, – das in die vorläufige Lochung (2 ) verdrängte Material (5 ) wird entfernt, wodurch eine Lochung (6 ) zur Aufnahme des Wälzlagers (7 ) ausgebildet wird, – das Wälzlager (7 ) wird in die Lochung (6 ) eingesetzt, – durch Umformen der Halterung (1 ) im Bereich der Vertiefung (4 ) wird eine radiale Überlappung zwischen der Halterung (1 ) und einem Außenring (9 ) des Wälzlagers (7 ) ausgebildet, durch die der Außenring (9 ) drehbar an der Halterung (1 ) fixiert wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorläufige Lochung (
2 ) und/oder die Lochung (6 ) zur Aufnahme des Wälzlagers (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 vorhergehenden Ansprüche, 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 Wälzlager (
7 ) so in der Lochung (6 ) positioniert wird, dass der Außenring (9 ) des Wälzlagers (7 ) mit einer axialen Anschlagfläche (12 ) an die Halterung (1 ) anschlägt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (
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 Wälzlagers (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 8, 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 8 oder 9, 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.
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